[发明专利]立体图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够显示高品质、大视野的图像的立体图像显示装置。 

背景技术

通常，显示器或印刷物由配置在平面上的多个像素构成，通过进行精心设计，能够作为立体的信息(立体图像)使观察者识别，由此能够提高临场感及识别精度。观察者根据在右眼和左眼中可看到的图像的差异识别处于较近的地方的物体的立体感。将该在右眼和左眼中可看到的图像的差异称作立体视差。以往以来，利用该特性，提出了通过将视点不同的两个图像(有立体视差的图像)分别投影在右眼及左眼中、使观察者识别为立体图像的各种立体图像显示装置。 

但是，为了使立体图像显示装置普及，要求在观赏时没有不便，即使长时间观看也不疲劳。因而，使用眼镜等的特殊的器具的方法除了特殊用途以外难以采用。为了不使用这些器具而显示立体图像，需要进行精心设计以使右眼及左眼看到不同的图像。 

图10是说明图像与观察者的位置关系的立体图。80是立体图像的显示画面，它处于YZ平面上。观察者从沿X轴方向离开的观赏位置81观看显示画面80。81a、81b分别表示观察者的右眼及左眼的位置，它们处于XY平面上。在右眼81a和左眼81b中，观看显示画面80的角度(视线角度)不同。因而，如果能够利用该视线角度的差异对右眼81a及左眼81b显示不同的图像，则观察者能够将显示在显示画面80上的图像识别为立体图像。 

图11是说明视差屏障方式的立体图像显示的原理的图。在画面91的前方配置有沿垂直于左右眼81a、81b的配置方向(与Y轴平行的方向)的方向(与Z轴平行的方向)延伸而形成的多个较细的缝隙(间隙)的遮光屏障90。经由遮光屏障90的缝隙，左眼81a仅观察画面91的条纹R，左眼81b仅观察画面91的条纹L。所以，如果将由右眼看到的图像分割为条纹状而配置到条纹R中、将由左眼看到的图像分割为条纹状而配置到条纹L中，则能够使左右眼81a、81b看到有立体视差的图像。该方式具有通过遮光屏障90使图像变暗的问题。 

作为消除该问题的方式，提出了使用柱状透镜阵列的方式，利用图12对其说明。将多个圆筒状的透镜(柱状透镜)与Z轴平行排列的柱状透镜阵列100配置在画面101的前方。如果通过沿与Y轴方向平行的方向配置的左右眼经由柱状透镜阵列100观察画面101，则左右眼观察画面101上的不同的位置。因而，如果将由右眼看到的图像分割为条纹状而配置到右眼观看的位置上、将由左眼看到的图像分割为条纹状而配置到左眼观看的位置上，则能够使左右眼看到有立体视差的图像。 

在视差屏障方式及柱状透镜阵列方式中，有Y轴方向的观察位置被限制的问题，但通过对于遮光屏障90的1个缝隙或1个柱状透镜配置多个视点的图像、对应于多个视线角度，能够缓和该问题。例如，如图12所示，如果对于1个柱状透镜将3个视点的图像分割为条纹状而配置，则眼球102a仅观察画面101的条纹A，眼球102b仅观察画面101的条纹B，眼球102c仅观察画面101的条纹C。 

使用该多个视点的图像的方法能够对应左右眼相对于画面沿水平方向(Y轴方向)移动的情况，但不能对应左右眼相对于画面绕X轴旋转的情况而不能显示立体图像。 

作为即使在左右眼相对于图像旋转的情况下也能够观察立体图像的方法，已知有积分照相术方式。在该方式中，使用沿纵横方向排列有图13所示那样的微小透镜(微透镜)110的微透镜阵列。作为微透镜110而使用在所有方向上具有聚光效果的圆形透镜或复眼透镜等，所以构成为在所有方向上，如果视线角度不同则可看到不同的图像。通过使用这样的微透镜阵列，能够进行光线的再现，以使得宛如对象物在空间上存在，并且即使在视线旋转的情况下也能够显示立体图像。这样，积分照相术方式能够改善对于立体图像的观赏位置的制约。 

在专利文献1中，公开了在这样的积分照相术方式的立体图像显示装置中使用的透镜阵列。具体而言，公开了通过将构成透镜阵列的各透镜形状做成非球迷而降低球面像差、通过增大各透镜的F值且减小透镜周边的光线的折射角而减小透镜像差、结果能够抑制立体图像的析像度劣化的技术。