JP4068188B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数画像を水平方向の画素毎に順次表示する表示器と、各画素からの光を任意の方向に分離できる遮光手段を有し、透過状態と遮光状態を制御可能な画像表示装置に関する。
一般に知られている画像表示装置の多くは、１つの表示器で１チャンネルの画像を表示する。
【０００２】
このような画像表示装置では、使用者のみが特定のウィンドーを認識できなかった。そのため、他人に見られては困る情報を扱う場合は、個室を利用するか時間的に他人が居ないときに作業を行う必要があった。
このため、特定の者以外に知られては困る情報をマルチウィンドー表示している画像表示装置のウィンドーを、使用者のみ、当該情報が見えるようにした画像表示装置が開発されている。
【０００３】
しかしながら、この画像表示装置では観察位置に応じて画面を変えることができなかった。このため、観察位置に応じて画面を変えることができ、さらに、立体画像の観察が可能な画像表示装置の開発が要望されている。
【０００４】
【従来の技術】
従来の画像表示装置としては、例えば図２７に示すようなものがある（特開平６−２５９０４５号公報、参照）。
図２７において、マルチウィンドーを表示している画像表示装置１０１は、一般のテレビ受像機などに利用されているＣＲＴ表示装置であり、画像発生器１０２からの水平垂直走査信号と輝度色信号に基づき画像表示する。このマルチウィンドーを用いた画像表示装置１０１では、この画像表示装置１０１上を複数画面に分割し、その各々に固有の画像情報を表示している。
【０００５】
これらウィンドーの内の１つの画面の変調された輝度信号を除去し、その代わりに白色となるような信号を挿入する。画像表示装置１０１の当該ウィンドーは白色で何も表示されていない状態になる。ここで、先に除去した変調された輝度信号を、視点１０３と画像表示装置１０１の間に入れた、透過度変調が可能な透過形液晶板１０４を用いた透過度制御装置１０５の駆動回路１０６に送る。すると、視点１０３で見た画像表示装置１０１上の当該ウィンドーには、現実のウィンドーには原画の情報がないにも関わらず、原画の情報が現れる。ウィンドーの数が複数個でも同様なことは明白である。同様の手段で、ウィンドー中の一部分だけを行うことも可能なことは明白である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像表示装置にあっては、特定の者以外に知られては困る情報をマルチウィンドー表示している画像表示装置のウィンドーを、使用者のみ、当該情報が見えるものの、観察位置に応じて観察画像を切り替えることができなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、観察位置に応じて観察画像を切り替えることができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、図１に示すように構成する。
請求項１の発明は、複数画像１，２，３を水平方向の画素４毎に順次表示する表示器５と、
各画素４からの光を任意の方向に分離できる遮光手段とを有する画像表示装置であって、
前記遮光手段を、透過状態、遮光状態に制御可能なラインシャッターアレイ６で構成し、観察者の観察位置を示す観察位置信号より算出した制御信号に基づいて前記ラインシャッターアレイ６を制御する制御手段９を備える。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記観察位置を計測して前記観察位置信号を出力する観察位置計測手段と、
前記観察位置信号に基づいて前記ラインシャッターアレイ６を制御する制御信号を算出する制御信号算出手段と、を備える。
請求項３の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記観察位置信号に対応した制御信号が予め格納されるルックアップテーブルと、
該ルックアップテーブルより観察位置信号に対応した制御信号を読み出して前記制御手段に出力する読出手段と、
を設けた。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記制御信号算出手段により、前記観察位置信号、前記表示器の画素幅、前記表示器と前記ラインシャッターアレイ６の間隔、前記観察位置の視点間距離により前記ラインシャッターアレイ６の遮光幅および透過幅を幾何学的に算出し、算出した遮光幅および透過幅をラインシャッターアレイ６の最小単位幅で除した余が最小単位幅の１／２以下となるように制御する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記表示器５の画素幅をＣｗ、前記観察位置の視点間距離を２ａ、前記表示器５から前記観察者までの観察距離をＬとするとき、前記表示器と前記ラインシャッターアレイの間隔ｌを、
【００１２】
【数３】

【００１３】
で算出される値とする。
請求項６の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記表示器５と前記ラインシャッターアレイ６の間隔をｌ、前記表示器５の画素幅をＣｗ、前記表示器５から前記観察者までの観察距離をＬとするとき、前記ラインシャッターアレイ６の最小単位幅Ｂｔを、
【００１４】
【数４】

【００１５】
で算出される値とする。
請求項７の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記ラインシャッターアレイ６として、複数の透明電極を有する同形状の液晶パネルを用いる。
請求項８の発明は、請求項７記載の画像表示装置において、
前記液晶パネルは前記透明電極に電圧を印加したとき光を透過し、電圧を印加しないとき光を遮光するノーマリーブラックの液晶パネルとした。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項７記載の画像表示装置において、
前記透明電極間に光を遮光する遮光部を設けた。
請求項１０の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記表示器５と前記ラインシャッターアレイ６の液晶層と液晶層の距離を一定値ｌ、前記表示器５の基板厚さを一定値ｔ１、前記表示器５と前記ラインシャッターアレイ６との間の偏光子の厚さを一定値ｔ２としたとき、前記ラインシャッターアレイ６の基板厚さを一定値ｔを、ｔ＝ｌ−ｔ１−ｔ２ で算出される値として、前記表示器５と前記ラインシャッターアレイ６を密着させた。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記表示器５として、前記画素ごとに赤、緑、青が混色されてカラー表示可能な表示器を用いる。
請求項１２の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記表示器５として、同一色の画素が横直線状に並ぶカラー表示器を用いる。
【００１８】
請求項１３の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記表示器５を縦方向に同一色が並ぶカラー表示器とし、平行白色光を該カラー表示器に入射し、赤緑青の各画素からの出射光をカラー表示器前面に取り付けたレンチキュラレンズを用いて拡散板上で重ね合わせるようにした。
請求項１４の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記観察者の前記観察位置の視点ａ，ｂ，ｃ間距離を人間の眼の両眼間隔とし、観察画像１，２，３を各視点ａ，ｂ，ｃに対応する視差画像とする。
【００１９】
このような構成を備えた本発明によれば、遮光手段を、透過状態、遮光状態に制御可能なラインシャッターアレイ６で構成し、観察者の観察位置を示す観察位置信号より算出した制御信号に基づいてラインシャッターアレイ６を制御するので、観察位置に応じて画像を切り替えることができる。
また、観察位置信号に対応した制御信号が予め格納されるルックアップテーブルより観察位置信号に対応した制御信号を読み出して、ラインシャッターアレイ６を制御するので、制御信号の算出に手間がかからず、制御が容易になる。
【００２０】
また、算出した遮光幅および透過幅をラインシャッターアレイ６の最小単位幅で除した余が最小単位幅の１／２以下となるように制御するので、誤差のリセットを行うことができる。
また、ラインシャッターアレイ６の最小単位幅Ｂｔを、所定の式で算出される値として小開口化するので、画像の混合を防止することができる。また、ラインシャッターアレイ６としてノーマリーブラックの液晶パネルを用いるときは、または、透明電極間に遮光部を形成した液晶パネルを用いるときは、画像の混合を防止することができる。
【００２１】
また、ラインシャッターアレイ６の基板厚さを一定値として、表示器５とラインシャッターアレイ６を密着させるときも、画像の混合を防止することができる。
また、画素ごとに赤、緑、青が混色されてカラー表示可能な表示器を用いる場合、同一色の画素が横直線状に並ぶカラー表示色を用いる場合、表示器５を縦方向に同一色が並ぶカラー表示器とし、平行白色光をカラー表示器に入射し、赤緑青の各画素からの出射光をカラー表示器前面に取り付けたレンチキュラレンズを用いて拡散板上で重ね合わせる場合も画像の混合を防止することができる。
【００２２】
さらに、観察者の観察位置の視点ａ，ｂ，ｃ間距離を人間の眼の両眼間隔とし、観察画像１，２，３を各視点ａ，ｂ，ｃに対応する視差画像とするときは、立体画像を観察することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示す要部説明図である。
図１において、５は表示器であり、表示器５には各画素４が交互に横直線状に並べて設けられている。したがって、表示器５は、複数の画像１，２，３を水平方向の画素４毎に順次表示する。６は各画素４からの光を任意の方向に分離することができる遮光手段としてのラインシャッターアレイであり、ラインシャッターアレイ６は光の透過状態および遮光状態を制御することができる。ラインシャッターアレイ６は表示器５に対して一定の間隔離れて配置されている。ラインシャッターアレイ６には透過部７と遮光部８がそれぞれ形成される。９は制御手段としての制御回路であり、制御回路９は観察者の観察位置ａ，ｂ，ｃを示す観察位置信号から算出された制御信号に基づいてラインシャッターアレイ６を制御する。すなわち、制御回路９は制御信号に基づいて透過部７の開口幅および遮光部８の閉口幅をそれぞれ制御する。
【００２４】
視点ａでは３つの透過部７を介して画像１が観察され、視点ｂでは３つの透過部７を介して画像２が観察され、視点ｃでは３つの透過部７を介して画像３が観察される。透過部７の数は、表示器５の画素４の数÷視点ａ，ｂ，ｃの数によって求められる。図１においては、画素４の数は「９」、視点ａ，ｂ，ｃの数は「３」であるから、９÷３＝３により透過部７の数は「３」となる。また、視点ａ，ｂ，ｃの視点間隔を人間の眼の両眼間隔とし、各画像１，２，３を各々の視点ａ，ｂ，ｃに対応する視差画像とすることで立体画像の観察が可能である。
【００２５】
図２は本発明の一実施形態の全体構成図である。
図２において、１０は観察者を示し、観察者１０の観察位置は表示器５の周辺に取り付けられたトラッキングセンサ１１により検出される。トラッキングセンサ１１による検出方式としては観察者１０の観察位置をビデオカメラなどを用いて検出する光学的方式、観察者１０に磁気センサを取り付けて検出する磁気的方式などが用いられる。また、観察位置が予め定められている場合にはトラッキングセンサ１１は不要である。トラッキングセンサ１１の出力は、測距回路１２で距離の計測が行われ、観察位置信号（Ｌ，Ｓ）として計算機１３に入力される。
【００２６】
トラッキングセンサ１１と測距回路１２は、観察者１０の観察位置を計測して観察位置信号を計算機１３に出力する観察位置計測手段１４を構成している。計算機１３は観察位置信号に基づいて制御信号を算出して制御回路９に出力し、制御回路９は目的の観察位置に応じて制御信号によりラインシャッターアレイ６の透過状態、遮光状態を制御する。また、計算機１３は映像信号を表示器５に出力する。
【００２７】
図３はラインシャッターアレイ６の部分拡大図である。
図３において、Ｂｔはラインシャッターアレイ６の最小単位幅を示し、この最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位が例えば６０００本で一個のラインシャッターアレイ６を構成する。透過部７および遮光部８は、複数の最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位により構成され、制御信号により最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位で透過部７の開口幅および遮光部８の閉口幅がそれぞれ制御される。
【００２８】
図４は制御ブロック図である。
図４において、１５は計算機１３内に設けられたＣＰＵであり、ＣＰＵ１５にはバス１６を介してＲＯＭ１７、ＲＯＭ１８、ＲＡＭ１９、出力インタフェース２０，２１および入力インタフェース２２がそれぞれ接続されている。映像信号は出力インタフェース２０を介して表示器５に入力し、制御信号は出力インタフェース２１、制御回路９を介してラインシャッターアレイ６に入力し、観察位置信号（Ｌ，Ｓ）は入力インタフェース２２を介して計算機１３に入力する。なお、映像信号は、他の機器から入力することも可能である。
【００２９】
ＲＯＭ１７には観察位置信号に応じた予め算出された制御信号が格納されているバックアップテーブル２３などが記憶されている。また、媒体としてのＲＯＭ１８には制御信号を算出する制御信号算出プログラム２４が格納されている。ＲＡＭ１９上では制御信号を算出する処理が行われ、算出された制御信号などが一時的に格納される。
【００３０】
図５はＲＯＭ１７の内部構成例を示す図である。
図５において、ＲＯＭ１７内には式格納領域２５、定数格納領域２６およびルックアップテーブル２３がそれぞれ設けられている。式格納領域２５には後述する式（１）〜式（１７）などの計算式が格納され、定数格納領域２６には、透過部７の数ｎ、水平表示方向の観察中央座標ａ、観察位置の視点間距離２ａ、画素ピッチＣｗなどが格納されている。
【００３１】
図６はルックアップテーブル２３の構成例を示す図である。
図６において、ルックアップテーブル２３には予め定められた観察位置信号（Ｌ，Ｓ）により算出された制御信号｛ｄａｔａ（Ｌ，Ｓ）｝が格納されている。Ｌの１００，２００，３００，４００・・・は観察者１０の観察位置のラインシャッターアレイ６の画面表示面までの距離を示し、１０，２０，３０，４０，５０・・・は観察者１０の観察位置の図１の水平方向の距離を示す。このような予め定められた観察位置信号（Ｌ，Ｓ）により制御信号｛ｄａｔａ（Ｌ，Ｓ）｝が予め算出されている。
【００３２】
図７は制御信号｛ｄａｔａ（Ｌ，Ｓ）｝の例を示す図である。
図７において、ｇはラインシャッターアレイ６の最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位を合計した全体の本数を示す。本数ｍは、例えば６０００本よりなる。制御信号｛ｄａｔａ（１０，１００）｝は例えば０００１１１０００１１１０００１１１・・・で示されるが、０００を透過部７の開口幅、１１１を遮光部８の閉口幅とすると、開口幅は３本、閉口幅も３本にそれぞれ制御されることを示している。すなわち、観察者位置信号が例えば（１０，１００）で予め決められているときは、透過部７の開口幅、遮光部８の閉口幅はそれぞれ３本に決定される。
【００３３】
図８はＲＯＭ１８内の制御信号算出プログラム２４の構成例を示す図である。図８において、制御信号算出プログラム２４は、第１のＰ座標算出部２４Ａ、第１のＱ座標算出部２４Ｂ、第１の開口幅算出部２４Ｃ、第２の閉口幅算出部２４Ｄ、誤差算出部２４Ｅ、第２の開口幅算出部２４Ｆ、第２の閉口幅算出部２４Ｇ、第２のＰ座標算出部２４Ｈ、第２のＱ座標算出部２４Ｉを有し、これらが制御信号算出手段２４Ｊを構成している。また、制御信号算出プログラム２４には、読出手段としての読出部２４Ｋが設けられている。
【００３４】
第１のＰ座標算出部２４Ａは、後述する式（５）〜（１６）によりラインシャッターアレイ６の開口幅、閉口幅を決定するためのＰ座標Ｐｙｎを算出する。第１のＱ座標算出部２４Ｂは、後述する式（５）〜（１６）よりラインシャッターアレイ６の開口幅、閉口幅を決定するためのＱ座標Ｑｙｎを算出する。第１の開口幅算出部２４Ｃは離散化前の開口幅Ｂａを、Ｂａ＝Ｐｙｎ−Ｑｙｎにより算出する。第１の閉口幅算出部２４Ｄは離散化前の閉口幅Ｂｃを、Ｂｃ＝Ｑｙｎ−Ｐyn-1により算出する。誤差算出部２４Ｅは整数ｍ１と誤差ａ１を、ｍ１＋ａ１＝Ｂａ÷Ｂｔにより、整数ｍ２と誤差ａ２を、ｍ２＋ａ２＝Ｂｃ÷Ｂｔにより算出する。第２の開口幅算出部２４Ｆは、離散化後の開口幅Ｂａｓを、ａ１＞Ｂｔ／２のとき、Ｂａｓ＝Ｂｔ×（ｍ１＋１）により算出し、ａ１≦Ｂｔ／２のとき、Ｂａｓ＝Ｂｔ×ｍ１により算出する。第２の閉口幅算出部２４Ｇは、離散化後の閉口幅Ｂｃｓを、ａ２＞Ｂｔ／２のとき、Ｂｃｓ＝Ｂｔ×ｍ２より算出し、ａ２≦Ｂｔ／２のときＢｃｓ＝Ｂｔ×ｍ２により算出する。第２のＰ座標算出部２４Ｈは、離散化された開閉座標Ｐｙｎｓを、Ｐｙｎｓ＝Ｑｙｎ＋Ｂａｓにより算出し、第２のＱ座標算出部２４Ｉは、離散化された開閉座標Ｑｙｎｓを、Ｑｙｎｓ＝Ｐyn-1＋Ｂｃｓにより算出する。
【００３５】
読出部２４Ｋは、ルックアップテーブル２３より制御信号｛ｄａｔａ（Ｌ，Ｓ）｝を読み出して制御回路９に出力する。
図９は視点ａ，ｂからラインシャッターアレイ６を通して観察される表示領域と各パラメータを示す図である。
図９において、Ｌは観察者１０から表示器５の画像表示面までの観察距離を示し、Ｌ０は標準観察位置（標準観察距離）を示す。Ｓは視点ａと視点ｂの視点中央座票で、標準観察位置Ｌ０から視点中央までの距離を示す。ａはＳから視点ａまたは視点ｂまでの距離を示し、２ａは視点間距離を示す。１は表示器５の画素、２は表示器５の画素を示し、画素１と画素２の画素ピッチは、図１０に示すように、Ｃｗで示される。また、画素１，２の発光領域は（１−２β）Ｃｗ、発光領域（１−２β）Ｃｗの両側の非発光領域はβＣｗでそれぞれ示される。また、図９において、ｎはラインシャッターアレイ６の開口数を示し、開口数ｎは表示器５の水平画素数÷視点数で得られる。視点ｂ（ｓ−ａ）と（２ｎ＋１）Ｃｗを結ぶ直線は、ｆ１ｎ（ｘ）で示され、視点ｂ（ｓ−ａ）と２ｎＣｗを結ぶ直線はｆ３ｎ（（ｘ）で示される。また、視点ａ（ｓ＋ａ）と２ｎＣｗを結ぶ直線はｆ２ｎ（ｘ）で示され、視点ａ（ｆ＋ａ）と（２ｎ−１）Ｃｗと結ぶ直線はｆ４ｎ（ｘ）で示される。
【００３６】
ｆ１ｎ（ｘ）〜ｆ４ｎ（ｘ）は次式（１）〜（４）で表わされる。
【００３７】
【数５】

【００３８】
図９において、ｆ１ｎ（ｘ）とｆ２ｎ（ｘ）が交互するＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）は、表示器５の画面表示面と間隔ｌで配置されたラインシャッターアレイ６の透過部７の上端を示す。また、ｆ３ｎ（ｘ）とｆ４ｎ（ｘ）が交互するＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）は、ラインシャッターアレイ６の透過部７の下端を示す。このようなラインシャッターアレイ６の透過部７の開口幅および遮光部８の閉口幅を決定するＰ点、Ｑ点の座標は、次式（５）〜（８）で示される。
【００３９】
【数６】

【００４０】
標準観察位置Ｌ０のときのラインシャッターアレイ６と表示器５の間隔ｌは、（５）式で算出される値となる。
図１１は観察距離Ｌが標準観察位置Ｌ０より後方に移動したときのＰ点，Ｑ点を示す図である。
図１１において、ｆ２ｎ（ｘ）はＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）を通るが、ｆ１ｎ（ｘ）はＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）を通らない。また、ｆ３ｎ（ｘ）はＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）を通るが、ｆ４ｎ（ｘ）はＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）を通らない。Ｌ＞Ｌ０の場合には、隣の画素からのもれ光（クロストーク）を防止するためにＰ点，Ｑ点を次式（９）〜（１２）のように表わす。
【００４１】
【数７】

【００４２】
図１２は観察距離Ｌが標準観察位置Ｌ０より近いときのＰ点，Ｑ点を示す図である。
図１２において、ｆ１ｎ（ｘ）はＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）を通るが、ｆ２ｎ（ｘ）はＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）を通らない。また、ｆ４ｎ（ｘ）はＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）を通るが、ｆ３ｎ（ｘ）はＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）を通らない。Ｌ＞Ｌ０の場合には、隣の画素からのもれ光（クロストーク）を防止するためにＰ点，Ｑ点を次式（１３）〜（１６）のように表わす。
【００４３】
【数８】

【００４４】
図１３は離散化された開閉座標Ｐｙｎｓ，Ｑｙｎｓを求めるフローチャートである。
図１３において、まず、ステップＳ１で式（５）〜（１６）より座標（Ｐｙｎ，Ｑｙｎ）を求める。ＰｙｎはＰ点のｙ座標、ＱｙｎはＱ点のｙ座標である。
次に、ステップＳ２で離散化前の開口幅Ｂａ、離散化前の閉口幅Ｂｃを求める。すなわち、ＢａはＰｙｎ−Ｑｙｎにより、ＢｃはＱｙｎ−Ｐyn-1により求める。
【００４５】
次に、ステップＳ３でラインシャッターアレイ６の最小単位幅ＢｔでＢａおよびＢｃを除算することにより、整数ｍ１，ｍ２および誤差ａ１，ａ２を求める。誤差ａ１，ａ２の基準点からの積算が最小単位幅Ｂｔの１／２を超えるときはステップＳ４に進み、誤差ａ１，ａ２の基準点からの積算が最小単位幅Ｂｔの１／２以下のときはステップＳ５に進む。
【００４６】
ステップＳ４では離散化後の開口幅Ｂａｓを、Ｂｔ×（ｍ１＋１）により求め、離散化後の閉口幅Ｂｃｓを、Ｂｔ×ｍ２により求める。すなわち、ａ１＞Ｂｔ／２，ａ２＞Ｂｔ／２のときは、開口幅Ｂａｓを最小単位分１本だけ広くし、閉口幅Ｂｃｓはそのままとする。
ステップＳ５では離散化後の開口幅Ｂａｓを、Ｂｔ×ｍ１により求め、離散化後の閉口幅Ｂｃｓを、Ｂｔ×ｍ２により求める。すなわち、ａ１≦Ｂｔ／２，ａ２≦Ｂｔ／２のときは、開口幅Ｂａｓ、閉口幅Ｂｃｓはそのままとする。
【００４７】
次に、ステップＳ６で離散化された開閉座標Ｐｙｎｓを、Ｑｙｎ＋Ｂａｓにより求め、離散化された開閉座標Ｑｙｎｓを、Ｐyn-1＋Ｂｃｓにより求め、ステップＳ７でラインシャッターアレイ６の開口数ｎに達したとき算出を終了する。こうして、図７に示すような制御信号が得られる。
図１４は隣の視点の画像の混合を説明する説明図である。
【００４８】
図１４において、視点ｂから透過部７を通して表示器５の画像２を観察すると、隣の視点ａの画像１が混合する。すなわち、図１５に示すように、最小単位幅ＢｔがＰ点（Ｐｎｙｓ）−Ｑ点（Ｑｎｙｓ）の数分の１程度の場合には、開口幅Ｂａｓから表示器５を観察すると、観察画像の混合が生じる。図１４の場合には、最小単位幅Ｂｔは開口幅Ｂａｓの５分の１になっている。
【００４９】
図１６に示すように、ラインシャッターアレイ６の透過部７から観察される表示領域が画素１，２の発光部サイズより小さくなるように開口幅Ｂａｓの小開口化を行う。すなわち、ラインシャッターアレイ６の透過部７、遮光部８は離散的な値をとるため、透過部７と遮光部８の境界ではＰ点，Ｑ点の繰り上げ、繰り下げに起因する観察画像の混合（クロストーク）が発生するが、この観察画像の混合を回避するためには、開口幅Ｂａｓを形成する図１４で計算された本数を減らすことが必要になる。減らす最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位の数はクロストーク量がゼロになる本数が最適値となる。最小の開口幅Ｂａｓを形成する最小単位の数は図１７に示すように１本である。図１７に示すように、開口幅Ｂａｓは最小単位幅Ｂｔに等しく、最小の開口幅Ｂａｓを形成する最小単位の本数は１本である。また、最小単位の数が１本の場合、クロストークがゼロになるための最小単位幅Ｂｔは、図１８から求められる。
【００５０】
図１８において、視点ａから最小単位幅Ｂｔを通して観察される画像１の表示領域は、（Ｌ・Ｂｔ）／（Ｌ−ｌ）であり、視点ａからＢｔ／２を通してそれぞれ観察される画像１の表示領域は、（Ｌ・Ｂｔ）／｛２（Ｌ−ｌ）｝である。
したがって、次の関係式を満足するようなＢｔとすれば良い。
【００５１】
【数９】

【００５２】
ラインシャッターアレイ６の透過部７の最小単位幅Ｂｔ、すなわち一本の幅を、
【００５３】
【数１０】

【００５４】
とすることにより、クロストークを防止することができる。
図１９はラインシャッターアレイとして用いる液晶パネルを示す図である。
図１９において、３１，３２はガラス基板であり、ガラス基板３１，３２の一方には水平方向に複数、例えば６０００本の透明電極３３が並べて配列されている。１本の透明電極３３がラインシャッターアレイ６の最小単位を構成している。各透明電極３３の各一端は制御回路３４に接続され、各他端は制御回路３４に接続されている。制御回路３４により透明電極３３は一本一本オン、オフ制御される。ガラス基板３１，３２間には液晶３５が配向され、ガラス基板３１，３２の両表面には偏光子３６，３７が形成されている。偏光子３６，３７は薄い合成樹脂フィルムより形成されている。制御回路３４により透明電極３３をオンにすると、液晶３５が立って光を遮光し、オフにすると、液晶３５はねじれた状態で光は透過する。なお、透明電極３３間には電気的絶縁をはかるためにスペース３８が設けられている。
【００５５】
図２０に示すように、透明電極３３に電圧を印加したときに光を遮光し、電圧を印加しないときに光を透過するノーマリーホワイトの液晶パネル３９では、閉口の透明電極３３の無い部分であるスペース３８から隣接する視点の画像が観察され、クロストークの原因になる。視点ａで観察される観察光４０は、画像１からの開口４１を通しての観察光と、画像２からの閉口４２のスペース３８からのもれ光が混合する。視点ｂで観察される観察光４３は、画像２からの開口４１を通しての観察光と、画像１からの閉口４２のスペース３８からのもれ光が混色する。
【００５６】
図２１に示すように、透明電極３３に電圧を印加したとき光を透過し、電圧を印加しないとき光を遮光するノーマリーブラックの液晶パネル４４では、閉口４２からのもれ光はなく、クロストークは発生しない。視点ａで観察される観察光４５は画像１からの開口４１を通しての観察光のみであり、閉口４２からのもれ光はない。視点ｂで観察される観察光４６は、画像２からの開口４１を通しての観察光のみであり、閉口４２からのもれ光はない。
【００５７】
また、図２０のノーマリーホワイトの液晶パネル３９においても、透明電極がないスペース３８に光を遮光する遮光部としてブラックマスクを設けると、図２１と同様な効果が得られる。
図２２は表示器と液晶パネルの配置を示す図である。
直線のラインシャッターアレイ６を用いる場合には、表示器５の画素の縦方向は直線であることが必要である。また、表示器５の表示面が湾曲したり、縦方向の画素の並びが湾曲すると、クロストークの原因となる。そこで、表示器５としては、表面がフラットなディスプレイ、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイを用いることが必要である。
【００５８】
図２２において、４１は表示器として用いる液晶ディスプレイであり、液晶ディスプレイ２１はガラス基板５２，５３を有し、ガラス基板５２，５３間には液晶５４が配向されている。
５５はラインシャッターアレイ６として用いる液晶パネルであり、液晶パネル５５はガラス基板５６，５７を有し、ガラス基板５６，５７間には液晶５８が配向されている。また、ガラス基板５６，５７間には透過部５９および遮光部６０が形成される。液晶パネル５５と液晶ディスプレイ５１の間には偏光子６１が設けられている。液晶５４と液晶５８の間隔をｌとして一定値とする。液晶ディスプレイ５１のガラス基板５３の厚さをｔ１として一定値とする。また、偏光子６１の厚さをｔ２として一定値とする。液晶パネル５５のガラス基板５７の厚さをｔとして、ｔ＝ｌ−ｔ１−ｔ２により求められる値として、液晶ディスプレイ５１と液晶パネル５５を密着させる。
【００５９】
液晶ディスプレイ５１のガラス基板５３は平面であり、偏光子６１も平面であり、液晶パネル５５のガラス基板５７も平面であり、密着させると、液晶ディスプレイ５１と液晶パネル５５の間にギャップ誤差が生じない。したがって、クロストークの発生を防止することができる。
次に、図２３に示すように、表示器５Ａの縦方向に同一色の画素４Ａが並ぶカラー表示の場合、ラインシャッターアレイ６を形成する最小単位幅Ｂｔが大きい場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素４Ａがすべて観察されず、色ずれの原因となる。視点ａからは画像１のＲの一部分、Ｇ、Ｂの一部分が観察され、視点ｂからはＲの一部分、Ｇ、Ｂの一部分が観察され、Ｒ，Ｇ，Ｂがすべて観察されない。
【００６０】
図２４は表示器５の一例を示す図である。
図２４において、５は表示器の一部分を示し、画像１は１つの画素４ＢでＲ，Ｇ，Ｂが混色されて表示され、画像２もＲ，Ｇ，Ｂが１つの画素４Ｂで混色して表示される。視点ａから画像１を観察するとき、Ｒ，Ｇ，Ｂが混色して観察され、視点ｂから画像２を観察するとき、Ｒ，Ｇ，Ｂが混色して観察され、ラインシャッターアレイ６を形成する最小単位幅Ｂｔが大きくても色ずれは生じない。表示器５としては、例えば３色合成方式のプロジェクタを用いる。
【００６１】
また、図２５に示すように、表示器５として横方向に同一色の画素４Ｃが並ぶカラー表示器を用いる場合にも色ずれが生じない。縦方向のＲ，Ｇ，Ｂの各画素４Ｃが１つの画像１，２を形成し、視点ａ，ｂからはＲ，Ｇ，Ｂの各画素４Ｃがすべて観察される。
図２６は表示器５の他の例を示す図である。
【００６２】
図２６において、縦方向に同一色の画素４Ａが並ぶカラーの表示器５の場合、表示器５の前面にレンチキュラレンズ７１を配置し、所定の間隔をおいて拡散板７２を配置する。また、表示器５の後方には光源７３を配置する。光源７３からの平行白色光を表示器５に入射し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素４Ａからの出射光をレンチキュラレンズ７１で集光し、拡散板７２上の一点で重ねあわせる。この表示器５を用いる場合にも色ずれは生じない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、遮光手段を、透過状態、遮光状態に制御可能なラインシャッターアレイで構成し、観察者の観察位置を示す観察位置信号より算出した制御信号に基づいてラインシャッターを制御するため、観察位置に応じて画像を切り替えることができる。
【００６４】
また、観察位置信号に対応した制御信号が予め格納されるルックアップテーブルより観察位置信号に対応した制御信号を読み出して、ラインシャッターアレイを制御するため、制御信号の算出に手間がかからず、制御が容易になる。
算出した遮光幅および透過幅をラインシャッターアレイの最小単位幅で除した余が最小単位幅の１／２以下となるように制御するため、誤差のリセットを行うことができる。
【００６５】
また、ラインシャッターアレイの最小単位幅Ｂｔを、所定の式で算出される値として小開口化するため、画像の混合を防止することができる。また、ラインシャッターアレイとしてノーマリーブラックの液晶パネルを用いるときは、または、透明電極間に遮光部を形成した液晶パネルを用いるときは、画像の混合を防止することができる。
【００６６】
また、ラインシャッターアレイの基板厚さを一定値として、表示器とラインシャッターアレイを密着させるときも、画像の混合を防止することができる。
また、画素ごとに赤、緑、青が混色されてカラー表示可能な表示器を用いる場合、同一色の画素が横直線状に並ぶカラー表示色を用いる場合、表示器を縦方向に同一色が並ぶカラー表示器とし、平行白色光をカラー表示器に入射し、赤緑青の各画素からの出射光をカラー表示器前面に取り付けたレンチキュラレンズを用いて拡散板上で重ねあわせる場合も画像の混合を防止することができる。
【００６７】
さらに、観察者の観察位置の視点間距離を人間の眼の両眼間隔とし、観察画像を各視点に対応する視差画像とするときは、立体画像を観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す要部断面図
【図２】本発明の一実施形態を示す全体構成図
【図３】ラインシャッターアレイの部分拡大図
【図４】制御ブロック図
【図５】ＲＯＭの構成例を示す図
【図６】ルックアップテーブルの構成例を示す図
【図７】制御信号の例を示す図
【図８】制御信号算出プログラムの構成例を示す図
【図９】視点から観察される表示領域と各パラメータを示す図
【図１０】画素ピッチの説明図
【図１１】観察距離Ｌ＞標準観察位置Ｌ０のときの説明図
【図１２】観察距離Ｌ＜標準観察位置Ｌ０のときの説明図
【図１３】離散値の算出を説明するフローチャート
【図１４】観察画像混合の説明図
【図１５】図１４の開口幅を示す図
【図１６】小開口化の説明図
【図１７】図１６の開口幅を示す図
【図１８】最小単位幅の算出の説明図
【図１９】液晶パネルを示す図
【図２０】ノーマーリーホワイトの説明図
【図２１】ノーマリーブラックの説明図
【図２２】液晶ディスプレイと液晶パネルの配置を示す図
【図２３】色ずれの説明図
【図２４】表示器の一例を示す図
【図２５】表示器の画素の他の配列を示す図
【図２６】表示器の他の例を示す図
【図２７】従来例を示す図
【符号の説明】
１，２，３：画像
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ：画素
５：表示器
６：ラインシャッターアレイ
７：透過部
８：遮光部
９：制御回路（制御手段）
１０：観察者
１１：トラッキングセンサ
１２：測距回路
１３：計算機
１４：観察位置計測手段
１５：ＣＰＵ
１６：バス
１７，１８：ＲＯＭ
１９：ＲＡＭ
２０，２１：出力インタフェース
２２：入力インタフェース
２３：ルックアップテーブル
２４：制御信号算出プログラム
２４Ａ：第１のＰ座標算出部
２４Ｂ：第１のＱ座標算出部
２４Ｃ：第１の開口幅算出部
２４Ｄ：第１の閉口幅算出部
２４Ｅ：誤差算出部
２４Ｆ：第２の開口幅算出部
２４Ｇ：第２の閉口幅算出部
２４Ｈ：第２のＰ座標算出部
２４Ｉ：第２のＱ座標算出部
２４Ｊ：制御信号算出手段
２４Ｋ：読出部（読出手段）
２５：式格納領域
２６：定数格納領域
３１，３２：ガラス基板
３３：透明電極
３４：制御回路
３５：液晶
３６，３７：偏光子
３８：スペース
３９，４４，５５：液晶パネル
４０，４３，４５，４６：観察光
４１：開口
４２：閉口
５１：液晶ディスプレイ
５２，５３，５６，５７：ガラス基板
５４，５８：液晶
５９：透過部
６０：遮光部
６１：偏光子
７１：レンチキュラレンズ
７２：拡散板
７３：光源

Claims (4)

1. 複数画像を画素毎に順次表示し、１つの画面で複数チャンネルの画像を表示する表示器と、
   複数の第一の幅からなる第二の幅によって前記画素からの光の透過状態および遮光状態を制御可能なラインシャッターアレイと、
   前記複数画像のうち第一の画像を観察する観察位置を計測して観察位置信号を出力する観察位置計測手段と、
   前記観察位置信号、前記画素の幅、前記表示器と前記ラインシャッターアレイの間隔、前記観察位置の視点間の距離から前記第二の幅を算出する開口 / 閉口幅算出手段と、
   算出した前記第二の幅を前記第一の幅で除した余を誤差として算出する誤差算出手段と、
   前記誤差の量に応じて前記第二の幅を前記第一の幅の単位で狭め、前記複数画像のうち第二の画像を表示する前記画素からの光を遮光する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１に記載の画像表示装置において、
   前記第一の幅は、該制御手段が制御能な最小単位幅であり、
   該制御手段は、前記誤差が存在する場合、前記第二の幅を前記最小単位幅分さらに狭めることを特徴とる画表示装置。
3. 請求項１記載の画像表示装置において、
   前記表示器として、前記画素ごとに赤、緑、青が混色されてカラー表示可能な表示器を用いることを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項１記載の画像表示装置において、
   前記表示器として、同一色の画素が横直線状に並ぶカラー表示器を用いることを特徴とする画像表示装置。

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