特許 7395322 立体表示装置、立体表示方法および撮影方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-01

(45)【発行日】2023-12-11

(54)【発明の名称】立体表示装置、立体表示方法および撮影方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 30/56 20200101AFI20231204BHJP

【ＦＩ】

G02B30/56

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019203696

(22)【出願日】2019-11-11

(65)【公開番号】P2021076730

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】390019839

【氏名又は名称】三星電子株式会社

【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】桃井 芳晴

(72)【発明者】

【氏名】高木 康博

【審査官】横井 亜矢子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－３１６１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６２２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２０６６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１９８３６４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／００－３０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

予め設定された空間内に仮想的に設けられた仮想表示面に結像する複数の異なる多視点画像群から合成された要素画素を前記仮想表示面の上方の視域の複数の視点から観察者に直接視認させることにより立体映像を知覚させる立体表示装置であって、
前記仮想表示面において第１多視点画像群を結像する第１光線群を、前記仮想表示面に対向して離間した第１面から照射する第１表示部と、
前記仮想表示面において第２多視点画像群を結像する第２光線群を、前記仮想表示面に対して前記第１面と同じ側かつ前記第１面とは異なる位置に配置された第２面から照射する第２表示部と、を備え、
前記第１表示部と前記第２表示部とは、前記第１光線群の少なくとも一部と前記第２光線群の少なくとも一部とが前記仮想表示面において交差することにより互いに対応した前記立体映像を形成するようにそれぞれ配置されており、
前記第１表示部は、前記第１面に対向し前記第１多視点画像群から合成された要素画素を一の面に表示する要素画素表示部と、それぞれ異なる方向の光線の集合として前記立体映像を前記観察者の目に対して直接視認させるように前記第１面において複数の光線制御素子が敷設されたレンズアレイである光線制御部と、を有し、
前記第２表示部は、前記第２面に対向し前記第２多視点画像群から合成された要素画素を一の面に表示する要素画素表示部と、それぞれ異なる方向の光線の集合として前記立体映像を前記観察者の目に対して直接視認させるように前記第２面において複数の光線制御素子が敷設されたレンズアレイである光線制御部と、を有し、
前記レンズのピッチは、前記仮想表示面において結像する画素の幅よりも大きくなるように設定されている、
前記光線制御部
立体表示装置。

【請求項2】

前記第１表示部および前記第２表示部は、点光源と、前記点光源から到達した光線を準平行光に変換して前記要素画素表示部に照射するコリメータレンズと、をそれぞれ有する
請求項１に記載の立体表示装置。

【請求項3】

前記第１表示部および前記第２表示部は、第１点光源と、前記第１点光源と離間して配置された第２点光源と、前記第１点光源および前記第２点光源からそれぞれ到達した光線を準平行光に変換し、前記要素画素表示部に照射するコリメータレンズと、をそれぞれ有し、
前記第１点光源が発光するタイミングと前記第２点光源が発光するタイミングとを時分割により切り替えて表示させることにより前記立体映像を構成させる切替部をさらに備える
請求項１に記載の立体表示装置。

【請求項4】

前記要素画素表示部は、前記仮想表示面において結像する複数の要素画素を予め設定されたピッチにより表示するように設定され、
前記光線制御部は、前記複数の要素画素を前記仮想表示面に結像させる複数の光線制御素子が予め設定されたピッチにより敷設され、
下記条件式（１）を満足する
請求項１～３のいずれか一項に記載の立体表示装置。
Ｅｐ＝Ｌｐ（Ｌｉ＋ｇ）／Ｌｉ ・・・（１）
ただし、
Ｅｐ：前記要素画素表示部における前記複数の要素画素のピッチ
Ｌｉ：前記光線制御部と前記仮想表示面との距離
Ｌｐ：前記光線制御素子のピッチ
ｇ：前記光線制御部と前記要素画素表示部との距離

【請求項5】

前記第１光線群および前記第２光線群を前記仮想表示面において透過させる開口部と、
前記開口部の外側に到達する前記第１光線群または前記第２光線群のサイドローブの少なくとも一部を遮断する遮光部と、を有する
請求項１に記載の立体表示装置。

【請求項6】

前記仮想表示面に対して前記第１面と同じ側かつ前記第１光線群が通過する領域に前記第１光線群が透過するように配置されたハーフミラーをさらに備え、
前記第２表示部は、前記第２光線群が前記ハーフミラーにより反射された後に前記仮想表示面に到達するように設定された
請求項１～５のいずれか一項に記載の立体表示装置。

【請求項7】

前記第１表示部および前記第２表示部は、前記第１光線群が前記仮想表示面を照射する領域と、前記第２光線群が前記仮想表示面を照射する領域と、の少なくとも一部が互いに重なり合わないように配置されていることにより、前記視域を互いに補間し合う、
請求項６に記載の立体表示装置。

【請求項8】

所定の軸周りに環状に形成された複数の前記第１表示部を有する下部表示ブロックと、
前記軸周りに環状に形成された複数の前記第２表示部を有し、する上部表示ブロックと、を備え、
前記下部表示ブロックと前記上部表示ブロックとは、それぞれが照射する光線群が前記仮想表示面において重畳するように設置され、
前記視域は、環状に構成される、
請求項７に記載の立体表示装置。

【請求項9】

前記第１表示部および前記第２表示部は、環状に配置され、
前記仮想表示面は、前記第１光線群と前記第２光線群とが重なる領域に設定され、
前記視域は、環状に構成される、
請求項１～５のいずれか一項に記載の立体表示装置。

【請求項10】

予め設定された空間内に仮想的に設けられた仮想表示面に結像する複数の異なる多視点画像群から合成された要素画素を上記仮想表示面の上方の視域の複数の視点から観察者に直接視認させることにより立体映像を知覚させる立体表示方法であって、
前記仮想表示面に対向して離間した第１面に、前記仮想表示面において第１多視点画像群を結像する第１光線群を照射する第１表示部を設置する第１設置ステップと、
前記仮想表示面に対して前記第１面と同じ側かつ前記第１面とは異なる第２面に、前記仮想表示面において前記第１光線群と交差し、且つ、第２多視点画像群を結像する第２光線群を照射する第２表示部を配置する第２設置ステップと、
前記第１表示部と前記第２表示部とのそれぞれから、互いに対応した前記立体映像を構成するための光線を前記仮想表示面へ照射する光線群照射ステップと、を備え、
前記第１表示部は、前記第１面に対向し前記第１多視点画像群から合成された要素画素を一の面に表示する要素画素表示部と、それぞれ異なる方向の光線の集合として前記立体映像を前記観察者の目に対して直接視認させるように前記第１面において複数の光線制御素子が敷設されたレンズアレイである光線制御部と、を有し、
前記第２表示部は、前記第２面に対向し前記第２多視点画像群から合成された要素画素を一の面に表示する要素画素表示部と、それぞれ異なる方向の光線の集合として前記立体映像を前記観察者の目に対して直接視認させるように前記第２面において複数の光線制御素子が敷設されたレンズアレイである光線制御部と、を有し、
前記レンズのピッチは、前記仮想表示面において結像する画素の幅よりも大きくなるように設定されている、
立体表示方法。

【請求項11】

請求項１～９のいずれか一項に記載の立体表示装置に表示させる前記立体映像を生成するために前記立体映像の元になる立体物を撮影する撮影方法であって、
前記第１多視点画像群を取得するための第１カメラと前記立体物とを、前記仮想表示面と前記第１面との距離の整数倍の距離になる位置にそれぞれ配置して前記立体物を撮像する第１多視点画像群生成ステップと、
前記第２多視点画像群を取得するための第２カメラと前記立体物とを、前記仮想表示面と前記第２面との距離の整数倍の距離になる位置にそれぞれ配置して前記立体物を撮像する第２多視点画像群生成ステップと、を備え、
前記第１カメラと前記第２カメラとは、前記第１光線群と前記第２光線群とが交差する位置に対応する位置にそれぞれ配置される
撮影方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は立体表示装置、立体表示方法および撮影方法に関する。

【背景技術】

【0002】

立体的に映像を視認させる立体表示装置が開発されている。

【0003】

特許文献１に記載の視差式３次元空中映像表示装置は、被投影物の立体物を、１つの幾何平面に対する面対称位置に結像可能な実鏡映像結像光学系を少なくとも２つ並べて配置し、各結像光学系に対応してそれぞれに被投影物を配置する。そして、相対的に左側に配置した右目用結像光学系によって結像される被投影物の実鏡映像と、相対的に右側に配置した左目用結像光学系によって結像される被投影物の実鏡映像と、を同じ位置で重ね合わせて表示させる。

【0004】

特許文献２に記載の３次元映像表示装置は、３次元画像を表示する３次元画像表示手段、走査素子および凹面鏡を有する。走査素子は、ディスプレイからの入射光を屈曲させて入射角度に対する出射角度を変えるものであって、素子面が光の入射方向に対して傾斜した状態で回転可能である。凹面鏡は、上記走査素子から入射された光を結像させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１６３７０２号公報

【文献】特開２０１２－００８２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら特許文献１に記載の技術は、限られた狭い範囲から観察することにより空中に結像する２次元映像を認識させるに過ぎない。また特許文献２に記載の技術は、表示させる像の大きさに対して大きい表示装置が必要となるうえ、光学系の構造が複雑である。

【0007】

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、簡単な構成により広い視域を有する立体像表示装置することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明にかかる立体表示装置は、予め設定された空間内に仮想的に設けられた仮想表示面を通過する光線を視認させることにより立体映像を知覚させるものであって、第１表示部および第２表示部を有する。第１表示部は、仮想表示面において第１多視点画像群を結像する第１光線群を、仮想表示面に対向して離間した第１面から照射する。第２表示部は、仮想表示面において第２多視点画像群を結像する第２光線群を、仮想表示面に対して第１面と同じ側かつ第１面とは異なる位置に配置された第２面から照射する。上記立体表示装置において、第１表示部と第２表示部とは、第１光線群の少なくとも一部と第２光線群の少なくとも一部とが仮想表示面において交差することにより互いに対応した立体映像を形成するようにそれぞれ配置されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明により、簡単な構成により広い視域を有する立体像表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施の形態１にかかる立体表示装置の概観図である。

【図2】実施の形態１にかかる表示部の構成図である。

【図3】表示部が表示する多視点画像の原理を説明するための図である。

【図4】実施の形態１にかかる仮想表示面を説明するための図である。

【図5】多視点画像を撮影する方法について説明するための図である。

【図6】多視点画像によって立体像を再現した状態を示す図である。

【図7】実施の形態１の変形例にかかる立体表示装置の概観図である。

【図8】実施の形態１の変形例にかかる表示部の構成を説明するための図である。

【図9】実施の形態２にかかる表示部の構成を示す図である。

【図10】実施の形態３にかかる表示部の構成を示す図である。

【図11】実施の形態２の変形例にかかる表示部の構成を示す図である。

【図12】実施の形態３の変形例にかかる表示部の構成を示す図である。

【図13】実施の形態４にかかる表示部の構成を説明するための図である。

【図14】立体映像を生成するためのカメラのは位置を説明するための第１の図である。

【図15】立体映像を生成するためのカメラのは位置を説明するための第２の図である。

【図16】実施の形態５にかかる立体表示装置の概観図である。

【図17】実施の形態５にかかる立体表示装置の側面図である。

【図18】実施の形態６にかかる立体表示装置の分解斜視図である。

【図19】実施の形態６にかかる立体表示装置の側面図である。

【図20】実施の形態６にかかる立体表示装置の構成の第１例を示す上面図である。

【図21】実施の形態６にかかる立体表示装置の構成の第２例を示す上面図である。

【図22】実施の形態７にかかる立体表示装置の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0012】

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１にかかる立体表示装置の概観図である。図１は、立体表示装置１０を斜め上方から観察した状態を示している。

【0013】

立体表示装置１０は、第１表示部１１、第２表示部１２、第３表示部１３および第４表示部１４を有している。第１表示部１１～第４表示部１４は、それぞれが立体映像の構成要素となる多視点画像群を表示可能に構成されている。第１表示部１１～第４表示部１４は、互いに同じ矩形の表示面を有している。第１表示部１１～第４表示部１４は、それぞれの表示面が立体表示装置１０の一の主面を形成するように環状に配置されている。

【0014】

立体表示装置１０の上方には、仮想表示面１５が設けられている。仮想表示面１５は、立体表示装置１０の上方の空間内において仮想的に設けられた表示面である。第１表示部１１～第４表示部１４は、それぞれが表示する多視点画像群が仮想表示面１５で結像するように構成されている。また、第１表示部１１～第４表示部１４は、それぞれが結像する多視点画像群が仮想表示面１５で互いに交差するように配置されている。そして、第１表示部１１～第４表示部１４がそれぞれ仮想表示面１５で結像させる多視点画像群は、互いに対応した画像を形成するように設定されている。そのため、仮想表示面１５の上方における視域から仮想表示面１５を観察するユーザは、複数の視点から仮想表示面１５を観察することにより立体映像を知覚する。

【0015】

例えば、ユーザは、図１に示した仮想表示面１５の点Ｐ１を、第１視点Ｖ１、第２視点Ｖ２および第３視点Ｖ３から観察する。この場合、ユーザは第１視点Ｖ１において第１表示部１１が表示する第１画像を知覚する。同様に、ユーザは第２視点Ｖ２において第２表示部１２が表示する第２画像を知覚する。そして、ユーザは第３視点Ｖ３において第３表示部１３が表示する第３画像を知覚する。第１画像、第２画像および第３画像は、それぞれの視点から観察した場合にユーザに立体映像を知覚させるように構成されている。そのため、ユーザは、視点を変えることにより、立体映像を知覚する。なお、図１の第１視点Ｖ１に示すように、第１表示部１１～第４表示部１４は、ユーザは左右の目に対してそれぞれ異なる画像を視認させるように構成されている。

【0016】

なお、以降の説明において、立体表示装置１０の上方または上側とは、立体表示装置１０の表示面側を示し、立体表示装置１０の下方または下側とは、立体表示装置１０の表示面側の反対側を示す。また立体表示装置１０の側方とは、立体表示装置１０の表示面に平行な方向から表示面を直交する面を観察する方向をいう。

【0017】

次に、図２を参照して第１表示部１１～第４表示部１４の構成について説明する。図２は、実施の形態１にかかる表示部の構成図であって、第１表示部１１の構成を模式的に示したものである。なお、第１表示部１１～第４表示部１４は、それぞれ同じ構成を有している。本実施の形態において、図２を参照して第１表示部１１について説明するが、第２表示部１２、第３表示部１３および第４表示部１４も同様の構成を有している。

【0018】

第１表示部１１は、仮想表示面１５に多視点画像群を表示する機能を有したディスプレイである。第１表示部１１は、多視点画像群を表示することにより、ユーザの両眼視差またはユーザが視点を移動させた場合に生じる運動視差を生じさせて、ユーザに立体映像を知覚させる。より具体的には、第１表示部１１は、インテグラルフォトグラフィディスプレイまたはライトフィールドディスプレイといった裸眼立体ディスプレイを採用することができる。第１表示部１１は、光線制御部１１０、要素画素表示部１１２および光源１１３を有している。

【0019】

光線制御部１１０は、第１表示部１１上に２次元状に配置された複数の光線制御素子１１１であるマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイである。光線制御部１１０は、マイクロレンズにより、要素画素表示部１１２に表示された要素画素の光線の射出方向を制御する。

【0020】

要素画素表示部１１２は、多視点画像群を形成するための複数の要素画素を表示する。要素画素表示部１１２は、例えば、光透過型のＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶ディスプレイ）であって、複数の要素画素を表示する。

【0021】

光源１１３は、要素画素表示部１１２に光線を照射する照明である。光源１１３は、例えばＬＥＤ（light-emitting diode）であって、ＬＥＤに導光板が付加されていても良い。また光源１１３は、ＯＬＥＤにより構成された面発光型の照明であってもよい。

【0022】

第１表示部１１は、上述の構成により、多視点画像群を仮想表示面１５に結像させる。例えば、多視点画像群は、仮想表示面１５において、立体映像を異なる視点から撮像した一の点ＰＡを有している。点ＰＡは、複数の光線制御素子１１１のそれぞれから要素画素の光線が照射され、仮想表示面１５の点ＰＡにおいて結像する。このような構成により、ユーザは点ＰＡを異なる視点から観察すると、運動視差を生じる。同様に、多視点画像群は、例えば、仮想表示面１５において、立体映像を異なる視点から撮像した一の点ＰＢを有している。点ＰＢは、複数の光線制御素子１１１のそれぞれから要素画素の光線が照射され、仮想表示面１５の点ＰＢにおいて結像する。

【0023】

図３を参照して、第１表示部１１についてさらに説明する。図３は、表示部が表示する多視点画像の原理を説明するための図である。図３は、光線制御部１１０および要素画素表示部１１２の一部を拡大して示したものである。

【0024】

図３には、光線制御部１１０が有する複数の光線制御素子１１１のうちの一例として、光線制御素子１１１Ｎが示されている。光線制御素子１１１Ｎの下方には、光線制御素子１１１Ｎに対応した要素画素１１２Ａ、１１２Ｂおよび１１２Ｃが配置されている。要素画素１１２Ａ、１１２Ｂおよび１１２Ｃの上方にマイクロレンズである光線制御素子１１１Ｎを配置することにより、要素画素１１２Ａ、１１２Ｂおよび１１２Ｃをそれぞれ透過した光線は、マイクロレンズによりそれぞれ異なる指向性を有する。例えば、要素画素１１２Ａと光線制御素子１１１Ｎの主点との距離がマイクロレンズの焦点距離である場合、要素画素１１２Ａからの光は、光線制御素子１１１Ｎを通して、平行光として発せられる。

【0025】

図３の例では、光線制御素子１１１Ｎの下において、中央にある要素画素１１２Ａからの光は、実線で示されるように、上方向に発せられる。また、右側にある要素画素１１２Ｂからの光は、破線で示されるように、左上方向に発せられる。また、左側にある要素画素１１２Ｃからの光は、一点鎖線で示されるように、右上方向に発せられる。このように、光線制御素子１１１Ｎの下の要素画素１１２Ａ、１１２Ｂおよび１１２Ｃからの光は、それぞれ、ある方向の光として表現され得る。なお、ここでは理解を容易にするため、便宜上、光線制御素子１１１Ｎの下方に、要素画素を３つ配置した例を示したが、光線制御素子１１１Ｎの下方において対応する要素画素は４つ以上配置されうる。

【0026】

次に、図４を参照して、立体表示装置１０が仮想表示面１５において立体映像を表示する原理ついて説明する。図４は、実施の形態１にかかる仮想表示面を説明するための図である。図４には、立体表示装置１０を構成する第１表示部１１、第２表示部１２、仮想表示面１５および観察領域１１Ｖおよび観察領域１２Ｖが模式的に示されている。

【0027】

図４において、第１表示部１１は側方から観察した状態で示されている。第１表示部１１が有する光線制御部１１０は、右端に光線制御素子１１１Ｒを有している。光線制御素子１１１Ｒは、二点鎖線により示された光線群１１Ｒを照射するように、光線群の指向性が設定されている。光線群１１Ｒは、光線制御素子１１１Ｒから右側上方に拡散する。また光線制御部１１０は、左端に光線制御素子１１１Ｌを有している。光線制御素子１１１Ｌは、点線線により示された光線群１１Ｌを照射するように、光線群の指向性が設定されている。光線群１１Ｌは、光線制御素子１１１Ｌから光線群１１Ｒよりもさらに右側に傾いた方向に拡散する。

【0028】

第１表示部１１の上方には、仮想表示面１５が太い一点鎖線により示されている。仮想表示面１５は、上述の光線群１１Ｒと光線群１１Ｌとが重なり合う領域内に設定されている。なお、光線制御素子１１１Ｒと光線制御素子１１１Ｌとの間に存在する複数の光線制御素子から照射される光線群も、仮想表示面１５を通過するように設定されている。すなわち第１表示部１１は、仮想表示面１５において多視点画像群を結像できる。

【0029】

第１表示部１１の右側には、第２表示部１２が示されている。第２表示部１２は、マイクロレンズである光線制御素子１２１Ｌ、１２１Ｒを含む光線制御部１２０を有している。光線制御部１２０は、左端に光線制御素子１２１Ｌを有している。光線制御素子１２１Ｌは、一点鎖線により示された光線群１２Ｌを照射するように、光線群の指向性が設定されている。光線群１２Ｌは、光線制御素子１２１Ｌから左側上方に拡散する。また光線制御部１２０は、右端に光線制御素子１２１Ｒを有している。光線制御素子１２１Ｒは、実線により示された光線群１２Ｒを照射するように、光線群の指向性が設定されている。光線群１２Ｒは、光線制御素子１２１Ｒから光線群１２Ｌよりもさらに左側に傾いた方向に拡散する。

【0030】

仮想表示面１５は、上述の光線群１２Ｌと光線群１２Ｒとが重なり合う領域に設定されている。なお、光線制御素子１２１Ｌと光線制御素子１２１Ｒとの間に存在する複数の光線制御素子から照射される光線群も、仮想表示面１５を通過するように設定されている。すなわち第２表示部１２は、仮想表示面１５において多視点画像群を結像できる。

【0031】

仮想表示面１５の上方には、観察領域１１Ｖが示されている。観察領域１１Ｖは、仮想表示面１５の上方に位置し、光線群１１Ｒおよび光線群１１Ｌが重なる領域である。すなわち、観察領域１１Ｖは、第１表示部１１が仮想表示面１５に結像させる多視点画像群を観察できる領域である。

【0032】

また観察領域１１Ｖの左側には、観察領域１２Ｖが示されている。観察領域１２Ｖは、仮想表示面１５の上方に位置し、光線群１２Ｒおよび光線群１２Ｌが重なる領域である。すなわち、観察領域１２Ｖは、第２表示部１２が仮想表示面１５に結像させる多視点画像群を観察できる領域である。

【0033】

上述のように、仮想表示面１５は、第１表示部１１が有する複数の光線制御素子からの光線が通過するように設定されるとともに、第２表示部１２が有する複数の光線制御素子からの光線が通過するように設定されている。つまり、第１表示部１１から発せられる光線群（第１光線群）の少なくとも一部と、第２表示部１２から発せられる光線群（第２光線群）の少なくとも一部とは、仮想表示面１５において交差する。よって、ユーザは、観察領域１１Ｖおよび観察領域１２Ｖから仮想表示面１５を観察することにより、第１表示部１１または第２表示部１２から発せられ仮想表示面１５において結像する多視点画像群を視認できる。

【0034】

以上、第１表示部１１および第２表示部１２を例示して仮想表示面１５について説明したが、立体表示装置１０が有する第３表示部１３および第４表示部１４も同様の構成となっている。すなわち、立体表示装置１０において、第１表示部１１～第４表示部１４は、それぞれが仮想表示面１５において多視点画像群を結像するとともに、それぞれが照射する光線は仮想表示面１５において交差する。以降の説明においても、図４に示したような２つの表示部による例を示すが、この説明は表示部の数を限定するものではない。

【0035】

このような構成により、ユーザが立体映像を知覚できる観察領域は、環状に配置された第１表示部１１～第４表示部１４に対応して、環状に構成される。このように、実施の形態１によれば、広い視域を有する立体表示装置を提供できる。

【0036】

次に、多視点画像群と要素画素群との関係について説明する。図５及び図６は、実施の形態１にかかる多視点画像群と要素画素群との関係について説明するための図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするため、水平方向について考える。

【0037】

図５は、多視点画像を撮影する方法について説明するための図である。図５には、物体９０と、物体９０を撮像する１１台のカメラ５０Ａ～５０Ｋが示されている。図に示した例では、物体９０を撮像して生成される画像は要素画素１１個分の長さとなる。したがって、立体表示装置は、物体９０の立体映像を表示するために、１１の異なる方向から撮影した画像が必要となる。したがって、１１個の異なる位置に設置されたカメラ５０Ａ～５０Ｋが、物体９０をそれぞれ撮影する。

【0038】

図６は、多視点画像によって立体像を再現した状態を示す図である。図６は、立体表示装置１０が物体９０の立体映像を表示した状態を示している。立体表示装置１０は、要素画素表示部１１２に、物体９０を撮像した多視点画像を複数表示する。要素画素表示部１１２に表示される画像は、図５に示した１１台のカメラ５０Ａ～５０Ｋによりそれぞれ撮影されたものである。これにより、多視点画像が表示された要素画素表示部１１２から、１１台のそれぞれのカメラに対応する１１本の光線３Ａ～３Ｋが発せられ、立体映像９０Ｖが表示される。なお、上述の説明は立体物である物体９０を撮影する場合を説明したが、立体映像をコンピュータグラフィックスにより生成する場合は、要素画素表示部１１２に表示する画素の幅と、表示させる物体の大きさとの関係により複数の多視点画像を生成する。

【0039】

＜実施の形態１の変形例＞
図７および図８を参照して実施の形態１の変形例について説明する。実施の形態１の変形例にかかる立体表示装置１０は、第１表示部１１～第４表示部１４の構成が実施の形態１にかかる立体表示装置１０と異なる。図７は、実施の形態１の変形例にかかる立体表示装置の概観図である。

【0040】

図７に示すように、第１表示部１１～第４表示部１４は、逆四角錐台のそれぞれの斜面に沿うように配置されている。すなわち、第１表示部１１と第２表示部１２とは対向する斜面の関係に位置し、逆四角錐台の中心軸を中心として９０度回転した位置において、第３表示部１３と第４表示部１４とは対向する斜面の関係に位置している。

【0041】

したがって、第１表示部１１と第２表示部１２とは、それぞれの表示面が平行ではなく、互いに対向する方向に傾いている。同様に、第３表示部１３と第４表示部１４とは、それぞれの表示面が互いに対向する方向に傾いている。また、仮想表示面１５は、逆四角錐台の底面側に位置している。

【0042】

図８を参照して、表示部の構成をさらに説明する。図８は、実施の形態１の変形例にかかる表示部の構成を説明するための図である。図８に示すように、第１表示部１１と第２表示部１２とは、それぞれの表示面が互いに対向する方向に傾いており、光線制御部１１０と光線制御部１３０とが成す角度は角度αである。角度αは例えば９０度から１８０度の間の任意の値を取り得る。

【0043】

図８に示すように、光線制御素子１１１Ｒは光線群１１Ｒを照射し、光線制御素子１１１Ｌは光線群１１Ｌを照射する。ここで、図４と図８とを比較すると、本実施の形態の場合、第１表示部１１の表示面と光線群１１Ｒとが成す角度は、第１表示部１１の表示面と光線群１１Ｌとが成す角度と大きな差がない。そのため、本実施の形態における光線制御部１１０は、図４に示した例と比較すると、レンズの収差による影響を受けにくく、光学特性が良いという利点がある。

【0044】

以上、実施の形態１について説明したが、実施の形態１にかかる立体表示装置１０の構成は上述のものに限られない。

【0045】

例えば、上記立体表示装置１０は表示部を４つ有していたが、表示部の数は１以上であればよい。例えば表示部は、複数の表示面を有し、複数の表示面からそれぞれ照射される光線群が仮想表示面において多視点画像群を結像するとともに、複数の表示面からそれぞれ照射される光線群（例えば、第１多視点画像群と、第２多視点画像群と）が仮想表示面において交差するように構成されていれば良い。複数の表示部の配置は上述の例以外に、種々の配置が採用されうる。表示部は矩形に限られず、任意の形状が採用されうる。

【0046】

また、上記立体表示装置１０において、第１表示部１１～第４表示部１４は、マイクロレンズアレイに代えて、ピンホールアレイを有するインテグラルフォトグラフィ方式のディスプレイであってもよい。

【0047】

さらに、上記立体表示装置１０において、要素画素表示部１１２は、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode：有機発光ダイオード）により構成されても良い。その場合、ＯＬＥＤは自発光であるから光源１１３は、省略される。

【0048】

上述の構成により、立体表示装置１０は、簡単な構成により立体像の視域を拡大することができる。以上のように、実施の形態１および実施の形態１の変形例によれば、広い視域を有する立体表示装置を提供できる。

【0049】

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２は、表示部から発せられる光線のサイドローブを抑制するための照明光学系を有する。図９を参照して、実施の形態２にかかる構成を説明する。図９は、実施の形態２にかかる表示部の構成を示す図である。実施の形態２にかかる立体表示装置１０は、コリメータレンズ１１４および点光源１１５を有している。なお、理解を容易にするために図９は第１表示部１１を一例として示しているが、図９に示す構成は、立体表示装置１０が有する複数の表示部において適用される。

【0050】

コリメータレンズ１１４は、要素画素表示部１１２の下方に位置し、点光源１１５から受けた光を準平行光に変換した後、変換した準平行光を要素画素表示部１１２に照射する。点光源１１５は、コリメータレンズ１１４に対して照明光を放射する光源であって、発光部の面積が比較的小さい照明である。点光源１１５は、例えば、ＬＥＤの発光部を小さく加工したものにより構成される。上述の構成により、点光源１１５から照射された光を受けた第１表示部１１は、仮想表示面１５において多視点画像群を結像させる。

【0051】

図９に示した構成において、第１表示部１１および照明光学系の位置関係は、以下の関係を有している。

【数1】

ただし、ｆ_ｃはコリメータレンズ１１４の焦点距離、Ｄ_Ｌは点光源１１５からコリメータレンズ１１４までの距離、Ｄ_Ｉはコリメータレンズ１１４から要素画素が結合する仮想表示面１５までの距離である。

【0052】

また、要素画素表示部１１２に配置された要素画素群における対応する要素画素のピッチＥ_Ｐは、以下の式（２）により表すことができる。

【数2】

ただし、Ｌ_Ｐはマイクロレンズである光線制御素子１１１のピッチ、ｇは要素画素表示部１１２の表示面と光線制御部１１０が有するレンズ部分との距離である。なおここでは、要素画素表示部１１２の厚みはＤ_Ｉに対して充分に薄く、また光線制御部１１０は要素画素表示部１１２に対して隙間なく設置されているものとする。

【0053】

以上、実施の形態２の構成について説明した。実施の形態２にかかる立体表示装置１０において、照明光学系は、ほぼコリメートされた準平行光を要素画素表示部１１２に照射する。要素画素表示部１１２を通過した光線群は、レンズアレイとの関係からそれぞれ設定された指向性を有し、仮想表示面１５で結像する。

【0054】

上述のような構成により、実施の形態２にかかる立体表示装置１０において、照明光学系から要素画素表示部１１２に到達する光線は、サイドローブの原因となる光を含まない。そのため、本実施の形態における立体表示装置１０は、サイドローブによる歪んだ立体映像ないし多重像の形成が抑制される。

【0055】

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３は、一の表示部に対して複数の照明光学系が設けられている。図１０を参照して、実施の形態３にかかる構成を説明する。図１０は、実施の形態３にかかる表示部の構成を示す図である。実施の形態３にかかる立体表示装置１０は、コリメータレンズ１１４を照射する光源として、第１点光源１１６Ａおよび第２点光源１１６Ｂを有している。なお、理解を容易にするために図９は第１表示部１１を一例として示しているが、図１０に示す構成は、立体表示装置１０が有する複数の表示部において適用される。

【0056】

第１点光源１１６Ａは、実施の形態２における点光源１１５と同様の構成である。第２点光源１１６Ｂは第１点光源１１６Ａと離間した位置からコリメータレンズ１１４を照射する点光源である。

【0057】

コリメータレンズ１１４は、第１点光源１１６Ａと異なる位置に設けられた第２点光源１１６Ｂから照射された光を受けると、第１点光源１１６Ａから光を受けた場合とは異なる方向へ準平行光を照射する。そのため、第２点光源１１６Ｂに起因する準平行光を受けた光線制御部１１０は、第１点光源１１６Ａから光を受けた場合とは異なる指向性を有する光線群を照射する。

【0058】

図に示すように、本実施の形態における立体表示装置１０は、第１仮想表示面１６Ａと第２仮想表示面１６Ｂとを有している。第２仮想表示面１６Ｂは、第２点光源１１６Ｂに起因して形成される仮想表示面であって、第１仮想表示面１６Ａの左側に隣接して形成される。

【0059】

上述の構成により、第１点光源１１６Ａから照射された光を受けた第１表示部１１は、第１仮想表示面１６Ａにおいて多視点画像群を結像させる。また、第２点光源１１６Ｂから照射された光を受けた第１表示部１１は、第２仮想表示面１６Ｂにおいて多視点画像群を結像させる。

【0060】

図１０に示すように、第１点光源１１６Ａおよび第２点光源１１６Ｂと、コリメータレンズ１１４との距離はいずれもＤ_Ｌである。また第１点光源１１６Ａと第２点光源１１６Ｂとの距離はＤ_Ｓである。このとき、第１点光源１１６Ａと第２点光源１１６Ｂとの距離Ｄ_Ｓは、以下の式（３）の関係が成立する。

【数3】

【0061】

上述の構成により、実施の形態３に係る立体表示装置１０は、実質的にユーザが立体映像を観察できる視域を拡張できる。なお、本実施の形態における立体表示装置１０は、第１点光源１１６Ａを点灯させるタイミングと第２点光源１１６Ｂを点灯させるタイミングとを異ならせる切替部（不図示）を有する。そして、第１点光源１１６Ａを点灯させた場合の要素画素表示部１１２の表示内容と、第２点光源１１６Ｂを点灯させた場合の要素画素表示部１１２の表示内容とを異なるものとする。このように構成した上で、立体表示装置１０は、適宜、第１仮想表示面１６Ａと第２仮想表示面１６Ｂとを交互に照射する。

【0062】

本実施の形態における立体表示装置１０は、２つの照明光学系の位置およびマイクロレンズの光学設計を調節することにより、第１仮想表示面１６Ａの一部と第２仮想表示面１６Ｂの一部とを重ねるように設定することも可能である。すなわち、第１仮想表示面１６Ａと第２仮想表示面１６Ｂと上記ＤＳより小さい距離に設定することにより、隙間なく視域を拡張できる。

【0063】

本実施の形態における立体表示装置１０は、例えば、状況に応じて、適宜照明光学系を切り替えることにより視域を変更することができる。あるいは、立体表示装置１０は、時分割により照明光学系を切り替えることにより、視域を拡張させることができる。また、本実施の形態における立体表示装置１０は、例えば、観察者であるユーザを検出する機能をさらに付加し、ユーザの位置またはユーザの視線を検出して、検出結果に応じて照明光学系を切り替えることにより視域を変更することができる。

【0064】

＜実施の形態２および実施の形態３の変形例＞
次に、図１１および図１２を参照して実施の形態２および実施の形態３の変形例について説明する。図１１は実施の形態２の変形例にかかる表示部の構成を示す図である。図１２は、実施の形態３の変形例にかかる表示部の構成を示す図である。それぞれの図に示すように、実施の形態２および実施の形態３の変形例にかかる立体表示装置１０は、照明光学系として、コリメータレンズ１１４に代えて、コリメータレンズアレイ１１７を有している。

【0065】

コリメータレンズアレイ１１７は、複数の小径のコリメータレンズを敷設して構成されている。図に示したコリメータレンズアレイ１１７は模式的に３つの小径コリメータレンズが並んだ状態を示しているが、実際にはコリメータレンズアレイ１１７は、さらに小径のコリメータレンズが複数配列されたものであってもよい。本実施の形態において、各小径コリメータレンズの焦点距離ｆ_ｃaは以下の式（４）により表すことができる。

【数4】

【0066】

図１１に示す第１表示部１１において、コリメータレンズアレイ１１７の下方には、それぞれの小径コリメータレンズに対応した複数の点光源１１５が設けられている。このとき、小径コリメータレンズにそれぞれ対応した点光源１１５のピッチＤ_Ｐは、以下の式（５）により表すことができる。

【数5】

ここで、Ｄ_ＬＰは小径コリメータレンズのピッチである。式（５）に示すように、点光源１１５のピッチＤ_Ｐは、コリメータレンズアレイ１１７のピッチＤ_ＬＰとは異なる。ただし、点光源１１５およびコリメータレンズアレイ１１７の配置が式（５）に対応することにより、コリメータレンズアレイ１１７から照射される光線群は、仮想表示面１５においてそれぞれの主光線が交わるように構成される。

【0067】

図１２に示す第１表示部１１において、コリメータレンズアレイ１１７の下方には、複数の対応する第１点光源１１６Ａおよび第２点光源１１６Ｂが配置されている。このとき、対応する第１点光源１１６Ａと第２点光源１１６Ｂとの距離Ｄ_Ｓａは、以下の式（６）により表すことができる。

【数6】

【0068】

なお、図１２に示した第１点光源１１６Ａおよび第２点光源１１６Ｂは、距離Ｄ_Ｓａより近づけて配置してもよい。これにより、本実施の形態における立体表示装置１０は、隙間なく視域を拡張できる。

【0069】

上述の構成によるコリメータレンズアレイ１１７を採用することにより、実施の形態２および実施の形態３にかかる立体表示装置１０は、照明光学系を薄型化できる。また、本実施の形態における立体表示装置１０は、コリメータレンズアレイ１１７を採用することにより、装置の大型化をした場合においても要素画素表示部１１２に対して照明を均一に照射できる。

【0070】

＜実施の形態４＞
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４にかかる立体表示装置１０は、仮想表示面１５と観察領域とが一致するように設定されている。図１３は、実施の形態４にかかる表示部の構成を説明するための図である。

【0071】

図１３に示す立体表示装置１０は、仮想表示面１７を有している。仮想表示面１７は、ユーザが観察する観察領域と一致している。すなわち仮想表示面１７は、全ての表示部（例えば第１表示部１１～第４表示部１４）から照射される光線が交差する領域である。よって、ユーザは仮想表示面１７における任意の視点から全ての表示部の多視点画像を視認できる。

【0072】

このとき、第１表示部１１の要素画素表示部１１２に配置された要素画素群における対応する要素画素のピッチＥ_Ｐは、以下の式（７）により表すことができる。

【数7】

ただし、Ｌ_Ｉは光線制御部１１０と仮想表示面１７までの距離である。なお当然ながら、上述の構成は第３表示部１３にも適用されるし、図１３に示していない他の表示部にも適用される。

【0073】

また、視域である仮想表示面１７の幅Ｗ_Ｉは、以下の式（８）により表される。

【数8】

【0074】

ところで、本実施の形態における立体表示装置１０に表示させる立体映像を生成するために、任意の立体物を撮像する際には、撮像素子を有するカメラと被写体との位置関係が、第１表示部１１～第４表示部１４の各表示面と仮想表示面１７との位置関係に等しいことが好ましい。すなわち、例えば、撮影者は、仮想表示面１７の位置に被写体である立体物を置いた場合、相対的に第１表示部１１の光線制御部１１０の位置にカメラを設置して被写体を撮像する。

【0075】

図１４は、立体映像を生成するためのカメラのは位置を説明するための第１の図である。図１４には、立体表示装置１０の仮想表示面１７において光線群が交差する位置にそれぞれカメラ５０が配置されている状態を模式的に示している。多視点画像を生成する場合には、一般的に、図１４に示すように、複数のカメラ５０の対物レンズは、光線制御部１１０から仮想表示面１７までの距離Ｌ_Ｉの位置に配置され、相対的に光線制御部１１０の位置に配置された立体物を撮影する。

【0076】

次に、図１５を参照して、本実施の形態におけるカメラの配置の例を示す。図１５は、立体映像を生成するためのカメラのは位置を説明するための第２の図である。図１５には、仮想表示面１７にリンゴ形の立体映像８０Ｖが表示されている。仮想表示面１７に立体映像８０Ｖを表示させるためには、仮想表示面１７の上方に位置するリンゴの表面の画像を撮像する必要がある。この場合、カメラ５０を仮想表示面１７に配置しても、リンゴの立体映像を好適に生成することができない。そのため、このような問題が発生する場合には、カメラ５０を、光線制御部１１０とカメラ５０の対物レンズとの距離を、Ｌ_Ｉの整数倍の位置に配置する。図１５には、光線制御部１１０から２Ｌ_Ｉの距離にカメラ５０が配置された状態を示している。光線制御部１１０から２Ｌ_Ｉの距離には、光線制御部１１０から照射された光線が交差する位置が存在する。そこで、カメラ５０は、光線制御部１１０から２Ｌ_Ｉの距離において、光線制御部１１０から照射された光線が交差する位置に、配置され、ここから立体物を撮像する。このような方法で立体物を撮影することにより、立体表示装置１０は、仮想表示面１７に好適な立体映像を表示できる。

【0077】

以上の構成により、実施の形態４にかかる立体表示装置１０は、広い表示範囲において、多視点画像群を視認できる。よって、実施の形態４によれば、簡単な構成により広い視域を有する立体像表示装置を提供することができる。

【0078】

＜実施の形態５＞
次に、実施の形態５について説明する。実施の形態５は、表示部の上方に開口部および遮光部を有している。図１６は、実施の形態５にかかる立体表示装置の概観図である。図１６に示す立体表示装置１０は、カバー２００を有する点が、実施の形態１と異なる。

【0079】

カバー２００は、中空円盤状の部材であって、円環状の遮光部２０１および中央に設けられた開口部２０２を有する。カバー２００は遮光性を有する材料により形成されている。そのため、遮光部２０１は、下方に配置された第１表示部１１～第４表示部１４が発する光線を遮断し、上方に透過させない。一方、開口部２０２は、第１表示部１１～第４表示部１４が発した光線を透過させる。

【0080】

次に図１７を参照して、実施の形態５にかかる立体表示装置の構成をさらに説明する。図１７は、実施の形態５にかかる立体表示装置１０の側面図である。なお、説明の便宜上、カバー２００は円の中心を通る断面で切り取られた断面図として示されている。また、以降の説明において図１９に示されている第１表示部１１および第２表示部１２について説明する事項は、第３表示部１３および第４表示部１４にも適用される。

【0081】

図１７に示すように、開口部２０２は、仮想表示面１５と一致している。すなわち、第１表示部１１が有する複数のレンズである光線制御素子１１１および第２表示部１２が有する複数のレンズである光線制御素子１２１は、開口部２０２に多視点画像群を結像させるように指向性が適宜設定されている。そのため、ユーザは、カバー２００の上方から開口部２０２を観察することにより、多視点画像群を視認する。一方、第１表示部１１および第２表示部１２がそれぞれ有するレンズは、開口部２０２の範囲外に、サイドローブと呼ばれる光線を照射する場合がある。遮光部２０１は、第１表示部１１～第４表示部１４から照射されるサイドローブを遮断する。

【0082】

例えば、図１７に示す第１表示部１１は左端のレンズから光線群１１Ｌを仮想表示面１５に照射する。このとき、第１表示部１１は、光線群１１Ｌのさらに左側の領域１５０にサイドローブ１１ＬＳを照射する。同様に、図１７に示す第２表示部１２は左端のレンズから光線群１２Ｌを仮想表示面１５に照射するとともに、光線群１２Ｌのさらに左側の領域１５０にサイドローブ１２ＬＳを照射する。なお、図１７に示した領域１５０は、仮想表示面１５の外側の領域を例示したものである。第１表示部１１～第４表示部１４は、それぞれが有するレンズの特性およびバックライトの光の特性等により、仮想表示面１５の外側にサイドローブを照射する。

【0083】

サイドローブ１１ＬＳおよびサイドローブ１２ＬＳは、所望の多視点画像群ではなく、意図しない歪んだ光線である。したがって、ユーザにサイドローブ１１ＬＳおよびサイドローブ１２ＬＳを視認させることは好ましくない。そこで、遮光部２０１は領域１５０に照射される光線を遮断する。

【0084】

以上に説明した構成により、実施の形態５にかかる立体表示装置１０は、表示部から発せられるサイドローブを遮光する。また立体表示装置１０は、仮想表示面１５と開口部２０２とが一致していることにより、開口部２０２に立体映像を表示できる。ユーザは立体表示装置１０の上方から開口部２０２を視認することにより、立体映像を知覚できる。以上、実施の形態５によれば、簡単な構成により広い視域を有する立体像表示装置を提供することができる。

【0085】

＜実施の形態６＞
次に、実施の形態６について説明する。図１８は、実施の形態６にかかる立体表示装置の分解斜視図である。図１８に示す立体表示装置１０は、各構成を上下方向に分離して示している。立体表示装置１０は、主な構成として、下部表示ブロック１００、ハーフミラー１８、上部表示ブロック２１０およびカバー２００を有している。

【0086】

下部表示ブロック１００は、実施の形態１で説明した第１表示部１１～第４表示部１４と同様の構成を有している。そのため、ここでの詳述は省略する。ハーフミラー１８は、透過面と反射面とをそれぞれ有する平板状のハーフミラーである。ハーフミラー１８は、下部表示ブロック１００の上方において、ハーフミラー１８の主面と下部表示ブロック１００の表示面とが平行になるように設置されている。またハーフミラー１８は、上面が反射面であって、下方に設置された下部表示ブロック１００から照射される光線を透過し、上方に設置された上部表示ブロック２１０から照射される光線を反射する。

【0087】

上部表示ブロック２１０は、ハーフミラー１８の上方に設置された多視点画像群を表示するディスプレイである。上部表示ブロック２１０は、第５表示部２１、第６表示部２２、第７表示部２３および第８表示部２４を有している。第５表示部２１～第８表示部２４は、それぞれ第１表示部１１～第４表示部１４と同様の構成を有している。すなわち、第５表示部２１～第８表示部２４は、それぞれが立体映像の構成要素となる多視点画像群を表示可能に構成されており、それぞれ同じ矩形の表示面を有している。また第５表示部２１～第８表示部２４は、それぞれの表示面が上部表示ブロック２１０一の主面を形成するように環状に配置されている。上部表示ブロック２１０は、上述のように形成された表示面がハーフミラー１８の反射面を照射するように設置されている。

【0088】

カバー２００は、実施の形態５において説明したカバー２００と同様の構成を有した中空円盤状の部材である。カバー２００は、上部表示ブロック２１０の上方に設置されている。カバー２００は、円環状の遮光部２０１および中央に設けられた開口部２０２を有し、遮光部２０１において第１表示部１１～第８表示部２４が発する光線を遮断し、開口部２０２において第１表示部１１～第８表示部２４が発した光線を透過させる。

【0089】

次に図１９を参照して実施の形態６にかかる立体表示装置１０が立体映像を表示する原理について説明する。図１９は、実施の形態６にかかる立体表示装置の側面図である。図１９には、立体表示装置１０を構成する第１表示部１１、第２表示部１２、ハーフミラー１８、第５表示部２１、第６表示部２２およびカバー２００が模式的に示されている。

【0090】

なお、以降の説明において図１９に示されている第１表示部１１および第２表示部１２について説明する事項は、第３表示部１３および第４表示部１４にも適用される。同様に、以降の説明において第５表示部２１および第６表示部２２について説明する事項は、第７表示部２３および第８表示部２４にも適用される。

【0091】

図１９に示した立体表示装置１０において、第１表示部１１、第２表示部１２およびカバー２００の位置関係は、図１７で示した実施の形態５の構成と同様である。すなわち、第１表示部１１は、例えば、左端のレンズから光線群１１Ｌを照射し、右端のレンズから光線群１１Ｒを照射し、それぞれ仮想表示面１５に多視点画像群を結像させる。同様に、第２表示部１２は、例えば、左端のレンズから光線群１２Ｌを照射し、右端のレンズから光線群１２Ｒを照射し、それぞれ仮想表示面１５に多視点画像群を結像させる。このとき、図１９に示すように、第１表示部１１および第２表示部１２からそれぞれ照射される光線群は、ハーフミラー１８を透過した後に仮想表示面１５に到達する。

【0092】

図１９に示すように、上部表示ブロック２１０は、ハーフミラー１８の上方に設置され、それぞれの表示面がハーフミラー１８の上面（反射面）に対向している。また上部表示ブロック２１０の上方（背面側）にはカバー２００が設置されている。

【0093】

第５表示部２１は、例えば、左端のレンズから光線群２１Ｌを照射し、右端のレンズから光線群２１Ｒを照射する。光線群２１Ｌおよび光線群２１Ｒは、それぞれ表示面から右下方向に照射された後、ハーフミラー１８に反射して右上方向に向きを変え、仮想表示面１５に到達する。同様に、第６表示部２２は、例えば、左端のレンズから光線群２２Ｌを照射し、右端のレンズから光線群２２Ｒを照射する。光線群２２Ｌおよび光線群２２Ｒは、それぞれ表示面から左下方向に照射された後、ハーフミラー１８に反射して左上方向に向きを変え、仮想表示面１５に到達する。

【0094】

このように、下部表示ブロック１００から照射される光線群および上部表示ブロック２１０から照射される光線群は、それぞれ仮想表示面１５に到達し、多視点画像群を形成する。なお、このとき、図１９に示すように、下部表示ブロック１００および上部表示ブロック２１０は、それぞれが照射する光線群が仮想表示面１５において重畳するように設置され得る。

【0095】

次に、図２０を参照して下部表示ブロック１００と上部表示ブロック２１０との関係について説明する。図２０は、実施の形態６にかかる立体表示装置の構成の第１例を示す上面図である。図２０は下部表示ブロック１００と上部表示ブロック２１０との関係を示すために第１表示部１１～第４表示部１４の外形をそれぞれ実線により示し、第５表示部２１～第８表示部２４の外形をそれぞれ点線により示している。

【0096】

図に示すように、第１表示部１１～第４表示部１４は、外形が矩形となるように環状に配置されている。同様に、第５表示部２１～第８表示部２４もまた、外形が矩形となるように環状に配置されている。さらに、第１表示部１１～第４表示部１４により形成される矩形と、第５表示部２１～第８表示部２４により形成される矩形は上下方向から投影した場合に重なり合うように構成される。

【0097】

このとき、例えば、第１表示部１１は、図面右側に示した短辺が第４表示部１４の長辺の一部と近接し、境界を形成する。同様に、第１表示部１１と第２表示部１２とが境界を形成し、第２表示部１２と第３表示部１３とが境界を形成し、そして第３表示部１３と第４表示部１４とが境界をそれぞれ形成する。すなわち、下部表示ブロック１００は、環状に形成された複数の表示部により４カ所の境界部を有している。第５表示部２１～第８表示部２４もまた、第１表示部１１～第４表示部１４と同じように、それぞれの近接する表示部との間に境界を形成する。すなわち、上部表示ブロック２１０は、環状に形成された複数の表示部により４カ所の境界部を有している。

【0098】

本実施の形態における立体表示装置１０は、下部表示ブロック１００が有する境界部と、上部表示ブロック２１０が有する境界部とが重なり合わないように配置されている。つまり、立体表示装置１０は、下部表示ブロック１００から仮想表示面１５に対して光線群を照射できない部分と、上部表示ブロック２１０から仮想表示面１５に対して光線群を照射できない部分とが重ならないように構成されている。これにより、立体表示装置１０は、複数の表示部を並べて使用する場合に、光線群を照射できない境界部を目立ちにくくすることができる。

【0099】

図２１は、実施の形態６にかかる立体表示装置の構成の第２例を示す上面図である。図２１に示す第１表示部１１～第４表示部１４および第５表示部２１～第８表示部２４は、内側の角部がそれぞれ近接し、内側の長辺が矩形を形成するように配置されている。また、下部表示ブロック１００と上部表示ブロック２１０とは、内側の矩形の中心を通り図面の鉛直方向に延びる軸周りに４５度回転した関係となっている。そのため、下部表示ブロック１００と上部表示ブロック２１０とは、外形が互いに重なり合わないように配置されている。

【0100】

このような配置により、例えば、下部表示ブロック１００において表示部が存在しない領域２１Ａは、上部表示ブロック２１０の第５表示部２１から光線群を照射できる。同様に、例えば、上部表示ブロック２１０において表示部が存在しない領域１１Ａは、下部表示ブロック１００の第１表示部１１から光線群を照射できる。このように、図２１に示した立体表示装置１０は、下部表示ブロック１００または上部表示ブロック２１０の一方が光線群を照射できない領域からは他方から光線群を照射し、視域を互いに補間し合うことができる。

【0101】

以上、実施の形態６について説明したが、実施の形態６にかかる立体表示装置１０が有する複数の表示部は、様々な配置パタンを採用できる。実施の形態６によれば、簡単な構成により好適な立体映像を広い視域から知覚させる立体像表示装置を提供することができる。

【0102】

＜実施の形態７＞
次に図２２を参照して実施の形態７について説明する。図２２は、実施の形態７にかかる立体表示装置の側面図である。立体表示装置１０は、第１表示部１１および第２表示部１２からそれぞれ仮想表示面１５に光線群を照射し、照射した光線群を仮想表示面１５で結像させるとともに、それぞれ対応する画素の光線を仮想表示面１５で交差させる。例えば、図２２に示す第１表示部１１はバックライトから照射された光が要素画素表示部１１２における一の画素１１２ｐを通過した後に、仮想表示面１５の画素１５ｐに結像する。同様に、第２表示部１２はバックライトから照射された光が要素画素表示部１２２における一の画素１２２ｐを通過した後に、仮想表示面１５の画素１５ｐに結像する。

【0103】

実施の形態７にかかる立体表示装置１０は、表示部が有する光線制御部１１０におけるレンズアレイのピッチＬ_Ｐと仮想表示面１５において結像する表示画素の幅ｄとの関係は以下の関係を有する。

【数9】

ただし、Ｐ_ｐは要素画素表示部１１２における要素画素の幅である。このとき、表示画素の幅ｄとレンズアレイのピッチＬｐとの関係がＬ_ｐ＞ｄであれば、立体表示装置１０は、解像感を向上させることができる。

【0104】

またこのとき、レンズの焦点距離ｆ_ａは以下の式（１０）により表すことができる。

【数10】

さらに、式（９）および式（１０）より、以下の式を導くことができる。

【数11】

【0105】

以上、実施の形態７にかかる立体表示装置１０は、表示部および仮想表示面１５が上述の式により示した関係を有し、仮想表示面１５における画素の幅が光線制御部１１０における光線制御素子１１１のピッチより狭い場合に、立体映像の解像感を向上させることができる。よって、実施の形態７によれば、広い視域を有し、高い解像度を知覚できる立体映像をユーザに知覚させる立体表示装置を提供できる。

【0106】

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0107】

１０ 立体表示装置
１１ 第１表示部
１２ 第２表示部
１３ 第３表示部
１４ 第４表示部
１５、１７ 仮想表示面
１６Ａ 第１仮想表示面
１６Ｂ 第２仮想表示面
１８ ハーフミラー
１００ 下部表示ブロック
１１０ 光線制御部
１１１ 光線制御素子
１１２ 要素画素表示部
１１３ 光源
１１４ コリメータレンズ
１１５ 点光源
１１６Ａ 第１点光源
１１６Ｂ 第２点光源
１１７ コリメータレンズアレイ
２００ カバー
２０１ 遮光部
２０２ 開口部
２１０ 上部表示ブロック

【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15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】