表示装置
【課題】より良好な立体映像表示が可能な表示装置を提供する。
【解決手段】この表示装置は、互いに輝度の異なる複数色の表示画素を複数ずつ含み、複数色の表示画素が第１の方向へ一定の順序で周期配列されると共に第１の方向と異なる第２の方向へ同色の表示画素が配列され、複数の視差画像を表示する表示部と、第１および第２の方向の双方と異なる第３の方向へ延伸する複数の視差分離部を有し、複数の視差画像を複数の視点方向に分離する分離素子とを備える。さらに以下の式（１），（２）を共に満足している。
Ｎx＝２・Ｎpix＋Ｙo／（２・Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
【解決手段】この表示装置は、互いに輝度の異なる複数色の表示画素を複数ずつ含み、複数色の表示画素が第１の方向へ一定の順序で周期配列されると共に第１の方向と異なる第２の方向へ同色の表示画素が配列され、複数の視差画像を表示する表示部と、第１および第２の方向の双方と異なる第３の方向へ延伸する複数の視差分離部を有し、複数の視差画像を複数の視点方向に分離する分離素子とを備える。さらに以下の式（１），（２）を共に満足している。
Ｎx＝２・Ｎpix＋Ｙo／（２・Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えばパララックスバリアやレンチキュラーレンズ等の光学素子を用いて立体視表示を行うことのできる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体表示を行う技術は、観察者が眼鏡を用いるものと、観察者が眼鏡を用いずに裸眼での立体視が可能なものとに分けることができる。後者の表示方法を裸眼立体表示方法と呼ぶ。裸眼立体表示方法の代表的なものとしては、パララックスバリア方式とレンチキュラレンズ方式とがある。パララックスバリア方式やレンチキュラ方式の場合、液晶ディスプレイ等の画像表示素子に立体視用の複数の視差画像（例えば２視点の場合には右眼用画像と左眼用画像）を空間分割して合成表示し、その視差画像を視差分離手段（パララックス素子）によって水平方向に視差分離することで立体視が行われる。パララックスバリア方式の場合、パララックス素子としてスリット状の開口が設けられたパララックスバリアを用いる。レンチキュラ方式の場合、パララックス素子として、シリンドリカル状の分割レンズを複数並列配置したレンチキュラレンズが用いられる。すなわち、観察者は、パララックスバリアもしくはレンチキュラーレンズを介して右眼と左眼とで表示部における異なる画素群を視認することにより、立体映像を認識することができる。
【０００３】
従来、パララックスバリア方式やレンチキュラ方式を採用した表示装置としては以下のような特許文献１〜３が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０２３６２６号公報
【特許文献２】特許第３９５５００２号公報
【特許文献３】特許第４２７１１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えばパララックスバリアのスリットが画面垂直方向へ延伸し、あるいはレンチキュラーレンズにおける各シリンドリカルレンズの延伸方向（軸方向）が画面垂直方向である場合、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が劣化する。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が困難であるからである。そこで、解像度バランスの改善を図るため、スリットやシリンドリカルレンズの延伸方向を画面垂直方向に対して傾けることが考えられる。しかしながら、そうした場合であっても、解像度バランスが不十分なことがあった。また、別の問題として、画素同士の境界部分が見かけ上の暗部として観察者に視認され、その見かけ上の暗部が周期的に現れることで輝度むら（モアレ）が発生することもあった。
【０００６】
本開示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、解像度バランスを向上させ、モアレの発生を抑制することのできる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の表示装置は、複数色の表示画素を複数ずつ含み、これら複数色の表示画素が第１の方向へ一定の順序で周期配列されると共に第１の方向と異なる第２の方向へ同色の表示画素が配列され、複数の視差画像を表示する表示部と、第１および第２の方向の双方と異なる第３の方向へ延伸する複数の視差分離部を有し、複数の視差画像を複数の視点方向に分離する分離素子とを備え、以下の式（１），（２）を共に満足するものである。
Ｎx＝２×Ｎpix＋Ｙo／（２×Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
但し、
Ｎｘ：第１の方向において一の視差分離部に割り当てられる表示画素の数
Ｎpix：１以上の奇数
Ｙo：０．５もしくは０以上の整数
Ｎsx：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第１の方向に並ぶ表示画素の数
Ｎsy：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第２の方向に並ぶ表示画素の数
【０００８】
本開示の表示装置では、表示部の表示画素と分離素子の視差分離部との関係において式（１），（２）を満足するようにした。これにより、分離素子を介して観察者に到達する各視差画像において、相対的に高い輝度の画素と相対的に低い輝度の画素とがバランスよく配置される。また、上記各視差画像において、画素の中心位置に対応する領域と、画素間の境界部に対応する領域とがバランスよく配置される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の表示装置によれば、表示部の画素配列に対する分離素子における複数の視差分離部の傾斜角度および配列ピッチを最適化するようにしたので、見かけの明るさの周期的変動や指向性を緩和することができる。これにより、効果的にモアレの発生を抑制し、かつ、解像度バランスを改善し、良好な立体映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施の形態としての表示装置の全体構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した表示部の画面構成、およびレンチキュラーレンズと表示部との位置関係を表す平面図である。
【図３】図１に示した表示装置において、表示画素の配列パターンと分離素子（レンチキュラーレンズ）における視差分離部（シリンドリカルレンズ）の延伸方向とを所定の条件で最適化した第１の実施例を示す平面図である。
【図４】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（実施例１）である。
【図５】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（実施例２）である。
【図６】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（実施例３）である。
【図７】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（実施例４）である。
【図８】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（比較例１）である。
【図９】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（比較例２）である。
【図１０】本開示の一実施の形態の変形例としての表示装置の全体構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［表示装置の全体構成］
図１は、本開示の一実施の形態としての表示装置の一構成例を示している。この表示装置は、分離素子としてのレンチキュラーレンズ１と、表示部２とを備えている。図２は、表示部２の画面構成、およびレンチキュラーレンズ１と表示部２との位置関係を表す平面図である。
【００１３】
表示部２は、液晶表示パネル、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）方式表示パネル、またはプラズマディスプレイ等の２次元表示ディスプレイで構成されている。表示部２の表示画面には、複数の画素が水平方向（Ｘ軸方向）および垂直方向（Ｙ軸方向）に２次元的に配列される。例えば、水平方向にＲ（赤色）の画素と、Ｇ（緑色）の画素と、Ｂ（青色）の画素と、Ｗ（白色）の画素とが、この順序で周期配列される。その一方、垂直方向においては同色の画素が各々一列に配列されている。表示部２には、複数の視点用の視差画像が、所定の配置パターンで画素ごとに割り当てられて合成表示されるようになっている。
【００１４】
レンチキュラーレンズ１は、表示部２に表示された視差合成画像に含まれる複数の視差画像を立体視が可能となるように複数の視点方向に分離するものであり、立体視を可能にするように表示部２に対して所定の位置関係で対向配置されている。レンチキュラーレンズ１は、光を透過し、表示部２の画素に対して立体視が可能となるように所定の条件で対応付けられた視差分離部として機能する複数の分割レンズを有している。分割レンズとは、所定の方向に延在するシリンドリカルレンズ１３である。なお、この場合、図２に示したように、シリンドリカルレンズ１３の円筒母線４１は、斜め方向（Ｓ軸方向）に延伸している。
【００１５】
レンチキュラーレンズ１は、特定の視点位置から表示部２を観測したときに特定の視差画像のみが視認されるように、表示部２の画面上の視差合成画像に含まれる複数の視差画像を分離するようになっている。レンチキュラーレンズ１の幅と、表示部２の各画素との位置関係から、表示部２の各画素より射出される光の射出角度が制限される。すなわち、表示部２における各画素は、シリンドリカルレンズ１２との位置関係によって表示される方向が異なることとなる。観察者の左右の眼１０Ｌ，１０Ｒには、異なる画素からの光線Ｌ３，Ｌ２が到達し、互いに視差のある画像を観察する状態となることで立体映像として知覚できる。
【００１６】
［表示部と分離素子との配置関係］
本実施の形態では、表示部２の画素配列に対する、シリンドリカルレンズ１３の傾斜角度およびシリンドリカルレンズ１３の配列ピッチを最適化することで、見かけの明るさの周期的変動が緩和されると共に解像度バランスの改善がなされている。
【００１７】
具体的には、表示部２とレンチキュラーレンズ１とは以下の条件式（１）および（２）を満足する関係にある。
Ｎx＝２×Ｎpix＋Ｙo／（２×Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
但し、Ｎｘは水平方向（Ｘ軸方向）において一のシリンドリカルレンズ１３に割り当てられる画素の数であり、Ｎpixは１以上の奇数であり、Ｙoは０．５もしくは０以上の整数であり、Ｎsxは斜め方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、水平方向に並ぶ画素の数であり、Ｎsyは斜め方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、垂直方向（Ｙ軸方向）に並ぶ画素の数である。
【００１８】
図３は、上記の所定条件を満たす場合の、特定の視点位置において視認される表示部２の画素列を表す模式図である。図３において、直線１３Ｌ（１３Ｌ１，１３Ｌ２，１３Ｌ３，・・・）に沿った各画素からの光はそれぞれ一のシリンドリカルレンズ１３によって集光されて特定の視差画像を構成することとなる。直線１３Ｌは、各シリンドリカルレンズ１３の延伸方向、すなわち、Ｓ軸方向と平行である。
【００１９】
条件式（２）におけるＳは、各シリンドリカルレンズ１３における円筒母線４１の、画素の配列方向に対する傾斜角度を表すパラメータであり、画素数ＮsxおよびＮsyによって規定される。図３に示した例では、例えばいずれも直線１３Ｌ１上に中心を有する画素Ｂ１，Ｂ２の相互間隔は、水平方向において画素４個分に相当し（すなわち、Ｎsx＝４であり）、垂直方向において画素６個分に相当する（すなわち、Ｎsy＝６である）。よって、Ｓ＝１．５である。
【００２０】
なお、Ｓは、以下の条件式（３）によって定義することもできる。
Ｓ・ｔａｎθ＝Ｐｘ／Ｐｙ ……（３）
但し、Ｐｘは水平方向における画素の配置ピッチであり、Ｐｙは垂直方向における画素の配置ピッチであり、θは表示部２における画素の並び方向に対する、円筒母線４１のなす傾斜角度である。
【００２１】
図４は、レンチキュラーレンズ１を介して観測される視差画像を構成する画素パターンの一例である。図４の画素パターンにおいて、Ｐｈは、各々の中心位置が視認される画素のうち、Ｓ軸方向と直交するＴ軸方向において最近接位置にある同色画素同士の水平方向間隔、すなわち水平方向の配列ピッチを表し、Ｐｖは、各々の中心位置が視認される画素のうち、Ｓ軸方向において最近接位置にある同色画素同士の垂直方向間隔、すなわち垂直方向の配列ピッチを表す。これらの配列ピッチＰｈ，Ｐｖは、図３にも示されている。
【００２２】
ここで、２つ分のシリンドリカルレンズ１３の幅が配列ピッチＰｈと同等となる条件を考える。１つの画素群Ｇpixを構成する水平方向に並ぶ画素数をＮunitとし、１つの配列ピッチＰｈに割り当てられる画素群Ｇpixの繰り返し数をＮpixとする。すなわち、Ｎpix個の画素群Ｇpixを水平方向に並べたときの幅が配列ピッチＰｈに相当する。すると以下の関係式（０）が導かれる。
２×Ｎｘ−Ｙo／Ｓ＝Ｎunit×Ｎpix ……（０）
本実施の形態では、１つの画素群ＧpixがＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４つの画素からなるので、Ｎunit＝４である。よって、関係式（０）は
Ｎx＝２×Ｎpix＋Ｙo／（２×Ｓ） ……（１）
となる。
【００２３】
図４の例では、２つ隣のシリンドリカルレンズ１３を介して各々の中心位置が視認される同色画素同士がＴ軸方向において最近接に位置している。このため、Ｙoは０以上の整数となる。また、４つ隣のシリンドリカルレンズ１３を介して各々の中心位置が視認される同色画素同士がＴ軸方向において最近接に位置している場合は、Ｙo＝０．５となる。ここで、任意の画素Ｇに着目した場合、シリンドリカルレンズ１３を介して視認される画素パターンにおいて、図４のように、その画素Ｇに隣接するものが画素Ｗとなる条件を考える。すると、画素Ｇおよび画素Ｗは、表示部２の画面上において画素２つ分だけ離れた関係にあるから
２×Ｎpix＝４ｍ＋２＝２×（２ｍ＋１） ……（４）
を満たす。条件式（４）において、ｍは整数である。したがって、Ｎpixは奇数となる。
【００２４】
水平方向の解像度と垂直方向の解像度とのバランス（解像度バランス）が最もよい条件はＰｖ＝Ｐｈである。
Ｐｈ＝Ｎunit×Ｎpix×Ｐx ……（５）
Ｐｖ＝Ｐｙ×Ｎsｙ ……（６）
Ｎunit×Ｎpix×Ｐｘ＝Ｐｙ×Ｎsy ……（７）
よって、
Ｎpix＝（Ｐｙ×Ｎsy）／（Ｐｘ×Ｎunit） ……（８）
条件式（８）にＮunit＝４と、Ｐｙ／Ｐｘ＝４とを代入すると、
Ｎpix＝Ｎsy ……（９）
【００２５】
以上により、条件式（１）および（９）を満たす奇数Ｎpixが最適条件となる。また、設定可能な最大視点数Ｎmaxは、パラメータＳを互いに素なＡｙ，Ａｘで置き換える（Ｓ＝Ａｙ／Ａｘ）と、
Ｎmax＝ｎｌ×（２×Ａｙ×Ｎpix＋Ａｘ×Ｙo／２） ……（１０）
ここで、ｎｌは、最大視点数Ｎmaxが整数となる最も小さな整数を表す。
【００２６】
以下、本技術の表示装置におけるいくつかの実施例について説明する。
（実施例１）
図４に示した画素パターンは、以下の数値条件に対応するものである。
Ｓ＝１．５
Ｎsx＝４
Ｎsy＝６
Ｙo＝１
【００２７】
この条件における最適な画素数Ｎｘは、条件式（１）から
Ｎｘ＝２×Ｎpix＋１／３ ……（１１）
ここで、ＮpixをＮsyに近い５としたとき、条件式（１１）は
Ｎｘ＝１０＋１／３ ……（１２）
となる。
【００２８】
図４では、白色の画素Ｗおよび緑色の画素Ｇを輝度重心としたとき、最近接に位置する４つの輝度重心を結んで形成される最小寸法の格子をＣ１で表す。また、白色の画素Ｗのみを輝度重心としたとき、最近接に位置する４つの輝度重心を結んで形成される最小寸法の格子をＣ２で表す。本実施例では、格子Ｃ１が極めて正方形に近い形状であり、格子Ｃ２の格子点間距離のおよそ１／２0.5となっている。画素Ｗおよび画素Ｇを適切に配置し、かつ、画素Ｗと画素Ｇとを別の輝度重心として信号処理することで、解像度を向上させつつ、解像度バランスをも向上させることができる。
【００２９】
次にモアレについて説明する。例えば図３に示した直線１３Ｌ１上の画素Ｂ１，Ｂ２は、先述したようにいずれも同一のシリンドリカルレンズ１３を介して、各々の中心位置が同一の視点位置から視認される画素である。これらの画素Ｂ１と画素Ｂ２とは、表示部２の画面上において、垂直方向に互いに画素６個分だけ離れている。ところが、それらの中間位置（画素Ｂ１，Ｂ２の双方から垂直方向に画素３個分だけ離れた位置）にある画素Ｒ１も、その中心位置が直線１３Ｌ１上にある。すなわち、画素Ｒ１は、画素Ｂ１，Ｂ２と同一の視点位置から、その中心位置が視認される。また、直線１３Ｌ１上において、画素Ｂ１から垂直方向に画素１．５個分だけ離れた位置に、画素Ｗ１と画素Ｗ２との境界位置が存在する。直線１３Ｌ１は、水平方向における画素Ｗ１，Ｗ２の中心位置を通過している。さらに、直線１３Ｌ１上において、画素Ｂ１から垂直方向に画素４．５個分だけ離れた位置に、画素Ｇ１と画素Ｇ２との境界位置が存在する。直線１３Ｌ１は、水平方向における画素Ｇ１，Ｇ２の中心位置を通過している。このような関係は、２つ隣りのシリンドリカルレンズ１３に対応する直線１３Ｌ３上の画素についても成り立っている。一方、１つ隣りのシリンドリカルレンズ１３に対応する直線１３Ｌ２は、画素Ｇおよび画素Ｗの中心位置を通過すると共に、画素Ｒ同士の境界位置および画素Ｒ同士の境界位置を通過している。このような構成の結果、図４に示した画素パターンでは、Ｓ軸方向およびＴ軸方向の双方において、画素の中心位置が見える高輝度領域と、隣り合う画素同士の境界位置が見える低輝度領域とが交互に配列された状態となる。よって、どの角度から見ても高輝度領域と低輝度領域とが混在して見えることになり、画素の境界部分（未発光部分）に起因するモアレを回避できる。特に、各色の画素の中心位置が見える領域が一定の順序で周期的に偏りなく存在するので、色の違いによる輝度の高低に起因するモアレも生じにくくなっている。
【００３０】
設定可能な最大視点数Ｎmaxは、条件式（１０）に以下の数値を代入することで得られ、Ｎmax＝３１となる。
ｎｌ＝１
Ａｘ＝２
Ａｙ＝３
Ｎpix＝５
Ｙo＝１
【００３１】
ところで、設定可能な視点数はこれを超えなければ設定可能である。各画素に与える視点データは以下の条件式（１３）で示される。
Ｖ（ｘ，ｙ）＝mod(ｘ−ｙ／Ｓ，Ｎｘ)Ｎtot／Ｎｘ ……（１３）
但し、Ｎtotは設定視点数を表し、mod（ａ，ｂ）はａをｂで割った余りを表す。Ｖ（ｘ，ｙ）は、Ｎtot＝Ｎmaxの場合は整数値となるが、それ以外の場合は非整数の値となる場合もある。非整数値の場合は２つの視点データを混合する。例えばＶ（ｘ，ｙ）＝１．５となった画素には第１および第２の視点のデータを５０％の比率で混合する。混合比率は線形関数に従う場合に限らず、それ以外の適当な関数で規定するようにしてもよい。
【００３２】
設定視点数および立体表示特性について簡単に説明する。設定視点数が多いほど角度分解能が上がりなめらかな視点移動が可能となる。一方、１つの視点あたりの空間解像度が低下するので、視差があり空間周波数の高い絵柄の表現が困難になる。設定視点数が少ないほど１視点あたりの空間解像度が上がる。また、隣接視点間のクロストークが小さくなるので、最適位置に限定すればクロストークの少ない立体表示が可能となる。一方、最適視点からずれた場合には隣接視点画像がゴーストとして目立つことと、なめらかな視点移動が困難になるという問題が生じる。表示装置の解像度、入力多視点画像の視差、システムコスト等を考慮して視点数を決めることが望ましい。
【００３３】
（実施例２）
次に、本実施の形態における第２の実施例（実施例２）について、図５を参照して説明する。図５は、レンチキュラーレンズ１を介して観測される本実施例に対応した画素パターンであり、以下の数値条件を満たすものである。
Ｓ＝１．０
Ｎsx＝４
Ｎsy＝４
Ｙo＝１
【００３４】
この条件における最適な画素数Ｎｘは、条件式（１）から
Ｎｘ＝２×Ｎpix＋１／２ ……（１４）
ここで、ＮpixをＮsyに近い３としたとき、条件式（１４）は
Ｎｘ＝６＋１／２ ……（１５）
となる。
【００３５】
設定可能な最大視点数Ｎmaxは、条件式（１０）に以下の数値を代入することで得られ、Ｎmax＝１３となる。
ｎｌ＝１
Ａｘ＝１
Ａｙ＝１
Ｎpix＝３
Ｙo＝１
【００３６】
この実施例では、ある１つのシリンドリカルレンズ１３によって視認される列Ｌ１は、パラメータＳが整数値であることから、全ての色の画素の中心位置が視認されることとなる。すなわち、Ｓ軸方向において、画素の中心位置が見える高輝度領域のみが連なっている。列Ｌ１において最近接位置にある２つの同色画素は、画素４個分だけ離れている。このような関係は、２つ隣りのシリンドリカルレンズ１３に対応する列Ｌ１上の画素についても成り立っている。一方、１つ隣りのシリンドリカルレンズ１３に対応する列Ｌ２は、Ｓ軸方向において隣り合う画素同士の境界位置が見える低輝度領域のみが連なっている。すなわち、この画素パターンでは、高輝度領域のみからなる列L１と、低輝度領域のみからなる列L２とが交互に配列されている。よって、どの角度から見ても高輝度領域と低輝度領域とがバランス良く混在して見えることになり、画素の境界部分（未発光部分）に起因するモアレを回避できる。
【００３７】
（実施例３）
次に、本実施の形態における第３の実施例（実施例３）について、図６を参照して説明する。図６は、レンチキュラーレンズ１を介して観測される本実施例に対応した画素パターンであり、以下の数値条件を満たすものである。
Ｓ＝２．０
Ｎsx＝４
Ｎsy＝８
Ｙo＝１
【００３８】
この条件における最適な画素数Ｎｘは、条件式（１）から
Ｎｘ＝２×Ｎpix＋１／４ ……（１６）
ここで、ＮpixをＮsyに近い７としたとき、条件式（１６）は
Ｎｘ＝７＋１／４ ……（１７）
となる。
【００３９】
設定可能な最大視点数Ｎmaxは、条件式（１０）に以下の数値を代入することで得られ、Ｎmax＝５７となる。
ｎｌ＝２
Ａｘ＝１
Ａｙ＝２
Ｎpix＝７
Ｙo＝１
【００４０】
図６に示したように、この実施例においても、どの角度から見ても高輝度領域と低輝度領域とがバランス良く混在して見えることになり、画素の境界部分（未発光部分）に起因するモアレを回避できる。
【００４１】
（実施例４）
次に、本実施の形態における第４の実施例（実施例４）について、図７を参照して説明する。図７は、レンチキュラーレンズ１を介して観測される本実施例に対応した画素パターンであり、以下の数値条件を満たすものである。
Ｓ＝１．５
Ｎsx＝４
Ｎsy＝６
Ｙo＝１
【００４２】
この条件における最適な画素数Ｎｘは、条件式（１）から
Ｎｘ＝２×Ｎpix＋１／３ ……（１８）
ここで、ＮpixをＮsyに近い７（但し、Ｎpix＜Ｎsy）としたとき、条件式（１８）は
Ｎｘ＝１４＋１／３ ……（１９）
となる。
【００４３】
設定可能な最大視点数Ｎmaxは、条件式（１０）に以下の数値を代入することで得られ、Ｎmax＝４３となる。
ｎｌ＝１
Ａｘ＝２
Ａｙ＝３
Ｎpix＝７
Ｙo＝１
【００４４】
図７に示したように、この実施例においても、どの角度から見ても高輝度領域と低輝度領域とがバランス良く混在して見えることになり、画素の境界部分（未発光部分）に起因するモアレを回避できる。
【００４５】
（比較例１）
次に、本実施の形態に対する比較例１としての画素パターンを図８および図９に示す。図８および図９は、相互に異なる視点位置から観察したものである。図８および図９に示した画素パターンは、Ｓ＝１，Ｎｘ＝１３とした場合に対応し、条件式（１）を満足しないものである。
【００４６】
図８の画素パターンでは、Ｔ軸方向において同色の画素が連なっており、最近接に位置する４つの輝度重心を結んで形成される最小寸法の格子をＣ３は、正方形とは大きく異なった形状となっている。このため、解像度バランスが悪く、かつ、モアレが発生しやすいものとなっている。また、図９の画素パターンでは、画素の中心位置が見えずに画素間の境界部分が見える状態となっているので、図９の画素パターンと比較して全体の輝度が低く、モアレが発生しやすい状態となっている。
【００４７】
［実施の形態の効果］
このように、本実施の形態の表示装置では、表示部２の画素配列に対する、各シリンドリカルレンズ１３の傾斜角度および配列ピッチを最適化するようにした。これにより、レンチキュラーレンズ１を介して得られる立体映像の解像度バランスを改善することができる。また、モアレに関しても、上記最適化により大幅に改善される。モアレは、ある同一の視点位置から眺めた場合に、画素の中心位置が見える領域と、画素同士の境界位置が見える領域とで見かけの輝度が一致しないことに起因する。したがって、表示部２の画素配列に対する、各シリンドリカルレンズ１３の傾斜角度および配列ピッチを最適化し、観察者が視認する画素パターンにおいて、見かけの高輝度領域と低輝度領域とを混在させることで、モアレを解消することができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態の表示装置によれば、観察者が視認する立体映像において、見かけの明るさの周期的変動や指向性を緩和することができる。これにより、効果的にモアレの発生を抑制し、かつ、解像度バランスを改善し、良好な立体映像を得ることができる。
【００４９】
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、観察者の側から分離素子としてのレンチキュラーレンズと、表示部とを順に配置するようにした。しかしながら、本技術では、表示部として透過型の液晶表示ディスプレイを用いた場合には、観察者の側から表示部とレンチキュラーレンズとを順に配置するようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態では、分離素子としてレンチキュラーレンズを用いるようにしたが、例えばこれに代えて図１０に示したパララックスバリア１Ａを用いるようにしてもよい。
【００５１】
パララックスバリア１Ａは、表示部２に表示された視差合成画像に含まれる複数の視差画像を立体視が可能となるように複数の視点方向に分離するものであり、立体視を可能にするように表示部２に対して所定の位置関係で対向配置されている。パララックスバリア１Ａは、光を遮蔽する遮蔽部１１と、光を透過し、表示部２の画素に対して立体視が可能となるように所定の条件で対応付けられた視差分離部としての開口部１２とを有している。パララックスバリア１Ａは、例えば透明な平面板の上に、遮蔽部１１として、光を通さない黒色の物質や、光を反射する薄膜状の金属などを設置することで形成されている。パララックスバリア１Ａの開口部１２は、斜め方向（Ｓ軸方向）にステップ状（段差状）に設けられている。または、開口部１２を斜めストライプ形状に設けるようにしても良い。画像表示素子２では、バリアパターンに応じたパターンで複数の視点用の視差画像を合成表示する。ステップ状のバリアパターンである場合には、複数の視差画像を、そのバリアパターンに応じて斜め方向に所定の配置パターンで段差状に分割して合成する。パララックスバリア１Ａを用いる場合、その開口部１２の延伸方向および配列ピッチが、上記実施の形態におけるレンチキュラーレンズ１のシリンドリカルレンズ１３と同様の所定の条件を満足するようにすればよい。
【００５２】
また、上記実施の形態では、表示部における画素の配列順序をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗとしたが、本技術はこれに限定されるものではなく、他の配列順序を取り得るものである。但し、より良好な解像度バランスを得るためには、上記実施の形態で説明したように、比較的高輝度の画素と比較的低輝度の画素とが水平方向に交互に並ぶようにするとよい。また、画素を色についても、上記実施の形態のものに限定されず、例えばＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙ（黄色）などの他の色を用いてもよい。
【００５３】
また、上記実施の形態等で記載した条件式は、優れた解像度バランスとモアレ抑制効果とを両立させる最適条件を示すものである。よって、製造誤差等による僅かなずれが生じた場合においても、各条件式を実質的に満たすものであれば、十分な効果が期待できる。
【００５４】
また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
＜１＞
互いに輝度の異なる複数色の表示画素を複数ずつ含み、前記複数色の表示画素が第１の方向へ一定の順序で周期配列されると共に前記第１の方向と異なる第２の方向へ同色の前記表示画素が配列され、複数の視差画像を表示する表示部と、
前記第１および第２の方向の双方と異なる第３の方向へ延伸する複数の視差分離部を有し、前記複数の視差画像を複数の視点方向に分離する分離素子と
を備え、
以下の式（１），（２）を共に満足している
表示装置。
Ｎx＝２・Ｎpix＋Ｙo／（２・Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
但し、
Ｎｘ：第１の方向において一の視差分離部に割り当てられる表示画素の数
Ｎpix：１以上の奇数
Ｙo：０．５もしくは０以上の整数
Ｎsx：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第１の方向に並ぶ表示画素の数
Ｎsy：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第２の方向に並ぶ表示画素の数
＜２＞
前記複数色の表示画素として第１から第４の色の表示画素を含み、
式（２）における表示画素の数Ｎsxが４である
上記＜１＞記載の表示装置。
＜３＞
前記第１から第４の色の表示画素は、その順序で前記第１の方向へ周期配列され、
前記第２および第４の色の表示画素が前記第１および第３の色の表示画素よりも高い輝度を有する
上記＜２＞記載の表示装置。
＜４＞
前記第１から第４の色は、それぞれ、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ），白（Ｗ）である
上記＜３＞記載の表示装置。
＜５＞
前記分離素子は、光を透過し、前記複数の視差分離部として機能する複数の開口部と、光を遮蔽する遮蔽部とを有するパララックスバリアであり、
前記開口部の形状が前記第３の方向へ延伸するステップ形状もしくは斜めストライプ形状を有する
上記＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜６＞
前記分離素子は、前記複数の視差分離部として機能する複数の分割レンズを有するレンチキュラーレンズであり、
前記分割レンズは所定の方向に延在する円筒レンズであり、その円筒母線方向が、前記第３の方向と一致している
上記＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜７＞
前記第１の方向は水平方向であり、前記第２の方向は垂直方向である
上記＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜８＞
Ｓ＝１．５であり、かつ、Ｎｘ＝１０＋１／３もしくはＮｘ＝１４＋１／３である
＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜９＞
Ｓ＝１であり、かつ、Ｎｘ＝６＋１／２である
＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜１０＞
Ｓ＝２であり、かつ、Ｎｘ＝７＋１／４である
＜１＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の表示装置。
【符号の説明】
【００５５】
１…レンチキュラーレンズ、１Ａ…パララックスバリア、２…表示部、１０Ｌ…左眼、１０Ｒ…右眼、１１…遮蔽部、１２…開口部、１３…シリンドリカルレンズ、４１…円筒母線。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えばパララックスバリアやレンチキュラーレンズ等の光学素子を用いて立体視表示を行うことのできる表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体表示を行う技術は、観察者が眼鏡を用いるものと、観察者が眼鏡を用いずに裸眼での立体視が可能なものとに分けることができる。後者の表示方法を裸眼立体表示方法と呼ぶ。裸眼立体表示方法の代表的なものとしては、パララックスバリア方式とレンチキュラレンズ方式とがある。パララックスバリア方式やレンチキュラ方式の場合、液晶ディスプレイ等の画像表示素子に立体視用の複数の視差画像（例えば２視点の場合には右眼用画像と左眼用画像）を空間分割して合成表示し、その視差画像を視差分離手段（パララックス素子）によって水平方向に視差分離することで立体視が行われる。パララックスバリア方式の場合、パララックス素子としてスリット状の開口が設けられたパララックスバリアを用いる。レンチキュラ方式の場合、パララックス素子として、シリンドリカル状の分割レンズを複数並列配置したレンチキュラレンズが用いられる。すなわち、観察者は、パララックスバリアもしくはレンチキュラーレンズを介して右眼と左眼とで表示部における異なる画素群を視認することにより、立体映像を認識することができる。
【０００３】
従来、パララックスバリア方式やレンチキュラ方式を採用した表示装置としては以下のような特許文献１〜３が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０２３６２６号公報
【特許文献２】特許第３９５５００２号公報
【特許文献３】特許第４２７１１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、例えばパララックスバリアのスリットが画面垂直方向へ延伸し、あるいはレンチキュラーレンズにおける各シリンドリカルレンズの延伸方向（軸方向）が画面垂直方向である場合、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が劣化する。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が困難であるからである。そこで、解像度バランスの改善を図るため、スリットやシリンドリカルレンズの延伸方向を画面垂直方向に対して傾けることが考えられる。しかしながら、そうした場合であっても、解像度バランスが不十分なことがあった。また、別の問題として、画素同士の境界部分が見かけ上の暗部として観察者に視認され、その見かけ上の暗部が周期的に現れることで輝度むら（モアレ）が発生することもあった。
【０００６】
本開示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、解像度バランスを向上させ、モアレの発生を抑制することのできる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の表示装置は、複数色の表示画素を複数ずつ含み、これら複数色の表示画素が第１の方向へ一定の順序で周期配列されると共に第１の方向と異なる第２の方向へ同色の表示画素が配列され、複数の視差画像を表示する表示部と、第１および第２の方向の双方と異なる第３の方向へ延伸する複数の視差分離部を有し、複数の視差画像を複数の視点方向に分離する分離素子とを備え、以下の式（１），（２）を共に満足するものである。
Ｎx＝２×Ｎpix＋Ｙo／（２×Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
但し、
Ｎｘ：第１の方向において一の視差分離部に割り当てられる表示画素の数
Ｎpix：１以上の奇数
Ｙo：０．５もしくは０以上の整数
Ｎsx：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第１の方向に並ぶ表示画素の数
Ｎsy：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第２の方向に並ぶ表示画素の数
【０００８】
本開示の表示装置では、表示部の表示画素と分離素子の視差分離部との関係において式（１），（２）を満足するようにした。これにより、分離素子を介して観察者に到達する各視差画像において、相対的に高い輝度の画素と相対的に低い輝度の画素とがバランスよく配置される。また、上記各視差画像において、画素の中心位置に対応する領域と、画素間の境界部に対応する領域とがバランスよく配置される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の表示装置によれば、表示部の画素配列に対する分離素子における複数の視差分離部の傾斜角度および配列ピッチを最適化するようにしたので、見かけの明るさの周期的変動や指向性を緩和することができる。これにより、効果的にモアレの発生を抑制し、かつ、解像度バランスを改善し、良好な立体映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施の形態としての表示装置の全体構成例を示す断面図である。
【図２】図１に示した表示部の画面構成、およびレンチキュラーレンズと表示部との位置関係を表す平面図である。
【図３】図１に示した表示装置において、表示画素の配列パターンと分離素子（レンチキュラーレンズ）における視差分離部（シリンドリカルレンズ）の延伸方向とを所定の条件で最適化した第１の実施例を示す平面図である。
【図４】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（実施例１）である。
【図５】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（実施例２）である。
【図６】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（実施例３）である。
【図７】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（実施例４）である。
【図８】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（比較例１）である。
【図９】レンチキュラーレンズを介して観測される視差画像を構成する画素パターンを表す模式図（比較例２）である。
【図１０】本開示の一実施の形態の変形例としての表示装置の全体構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
［表示装置の全体構成］
図１は、本開示の一実施の形態としての表示装置の一構成例を示している。この表示装置は、分離素子としてのレンチキュラーレンズ１と、表示部２とを備えている。図２は、表示部２の画面構成、およびレンチキュラーレンズ１と表示部２との位置関係を表す平面図である。
【００１３】
表示部２は、液晶表示パネル、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）方式表示パネル、またはプラズマディスプレイ等の２次元表示ディスプレイで構成されている。表示部２の表示画面には、複数の画素が水平方向（Ｘ軸方向）および垂直方向（Ｙ軸方向）に２次元的に配列される。例えば、水平方向にＲ（赤色）の画素と、Ｇ（緑色）の画素と、Ｂ（青色）の画素と、Ｗ（白色）の画素とが、この順序で周期配列される。その一方、垂直方向においては同色の画素が各々一列に配列されている。表示部２には、複数の視点用の視差画像が、所定の配置パターンで画素ごとに割り当てられて合成表示されるようになっている。
【００１４】
レンチキュラーレンズ１は、表示部２に表示された視差合成画像に含まれる複数の視差画像を立体視が可能となるように複数の視点方向に分離するものであり、立体視を可能にするように表示部２に対して所定の位置関係で対向配置されている。レンチキュラーレンズ１は、光を透過し、表示部２の画素に対して立体視が可能となるように所定の条件で対応付けられた視差分離部として機能する複数の分割レンズを有している。分割レンズとは、所定の方向に延在するシリンドリカルレンズ１３である。なお、この場合、図２に示したように、シリンドリカルレンズ１３の円筒母線４１は、斜め方向（Ｓ軸方向）に延伸している。
【００１５】
レンチキュラーレンズ１は、特定の視点位置から表示部２を観測したときに特定の視差画像のみが視認されるように、表示部２の画面上の視差合成画像に含まれる複数の視差画像を分離するようになっている。レンチキュラーレンズ１の幅と、表示部２の各画素との位置関係から、表示部２の各画素より射出される光の射出角度が制限される。すなわち、表示部２における各画素は、シリンドリカルレンズ１２との位置関係によって表示される方向が異なることとなる。観察者の左右の眼１０Ｌ，１０Ｒには、異なる画素からの光線Ｌ３，Ｌ２が到達し、互いに視差のある画像を観察する状態となることで立体映像として知覚できる。
【００１６】
［表示部と分離素子との配置関係］
本実施の形態では、表示部２の画素配列に対する、シリンドリカルレンズ１３の傾斜角度およびシリンドリカルレンズ１３の配列ピッチを最適化することで、見かけの明るさの周期的変動が緩和されると共に解像度バランスの改善がなされている。
【００１７】
具体的には、表示部２とレンチキュラーレンズ１とは以下の条件式（１）および（２）を満足する関係にある。
Ｎx＝２×Ｎpix＋Ｙo／（２×Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
但し、Ｎｘは水平方向（Ｘ軸方向）において一のシリンドリカルレンズ１３に割り当てられる画素の数であり、Ｎpixは１以上の奇数であり、Ｙoは０．５もしくは０以上の整数であり、Ｎsxは斜め方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、水平方向に並ぶ画素の数であり、Ｎsyは斜め方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、垂直方向（Ｙ軸方向）に並ぶ画素の数である。
【００１８】
図３は、上記の所定条件を満たす場合の、特定の視点位置において視認される表示部２の画素列を表す模式図である。図３において、直線１３Ｌ（１３Ｌ１，１３Ｌ２，１３Ｌ３，・・・）に沿った各画素からの光はそれぞれ一のシリンドリカルレンズ１３によって集光されて特定の視差画像を構成することとなる。直線１３Ｌは、各シリンドリカルレンズ１３の延伸方向、すなわち、Ｓ軸方向と平行である。
【００１９】
条件式（２）におけるＳは、各シリンドリカルレンズ１３における円筒母線４１の、画素の配列方向に対する傾斜角度を表すパラメータであり、画素数ＮsxおよびＮsyによって規定される。図３に示した例では、例えばいずれも直線１３Ｌ１上に中心を有する画素Ｂ１，Ｂ２の相互間隔は、水平方向において画素４個分に相当し（すなわち、Ｎsx＝４であり）、垂直方向において画素６個分に相当する（すなわち、Ｎsy＝６である）。よって、Ｓ＝１．５である。
【００２０】
なお、Ｓは、以下の条件式（３）によって定義することもできる。
Ｓ・ｔａｎθ＝Ｐｘ／Ｐｙ ……（３）
但し、Ｐｘは水平方向における画素の配置ピッチであり、Ｐｙは垂直方向における画素の配置ピッチであり、θは表示部２における画素の並び方向に対する、円筒母線４１のなす傾斜角度である。
【００２１】
図４は、レンチキュラーレンズ１を介して観測される視差画像を構成する画素パターンの一例である。図４の画素パターンにおいて、Ｐｈは、各々の中心位置が視認される画素のうち、Ｓ軸方向と直交するＴ軸方向において最近接位置にある同色画素同士の水平方向間隔、すなわち水平方向の配列ピッチを表し、Ｐｖは、各々の中心位置が視認される画素のうち、Ｓ軸方向において最近接位置にある同色画素同士の垂直方向間隔、すなわち垂直方向の配列ピッチを表す。これらの配列ピッチＰｈ，Ｐｖは、図３にも示されている。
【００２２】
ここで、２つ分のシリンドリカルレンズ１３の幅が配列ピッチＰｈと同等となる条件を考える。１つの画素群Ｇpixを構成する水平方向に並ぶ画素数をＮunitとし、１つの配列ピッチＰｈに割り当てられる画素群Ｇpixの繰り返し数をＮpixとする。すなわち、Ｎpix個の画素群Ｇpixを水平方向に並べたときの幅が配列ピッチＰｈに相当する。すると以下の関係式（０）が導かれる。
２×Ｎｘ−Ｙo／Ｓ＝Ｎunit×Ｎpix ……（０）
本実施の形態では、１つの画素群ＧpixがＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４つの画素からなるので、Ｎunit＝４である。よって、関係式（０）は
Ｎx＝２×Ｎpix＋Ｙo／（２×Ｓ） ……（１）
となる。
【００２３】
図４の例では、２つ隣のシリンドリカルレンズ１３を介して各々の中心位置が視認される同色画素同士がＴ軸方向において最近接に位置している。このため、Ｙoは０以上の整数となる。また、４つ隣のシリンドリカルレンズ１３を介して各々の中心位置が視認される同色画素同士がＴ軸方向において最近接に位置している場合は、Ｙo＝０．５となる。ここで、任意の画素Ｇに着目した場合、シリンドリカルレンズ１３を介して視認される画素パターンにおいて、図４のように、その画素Ｇに隣接するものが画素Ｗとなる条件を考える。すると、画素Ｇおよび画素Ｗは、表示部２の画面上において画素２つ分だけ離れた関係にあるから
２×Ｎpix＝４ｍ＋２＝２×（２ｍ＋１） ……（４）
を満たす。条件式（４）において、ｍは整数である。したがって、Ｎpixは奇数となる。
【００２４】
水平方向の解像度と垂直方向の解像度とのバランス（解像度バランス）が最もよい条件はＰｖ＝Ｐｈである。
Ｐｈ＝Ｎunit×Ｎpix×Ｐx ……（５）
Ｐｖ＝Ｐｙ×Ｎsｙ ……（６）
Ｎunit×Ｎpix×Ｐｘ＝Ｐｙ×Ｎsy ……（７）
よって、
Ｎpix＝（Ｐｙ×Ｎsy）／（Ｐｘ×Ｎunit） ……（８）
条件式（８）にＮunit＝４と、Ｐｙ／Ｐｘ＝４とを代入すると、
Ｎpix＝Ｎsy ……（９）
【００２５】
以上により、条件式（１）および（９）を満たす奇数Ｎpixが最適条件となる。また、設定可能な最大視点数Ｎmaxは、パラメータＳを互いに素なＡｙ，Ａｘで置き換える（Ｓ＝Ａｙ／Ａｘ）と、
Ｎmax＝ｎｌ×（２×Ａｙ×Ｎpix＋Ａｘ×Ｙo／２） ……（１０）
ここで、ｎｌは、最大視点数Ｎmaxが整数となる最も小さな整数を表す。
【００２６】
以下、本技術の表示装置におけるいくつかの実施例について説明する。
（実施例１）
図４に示した画素パターンは、以下の数値条件に対応するものである。
Ｓ＝１．５
Ｎsx＝４
Ｎsy＝６
Ｙo＝１
【００２７】
この条件における最適な画素数Ｎｘは、条件式（１）から
Ｎｘ＝２×Ｎpix＋１／３ ……（１１）
ここで、ＮpixをＮsyに近い５としたとき、条件式（１１）は
Ｎｘ＝１０＋１／３ ……（１２）
となる。
【００２８】
図４では、白色の画素Ｗおよび緑色の画素Ｇを輝度重心としたとき、最近接に位置する４つの輝度重心を結んで形成される最小寸法の格子をＣ１で表す。また、白色の画素Ｗのみを輝度重心としたとき、最近接に位置する４つの輝度重心を結んで形成される最小寸法の格子をＣ２で表す。本実施例では、格子Ｃ１が極めて正方形に近い形状であり、格子Ｃ２の格子点間距離のおよそ１／２0.5となっている。画素Ｗおよび画素Ｇを適切に配置し、かつ、画素Ｗと画素Ｇとを別の輝度重心として信号処理することで、解像度を向上させつつ、解像度バランスをも向上させることができる。
【００２９】
次にモアレについて説明する。例えば図３に示した直線１３Ｌ１上の画素Ｂ１，Ｂ２は、先述したようにいずれも同一のシリンドリカルレンズ１３を介して、各々の中心位置が同一の視点位置から視認される画素である。これらの画素Ｂ１と画素Ｂ２とは、表示部２の画面上において、垂直方向に互いに画素６個分だけ離れている。ところが、それらの中間位置（画素Ｂ１，Ｂ２の双方から垂直方向に画素３個分だけ離れた位置）にある画素Ｒ１も、その中心位置が直線１３Ｌ１上にある。すなわち、画素Ｒ１は、画素Ｂ１，Ｂ２と同一の視点位置から、その中心位置が視認される。また、直線１３Ｌ１上において、画素Ｂ１から垂直方向に画素１．５個分だけ離れた位置に、画素Ｗ１と画素Ｗ２との境界位置が存在する。直線１３Ｌ１は、水平方向における画素Ｗ１，Ｗ２の中心位置を通過している。さらに、直線１３Ｌ１上において、画素Ｂ１から垂直方向に画素４．５個分だけ離れた位置に、画素Ｇ１と画素Ｇ２との境界位置が存在する。直線１３Ｌ１は、水平方向における画素Ｇ１，Ｇ２の中心位置を通過している。このような関係は、２つ隣りのシリンドリカルレンズ１３に対応する直線１３Ｌ３上の画素についても成り立っている。一方、１つ隣りのシリンドリカルレンズ１３に対応する直線１３Ｌ２は、画素Ｇおよび画素Ｗの中心位置を通過すると共に、画素Ｒ同士の境界位置および画素Ｒ同士の境界位置を通過している。このような構成の結果、図４に示した画素パターンでは、Ｓ軸方向およびＴ軸方向の双方において、画素の中心位置が見える高輝度領域と、隣り合う画素同士の境界位置が見える低輝度領域とが交互に配列された状態となる。よって、どの角度から見ても高輝度領域と低輝度領域とが混在して見えることになり、画素の境界部分（未発光部分）に起因するモアレを回避できる。特に、各色の画素の中心位置が見える領域が一定の順序で周期的に偏りなく存在するので、色の違いによる輝度の高低に起因するモアレも生じにくくなっている。
【００３０】
設定可能な最大視点数Ｎmaxは、条件式（１０）に以下の数値を代入することで得られ、Ｎmax＝３１となる。
ｎｌ＝１
Ａｘ＝２
Ａｙ＝３
Ｎpix＝５
Ｙo＝１
【００３１】
ところで、設定可能な視点数はこれを超えなければ設定可能である。各画素に与える視点データは以下の条件式（１３）で示される。
Ｖ（ｘ，ｙ）＝mod(ｘ−ｙ／Ｓ，Ｎｘ)Ｎtot／Ｎｘ ……（１３）
但し、Ｎtotは設定視点数を表し、mod（ａ，ｂ）はａをｂで割った余りを表す。Ｖ（ｘ，ｙ）は、Ｎtot＝Ｎmaxの場合は整数値となるが、それ以外の場合は非整数の値となる場合もある。非整数値の場合は２つの視点データを混合する。例えばＶ（ｘ，ｙ）＝１．５となった画素には第１および第２の視点のデータを５０％の比率で混合する。混合比率は線形関数に従う場合に限らず、それ以外の適当な関数で規定するようにしてもよい。
【００３２】
設定視点数および立体表示特性について簡単に説明する。設定視点数が多いほど角度分解能が上がりなめらかな視点移動が可能となる。一方、１つの視点あたりの空間解像度が低下するので、視差があり空間周波数の高い絵柄の表現が困難になる。設定視点数が少ないほど１視点あたりの空間解像度が上がる。また、隣接視点間のクロストークが小さくなるので、最適位置に限定すればクロストークの少ない立体表示が可能となる。一方、最適視点からずれた場合には隣接視点画像がゴーストとして目立つことと、なめらかな視点移動が困難になるという問題が生じる。表示装置の解像度、入力多視点画像の視差、システムコスト等を考慮して視点数を決めることが望ましい。
【００３３】
（実施例２）
次に、本実施の形態における第２の実施例（実施例２）について、図５を参照して説明する。図５は、レンチキュラーレンズ１を介して観測される本実施例に対応した画素パターンであり、以下の数値条件を満たすものである。
Ｓ＝１．０
Ｎsx＝４
Ｎsy＝４
Ｙo＝１
【００３４】
この条件における最適な画素数Ｎｘは、条件式（１）から
Ｎｘ＝２×Ｎpix＋１／２ ……（１４）
ここで、ＮpixをＮsyに近い３としたとき、条件式（１４）は
Ｎｘ＝６＋１／２ ……（１５）
となる。
【００３５】
設定可能な最大視点数Ｎmaxは、条件式（１０）に以下の数値を代入することで得られ、Ｎmax＝１３となる。
ｎｌ＝１
Ａｘ＝１
Ａｙ＝１
Ｎpix＝３
Ｙo＝１
【００３６】
この実施例では、ある１つのシリンドリカルレンズ１３によって視認される列Ｌ１は、パラメータＳが整数値であることから、全ての色の画素の中心位置が視認されることとなる。すなわち、Ｓ軸方向において、画素の中心位置が見える高輝度領域のみが連なっている。列Ｌ１において最近接位置にある２つの同色画素は、画素４個分だけ離れている。このような関係は、２つ隣りのシリンドリカルレンズ１３に対応する列Ｌ１上の画素についても成り立っている。一方、１つ隣りのシリンドリカルレンズ１３に対応する列Ｌ２は、Ｓ軸方向において隣り合う画素同士の境界位置が見える低輝度領域のみが連なっている。すなわち、この画素パターンでは、高輝度領域のみからなる列L１と、低輝度領域のみからなる列L２とが交互に配列されている。よって、どの角度から見ても高輝度領域と低輝度領域とがバランス良く混在して見えることになり、画素の境界部分（未発光部分）に起因するモアレを回避できる。
【００３７】
（実施例３）
次に、本実施の形態における第３の実施例（実施例３）について、図６を参照して説明する。図６は、レンチキュラーレンズ１を介して観測される本実施例に対応した画素パターンであり、以下の数値条件を満たすものである。
Ｓ＝２．０
Ｎsx＝４
Ｎsy＝８
Ｙo＝１
【００３８】
この条件における最適な画素数Ｎｘは、条件式（１）から
Ｎｘ＝２×Ｎpix＋１／４ ……（１６）
ここで、ＮpixをＮsyに近い７としたとき、条件式（１６）は
Ｎｘ＝７＋１／４ ……（１７）
となる。
【００３９】
設定可能な最大視点数Ｎmaxは、条件式（１０）に以下の数値を代入することで得られ、Ｎmax＝５７となる。
ｎｌ＝２
Ａｘ＝１
Ａｙ＝２
Ｎpix＝７
Ｙo＝１
【００４０】
図６に示したように、この実施例においても、どの角度から見ても高輝度領域と低輝度領域とがバランス良く混在して見えることになり、画素の境界部分（未発光部分）に起因するモアレを回避できる。
【００４１】
（実施例４）
次に、本実施の形態における第４の実施例（実施例４）について、図７を参照して説明する。図７は、レンチキュラーレンズ１を介して観測される本実施例に対応した画素パターンであり、以下の数値条件を満たすものである。
Ｓ＝１．５
Ｎsx＝４
Ｎsy＝６
Ｙo＝１
【００４２】
この条件における最適な画素数Ｎｘは、条件式（１）から
Ｎｘ＝２×Ｎpix＋１／３ ……（１８）
ここで、ＮpixをＮsyに近い７（但し、Ｎpix＜Ｎsy）としたとき、条件式（１８）は
Ｎｘ＝１４＋１／３ ……（１９）
となる。
【００４３】
設定可能な最大視点数Ｎmaxは、条件式（１０）に以下の数値を代入することで得られ、Ｎmax＝４３となる。
ｎｌ＝１
Ａｘ＝２
Ａｙ＝３
Ｎpix＝７
Ｙo＝１
【００４４】
図７に示したように、この実施例においても、どの角度から見ても高輝度領域と低輝度領域とがバランス良く混在して見えることになり、画素の境界部分（未発光部分）に起因するモアレを回避できる。
【００４５】
（比較例１）
次に、本実施の形態に対する比較例１としての画素パターンを図８および図９に示す。図８および図９は、相互に異なる視点位置から観察したものである。図８および図９に示した画素パターンは、Ｓ＝１，Ｎｘ＝１３とした場合に対応し、条件式（１）を満足しないものである。
【００４６】
図８の画素パターンでは、Ｔ軸方向において同色の画素が連なっており、最近接に位置する４つの輝度重心を結んで形成される最小寸法の格子をＣ３は、正方形とは大きく異なった形状となっている。このため、解像度バランスが悪く、かつ、モアレが発生しやすいものとなっている。また、図９の画素パターンでは、画素の中心位置が見えずに画素間の境界部分が見える状態となっているので、図９の画素パターンと比較して全体の輝度が低く、モアレが発生しやすい状態となっている。
【００４７】
［実施の形態の効果］
このように、本実施の形態の表示装置では、表示部２の画素配列に対する、各シリンドリカルレンズ１３の傾斜角度および配列ピッチを最適化するようにした。これにより、レンチキュラーレンズ１を介して得られる立体映像の解像度バランスを改善することができる。また、モアレに関しても、上記最適化により大幅に改善される。モアレは、ある同一の視点位置から眺めた場合に、画素の中心位置が見える領域と、画素同士の境界位置が見える領域とで見かけの輝度が一致しないことに起因する。したがって、表示部２の画素配列に対する、各シリンドリカルレンズ１３の傾斜角度および配列ピッチを最適化し、観察者が視認する画素パターンにおいて、見かけの高輝度領域と低輝度領域とを混在させることで、モアレを解消することができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態の表示装置によれば、観察者が視認する立体映像において、見かけの明るさの周期的変動や指向性を緩和することができる。これにより、効果的にモアレの発生を抑制し、かつ、解像度バランスを改善し、良好な立体映像を得ることができる。
【００４９】
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本技術を説明したが、本技術はこれらの実施の形態等には限定されず、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、観察者の側から分離素子としてのレンチキュラーレンズと、表示部とを順に配置するようにした。しかしながら、本技術では、表示部として透過型の液晶表示ディスプレイを用いた場合には、観察者の側から表示部とレンチキュラーレンズとを順に配置するようにしてもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態では、分離素子としてレンチキュラーレンズを用いるようにしたが、例えばこれに代えて図１０に示したパララックスバリア１Ａを用いるようにしてもよい。
【００５１】
パララックスバリア１Ａは、表示部２に表示された視差合成画像に含まれる複数の視差画像を立体視が可能となるように複数の視点方向に分離するものであり、立体視を可能にするように表示部２に対して所定の位置関係で対向配置されている。パララックスバリア１Ａは、光を遮蔽する遮蔽部１１と、光を透過し、表示部２の画素に対して立体視が可能となるように所定の条件で対応付けられた視差分離部としての開口部１２とを有している。パララックスバリア１Ａは、例えば透明な平面板の上に、遮蔽部１１として、光を通さない黒色の物質や、光を反射する薄膜状の金属などを設置することで形成されている。パララックスバリア１Ａの開口部１２は、斜め方向（Ｓ軸方向）にステップ状（段差状）に設けられている。または、開口部１２を斜めストライプ形状に設けるようにしても良い。画像表示素子２では、バリアパターンに応じたパターンで複数の視点用の視差画像を合成表示する。ステップ状のバリアパターンである場合には、複数の視差画像を、そのバリアパターンに応じて斜め方向に所定の配置パターンで段差状に分割して合成する。パララックスバリア１Ａを用いる場合、その開口部１２の延伸方向および配列ピッチが、上記実施の形態におけるレンチキュラーレンズ１のシリンドリカルレンズ１３と同様の所定の条件を満足するようにすればよい。
【００５２】
また、上記実施の形態では、表示部における画素の配列順序をＲ，Ｇ，Ｂ，Ｗとしたが、本技術はこれに限定されるものではなく、他の配列順序を取り得るものである。但し、より良好な解像度バランスを得るためには、上記実施の形態で説明したように、比較的高輝度の画素と比較的低輝度の画素とが水平方向に交互に並ぶようにするとよい。また、画素を色についても、上記実施の形態のものに限定されず、例えばＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙ（黄色）などの他の色を用いてもよい。
【００５３】
また、上記実施の形態等で記載した条件式は、優れた解像度バランスとモアレ抑制効果とを両立させる最適条件を示すものである。よって、製造誤差等による僅かなずれが生じた場合においても、各条件式を実質的に満たすものであれば、十分な効果が期待できる。
【００５４】
また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
＜１＞
互いに輝度の異なる複数色の表示画素を複数ずつ含み、前記複数色の表示画素が第１の方向へ一定の順序で周期配列されると共に前記第１の方向と異なる第２の方向へ同色の前記表示画素が配列され、複数の視差画像を表示する表示部と、
前記第１および第２の方向の双方と異なる第３の方向へ延伸する複数の視差分離部を有し、前記複数の視差画像を複数の視点方向に分離する分離素子と
を備え、
以下の式（１），（２）を共に満足している
表示装置。
Ｎx＝２・Ｎpix＋Ｙo／（２・Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
但し、
Ｎｘ：第１の方向において一の視差分離部に割り当てられる表示画素の数
Ｎpix：１以上の奇数
Ｙo：０．５もしくは０以上の整数
Ｎsx：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第１の方向に並ぶ表示画素の数
Ｎsy：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第２の方向に並ぶ表示画素の数
＜２＞
前記複数色の表示画素として第１から第４の色の表示画素を含み、
式（２）における表示画素の数Ｎsxが４である
上記＜１＞記載の表示装置。
＜３＞
前記第１から第４の色の表示画素は、その順序で前記第１の方向へ周期配列され、
前記第２および第４の色の表示画素が前記第１および第３の色の表示画素よりも高い輝度を有する
上記＜２＞記載の表示装置。
＜４＞
前記第１から第４の色は、それぞれ、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ），白（Ｗ）である
上記＜３＞記載の表示装置。
＜５＞
前記分離素子は、光を透過し、前記複数の視差分離部として機能する複数の開口部と、光を遮蔽する遮蔽部とを有するパララックスバリアであり、
前記開口部の形状が前記第３の方向へ延伸するステップ形状もしくは斜めストライプ形状を有する
上記＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜６＞
前記分離素子は、前記複数の視差分離部として機能する複数の分割レンズを有するレンチキュラーレンズであり、
前記分割レンズは所定の方向に延在する円筒レンズであり、その円筒母線方向が、前記第３の方向と一致している
上記＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜７＞
前記第１の方向は水平方向であり、前記第２の方向は垂直方向である
上記＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜８＞
Ｓ＝１．５であり、かつ、Ｎｘ＝１０＋１／３もしくはＮｘ＝１４＋１／３である
＜１＞〜＜７＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜９＞
Ｓ＝１であり、かつ、Ｎｘ＝６＋１／２である
＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の表示装置。
＜１０＞
Ｓ＝２であり、かつ、Ｎｘ＝７＋１／４である
＜１＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の表示装置。
【符号の説明】
【００５５】
１…レンチキュラーレンズ、１Ａ…パララックスバリア、２…表示部、１０Ｌ…左眼、１０Ｒ…右眼、１１…遮蔽部、１２…開口部、１３…シリンドリカルレンズ、４１…円筒母線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに輝度の異なる複数色の表示画素を複数ずつ含み、前記複数色の表示画素が第１の方向へ一定の順序で周期配列されると共に前記第１の方向と異なる第２の方向へ同色の前記表示画素が配列され、複数の視差画像を表示する表示部と、
前記第１および第２の方向の双方と異なる第３の方向へ延伸する複数の視差分離部を有し、前記複数の視差画像を複数の視点方向に分離する分離素子と
を備え、
以下の式（１），（２）を共に満足している
表示装置。
Ｎx＝２×Ｎpix＋Ｙo／（２×Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
但し、
Ｎｘ：第１の方向において一の視差分離部に割り当てられる表示画素の数
Ｎpix：１以上の奇数
Ｙo：０．５もしくは０以上の整数
Ｎsx：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第１の方向に並ぶ表示画素の数
Ｎsy：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第２の方向に並ぶ表示画素の数
【請求項２】
前記複数色の表示画素として第１から第４の色の表示画素を含み、
式（２）における表示画素の数Ｎsxが４である
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１から第４の色の表示画素は、その順序で前記第１の方向へ周期配列され、
前記第２および第４の色の表示画素が前記第１および第３の色の表示画素よりも高い輝度を有する
請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１から第４の色は、それぞれ、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ），白（Ｗ）である
請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記分離素子は、光を透過し、前記複数の視差分離部として機能する複数の開口部と、光を遮蔽する遮蔽部とを有するパララックスバリアであり、
前記開口部の形状が前記第３の方向へ延伸するステップ形状もしくは斜めストライプ形状を有する
請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記分離素子は、前記複数の視差分離部として機能する複数の分割レンズを有するレンチキュラーレンズであり、
前記分割レンズは所定の方向に延在する円筒レンズであり、その円筒母線方向が、前記第３の方向と一致している
請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１の方向は水平方向であり、前記第２の方向は垂直方向である
請求項１記載の表示装置。
【請求項８】
Ｓ＝１．５であり、かつ、Ｎｘ＝１０＋１／３もしくはＮｘ＝１４＋１／３である
請求項１記載の表示装置。
【請求項９】
Ｓ＝１であり、かつ、Ｎｘ＝６＋１／２である
請求項１記載の表示装置。
【請求項１０】
Ｓ＝２であり、かつ、Ｎｘ＝７＋１／４である
請求項１記載の表示装置。
【請求項１】
互いに輝度の異なる複数色の表示画素を複数ずつ含み、前記複数色の表示画素が第１の方向へ一定の順序で周期配列されると共に前記第１の方向と異なる第２の方向へ同色の前記表示画素が配列され、複数の視差画像を表示する表示部と、
前記第１および第２の方向の双方と異なる第３の方向へ延伸する複数の視差分離部を有し、前記複数の視差画像を複数の視点方向に分離する分離素子と
を備え、
以下の式（１），（２）を共に満足している
表示装置。
Ｎx＝２×Ｎpix＋Ｙo／（２×Ｓ） ……（１）
Ｓ＝Ｎsy／Ｎsx ……（２）
但し、
Ｎｘ：第１の方向において一の視差分離部に割り当てられる表示画素の数
Ｎpix：１以上の奇数
Ｙo：０．５もしくは０以上の整数
Ｎsx：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第１の方向に並ぶ表示画素の数
Ｎsy：第３の方向へ延伸する直線上において同色の表示画素の中心位置が現れる一周期あたりの、第２の方向に並ぶ表示画素の数
【請求項２】
前記複数色の表示画素として第１から第４の色の表示画素を含み、
式（２）における表示画素の数Ｎsxが４である
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１から第４の色の表示画素は、その順序で前記第１の方向へ周期配列され、
前記第２および第４の色の表示画素が前記第１および第３の色の表示画素よりも高い輝度を有する
請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１から第４の色は、それぞれ、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ），白（Ｗ）である
請求項３記載の表示装置。
【請求項５】
前記分離素子は、光を透過し、前記複数の視差分離部として機能する複数の開口部と、光を遮蔽する遮蔽部とを有するパララックスバリアであり、
前記開口部の形状が前記第３の方向へ延伸するステップ形状もしくは斜めストライプ形状を有する
請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記分離素子は、前記複数の視差分離部として機能する複数の分割レンズを有するレンチキュラーレンズであり、
前記分割レンズは所定の方向に延在する円筒レンズであり、その円筒母線方向が、前記第３の方向と一致している
請求項１記載の表示装置。
【請求項７】
前記第１の方向は水平方向であり、前記第２の方向は垂直方向である
請求項１記載の表示装置。
【請求項８】
Ｓ＝１．５であり、かつ、Ｎｘ＝１０＋１／３もしくはＮｘ＝１４＋１／３である
請求項１記載の表示装置。
【請求項９】
Ｓ＝１であり、かつ、Ｎｘ＝６＋１／２である
請求項１記載の表示装置。
【請求項１０】
Ｓ＝２であり、かつ、Ｎｘ＝７＋１／４である
請求項１記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４２８０９（Ｐ２０１２−２４２８０９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１６２８９（Ｐ２０１１−１１６２８９）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【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１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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