立体表示装置および立体表示方法
【課題】パララックスバリア方式による解像度低下を改善する立体表示装置を提供する。
【解決手段】４つの視点映像がそれぞれ時分割された第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂを順次表示することによって１画面内に合成する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルからの表示画像光を透過する複数の開口と表示画像光を遮蔽する複数の遮蔽部とを有し、それら複数の開口および複数の遮蔽部の配置状態が第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂに対応して切り替え可能に構成され、液晶表示パネルに表示された第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂの各々を、２つの視点での立体視が可能となるように光学的に分離するスイッチ液晶パネルとを備える。ここで、第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂにおいて相互に対応する単位画素４Ａ〜４Ｄ同士が、相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在する。
【解決手段】４つの視点映像がそれぞれ時分割された第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂを順次表示することによって１画面内に合成する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルからの表示画像光を透過する複数の開口と表示画像光を遮蔽する複数の遮蔽部とを有し、それら複数の開口および複数の遮蔽部の配置状態が第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂに対応して切り替え可能に構成され、液晶表示パネルに表示された第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂの各々を、２つの視点での立体視が可能となるように光学的に分離するスイッチ液晶パネルとを備える。ここで、第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂにおいて相互に対応する単位画素４Ａ〜４Ｄ同士が、相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パララックスバリア方式による立体表示が可能な立体表示装置および立体表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体視表示を実現できる表示装置（立体表示装置）が注目を集めている。立体視表示は、互いに視差のある（視点の異なる）左眼用映像と右眼用映像を表示するものであり、観察者が左右の目でそれぞれを見ることにより奥行きのある立体的な映像として認識することができる。また、互いに視差がある３つ以上の映像を表示することにより、観察者に対してより自然な立体映像を提供することが可能な表示装置も開発されている。
【０００３】
このような立体表示装置は、専用の眼鏡が必要なものと不要なものとに大別されるが、観察者にとっては専用の眼鏡は煩わしく感じるものであり、専用の眼鏡が不要なもの（すなわち裸眼で立体視が可能なもの）が望ましい。裸眼で立体視が可能な立体表示装置としては、例えばパララックスバリア（視差バリア）方式やレンチキュラー方式を採用した立体表示装置が知られている。これらの方式の立体表示装置では、互いに視差がある複数の映像（視点映像）を同時に表示し、表示装置と観察者の視点との相対的な位置関係（角度）によって見える映像が異なるようになっている。このような立体表示装置で複数の視点の映像を表示した場合には、映像の実質的な解像度が、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置などの表示装置自体の解像度を視点の数で割ったものとなり、画質が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、様々な検討がなされている。例えば、特許文献１には、パララックスバリア方式において、各バリアの透過状態および遮断状態を時分割的に切り替えて時分割表示することにより、等価的に解像度を改善する方法が提案されている。
【０００５】
ところが、パララックスバリアが画面垂直方向へ延在する場合には、画面水平方向における解像度を向上させることはできるものの、画面垂直方向における解像度の向上は困難である。そこで、画面水平方向の解像度と画面垂直方向の解像度とのバランス（解像度バランス）を改善するための技術として、ステップバリア方式が開発されている。このようなステップバリア方式では、パララックスバリアの開口の並び方向（もしくは延在方向）、あるいはレンチキュラーレンズの軸方向が画面の斜め方向に設定され、斜め方向に隣接して一列に並ぶ複数色（例えばＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色））のサブ画素が１つの単位画素を構成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５７０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら最近では、視点数に関わらず、解像度バランスの改善と共に解像度そのものの改善も求められている。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の視点映像を用いて立体表示を行う場合に、解像度バランスを損なうことなく解像度の劣化を改善することのできる立体表示装置および立体表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の立体表示装置は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成する２次元表示部と、この２次元表示部に表示されたｑ個の表示パターンの各々を構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離する光学分離素子を備える。ここで、２次元表示部は、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色をそれぞれ表示する複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、画面垂直方向の同一列上に同色のサブ画素が配列され、かつ、画面水平方向の同一列上に異色のサブ画素が順に配列されたものである。また、ｑ個の表示パターンのうちｐ個の視点映像の各々を構成する配列パターンは、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数のサブ画素からなるサブ画素列が画面水平方向においてｐ列ごとに複数表示されたものである。１画面内に合成されたｑ個の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられている。光学分離素子は、例えば、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態がｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアである。
【００１０】
本発明の第２の立体表示装置は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンで順次表示する表示部と、ｐ個の視点映像を光学的に分離する光学分離素子とを備える。ここで、表示部は、斜め方向に並ぶ複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、ｑ個の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられている。
【００１１】
本発明の立体表示方法は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって２次元表示部の１画面内に合成するステップと、光学分離素子を用い、２次元表示部に表示されたｑ個の表示パターンの各々を構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するステップとを含む。ここで、２次元表示部として、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色をそれぞれ表示する複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、画面垂直方向の同一列上に同色のサブ画素が配列され、かつ、画面水平方向の同一列上に異色のサブ画素が順に配列されたものを用いる。また、ｑ個の表示パターンのうちｐ個の視点映像の各々を構成する配列パターンを、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数のサブ画素からなるサブ画素列が画面水平方向においてｐ列ごとに複数表示されたものとする。さらに、ｑ個の表示パターンを、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設ける。光学分離素子としては、例えば、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態がｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアを用いるとよい。
【００１２】
本発明の立体表示装置および立体表示方法では、複数の表示パターンのうちの、空間分割された各視点映像を構成する配列パターンは、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数のサブ画素の列が画面水平方向において所定間隔で複数表示されたものである。このような複数の表示パターンを順次、時分割的に表示することにより、それら複数の表示パターンが視点映像ごとに時間積分された一の合成映像を形成することとなる。また、複数の表示パターンにおいて相互に対応する単位画素同士は、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに重なり合う位置に存在しているので、垂直方向の解像度が改善される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の立体表示装置および立体表示方法によれば、空間分割された複数の視点映像を、時間分割された複数の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成するようにした。これにより、１つの表示パターンを用いて各視点映像を空間分割表示する場合と比べ、立体表示時の解像度低下を改善することができる。さらに、１画面内に合成された複数の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに、相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられているので、各視点映像における垂直方向の解像度をより向上させることができる。ここで、サブ画素の色の種類、視点映像の数および表示パターンの数を適切に選択することにより、画面垂直方向の解像度と画面水平方向の解像度とのバランスを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置の構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る立体表示装置における表示制御に関わる回路を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に係る立体表示装置における液晶表示パネルのサブ画素配列を示す平面図である。
【図４】図１などに示した液晶表示パネルに表示される第１および第２の表示パターンの例を表す平面図である。
【図５】図１などに示したスイッチ液晶パネルに形成される第１および第２のバリアパターンの例を表す平面図である。
【図６】第１および第２の表示期間において立体視をしている状態を模式的に表す説明図である。
【図７】第１の実施の形態において第１の視点映像を構成するサブ画素の配列パターンを表す平面図である。
【図８】第１の実施の形態において第１の視点映像として認識される合成映像を表す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における第１の表示パターンの例を表す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における第２の表示パターンの例を表す平面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における第３の表示パターンの例を表す平面図である。
【図１２】第２の実施の形態において第１の視点映像として認識される合成映像を表す平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における第１および第２の表示パターンの例を表す平面図である。
【図１４】本発明の実施例としての立体表示装置における視点数と解像度バランスとの関係を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
［立体像表示装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態としての立体表示装置の全体構成を表している。図２は、この立体表示装置の表示制御に関わる回路を示している。この立体表示装置は、図１に示したように、液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２の背面側に配置されたバックライト３と、液晶表示パネル２の表示面側に対向するように配置されたスイッチ液晶パネル１とを備えている。この立体表示装置はまた、図２に示したように、液晶表示パネル２における表示動作を制御するためのタイミングコントローラ２１および視点映像データ出力部２３を備えている。さらに、スイッチ液晶パネル１におけるスイッチング動作を制御するためのタイミングコントローラ２２およびバリア用画素データ出力部２４を備えている。
【００１７】
図３は、液晶表示パネル２の画素配列の例を示している。液晶表示パネル２は、カラー表示に必要とされるＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色のサブ画素が２次元的に複数配列された画素構造を有している。図３に示したように、画面水平方向（Ｘ軸方向）の同一列上には各色のサブ画素が周期的に現れ、かつ、画面垂直方向（Ｙ軸方向）の同一列には同一色のサブ画素が並ぶような画素配列とされている。液晶表示パネル２は、このような画素構造において、バックライト３から照射された光をサブ画素ごとに変調させることで２次元的に画像表示を行うようになっている。液晶表示パネル２は、タイミングコントローラ２１の制御に基づいて、視点映像データ出力部２３から出力された立体表示用の視差画像の表示を行うようになっている。
【００１８】
なお、立体視を実現するためには、左眼１０Ｌと右眼１０Ｒとに異なる視点映像を見せる必要があるため、少なくとも右眼用映像と左眼用映像との２つの視点映像が必要となる。３つ以上の視点映像を用いた場合には多眼視を実現できる。本実施の形態では、４つの視点映像（第１〜第４の視点映像）を形成する（すなわち、視点数を４とする）と共に、そのうちの２つの視点映像（ここでは第１および第２の視点映像）を用いて観察する場合を説明する。
【００１９】
液晶表示パネル２は、右眼用（第１視点）および左眼用（第２視点）を含む４つの視点映像を空間的に分割すると共に、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成して表示するようになっている。ここで、液晶表示パネル２は、２種類の表示パターンを交互に表示（時分割表示）することにより、４つの視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようになっている。各表示パターンに対応する画像データは、視点映像データ出力部２３から出力されるようになっている。各表示パターンを表示するタイミングは、タイミングコントローラ２１によって制御されるようになっている。
【００２０】
図４（Ａ），４（Ｂ）は、時分割表示される２種類の表示パターンの例として、第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂを示している。図４（Ａ），４（Ｂ）では、例えばＲ１，Ｇ１，Ｂ１の符号を付したサブ画素からなる第１のサブ画素列と、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の符号を付したサブ画素からなる第２のサブ画素列と、Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の符号を付したサブ画素からなる第３のサブ画素列と、Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の符号を付したサブ画素からなる第４のサブ画素列とが各々斜め方向に平行に延在し、画面水平方向において周期的に配置されている。サブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、第１の視点映像（例えば右眼用映像）を表示する単位画素４Ａの構成要素となり、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は、第２の視点映像（例えば左眼用映像）を表示する単位画素４Ｂの構成要素となる。なお、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなる単位画素４Ｃが第３の視点映像を構成し、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなる単位画素４Ｄが第４の視点映像を構成する。この結果、斜め方向に延在するストライプ状の第１〜第４の視点映像が、画面水平方向において周期的に配列されることとなる。
【００２１】
図４（Ａ）の第１の表示パターン２０Ａと、図４（Ｂ）の第２の表示パターン２０Ｂとは、第１〜第４の視点映像をそれぞれ表示する単位画素の位置が相互に異なっている。例えば第１の表示パターン２０Ａにおいて第１の視点映像が割り当てられていたサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなる単位画素４Ａは、第２の表示パターン２０Ｂでは第３の視点映像が割り当てられ、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなる単位画素４Ｃとなっている。同様に、第１の表示パターン２０Ａにおいて第２、第３または第４の視点映像が割り当てられていた単位画素４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、それぞれ、第２の表示パターン２０Ｂでは第４、第１または第２の視点映像が割り当てられ、単位画素４Ｄ，４Ａ，４Ｂとなっている。
【００２２】
スイッチ液晶パネル１は、２次元的に配列された複数の画素を有し、画素ごとに光を透過する状態と透過しない状態とに切り換えるスイッチング動作が可能なものである。スイッチ液晶パネル１は、可変式のパララックスバリアとしての機能を実現するものである。スイッチ液晶パネル１は、液晶表示パネル２に表示された各視差画像を、立体視が可能となるように光学的に分離するためのバリアパターンを形成するようになっている。スイッチ液晶パネル１は、図４（Ａ），４（Ｂ）に示した第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂに各々対応する２種類のバリアパターンを周期的に２つの状態に切り換えて形成するようになっている。
【００２３】
図５（Ａ），５（Ｂ）は、その２つのバリアパターン（第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂ）の例を示している。第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂは、いずれも液晶表示パネル２からの表示画像光を遮蔽する遮蔽部（遮光部）１１と、表示画像光を透過する開口（光透過部）１２とからなるパターンである。図５（Ａ）は、図４（Ａ）の第１の表示パターン２０Ａに対応する第１のバリアパターン１０Ａであり、図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）の第２の表示パターン２０Ｂに対応する第２のバリアパターン１０Ｂである。すなわち、第１のバリアパターン１０Ａは、第１の表示パターン２０Ａで各視点映像を表示しているときに立体視が可能となるように表示画像光を光学的に分離するものである。一方、第２のバリアパターン１０Ｂは、第２の表示パターン２０Ｂで各視点映像を表示しているときに立体視が可能となるように表示画像光を光学的に分離するものである。第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂにおける開口１２の配置位置および形状は、この立体表示装置を所定の位置、所定の方向から観察者が見たときに、観察者の左右の眼１０Ｌ，１０Ｒに異なる視点映像の光が別々に入射されるように設定されている。なお、図５（Ａ），５（Ｂ）では、開口１２が、第１〜第４のサブ画素列に対応して斜め方向へ延在するステップ形状を有するものとした。
【００２４】
スイッチ液晶パネル１において第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂを形成するための画素データは、バリア用画素データ出力部２４から出力されるようになっている。スイッチ液晶パネル１における各バリアパターンを形成するタイミング（各サブ画素からの光を透過する状態と透過しない状態とに切り換えるタイミング）は、タイミングコントローラ２２によって制御されるようになっている。液晶表示パネル２で表示する各表示パターンの画像データは視点映像データ出力部２３から出力されるが、このとき各表示パターンが切り替わるときに得られるフレーム信号がバリア用画素データ出力部２４を介してタイミングコントローラ２２に出力されている。タイミングコントローラ２２は、そのフレーム信号に基づいて、各バリアパターンの切り換えタイミングを、液晶表示パネル２における各表示パターンの切り換えタイミングと同期するように制御するようになっている。
【００２５】
［立体表示装置の動作］
この立体表示装置では、液晶表示パネル２において、１画面内に各視点映像が第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂに空間分割されて表示されると共に、それら第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂが周期的に切り換えて表示される。すなわち、各視点映像が空間的、かつ時間的に分割されて液晶表示パネル２に表示される。スイッチ液晶パネル１では、これら第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂの切り換えに同期して、立体視が可能となるように周期的に第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂを形成する。
【００２６】
図６（Ａ）は、この立体表示装置において、第１の表示期間Ｔ１内で立体視している状態を模式的に示している。図６（Ｂ）は、第１の表示期間Ｔ１とは異なる第２の表示期間Ｔ２内で立体視している状態を模式的に示している。ここで、第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２は、いずれも６０分の１秒以下（６０Ｈｚ以上）であることが望ましい。第１の表示期間Ｔ１では、液晶表示パネル２には第１の表示パターン２０Ａ（図４（Ａ））が表示されると共に、スイッチ液晶パネル１には第１のバリアパターン１０Ａ（図５（Ａ））が形成される。一方、第２の表示期間Ｔ２では、液晶表示パネル２には第２の表示パターン２０Ｂ（図４（Ｂ））が表示されると共に、スイッチ液晶パネル１には第２のバリアパターン１０Ｂ（図５（Ｂ））が形成される。
【００２７】
図６（Ａ），６（Ｂ）では、観察者の右眼１０Ｒを第１視点、左眼１０Ｌを第２視点としている。第１の表示期間Ｔ１では、第１〜第４の視点映像が、液晶表示パネル２上で、第１の表示パターン２０Ａに従ってサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなるサブ画素列とに順次割り振られて表示される。このような表示を、スイッチ液晶パネル１によって形成された第１のバリアパターン１０Ａ（図５（Ａ））を介して観察する。こうすると、図６（Ａ）に示したように、右眼１０Ｒには第１の視点映像を形成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からの光のみが認識される。一方、左眼１０Ｌには第２の視点映像を形成するサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からの光のみが認識される。これにより、第１の表示期間Ｔ１においては、第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。なお、図６（Ａ）は、図４（Ａ）において破線で囲んだ領域VIＡにおける、画面（ＸＹ平面）と直交する断面構成を表す概念図である。
【００２８】
さらに、第１の表示期間Ｔ１に続く第２の表示期間Ｔ２においては、第１〜第４の視点映像が、液晶表示パネル２上で、第２の表示パターン２０Ｂに従ってサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなるサブ画素列とに順次割り振られて表示される。このような表示を、スイッチ液晶パネル１によって形成された第２のバリアパターン１０Ｂ（図５（Ｂ））を介して観察する。こうすると、図６（Ｂ）に示したように、右眼１０Ｒには第１の視点映像を形成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からの光のみが認識される。一方、左眼１０Ｌには第２の視点映像を形成するサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からの光のみが認識される。これにより、第２の表示期間Ｔ２においても、第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。なお、図６（Ｂ）は、図４（Ｂ）において破線で囲んだ領域VIＢにおける、画面（ＸＹ平面）と直交する断面構成を表す概念図である。
【００２９】
図７（Ａ）は、第１の表示期間Ｔ１において右眼１０Ｒによって視認できる第１の視点映像を構成するサブ画素の配列パターン２０Ａ１を表している。一方、図７（Ｂ）は、第２の表示期間Ｔ２において右眼１０Ｒによって視認できる第１の視点映像を構成するサブ画素の配列パターン２０Ｂ１を表している。ここで、配列パターン２０Ａ１および配列パターン２０Ｂ１において相互に対応する単位画素同士は、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに互いに重なり合う位置に設けられている。一方の配列パターン２０Ａ１において表示されるサブ画素列は、他方の配列パターン２０Ｂ１において表示されるサブ画素列同士の中間に位置している。例えば、配列パターン２０Ａ１における画素４Ａ１は、画面垂直方向へサブ画素２つ分移動することにより、配列パターン２０Ｂ１における画素４Ａ２と重なり合う関係にある。
【００３０】
第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２は極めて短い時間であるため、観察者には、配列パターン２０Ａ１と配列パターン２０Ｂ１とが重なり合った１つの映像として認識される。すなわち、観察者にとっては、右眼１０Ｒから得られる第１の視点映像として、図８に示したように、図７（Ａ）に示したサブ画素の配列パターン２０Ａ１と図７（Ｂ）に示したサブ画素の配列パターン２０Ｂ１とを合成してなる合成映像２０Ｒが認識される。よって、第１の表示期間Ｔ１と第２の表示期間Ｔ２とを通して、結果的に液晶表示パネル２上の全サブ画素のうち半分を使用して第１の視点映像が表示されることとなる。したがって、第１の視点映像の表示に関して、空間的な解像度は、時分割表示を行わない場合（１つの表示パターンのみによって第１の視点映像を空間分割表示する場合）と比較して２倍に向上する。ここでは、配列パターン２０Ａ１および配列パターン２０Ｂ１において相互に対応する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在するので、第１の視点映像における画面垂直方向の解像度が２倍に向上することとなる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、第１の視点映像を右眼１０Ｒで観察すると共に第２の視点映像を左眼１０Ｌで観察することにより立体像を知覚するようにしたが、第１〜第４の視点映像のうちの２つを任意に組み合わせることで立体像の観察は可能である。
【００３２】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態によれば、空間分割された第１〜第４の視点映像を、時間分割された第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂを順次表示することによって１画面内に合成するようにした。これにより、表示パターンを１つのみ用いて各視点映像を空間分割表示する場合と比べ、立体表示時の解像度を改善することができる。ここでは、第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂのうち、各視点映像を構成する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在するようにしたので、各視点映像における垂直方向の解像度をより向上させることができる。その結果、画面垂直方向の解像度と画面水平方向の解像度とのバランスを向上させつつ、高精細の立体映像を表示することができる。さらに、本実施の形態では、一方の配列パターン２０Ａにおいて表示されるサブ画素列が、他方の表示パターン２０Ｂにおいて表示されるサブ画素列同士の中間に位置するので、合成映像２０Ｒにおける画面内での解像度の均質性を確保することができる。
【００３３】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態としての立体表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る立体表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３４】
上記第１の実施の形態では、液晶表示パネル２が、２種類の表示パターン（第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂ）を交互に表示（時分割表示）することにより、第１〜第４の視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようにした。これに対し本実施の形態は、図９〜図１１に示したように、液晶表示パネル２が、３種類の表示パターンを順次表示（時分割表示）することにより、第１〜第６の視点映像の表示位置を周期的に３つの状態に切り換えるようにしたものである。３種類の表示パターンは、液晶表示パネル２において第１の表示期間Ｔ１、第２の表示期間Ｔ２、第３の表示期間Ｔ３の順に表示される。
【００３５】
図９〜図１１は、液晶表示パネル２において時分割表示される３種類の表示パターン（第１〜第３の表示パターン２５Ａ〜２５Ｃ）をそれぞれ表している。図９〜図１１では、第１〜第６の視点映像をそれぞれ構成する第１〜第６のサブ画素列が、斜め方向に互いに平行に延在し、Ｘ軸方向において周期的に配置されている。第１のサブ画素列はサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなる。同様に、第２のサブ画素列はサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２、第３のサブ画素列はサブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３、第４のサブ画素列はサブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４、第５のサブ画素列はサブ画素Ｒ５，Ｇ５，Ｂ５、第６のサブ画素列はサブ画素Ｒ６，Ｇ６，Ｂ６によってそれぞれ構成される。この結果、斜め方向に延在するストライプ状の第１〜第６の視点映像が、Ｘ軸方向において周期的に配列されることとなる。
【００３６】
図９の第１の表示パターン２５Ａと、図１０の第２の表示パターン２５Ｂと、図１１の第３の表示パターン２５Ｃとは、第１〜第６の視点映像をそれぞれ表示する単位画素の位置が相互に異なっている。ここで、第１の表示パターン２５Ａは第１の表示期間Ｔ１において表示され、第２の表示パターン２５Ｂは第２の表示期間Ｔ２において表示され、第３の表示パターン２５Ｃは第３の表示期間Ｔ３において表示される。
【００３７】
図９〜図１１では、いずれも、第１の視点映像を構成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１のみを網掛けして示している。第１〜第３の表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにおいて相互に対応する単位画素同士は、相対的にＹ軸方向へ平行移動したときに互いに重なり合う位置に設けられている。例えば、第１の表示パターン２５Ａ１における画素４Ａ１は、Ｙ軸方向へサブ画素２つ分または４つ分移動することにより、第２および第３の表示パターン２５Ｂ，２５Ｃにおける画素４Ａ２，４Ａ３と重なり合う関係にある。
【００３８】
本実施の形態においても、第１〜第３の表示期間Ｔ１〜Ｔ３が極めて短い時間であるため、観察者には、時分割表示される第１〜第３の表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが全て重なり合った１つの映像として認識される。すなわち、観察者にとっては、例えば右眼１０Ｒから得られる第１の視点映像として、図１２に示したような合成映像２５Ｒが認識される。よって、第１〜第３の表示期間Ｔ１〜Ｔ３を通して、結果的に液晶表示パネル２上の全サブ画素のうち半分を使用して第１の視点映像が表示されることとなる。したがって、第１の視点映像の表示に関して、空間的な解像度は、時分割表示を行わない場合（１つの表示パターンのみによって第１の視点映像を空間分割表示する場合）と比較して２倍に向上する。ここでは、第１〜第３の表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにおいて相互に対応する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在するので、第１の視点映像における画面垂直方向の解像度が２倍に向上することとなる。第２〜第６の視点映像についても同様である。
【００３９】
このように、本実施の形態においても、空間分割された第１〜第６の視点映像を、時間分割された第１〜第３の表示パターン２５Ａ〜２５Ｃを順次表示することによって１画面内に合成するようにした。これにより、１つの表示パターンを用いて各視点映像を空間分割表示する場合と比べ、立体表示時の解像度を改善することができる。ここで、第１〜第３の表示パターン２５Ａ〜２５Ｃのうち、各視点映像を構成する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在するようにしたので、各視点映像における垂直方向の解像度をより向上させることができる。その結果、画面垂直方向の解像度と画面水平方向の解像度とのバランスを向上させつつ、高精細の立体映像を表示することができる。
【００４０】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態としての立体表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る立体表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
上記第１の実施の形態では、液晶表示パネル２が、２種類の表示パターン（第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂ）を交互に表示（時分割表示）することにより、第１〜第４の視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようにした。これに対し本実施の形態は、図１３に示したように、液晶表示パネル２が、２種類の表示パターンを順次表示（時分割表示）することにより、第１および第２の視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようにしたものである。
【００４２】
図１３（Ａ），１３（Ｂ）は、液晶表示パネル２において時分割表示される２種類の表示パターン（第１および第２の表示パターン２６Ａ，２６Ｂ）をそれぞれ表している。図１３では、第１および第２の視点映像をそれぞれ構成する第１および第２のサブ画素列が、斜め方向に互いに平行に延在し、Ｘ軸方向において交互に繰り返して配置されている。第１のサブ画素列はサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなり、第２のサブ画素列はサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなる。この結果、斜め方向に延在するストライプ状の第１および第２の視点映像が、Ｘ軸方向において交互に配列されることとなる。
【００４３】
図１３（Ａ）の第１の表示パターン２６Ａと、図１３（Ｂ）の第２の表示パターン２６Ｂとは、第１の視点映像を表示する単位画素の位置と、第２の視点映像を表示する単位画素の位置とが相互に入れ替わっている。ここで、第１の表示パターン２６Ａは第１の表示期間Ｔ１において表示され、第２の表示パターン２６Ｂは第２の表示期間Ｔ２において表示される。
【００４４】
本実施の形態においても、第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２が極めて短い時間であるため、観察者には、時分割表示される第１および第２の表示パターン２６Ａ，２６Ｂが全て重なり合った１つの映像として認識される。よって、第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２を通して、結果的に液晶表示パネル２上の全サブ画素を使用して第１および第２の視点映像がそれぞれ表示されることとなる。したがって、第１および第２の視点映像の表示に関して、空間的な解像度の低下は生じない。
【実施例】
【００４５】
本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００４６】
一般にステップバリア方式では、特定の視点数での解像度バランスは改善されるものの、それ以外の視点数では十分な解像度バランスが得られない場合がある。例えば、斜め方向へ順次配列された複数色のサブ画素によって形成されると共に空間分割および時分割されたストライプ状の視点映像の場合、元の２次元表示画像と比較して以下の式（１），（２）に示す解像度劣化が生じる。但し、Ｄは時分割表示される表示パターンの数であり、Ｃはサブ画素の色の種類の数であり、ＲＶは垂直方向の解像度劣化指数であり、ＲＨは水平方向の解像度劣化指数であり、ＯＰは視点数である。なお、ここでは同色のサブ画素が垂直方向へ並び、異色のサブ画素が水平方向へ順に繰り返し並ぶように構成された２次元表示パネルを想定している。
【００４７】
ＲＶ＝Ｄ／ＯＰ ……（１）
ＲＨ＝Ｃ／ＯＰ ……（２）
【００４８】
ここで、解像度バランス指数Ｋを式（３）のように定義すると、垂直方向の解像度劣化指数ＲＶと水平方向の解像度劣化指数ＲＨとが一致する場合、すなわち、Ｋ＝０のときに最も良好な解像度バランスとなる。一方、解像度バランス指数Ｋが大きくなるほど解像度バランスが劣化するといえる。
Ｋ＝｜log（ＲＨ／ＲＶ）｜ ……（３）
式（３）は、式（１），（２）に基づいて書き換えると
Ｋ＝｜log（Ｃ／Ｄ）｜ ……（４）
となる。
【００４９】
そこで、本実施例では、３色のサブ画素により立体表示映像を表示する場合に、元の２次元表示画像と比較して解像度バランスがどのように変化するのかを算出した。具体的には、以下に示す条件を満たす比較例、実施例１および実施例２の各々について、視点数による解像度バランス指数Ｋの変化を求めた。その結果を図１４に示す。なお、時分割された表示パターンでは、相互に対応する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに重なり合う位置となるようにした。
【００５０】
比較例；空間分割表示のみを行い時分割表示を行わなかった場合（Ｄ＝１）。
実施例１；空間分割表示と共に視点映像の数（視点数ＯＰ）の半分の数（ＯＰ／２）の時分割表示を行った場合。
実施例２；空間分割表示と共に視点数ＯＰと同じ数の時分割表示を行った場合。
【００５１】
図１４に示したように、空間分割表示のみを行う比較例では、視点数ＯＰが９の場合に完全な解像度バランスが得られ、視点数ＯＰが９から遠ざかるほど解像度バランス指数Ｋが上昇（すなわち、解像度バランスが劣化）してしまう。これに対し、視点数ＯＰを表示パターンの数の２倍とした場合（実施例１）には、視点数ＯＰが４および６のときに比較例よりも解像度バランスが改善され、視点数ＯＰを表示パターンの数と同数とした場合（実施例２）には、視点数ＯＰが２，３および４のときに比較例よりも解像度バランスが改善されることがわかった。
【００５２】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、２次元表示部における単位画素を、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色のサブ画素によって構成する場合について説明したが、本発明では４色以上のサブ画素（Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）とＷ（白色）もしくはＹ（黄色）との組み合わせ）によって構成してもよい。
【００５３】
また、本発明は、視点映像の数および表示パターンの数、ならびにその組み合わせは、上記実施の形態等で説明したものに限定されるものではない。すなわち、本発明の表示部は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成するものであればよい。したがって、本発明の可変式パララックスバリアは、複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態がｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成され、表示部に表示されたｑ個の表示パターンを各々構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するものであればよい。
【００５４】
また、上記実施の形態では、観察者の側から光学分離素子としての可変式パララックスバリアと、２次元表示部としての液晶表示パネルと、光源としてのバックライトとを順に配置するようにした。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば観察者の側から２次元表示部と光学分離素子と光源とを順に配置するようにしてもよい。その場合、２次元表示部としては、例えば透過型の液晶ディスプレイを用いればよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、表示部としてバックライトを使用するカラー液晶ディスプレイを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば有機ＥＬ素子を用いたディスプレイやプラズマディスプレイであってもよい。
【００５６】
また、上記実施の形態では、バリアパターンにおける開口の形状をステップ形状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば斜め方向へ延在するストライプ状としてもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態では、光学分離素子として可変式のパララックスバリアを用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、透過光に対して光学的作用を付与する液晶レンズやレンチキュラーレンズを光学分離素子として用いることができる。液晶レンズは、例えば所定間隔で対向配置された一対の透明電極基板の間に液晶層を挿入したものであり、一対の透明電極基板の間に印加される電圧の状態に応じて、レンズ効果の無い状態とレンズ効果が発生する状態とに電気的に切り替え可能なものである。ここで、表示部に表示される表示パターンに応じて面内方向における印加電圧を適宜調整することにより、可変式パララックスバリアと同様の効果を得ることができる。また、レンチキュラーレンズは、シリンドリカルレンズを一次元方向に複数並べたものである。このレンチキュラーレンズについても、表示部に対して画面水平方向の位置を変化させることで、可変式パララックスバリアと同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…スイッチ液晶パネル（可変式パララックスバリア）、２…液晶表示パネル、３…バックライト、１０Ａ，１０Ｂ…第１および第２のバリアパターン、２０Ａ，２０Ｂ…第１および第２の表示パターン、４…単位画素、Ｒ…（赤色）サブ画素、Ｇ…（緑色）サブ画素、Ｂ…（青色）サブ画素、１０Ｌ…左眼、１０Ｒ…右眼、１１…遮蔽部、１２…開口、２１…タイミングコントローラ、２２…タイミングコントローラ、２３…視点映像データ出力部、２４…バリア用画素データ出力部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パララックスバリア方式による立体表示が可能な立体表示装置および立体表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、立体視表示を実現できる表示装置（立体表示装置）が注目を集めている。立体視表示は、互いに視差のある（視点の異なる）左眼用映像と右眼用映像を表示するものであり、観察者が左右の目でそれぞれを見ることにより奥行きのある立体的な映像として認識することができる。また、互いに視差がある３つ以上の映像を表示することにより、観察者に対してより自然な立体映像を提供することが可能な表示装置も開発されている。
【０００３】
このような立体表示装置は、専用の眼鏡が必要なものと不要なものとに大別されるが、観察者にとっては専用の眼鏡は煩わしく感じるものであり、専用の眼鏡が不要なもの（すなわち裸眼で立体視が可能なもの）が望ましい。裸眼で立体視が可能な立体表示装置としては、例えばパララックスバリア（視差バリア）方式やレンチキュラー方式を採用した立体表示装置が知られている。これらの方式の立体表示装置では、互いに視差がある複数の映像（視点映像）を同時に表示し、表示装置と観察者の視点との相対的な位置関係（角度）によって見える映像が異なるようになっている。このような立体表示装置で複数の視点の映像を表示した場合には、映像の実質的な解像度が、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置などの表示装置自体の解像度を視点の数で割ったものとなり、画質が低下してしまうという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、様々な検討がなされている。例えば、特許文献１には、パララックスバリア方式において、各バリアの透過状態および遮断状態を時分割的に切り替えて時分割表示することにより、等価的に解像度を改善する方法が提案されている。
【０００５】
ところが、パララックスバリアが画面垂直方向へ延在する場合には、画面水平方向における解像度を向上させることはできるものの、画面垂直方向における解像度の向上は困難である。そこで、画面水平方向の解像度と画面垂直方向の解像度とのバランス（解像度バランス）を改善するための技術として、ステップバリア方式が開発されている。このようなステップバリア方式では、パララックスバリアの開口の並び方向（もしくは延在方向）、あるいはレンチキュラーレンズの軸方向が画面の斜め方向に設定され、斜め方向に隣接して一列に並ぶ複数色（例えばＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色））のサブ画素が１つの単位画素を構成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５７０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら最近では、視点数に関わらず、解像度バランスの改善と共に解像度そのものの改善も求められている。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の視点映像を用いて立体表示を行う場合に、解像度バランスを損なうことなく解像度の劣化を改善することのできる立体表示装置および立体表示方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の立体表示装置は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成する２次元表示部と、この２次元表示部に表示されたｑ個の表示パターンの各々を構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離する光学分離素子を備える。ここで、２次元表示部は、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色をそれぞれ表示する複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、画面垂直方向の同一列上に同色のサブ画素が配列され、かつ、画面水平方向の同一列上に異色のサブ画素が順に配列されたものである。また、ｑ個の表示パターンのうちｐ個の視点映像の各々を構成する配列パターンは、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数のサブ画素からなるサブ画素列が画面水平方向においてｐ列ごとに複数表示されたものである。１画面内に合成されたｑ個の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられている。光学分離素子は、例えば、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態がｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアである。
【００１０】
本発明の第２の立体表示装置は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンで順次表示する表示部と、ｐ個の視点映像を光学的に分離する光学分離素子とを備える。ここで、表示部は、斜め方向に並ぶ複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、ｑ個の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられている。
【００１１】
本発明の立体表示方法は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって２次元表示部の１画面内に合成するステップと、光学分離素子を用い、２次元表示部に表示されたｑ個の表示パターンの各々を構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するステップとを含む。ここで、２次元表示部として、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色をそれぞれ表示する複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、画面垂直方向の同一列上に同色のサブ画素が配列され、かつ、画面水平方向の同一列上に異色のサブ画素が順に配列されたものを用いる。また、ｑ個の表示パターンのうちｐ個の視点映像の各々を構成する配列パターンを、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数のサブ画素からなるサブ画素列が画面水平方向においてｐ列ごとに複数表示されたものとする。さらに、ｑ個の表示パターンを、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設ける。光学分離素子としては、例えば、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態がｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアを用いるとよい。
【００１２】
本発明の立体表示装置および立体表示方法では、複数の表示パターンのうちの、空間分割された各視点映像を構成する配列パターンは、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数のサブ画素の列が画面水平方向において所定間隔で複数表示されたものである。このような複数の表示パターンを順次、時分割的に表示することにより、それら複数の表示パターンが視点映像ごとに時間積分された一の合成映像を形成することとなる。また、複数の表示パターンにおいて相互に対応する単位画素同士は、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに重なり合う位置に存在しているので、垂直方向の解像度が改善される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の立体表示装置および立体表示方法によれば、空間分割された複数の視点映像を、時間分割された複数の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成するようにした。これにより、１つの表示パターンを用いて各視点映像を空間分割表示する場合と比べ、立体表示時の解像度低下を改善することができる。さらに、１画面内に合成された複数の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに、相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられているので、各視点映像における垂直方向の解像度をより向上させることができる。ここで、サブ画素の色の種類、視点映像の数および表示パターンの数を適切に選択することにより、画面垂直方向の解像度と画面水平方向の解像度とのバランスを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置の構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る立体表示装置における表示制御に関わる回路を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に係る立体表示装置における液晶表示パネルのサブ画素配列を示す平面図である。
【図４】図１などに示した液晶表示パネルに表示される第１および第２の表示パターンの例を表す平面図である。
【図５】図１などに示したスイッチ液晶パネルに形成される第１および第２のバリアパターンの例を表す平面図である。
【図６】第１および第２の表示期間において立体視をしている状態を模式的に表す説明図である。
【図７】第１の実施の形態において第１の視点映像を構成するサブ画素の配列パターンを表す平面図である。
【図８】第１の実施の形態において第１の視点映像として認識される合成映像を表す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における第１の表示パターンの例を表す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における第２の表示パターンの例を表す平面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における第３の表示パターンの例を表す平面図である。
【図１２】第２の実施の形態において第１の視点映像として認識される合成映像を表す平面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における第１および第２の表示パターンの例を表す平面図である。
【図１４】本発明の実施例としての立体表示装置における視点数と解像度バランスとの関係を表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
［立体像表示装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態としての立体表示装置の全体構成を表している。図２は、この立体表示装置の表示制御に関わる回路を示している。この立体表示装置は、図１に示したように、液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２の背面側に配置されたバックライト３と、液晶表示パネル２の表示面側に対向するように配置されたスイッチ液晶パネル１とを備えている。この立体表示装置はまた、図２に示したように、液晶表示パネル２における表示動作を制御するためのタイミングコントローラ２１および視点映像データ出力部２３を備えている。さらに、スイッチ液晶パネル１におけるスイッチング動作を制御するためのタイミングコントローラ２２およびバリア用画素データ出力部２４を備えている。
【００１７】
図３は、液晶表示パネル２の画素配列の例を示している。液晶表示パネル２は、カラー表示に必要とされるＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色のサブ画素が２次元的に複数配列された画素構造を有している。図３に示したように、画面水平方向（Ｘ軸方向）の同一列上には各色のサブ画素が周期的に現れ、かつ、画面垂直方向（Ｙ軸方向）の同一列には同一色のサブ画素が並ぶような画素配列とされている。液晶表示パネル２は、このような画素構造において、バックライト３から照射された光をサブ画素ごとに変調させることで２次元的に画像表示を行うようになっている。液晶表示パネル２は、タイミングコントローラ２１の制御に基づいて、視点映像データ出力部２３から出力された立体表示用の視差画像の表示を行うようになっている。
【００１８】
なお、立体視を実現するためには、左眼１０Ｌと右眼１０Ｒとに異なる視点映像を見せる必要があるため、少なくとも右眼用映像と左眼用映像との２つの視点映像が必要となる。３つ以上の視点映像を用いた場合には多眼視を実現できる。本実施の形態では、４つの視点映像（第１〜第４の視点映像）を形成する（すなわち、視点数を４とする）と共に、そのうちの２つの視点映像（ここでは第１および第２の視点映像）を用いて観察する場合を説明する。
【００１９】
液晶表示パネル２は、右眼用（第１視点）および左眼用（第２視点）を含む４つの視点映像を空間的に分割すると共に、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成して表示するようになっている。ここで、液晶表示パネル２は、２種類の表示パターンを交互に表示（時分割表示）することにより、４つの視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようになっている。各表示パターンに対応する画像データは、視点映像データ出力部２３から出力されるようになっている。各表示パターンを表示するタイミングは、タイミングコントローラ２１によって制御されるようになっている。
【００２０】
図４（Ａ），４（Ｂ）は、時分割表示される２種類の表示パターンの例として、第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂを示している。図４（Ａ），４（Ｂ）では、例えばＲ１，Ｇ１，Ｂ１の符号を付したサブ画素からなる第１のサブ画素列と、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の符号を付したサブ画素からなる第２のサブ画素列と、Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の符号を付したサブ画素からなる第３のサブ画素列と、Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の符号を付したサブ画素からなる第４のサブ画素列とが各々斜め方向に平行に延在し、画面水平方向において周期的に配置されている。サブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、第１の視点映像（例えば右眼用映像）を表示する単位画素４Ａの構成要素となり、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は、第２の視点映像（例えば左眼用映像）を表示する単位画素４Ｂの構成要素となる。なお、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなる単位画素４Ｃが第３の視点映像を構成し、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなる単位画素４Ｄが第４の視点映像を構成する。この結果、斜め方向に延在するストライプ状の第１〜第４の視点映像が、画面水平方向において周期的に配列されることとなる。
【００２１】
図４（Ａ）の第１の表示パターン２０Ａと、図４（Ｂ）の第２の表示パターン２０Ｂとは、第１〜第４の視点映像をそれぞれ表示する単位画素の位置が相互に異なっている。例えば第１の表示パターン２０Ａにおいて第１の視点映像が割り当てられていたサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなる単位画素４Ａは、第２の表示パターン２０Ｂでは第３の視点映像が割り当てられ、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなる単位画素４Ｃとなっている。同様に、第１の表示パターン２０Ａにおいて第２、第３または第４の視点映像が割り当てられていた単位画素４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、それぞれ、第２の表示パターン２０Ｂでは第４、第１または第２の視点映像が割り当てられ、単位画素４Ｄ，４Ａ，４Ｂとなっている。
【００２２】
スイッチ液晶パネル１は、２次元的に配列された複数の画素を有し、画素ごとに光を透過する状態と透過しない状態とに切り換えるスイッチング動作が可能なものである。スイッチ液晶パネル１は、可変式のパララックスバリアとしての機能を実現するものである。スイッチ液晶パネル１は、液晶表示パネル２に表示された各視差画像を、立体視が可能となるように光学的に分離するためのバリアパターンを形成するようになっている。スイッチ液晶パネル１は、図４（Ａ），４（Ｂ）に示した第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂに各々対応する２種類のバリアパターンを周期的に２つの状態に切り換えて形成するようになっている。
【００２３】
図５（Ａ），５（Ｂ）は、その２つのバリアパターン（第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂ）の例を示している。第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂは、いずれも液晶表示パネル２からの表示画像光を遮蔽する遮蔽部（遮光部）１１と、表示画像光を透過する開口（光透過部）１２とからなるパターンである。図５（Ａ）は、図４（Ａ）の第１の表示パターン２０Ａに対応する第１のバリアパターン１０Ａであり、図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）の第２の表示パターン２０Ｂに対応する第２のバリアパターン１０Ｂである。すなわち、第１のバリアパターン１０Ａは、第１の表示パターン２０Ａで各視点映像を表示しているときに立体視が可能となるように表示画像光を光学的に分離するものである。一方、第２のバリアパターン１０Ｂは、第２の表示パターン２０Ｂで各視点映像を表示しているときに立体視が可能となるように表示画像光を光学的に分離するものである。第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂにおける開口１２の配置位置および形状は、この立体表示装置を所定の位置、所定の方向から観察者が見たときに、観察者の左右の眼１０Ｌ，１０Ｒに異なる視点映像の光が別々に入射されるように設定されている。なお、図５（Ａ），５（Ｂ）では、開口１２が、第１〜第４のサブ画素列に対応して斜め方向へ延在するステップ形状を有するものとした。
【００２４】
スイッチ液晶パネル１において第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂを形成するための画素データは、バリア用画素データ出力部２４から出力されるようになっている。スイッチ液晶パネル１における各バリアパターンを形成するタイミング（各サブ画素からの光を透過する状態と透過しない状態とに切り換えるタイミング）は、タイミングコントローラ２２によって制御されるようになっている。液晶表示パネル２で表示する各表示パターンの画像データは視点映像データ出力部２３から出力されるが、このとき各表示パターンが切り替わるときに得られるフレーム信号がバリア用画素データ出力部２４を介してタイミングコントローラ２２に出力されている。タイミングコントローラ２２は、そのフレーム信号に基づいて、各バリアパターンの切り換えタイミングを、液晶表示パネル２における各表示パターンの切り換えタイミングと同期するように制御するようになっている。
【００２５】
［立体表示装置の動作］
この立体表示装置では、液晶表示パネル２において、１画面内に各視点映像が第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂに空間分割されて表示されると共に、それら第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂが周期的に切り換えて表示される。すなわち、各視点映像が空間的、かつ時間的に分割されて液晶表示パネル２に表示される。スイッチ液晶パネル１では、これら第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂの切り換えに同期して、立体視が可能となるように周期的に第１および第２のバリアパターン１０Ａ，１０Ｂを形成する。
【００２６】
図６（Ａ）は、この立体表示装置において、第１の表示期間Ｔ１内で立体視している状態を模式的に示している。図６（Ｂ）は、第１の表示期間Ｔ１とは異なる第２の表示期間Ｔ２内で立体視している状態を模式的に示している。ここで、第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２は、いずれも６０分の１秒以下（６０Ｈｚ以上）であることが望ましい。第１の表示期間Ｔ１では、液晶表示パネル２には第１の表示パターン２０Ａ（図４（Ａ））が表示されると共に、スイッチ液晶パネル１には第１のバリアパターン１０Ａ（図５（Ａ））が形成される。一方、第２の表示期間Ｔ２では、液晶表示パネル２には第２の表示パターン２０Ｂ（図４（Ｂ））が表示されると共に、スイッチ液晶パネル１には第２のバリアパターン１０Ｂ（図５（Ｂ））が形成される。
【００２７】
図６（Ａ），６（Ｂ）では、観察者の右眼１０Ｒを第１視点、左眼１０Ｌを第２視点としている。第１の表示期間Ｔ１では、第１〜第４の視点映像が、液晶表示パネル２上で、第１の表示パターン２０Ａに従ってサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなるサブ画素列とに順次割り振られて表示される。このような表示を、スイッチ液晶パネル１によって形成された第１のバリアパターン１０Ａ（図５（Ａ））を介して観察する。こうすると、図６（Ａ）に示したように、右眼１０Ｒには第１の視点映像を形成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からの光のみが認識される。一方、左眼１０Ｌには第２の視点映像を形成するサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からの光のみが認識される。これにより、第１の表示期間Ｔ１においては、第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。なお、図６（Ａ）は、図４（Ａ）において破線で囲んだ領域VIＡにおける、画面（ＸＹ平面）と直交する断面構成を表す概念図である。
【００２８】
さらに、第１の表示期間Ｔ１に続く第２の表示期間Ｔ２においては、第１〜第４の視点映像が、液晶表示パネル２上で、第２の表示パターン２０Ｂに従ってサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなるサブ画素列とに順次割り振られて表示される。このような表示を、スイッチ液晶パネル１によって形成された第２のバリアパターン１０Ｂ（図５（Ｂ））を介して観察する。こうすると、図６（Ｂ）に示したように、右眼１０Ｒには第１の視点映像を形成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からの光のみが認識される。一方、左眼１０Ｌには第２の視点映像を形成するサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からの光のみが認識される。これにより、第２の表示期間Ｔ２においても、第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。なお、図６（Ｂ）は、図４（Ｂ）において破線で囲んだ領域VIＢにおける、画面（ＸＹ平面）と直交する断面構成を表す概念図である。
【００２９】
図７（Ａ）は、第１の表示期間Ｔ１において右眼１０Ｒによって視認できる第１の視点映像を構成するサブ画素の配列パターン２０Ａ１を表している。一方、図７（Ｂ）は、第２の表示期間Ｔ２において右眼１０Ｒによって視認できる第１の視点映像を構成するサブ画素の配列パターン２０Ｂ１を表している。ここで、配列パターン２０Ａ１および配列パターン２０Ｂ１において相互に対応する単位画素同士は、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに互いに重なり合う位置に設けられている。一方の配列パターン２０Ａ１において表示されるサブ画素列は、他方の配列パターン２０Ｂ１において表示されるサブ画素列同士の中間に位置している。例えば、配列パターン２０Ａ１における画素４Ａ１は、画面垂直方向へサブ画素２つ分移動することにより、配列パターン２０Ｂ１における画素４Ａ２と重なり合う関係にある。
【００３０】
第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２は極めて短い時間であるため、観察者には、配列パターン２０Ａ１と配列パターン２０Ｂ１とが重なり合った１つの映像として認識される。すなわち、観察者にとっては、右眼１０Ｒから得られる第１の視点映像として、図８に示したように、図７（Ａ）に示したサブ画素の配列パターン２０Ａ１と図７（Ｂ）に示したサブ画素の配列パターン２０Ｂ１とを合成してなる合成映像２０Ｒが認識される。よって、第１の表示期間Ｔ１と第２の表示期間Ｔ２とを通して、結果的に液晶表示パネル２上の全サブ画素のうち半分を使用して第１の視点映像が表示されることとなる。したがって、第１の視点映像の表示に関して、空間的な解像度は、時分割表示を行わない場合（１つの表示パターンのみによって第１の視点映像を空間分割表示する場合）と比較して２倍に向上する。ここでは、配列パターン２０Ａ１および配列パターン２０Ｂ１において相互に対応する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在するので、第１の視点映像における画面垂直方向の解像度が２倍に向上することとなる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、第１の視点映像を右眼１０Ｒで観察すると共に第２の視点映像を左眼１０Ｌで観察することにより立体像を知覚するようにしたが、第１〜第４の視点映像のうちの２つを任意に組み合わせることで立体像の観察は可能である。
【００３２】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態によれば、空間分割された第１〜第４の視点映像を、時間分割された第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂを順次表示することによって１画面内に合成するようにした。これにより、表示パターンを１つのみ用いて各視点映像を空間分割表示する場合と比べ、立体表示時の解像度を改善することができる。ここでは、第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂのうち、各視点映像を構成する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在するようにしたので、各視点映像における垂直方向の解像度をより向上させることができる。その結果、画面垂直方向の解像度と画面水平方向の解像度とのバランスを向上させつつ、高精細の立体映像を表示することができる。さらに、本実施の形態では、一方の配列パターン２０Ａにおいて表示されるサブ画素列が、他方の表示パターン２０Ｂにおいて表示されるサブ画素列同士の中間に位置するので、合成映像２０Ｒにおける画面内での解像度の均質性を確保することができる。
【００３３】
＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態としての立体表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る立体表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３４】
上記第１の実施の形態では、液晶表示パネル２が、２種類の表示パターン（第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂ）を交互に表示（時分割表示）することにより、第１〜第４の視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようにした。これに対し本実施の形態は、図９〜図１１に示したように、液晶表示パネル２が、３種類の表示パターンを順次表示（時分割表示）することにより、第１〜第６の視点映像の表示位置を周期的に３つの状態に切り換えるようにしたものである。３種類の表示パターンは、液晶表示パネル２において第１の表示期間Ｔ１、第２の表示期間Ｔ２、第３の表示期間Ｔ３の順に表示される。
【００３５】
図９〜図１１は、液晶表示パネル２において時分割表示される３種類の表示パターン（第１〜第３の表示パターン２５Ａ〜２５Ｃ）をそれぞれ表している。図９〜図１１では、第１〜第６の視点映像をそれぞれ構成する第１〜第６のサブ画素列が、斜め方向に互いに平行に延在し、Ｘ軸方向において周期的に配置されている。第１のサブ画素列はサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなる。同様に、第２のサブ画素列はサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２、第３のサブ画素列はサブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３、第４のサブ画素列はサブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４、第５のサブ画素列はサブ画素Ｒ５，Ｇ５，Ｂ５、第６のサブ画素列はサブ画素Ｒ６，Ｇ６，Ｂ６によってそれぞれ構成される。この結果、斜め方向に延在するストライプ状の第１〜第６の視点映像が、Ｘ軸方向において周期的に配列されることとなる。
【００３６】
図９の第１の表示パターン２５Ａと、図１０の第２の表示パターン２５Ｂと、図１１の第３の表示パターン２５Ｃとは、第１〜第６の視点映像をそれぞれ表示する単位画素の位置が相互に異なっている。ここで、第１の表示パターン２５Ａは第１の表示期間Ｔ１において表示され、第２の表示パターン２５Ｂは第２の表示期間Ｔ２において表示され、第３の表示パターン２５Ｃは第３の表示期間Ｔ３において表示される。
【００３７】
図９〜図１１では、いずれも、第１の視点映像を構成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１のみを網掛けして示している。第１〜第３の表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにおいて相互に対応する単位画素同士は、相対的にＹ軸方向へ平行移動したときに互いに重なり合う位置に設けられている。例えば、第１の表示パターン２５Ａ１における画素４Ａ１は、Ｙ軸方向へサブ画素２つ分または４つ分移動することにより、第２および第３の表示パターン２５Ｂ，２５Ｃにおける画素４Ａ２，４Ａ３と重なり合う関係にある。
【００３８】
本実施の形態においても、第１〜第３の表示期間Ｔ１〜Ｔ３が極めて短い時間であるため、観察者には、時分割表示される第１〜第３の表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが全て重なり合った１つの映像として認識される。すなわち、観察者にとっては、例えば右眼１０Ｒから得られる第１の視点映像として、図１２に示したような合成映像２５Ｒが認識される。よって、第１〜第３の表示期間Ｔ１〜Ｔ３を通して、結果的に液晶表示パネル２上の全サブ画素のうち半分を使用して第１の視点映像が表示されることとなる。したがって、第１の視点映像の表示に関して、空間的な解像度は、時分割表示を行わない場合（１つの表示パターンのみによって第１の視点映像を空間分割表示する場合）と比較して２倍に向上する。ここでは、第１〜第３の表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃにおいて相互に対応する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在するので、第１の視点映像における画面垂直方向の解像度が２倍に向上することとなる。第２〜第６の視点映像についても同様である。
【００３９】
このように、本実施の形態においても、空間分割された第１〜第６の視点映像を、時間分割された第１〜第３の表示パターン２５Ａ〜２５Ｃを順次表示することによって１画面内に合成するようにした。これにより、１つの表示パターンを用いて各視点映像を空間分割表示する場合と比べ、立体表示時の解像度を改善することができる。ここで、第１〜第３の表示パターン２５Ａ〜２５Ｃのうち、各視点映像を構成する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動した位置に存在するようにしたので、各視点映像における垂直方向の解像度をより向上させることができる。その結果、画面垂直方向の解像度と画面水平方向の解像度とのバランスを向上させつつ、高精細の立体映像を表示することができる。
【００４０】
＜第３の実施の形態＞
次に、本発明の第３の実施の形態としての立体表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る立体表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００４１】
上記第１の実施の形態では、液晶表示パネル２が、２種類の表示パターン（第１および第２の表示パターン２０Ａ，２０Ｂ）を交互に表示（時分割表示）することにより、第１〜第４の視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようにした。これに対し本実施の形態は、図１３に示したように、液晶表示パネル２が、２種類の表示パターンを順次表示（時分割表示）することにより、第１および第２の視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようにしたものである。
【００４２】
図１３（Ａ），１３（Ｂ）は、液晶表示パネル２において時分割表示される２種類の表示パターン（第１および第２の表示パターン２６Ａ，２６Ｂ）をそれぞれ表している。図１３では、第１および第２の視点映像をそれぞれ構成する第１および第２のサブ画素列が、斜め方向に互いに平行に延在し、Ｘ軸方向において交互に繰り返して配置されている。第１のサブ画素列はサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなり、第２のサブ画素列はサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなる。この結果、斜め方向に延在するストライプ状の第１および第２の視点映像が、Ｘ軸方向において交互に配列されることとなる。
【００４３】
図１３（Ａ）の第１の表示パターン２６Ａと、図１３（Ｂ）の第２の表示パターン２６Ｂとは、第１の視点映像を表示する単位画素の位置と、第２の視点映像を表示する単位画素の位置とが相互に入れ替わっている。ここで、第１の表示パターン２６Ａは第１の表示期間Ｔ１において表示され、第２の表示パターン２６Ｂは第２の表示期間Ｔ２において表示される。
【００４４】
本実施の形態においても、第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２が極めて短い時間であるため、観察者には、時分割表示される第１および第２の表示パターン２６Ａ，２６Ｂが全て重なり合った１つの映像として認識される。よって、第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２を通して、結果的に液晶表示パネル２上の全サブ画素を使用して第１および第２の視点映像がそれぞれ表示されることとなる。したがって、第１および第２の視点映像の表示に関して、空間的な解像度の低下は生じない。
【実施例】
【００４５】
本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００４６】
一般にステップバリア方式では、特定の視点数での解像度バランスは改善されるものの、それ以外の視点数では十分な解像度バランスが得られない場合がある。例えば、斜め方向へ順次配列された複数色のサブ画素によって形成されると共に空間分割および時分割されたストライプ状の視点映像の場合、元の２次元表示画像と比較して以下の式（１），（２）に示す解像度劣化が生じる。但し、Ｄは時分割表示される表示パターンの数であり、Ｃはサブ画素の色の種類の数であり、ＲＶは垂直方向の解像度劣化指数であり、ＲＨは水平方向の解像度劣化指数であり、ＯＰは視点数である。なお、ここでは同色のサブ画素が垂直方向へ並び、異色のサブ画素が水平方向へ順に繰り返し並ぶように構成された２次元表示パネルを想定している。
【００４７】
ＲＶ＝Ｄ／ＯＰ ……（１）
ＲＨ＝Ｃ／ＯＰ ……（２）
【００４８】
ここで、解像度バランス指数Ｋを式（３）のように定義すると、垂直方向の解像度劣化指数ＲＶと水平方向の解像度劣化指数ＲＨとが一致する場合、すなわち、Ｋ＝０のときに最も良好な解像度バランスとなる。一方、解像度バランス指数Ｋが大きくなるほど解像度バランスが劣化するといえる。
Ｋ＝｜log（ＲＨ／ＲＶ）｜ ……（３）
式（３）は、式（１），（２）に基づいて書き換えると
Ｋ＝｜log（Ｃ／Ｄ）｜ ……（４）
となる。
【００４９】
そこで、本実施例では、３色のサブ画素により立体表示映像を表示する場合に、元の２次元表示画像と比較して解像度バランスがどのように変化するのかを算出した。具体的には、以下に示す条件を満たす比較例、実施例１および実施例２の各々について、視点数による解像度バランス指数Ｋの変化を求めた。その結果を図１４に示す。なお、時分割された表示パターンでは、相互に対応する単位画素同士が相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに重なり合う位置となるようにした。
【００５０】
比較例；空間分割表示のみを行い時分割表示を行わなかった場合（Ｄ＝１）。
実施例１；空間分割表示と共に視点映像の数（視点数ＯＰ）の半分の数（ＯＰ／２）の時分割表示を行った場合。
実施例２；空間分割表示と共に視点数ＯＰと同じ数の時分割表示を行った場合。
【００５１】
図１４に示したように、空間分割表示のみを行う比較例では、視点数ＯＰが９の場合に完全な解像度バランスが得られ、視点数ＯＰが９から遠ざかるほど解像度バランス指数Ｋが上昇（すなわち、解像度バランスが劣化）してしまう。これに対し、視点数ＯＰを表示パターンの数の２倍とした場合（実施例１）には、視点数ＯＰが４および６のときに比較例よりも解像度バランスが改善され、視点数ＯＰを表示パターンの数と同数とした場合（実施例２）には、視点数ＯＰが２，３および４のときに比較例よりも解像度バランスが改善されることがわかった。
【００５２】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、２次元表示部における単位画素を、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色のサブ画素によって構成する場合について説明したが、本発明では４色以上のサブ画素（Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）とＷ（白色）もしくはＹ（黄色）との組み合わせ）によって構成してもよい。
【００５３】
また、本発明は、視点映像の数および表示パターンの数、ならびにその組み合わせは、上記実施の形態等で説明したものに限定されるものではない。すなわち、本発明の表示部は、空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成するものであればよい。したがって、本発明の可変式パララックスバリアは、複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態がｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成され、表示部に表示されたｑ個の表示パターンを各々構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するものであればよい。
【００５４】
また、上記実施の形態では、観察者の側から光学分離素子としての可変式パララックスバリアと、２次元表示部としての液晶表示パネルと、光源としてのバックライトとを順に配置するようにした。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば観察者の側から２次元表示部と光学分離素子と光源とを順に配置するようにしてもよい。その場合、２次元表示部としては、例えば透過型の液晶ディスプレイを用いればよい。
【００５５】
また、上記実施の形態では、表示部としてバックライトを使用するカラー液晶ディスプレイを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば有機ＥＬ素子を用いたディスプレイやプラズマディスプレイであってもよい。
【００５６】
また、上記実施の形態では、バリアパターンにおける開口の形状をステップ形状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば斜め方向へ延在するストライプ状としてもよい。
【００５７】
また、上記実施の形態では、光学分離素子として可変式のパララックスバリアを用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、透過光に対して光学的作用を付与する液晶レンズやレンチキュラーレンズを光学分離素子として用いることができる。液晶レンズは、例えば所定間隔で対向配置された一対の透明電極基板の間に液晶層を挿入したものであり、一対の透明電極基板の間に印加される電圧の状態に応じて、レンズ効果の無い状態とレンズ効果が発生する状態とに電気的に切り替え可能なものである。ここで、表示部に表示される表示パターンに応じて面内方向における印加電圧を適宜調整することにより、可変式パララックスバリアと同様の効果を得ることができる。また、レンチキュラーレンズは、シリンドリカルレンズを一次元方向に複数並べたものである。このレンチキュラーレンズについても、表示部に対して画面水平方向の位置を変化させることで、可変式パララックスバリアと同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５８】
１…スイッチ液晶パネル（可変式パララックスバリア）、２…液晶表示パネル、３…バックライト、１０Ａ，１０Ｂ…第１および第２のバリアパターン、２０Ａ，２０Ｂ…第１および第２の表示パターン、４…単位画素、Ｒ…（赤色）サブ画素、Ｇ…（緑色）サブ画素、Ｂ…（青色）サブ画素、１０Ｌ…左眼、１０Ｒ…右眼、１１…遮蔽部、１２…開口、２１…タイミングコントローラ、２２…タイミングコントローラ、２３…視点映像データ出力部、２４…バリア用画素データ出力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成する２次元表示部と、
前記２次元表示部に表示された前記ｑ個の表示パターンの各々を構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離する光学分離素子と
を備え、
前記２次元表示部は、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色をそれぞれ表示する複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、画面垂直方向の同一列上に同色の前記サブ画素が配列され、かつ、画面水平方向の同一列上に異色の前記サブ画素が順に配列されたものであり、
前記ｑ個の表示パターンのうち前記ｐ個の視点映像の各々を構成する配列パターンは、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数の前記サブ画素からなるサブ画素列が画面水平方向においてｐ列ごとに複数表示されたものであり、
１画面内に合成された前記ｑ個の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられている
立体表示装置。
【請求項２】
前記サブ画素の色は３種類（ｒ＝３）であり、
前記視点映像の数および前記表示パターンの数は互いに等しく、かつ、２以上４以下の整数である
請求項１記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記サブ画素の色は３種類（ｒ＝３）であり、
前記視点映像の数は前記表示パターンの数の２倍であり、かつ、４または６である
請求項１記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記光学分離素子は、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態が前記ｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアである
請求項１記載の立体表示装置。
【請求項５】
前記可変式パララックスバリアにおける複数の光透過部は、前記サブ画素列に対応して斜め方向へ延在するステップ形状もしくはストライプ形状を有している
請求項４記載の立体表示装置。
【請求項６】
前記ｑ個の表示パターンが表示される時間的間隔は１／６０（秒）以下である請求項１記載の立体表示装置。
【請求項７】
前記表示パターンの数が２個（ｑ＝２）であり、一方の前記表示パターンにおいて表示される前記サブ画素列は、他方の前記表示パターンにおいて表示される前記サブ画素列同士の中間に位置する
請求項１記載の立体表示装置。
【請求項８】
空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンで順次表示する表示部と、
前記ｐ個の視点映像を光学的に分離する光学分離素子と
を備え、
前記表示部は、斜め方向に並ぶ複数の前記サブ画素からなる単位画素を複数有し、
前記ｑ個の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられている
立体表示装置。
【請求項９】
空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって２次元表示部の１画面内に合成するステップと、
光学分離素子を用い、前記２次元表示部に表示された前記ｑ個の表示パターンの各々を構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するステップと
を含み、
前記２次元表示部として、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色をそれぞれ表示する複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、画面垂直方向の同一列上に同色の前記サブ画素が配列され、かつ、画面水平方向の同一列上に異色の前記サブ画素が順に配列されたものを用い、
前記ｑ個の表示パターンのうち前記ｐ個の視点映像の各々を構成する配列パターンを、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数の前記サブ画素からなるサブ画素列が画面水平方向においてｐ列ごとに複数表示されたものとし、
前記ｑ個の表示パターンを、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設ける
立体表示方法。
【請求項１０】
前記光学分離素子として、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態が前記ｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアを用いる
請求項９記載の立体表示方法。
【請求項１】
空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって１画面内に合成する２次元表示部と、
前記２次元表示部に表示された前記ｑ個の表示パターンの各々を構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離する光学分離素子と
を備え、
前記２次元表示部は、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色をそれぞれ表示する複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、画面垂直方向の同一列上に同色の前記サブ画素が配列され、かつ、画面水平方向の同一列上に異色の前記サブ画素が順に配列されたものであり、
前記ｑ個の表示パターンのうち前記ｐ個の視点映像の各々を構成する配列パターンは、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数の前記サブ画素からなるサブ画素列が画面水平方向においてｐ列ごとに複数表示されたものであり、
１画面内に合成された前記ｑ個の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられている
立体表示装置。
【請求項２】
前記サブ画素の色は３種類（ｒ＝３）であり、
前記視点映像の数および前記表示パターンの数は互いに等しく、かつ、２以上４以下の整数である
請求項１記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記サブ画素の色は３種類（ｒ＝３）であり、
前記視点映像の数は前記表示パターンの数の２倍であり、かつ、４または６である
請求項１記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記光学分離素子は、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態が前記ｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアである
請求項１記載の立体表示装置。
【請求項５】
前記可変式パララックスバリアにおける複数の光透過部は、前記サブ画素列に対応して斜め方向へ延在するステップ形状もしくはストライプ形状を有している
請求項４記載の立体表示装置。
【請求項６】
前記ｑ個の表示パターンが表示される時間的間隔は１／６０（秒）以下である請求項１記載の立体表示装置。
【請求項７】
前記表示パターンの数が２個（ｑ＝２）であり、一方の前記表示パターンにおいて表示される前記サブ画素列は、他方の前記表示パターンにおいて表示される前記サブ画素列同士の中間に位置する
請求項１記載の立体表示装置。
【請求項８】
空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンで順次表示する表示部と、
前記ｐ個の視点映像を光学的に分離する光学分離素子と
を備え、
前記表示部は、斜め方向に並ぶ複数の前記サブ画素からなる単位画素を複数有し、
前記ｑ個の表示パターンは、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設けられている
立体表示装置。
【請求項９】
空間的に分割されたｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、時間的に分割されたｑ個（ｑは２以上ｐ以下の整数）の表示パターンを順次表示することによって２次元表示部の１画面内に合成するステップと、
光学分離素子を用い、前記２次元表示部に表示された前記ｑ個の表示パターンの各々を構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するステップと
を含み、
前記２次元表示部として、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色をそれぞれ表示する複数のサブ画素からなる単位画素を複数有し、画面垂直方向の同一列上に同色の前記サブ画素が配列され、かつ、画面水平方向の同一列上に異色の前記サブ画素が順に配列されたものを用い、
前記ｑ個の表示パターンのうち前記ｐ個の視点映像の各々を構成する配列パターンを、それぞれ、斜め方向に並ぶ複数の前記サブ画素からなるサブ画素列が画面水平方向においてｐ列ごとに複数表示されたものとし、
前記ｑ個の表示パターンを、相対的に画面垂直方向へ平行移動したときに相互に対応する単位画素同士が重なり合うこととなる位置に設ける
立体表示方法。
【請求項１０】
前記光学分離素子として、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態が前記ｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアを用いる
請求項９記載の立体表示方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−８８５０５（Ｐ２０１２−８８５０５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３４７９８（Ｐ２０１０−２３４７９８）
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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