JP2010237416A - 立体表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示像の輝度分布が均一な立体表示装置を提供する。
【解決手段】立体表示装置１０００は、表示パネル６と、表示パネル６の背面に配置された導光板１２と、導光板１２の１側面である光入射面１４に対向して配置された光源１５とを備える。表示パネル６の画素は、複数の要素画素群５に分割されている。導光板１２は、光を反射するための複数の構造体１３を有する。それぞれの構造体１３は、要素画素群５に１対１に対応するように配置されている。構造体１３のサイズは、構造体１３が光源１５から遠くにあるほど大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、立体像を表示する立体表示装置に関する。特に、本発明は、導光板と表示パネルとを用いた立体表示装置に関する。

近年、眼鏡なしに観察者に立体像を提示する立体表示装置（以下、「眼鏡なし立体表示装置」とよぶ）の実用化が進んでいる。眼鏡なし立体表示装置は、観察者の右目および左目のそれぞれに異なる画像を提示する。そのため、観察者は立体視できる。

眼鏡なし立体表示装置による代表的な表示方式である多眼式について図１を参照して説明する。図１は、多眼式について説明するための図である。多眼式は、左右の目それぞれに表示する視差画像の枚数を増やし、観察者に運動視差を与える。

図１を参照して、透過型の表示パネル６は、複数の要素画素群５を含む。各要素画素群５は、立体表示のための要素画像を表示する。各要素画素群５は、複数の（ここでは６つの）絵素４を含む。それぞれの絵素４は、互いに異なる視差画像を表示する。

表示パネル６の背面には、複数の光源１０が配置される。各光源１０は１つの要素画素群５に１対１で対応している。それぞれの光源１０は、指向性を持つ光線１１を、対応する要素画素群５に向けて照射する。光線１１は、要素画素群５を通過して、所定の観察領域７に向かう。図１に示すように、光源１０と要素画素群５とは、ともに等間隔である。光源１０のピッチＡは、要素画素群５のピッチｐよりも大きくなる。

各要素画素群５に含まれるそれぞれの絵素４を通過した光線１１は、それぞれ異なる小領域８ａ〜８ｆへ進行する。各絵素４が、異なる視差画像を表示することにより、小領域８ａ〜８ｆに異なる視差画像が表示され、観察者９は立体視できる。例えば、観察者９の左右の目がそれぞれ小領域８ａ、８ｂにあるとき、観察者９の左右の目には異なる視差画像が映る。そのため、観察者９は、立体視が可能となる。

なお、要素画素群５内の絵素４の数を多くすることで、視差画像を増やすことができ、より自然な立体映像を表示することが可能となる。しかしながら、絵素４の数を増やすと、視差画像１つの解像度は、低下する。

上で説明した眼鏡なし立体表示装置は、各要素画素群５に対し指向性を持つ光を照射することで、所定の観察領域に要素画素群５を通り、かつ、指向性を持った光線を投影している。一般に、眼鏡なし立体表示装置は、表示方式に関わらず、観察者に立体映像を表示するために、要素画像を通り、かつ、指向性を持つ光線を、所定の観察領域に投影する必要がある。

ところで、現在、眼鏡なし立体表示装置を実現する構成として、パララックスバリア方式、レンチキュラ方式などが挙げられる。

パララックスバリア方式は、もっとも古い眼鏡なし立体表示方式である。パララックスバリア方式では、二次元の表示パネルの手前に、スリットが入った遮光板をおく。観察者は、この遮光板を通して表示パネルを観察する。細いスリットを通して表示パネル上のどの部分が見えるかは眼の位置によって異なる。スリットに合わせた縞状の画像を表示パネルに表示することで、右目と左目に別々の画像を見せることができる。

しかし、パララックスバリア方式を多眼式に用いる場合、スリットの幅を、視差画像（あるいは要素画像）の幅にあわせて大きくする必要がある。したがって、視差画像の数が多くなるほど、スリットが光を遮断するので、光の利用効率が悪くなるといった問題がある。

レンチキュラ方式は、表示パネルの表面に配置したレンチキュラレンズ板によって光線の方向を制御することで立体視を実現する。この方式では、光の利用効率は減少せず、比較的簡易に立体表示装置を構成することができる。しかし、レンズを表示パネルの表面上におくため、二次元表示時の解像度が落ちるという問題がある。

パララックスバリア方式やレンチキュラ方式での問題は、図１に示すように、表示パネルの裏側に、それぞれ要素画像を表示する画素群に対応した複数の指向性をもった光源を配置することで解決できる。しかし、この方法では、それぞれの光源の輝度を管理することが難しいので、パネル全体の輝度を均一にすることが難しい。

そこで、導光板を用いて、使用する光源の数を減らして輝度を管理する方法が考えられる。表示パネルの裏側に、複数の構造体（光学素子等）を有する導光板を設置する。各構造体は、導光板に入射した光を所定の方向に反射する。各構造体を指向性をもつ１つの光源とみなして、導光板を複数の光源のかわりに用いることができる。

このような導光板としては、エッジライト方式の導光板を用いることが考えられる。エッジライト方式の導光板は、特に、表示装置を薄型化するのに向いている。

国際公開第９８／１９１０５号パンフレット（特許文献１）には、構造体を不均一に分布させたエッジライト方式の導光板が開示されている。特許文献１の導光板における構造体の分布を模式的に図２に示す。図２に示すように、導光板１内には、拡散パターン素子２が光源３から離れるほど密に設置されている。このことにより、輝度が均一になる。

詳しくは、特許文献１に開示されている導光板１は、ポリカーボネートやアクリル等の透明樹脂によって形成された上面（光出射面）と、複数の拡散パターン素子２が形成された下面とを有する。導光板１下面には反射板が設置されている。

光源３は点光源である。光源３としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子チップが用いられる。光源３は、光源３の光出射面が導光板の光入射面に接するように、導光板１２に取付けられる。光源３から出射し導光板１内に導入された光は、導光板１内を光源３を中心として放射状に広がりながら全反射によって伝搬していく。導光板１に形成された拡散パターン素子２は、放射状に広がりながら伝搬する導波光に対応して、光源３を中心として同心円状に配置される。拡散パターン素子２の分布密度は、輝度分布が均一になるように、光源からの距離に応じた密度で決定されている。このとき、光源３の近傍の拡散パターン素子２の密度は、ほぼ零となっている。

特開２００１−１６７６２５号公報（特許文献２）に記載の面光源装置の面状導光板は、一定のピッチで繰り返し配置されているプリズム等の光線制御素子を有する。光線制御素子には、互いに傾斜角の異なる短辺面と、長辺面とが繰り返されている。長辺面は、長辺面に入射する伝送光を短辺面等に反射する。そのため、この面光源装置は、光の利用効率が高くなる。

また、特開２００４−２７９８１５号公報（特許文献３）には、エッジライト式導光板を使用した２眼式立体表示装置が開示されている。導光板の光路変換斜面は、導光板の光出射面に直交する方向（垂直方向）に光を出力する。また、光路変換斜面は、垂直方向から見て、右目用画素と左目用画素との間に配置される。そのため、この立体表示装置は、観察者の左右の目に異なる画像を表示することができ、立体視を可能としている。

国際公開第９８／１９１０５号パンフレット 特開２００１−１６７６２５号公報 特開２００４−２７９８１５号公報

特許文献１に記載のように、導光板の上面、もしくは下面に備えた構造体やパターンの粗密によって、導光板全体での出射光の輝度を均一にするタイプの導光板を、立体表示装置の光源として用いることはできない。立体表示装置においては、導光板内の構造体の配置は、要素画素群（一般に同一サイズ）の配置に合わせて決定されるために、構造体の配置の粗密によって輝度の均一化は実現できない。

また、特許文献２に記載の導光板は、光の利用効率を高めることはできるものの、均一な輝度の光を出力できない。また、位置によって光線制御素子の傾斜角度が変わっているため、立体視用の光線を生成できるとは限らない。

特許文献３の立体表示装置にも、特許文献２と同様に、輝度分布が均一な像を表示できないという問題がある。また、この立体表示装置は、視差バリア方式での二眼式により立体表示を実現している。多眼式ではないので、この立体映像の観察者は、立体視時に運動視差を得ることができない。

一般に、立体表示装置に適用されるエッジライト式面状光源は、表示パネル面内のすべての要素画像を所定の観察領域に投影する必要がある。従来の方式の導光板を用いた立体表示装置は、このような投影を均一な輝度分布で実現できない。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、表示像の輝度分布が均一な立体表示装置を提供することを課題とする。

本発明の１つの局面に従うと、所定の観察領域に対して立体像を提示するための立体表示装置であって、表示のための複数の画素が配列された表示パネルを備え、複数の画素は、同一サイズの複数の要素画素群に分割されており、光源と、表示パネルの背面に設置され、光源から光が入射する少なくとも一端面を有する導光板とをさらに備え、導光板は、複数の要素画素群にそれぞれ対応して設けられ、光源からの光を反射するための複数の構造体を含み、各構造体は、各構造体が反射した光が複数の要素画素群のうち対応する要素画素群を通過して観察領域に向かうように配置され、それぞれの構造体は、光源からの距離の増加にともなう光密度の減少を相殺するように、光源からの光を反射する。

好ましくは、各要素画素群は、等間隔に配置され、複数の構造体は、要素画素群のピッチに応じたピッチで等間隔に配置される。

さらに好ましくは、構造体のピッチは、要素画素群のピッチよりも大きい。
さらに好ましくは、構造体のピッチＡは、要素画素群のピッチをｐ、表示パネルと構造体との間の距離をｈ、表示パネルと観察領域との間の距離をＺとして、Ａ＝ｐ＊［（Ｚ＋ｈ）／Ｚ］で与えられる。

好ましくは、要素画素群は、短冊状に配列されており、各構造体は、１次元状であり、要素画素群の配列方向に平行に配置されている。

好ましくは、構造体の配置および要素画素群の配置は、表示パネルの中心と観察領域の中心を結ぶ線について対称である。

好ましくは、各構造体は、光源からの光を反射するための反射面を有し、光源から遠くにあるほど、構造体は、大きな反射面を有する。

さらに好ましくは、各構造体の形状は互いに相似であり、各構造体のサイズは、各構造体が光源から遠くにあるほど大きい。

本発明によれば、エッジライト方式の導光板を用いる立体表示装置において、導光板内の構造体を、立体像の要素画像を表示するための要素画素群の位置に対応させる。また、構造体が、光源からの距離の増加にともなう光密度の減少を相殺するように、光源からの光を反射するように、構造体を設計する。その結果、本発明によれば、表示像の輝度分布が均一な立体表示装置を提供することができる。

多眼式について説明するための図である。 特許文献１の導光板における構造体の分布を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体表示装置の構成を示す図である。 構造体により反射される光を示す図である。 表示パネルおよび構造体の斜視図である。 要素画素群と構造体との配置を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部分には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

（構成の概略）
本発明の実施の形態に係る立体表示装置１０００の構成を図３を参照して説明する。図３は、立体表示装置１０００の構成を示す図である。立体表示装置１０００は、６視差（視差画像が６種類）の多眼式で、立体像を観察者に提示する。

立体表示装置１０００は、表示パネル６と、導光板１２と、光源１５と、制御部１００と、記憶部２００とを備える。立体像の観察領域７の幅Ｗは２００ｍｍ、観察領域７と表示パネル６との間の距離Ｚは５００ｍｍである。

表示パネル６としては、表示のための複数の画素（絵素）が配列された透過型液晶パネルを使用する。透過型液晶パネルとしては、１２００×１９２０ピクセルのＷＵＸＧＡ（Ｗｉｄｅ Ｕｌｔｒａ ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）パネルを用いた。表示パネル６のＲ、Ｇ、Ｂ画素が３つで１絵素を構成する。１絵素は、１辺が０．１７２５ｍｍの正方形である。

表示パネル６の絵素は、複数の（ここでは６つの）要素画素群５に分割されている。要素画素群５は、立体像の提示のための要素画像を表示する。各要素画素群５は、同じ大きさであり、ピッチｐで等間隔に配置される。また、要素画素群５は、紙面垂直方向に短冊状に配列された６つの絵素４を含む。各絵素４は、視差画像を表示する。つまり、６つの視差画像を、１枚の要素画像で表わす。

立体表示装置１０００は、表示パネル６の背面側（表示パネル６から見て、観察領域７と逆側）に、バックライトシステムを備える。バックライトシステムは、導光板１２と、導光板１２の１つの側端面（光源１５からの光の入射端面１４）に対向配置された光源１５とで構成される。光源１５としては、特にこれに限られないが、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などを用いることができる。光源１５は、構造体１３と同じ方向（紙面垂直方向）にのびた線状光源であるとする。

導光板１２の底面１２ｂには、複数の線状の構造体１３が等間隔に配置されている。構造体１３の数は、要素画素群５の数に対応する。本実施の形態では、構造体１３は、線状の三角プリズムである。構造体１３は、互いにサイズが異なる。構造体１３の配置およびサイズについては、後で詳しく説明する。

記憶部２００は、種々のデータを格納する。記憶部２００は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を含む。また、記憶部２００は、読み書き可能な記憶装置（例えば、ハードディスクや、フラッシュメモリ）も含む。

具体的には、記憶部２００は、プログラム２１０や、画像データ２２０などを格納する。プログラム２１０は、制御部１００により実行される。画像データ２２０は、１つの物体を複数の方向から見て得られる画像にそれぞれ対応する、複数の視差画像データ、あるいは、視差画像データを複数組み合わせた要素画像データを含む。

制御部１００は、立体表示装置１０００の各部の動作を制御する。具体的には、制御部１００は、表示パネル６と、光源１５と、記憶部２００との動作を制御する。制御部１００は、プログラム２１０を記憶部２００に含まれるＲＡＭに展開して実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、表示パネル６の周辺回路、光源の周辺回路などを含む。なお、ＣＰＵの行なう処理を、専用回路などのハードウェアにより実現しても構わない。

制御部１００は、画像制御部１１０と、光源制御部１２０とを含む。画像制御部１１０は、表示パネル６の各画素の動作を制御する。画像制御部１１０は、記憶部２００に格納された画像データ２２０に基づいて、各画素による光透過量を制御する。つまり、表示パネル６が、画像データ２２０に応じた光を透過するように、画像制御部１１０は、各ＲＧＢ画素に、光を透過もしくは遮断するための信号を与える。

光源制御部１２０は、光源１５による光の出力を制御する。光源制御部１２０は、立体映像の表示開始の指示に応じて、光源１５に光出力を開始させるための信号を与える。また、光源制御部１２０は、立体映像の表示終了の指示に応じて、光源１５に光出力を終了させるための信号を与える。また、立体映像全体の輝度調整の指示に応じて、光源制御部１２０は、光源１５に、出力光の強度を調整するための信号を与えてもよい。なお、立体映像の表示開始等の指示は、外部からのボタンなどの入力装置への入力や、プログラム２１０に規定された所定の時間の経過等に応じて発生するものとする。

（構造体の配置）
ここからは、導光板１２の構造体１３の配置について詳しく説明する。まず、表示パネル６と導光板１２の底面１２ｂ間の距離ｈは、要素画素群５のピッチｐ、観察領域７の幅Ｗ、ならびに、表示パネル６と観察領域７間の距離Ｚより、
ｈ＝（ｐ＊Ｚ）／（Ｗ−ｐ）＝２．６ｍｍ （１）
と定まる。これは、底面１２ｂに設置される１つの構造体１３から出力し、１つの要素画素群５を通った光が、観察領域７に進行するための条件である。

なお、ここでは、構造体１３は、距離ｈに比べて十分小さく、構造体１３から出力する光が、底面１２ｂから出力するとみなしている。また、距離Ｚおよび距離ｈは、厳密には、それぞれ、表示パネル６の画像表示面（図３では、表示パネル６の上面）から、観察領域７および底面１２ｂまでの距離である。

また、構造体１３のピッチＡは、表示パネル６内の要素画素群５の位置に基づく配置となっている。ピッチＡは、要素画素群５のピッチｐ、表示パネル６と導光板１２の底面１２ｂ間の距離ｈ、表示パネル６と観察領域７間の距離Ｚから、
Ａ＝ｐ＊［（Ｚ＋ｈ）／Ｚ］＝１．４ｍｍ （２）
と求められる。式（２）から、Ａとｐとの間には、Ａ＞ｐの関係が成り立つことがわかる。構造体１３は、上記の式（２）から算出したピッチで連続的に各要素画素群５の配列方向（図３の紙面垂直方向）と平行に配置される。

立体表示装置１０００における光源から１５の光の軌跡を図３を用いて説明する。光源１５からの光は、導光板１２の入射端面１４に入射する。導光板１２への入射光は、導光板１２内を全反射しながら進行方向（入射端面１４から、入射端面１４に対向する面に向かう方向）に進んでいく。入射光は、構造体１３によって反射あるいは散乱されると、導光板１２上面の光出射面１２ａから導光板１２外に進行する。

構造体１３は、要素画素群５と１対１に対応して配置される。各構造体１３により反射あるいは散乱された光は、対応する要素画素群５を照射する。各構造体１３を、図１における１つの光源１０（点光源）とみなすことができる。

なお、図３では構造体１３での反射光が、構造体１３に１対１で対応している要素画素群５のみ照射しているように図示しているが、実際にはほかの要素画素群５も照射している。しかし、その対応していない要素画素群５への照射光は、所定の観察領域７外に画像を投影することになり、観察領域７内での立体視に影響しない。

したがって、ここで、構造体１３が要素画素群５と１対１で対応するとは、それぞれの構造体１３により反射あるいは散乱され、観察領域７に向かう光が、互いに異なる１つの要素画素群５を透過することを意味する。

（構造体のサイズ）
本導光板１２においては、構造体１３を、相似形状を保ったまま、光源１５から離れるほど徐々に大きくする。このことで、入射光を導光板１２全面に行き渡らせたときに、それぞれの構造体１３が、光を均一に反射するための反射面を確保できる。

光源１５から離れるほど、光の拡散、減衰等により、光密度が減少する。構造体１３のサイズは、光源１５からの距離の増加にともなう光密度の減少を相殺するように、設計される。構造体１３の設計者は、例えば、シミュレーションあるいは実験等により、適宜、構造体１３のサイズを決定すればよい。

このことについて、図４を参照して詳しく説明しておく。図４は、構造体１３により反射される光を示す図である。図４には、３つの構造体１３（構造体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ）を描いている。また、図４には、光源１５が出力する光線（矢印をつけた線）を示している。ただし、図４における光線の進行方向は、必ずしも厳密ではない。また、構造体１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃのサイズおよび位置関係は、図４に示したものに限られない。

以下では、構造体１３Ｂと構造体１３Ｃとに着目して、各構造体１３が、表示パネル６に均一な輝度の光を投影できることを説明する。

構造体１３Ｂの光反射面１６Ｂには、光源１５から直進する光および導光板１２の側面や他の構造体１３で反射された光が入射する。また、構造体１３Ｃの光反射面１６Ｃにも、光源１５から直進する光および導光板１２の側面や他の構造体１３で反射された光が入射する。

光源１５から光反射面１６Ｃまでの光路は、光源１５から光反射面１６Ｂまでの光路よりも長い。一方、光は、光源１５から同心円状に伝播するため、単位面積あたりの光量（光密度）は、光源１５から遠ざかるほど減少する。そのため、光源１５から直進する光に関しては、光反射面１６Ｃの単位面積に入射する光量は、光反射面１６Ｂの単位面積に入射する光量よりも少なくなる。また、導光板１２内で反射された光に関しても、反射面でのロスにより、光反射面１６Ｃの単位面積に入射する光量は、光反射面１６Ｂの単位面積に入射する光量よりも少なくなる。

しかしながら、光反射面１６Ｃは、光反射面１６Ｂよりも大きい。そのため、光反射面１６Ｃは、光反射面１６Ｂと比べた光密度の減少を補償することができる。各構造体１３のサイズを適切に設計することで、各構造体１３は、同じ光量の光を要素画素群５の表示領域に投影することができる。つまり、各構造体１３は、表示パネル６を均一に照射できる。

（構造体および要素画素群の形状）
ここで、構造体１３および要素画素群５の形状について図５を参照して詳しく説明しておく。図５は、表示パネル６および構造体１３の斜視図である。

本実施の形態では、要素画像を表示パネル６の縦方向（図５のｙ方向、図３での紙面垂直方向）に列状に配置に配置している。表示パネル６の隣接する６つの絵素列１８が、１つの要素画素列１９を構成する。

要素画像を所定の観察領域７に投影するため、導光板１２に設置する構造体１３の配置方向は、要素画像の配置方向と平行にする必要がある。要素画像の配置方向と、構造体１３とが平行でないと、要素画像と構造体１３（すなわち光源）が１対１で対応しない。構造体１３が反射した光は、複数の要素画素群５を透過して、観察領域７を照射することになる。その結果、要素画像内の画素が表わす視差画像が、本来視差画像が表示されるべき観察領域７内の小領域からずれた小領域で表示されてしまう。つまり、クロストークが発生する。そのため、観察者は、立体視しにくくなる。

したがって、本実施の形態では、線状の構造体１３を、要素画像列と平行なｙ方向に沿って配置する。構造体１３は、要素画素列１９と１対１で対応しており、構造体１３を要素画素群５の線状光源とみなすことができる。

構造体１３は、構造体１３に対応する要素画素列１９（要素画素群５）に向かって、指向性を持った出射光を照射する。その結果、観察領域７に要素画像が投影される。このとき、観察領域７内の６つの小領域（これらは光の進行角度で規定される）に、それぞれの小領域の位置に対応した絵素４による視差画像が表示される。観察者は、左右の目で異なる視差画像を見ることで、立体視が可能となる。

ここでは、要素画素群５は、６絵素列からなる（すなわち、要素画像は、６つの視差画像を含む）とした。しかしながら、要素画素群５が含む絵素列の数は、これに限定されない。また、画素単位で要素画像を作成することも可能である。

要素画素群５の配置および形状にも限定はない。本実施の形態のように、表示パネル６の１つの絵素列に含まれるすべての画素を要素画素群５としてもよいし、絵素列に対して斜めに要素画素群５を配置してもよい。また、要素画素群５の形状は、正方形であってもよいし、平行四辺形であってもよい。

なお、表示パネルの中心と観察領域の中心は、一般に一致していることが望ましい。そのため、本実施の形態でも、観察領域７の中心と表示パネル６の中心とを一致させる。このとき、要素画素群５および要素画素群５に対応する構造体１３は、図６に示すように、表示パネル６の中心と観察領域７の中心とを結ぶ線について対称に配置される。図６は、要素画素群５と構造体１３との配置を示す図である。なお、図６では、各構造体１３を同じ大きさに描いているが、実際には異なる。

したがって、要素画素群５の中心と、要素画素群５に対応する構造体１３とのずれは、要素画素群５が表示パネル６の端に近づくほど大きくなる。図６でいうと、構造体１３ｃおよび構造体１３ｄの要素画素群５の中心からのずれｄ１と、構造体１３ｂおよび構造体１３ｅの要素画素群５の中心からのずれｄ２と、構造体１３ａおよび構造体１３ｆの要素画素群５の中心からのずれｄ３とには、ｄ１＜ｄ２＜ｄ３の関係がある。

以上のように、本実施の形態では、導光板１２の底面１２ｂに設置した構造体１３の大きさを、光源１５から離れていくにしたがって、相似形状を保ったまま徐々に大きくする。導光板１２は、構造体１３の大きさが異なることで反射する光量を調整し、表示パネル６に照射する光の輝度分布を均一にすることができる。したがって、観察領域７内のすべての小領域（角度）で表示される視差画像毎の輝度が均一となり、立体表示装置１０００の観察者は、きれいな立体像を観察できる。

本実施の形態に係る立体表示装置１０００は、構造体の粗密を変更するのではなく、それぞれの構造体の設計を変えているため、構造体（光源）を要素画像に１対１に対応させつつ、均一な輝度で立体像を表示できる。

なお、本実施の形態では、構造体（三角プリズム）のサイズを、変えることで、輝度の均一化を実現している。しかしながら、輝度の均一化を実現するための構造体の設計はこれに限られない。構造体全体のサイズではなく、反射面のサイズのみを変えてもよい。あるいは、構造体の光反射率を変更してもよい。

本実施の形態で示した立体表示方法は、多眼式によるものである。しかしながら、本実施の形態に係る立体表示方法は、その他の立体表示方式にも適用可能である。例えば、本実施の形態に係る立体表示方法は、左右の目に異なる２つの視差画像を表示する２眼式、空間に物体が存在するときに発生する光線を再現する光線再生方式などにも適用可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、特に、薄型あるいは小型の立体表示装置に利用されることが望まれる。

１ 導光板、２ 拡散パターン素子、３ 光源、４ 絵素、５ 要素画素群、６ 表示パネル、７ 観察領域、８ 小領域、９ 観察者、１０ 光源、１１ 光線、１２ 導光板、１２ａ 光出射面、１２ｂ 底面、１３ 構造体、１４ 入射端面、１５ 光源、１８ 絵素列、１９ 要素画素列、１００ 制御部、１１０ 画像制御部、１２０ 光源制御部、２００ 記憶部、２１０ プログラム、２２０ 画像データ、１０００ 立体表示装置。

Claims (8)

1. 所定の観察領域に対して立体像を提示するための立体表示装置であって、
   表示のための複数の画素が配列された表示パネルを備え、前記複数の画素は、同一サイズの複数の要素画素群に分割されており、
   光源と、
   前記表示パネルの背面に設置され、前記光源から光が入射する少なくとも一端面を有する導光板とをさらに備え、
   前記導光板は、複数の前記要素画素群にそれぞれ対応して設けられ、前記光源からの光を反射するための複数の構造体を含み、各前記構造体は、各前記構造体が反射した光が前記複数の要素画素群のうち対応する前記要素画素群を通過して前記観察領域に向かうように配置され、
   それぞれの前記構造体は、前記光源からの距離の増加にともなう光密度の減少を相殺するように、前記光源からの光を反射する、立体表示装置。
2. 各前記要素画素群は、等間隔に配置され、
   前記複数の構造体は、前記要素画素群のピッチに応じたピッチで等間隔に配置される、請求項１に記載の立体表示装置。
3. 前記構造体のピッチは、前記要素画素群のピッチよりも大きい、請求項２に記載の立体表示装置。
4. 前記構造体のピッチＡは、前記要素画素群のピッチをｐ、前記表示パネルと前記構造体との間の距離をｈ、前記表示パネルと前記観察領域との間の距離をＺとして、
   Ａ＝ｐ＊［（Ｚ＋ｈ）／Ｚ］
   で与えられる、請求項３に記載の立体表示装置。
5. 前記要素画素群は、短冊状に配列されており、
   各前記構造体は、１次元状であり、前記要素画素群の配列方向に平行に配置されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の立体表示装置。
6. 前記構造体の配置および前記要素画素群の配置は、前記表示パネルの中心と前記観察領域の中心を結ぶ線について対称である、請求項１から５のいずれか１項に記載の立体表示装置。
7. 各前記構造体は、前記光源からの光を反射するための反射面を有し、前記光源から遠くにあるほど、前記構造体は、大きな前記反射面を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の立体表示装置。
8. 各前記構造体の形状は互いに相似であり、各前記構造体のサイズは、各前記構造体が前記光源から遠くにあるほど大きい、請求項７に記載の立体表示装置。

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