JP2014199393A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像表示装置は、視差画像成分を含む複数の第1光線を投射する投射部を備える。また、前記第1光線を第1平面内において偏向して第2光線を得る第1の偏向部103Aと、前記第2光線を前記第1平面内において更に偏向して第3光線を得て、当該第3光線を投射する第2の偏向部103Bとを備える。
【選択図】図3
Description
知られているが、画像を正常に観察可能な範囲を示す視域角を拡大することは難しい。例
えばレンチキュラーレンズにより画像を形成する光線の屈折角を大きくすることにより視
域角を拡大しようとする場合には、収差が大きくなってしまい、意図せぬ方向に光線が偏
向されてしまうことで、視差間のクロストークが生じてしまう。
る。
える。また、前記第1光線を第1平面内において偏向して第2光線を得る第1の偏向部と
、前記第2光線を前記第1平面内において更に偏向して第3光線を得て、当該第3光線を
投射する第2の偏向部とを備える。
図1(a)及び(b)は、第1の実施形態に係る画像表示装置100の概略図である。
図1(a)は、観察者の両眼が描かれて水平視野内(水平面内)の画像表示装置100を
示し、また、図1(b)は、観察者の片眼が描かれて垂直視野内(垂直面内)の画像表示
装置100を示している。なお、ここでの水平及び垂直とは、観察者の両眼を基準とする
ものであって、必ずしも厳格に定められる水平並びに垂直を意味するものではない。即ち
、両眼が配置されている視野及びこの視野に略平行な面を水平面(x−y平面)(第1平
面)と定義し、この水平面に略直交する面を垂直面(x−z平面)と定義する。
射部101は、y−z平面上に設けられた面状の部材である。この画像投射部101は、
y軸方向(第1方向)に視差を有する画像(投影画像)を形成する視差画像成分を含む複
数の光線(第1光線)をx軸方向(第2方向)に投射する。画像表示部102は、画像投
射部101の面に対向させて、y−z平面上に設けられた面状の部材である。この画像表
示部102は、第1の偏向部103Aと、第2の偏向部103Bを備えている。第1の偏
向部103Aは、第1光線をx−y平面内において偏向することで第2光線を得る。第2
の偏向部103Bは、第2光線を更にx−y平面内において偏向することで第3光線を得
て、この第3光線を画像表示装置100の前方に設定される観察領域の視差画像成分に応
じた方向に投射する。観察者は画像表示部102が投射する複数の第3光線を観察領域か
ら観察することで、投影画像を例えば立体視することが可能となる。
差を有する画像である。以下の説明では、特に断りのない限りこの投影画像を基に説明す
る。
からの複数の視差画像から生成される。また、レンダリングで作成された画像から演算に
よって複数視点の視差画像が作成され、この視差画像から観察者に立体視させる為の画像
が生成されても良い。各々の視差画像は、それぞれ複数(番号i)の視差画像成分に分割
される。この視差画像成分は短冊状の画像セグメントであり、同一の番号iが付された視
差画像成分を配列した要素画像iをさらに配列することで投影画像が生成される。このよ
うに生成された投影画像は複数の画素を有している。
、中右用(CR)、右用(R)の画像を用いる。なお、左、中左、中右、右の位置関係は
、例えばカメラで撮影する場合には、撮影する際の位置関係に対応するものである。各視
差画像はそれぞれ4つの視差画像成分、すなわちL1〜L4、CL1〜CL4、CR1〜
CR4、R1〜R4に分割される。L1、CL1、CR1、R1が視差画像の位置関係を
保持して配列することで要素画像1が得られる。同様にして、L2、CL2、CR2、R
2から要素画像2が、L3、CL3、CR3、R3から要素画像3が、L4、CL4、C
R4、R4から要素画像4が得られる。ここで、位置関係を保持するとは、視差画像成分
が得られる元の視差画像が左用ならばこの視差画像成分は要素画像の中で左に位置し、同
様に視差画像が中左用、中右用、右用ならば、視差画像成分は要素画像の中でそれぞれ中
左、中右、右に位置することを言う。これら要素画像1〜要素画像4が番号の順に配列さ
れて投影画像が形成される。
に複数配列され、光変調部101Bに対して複数の光線(ビーム)を出射する面発光装置で
ある。光変調部101Bに対して出射する光線は、ビームの広がり角度が小さい指向性の
高いものが好ましい。低消費電力の観点から、LEDや有機EL及びLDを用いることが
好ましい。さらに色再現性、ビームの小径化、ビームの出射角度および幅などの調整によ
る視差生成の容易さの観点からはLDが好ましい。
投影画像)が有する画素に対応した光線を生成する。投影画像として、この光変調部10
1Bから出射される複数の光線には、前述のように複数の視差画像成分が含まれている。
光変調部101Bは、例えば、SLM(空間光変調器)であり、フラットパネルタイプの
液晶表示パネル(LCOS等)を用いることができる。
LCOS等の光変調部101Bを有するプロジェクタを用いることもできる。
が描かれて水平視野内(水平面内)の画像表示部102を示し、また、図3(b)は、観
察者の片眼が描かれて垂直視野内(垂直面内)の画像表示部102を示している。
偏向部(第2のレンチキュラーレンズ)103Bを備えている。また、光源101Aとし
てLDを用いる場合には、拡散部104を備えている。これらは例えば枠(図示せず)に
設けることにより、相対的な位置関係を維持して固定することができる。また、安定に固
定するために、必要に応じて第1のレンチキュラーレンズ103Aと第2のレンチキュラ
ーレンズ103Bの間に透明板105を備えてもよい。
101により投射された光線(第1光線)を屈折することにより、水平面(x−y平面)
内においてy軸方向に偏向する。すなわち、第1光線をZ軸周り正または負の回転方向に
回転することで偏向する。なお、ここでの回転とは、第1光線の単位ベクトルのx軸成分
及びy軸成分のy軸方向の正または負が変わらない範囲での回転とする。これにより、画
像(投射画像)に含まれる視差画像成分を分離する。この偏向された光は第2のレンチキ
ュラーレンズ103Bに対して出射される。ここで、図4(a)に示す第1のレンチキュ
ラーレンズ103Aは、z軸方向(第3方向)に母線(図中二点鎖線)を有する、すなわ
ち垂直方向に細長い複数の凸状の第1のシリンドリカルレンズ1031Aがy軸方向に配
列されたシート状の部材である。この第1のシリンドリカルレンズ1031Aのピッチ(
y軸方向の幅)は、投影画像に含まれる要素画像のピッチ(視差画像成分の配列方向の幅
)と同程度である。
チキュラーレンズ103Aにより投射された光線(第2光線)をさらに屈折することによ
り、水平面(x−y平面)内において光線を第1のレンチキュラーレンズ103Aが第1
光線を偏向したy軸方向と同一の方向にさらに偏向する。これにより、拡散部104に対
して視差画像成分に応じた角度で光線(第3光線)を出射する。ここで、視差画像成分に
応じた角度は、観察者に観察させたい(意図する)画像を予め決定することで、これに基
づいて事前に設定することができる。
鎖線)を有する複数の凸状の第2のシリンドリカルレンズ1031Bがy軸方向に配列さ
れたシート状の部材である。第2のレンチキュラーレンズ103は、第2のシリンドリカ
ルレンズ1031Bの光軸(図中一点鎖線)を対向する第1のシリンドリカルレンズ10
31Aの光軸に一致させて設けられている。また、凸状の入射面が第1のシリンドリカル
レンズ1031Aの焦点位置(図3中×印)よりも第1のレンチキュラーレンズ103A
の側(後方)に設けられている。この第2のシリンドリカルレンズ1031Bのピッチ(
y軸方向の幅)は、第1のシリンドリカルレンズ1031Aのピッチ(y軸方向の幅)と
同程度である。
囲(範囲を示す角度)である。ここでの視域角は、水平面において、レンチキュラーレン
ズの光軸を中心として互いに平行な2本の光線がレンチキュラーレンズに入射することで
偏向され、この偏向された2つの光線が成す角度(<180°)と定義される。
に、第1のレンチキュラーレンズ103Aの第1のシリンドリカルレンズ1031Aの光
軸から距離dだけ離れた平行な2本の光線A及び光線Bが第1のレンチキュラーレンズ1
03Aに入射し、第1のシリンドリカルレンズ1031Aにより光軸との成す角φ1(<
90°)に屈折された光線A’及び光線B’が焦点位置において成す角度θ1(<180
°)を第1の視域角と定義する。
キュラーレンズ103Bに入射し、第2のシリンドリカルレンズ1031Bにより光軸と
の成す角φ2(φ1<φ2<90°)に屈折された光線A’’及び光線B’’が成す角度
θ2(θ1<θ2<180°)と定義する。
に拡散する。拡散部104は、光線を垂直方向へ拡散させ、かつ水平方向への拡散を抑え
るために、例えばプラスチックを材質とする異方性拡散板を用いることが好ましい。視差
画像を拡散部104に表示させることで、観察者は、観察領域において拡散部104の前
方或いは背面側に立体画像を認識することができる。なお、光源103AとしてLD以外
の例えばLED等を用いる場合において、散部104を備えない場合には、観察者は観察
領域において第2のレンチキュラーレンズ103Bが出射する光線を直接観察することに
より、第2のレンチキュラーレンズ103Bの前方或いは背面側に立体画像を認識するこ
とができる。
する。図6において、投射される投射画像は、視差画像成分L1,CL1,CR1,R1
,L2,CL2,・・・,CR4,R4の順序で配列されたセグメントのパターンで示さ
れている。
03Aに対して投射されている。なお、図6には、投射される光線のうち第1のレンチキ
ュラーレンズの光軸に対して平行な光線のみを図示している。図6に示すように、1つの
要素画像に相当する4つの視差画像成分に対して1つの第1のシリンドリカルレンズ10
31Aが対応している。すなわち、視差画像成分を有する光線は、要素画像毎に異なる第
1のシリンドリカルレンズ1031Aに対して入射される。
ンズ1031Aが有する正の屈折力により、光軸に向かう方向(内側)に屈折される。す
なわち、視差画像成分L1〜L4、CL1〜CL4を有する光線は、観察者から見て左、
中左の方向に屈折され、視差画像成分CR1〜CR4、R1〜R4を有する光線は、観察
者から見て中右、右の方向に屈折される。このとき、光線は視差画像成分毎に異なる角度
で第1のシリンドリカルレンズ1031Aから出射されるために、複数の視差画像成分を
異なる方向に分離することができる。第1のシリンドリカルレンズ1031Aから出射さ
れた光線は、透明板105を通過して、要素画像毎に異なる第2のシリンドリカルレンズ
1031Bに入射される。
ンズ1031Bが有する正の屈折力により、光軸に向かう方向(内側)に更に屈折される
。すなわち、視差画像成分L1〜L4、CL1〜CL4を有する光線は、観察者から見て
左、中左の方向に更に屈折され、視差画像成分CR1〜CR4、R1〜R4を有する光線
は、観察者から見て中右、右の方向に更に屈折される。これにより、視差画像成分を有す
る光線は、視差画像成分に応じた方向に出射される。このように、第1のシリンドリカル
レンズ1031Aにより分離された視差画像成分を有する光線は、前述の視域角を広げる
方向に偏向される。
直方向に拡散されて、観察領域に投射される。観察領域において、観察者は視差画像成分
を有するこの光線が成す画像を観察することで立体視が可能となる。
ドリカルレンズによる屈折角を大きくすることを想定する。このとき、収差が大きくなっ
てしまうので、事前に定められる角度とは異なる角度で視差画像成分を含む光線が出射さ
れることになり、視差画像成分が充分に分離されずにクロストークが発生することが考え
られる。
ンズ(第1のレンチキュラーレンズ103A及び第2のレンチキュラーレンズ103B)
を用いて、段階的(2段階)に光線を屈折させることにより、視域角を広げるとともに、
クロストークを低減することが可能となる。
施形態について説明している。しかしながら、水平視野内のみならず垂直視野内において
も、垂直視差を与えることができる。この場合には、投射画像には、水平並びに垂直視野
内で視差を与える視差画像が画像投射部101から投射され、レンズが2次元に配列され
たレンズアレイを有する第1の偏向部1031A、第2の偏向部1031Bにより、投射
画像に含まれる水平視差及び垂直視差を与える視差画像が分離される。
印刷された印刷部(印刷画像)101Cを備えるものであってもよい。なお、この場合に
は、周囲からの光の反射光を用いることができるために、光源101Aは必要に応じて設
ければ良い。この場合には、印刷部101Cからの光が十分に拡散されているので、拡散
部104は備えなくともよい。
に同じ映像が届く程度の低密度の視差配置であっても、運動視差により、良好な立体感が
得られる。更に、立体感を得ることを目的とせずに、見る位置に応じて全く異なる映像を
表示させることで、例えば、画面を右から見る人と左から見る人に別々の情報を与える、
といった応用も可能である。
(第1変形例)
図3に示す画像表示部102においては、第2の偏向部(第2のレンチキュラーレンズ
)103Bが凸状の第2のシリンドリカルレンズ1031Bを有するものを例に説明した
が、これに限定されない。
02では、第2のレンチキュラーレンズ103が凸状の第2のシリンドリカルレンズ10
31Aの代わりに、凹状の第2のシリンドリカルレンズ1031Aを有している。
チキュラーレンズ103Aにより投射された光線を屈折することにより、水平面(x−y
平面)内において光線を偏向する。これにより、拡散部104に対して視差画像成分に応
じた角度で光を出射する。ここで、第2のレンチキュラーレンズ103Bは、垂直方向に
母線を有する複数の凹状の第2のシリンドリカルレンズ1031Bが水平方向に配列され
たシート状の部材である。第2のレンチキュラーレンズ103は、第2のシリンドリカル
レンズ1031Bの光軸(図中一点鎖線)を対向する第1のシリンドリカルレンズ103
1Aの光軸に一致させて設けられている。また、第1のレンチキュラーレンズ103Aに
対して、凹状の入射面が第1のシリンドリカルレンズ1031Aの焦点位置(図中×印)
よりも遠くに設けられている。この第2のシリンドリカルレンズ1031Bのピッチ(y
軸方向の幅)は、第1のシリンドリカルレンズ1031Aのピッチ(y軸方向の幅)と同
程度である。
、第1のシリンドリカルレンズ1031Aにより分離された視差画像成分を有する光線は
、第2のシリンドリカルレンズ1031Bが有する負の屈折力により視域角を広げる方向
に偏向される。
リンドリカルレンズ1031Aのピッチ(y軸方向の幅)よりも大きくすることもできる
。これにより、画面周辺における光線を画面の中央に向けて偏向させることができる。
図3に示す画像表示部102においては、第1のシリンドリカルレンズ1031Aのピ
ッチ(y軸方向の幅)と、第2のシリンドリカルレンズ1031Bのピッチ(y軸方向の
幅)が同程度であることを例に説明したが、これに限定されない。
示部102では、第1のシリンドリカルレンズ1031Aのピッチ(y軸方向の幅)が、
第2のシリンドリカルレンズ1031Bのピッチ(y軸方向の幅)よりも大きい。また、
第1のレンチキュラーレンズ103Aの中心軸(図中破線)と第2のレンチキュラーレン
ズ103Bの中心軸(図中破線)を一致させて設けられている。このとき、中心軸から離
れるに従い、対向する第1のシリンドリカルレンズ1031Aと第2のシリンドリカルレ
ンズ1031Bの光軸のy軸方向のずれ量は大きくなっていくが、最端に位置する第1の
シリンドリカルレンズ1031A及び第2のシリンドリカルレンズ1031Bの光軸のず
れ量δが第1のシリンドリカルレンズ1031Aのピッチの1/2以下であることが好ま
しい。
11は、図3に示す画像表示部102と本変形例に係る画像表示部102の比較を示した
図である。なお、図11(a)は、第1の実施形態に係る画像表示部102を示し、また
図11(b)は本変形例に係る画像表示部102を示している。
。しかしながら、第1のシリンドリカルレンズ1031Aのピッチと第2のシリンドリカ
ルレンズ1031Bのピッチを前述のように異ならせているため、図11に示すように、
中心軸から離れるに従い、2本の光線で囲まれる視域が中心軸を向く方向(内側)にシフ
トされる。
ドリカルレンズ1031Bのピッチ(y軸方向の幅)は、第1のシリンドリカルレンズ1
031Aのピッチ(y軸方向の幅)よりも大きくすることもできる。これにより、画面周
辺における光線を画面の中央に向けて偏向させることができる。
り屈折された後の光線であって、観察者に届かない光線の量を低減させることができる。
したがって、観察領域において観察者が立体視可能な範囲を拡大することが可能となる。
03Bの中心軸を一致させているが、これに限定されるものではない。すなわち、画像表
示装置に対して意図的に観察領域を左右にシフトさせる際などには、合わせて中心軸もy
軸方向にシフトさせることができる。
図12は、第2の実施形態に係る画像表示部102を示す図である。画像表示部102
は、第1のレンチキュラーレンズ103Aと第2のレンチキュラーレンズ103Bの間に
第3の偏向部(第3のレンチキュラーレンズ)103Cを有している。なお、第1の実施
形態に係る画像表示装置100と同様の構成については説明を省略する。
点位置に設けられている。図13に示す第3のレンチキュラーレンズ103Cは、第1の
シリンドリカルレンズ103Aの母線(垂直方向)と所定の角度φ(ここではφ=45°
)で交わる方向(第4方向)に母線を有する複数の凸状の第3のシリンドリカルレンズ1
031Cが母線に対して直交する方向(第5方向)に配列されたシート状の部材である。
このとき、第2のレンチキュラーレンズ103Bは、第3のレンチキュラーレンズ103
Cに対して、第3のレンチキュラーレンズ103Cの焦点距離の2倍離れた位置に設けら
れる。
有する画像である。
用(CL11〜CL17)、中右1〜7用(CR11〜CR17)、右用(R)の画像を
用いる。各視差画像はそれぞれ4つの視差画像成分、すなわちL1〜L4、CL11〜C
L14、CL21〜CL24、CL31〜CL34、CL41〜CL44、CL51〜C
L54、CL61〜CL64、CL71〜CL74、CR11〜CR14、CR21〜C
R24、CR31〜CR34、CR41〜CR44、CR51〜CR54、CR61〜C
R64、CR71〜CR74、R1〜R4に分割される。視差画像成分L1、CL11、
CL21、CL31、CL41、CL51、CL61、CL71、CR11、CR21、
CR31、CR41、CR51、CR61、CR71、R1が4×4のマトリクス状に配
列することで要素画像1が得られる。同様に、要素画像2〜4が得られる。これら要素画
像1〜要素画像4が番号の順に配列されて正方形の投影画像が形成される。
角度で第1のシリンドリカルレンズ1031Aから出射され、複数の視差画像成分を異な
る方向に分離することができる(a)。第1のシリンドリカルレンズ1031Aから出射
された光線は、要素画像毎に異なる第3のシリンドリカルレンズ1031Cに入射される
。
の各行(y軸方向)がそれぞれ異なる方向に偏向されることで、x軸方向に1行(段差を
有する)の列となって第3のシリンドリカルレンズ1031Cから出射される(b)。第
3のシリンドリカルレンズ1031Cから出射された光線は、要素画像毎に異なる第2の
シリンドリカルレンズ1031Bに入射される。
ンズ1031Bが有する正の屈折力により、光軸に向かう方向(内側)に更に屈折される
(c)。このように、第1のシリンドリカルレンズ1031A及び第3のシリンドリカル
レンズ1031Cにより分離された視差画像成分を有する光線は、前述の視域角を広げる
方向に偏向される。
直方向に拡散されて、観察領域に投射される。観察領域において、観察者は視差画像成分
を有するこの光線が成す画像を観察することで立体視が可能となる。
第2のレンチキュラーレンズの各シリンドリカルレンズのピッチが一定の場合であっても
、水平及び垂直方向に視差画像成分を配列することができるので、同一の画素ピッチのま
まで視差数を増加させることができる。これにより、観察領域において観察者はより広い
視域において滑らかな立体視が可能となる。
れるものではなく、投影画像の水平方向のピッチW、垂直方向のピッチHとした場合に、
φ=atan(W/H)とすることができる。このときには、第2のレンチキュラーレンズ1
031Cは、第3のレンチキュラーレンズ103Cの焦点距離fとした場合、第3のレン
チキュラーレンズ103Cから距離d=f×(1+1/tan2φ)の位置に設けられる。
各レンズ部分が平面を有する斜めプリズムを有するシート状の部材であってもよい。
、第1の実施形態の画像表示装置100の各変形例に基づいてもよいことは言うまでもな
い。
図16は、第3の実施形態に係る画像表示部102を示す図である。画像表示部102
は、第1のレンチキュラーレンズ103Aと第2のレンチキュラーレンズ103Bの間に
遮光部106を有している。なお、第1の実施形態に係る画像表示装置100と同様の構
成については説明を省略する。
偏向した光線は、対向する第2のシリンドリカルレンズ1031B(対向レンズと呼ぶ)
に入射されることが好ましい。しかしながら、光線の一部は、図17に示すように、対向
レンズに入射することなく、対向レンズに隣接する第2のシリンドリカルレンズ1031
B(隣接レンズ)に入射される。このような光線は迷光となって、意図せぬ方向に偏向さ
れることにより、結果的にクロストークを生じることになる。
であって、この第1のシリンドリカルレンズ1031Aと隣接する第1のシリンドリカル
レンズ1031Aに対向する第2のシリンドリカルレンズ1031Bに入射される光線(
迷光)を遮る部材である。
のレンチキュラーレンズ103Bの凹部の間に挟まれて設けられた例えばステンレスを材
質とするワイヤなど円柱形状の部材である。これにより、迷光を遮光することはもちろん
、第1のレンチキュラーレンズ103A及び第2のレンチキュラーレンズ103Bを安定
的に固定することができる。また、例えば透明板や接着剤等を用いずに固定することで、
遮光部106以外の部分は空隙にすることができるので、第1のレンチキュラーレンズ1
03Aと空隙との間に屈折率の差を大きく保つことができ、第1のレンチキュラーレンズ
103Aから出射した光線をより大きな角度で偏向することができる。
3Aの凹部と第2のレンチキュラーレンズ103Bの凹部の間に挟まれて設けられた、例
えば銅を材質とする薄膜など、角柱形状の部材であってもよい。また、図18(b)に示
すように、遮光部106は、第1のレンチキュラーレンズ103Aと第2のレンチキュラ
ーレンズ103Bの間に設けられ、第1のレンチキュラーレンズ103Aの凹部と第2の
レンチキュラーレンズ103Bの凹部を結ぶ線上に遮光パターンを有するシート状の部材
であってもよい。遮光パターンとは、透明な平板上に黒色の縞状パターンを印刷すること
などによって作成できる。
、第1の実施形態の画像表示装置100の各変形例に基づいてもよいことは言うまでもな
い。
図19は、第四の実施形態に係る画像表示部102を示す図である。画像表示部102
は、第1のレンチキュラーレンズ103Aと第2のレンチキュラーレンズ103Bの間に
屈折部107を有している。なお、第1の実施形態に係る画像表示装置100と同様の構
成については説明を省略する。
る第2のシリンドリカルレンズ1031B(対向レンズと呼ぶ)に入射されることが好ま
しい。しかしながら、光線の一部は、図17に示すように、対向レンズに入射することな
く、対向レンズに隣接する第2のシリンドリカルレンズ1031B(隣接レンズ)に入射
される。このような光線は迷光となって、意図せぬ方向に偏向されることにより、結果的
にクロストークを生じることになる。
であって、この第1のシリンドリカルレンズ1031Aと隣接する第1のシリンドリカル
レンズ1031Aに対向する第2のシリンドリカルレンズ1031Bに入射される光線(
迷光)を水平面(x−y平面)内において屈折する部材である。屈折部107は、隣り合
う第1のシリンドリカルレンズ1031Aの境界(第1のレンチキュラーレンズ103A
の凹部の頂点)と、隣り合う第2のシリンドリカルレンズ1031Bの境界(第2のレン
チキュラーレンズ103Bの凹部の頂点)とを結んだ線上に設けられる。また、屈折部1
07は表面に曲面を有しており、この曲率半径は第1のシリンドリカルレンズ1031A
及び第2のシリンドリカルレンズ1031Bの曲率半径と比較して十分に小さい方が好ま
しい。
ズ103Bの凹部の間に挟まれて設けられた可視光を透過する透明な円柱形状の部材であ
る。すなわち、屈折部107としては、例えばガラスやPMMA等のプラスチックを用い
ることができる。
ズ1031Bにより水平面(x−y平面)内において屈折されることで、観察者に届く迷
光の強度を、本来観察者に届くべき光線の強度に対して十分小さいレベルまで落とすこと
ができる。これにより、視差間のクロストークを低減することができる。
示している。なお、図20において、破線の矢印は屈折部107がない場合の光線の行路
を示し、実線の矢印は屈折部107がある場合の光線の行路を示している。図20に示す
ように、屈折部107がない場合には、第1レンチキュラーレンズ103Aから空気中に
射出する光線(迷光)は、空気中を直進して第2のレンチキュラーレンズ103Bに入射
する。一方、屈折部107がある場合には、第1レンチキュラーレンズ103Aから空気
中に射出する光線(迷光)は、屈折部107により屈折された後に第2のレンチキュラー
レンズ103Bに入射する。この場合、屈折部107がない場合に比べて、屈折部107
がある場合の光線(迷光)のほうが、水平面(x−y平面)内においてより大きな角度で
屈折する。また、屈折部107の表面において、一部の光線は反射、または拡散する。こ
のように、屈折部107がある場合には、屈折部107がない場合に比べて観察者に届く
光線(迷光)の強度を低減することができる。
している。横軸はy軸方向の位置を示し、縦軸はy軸方向の各位置における光線の光量を
示している。なお、図21(a)は、屈折部107なし、図21(b)は屈折部107あり
の場合における計算結果を示している。それぞれの図において、点線で囲まれた部分に現
れている光量のピークが、このy軸方向の位置において迷光成分が存在していることを表
している。すなわち、この領域では、2種類の分布が重なってしまい、正しい画像に加え
て、誤った角度の画像が重なって見えることになる。図21により、屈折部107ありの
場合(図21(b))では、屈折部107なしの場合(図21(a))と比べて、迷光の強度を
低減することができていることがわかる。
とができる。このとき、第2の実施形態の遮光部106により迷光を遮光するのに比べて
、本実施形態では透明な屈折部107を用いているので、より印刷画像を照らす光量及び
観察者に届く光量を多くすることができるので、観察者はより明るい投影画像を観察する
ことができる。また、第1のレンチキュラーレンズ103Aの凹部と第2のレンチキュラ
ーレンズ103Bの凹部の間に屈折部107を設けることで、両レンチキュラーレンズ1
03A及び103Bの位置合わせを容易にすることができ、また両レンチキュラーレンズ
103A及び103Bを安定的に固定することができる。また、例えば透明板や接着剤等
を用いずに固定することで、遮光部106以外の部分は空隙にすることができるので、第
1のレンチキュラーレンズ103Aと空隙との間に屈折率の差を大きく保つことができ、
第1のレンチキュラーレンズ103Aから出射した光線をより大きな角度で偏向すること
ができる。
照明光に含まれる紫外光(例えば、波長200nm‐400nm)を吸収して可視光(例えば、波長
400nm‐800nm)を放射して、更に印刷画像を照らす光量を増やすことができる。また、屈
折部107は照明光を伝える導波路として使用することも考えられる。例えば屈折部10
7の端からLED等の光を投入し、屈折部107の印刷画像側に欠陥等を設けておくこと
により、導波してきた光を印刷画像側に散乱させ照らすことも可能である。
屈折部107は、第2の偏向部103Bと一体に成形されている。一体成型された屈折部
107は、突起部の先端が曲面を有しているのが望ましく、この曲面および壁面で迷光成
分を屈折、もしくは内部反射させる。突起部の壁面は、垂直ではなくテーパがついていて
も良く、成型する際には製造性が良くなるため、テーパがついている方が望ましい。これ
により、画像表示装置100の製造が容易になる。
もに、クロストークを低減することが可能となる。
ていない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明
の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実
施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載され
た発明とその均等の範囲に含まれるものである。
101・・・画像投射部
101A・・・光源
101B・・・光変調部
102・・・画像表示部
103A・・・第1の偏向部
1031A・・・第1のシリンドリカルレンズ
103B・・・第2の偏向部
1031B・・・第2のシリンドリカルレンズ
103C・・・第3の偏向部
1031C・・・第3のシリンドリカルレンズ
104・・・拡散部
105・・・透明板
106・・・遮光部
107・・・屈折部
Claims (12)
- 第1方向に視差を有する画像を形成する視差画像成分を含む第1光線を前記第1方向に
直交する第2方向に投射する投射部と、
前記第1方向の軸及び前記第2方向の軸を含む第1平面内において、前記第2方向に前
記第1光線を偏向して第2光線を得る第1の偏向部と、
前記第1平面内において、前記第1の偏向部が前記第1光線を偏向した前記第2方向と
同じ方向に前記第2光線を更に偏向して第3光線を得て、当該第3光線を投射する第2の
偏向部と、
を備える画像表示装置。 - 前記第1の偏向部は、前記第1光線が入射する凸状の第1入射面を有する第1のシリン
ドリカルレンズが前記第1方向に複数配列し、当該第1入射面に入射した前記第1光線を
屈折するレンチキュラーレンズであり、
前記第2の偏向部は、前記第2光線が入射する凸状の第2入射面を有する第2のシリン
ドリカルレンズが前記第1方向に複数配列し、当該第2入射面が前記第1のシリンドリカ
ルレンズの焦点位置よりも前記第1の偏向部の側に設けられ、前記第2入射面に入射した
前記第2光線を屈折するレンチキュラーレンズである、請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記第1のシリンドリカルレンズの前記第1方向の幅が、前記第2のシリンドリカルレ
ンズの前記第1方向の幅よりも大きい、請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記第1の偏向部は、前記第1光線が入射する凸状の第1入射面を有する第1のシリン
ドリカルレンズが前記第1方向に複数配列し、当該第1入射面に入射した前記第1光線を
屈折するレンチキュラーレンズであり、
前記第2の偏向部は、前記第2光線が入射する凹状の第2入射面を有する第2のシリン
ドリカルレンズが前記第1方向に複数配列し、当該第2入射面が前記第1のシリンドリカ
ルレンズの焦点位置を基準に前記第1の偏向部とは反対側に設けられ、前記第2入射面に
入射した前記第2光線を屈折するレンチキュラーレンズである、請求項1に記載の画像表
示装置。 - 前記第1のシリンドリカルレンズの前記第1方向の幅が、前記第2のシリンドリカルレ
ンズの前記第1方向の幅よりも小さい、請求項4に記載の画像表示装置。 - 前記第1のシリンドリカルレンズと、前記第2のシリンドリカルレンズとは対向し、
前記第1のシリンドリカルレンズが偏向した光線であって、当該第1のシリンドリカル
レンズと隣り合う第1のシリンドリカルレンズに対向する第2のシリンドリカルレンズに
入射される光線を遮る遮光部をさらに備える、請求項2乃至5いずれか1項に記載の画像
表示装置。 - 前記第1のシリンドリカルレンズ及び前記第2のシリンドリカルレンズは、前記第1平
面に垂直な第3方向に母線を有するものであって、
前記第1の偏向部と前記第2の偏向部の間であって、前記第1のシリンドリカルレンズ
の焦点位置に第3の偏向部をさらに備え、
前記第3の偏向部は、第3方向と所定の角度で交差する第4方向に母線を有する第3の
シリンドリカルレンズまたはプリズムが前記第4方向に直交する第5方向に複数配列する
、請求項2乃至6いずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記第1入射面と前記第2入射面とは前記第2方向に対向し、
隣り合う前記第1のシリンドリカルレンズの境界と、隣り合う前記第2のシリンドリカ
ルレンズの境界とを結ぶ線上に設けられ、前記第2光線を屈折する屈折部をさらに備える
請求項2に記載の画像表示装置。 - 前記屈折部は、可視光を透過する円柱状の部材であって、前記第1のシリンドリカルレ
ンズの一部と、前記第2のシリンドリカルレンズの一部とに接する、請求項8に記載の画
像表示装置。 - 前記屈折部は、前記第1の偏向部または前記第2の偏向部のいずれか一方と一体に成形
されている、請求項8に記載の画像表示装置。 - 前記屈折部は、紫外光を吸収して可視光を放射する蛍光体を含む、請求項8乃至10の
いずれか1項に記載の画像表示装置。 - 前記投射部は、印刷画像である請求項1乃至11のいずれか1項に記載の画像表示装置
。
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