[发明专利]立体图像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及立体图像显示装置。

背景技术

显示多个视差图像的集成摄影法(Integral Photography，以下称IP法)或者用某种方法记录立体像并将其作为立体像再生的光线再生法已经公知。从左右眼看物体时，如果看位于近距离的点时左右眼成的角度为α，看位于远距离的点时左右眼成的角度为β，则α和β因该物体和观察者的位置关系而异。该角度差(α-β)称为两眼视差，人对该两眼视差敏感而能产生立体感。

近年来，正进行无需眼镜的立体图像显示装置的开发。它们中的多数采用通常的二维平面显示装置，通过在该平面显示装置的前表面或背面放置某种光线控制元件，利用前述的两眼视差，可以通过控制来自平面显示装置的光线的角度使得在观察者看来仿佛从距离平面显示装置前后几厘米的物体发出光线一样。这是因为，通过平面显示装置的高精细化，即使把平面显示装置的光线分成几种角度(称为视差)，也能够获得某种程度的高精细的图像。

把这样的在立体图像显示装置中使用了IP法的三维图像显示方法称为II(Integral Imaging，集成成像)方式。在II方式中，从一个透镜射出的光线相当于要素图像群的数目。通常，称为视差数，在各个透镜中，视差光线平行地射出。该II方式根据观测者的位置或观测者的观察角度而看到1视差图像、2视差图像、3视差图像这些不同的图像。因此，观测者利用进入右眼和左眼的视差感觉到立体。作为光线控制元件使用双凸透镜时，与使用狭缝时相比，光的利用效率高，所以具有显示器明亮的优点。另外，透镜阵列与像素之间的间隔是离开透镜的大致焦距程度为好，这样的话能够在一个方向上射出一个像素，能够看到随观察角度不同而不同的视差图像。

在II方式的立体图像显示装置中，如果在离开显示面的位置再现立体，则由于借助于开口部或透镜分配的光线束被扩展，存在分辨率急剧下降的问题(例如，参照非专利文献1)。

在不借助眼镜能够看到立体图像的立体图像显示装置中，由于位于光线控制元件的背面的平面显示装置的图像信息被分配给各个视差图像，所以与位于光线控制元件的背面的平面显示装置相比，分辨率下降。

另一方面，增大视差图像的数目，能够增大可看到正常的立体图像(三维图像)的视野角，或能够增大飞出显示范围或深入显示范围，所以对于提高三维图像的品质是有效的。为了增大这些分辨率、视野角、飞出显示范围和深入显示范围，必须实现在光线控制元件的背面设置的平面显示装置的高分辨率化，但在制造成本上是有极限的。

于是，已知有在光线控制元件的背面设置的平面显示装置上，通过称为时分显示的在时间方向上以现有的两倍速度显示图像，进行高分辨率化的立体图像显示装置。(例如，参照专利文献1、专利文献2)。该专利文献1中记载的显示装置，在液晶屏的前表面上设置被偏振片夹着的两个STN(超扭曲向列)排列单元，把左右眼方向的迟滞差(透射、遮光)进行时分、切换。而专利文献2中记载的显示装置，包括：具有左眼影像信息和右眼影像信息的显示元件；把入射光分离成左眼影像和右眼影像的影像分离部；随着时间的经过而变换入射光的偏振方向的偏振变换开关；以及根据透过偏振变换开关的光的偏振方向而使光透射或折射的一层双折射元件，通过上述双折射元件使被偏振变换开关变换了偏振方向的影像移动(shift)，由此提高分辨率。

<非专利文献1>H.Hoshino，F.Okano，H.Isono和I.Yuyama，“Analysis of resolution limitation of integral photography”，J.Opt.Soc.Am，A15(1998)，第2059-2065页

<专利文献1>日本特开2004-198727号公报

<专利文献2>日本特开2006-189833号公报

发明内容

(发明要解决的问题)

用上述文献中记载的技术进行时分显示时，存在以下的问题。

其一，在专利文献1中记载的显示装置中，如果使用高速地重复光的遮挡和透射的方式，则光的利用效率为50％，所以存在画面暗的问题。