JP2015004864A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体視用の表示装置に用いるレンズとして、レンチキュラーレンズが知られている。しかし、従来の表示装置では、レンチキュラーレンズによりコマ収差及び像面湾曲が発生することがあった。【解決手段】本発明の第１の態様においては、バックライト用の光を出射するバックライト部と、バックライト部より視点側に設けられ、表示領域毎に、複数の視点に対応する複数の開口を有するシャッター部と、シャッター部に対してバックライト部側または視点側に設けられ、表示領域毎に、シャッター部の複数の開口を通過する光を複数の視点に対する光に分離するレンチキュラーレンズと、表示領域毎に開口を有し、レンチキュラーレンズを通過した複数の視点への光を開口から通過させるパララックスバリアと、光路上に設けられ、光を選択的に透過させることにより画像を表示する表示部とを備える表示装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関する。

透過型表示モニタおよびレンズを用いて立体画像を視認させる技術として、透過型表示モニタの裏面側から右眼用光源および左眼用光源で照射して、右眼用光源からの光および左眼用光源からの光をレンズによりそれぞれ観視者の右眼上および左眼上に結像させる技術が知られている。例えば、下記特許文献には立体視に関連する技術が記載されている。
特許文献１ 特開２００９−９８５８９号公報

ところで、立体視用の表示装置に用いるレンズとして、レンチキュラーレンズが知られている。レンチキュラーレンズは、垂直方向に延伸する断面が半月形状の複数の微小レンズを水平方向に並べて配列したものである。しかし、従来の表示装置では、レンチキュラーレンズによりコマ収差及び像面湾曲が発生することがあった。

本発明の第１の態様においては、バックライト用の光を出射するバックライト部と、バックライト部より視点側に設けられ、表示領域毎に、複数の視点に対応する複数の開口を有するシャッター部と、シャッター部に対してバックライト部側または視点側に設けられ、表示領域毎に、シャッター部の複数の開口を通過する光を複数の視点に対する光に分離するレンチキュラーレンズと、表示領域毎に開口を有し、レンチキュラーレンズを通過した複数の視点への光を開口から通過させるパララックスバリアと、光路上に設けられ、光を選択的に透過させることにより画像を表示する表示部とを備える表示装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る表示装置１０の構成の概要を示す。 本実施形態に係る表示装置１０の具体的な構成を示す。 本実施形態に係る表示装置１０の構成および表示装置１０から第１観視者に与えられる光の一例を示す。 本実施形態に係る表示装置１０の構成および表示装置１０から第２観視者に与えられる光の一例を示す。 シャッター部２００、レンチキュラーレンズ３００、及び、パララックスバリア４００を通過する光の一例を示す。 本実施形態におけるレンチキュラーレンズ３００の正面図を示す。 本実施形態の第１変形例に係る表示装置１０の具体的な構成を示す。 本変形例に係るレンチキュラーレンズ３００の正面図の一例を示す。 本実施形態の第２変形例に係るシャッター部２００の制御タイミングを示す。 本実施形態の第３変形例に係るシャッター部２００の制御タイミングを示す。 本実施形態の第４変形例に係る表示装置１０の構成および観視者が左右に移動した場合における複数の開口の移動方向を示す。 本実施形態の第５変形例に係る表示装置１０の構成および観視者が左右に移動した場合における複数の開口の移動方向を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る表示装置１０の構成の概要を示す。表示装置１０は、複数の観視者に対応する複数の観視位置に向けて画像を表示する。

より詳しくは、表示装置１０は、一または複数の右眼用画像を表示して複数の観視者のそれぞれの右眼に与え、一または複数の左眼用画像を表示して複数の観視者のそれぞれの左眼に与える。このような表示装置１０は、画像分離用の専用メガネを装着しない複数の観視者、即ち、裸眼の複数の観視者に対して立体像を提供することができる。

表示装置１０は、バックライト部１００と、シャッター部２００、レンチキュラーレンズ３００と、パララックスバリア４００と、表示部５００と、光学部６００と、垂直方向拡散板７００と、検出部８００と、光出力制御部８１０と、表示制御部８２０とを備え、左眼用画像及び右眼用画像を図１の右側に位置する観視者に与える。本実施形態の説明において、表示装置１０のバックライト部１００側の方向を光源側といい、表示装置１０の垂直方向拡散板７００側の方向を視点側という。

バックライト部１００は、表示装置１０の最も光源側に設けられ、バックライト用の光を出射する。一例として、バックライト部１００は、視点側に向けて平行光（ほぼ平行な光）を出力し、表示装置１０の光源を提供する。

シャッター部２００は、バックライト部１００より視点側の光路上に設けられる液晶素子であってよく、バックライト部１００からの平行光の一部を遮光し一部を透過してレンチキュラーレンズ３００へと出力する。

レンチキュラーレンズ３００は、シャッター部２００に対して視点側の光路上に設けられる。レンチキュラーレンズ３００は、バックライト部１００から入力された光を予め定められた複数の方向に屈折させてパララックスバリア４００へと出力する。

パララックスバリア４００は、レンチキュラーレンズ３００より視点側の光路上に設けられる。パララックスバリア４００は、レンチキュラーレンズ３００からの光の一部を通過させて表示部５００へと出力する。

表示部５００は、パララックスバリア４００より視点側の光路上に設けられ、光を選択的に透過させることにより一方の面に画像を表示する。例えば、表示部５００は、表示部５００における表示方向に対する裏面側から照射された光を透過させることにより、表示した画像を観視者に与える透過型パネルである。表示部５００は、右眼用画像および左眼用画像を領域ごとに表示し、これにより複数の観視者に対して３次元画像を表示する。

光学部６００は、表示部５００の視点側の光路上に設けられる。光学部６００は、表示部５００を通過した光を、複数の観視位置のそれぞれの方向へと集光する。

垂直方向拡散板７００は、光学部６００より視点側の光路上に設けられる。垂直方向拡散板７００は、光学部６００から出射する光を表示部５００の垂直方向に拡散させる。

検出部８００は、複数の観視位置に対応する観視者をそれぞれ検出する。光出力制御部８１０は、シャッター部２００の透光および遮光、及び、バックライト部１００における光を出力する位置およびタイミングを制御する。これに加えて、光出力制御部８１０は、バックライト部１００における光の点灯および消灯を制御してもよい。表示制御部８２０は、右眼用画像および左眼用画像の表示タイミングを制御する。

図２は、本実施形態に係る表示装置１０の具体的な構成を示す。

バックライト部１００は、水平方向において略平行な光を出射し、光源１１０、垂直方向拡散板１２０、及び、レンズ部１３０を有する。

光源１１０は、バックライト部１００の最も光源側に設けられ、表示装置１０のバックライト用の光を出射する。光源１１０は、一例として直線偏光を出射する液晶プロジェクターであってよい。

垂直方向拡散板１２０は、光源１１０およびシャッター部２００の間の光路上に設けられ、光源１１０から出射する光を表示部５００の垂直方向（図２における縦方向）に拡散させる。

レンズ部１３０は、垂直方向拡散板１２０の視点側の光路上に設けられ、垂直方向拡散板１２０から出射する光源１１０からの光を水平方向に略平行となるように屈折する。レンズ部１３０は、２次元フレネルレンズ１３２及び集光レンズ１３４を含む。

２次元フレネルレンズ１３２は、レンズ部１３０のうち表示装置側の光路上に設けられ、垂直方向拡散板１２０からの光を集光し、集光レンズ１３４にほぼ平行な光を入射させる。

集光レンズ１３４は、レンズ部１３０のうち視点側の光路上に設けられ、複数の視点のそれぞれに対する各表示領域からの光を、対応する１個以上の視点へと集光する。一例として、集光レンズ１３４は、入射した光を水平方向に並ぶ複数の領域のそれぞれに向う方向に屈折させるパターンを有するプリズムパネル状のフレネルレンズであってよい。

集光レンズ１３４は、想定される複数の観視者に応じて複数の垂直方向に並んだ、出射方向の異なる複数のパターンを有してよい。図２の例においては、集光レンズ１３４は、入射した光を左右の２方向に屈折して出射する２つの領域（第１領域１３４−１及び第２領域１３４−２）を垂直方向に連続して有し、第１領域１３４−１及び第２領域１３４−２から、２人の観視者の視点に対する光をそれぞれ出力する。

シャッター部２００は、液晶素子により透光及び遮光（以下、透光状態ともいう）を制御する複数の開口を有する。シャッター部２００は、複数の観視者に対応する複数の表示領域毎に複数の開口の透光状態を制御する。例えば、シャッター部２００は、集光レンズ１３４の第１領域１３４−１に対応する第１領域２１０−１及び第２領域１３４−２に対応する第２領域２１０−２を有し、これらの領域ごとに複数の開口の透光状態を制御する。

また、シャッター部２００は、一の表示領域において、複数の視点（例えば、一の観視者の右眼及び左眼）に対応する複数の開口ごとに透光状態を制御する。例えば、シャッター部２００は、第１領域２１０−１及び第２領域２１０−２のそれぞれにおいて、右眼用領域と左眼用領域ごとに複数の開口の透光状態を制御する。シャッター部２００は、左眼用領域及び右眼用領域に対応して遅相軸方向が異なるようにパターニングされた位相差板（例えば、１／４波長板）を一面に有する。

これにより、シャッター部２００は、位相差板の右眼用領域において、集光レンズ１３４から入射した右眼用の視点に対する光（例えば、斜め方向の直線偏光）を第１偏光（例えば、右回り円偏光）により偏光させる。また、シャッター部２００は、位相差板の左眼用領域において、集光レンズ１３４から入射した左眼用の視点に対する光を第１の偏光と異なる第２偏光（例えば、左回り円偏光）により偏光させる。

これにより、シャッター部２００は、複数の観視者に対応して異なるパターンの光源を表示部５００に供給し、また、シャッター部２００は、観察者ごとに右目用光源光と左目用光源光とを異なる方向の偏光として表示部５００に供給する。

レンチキュラーレンズ３００は、シャッター部２００から視点側において水平方向に並んで配置され、裏面側から入射される光を水平方向に発散させる複数のシリンドリカルレンズ３５０を有する。

複数のシリンドリカルレンズ３５０は、複数の観視者に対応する表示領域毎に、シャッター部２００の複数の開口を通過する光を複数の視点に対する光に分離する。例えば、レンチキュラーレンズ３００は、シャッター部２００の第１領域２１０−１からの光を透過する第１領域３１０−１と、第２領域２１０−２からの光を透過する第２領域３１０−２を備える。

複数のシリンドリカルレンズ３５０は、シャッター部２００の第１領域２１０−１からの光を第１領域３１０−１に入射させ、第２領域２１０−２からの光を第２領域３１０−２に入射させる。複数のシリンドリカルレンズ３５０は、観視者に対応するそれぞれの領域において、右眼用領域からの右眼用光源光を観視者の右眼に対応する方向に出力し、左眼用領域からの左眼用光源光を観視者の左眼に対応する方向に出力する。

また、シリンドリカルレンズ３５０は、図示するように表示部５００の垂直方向に対して斜め方向に延伸する。これにより、表示装置１０を観視した時に生じる垂直方向の筋状の輝度ムラを低減することができる。

パララックスバリア４００は、複数の観視者に対応する表示領域毎に設けられる開口を有し、レンチキュラーレンズ３００を通過した複数の視点への光を開口から通過させる。例えば、パララックスバリア４００は、複数のシリンドリカルレンズ３５０のそれぞれの位置に対応して傾いて配置されるストライプ状の複数の開口を有し、これにより複数の開口を複数の表示領域に対応させる。

パララックスバリア４００の開口の各々は、対応するシリンドリカルレンズ３５０よりも幅が小さくてよい。パララックスバリア４００は、例えば、ガラス基板上にストライプ状に黒色樹脂又は金属を形成したものであってよい。

パララックスバリア４００は、レンチキュラーレンズ３００の第１領域３１０−１からの光を透過する第１領域４１０−１と、第２領域３１０−２からの光を透過する第２領域４１０−２を備える。

表示部５００は、液晶素子を備え、液晶素子により領域ごとに右眼用画像及び左眼用画像を表示し、これにより、観視者の左眼に対して左眼用画像を表示し、観視者の右眼に対し右眼用画像を表示する。

例えば、表示部５００は、シャッター部２００の位相差板の右眼用領域と対応した右眼用の表示領域である右眼用領域と、位相差板の左眼用領域と対応した左眼用の表示領域である左眼用領域とを有する。ここで、表示部５００は、右眼用領域及び左眼用領域に対応して遅相軸方向が異なるようにパターニングされた位相差板（例えば、１／４波長板）を一面に有する。

これにより、表示部５００は、右眼用領域において、第１偏光（例えば、右回り円偏光）の光を表示部５００の透過軸の直線偏光に変換して通過させ、第２偏光（例えば、左回り円偏光）の光を表示部５００の遮光軸の直線偏光に変換して遮断する。これにより、表示部５００は、右眼用領域においてシャッター部２００からの右眼用光源光のみを透過し、左眼用光源光を遮蔽する。

また、表示部５００は、左眼用領域において、第１偏光の光を表示部５００の遮光軸の直線偏光に変換して遮断し、第２偏光の光を表示部５００の透過軸の直線偏光に変換して通過させる。これにより、表示部５００は、左眼用領域においてシャッター部２００からの左眼用光源光のみを透過し、右眼用光源光を遮蔽する。

さらに、表示部５００は、液晶素子により、右眼用領域において位相差板を通過した右眼用光源光を受けて右眼用画像を表示し、左眼用領域において位相差板を通過した左眼用光源光を受けて左眼用画像を表示する。これにより、表示部５００は、複数の観視者に対して右眼用画像及び左眼用画像から構成される３次元画像を提供する。

光学部６００は、集光レンズ１３４、シャッター部２００、レンチキュラーレンズ３００、及び、パララックスバリア４００を通過したバックライト部１００からの光を、それぞれの観視者の観視位置へと集光する。

本例においては、光学部６００は、第１観視者に対応する集光レンズ１３４−１からの光を第１観視者に対応する観視位置へと集光し、第２観視者に対応する集光レンズ１３４−２からの光を第２観視者に対応する観視位置へと集光する。光学部６００は、一例として、水平方向の入力光を屈折させて出力する一次元フレネルレンズである。

垂直方向拡散板７００は、表示部５００の視点側の光路上に設けられ、表示部５００から入射した光を垂直方向に拡散させる。これにより、垂直方向拡散板７００は、水平方向に伸びた帯状の表示部５００のそれぞれから出力された光を、観視者に対して垂直方向に均一に照射することができる。

本実施形態に係る表示装置１０において、要素の順番は図２と異なっていてもよい。例えば、シャッター部２００は、レンチキュラーレンズ３００とパララックスバリア４００との間の光路上に位置してもよい。また、表示部５００は、光学部６００又は垂直方向拡散板７００よりも視点側の光路上に位置してもよい。

また、本実施形態において、シャッター部２００は、位相差板により斜め方向の直線偏光を、第１及び第２偏光として右回り及び左回りの円偏光に変換して出力する場合を説明したが、シャッター部２００は、１／２波長の位相差板により斜め方向の直線偏光を水平方向及び垂直方向の直線偏光に変換して出力してもよい。

表示部５００が垂直方向拡散板７００よりも視点側に配置され、シャッター部２００が水平方向及び垂直方向の直線偏光を出力する場合、垂直方向拡散板７００の表面及び裏面に１／４波長板を配置してもよい。これにより、垂直方向拡散板７００を通過する光は円偏光となるので、直線偏光が垂直方向拡散板７００を通過することにより垂直方向拡散板７００から出力される直線偏光の偏光方向が乱れることを防ぐことができる。

図３及び図４は、本実施形態に係る表示装置１０の構成および表示装置１０から第１及び第２観視者に与えられる光の一例を示す。図３及び図４において、シャッター部２００、及び、レンチキュラーレンズ３００は、第１観視者及び第２観視者に対応して、それぞれ第１領域２１０−１と第２領域２１０−２、及び、第１領域３１０−１と第２領域３１０−２を備える。

ここで、バックライト部１００、シャッター部２００、及び、レンチキュラーレンズ３００は、図２で説明した配置で形成されるが、二人の観視者にそれぞれ向かう光路を説明する目的で、図３及び図４においては、これらの部品を並べて配置して説明する。

図３は、表示装置１０から第１観視者に与えられる光の一例を示す。図３に示されるように、シャッター部２００の第１観視者に対応する第１領域２１０−１において、右眼用領域２１０−１−Ｒと左眼用領域２１０−１−Ｌは垂直方向に並んで配置される。第１領域２１０−１には、集光レンズ１３４の第１領域１３４−１を通過した光源１１０からの光が入射する。

シャッター部２００の右眼用領域２１０−１−Ｒ及び左眼用領域２１０−１−Ｌのそれぞれは、水平方向に予め定められたピッチで配置される複数の開口を含み、複数の開口は液晶素子により透光（白矩形部分）と遮光（斜線矩形部分）のいずれかとなるように透光状態が制御される。なお、図３には、第１領域２１０−１内に１組の右眼用領域２１０−１−Ｒと左眼用領域２１０−１−Ｌが配置される例を示すが、シャッター部２００は、第１領域２１０−１内に複数組の右眼用領域２１０−１−Ｒと左眼用領域２１０−１−Ｌを有してもよい。

右眼用領域２１０−１−Ｒ及び左眼用領域２１０−１−Ｌは、水平方向に異なる位置に透光する開口と遮光する開口を有する。透光する開口と遮光する開口は、複数連続して設けられてよく（図３の例では６個ずつ）、透光する開口と遮光する開口から構成される開口の組（図３の例では１２個の開口から構成される組）が繰り返されてよい。

これにより、シャッター部２００は、右眼用光源光と左眼用光源光を、水平方向に異なる位置からレンチキュラーレンズ３００の第１領域３１０−１に供給する。

ここで、複数のシリンドリカルレンズ３５０が配置される水平方向におけるピッチは、一例として、右眼用領域２１０−１−Ｒ及び左眼用領域２１０−１−Ｌにおける透光する開口と遮光する開口から構成される開口の組の配置間隔に略等しくてよい。これにより、１つのシリンドリカルレンズ３５０に複数の開口から構成される開口の組が対応付けられる。レンチキュラーレンズ３００は、第１領域３１０−１において、右眼用光源光を第１観視者の右眼方向に屈折して出力し、左眼用光源光を第１観視者の左眼方向に屈折して出力する。

パララックスバリア４００は、レンチキュラーレンズ３００から出力された光のうち３次元画像の表示に必要ない光を遮蔽し、残りを透過して表示部５００に出力する。これにより、表示装置１０は、より高品質な３次元画像を第１観視者に表示することができる。

表示部５００を通過した右眼用光源光及び左眼用光源光は、光学部６００及び垂直方向拡散板７００を通過して、第１観視者の右眼及び左眼に対応する観視位置に集光される。

図４は、表示装置１０から第２観視者に与えられる光の一例を示す。図４に示されるように、シャッター部２００の第２観視者に対応する第２領域２１０−２において、右眼用領域２１０−２−Ｒと左眼用領域２１０−２−Ｌは垂直方向に並んで配置される。第２領域２１０−２には、集光レンズ１３４の第２領域１３４−２を通過した光源１１０からの光が入射する。

シャッター部２００の右眼用領域２１０−２−Ｒ及び左眼用領域２１０−２−Ｌのそれぞれは、右眼用領域２１０−１−Ｒ及び左眼用領域２１０−１−Ｌと同じピッチで水平方向に配置される複数の開口を含み、複数の開口は液晶素子により透光（白矩形部分）と遮光（斜線矩形部分）のいずれかとなるように透光状態が制御される。

また、右眼用領域２１０−１−Ｒ及び左眼用領域２１０−１−Ｌは、水平方向に異なる位置に透光する開口と遮光する開口を有する。これにより、シャッター部２００は、右眼用光源光と左眼用光源光を水平方向に異なる位置からレンチキュラーレンズ３００の第２領域３１０−２に供給する。

ここで、複数のシリンドリカルレンズ３５０が配置される水平方向におけるピッチは、一例として、右眼用領域２１０−２−Ｒ及び左眼用領域２１０−２−Ｌにおける透光する開口と遮光する開口から構成される開口の組の配置間隔に略等しくてよい。これにより、１つのシリンドリカルレンズ３５０に複数の開口から構成される開口の組が対応付けられる。レンチキュラーレンズ３００は、第２領域３１０−２において、右眼用光源光を第２観視者の右眼方向に屈折して出力し、左眼用光源光を第２観視者の左眼方向に屈折して出力する。

パララックスバリア４００は、レンチキュラーレンズ３００から出力された光のうち３次元画像の表示に必要ない光を遮蔽し、残りを透過して表示部５００に出力する。これにより、表示装置１０は、より高品質な３次元画像を第２観視者に表示することができる。

表示部５００を通過した右眼用光源光及び左眼用光源光は、光学部６００及び垂直方向拡散板７００を通過して、第２観視者の右眼及び左眼に対応する観視位置に集光される。

図５は、シャッター部２００、レンチキュラーレンズ３００、及び、パララックスバリア４００を通過し、第１観視者に届く光の一例を示す。

シャッター部２００は、第１領域２１０−１において、複数の開口の繰り返しパターンを有する。例えば、シャッター部２００は、図示するように右眼用領域２１０−１−Ｒと左眼用領域２１０−１−Ｌにおいてそれぞれ１２個ずつの開口（合計２４個）を含む複数開口の組２３０（図面上で太点線で囲まれる領域）を複数有する。

レンチキュラーレンズ３００の複数のシリンドリカルレンズ３５０の各々は、複数開口の組２３０と対応づけられる。例えば、シリンドリカルレンズ３５０の水平方向における幅は、一例として、右眼用領域２１０−１−Ｒ及び左眼用領域２１０−１−Ｌから構成される複数開口の組２３０の水平方向における配置間隔と略等しくてよい。

各複数開口の組２３０の右眼用領域２１０−１−Ｒにおいて、一部の開口（例えば、左から１番目から６番目の開口）は開口を開き、他の開口（例えば、左から７番目から１２番目の開口）は開口を閉じる。これにより、バックライト部１００から入射し、開かれた左から１番目から６番目の開口を通過した光は、各複数開口の組２３０に対応するシリンドリカルレンズ３５０により集光され、パララックスバリア４００を通過して、第１観視者の右眼に対応する位置に集光される。

また、各複数開口の組２３０の左眼用領域２１０−１−Ｌにおいて、一部の開口（例えば、左から７番目から１２番目の開口）は開口を開き、他の開口（例えば、左から１番目から６番目の開口）は開口を閉じる。これにより、バックライト部１００から入射し、開かれた左から７番目から１２番目の開口を通過した光は、各複数開口の組２３０に対応するシリンドリカルレンズ３５０により集光され、パララックスバリア４００を通過して、第１観視者の左眼に対応する位置に集光させる。

このように、シリンドリカルレンズ３５０は、複数開口の組２３０に含まれる開口のうち右眼用の開口（左から１〜６番目）を透過した光を第１観視者の左眼に出力し、左眼用の開口（左から７〜１２番目）を透過した光を第１観視者の右眼に出力する。これにより、シリンドリカルレンズ３５０は、複数開口の組２３０に含まれる開口の透光状態のパターンの像を第１観視者に提供する。

パララックスバリア４００は、右眼用の開口（左から１〜６番目）を透過した右眼用光源光のうち第１観視者の右眼方向以外の方向の光の少なくとも一部を遮蔽し、左眼用の開口（左から７〜１２番目）を透過した左眼用光源光のうち第１観視者の左眼方向以外の方向の光の少なくとも一部を遮蔽する。

また、パララックスバリア４００は、右眼用の開口（左から１〜６番目）を透過した右眼用光源光のうち第１観視者の右眼方向に向かう光を透過し、左眼用の開口（左から７〜１２番目）を透過した左眼用光源光のうち第１観視者の左眼方向に向かう光を透過して表示部５００に出力する。

以上により、パララックスバリア４００は、各観視者の右眼及び左眼のそれぞれに対して出力された右眼用光源及び左眼用光源に対して、対応する右眼用光源及び左眼用光源以外の光が混ざるのを防ぐ。なお、パララックスバリア４００は、各領域においてレンチキュラーレンズ３００による光源像の焦点部又はその近傍に設けられてよい。レンチキュラーレンズ３００を通る光源光のうち正しい方向に向かう光は、パララックスバリア４００の開口を通るので、表示装置１０は光損失を最小限とする。一方で、パララックスバリア４００は、レンチキュラーレンズ３００による光源光のうち正しくない方向に向かう光は開口へと向かわせず遮ることができる。

これにより、表示装置１０は、パララックスバリア４００により、レンチキュラーレンズ３００により生じる光源光のコマ収差及び像面湾曲の影響を低減し、より高品質の３次元画像を複数の観視者に提供することができる。図５の説明では、第１観視者に届く光について説明したが、第２観視者に届く光についても同様である。

図６は、本実施形態におけるレンチキュラーレンズ３００の正面図を示す。本実施形態において、複数のシリンドリカルレンズ３５０は、表示部５００の垂直方向に対して斜め方向に延伸して設けられる。即ち、レンチキュラーレンズ３００は、光源１１０に対向して設けられ、列方向に対して予め定められた角度θを有する方向に延伸して設けられるシリンドリカルレンズ３５０が、行方向に沿って複数設けられるレンズアレイを構成して良い。レンチキュラーレンズ３００は、断面が半月形状のシリンドリカルレンズ３５０を複数斜めに配列したレンチキュラーレンズであってよい。

以下、本実施形態の変形例について説明する。本実施形態の変形例の説明において、表示装置１０が図１から図６を参照して説明した表示装置１０と略同一の構成および機能を採る場合に、略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、相違点を除き説明を省略する。

図７は、本実施形態の第１変形例に係る表示装置１０の具体的な構成を示す。本変形例において、レンチキュラーレンズ３００は、複数の行のそれぞれにおいて行方向に予め定められたピッチで配列される複数のシリンドリカルレンズ３５０を有する。ここで、ピッチとは、シリンドリカルレンズ３５０の行方向の幅を指す。一例として、レンチキュラーレンズ３００は、１００ｌｐｉ以上、一例として２００ｌｐｉの密度で設けられた複数のシリンドリカルレンズ３５０を有する。

本変形例のレンチキュラーレンズ３００において、第１の行および第２の行における複数のシリンドリカルレンズ３５０は、行方向の位置が予め定められた間隔だけずらして配列される。複数のシリンドリカルレンズ３５０が列方向においてずれて設けられるので、複数の光源５０の輝度ムラを低減させることができる。

また、本変形例においてパララックスバリア４００は、レンチキュラーレンズ３００の複数のシリンドリカルレンズ３５０に対応する開口を有する。本変形例においても、パララックスバリア４００は、レンチキュラーレンズ３００を透過した光のうちコマ収差及び像面湾曲の原因となる光源光を遮蔽するので、表示装置１０は観視者に高品質な画像を提供する。

図８は、本変形例に係るレンチキュラーレンズ３００の正面図の一例を示す。レンチキュラーレンズ３００は、光源１１０に対向して設けられ、行方向において、シリンドリカルレンズ３５０が予め定められたピッチＰ_１で設けられる。

また、レンチキュラーレンズ３００は、列方向において、行方向の位置が第１の位置となるシリンドリカルレンズ３５０と、行方向の位置が第１の位置に対して予め定められた間隔Ｐ_２だけずれた第２の位置となるレンズとが交互に設けられたレンズアレイであってよい。

例えば、レンチキュラーレンズ３００において、隣接する第１の行および第２の行の複数のシリンドリカルレンズ３５０は、行方向の位置がシリンドリカルレンズの行方向のピッチＰ_１の１／ｎ（ｎは正の整数）ずらして配置される。ここで、ｎは２であってよく、この場合、複数のシリンドリカルレンズ３５０が第１の行と同一の配置の行と、複数のシリンドリカルレンズ３５０が第１の行に対して１／２ピッチずれて配置される第２の行と同一の配置の行とが、互い違いに設けられる。

表示装置１０は、このようにシリンドリカルレンズ３５０の配列を構成することにより、観視者に対してシリンドリカルレンズ３５０の縦方向の境界線を認識しにくくさせることができる。図８は、ｎが２の場合のレンチキュラーレンズ３００の例を示す。

図９は、本実施形態の第２変形例に係るシャッター部２００の制御タイミングを示す。本実施形態において、表示装置１０は第１偏光及び第２偏光を利用して３次元画像を表示したが、本変形例において表示装置１０は時分割方式を利用して３次元画像を表示してもよい。

例えば、シャッター部２００は、右眼用領域（２１０−１−Ｒと２１０−２−Ｒ）及び左眼用領域（２１０−１−Ｌと２１０−２−Ｌ）のそれぞれに対応する透光状態を時分割で制御してよい。表示部５００は、シャッター部２００が右眼用領域（２１０−１−Ｒと２１０−２−Ｒ）に対応する透光状態のときに右眼用画像を表示し、シャッター部２００が左眼用領域（２１０−１−Ｌと２１０−２−Ｌ）に対応する透光状態のときに左眼用画像を表示してよい。これにより、表示装置１０は、第１観視者及び第２観視者に対して時分割で３次元画像を表示することができる。

また、表示装置１０は、Ｎ人（Ｎは２以上の整数）の観視者に対して時分割で３次元画像を表示する場合、図９に示されるように、シャッター部２００の開閉タイミングおよび表示部５００の表示タイミングを制御する。集光レンズ１３４には、Ｎ人の観視者に対応するＮ個の領域１３４−１〜１３４−Ｎが設けられている。

表示部５００は、当該表示部５００を観視位置から観視するＮ人の観視者の、右眼に対応するべき右眼位置に向けて表示する右眼用画像と、左眼に対応するべき左眼位置に向けて表示する左眼用画像とを、時分割で表示する。より具体的には、表示部５００は、右眼用画像と左眼用画像とを交互に表示する。

そして、シャッター部２００は、表示部５００が右眼用画像を表示するタイミングにおいて、Ｎ人の観視者のそれぞれの右眼用領域２１０−（１〜Ｎ）−Ｒに含まれる開口のうち右眼位置に向かう光が入射する開口を開き、左眼位置に向かう光が入射する左眼用領域の開口を閉じる。これにより、シャッター部２００の開口のそれぞれは、右眼用画像をＮ人の観視者のそれぞれの右眼のみに与え、左眼には与えないことができる。

また、シャッター部２００は、表示部５００が左眼用画像を表示するタイミングにおいて、Ｎ人の観視者のそれぞれの右眼位置に向かう光が入射する右用領域の開口を閉じ、左眼位置に向かう光が入射する左眼用領域の開口を開く。これにより、シャッター部２００の開口のそれぞれは、左眼用画像をＮ人の観視者のそれぞれの左眼のみに与え、右眼には与えないことができる。

以上のようなタイミングによりシャッター部２００を制御することにより、表示装置１０は、専用のメガネを装着していないＮ人の観視者に対して同一の立体像を提供することができる。

図１０は、本実施形態の第３変形例に係るシャッター部２００の制御タイミングを示す。図１０は、特に複数の観視者に対してそれぞれ異なる立体像を時分割で提供する場合の制御タイミングを示す。それぞれ異なる立体像を提供する場合、表示装置１０は、図１０に示されるように、シャッター部２００の開閉タイミングおよび表示部５００の表示タイミングを制御する。

まず、表示部５００は、当該表示部５００を観視位置から観視する観視者毎の、右眼に対応するべき右眼位置に向けて表示する複数の右眼用画像と、左眼に対応するべき左眼位置に向けて表示する複数の左眼用画像とを、時分割で表示する。

例えば、表示部５００は、第１から第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の観視者に対して異なる立体像を表示する場合、一例として、まず、第１観視者の右眼用画像を表示し、続いて、第１観視者の左眼用画像を表示し、続いて、第２観視者の右眼用画像を表示し、続いて、第２観視者の左眼用画像を表示する。以後、表示部５００は、同様に、それぞれの観視者の右眼用画像および左眼用画像を表示する。そして、表示部５００は、第Ｎ観視者の右眼用画像および左眼用画像まで表示した後に、第１観視者の右眼用画像および左眼用画像の表示に戻す。

そして、シャッター部２００は、第１〜第Ｎ領域２１０−１〜２１０−Ｎのそれぞれにおいて、表示部５００が観視者のそれぞれの観視位置に向けた右眼用画像を表示するタイミングにおいて、対応する観視者の右目用領域２１０−ｉ−Ｒに含まれる開口のうち右眼位置に向かう光が入射する開口を開き、他の開口を閉じる。

例えば、シャッター部２００は、表示部５００がｉ番目（１≦ｉ≦Ｎ）の第ｉ観視者の右眼用画像を表示するタイミングで、第ｉ領域２１０−ｉの第ｉ観視者の右目用領域２１０−ｉ−Ｒに含まれる開口のうち第ｉ観視者の右眼位置に向かう光が入射する開口を開き、他の開口を閉じる。これにより、シャッター部２００の開口のそれぞれは、対応する観視位置の観視者に対して表示するべき右眼用画像を、対応する第ｉ観視者の右眼のみに与え、第ｉ観視者の左眼及び他の観視者の両眼には与えないことができる。

また、シャッター部２００は、第１〜第Ｎ領域２１０−１〜２１０−Ｎのそれぞれにおいて、表示部５００が観視者のそれぞれの観視位置に向けた左眼用画像を表示するタイミングにおいて、対応する観視者の左目用領域２１０−ｉ−Ｌに含まれる開口のうち左眼位置に向かう光が入射する開口を開き、他の開口を閉じる。

例えば、シャッター部２００は、表示部５００がｉ番目（ｉは１≦ｉ≦Ｎとなる整数）の第ｉ観視者の左眼用画像を表示するタイミングで、第ｉ領域２１０−ｉの第ｉ観視者の右目用領域２１０−ｉ−Ｌに含まれる開口のうち第ｉ観視者の左眼位置に向かう光が入射する開口を開き、他の開口を閉じる。これにより、シャッター部２００の開口のそれぞれは、対応する観視位置の観視者に対して表示するべき左眼用画像を、対応する第ｉ観視者の左眼のみに与え、第ｉ観視者の左眼及び他の観視者の両眼には与えないことができる。

以上のようなタイミングによりシャッター部２００の開口の開閉および表示を制御することにより、表示装置１０は、専用のメガネを装着していない複数の観視者のそれぞれに対して、互いに異なる立体像を提供することができる。

図１１は、本実施形態の第４変形例に係る表示装置１０の構成および観視者が左右に移動した場合におけるシャッター部２００の複数の開口の移動方向を示す。

本変形例に係る表示装置１０は、特定部８４０を更に備える。特定部８４０は、観視者の位置を検出して観視位置を特定する。より詳しくは、特定部８４０は、観視者の表示部５００に対する水平方向の位置を特定する。

特定部８４０は、一例として、当該表示装置１０を観視している観視者が移動した場合、当該観視者の表示部５００に対する位置を検出する。特定部８４０は、一例として、カメラにより撮像した画像に基づき、それぞれの観視者の表示部５００に対する位置を検出する。ここで、表示装置１０は、特定部８４０と、図１で説明した検出部８００とをそれぞれ備えてよく、これに代えて、特定部８４０の動作を実行する検出部８００を備えてもよい。

光出力制御部８１０は、特定部８４０により特定された観視者の位置に応じて、観視者に対応して形成される複数の右眼用領域（例えば、右眼用領域２１０−１−Ｒ）の開口および左眼用領域の開口（例えば、左眼用領域２１０−１−Ｌ）の水平方向における位置を制御する。

これにより、シャッター部２００は、特定された観視者の観視位置に応じて、右眼用領域に含まれる開口を、観視者の右眼に対応するべき右眼位置に向かう光を通過する右眼対応の位置に移動させ、左眼用領域に含まれる開口を、観視者の左眼に対応するべき左眼位置に向かう光を通過する左眼対応の位置に移動させる。

一例として、観視者が標準位置（例えば、水平方向の中央の位置）から表示部５００を観視する場合、光出力制御部８１０は、右眼用領域２１０−１−Ｒにおける透光状態及び右眼用領域２１０−１−Ｒにおける透光状態を制御して、これらの領域において、予め設定された部分が透光／遮光になるようにシャッター部２００の開口を制御する。

そして、観視者が標準位置から右側または左側に移動した場合には、光出力制御部８１０は、右眼用画像を透過させるための右眼用領域２１０−１−Ｒおよび左眼用画像を透過させるための左眼用領域２１０−１−Ｌのそれぞれの開口の透光状態を、観視者の移動量およびそれぞれの開口の水平方向の位置に応じて、観視者の移動方向とは逆方向にずらす。

例えば観視者が標準位置から右側に移動した場合には、光出力制御部８１０は、複数の開口の透光状態を左側にずらす。また、例えば観視者が標準位置から左側に移動した場合には、光出力制御部８１０は、複数の開口の透光状態を右側にずらす。より具体的には、標準位置で観視者が観視している場合に開けていた複数のシャッターを閉め、当該観視者が右側に移動した距離に応じた位置の当該閉めたシャッターよりも左側の複数のシャッターを開ける。

このような変形例に係る表示装置１０は、観視者が左右に移動した場合であっても、複数の開口を透過した光をそれぞれ対応する観視位置に正確に集光することができる。これにより、表示装置１０によれば、鮮明な立体像を観視させることができる。

図１２は、本実施形態の第５変形例に係る表示装置１０の構成および観視者が前後に移動した場合におけるシャッター部２００の複数の開口の移動方向を示す。本変形例に係る特定部８４０は、観視者の位置として、表示部５００から観視者までの距離を検出する。

光出力制御部８１０は、特定部８４０により特定された観視者の距離に応じて、観視者に対応して形成される複数の右眼用領域（例えば、右眼用領域２１０−１−Ｒ）の開口および左眼用領域の開口（例えば、左眼用領域２１０−１−Ｌ）の水平方向における位置を制御する。

これにより、シャッター部２００は、特定された観視者の距離に応じて、右眼用領域に含まれる開口を、観視者の右眼に対応するべき右眼位置に向かう光を通過する右眼対応の位置に移動させ、左眼用領域に含まれる開口を、観視者の左眼に対応するべき左眼位置に向かう光を通過する左眼対応の位置に移動させる。

例えば、観視者が標準距離（例えば、表示部５００から予め定められた距離）から表示部５００を観視する場合、光出力制御部８１０は、右眼用領域２１０−１−Ｒにおける開口の状態及び右眼用領域２１０−１−Ｒにおける開口の透光状態を制御して、これらの領域において、予め設定された部分が透光状態になるようにシャッター部２００の開口を制御する。

そして、観視者が標準距離から後側に移動した場合には、光出力制御部８１０は、右眼用画像を透過させるための右眼用領域２１０−１−Ｒおよび左眼用画像を透過させるための左眼用領域２１０−１−Ｌのそれぞれの開口の透光状態を、観視者の移動量に応じて、表示部５００の中心から外側に向かう方向にずらす。

また、観視者が標準距離から前側に移動した場合には、光出力制御部８１０は、右眼用画像を透過させるための右眼用領域２１０−１−Ｒおよび左眼用画像を透過させるための左眼用領域２１０−１−Ｌのそれぞれの開口の透光状態を、観視者の移動量に応じて、表示部５００の中心から内側に向かう方向に移動させる。

この場合において、光出力制御部８１０は、表示部５００の周縁部に近い開口ほど移動量を大きくする。例えば、光出力制御部８１０は、観視者が表示部５００の水平方向の中央に位置している場合において、前後に移動した場合には、水平方向の中央に位置する開口の位置は移動させず、表示部５００の周縁部に近づくにつれて移動量を大きくする。

このような変形例に係る表示装置１０は、観視者が前後に移動した場合であっても、複数の開口を透過した光をそれぞれ対応する観視位置に正確に集光することができる。これにより、表示装置１０によれば、鮮明な立体像を観視させることができる。

なお、観視者の移動位置と複数の開口の形成位置との関係は例えば工場出荷時等に予め測定しておき、メモリ等に記憶させていてもよい。この場合、光出力制御部８１０は、観視者の水平方向の位置および距離の特定結果に基づきメモリ等から情報を読み出して、複数の開口の形成位置を制御する。

以上の図１１および図１２の例において、本実施形態の変形例に係る表示装置１０が、一人の観視者の移動に応じてシャッター部２００の開口の位置を変更して、当該観視者に対して鮮明な立体像を観視させることを説明した。これに加えて、本実施形態の変形例に係る表示装置１０は、複数の観視者がそれぞれ移動する場合においても、それぞれの観視者に対して鮮明な立体像を観視させてよい。

この場合、特定部８４０は、複数の観視者の位置および／または距離をそれぞれ検出して観視位置をそれぞれ特定する。本変形例に係る表示装置１０は、説明したように、複数の観視者のそれぞれに対して、対応するシャッター部２００の複数の開口をそれぞれ観視者毎に独立して制御することができる。したがって、当該複数の観視者がそれぞれ移動しても、対応する複数の開口を複数の観視者のそれぞれの移動方向および移動距離に応じてそれぞれ制御することで、それぞれの観視者に対して鮮明な立体像を観視させることができる。

即ち、シャッター部２００は、特定されたそれぞれの観視位置および／または距離に応じて、複数の開口のそれぞれを、複数の観視者のそれぞれの右眼に対応するべき右眼位置に向かう光を通過または遮断するそれぞれの右眼対応のシャッター、または、複数の観視者のそれぞれの左眼に対応するべき左眼位置に向かう光を通過または遮断するそれぞれの左眼対応のシャッターのいずれとするかを切り換える。

この場合、光出力制御部８１０は、特定部８４０により特定された複数の観視者の位置に応じて、それぞれの観視者に対応して形成される複数の右眼用の開口および複数の左眼用の開口の水平方向における位置をそれぞれ制御してよい。また、光出力制御部８１０は、特定部８４０により特定された観視者の距離に応じて、それぞれの観視者に対応して形成される複数の開口の水平方向における位置をそれぞれ制御してよい。

このような変形例に係る表示装置１０は、複数の観視者のそれぞれが左右および／または前後に移動した場合であっても、それぞれの観視者に対応する複数の開口を透過した光をそれぞれ対応する観視位置に正確に集光することができる。これにより、表示装置１０によれば、鮮明な立体像を複数の観視者に観視させることができる。

本実施形態及びその変形例において、表示装置１０は集光レンズ１３４を備えなくてもよい。この場合、シリンドリカルレンズ３５０は、集光レンズ１３４を備える場合よりも水平方向に広い範囲に光を拡散する。このため、例えば、図５においてシャッター部２００の１〜１２番目の開口を通りシリンドリカルレンズ３５０から出射された光は、１人の観視者の範囲よりも広く複数の観視者にわたる範囲に届けられる。

ここで、シャッター部２００は、異なる観視者に対応する複数の領域（第１領域２１０−１及び第２領域２１０−２）の代わりに、単一の領域内で複数の観視者に対応する複数の開口を制御する。

例えば、シャッター部２００は、第１領域２１０−１のみを有する。ここで、第１領域２１０−１の右眼用領域２１０−１−Ｒの中で第１観視者の右眼に対応する開口（例えば、図５における２１０−１−Ｒの２番及び３番の開口）と第２観視者の右眼に対応する開口（例えば、図５における２１０−１−Ｒの９番及び１０番の開口）を開き、他の開口を閉じる。

また、第１領域２１０−１の左眼用領域２１０−１−Ｌの中で第１観視者の左眼に対応する開口（例えば、図５における２１０−１−Ｌの４番及び５番の開口）と第２観視者の左眼に対応する開口（例えば、図５における２１０−１−Ｌの１１番及び１２番の開口）を開き、他の開口を閉じる。この結果、複数の観視者の左眼及び右眼に対して、それぞれ左眼用画像及び右眼用画像を提供することができる。

また、本実施形態及びその変形例において、バックライト部１００は、液晶プロジェクター等の光源１１０及び垂直方向拡散板１２０を有していたが、これらに代えて、複数の点光源の集合体を備えてもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 表示装置、１００ バックライト部、１１０ 光源、１２０ 垂直方向拡散板、１３０ レンズ部、１３２ ２次元フレネルレンズ、１３４ 集光レンズ、１３４−１ 第１領域、１３４−２ 第２領域、２００ シャッター部、２１０−１ 第１領域、２１０−１−Ｒ 右眼用領域、２１０−１−Ｌ 左眼用領域、２１０−１−Ｒ 右眼用領域、２１０−１−Ｌ 左眼用領域、２１０−２ 第２領域、２３０ 複数開口の組、３００ レンチキュラーレンズ、３１０−１ 第１領域、３１０−２ 第２領域、３５０ シリンドリカルレンズ、４００ パララックスバリア、４１０−１ 第１領域、４１０−２ 第２領域、５００ 表示部、６００ 光学部、７００ 垂直方向拡散板、８００ 検出部、８１０ 光出力制御部、８２０ 表示制御部、８４０ 特定部

Claims (11)

1. バックライト用の光を出射するバックライト部と、
   前記バックライト部より視点側に設けられ、表示領域毎に、複数の視点に対応する複数の開口を有するシャッター部と、
   前記シャッター部に対して前記バックライト部側または視点側に設けられ、表示領域毎に、前記シャッター部の前記複数の開口を通過する光を複数の視点に対する光に分離するレンチキュラーレンズと、
   表示領域毎に開口を有し、前記レンチキュラーレンズを通過した前記複数の視点への光を開口から通過させるパララックスバリアと、
   光路上に設けられ、光を選択的に透過させることにより画像を表示する表示部と、
   を備える表示装置。
2. 前記表示部は、前記パララックスバリアよりも視点側に設けられる請求項１に記載の表示装置。
3. 表示領域毎の前記パララックスバリアの開口は、表示領域毎の前記レンチキュラーレンズよりも幅が小さい請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記バックライト部は、水平方向において略平行な光を出射する請求項１から３のいずれか一項に記載の表示装置。
5. 前記バックライト部は、
   光を出射する光源と、
   前記光源からの光を屈折して略平行な光とするレンズ部と、
   を備える請求項４に記載の表示装置。
6. 前記シャッター部は、右眼用の視点に対する光を第１偏光により偏光させ、左眼用の視点に対する光を第２偏光により偏光させ、
   前記表示部は、右眼用の視点に対する表示領域において前記第１偏光の光を通過させ前記第２偏光の光を遮断し、左眼用の視点に対する表示領域において前記第１偏光の光を遮断し前記第２偏光の光を通過させる
   請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記複数の視点のそれぞれに対する各表示領域からの光を、対応する視点へと集光する集光レンズを更に備える請求項１から６のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 光路上に設けられ、垂直方向に光を拡散する垂直方向拡散板を備える請求項５に記載の表示装置。
9. 前記垂直方向拡散板は、前記シャッター部および前記光源の間に設けられる請求項８に記載の表示装置。
10. 前記垂直方向拡散板は、前記表示部の視点側に設けられる請求項８に記載の表示装置。
11. 前記レンチキュラーレンズは、前記表示部の垂直方向に対して斜め方向に延伸するシリンドリカルレンズの配列を有する請求項１から１０のいずれか一項に記載の表示装置。

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