JP2919759B2 - 光学フィルタ及びこれを用いる立体表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パララックスバリア
のような光学フィルタ及びこれを用いる直視型眼鏡無し
立体表示装置に関し、従来の製造装置を用いて製造され
るにもかかわらず、小さい画素ピッチでも立体視が可能
になるようにした光学フィルタ及びこれを用いる立体表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１の説明図に示すように、眼鏡無し立
体表示装置に用いられるパララックスバリアのバリアピ
ッチＢは眼間距離Ｅ及び画像の画素ピッチＰとによっ
て、次の数式１に従って求めることができる。

【０００３】

【数１】Ｂ＝２ＰＥ／（Ｐ＋Ｅ）

【０００４】また、逆に、バリアピッチＢと画素ピッチ
Ｐとから次の数式２に従って眼間距離を求めることがで
きる。

【０００５】

【数２】Ｅ＝ＢＰ／（２Ｐ−Ｂ）

【０００６】眼間距離Ｅは一般に６５ｍｍが理想とさ
れ、直視型眼鏡無し立体表示装置の画素ピッチＰを０．
１１ｍｍとすると、理想バリアピッチＢは数式１によっ
て０．２１９６２８…ｍｍとなり、図２に示すように、
画素ピッチを０．１１０ｍｍ、画面−バリア間距離（空
気置換距離）を０．８５ｍｍ、バリアピッチ０．２１９
６２８…ｍｍとして、左右それぞれ１０００画素に付い
て左右の収束点近傍の破線で囲んだ部分における光線を
１／１４に間引きしてその分布をシミュレーションによ
って求めたところ、図３に示すように、理想眼間距離に
等しい６５ｍｍを置いた２つの収束点ａ・ｂが現れる。

【０００７】ところで、パララックスバリアの製造方法
としては、レーザを利用する方法と印刷技術を利用する
方法とがあり、レーザを利用する方法は、ガラス基板上
に高解像感光乳剤を膜厚２〜３μｍにわたって塗布し、
バリア形成部分にレーザビームを照射して黒化させ、黒
化していない部分の高解像感光乳剤を除去するという手
順が採られる。上記レーザビームのスポット径は０．０
０２ｍｍ程度であり、その照射位置は０．００１ｍｍ
（１μｍ）、あるいは０．０００１ｍｍ（０．１μｍ）
単位で制御できるようにしてある。又、印刷技術を利用
する方法では、プリント配線板における導体の印刷と同
様の手法が用いられ、０．０１ｍｍ（１０μｍ）程度の
精度でバリアを形成できる。

【０００８】投射型眼鏡無し立体表示装置の場合には投
射距離を変化させることにより画素ピッチをバリアピッ
チに適合する大きさに調整することによって立体視が可
能になり、印刷を用いる方法で安価に製造されたパララ
ックスバリアを用いることができる。これに対して、直
視型眼鏡無し立体表示装置の場合には画素ピッチが固定
されているので、その画素ピッチに適合するバリアピッ
チを有するパララックスバリアが必要になる。

【０００９】しかし、画面が小さい直視型眼鏡無し立体
表示装置の場合には、画素ピッチが小さく、理想バリア
ピッチを有するパララックスバリアを形成することが困
難である。

【００１０】例えば、レーザを用いる方法では、照射位
置の制御が１μｍ単位である場合、画素ピッチ０．１１
ｍｍの画面に適合する０．２１９６３ｍｍの等バリアピ
ッチのパララックスバリアを形成しようとしても、バリ
アピッチが理想値よりも大きい０．２２０ｍｍのパララ
ックスバリアか、バリアピッチが理想値よりも小さい
０．２１９ｍｍのパララックスバリアしか作れず、数式
２によって眼間距離Ｅを演算すれば、無限大か、２４．
９ｍｍとなり、立体視ができない。

【００１１】レーザーの照射位置を０．１μｍ単位で制
御してパララックスバリアを製造する場合には、図４に
示す０．２１９６ｍｍの等バリアピッチを有するパララ
ックスバリアを形成することができるが、この場合、パ
ララックスバリアの製造コストが著しく高い上、数式２
によって演算した眼間距離Ｅが約６０ｍｍとなる。又、
画素ピッチを０．１１０ｍｍ、画面−バリア間距離を
０．８５ｍｍ、バリアピッチ０．２１９６ｍｍとして、
左右それぞれ１０００画素に付いて左右の収束点近傍の
図２の破線で囲んだ部分における光線を１／１４に間引
きしてその分布をシミュレーションによって求めたとこ
ろ、図５に示すように、理想的な収束点ａ・ｂから収束
点ａ’・ｂ’がかなりずれることが分かる。

【００１２】更に理想値に近い０．２１９６３ｍｍのバ
リアピッチを有するパララックスバリアを作ることがで
きれば、数式２によって逆算した眼間距離Ｅは６５・３
ｍｍとなり、図６に示すように収束点ａ’・ｂ’は理想
的な収束点ａ・ｂにずっと近くなり、視覚上は理想バリ
アピッチを有するパララックスバリアと同等の立体視が
可能になる。しかしながら、このように高精細なパララ
ックスバリアを作る技術はいままでのところないのであ
る。

【００１３】また、上記パララックスバリア方式と同様
の作用で視差を生じさせて立体画像を得る方式として、
光源をスリット光源化させる方式が知られている。即
ち、ストライプ状の光源を形成させることによって左眼
と右眼に入射する光を分離する方法である。この方法を
用いた立体表示装置は、例えば図７に示すように、映像
表示画面となる液晶表示装置１０と、平面光源１１と、
ストライプ状光源を得るための光学フィルタ１２とによ
り構成される。上記液晶表示装置１０は、２眼式の場
合、水平方向の画素を一つおきに左眼画像と右眼画像と
に割り当てて、左眼用画像信号及び右眼用画像信号で各
々駆動される。また、光学フィルタ１２は、液晶表示装
置の縦画素列に平行で微小幅の複数個の開口部（スリッ
ト）１２ａを有しており、平面光源１１の光照射側、即
ち、平面光源１１と液晶表示装置１０との間に配置され
る。この光学フィルタ１２は、平面光源１１の光をスト
ライプ状にさえぎっており、液晶表示装置１０の左眼用
画素（Ｌ）を通過する光は左眼のみに達し、右眼用画素
（Ｒ）を通過する光は右眼のみに達することにより、立
体視が行える。

【００１４】上記の光源と液晶表示装置との間に上記光
学フィルタを配置して立体映像を得る眼鏡無し立体表示
装置においては、図７に示すように、光学フィルタ１２
のスリット１２ａ間のピッチＳは眼間距離Ｅ及び画像の
画素ピッチＰとによって、次の数式３に従って求めるこ
とができる。

【００１５】

【数３】Ｓ＝２ＰＥ／（Ｅ−Ｐ）

【００１６】また、逆に、スリット１２ａ間のピッチＳ
と画素ピッチＰとから次の数式４に従って眼間距離を求
めることができる。

【００１７】

【数４】Ｅ＝ＳＰ／（Ｓ−２Ｐ）

【００１８】前述したように、眼間距離は一般に６５ｍ
ｍが理想とされ、上記の液晶表示装置１０の画素ピッチ
Ｐを０．１１ｍｍとすると、理想の光学フィルタ１２の
スリット間ピッチＳは数式３によって、０．２２０３７
２…ｍｍとなる。

【００１９】この光学フィルタにおいても、前述したパ
ララックスバリアと同様に、その作成に関して同様の問
題が発生する。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、これ
までのところ、理想条件を満たすパララックスバリア方
式の直視型眼鏡無し立体表示装置は理論的には可能であ
っても、製造技術や価格的な問題で実用性がないと考え
られているのである。

【００２１】同様に、理想条件を満たすスリット光源化
方式の直視型眼鏡無し立体表示装置においても理論的に
は可能であっても、製造技術や価格的な問題で実用性が
ないと考えられている。

【００２２】この発明は、上記の事情を鑑みてなされた
ものであり、従来の製造装置を用いて製造されるにもか
かわらず、小さい画素ピッチでも立体視が可能になるよ
うにした光学フィルタ及びこれを用いる直視型眼鏡無し
立体表示装置を提供することを目的とするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光学フィ
ルタは、上記目的を達成するため、開口部のピッチが不
均一で、且つ、当該開口部のピッチの平均が観察者の眼
間距離及び映像表示画面の画素ピッチから演算された理
想値となるように開口部を形成したことを特徴とする。

【００２４】更に、この発明の光学フィルタは、全体を
縦縞状の複数のサイクルに分割し、各サイクルにおける
開口部のピッチを不均一にするように形成したことを特
徴とする。

【００２５】又、この発明の立体表示装置は、上記この
発明に係る光学フィルタを画像形成装置の前面又は画像
形成装置と光源との間に配置したことを特徴とする。

【００２６】

【作用】この発明の光学フィルタをパララックスバリア
方式のバリアに用いれば、画面の画素から各開口部を透
過した光は、理想バリアピッチの場合と同様に理想眼間
距離とほぼ同じ間隔の２つの収束点にほとんど収束し、
観察者の瞳の中に集めることができる。そして、肉眼視
においてはバリアピッチのばらつきは無視され、理想バ
リアピッチのパララックスバリアを用いる場合と同様の
立体感が視覚される。

【００２７】この発明の光学フィルタにおいて、開口部
の間隔、即ち、バリアピッチは不均一であればよいの
で、従来の製造装置で形成できるバリアピッチを混在さ
せることができる。

【００２８】また、全体を縦縞状の複数のサイクルに分
割し、各サイクルにおける開口部のピッチを不均一した
この発明の光学フィルタをパララックスバリア方式のバ
リアに用いても、前述と同様に、画面の画素から各開口
部を透過した光は、理想バリアピッチの場合と同様に理
想眼間距離とほぼ同じ間隔の２つの収束点にほとんど収
束し、肉眼視においては各サイクル内でのバリアピッチ
のばらつきは無視され、理想バリアピッチのパララック
スバリアを用いる場合と同様の立体感が視覚される。

【００２９】そして、上記の光学フィルタにおいて、各
サイクル内の開口部の間隔、即ち、バリアピッチは不均
一であればよいので、前述と同様に従来の製造装置で形
成できるバリアピッチを混在させることができる。

【００３０】又、各サイクル内のバリアピッチは不均一
であればよいので、バリアピッチの種類は複数種類であ
ればよく、３種類以上のバリアピッチを各サイクル内に
混在させてもよい。しかし、製造装置の制御を簡単にす
るために２種類、例えば理想値よりも大きく、最も理想
値に近い製造可能なバリアピッチと、理想値よりも小さ
く最も理想値に近い製造可能なピッチとの２種類のピッ
チを組み合わせることが好ましい。

【００３１】このように２種類のバリアピッチを各サイ
クルに混在させる場合には、いわゆる鶴亀算によって簡
単にその混合割合を演算することができ、例えば、０．
１μｍ単位で照射位置を制御するレーザを利用する製造
方法では、理想値０．２１９６２８ｍｍよりも大きい
０．２１９７ｍｍと理想値よりも小さい０．２１９６ｍ
ｍとのバリアピッチを７：１８の割合でランダムに混ぜ
て配置すれば平均バリアピッチ０．２１９６２８ｍｍの
パララックスバリアとして用いる光学フィルタを製造す
ることができる。

【００３２】又、１μｍ単位で照射位置を制御するレー
ザを使用する製造方法によって、０．２２０ｍｍと０．
２１９ｍｍのバリアピッチを適当な割合（例えば１７：
１０≒６３：３７）でランダムに混ぜて配列すれば平均
バリアピッチ０．２１９６３ｍｍのパララックスバリア
を製造することができる。印刷を利用する製造方法にお
いては０．２２ｍｍと０．２１ｍｍのバリアピッチを２
６：１（≒９６３：３７）で混ぜれば平均バリアピッチ
が０．２１９６３ｍｍとなる。

【００３３】つまり、現在使用されている製造装置をそ
のまま利用して、平均バリアピッチが理想値と同じパラ
ラックスバリアとして用いることができる光学フィルタ
を作ることができるので、コストアップを伴わずにパラ
ラックスバリアを用いる直視型立体表示装置を得ること
ができるのである。

【００３４】なお、光源と液晶表示画面との間に配置
し、光源をスリット光源化する光学フィルタに関しても
同様に理想的な平均バリアピッチが得られ、スリット光
源化方式を用いた直視型立体表示装置を得ることができ
る。

【００３５】

【実施例】この発明の光学フィルタをパララックスバリ
アとして用いた一実施例を図面に基づいて具体的に説明
すれば以下の通りである。

【００３６】図８に示すように、この発明の第１の実施
例に係るパララックスバリアは、全体を縦縞状の複数の
サイクルＤに分割し、図９に示すように、各サイクルＤ
では２種類のバリアピッチＡ・Ｂをランダムに混在させ
たバリア（塗潰部分）１が形成されている。又、各サイ
クルＤの平均バリアピッチは眼間距離Ｅ（６５ｍｍ）及
び画素ピッチＰ（ここでは、０．１１ｍｍ）から演算さ
れた理想バリアピッチＢ（０．２１９６３ｍｍ）となる
ようにバリア１が形成されている。

【００３７】このバリア１は、ガラス基板上に高解像感
光乳剤を膜厚２〜３μｍにわたって塗布し、バリア形成
部分に従来のレーザ装置を用いてレーザビームを照射し
て黒化させ、黒化していない部分の高解像感光乳剤を除
去するという手順で形成される。この製法において、レ
ーザビームの照射位置を０．１μｍ単位で制御すればよ
り高精細にバリア１を形成することができるが、この実
施例では、特に安価にパララックスバリアを形成するた
め、照射位置を１μｍ単位で制御している。

【００３８】各サイクルＤ内のバリアピッチは複数種類
あればよく、３種類以上のバリアピッチを各サイクル内
に混在させてもよい。しかし、この実施例ではレーザ装
置の制御を簡単にするために２種類、例えば理想値より
も大きく、かつ、最も理想値に近い製造可能なバリアピ
ッチＡ（ここでは、０．２２０ｍｍ）と、理想値よりも
小さく、かつ、最も理想値に近い製造可能なバリアピッ
チＢ（ここでは、０．２１９）との２種類のピッチを組
み合わせている。

【００３９】このように２種類のバリアピッチＡ・Ｂを
各サイクルに混在させる場合には、いわゆる鶴亀算によ
って簡単にその混合割合を演算することができ、例えば
０．２２０ｍｍと０．２１９ｍｍのバリアピッチＡ・Ｂ
をその演算結果（６３：３７）あるいはそれに近似する
割合（例えば１７：１０）でランダムに混ぜて配列すれ
ば平均バリアピッチ０．２１９６３ｍｍのパララックス
バリアを製造することができる。

【００４０】ここで、バリアピッチＡ・Ｂの混合割合い
を鶴亀算の演算結果（６３：３７）にすることも可能で
あるが、この実施例では、平均バリアピッチの理想バリ
アピッチからの偏差を実質的に無視できる範囲内で、各
サイクルＤの水平幅を小さくすることによりサイクル数
を多くして高画質の立体視を得るために、０．２２０ｍ
ｍと０．２１９ｍｍとの２種類のバリアピッチＡ・Ｂを
Ａ：Ｂ＝１７：１０で混在させて、平均バリアピッチ
０．２１９６３ｍｍ、１サイクルの水平長さ５．９３ｍ
ｍのパララックスバリアを得ているのである。

【００４１】今、図９に示すように０．２２０ｍｍと
０．２１９ｍｍの２種類のバリアピッチＡ・Ｂを１７：
１０の割合でランダムに混在させたパララックスバリア
について、画素ピッチを０．１１０ｍｍ、画面−バリア
間距離（空気置換距離）を０．８５ｍｍとして、左右そ
れぞれ１０００画素に付いて左右の収束点近傍の光線の
分布を１／１４に間引きしてシミュレーションによって
求めたところ、図１０に示すように収束点ａ・ｂ間距離
がほぼ６５ｍｍとなり、理想値の等バリアピッチを有す
るパララックスバリアと同様の機能を有することが確認
できた。

【００４２】このパララックスバリアを画素ピッチ０．
１１ｍｍの液晶パネルからなる画面の前面に画面から
０．８５ｍｍ隔てた位置に配置し、画面に１画素交替に
左右視点の異なる画像を形成してパララックスバリアの
前方約５０２ｍｍから直視観察したところ立体感のある
高画質の画像を観察することができた。

【００４３】又、上記の実施例においては、照射位置を
１μｍ単位で制御できるレーザ装置を用いる方法でパラ
ラックスバリアが形成されているが、照射位置が０．１
μｍ単位で制御できる装置を用いれば、理想値０．２１
９６２８ｍｍよりも大きい０．２１９７ｍｍと理想値よ
りも小さい０．２１９６ｍｍとの２種類のバリアピッチ
を７：１８の割合でランダムに混ぜて配置することによ
り、平均バリアピッチ０．２１９６２８ｍｍのパララッ
クスバリアを製造することも可能である。この場合に
は、１サイクルの水平長さは５．４９ｍｍとなる。印刷
技術を用いる場合も同じ様に、０．２２ｍｍと０．２１
ｍｍのバリアピッチを２６：１で混ぜれば平均バリアピ
ッチ０．２１９６３ｍｍ、１サイクルの水平長さ５．９
３ｍｍのパララックスバリアとなる。

【００４４】図１１に示すこの発明の第２の実施例に係
るパララックスバリアは、全体を縦縞状の複数のサイク
ルＤに分割し、各サイクルＤでは３種類のバリアピッチ
Ａ・Ｂ・Ｃをランダムに混在させたバリア（塗潰部分）
１が形成されている。又、各サイクルＤの平均バリアピ
ッチは眼間距離Ｅ（６５ｍｍ）及び画素ピッチＰ（ここ
では、０．１１ｍｍ）から演算された理想バリアピッチ
Ｂ（０．２１９６３ｍｍ）となるようにバリア１が形成
されている。

【００４５】上記の実施例においては、照射位置が０．
１μｍ単位で制御できる装置を用いて、図１１に示すよ
うに、１サイクルＤあたり理想値０．２１９６３ｍｍよ
りも小さい０．２１９５ｍｍ（バリアピッチＡ）、０．
２１９６ｍｍ（バリアピッチＢ）と理想値より大きい
０．２１９７ｍｍ（バリアピッチＣ）との３種類のバリ
アピッチをランダムに混ぜて、各バリアの本数配置する
ことにより、平均バリアピッチ０．２１９６３ｍｍのパ
ララックスバリアを製造することができる。図１１に示
す実施例においては、３サイクルに対してバリアピッチ
Ａの部分が９カ所、バリアピッチＢの部分が３カ所、バ
リアピッチＣの部分が１８カ所になるようにバリアピッ
チをランダムに混在させてバリアを３０本配置してい
る。

【００４６】上記した各実施例は、全体を縦縞状の複数
のサイクルＤに分割し、各サイクルＤでは複数種類のバ
リアピッチをランダムに混在させたバリアを形成し、各
サイクルＤの平均バリアピッチを眼間距離Ｅ及び画素ピ
ッチＰから演算された理想バリアピッチＢとなるように
形成している。図１２及び図１３に示す実施例は、全体
を縦縞状の複数のサイクルに分割せずに、複数種類のバ
リアピッチで全体にランダムに混在させたものである。

【００４７】図１２に示すこの発明の第３の実施例のも
のは、理想値０．２１９６３ｍｍよりも小さい、０．２
１９６ｍｍ（バリアピッチＢ）と理想値より大きい０．
２１９７ｍｍ（バリアピッチＣ）との２種類のバリアピ
ッチをサイクル状ではなくランダムに混在させて、各バ
リアの本数を配置することにより、平均バリアピッチ
０．２１９６３ｍｍのパララックスバリアを形成してい
る。

【００４８】図１３に示すこの発明の第４のものは、理
想値０．２１９６３ｍｍよりも小さい０．２１９５ｍｍ
（バリアピッチＡ）、０．２１９６ｍｍ（バリアピッチ
Ｂ）と理想値より大きい０．２１９７ｍｍ（バリアピッ
チＣ）との３種類のバリアピッチを同じくサイクル状で
はなくランダムに混在させてて、各バリアの本数配置す
ることにより、平均バリアピッチ０．２１９６３ｍｍの
パララックスバリアを形成している。

【００４９】ところで、図１４（ａ）に示すように、映
像表示画面となる液晶表示装置１０と、平面光源１１
と、液晶表示装置１０の左眼用画像と右眼用画像を分離
するための光学フィルタ（パララックスバリア）１２と
で構成される立体表示装置において、光学フィルタ（パ
ララックスバリア）１２のバリアピッチを理想バリアピ
ッチにすることにより、液晶表示装置１０からの光線は
理想眼間距離に等しい６５ｍｍを置いた２つの点に収束
する。しかし、立体視を可能にするためには、完全に２
つの点に収束しなくても、図１４（ｂ）に示すように、
瞳の直径の中、例えば、直径５ｍｍ以内に液晶表示装置
１０からの光線がはいるように、光学フィルタ１２のバ
リアピッチを設計すれば、立体視を得ることができる。
従って、下記数式５を満足するように、バリアピッチを
設計することにより、立体視が行える光学フィルタ１２
が得られる。

【００５０】

【数５】Ｘ＝（Ａ×ｍ₁＋Ｂ×ｍ₂＋Ｃ×ｍ₃＋…Ｎ×
ｍ_n）／（ｍ₁＋ｍ₂＋ｍ₃＋…ｍ_n） ここで、Ａ，Ｂ，Ｃ，…Ｎ：バリアピッチ ｍ₁：バリアピッチＡのバリアの本数 ｍ₂：バリアピッチＢのバリアの本数 ・ ・ ｍ_n：バリアピッチＮのバリアの本数 Ｘ＝バリアピッチの理想値

【００５１】このように、上記数式５により、バリアピ
ッチの理想値に応じて各バリアピッチと本数を設定する
ことにより、立体視が行える光学フィルタ（パララック
スバリア）を形成することができる。

【００５２】上述した実施例では、この発明の光学フィ
ルタをパララックスバリアとして用いているので、光学
フィルタを液晶パネルからなる画面の前面に配置してい
るが、光学フィルタを光源と液晶パネルとの間に配置
し、光学フィルタのスリット及び液晶パネルを透過した
光を観察する直視型眼鏡無し立体表示装置にもこの発明
を適用することは可能である。このスリット光源化方式
に用いる光学フィルタは、前述した図８に示すパララッ
クスバリアと同様に形成すればよいが、方式の違いによ
り、理想とするスリット間ピッチがパララックスバリア
とは多少相違する。

【００５３】前述したように、スリット光源化方式に用
いる光学フィルタのスリット間ピッチＳは（０．２２０
３７ｍｍ）である。従って、光学フィルタは、全体を縦
縞状の複数のサイクルＤに分割し、各サイクルＤでは２
種類のスリット間ピッチをランダムに混在させるよう
に、バリアを形成すればよい。

【００５４】図８に示す実施例と同様に、この発明の第
５の実施例に係る光学フィルタは、全体を縦縞状の複数
のサイクルＤに分割し、図１５に示すように、各サイク
ルＤでは２種類のバリアピッチＡ・Ｂをランダムに混在
させたバリア（塗潰部分）２が形成されている。又、各
サイクルＤの平均バリアピッチは眼間距離Ｅ（６５ｍ
ｍ）及び画素ピッチＰ（ここでは、０．１１ｍｍ）から
演算された理想スリット間ピッチＳ（０．２２０３７ｍ
ｍ）となるように決められ、このバリアピッチに従いバ
リア２が形成されている。

【００５５】このバリア２は、前述の実施例と同様にガ
ラス基板上に高解像感光乳剤を膜厚２〜３μｍにわたっ
て塗布し、バリア形成部分に従来のレーザ装置を用いて
レーザビームを照射して黒化させ、黒化していない部分
の高解像感光乳剤を除去するという手順で形成される。
この製法において、レーザビームの照射位置を０．１μ
ｍ単位で制御すればより高精細にバリア２を形成するこ
とができるが、この実施例では、特に安価に光学フィル
タを形成するため、照射位置を１μｍ単位で制御してい
る。

【００５６】各サイクルＤ内のバリアピッチは複数種類
あればよく、３種類以上のバリアピッチを各サイクル内
に混在させてもよい。しかし、この実施例ではレーザ装
置の制御を簡単にするために２種類、例えば理想値より
も大きく、かつ、最も理想値に近い製造可能なバリアピ
ッチＡ（ここでは、０．２２１ｍｍ）と、理想値よりも
小さく、かつ、最も理想値に近い製造可能なバリアピッ
チＢ（ここでは、０．２２０）との２種類のピッチを組
み合わせている。

【００５７】このように２種類のバリアピッチＡ・Ｂを
各サイクルに混在させる場合には、いわゆる鶴亀算によ
って簡単にその混合割合を演算することができ、例えば
０．２２１ｍｍと０．２２０ｍｍのバリアピッチＡ・Ｂ
をその演算結果（３７：６３）あるいはそれに近似する
割合（例えば１０：１７）でランダムに混ぜて配列すれ
ば平均バリアピッチ０．２２０３７ｍｍの光学フィルタ
を製造することができる。

【００５８】ここで、バリアピッチＡ・Ｂの混合割合い
を鶴亀算の演算結果（３７：６３）にすることも可能で
あるが、この実施例では、平均バリアピッチの理想バリ
アピッチからの偏差を実質的に無視できる範囲内で、各
サイクルＤの水平幅を小さくすることによりサイクル数
を多くして高画質の立体視を得るために、０．２２１ｍ
ｍと０．２２０ｍｍとの２種類のバリアピッチＡ・Ｂを
Ａ：Ｂ＝１０：１７で混在させて、平均バリアピッチ
０．２２０３７ｍｍ、１サイクルの水平長さ５．９５ｍ
ｍの光学フィルタを得ているのである。

【００５９】今、図１５に示すように０．２２１ｍｍと
０．２２０ｍｍの２種類のバリアピッチＡ・Ｂを１０：
１７の割合でランダムに混在させた光学フィルタについ
て、画素ピッチを０．１１０ｍｍ、画面−バリア間距離
（空気置換距離）を０．８５ｍｍとして、左右それぞれ
１０００画素に付いて左右の収束点近傍の光線の分布を
１／１４に間引きしてシミュレーションによって求めた
ところ、図１６に示すように収束点ａ・ｂ間距離がほぼ
６５ｍｍとなり、理想値の等スリット間ピッチ（バリア
ピッチ）を有する光学フィルタと同様の機能を有するこ
とが確認できた。

【００６０】この光学フィルタを画素ピッチ０．１１ｍ
ｍの液晶パネルと光源の間に配置し、画面に１画素交替
に左右視点の異なる画像を形成して液晶パネルの前方約
５０１ｍｍから直視観察したところ立体感のある高画質
の画像を観察することができた。

【００６１】又、上記の実施例においては、照射位置を
１μｍ単位で制御できるレーザ装置を用いる方法でパラ
ラックスバリアが形成されているが、照射位置が０．１
μｍ単位で制御できる装置を用いれば、理想値０．２２
０３７２ｍｍよりも大きい０．２２０４ｍｍと理想値よ
りも小さい０．２２０３ｍｍとの２種類のバリアピッチ
を１８：７の割合でランダムに混ぜて配置することによ
り、平均バリアピッチ０．２２０３７２ｍｍの光学フィ
ルタを製造することも可能である。この場合には、１サ
イクルの水平長さは５．５１ｍｍとなる。印刷技術を用
いる場合も同じ様に、０．２３ｍｍと０．２２ｍｍのバ
リアピッチを１：２６で混ぜれば平均バリアピッチ０．
２２０３７ｍｍ、１サイクルの水平長さ５．９５ｍｍの
光学フィルタとなる。

【００６２】図１７に示すこの発明の第６の実施例に係
る光学フィルタは、全体を縦縞状の複数のサイクルＤに
分割し、各サイクルＤでは３種類のバリアピッチＡ・Ｂ
・Ｃをランダムに混在させたバリア（塗潰部分）１が形
成されている。又、各サイクルＤの平均バリアピッチは
眼間距離Ｅ（６５ｍｍ）及び画素ピッチＰ（ここでは、
０．１１ｍｍ）から演算された理想バリアピッチＢ
（０．２２０３７ｍｍ）となるようにバリア１が形成さ
れている。

【００６３】上記の実施例においては、照射位置が０．
１μｍ単位で制御できる装置を用いて、図１７に示すよ
うに、１サイクルＤあたり理想値０．２２０３７ｍｍよ
りも大きい０．２２０５ｍｍ（バリアピッチＡ）、０．
２２０４ｍｍ（バリアピッチＢ）と理想値より小さい
０．２２０３ｍｍ（バリアピッチＣ）との３種類のバリ
アピッチをランダムに混ぜて、各バリアの本数配置する
ことにより、平均バリアピッチ０．２１９６３ｍｍの光
学フィルタを製造することができる。図１７に示す実施
例においては、３サイクルに対してバリアピッチＡの部
分が９カ所、バリアピッチＢの部分が３カ所、バリアピ
ッチＣの部分が１８カ所になるようにバリアピッチをラ
ンダムに混ぜてバリアを３０本配置している。

【００６４】上記した各実施例は、全体を縦縞状の複数
のサイクルＤに分割し、各サイクルＤでは複数種類のバ
リアピッチをランダムに混在させたバリアを形成し、各
サイクルＤの平均バリアピッチを眼間距離Ｅ及び画素ピ
ッチＰから演算された理想バリアピッチＢとなるように
形成している。図１８及び図１９に示す実施例は、全体
を縦縞状の複数のサイクルに分割せずに、複数種類のバ
リアピッチで全体にランダムに混在させたものである。

【００６５】図１８に示す第７の実施例のものは、理想
値０．２２０３７ｍｍよりも大きい、０．２２０４ｍｍ
（バリアピッチＢ）と理想値より小さい０．２２０３ｍ
ｍ（バリアピッチＣ）との２種類のバリアピッチをサイ
クル状ではなくランダムに混在させて、各バリアの本数
を配置することにより、平均バリアピッチ０．２２０３
７ｍｍのパララックスバリアを形成している。

【００６６】図１９に示す第８の実施例のものは、理想
値０．２２０３７ｍｍよりも大きい０．２２０５ｍｍ
（バリアピッチＡ）、０．２２０４ｍｍ（バリアピッチ
Ｂ）と理想値より小さい０．２２０３ｍｍ（バリアピッ
チＣ）との３種類のバリアピッチを同じくサイクル状で
はなくランダムに混在させてて、各バリアの本数配置す
ることにより、平均バリアピッチ０．２２０３７ｍｍの
パララックスバリアを形成している。

【００６７】この実施例においても、前述と同様に、瞳
の直径の中に液晶表示装置１０からの光線がはいるよう
に、光学フィルタ１２のバリアピッチを設計すれば、立
体視を得ることができる。従って、上記数式５を満足す
るように、バリアピッチの理想値に応じて各バリアピッ
チと本数を設定することにより、立体視が行える光学フ
ィルタを形成することができる。

【００６８】また、この発明は、以上のように２種類の
映像を分離するための光学フィルタの場合だけでなく、
３種類以上の映像を分離するような、多眼式のメガネな
し立体表示装置における光学フィルタの場合にも同様に
適用することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明の光学
フィルタは、スリット間ピッチ、即ち、バリアピッチが
不均一で、かつ、平均バリアピッチが眼間距離及び画素
ピッチから演算された理想バリアピッチとなるようにバ
リアを形成しているので、画面の画素から各バリアの間
を透過した光は、観察者の瞳の中に集めることができる
とともに、肉眼視においては各サイクル内でのバリアピ
ッチのばらつきは無視され、理想バリアピッチの光学フ
ィルタを用いる場合と同様の立体感が視覚される。

【００７０】しかも、この発明の光学フィルタにおいて
は、バリアピッチは不均一であればよいので、従来の製
造装置で形成できるバリアピッチを混在させることがで
き、従来の印刷技術を利用する方法やレーザ光線を利用
する方法を用いて理想的な等バリアピッチを有する光学
フィルタと同等の機能を有する光学フィルタを作ること
ができ、コストダウンを図る上で著しく有利になる。

【００７１】特に、この発明の光学フィルタにおいて、
バリアピッチを１０μｍ単位の精度で形成する場合に
は、レーザ光線による製法に比べて格段に安価な印刷技
術を利用する方法を用いて理想バリアピッチの光学フィ
ルタと同等の機能を有する光学フィルタを作ることがで
き、コストダウンを図る上で一層有利になる。

【００７２】また、全体を縦縞状の複数のサイクルに分
割し、各サイクルにおけるスリット間ピッチ、即ち、バ
リアピッチが不均一で、かつ、各サイクルの平均バリア
ピッチが眼間距離及び画素ピッチから演算された理想バ
リアピッチとなるようにバリアを形成することで、画面
の画素から各バリアの間を透過した光は、理想バリアピ
ッチの場合と同様に理想眼間距離とほぼ同じ間隔の２つ
の収束点にほとんど収束し、肉眼視においては各サイク
ル内でのバリアピッチのばらつきは無視され、理想バリ
アピッチの光学フィルタを用いる場合と同様の立体感が
視覚される。

【００７３】この発明の直視型眼鏡無し立体表示装置
は、上記この発明の光学フィルタを画面の前面又は後面
に配置するので、画面の画素から各バリアの間を透過し
た光が、理想バリアピッチの場合と同様に理想眼間距離
とほぼ同じ間隔の２つの収束点にほとんど収束し、肉眼
視においては各サイクル内でのバリアピッチのばらつき
は無視され、理想バリアピッチの光学フィルタを用いる
場合と同様の立体感が視覚される。

【００７４】又、上記光学フィルタは、従来の印刷技術
を利用する方法やレーザ光線を利用する方法を用いて作
られるので、コストダウンを図る上で有利であり、特
に、印刷技術を利用する方法を用いる場合にはコストダ
ウンを図る上で一層有利になる。なお、光学フィルタを
光源と映像表示部との間に配置する立体表示装置とその
光学フィルタに関しても上記と同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】バララックスバリア方式の眼間距離、バリアピ
ッチ及び画素ピッチの関係を示す説明図である。

【図２】収束点近傍の光線分布を求めるシミュレーショ
ンの説明図である。

【図３】理想値の場合のシミュレーションによる収束点
近傍の光線分布図である。

【図４】従来例の要部の拡大正面図である。

【図５】従来例のシミュレーションによる収束点近傍の
光線分布図である。

【図６】０．０１μｍ単位の高精度のパララックスバリ
アのシミュレーションによる収束点近傍の光線分布図で
ある。

【図７】光学フィルタを光源と映像表示の間に配置する
方式における眼間距離、スリットピッチ、及び画素ピッ
チの関係を示す説明図である。

【図８】この発明の概略正面図である。

【図９】この発明の光学フィルタをパララックスバリア
として用いた場合の拡大正面図である。

【図１０】この発明の光学フィルタをパララックスバリ
アとして用いた場合のシミュレーションによる収束点近
傍の光線分布図である。

【図１１】この発明の光学フィルタをパララックスバリ
アとして用いた場合の拡大正面図である。

【図１２】この発明の光学フィルタをパララックスバリ
アとして用いた場合の拡大正面図である。

【図１３】この発明の光学フィルタをパララックスバリ
アとして用いた場合の拡大正面図である。

【図１４】パララックスバリア方式の観察者の瞳への集
光の様子を示す説明図であり、（ａ）は理想のバリアピ
ッチの場合、（ｂ）はこの発明の実施例の場合をそれぞ
れ示す。

【図１５】この発明の光学フィルタをスリット光源化方
式として用いた場合の拡大正面図である。

【図１６】この発明の光学フィルタをスリット光源化方
式として用いた場合のシミュレーションによる収束点近
傍の光線分布図である。

【図１７】この発明の光学フィルタをスリット光源化方
式として用いた場合の拡大正面図である。

【図１８】この発明の光学フィルタをスリット光源化方
式として用いた場合の拡大正面図である。

【図１９】この発明の光学フィルタをスリット光源化方
式として用いた場合の拡大正面図である。

【符号の説明】

Ａ・Ｂ・Ｃ バリアピッチ Ｄ サイクル １ バリア ２ バリア

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微小な幅の複数個の開口部が格子状に並
   んで設けられた光学フィルタであって、開口部のピッチ
   が不均一で、且つ、当該開口部のピッチの平均が観察者
   の眼間距離及び映像表示画面の画素ピッチから演算され
   た理想値となるように開口部が形成されることを特徴と
   する光学フィルタ。
2. 【請求項２】 前記開口部のピッチを前記映像表示画面
   の画素からの光を観察者の眼間距離に対応した位置に収
   束させるように設定したことを特徴とする請求項１に記
   載の光学フィルタ。
3. 【請求項３】 全体を縦縞状の複数のサイクルに分割
   し、各サイクルにおける開口部のピッチを不均一とした
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学フィル
   タ。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の光
   学フィルタをパララックスバリアとして用い、発光型又
   は透過型の画像形成装置の観察者側に配置したことを特
   徴とする立体表示装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３のいずれかに記載の光
   学フィルタを透過型の画像形成装置の光源側に配置し、
   上記光学フィルタの開口部より光源からの光を透過し、
   画像形成装置の左眼用の画素を透過した光と右眼用の画
   素を透過した光とが分離された状態で観察者側に出光さ
   れる立体画像表示装置。