JP2017102339A - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い表示品位の画像表示装置及び画像表示方法を提供する。【解決手段】画像表示部１２は、画像情報を含む画像光を照射して画像の表示を行う。接眼レンズ１４は、画像表示部１２に表示された画像の虚像を形成する。液晶光学素子１６は、接眼レンズ１４に入射する画像光の進行方向を変化させる。制御部１８は、画像表示部１２と液晶光学素子１６との動作を制御する。液晶光学素子１０は、複数の第１電極対ＥＰ１と第１対向電極５１と第１液晶層３５とを有する。複数の第１電極対ＥＰ１は、第１電極５１と第２電極５２とを含む。制御部１８は、各第１電極対ＥＰ１と第１対向電極６１とに設定する電位により、画像光の進行方向を変化させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、画像表示装置及び画像表示方法に関する。

使用者の頭部に装着して画像の観察を行う画像表示装置がある。画像表示装置は、例えば、画像の表示を行う画像表示部と、画像表示部に表示された画像の虚像を形成する接眼レンズと、を有する。このような画像表示装置において、高い表示品位が求められている。

特開２００６−１５４２８０号公報

本発明の実施形態は高い表示品位の画像表示装置及び画像表示方法を提供する。

本発明の実施形態によれば、画像表示部と、接眼レンズと、液晶光学素子と、制御部と、を備えた画像表示装置が提供される。前記画像表示部は、画像情報を含む画像光を照射して画像の表示を行う。前記接眼レンズは、前記画像表示部と対向して設けられ、前記画像表示部に表示された画像の虚像を形成する。前記液晶光学素子は、前記画像表示部と前記接眼レンズとの積層方向において前記接眼レンズと並び、前記接眼レンズに入射する前記画像光の進行方向を変化させる。前記制御部は、前記画像表示部と前記液晶光学素子との動作を制御する。前記液晶光学素子は、複数の第１電極対と、第１対向電極と、第１液晶層と、を有する。前記複数の第１電極対は、第１電極と第２電極とを含む。前記第１電極は、前記積層方向と交差する第１方向に延びる。前記第２電極は、前記第１方向に延び、前記積層方向及び前記第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と並ぶ。前記複数の第１電極対のそれぞれは、前記第２方向に並ぶ。前記複数の第１電極対のそれぞれにおいて、隣り合う２つの前記第１電極対の間の前記第２方向の距離は、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第２方向の距離よりも長い。前記第１対向電極は、前記積層方向において前記複数の第１電極対のそれぞれと対向する。前記第１液晶層は、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極との間に設けられる。前記制御部は、第１動作と第２動作とを有する。前記第１動作は、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第１電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値が、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第２電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値よりも大きくなるように、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極とに電位を設定する。前記第２動作は、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第１電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値が、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第２電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値よりも小さくなるように、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極とに電位を設定する。前記制御部は、前記第１動作と前記第２動作とを交互に実行することにより、前記液晶光学素子において前記画像光の進行方向を変化させる。

第１の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。 第１の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る液晶光学素子を模式的に表す部分拡大図である。 第２の実施形態に係る液晶光学素子を模式的に表す部分拡大図である。 第３の実施形態に係る液晶光学素子を模式的に表す部分拡大図である。 第４の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第５の実施形態に係る画像表示装置の模式図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第６の実施形態に係る画像表示装置の模式図である。 第７の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。 第８の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。 第９の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第９の実施形態に係る液晶光学素子を模式的に表す部分拡大図である。 第１０の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。 第１１の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第１１の実施形態に係る画像表示装置による虚像の観察の一例を模式的に表す説明図である。 第１２の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。 図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第１２の実施形態に係る液晶光学素子の一部を表す模式図である。 図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第１３の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。 図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、第１３の実施形態に係る画像表示装置の一部を表す模式図である。

以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。
図１に表したように、画像表示装置１０は、画像表示部１２と、接眼レンズ１４と、液晶光学素子１６と、制御部１８と、筺体２０と、を備える。画像表示装置１０は、使用者の頭部に装着して用いられる。画像表示装置１０は、いわゆるヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）である。

筺体２０は、例えば、メガネ状又はゴーグル状である。筺体２０は、使用者の耳に係合する係合部材や使用者の後頭部に係合するバンドなどにより、使用者の両眼を覆うように頭部前方に保持される。また、筺体２０は、画像表示部１２、接眼レンズ１４、及び液晶光学素子１６を保持する。すなわち、画像表示部１２、接眼レンズ１４、及び液晶光学素子１６は、筺体２０を介して使用者の頭部前方に保持される。

画像表示部１２は、画像情報を含む画像光を照射して画像の表示を行う。これにより、画像表示装置１０は、画像表示部１２に表示された画像を使用者に観察させる。画像表示装置１０は、例えば、使用者の右眼４Ｒに右眼用の画像を入射させ、使用者の左眼４Ｌに左眼用の画像を入射させることにより、立体視を可能とする。換言すれば、画像表示装置１０は、三次元の画像を表示する。

画像表示部１２は、表示面１２ａを有し、表示面１２ａに画像を表示する。画像表示部１２は、例えば、画像の表示を行うパネル部２２と、パネル部２２に向けて光を照射する光源部２４と、を有する。パネル部２２は、表示面１２ａを有する。パネル部２２は、例えば、液晶パネルである。パネル部２２は、例えば、光源部２４から入射した光の透過光を画像光として出射する。この例において、画像表示部１２は、いわゆる液晶ディスプレイである。画像表示部１２は、液晶ディスプレイに限ることなく、例えば、有機ＥＬディスプレイなどの任意の表示デバイスでよい。

また、この例において、光源部２４は、表示面１２ａの裏側から光を入射させ、透過光を画像光とする、いわゆるバックライトである。光源部２４は、これに限ることなく、表示面１２ａの側から光を入射させ、反射光を画像光とする、いわゆるフロントライトなどでもよい。また、有機ＥＬディスプレイなどの自発光型のディスプレイを用いる場合、光源部２４は、不要である。

表示面１２ａは、使用者の頭部に装着された状態において、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌのそれぞれと対向可能である。表示面１２ａは、例えば、正面を向く使用者の視線の方向に対して実質的に直交する。換言すれば、表示面１２ａは、使用者と正対するように配置される。これにより、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌに対して画像光を入射させることができる。画像表示装置１０は、表示面１２ａに表示された画像を使用者に両眼で観察させる。

ここで、表示面１２ａに対して直交する方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向は、換言すれば、正面を向く使用者の視線の方向と実質的に平行な方向である。表示面１２ａと平行でＺ軸方向に対して垂直な１つの方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。この例では、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌが、Ｙ軸方向に並ぶ。すなわち、この例において、Ｘ軸方向は、換言すれば、上下方向であり、Ｙ軸方向は、換言すれば、左右方向であり、Ｚ軸方向は、換言すれば、前後方向である。

表示面１２ａは、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に延びる矩形状である。表示面１２ａのＹ軸方向の長さは、例えば、人間の頭部の平均的な横幅に応じて設定される。表示面１２ａのＹ軸方向の長さは、例えば、１５ｃｍ以上１８ｃｍ以下である。表示面１２ａのＸ軸方向の長さは、例えば、一般的な画面アスペクト比に応じて設定される。例えば、画面アスペクト比が１６：９である場合、表示面１２ａのＸ軸方向の長さは、８．４ｃｍ以上１０．２ｃｍ以下である。

パネル部２２は、複数の画素２２ａを有する。複数の画素２２ａは、例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並ぶ。表示面１２ａは、複数の画素２２ａによって形成される。各画素２２ａの数、形状、及び配列などは、任意でよい。各画素２２ａは、表示面１２ａに画像を表示可能な任意の構成でよい。例えば、画像表示部１２が自発光型のディスプレイである場合には、画像表示部１２が複数の画素を有し、各画素のそれぞれから画像光が照射される。

なお、画像表示部１２から照射される画像光は、指向性が強い方がよい。例えば、表示面１２ａの上にプリズムシートやレンズアレイシートなどの光学シートを設け、画像光の指向性を強くするようにしてもよい。画像表示部１２がパネル部２２と光源部２４とを有する場合、光学シートは、パネル部２２と光源部２４との間に設けてもよい。

接眼レンズ１４は、画像表示部１２の表示面１２ａと対向して設けられる。より詳しくは、接眼レンズ１４は、画像光の照射される方向において、表示面１２ａと対向する。これにより、接眼レンズ１４には、画像光が入射する。接眼レンズ１４は、例えば、入射した画像光を平行にする。接眼レンズ１４は、表示面１２ａに表示された画像の虚像を形成する。表示面１２ａと使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌとの間のＺ軸方向の距離は、例えば、１０ｃｍ程度に設定される。このため、接眼レンズ１４が無い場合には、表示面１２ａに表示された画像を近距離で観察した状態となる。これに対して、接眼レンズ１４を設けた場合には、表示面１２ａに表示された画像を遠距離の虚像として表示させることができる。例えば、２ｍ程度の距離に大型のディスプレイが存在しているかのように使用者に知覚させることができる。

接眼レンズ１４は、例えば、左右に並ぶ第１レンズ部１４Ｒと第２レンズ部１４Ｌとを有する。第１レンズ部１４Ｒは、使用者の右眼４Ｒに対応して設けられる。第１レンズ部１４Ｒは、使用者の右眼４Ｒと対向する。第１レンズ部１４Ｒは、正面を向く使用者の右眼４Ｒの瞳の中心付近に光軸を合わせるように配置される。第１レンズ部１４Ｒは、表示面１２ａから照射された画像光を使用者の右眼４Ｒに入射させる。第２レンズ部１４Ｌは、第１レンズ部１４Ｒと同様に、表示面１２ａから照射された画像光を使用者の左眼４Ｌに入射させる。第１レンズ部１４Ｒと第２レンズ部１４Ｌとの間隔は、例えば、人間の両眼の間隔の平均値に設定される。

第１レンズ部１４Ｒ及び第２レンズ部１４Ｌは、１つのレンズでもよいし、光軸方向に並ぶ複数のレンズを有してもよい。また、接眼レンズ１４は、第１レンズ部１４Ｒ、第２レンズ部１４Ｌの２つのレンズ部を有してもよいし、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌのそれぞれと対向する１つのレンズ部でもよい。

液晶光学素子１６は、画像表示部１２と接眼レンズ１４との積層方向において接眼レンズ１４と並ぶ。液晶光学素子１６は、例えば、画像表示部１２と接眼レンズ１４との間に設けられる。画像表示部１２がパネル部２２と光源部２４とを有する場合、液晶光学素子１６は、パネル部２２と光源部２４との間に配置してもよい。

液晶光学素子１６には、画像表示部１２から照射された画像光が入射する。液晶光学素子１６は、画像光に対して光透過性を有する。液晶光学素子１６は、入射した画像光を透過させ、接眼レンズ１４に入射させる。この際、液晶光学素子１６は、接眼レンズ１４に入射する光の進行方向を変化させる。

液晶光学素子１６は、接眼レンズ１４に入射する光の進行方向が異なる第１状態及び第２状態を有する。液晶光学素子１６は、第１状態において、表示面１２ａに表示された画像を使用者の右眼４Ｒに入射させる。そして、液晶光学素子１６は、第２状態において、表示面１２ａに表示された画像を使用者の左眼４Ｌに入射させる。

画像表示装置１０は、液晶光学素子１６を第１状態に設定し、画像表示部１２に右眼用の画像を表示する。そして、画像表示装置１０は、液晶光学素子１６を第２状態に設定し、画像表示部１２に左眼用の画像を表示する。これにより、画像表示装置１０において、立体視が可能になる。

また、液晶光学素子１６は、例えば、画像表示部１２から入射した画像光の進行方向を実質的に変化させない第３状態を有する。第３状態は、換言すれば、画像光の進行方向の変化が、第１状態及び第２状態よりも小さい状態である。画像表示装置１０は、例えば、液晶光学素子１６を第３状態に設定し、画像表示部１２に二次元表示用の画像を表示する。これにより、画像表示装置１０においては、二次元画像の表示も行うことができる。このように、画像表示装置１０は、三次元画像の表示と、二次元画像の表示と、を選択的に切り替えられるようにしてもよい。

液晶光学素子１６は、第１基板部３１と、第２基板部３２と、液晶層３５（第１液晶層）と、を有する。第１基板部３１は、第１基板４１と、複数の電極対ＥＰ１（第１電極対）と、を有する。第１基板４１は、第１面４１ａと、第２面４１ｂと、を有する。第２面４１ｂは、第１面４１ａの反対側の面である。第２面４１ｂは、表示面１２ａと対向する。第１面４１ａ及び第２面４１ｂは、例えば、表示面１２ａと実質的に平行である。第１面４１ａ及び第２面４１ｂは、表示面１２ａに対して傾斜していてもよい。

各電極対ＥＰ１は、第１基板４１の第１面４１ａの上に設けられる。各電極対ＥＰ１のそれぞれは、第１電極５１と、第２電極５２と、を含む。第１電極５１は、画像表示部１２と接眼レンズ１４と液晶光学素子１６との積層方向と交差する第１方向に延びる。この例において、第１電極５１は、Ｘ軸方向に延びる。第１電極５１は、換言すれば、積層方向及び使用者の右眼４Ｒと左眼４Ｌとが並ぶ方向と交差する方向に延びる。第１電極５１は、使用者が正面を向いた状態において、上下方向に延びる。

第２電極５２は、第１方向に延び、積層方向及び第１方向と交差する第２方向において第１電極５１と並ぶ。すなわち、第２電極５２は、使用者の右眼４Ｒと左眼４Ｌとが並ぶ方向において第１電極５１と並ぶ。この例において、第２電極５２は、Ｙ軸方向において第１電極５１と並ぶ。第１基板部３１においては、換言すれば、複数の第１電極５１と複数の第２電極５２とが、Ｙ軸方向に交互に並ぶ。

第２電極５２は、第１電極５１と離間している。すなわち、第２電極５２は、Ｙ軸方向において所定の間隔を空けて第１電極５１と並ぶ。第２電極５２は、第１電極５１と電気的に絶縁されている。

以下では、第１方向をＸ軸方向、第２方向をＹ軸方向として説明を行う。第１方向は、Ｘ軸方向に対して傾斜していてもよい。第２方向は、Ｙ軸方向に対して傾斜していてもよい。第１電極５１及び第２電極５２は、少なくともＸ軸方向に延びる成分を有していればよい。

第１電極５１及び第２電極５２は、例えば、Ｘ軸方向に延びる線状である。第１電極５１及び第２電極５２において、Ｙ軸方向の幅（長さ）は、Ｘ軸方向において実質的に一定である。すなわち、第１電極５１及び第２電極５２は、直線状である。第１電極５１及び第２電極５２のＹ軸方向の幅は、Ｘ軸方向において変化してもよい。第１電極５１及び第２電極５２は、例えば、曲線状や波線状などでもよい。この例において、第２電極５２の形状は、第１電極５１の形状と実質的に同じであるが、第２電極５２の形状は、第１電極５１の形状と異なってもよい。また、この例において、第２電極５２は、第１電極５１と実質的に平行である。第２電極５２は、第１電極５１に対して僅かに傾斜していてもよい。

各電極対ＥＰ１のそれぞれは、Ｙ軸方向に並ぶ。換言すれば、第１基板部３１においては、複数の第１電極５１と複数の第２電極５２とが、Ｙ軸方向に交互に並ぶ。各電極対ＥＰ１のそれぞれにおいて、隣り合う２つの電極対ＥＰ１は、互いに離間する。すなわち、各電極対ＥＰ１のそれぞれは、所定の間隔を空けてＹ軸方向に並ぶ。Ｙ軸方向に並ぶ各電極対ＥＰ１の数は、任意の数でよい。また、各電極対ＥＰ１の配置と、パネル部２２の各画素２２ａの配置と、の関係は、任意でよい。

各電極対ＥＰ１のそれぞれにおいて、隣り合う２つの電極対ＥＰ１の間のＹ軸方向の距離ｄ１は、１つの電極対ＥＰ１に含まれる第１電極５１と第２電極５２との間の第２方向の距離ｄ２よりも長い。換言すれば、各電極対ＥＰ１の間隔は、第１電極５１と第２電極５２との間隔よりも広い。

第２基板部３２は、第２基板４２と、対向電極６１（第１対向電極）と、を有する。第２基板４２は、第３面４２ａと、第４面４２ｂと、を有する。第３面４２ａは、第１基板４１の第１面４１ａと対向する。第４面４２ｂは、第３面４２ａと反対側の面である。第３面４２ａ及び第４面４２ｂは、例えば、第１面４１ａ（表示面１２ａ）と実質的に平行である。第３面４２ａ及び第４面４２ｂは、第１面４１ａに対して傾斜していてもよい。

対向電極６１は、第２基板４２の第３面４２ａの上に設けられる。対向電極６１は、Ｚ軸方向において各電極対ＥＰ１のそれぞれと対向する。

液晶層３５は、第１基板部３１と第２基板部３２との間に設けられる。すなわち、液晶層３５は、各電極対ＥＰ１のそれぞれと対向電極６１との間に設けられる。

第１基板４１、第２基板４２、第１電極５１、第２電極５２、及び対向電極６１は、光に対して透過性である。具体的には透明である。

第１基板４１及び第２基板４２には、例えば、ガラスまたは樹脂などの透明材料が用いられる。第１基板４１及び第２基板４２は、板状またはシート状である。第１基板４１及び第２基板４２の厚さは、例えば、５０マイクロメートル（μｍ）以上、２０００μｍ以下である。ただし、厚さは任意である。

第１電極５１、第２電極５２、及び対向電極６１は、例えば、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＴｉよりなる群から選ばれた少なくとも１つ（１種）の元素を含む酸化物を含む。これらの電極には、例えばＩＴＯが用いられる。例えば、Ｉｎ_２Ｏ_３及びＳｎＯ_３の少なくともいずれかを用いても良い。これらの電極の厚さは、例えば約２００ナノメートル（ｎｍ）（例えば１００ｎｍ以上３５０ｎｍ以下）である。電極の厚さは、例えば、可視光に対して高い透過率が得られる厚さに設定される。

各電極対ＥＰ１間の距離ｄ１は、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下である。距離ｄ１は、所望な仕様（後述する屈折率分布型レンズの特性）に適合するように設定される。第１電極５１、第２電極５２、及び対向電極６１のＹ軸方向の長さ（幅）は、例えば、５μｍ以上３０μｍ以下である。第１電極５１と第２電極５２との間の距離ｄ２は、例えば、１μｍ以上５０μｍ以下である。

液晶層３５は、液晶材料を含む。液晶材料には、ネマティック液晶（液晶光学素子１６の使用温度においてネマティック相）が用いられる。液晶材料は、正の誘電異方性または負の誘電異方性を有する。正の誘電異方性の場合、液晶層３５における液晶の初期配列（液晶層３５に電圧を印加しないときの配列）は、例えば、水平配向である。負の誘電異方性の場合、液晶層３５における液晶の初期配列は、垂直配向である。

Ｚ軸方向に沿う液晶層３５の長さ（厚さ）は、例えば、２０μｍ以上５０μｍ以下である。この例において、液晶層３５の厚さは、３０μｍである。液晶層３５の厚さは、すなわち、第１基板部３１と第２基板部３２との間のＺ軸方向に沿う距離である。

液晶層３５における液晶の配向は、プレチルトを有してもよい。プレチルトにおいては、例えば、第１電極５１から第２電極５２に向かう＋Ｙ方向に進むに従って、液晶のダイレクタ３５ｄ（図２（ａ）参照）が第１基板部３１から第２基板部３２に向かう。

プレチルト角は、液晶のダイレクタ３５ｄ（液晶分子の長軸方向の軸）とＸ−Ｙ平面との角度である。水平配向である場合、プレチルト角は、例えば、０°よりも大きく４５°未満である。垂直配向においては、プレチルト角は、例えば、４５°よりも大きく９０°未満である。

本明細書においては、プレチルト角が４５°未満の場合を、便宜的に水平配向と言い、プレチルト角が４５°を超える場合を、便宜的に垂直配向と言う。

プレチルトの方向は、例えば、クリスタルローテーション法などにより判定できる。また、液晶層３５に電圧を印加して、液晶の配向を変化させ、このときの液晶層３５の光学特性を観測することでも、プレチルトの方向を判定できる。

第１基板部３１において、例えばラビングなどの配向処理が行われる場合、配向処理の方向は、例えば、Ｙ軸方向に沿う。液晶のダイレクタ３５ｄをＸ−Ｙ平面に投影したときに、ダイレクタ３５ｄの軸は、Ｙ軸方向に対して平行でも良く、非平行でも良い。プレチルトの方向をＹ軸に投影したときに、プレチルトの方向は、Ｙ軸方向成分を有している。

液晶層３５の第２基板部３２の近傍での配向方向は、液晶層３５の第１基板部３１の近傍での配向方向に対して反平行である。この例において、第２基板部３２における配向処理の方向は、−Ｘ方向である。すなわち、初期配向は、スプレイ配列ではない。

第１基板部３１は、配向膜（図示しない）をさらに含んでもよい。この場合、複数の電極対ＥＰ１は、第１基板部３１の配向膜と第１基板４１との間に配置される。第２基板部３２は、配向膜（図示しない）をさらに含んでもよい。この場合、対向電極６１は、第２基板部３２の配向膜と第２基板４２との間に配置される。これらの配向膜には、例えばポリイミドが用いられる。配向膜に例えばラビング処理を行うことで、液晶層３５の初期配列が得られる。例えば、配向膜に光照射処理を行うことで、初期配向を得てもよい。

以下では、液晶層３５に含まれる液晶の誘電異方性が正であり、初期配列が水平配向である場合について説明する。

画像表示部１２が照射する画像光は、実質的にＺ軸方向に進行する直線偏光状態にある。この直線偏光の偏光軸（電場の振動面のＸ−Ｙ平面における方位軸）は、Ｙ軸方向である。すなわち、この直線偏光の偏光軸は、ダイレクタ３５ｄ（長軸）と平行な方向である。この直線偏光は、例えば、Ｙ軸方向を偏光軸とする光学フィルタ（偏光子）を光路上に配置することで形成される。

制御部１８は、画像表示部１２と液晶光学素子１６との動作を制御する。制御部１８は、画像表示部１２のパネル部２２と電気的に接続されている。制御部１８は、パネル部２２の各画素２２ａの動作を制御する。制御部１８は、例えば、各画素２２ａにおける光の透過及び遮光の切り替えを制御する。また、制御部１８は、駆動部２６を介して光源部２４と電気的に接続されている。制御部１８は、光源部２４の点灯及び消灯を制御する。これにより、制御部１８は、画像表示部１２における画像の表示を制御する。

また、制御部１８は、駆動部３８を介して液晶光学素子１６の各電極対ＥＰ１、及び対向電極６１と電気的に接続されている。駆動部３８は、各電極対ＥＰ１のそれぞれの第１電極５１及び第２電極５２と電気的に接続されている。駆動部３８は、制御部１８からの制御信号に応じて、複数の第１電極５１、複数の第２電極５２、及び対向電極６１に電位を設定する。換言すれば、駆動部３８は、制御部１８からの制御信号に応じて、各第１電極５１と対向電極６１との間に電圧を印加するとともに、各第２電極５２と対向電極６１との間に電圧を印加する。

制御部１８は、各第１電極５１、各第２電極５２、及び対向電極６１のそれぞれに設定する電位により、液晶層３５の屈折率分布を変化させる。すなわち、制御部１８は、各電極に設定する電位により、液晶光学素子１６を第１状態〜第３状態に変化させる。そして、制御部１８は、液晶層３５の屈折率分布の変化により、接眼レンズ１４に入射する画像光の進行方向を変化させる。この光の進行方向の変化は、主に屈折効果に基づく。

この例では、制御部１８が、筺体２０と別に設けられているが、制御部１８は、筺体２０に設けてもよい。制御部１８は、頭部に装着される部分と別に設け、コードなどを介して画像表示部１２及び液晶光学素子１６と電気的に接続してもよいし、筺体２０内に設け、筺体２０内において画像表示部１２及び液晶光学素子１６と電気的に接続してもよい。また、制御部１８を筺体２０と別に設ける場合、制御部１８と画像表示部１２との間、及び制御部１８と液晶光学素子１６との間における信号の送受は、無線通信を介して行ってもよい。

図２は、第１の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第１の実施形態に係る液晶光学素子を模式的に表す部分拡大図である。
図２に表したように、制御部１８は、第１動作と、第２動作と、を有する。図３（ａ）は、制御部１８が第１動作を実行している時の液晶光学素子１６を模式的に表している。図３（ｂ）は、制御部１８が第２動作を実行している時の液晶光学素子１６を模式的に表している。

制御部１８は、第１動作においては、複数の電極対ＥＰ１のそれぞれの第１電極５１と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ１が、複数の電極対ＥＰ１のそれぞれの第２電極５２と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ２よりも大きくなるように、複数の電極対ＥＰ１と対向電極６１とに電位を設定する。

一方、制御部１８は、第２動作においては、複数の電極対ＥＰ１のそれぞれの第１電極５１と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ１が、複数の電極対ＥＰ１のそれぞれの第２電極５２と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ２よりも小さくなるように、複数の電極対ＥＰ１と対向電極６１とに電位を設定する。

制御部１８は、例えば、第１動作において、各第１電極５１に第１電位Ｐ１を設定し、各第２電極５２に第２電位Ｐ２を設定する。また、この際、制御部１８は、対向電極６１に第２電位Ｐ２を設定する。すなわち、制御部１８は、第１動作においては、各第２電極５２を対向電極６１と実質的に同電位に設定する。

第１電位Ｐ１の絶対値は、第２電位Ｐ２の絶対値よりも高い。第１電位Ｐ１は、例えば、＋７Ｖである。第２電位Ｐ２は、例えば、共通電位（接地電位）である。換言すれば、制御部１８は、第１動作においては、各第１電極５１と対向電極６１との間に第１電圧Ｖ１を印加し、各第２電極５２と対向電極６１との間に第１電圧Ｖ１よりも低い第２電圧Ｖ２を印加する。第１電圧Ｖ１は、例えば、７Ｖである。第２電圧Ｖ２は、例えば、０Ｖである。

第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２は、直流電圧でも交流電圧でもよい。第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の極性は、例えば周期的に変化してもよい。例えば、第２電位Ｐ２の電位を固定し、第１電位Ｐ１を交流で変化させてもよい。また、第２電位Ｐ２を周期的に変化させ、この極性の変化に連動して、第１電位Ｐ１を逆極性で変化させてもよい。すなわち、コモン反転駆動を行ってもよい。これにより、駆動回路の電源電圧を小さくでき、駆動ＩＣの耐圧仕様が緩和される。以下、この例では、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２を直流電圧として説明を行う。

液晶層３５のプレチルト角が比較的小さい（例えば１０°以下）場合は、液晶層３５の液晶配向の変化に関する閾値電圧Ｖｔｈが比較的明確である。この場合、例えば、第１電圧Ｖ１は、閾値電圧Ｖｔｈよりも大きく設定される。第１電圧Ｖ１の印加により、液晶層３５の液晶配向が変化する。

第１動作では、第１電極５１と対向電極６１との間に、第１電圧Ｖ１が印加される。従って、第１動作では、第１電極５１と対向電極６１との間の領域の液晶層３５に、液晶のチルト角が大きい配向（例えば垂直配向）が形成される。この領域の実効的な屈折率は、例えば、常光に対する屈折率（ｎ_０）に近づく。

一方、第２電圧Ｖ２が印加される第２電極５２と対向電極６１との間の領域の液晶層３５では、初期配列（例えば水平配向）または、それに近い配向が形成される。Ｙ軸方向に振動する光に対するこの領域の屈折率は、異常光に対する屈折率（ｎ_ｅ）に近づく。

液晶分子は複屈折性を有している。液晶分子の長軸方向の偏光に対する屈折率は、液晶分子の短軸方向の屈折率よりも高い。上記のように液晶分子の角度を変化させると、Ｚ軸方向に進行しＹ軸方向に偏光軸の向いた直線偏光に関する液晶層３５の屈折率は、液晶層３５のうちの第２電極５２と対向電極６１との間の領域において高く、第２電極５２と対向電極６１との間の領域から第１電極５１と対向電極６１との間の領域に向かって徐々に低くなる。また、液晶光学素子１６においては、距離ｄ１が、距離ｄ２よりも長い。従って、図３（ａ）に表したように、第１動作では、第２電極５２と対向電極６１との間の領域を頂点としたプリズム状の第１屈折率分布ＲＤ１が、液晶層３５に形成される。

液晶光学素子１６では、複数の電極対ＥＰ１がＹ軸方向に並ぶ。また、液晶光学素子１６では、各電極対ＥＰ１において、第１電極５１及び第２電極５２が、Ｘ軸方向に延びる。従って、第１屈折率分布ＲＤ１は、Ｘ軸方向に延びる略三角柱状のプリズムをＹ軸方向に複数並べて配置したプリズムアレイ状の屈折率分布である。液晶光学素子１６は、例えば、屈折率が面内で変化する液晶ＧＲＩＮプリズム（Gradient Index prism）として機能する。

制御部１８は、第２動作においては、例えば第１動作とは反対に、各第１電極５１に第２電位Ｐ２を設定し、各第２電極５２に第１電位Ｐ１を設定し、対向電極６１に第２電位Ｐ２を設定する。制御部１８は、第２動作においては、各第１電極５１を対向電極６１と実質的に同電位に設定する。これにより、図３（ｂ）に表したように、第２動作では、第１電極５１と対向電極６１との間の領域を頂点としたプリズム状の第２屈折率分布ＲＤ２が、液晶層３５に形成される。

図３（ａ）に表したように、第１動作においては、液晶光学素子１６に入射した画像光の進行方向が、第１屈折率分布ＲＤ１により、１つの電極対ＥＰ１のＹ軸方向に並ぶ第１電極５１及び第２電極５２のうちの第１電極５１の側に傾斜するように変化する。換言すれば、第１屈折率分布ＲＤ１は、入射した画像光の進行方向を−Ｙ方向側（Ｙ軸方向の一方側）に変化させる。第１屈折率分布ＲＤ１は、入射した画像光の進行方向を−Ｙ方向側に屈折させ、−Ｙ方向に偏向する。すなわち、第１屈折率分布ＲＤ１は、画像光の進行方向を使用者の右眼４Ｒ側に変化させる。

図３（ｂ）に表したように、第２動作においては、液晶光学素子１６に入射した画像光の進行方向が、第２屈折率分布ＲＤ２により、１つの電極対ＥＰ１のＹ軸方向に並ぶ第１電極５１及び第２電極５２のうちの第２電極５２の側に傾斜するように変化する。換言すれば、第２屈折率分布ＲＤ２は、入射した画像光の進行方向を＋Ｙ方向側（Ｙ軸方向の他方側）に変化させる。第２屈折率分布ＲＤ２は、入射した画像光の進行方向を＋Ｙ方向側に屈折させ、＋Ｙ方向に偏向する。すなわち、第２屈折率分布ＲＤ２は、画像光の進行方向を使用者の左眼４Ｌ側に変化させる。

このように、液晶光学素子１６は、制御部１８が第１動作を行っている時に第１状態になり、制御部１８が第２動作を行っている時に第２状態となる。

また、液晶光学素子１６では、例えば、第１電極５１と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ１、及び第２電極５２と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ２のそれぞれが、実質的に０Ｖの時に、液晶層３５における屈折率の変化が小さくなる。例えば、液晶層３５が初期配向となり、液晶層３５の屈折率分布が実質的に一様となる。これにより、液晶光学素子１６が第３状態となり、二次元画像の表示が可能となる。

制御部１８は、三次元画像の表示を行う場合、図２に表したように、第１動作と第２動作とを交互に実行することにより、液晶光学素子１６において画像光の進行方向を変化させる。制御部１８は、第１動作を行う第１期間において、画像表示部１２に右眼用の画像（第１画像）を表示させる。そして、制御部１８は、第２動作を行う第２期間において、画像表示部１２に左眼用の画像（第１画像と異なる第２画像）を表示させる。

これにより、第１期間においては、右眼用の画像が使用者の右眼４Ｒに入射し、第２期間においては、左眼用の画像が使用者の左眼４Ｌに入射する。第１期間においては、右眼４Ｒ側（−Ｙ方向側）からは虚像を観察し易くなり、左眼４Ｌ側（＋Ｙ方向側）からは虚像を観察し難くなる。反対に、第２期間においては、左眼４Ｌ側からは虚像を観察し易くなり、右眼４Ｒ側からは虚像を観察し難くなる。

第１動作と第２動作とを交互に繰り返し、右眼４Ｒへの右眼画像の入射、及び左眼４Ｌへの左眼画像の入射を所定のレートで繰り返す。これにより、立体視が可能となる。

第１期間及び第２期間の周期は、例えば、表示する三次元画像のフレームレートに応じて設定される。例えば、三次元画像のフレームレートが６０ｆｐｓである場合、第１期間及び第２期間は、各々１／１２０秒に設定される。

例えば、画像表示部の各画素を右眼用の画素と左眼用の画素とに分け、レンズやプリズムなどを用いて、右眼用の画素に表示された画像を使用者の右眼に、左眼用の画素に表示された画像を使用者の左眼に入射させることにより、立体視を可能にした画像表示装置がある。しかしながら、このような画像表示装置では、使用者の１つの眼あたりで観察される画素の数が、画像表示部の画素数の半分になってしまうため、解像度が低下してしまう。

これに対して、本実施形態に係る画像表示装置１０では、画像表示部１２の各画素２２ａを右眼用と左眼用とに時間的に変化させ、各画素２２ａの画像光の進行方向を液晶光学素子１６で変化させることにより、立体視を可能にする。これにより、画像表示装置１０では、使用者の１つの眼あたりで観察される画素の数を、画像表示部１２の各画素２２ａの数と実質的に同じにすることができる。従って、画像表示装置１０では、立体視を行う場合においても、解像度の低下を抑制することができる。本実施形態に係る画像表示装置１０によれば、高い表示品位を得ることができる。また、画像表示装置１０では、例えば、広視野に画像を表示することができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る液晶光学素子を模式的に表す部分拡大図である。
図４に表したように、第２の実施形態に係る液晶光学素子１０６は、第３基板部３３と、液晶層３６（第２液晶層）と、をさらに有する。また、液晶光学素子１０６では、第２基板部３２が、複数の電極対ＥＰ２（第２電極対）を、さらに有する。なお、上記第１の実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明を省略する。

各電極対ＥＰ２は、第２基板４２の第４面４２ｂの上に設けられる。各電極対ＥＰ２のそれぞれは、第３電極５３と、第４電極５４と、を含む。第３電極５３は、Ｘ軸方向に延びる。第４電極５４は、Ｘ軸方向に延び、Ｙ軸方向において第３電極５３と並ぶ。各電極対ＥＰ２は、Ｙ軸方向に並ぶ。各電極対ＥＰ２のそれぞれにおいて、隣り合う２つの電極対ＥＰ２の間のＹ軸方向の距離ｄ３は、第３電極５３と第４電極５４との間のＹ軸方向の距離ｄ４よりも長い。

各電極対ＥＰ２は、各電極対ＥＰ１と実質的に同じである。各電極対ＥＰ２の第３電極５３は、各電極対ＥＰ１の第１電極５１と実質的に同じである。各電極対ＥＰ２の第４電極５４は、各電極対ＥＰ１の第２電極５２と実質的に同じである。従って、各電極対ＥＰ２についてのより詳細な説明は、省略する。

この例において、各第３電極５３のそれぞれは、Ｚ軸方向において各第１電極５１のそれぞれと重なる。換言すれば、各第３電極５３のＹ軸方向の位置は、各第１電極５１のＹ軸方向の位置と実質的に同じである。同様に、各第４電極５４のＹ軸方向の位置は、各第２電極５２のＹ軸方向の位置と実質的に同じである。各第３電極５３及び各第４電極５４の位置は、上記に限ることなく、任意の位置でよい。各第３電極５３は、Ｚ軸方向において各第１電極５１と重ならなくてもよい。各第４電極５４は、Ｚ軸方向において各第２電極５２と重ならなくてもよい。

この例において、距離ｄ３は、距離ｄ１と実質的に同じである。距離ｄ４は、距離ｄ２と実質的に同じである。距離ｄ３は、距離ｄ１と異なってもよい。距離ｄ４は、距離ｄ２と異なってもよい。

また、この例において、第３電極５３は、Ｘ−Ｙ平面に投影した時に、第１電極５１と実質的に平行である。第４電極５４は、Ｘ−Ｙ平面に投影した時に、第２電極５２と実質的に平行である。これに限ることなく、第３電極５３は、Ｘ−Ｙ平面に投影した時に、第１電極５１と交差してもよい。第４電極５４は、Ｘ−Ｙ平面に投影した時に、第２電極５２と交差してもよい。

例えば、各第３電極５３及び各第４電極５４の各第１電極５１及び各第２電極５２に対する位置及び角度などを調整することにより、各電極対ＥＰ２を各電極対ＥＰ１に重ねた際に生じるモアレを抑制するようにしてもよい。

第３基板部３３は、第３基板４３と、対向電極６２（第２対向電極）と、を有する。第３基板４３は、第５面４３ａと、第６面４３ｂと、を有する。第５面４３ａは、第２基板４２の第４面４２ｂと対向する。第６面４３ｂは、第５面４３ａと反対側の面である。第５面４３ａ及び第６面４３ｂは、例えば、表示面１２ａと実質的に平行である。第５面４３ａ及び第６面４３ｂは、表示面１２ａに対して傾斜していてもよい。

対向電極６２は、第３基板４３の第５面４３ａの上に設けられる。対向電極６２は、Ｚ軸方向において各電極対ＥＰ２のそれぞれと対向する。

液晶層３６は、第２基板部３２と第３基板部３３との間に設けられる。すなわち、液晶層３６は、各電極対ＥＰ２のそれぞれと対向電極６２との間に設けられる。

液晶光学素子１０６は、第１素子部ＤＵ１と、第２素子部ＤＵ２と、を有する。第１素子部ＤＵ１は、電極対ＥＰ１と、対向電極６１と、液晶層３５と、を含む。第１素子部ＤＵ１は、上記第１の実施形態に関して説明した液晶光学素子１６と実質的に同じである。第２素子部ＤＵ２は、電極対ＥＰ２と、対向電極６２と、液晶層３６と、を含む。第２素子部ＤＵ２は、第１素子部ＤＵ１と接眼レンズ１４との間に設けられる。

各電極対ＥＰ２及び対向電極６２は、駆動部３８などを介して制御部１８と電気的に接続されている。制御部１８は、第１動作においては、各電極対ＥＰ２のそれぞれの第３電極５３と対向電極６２との間の電位差の絶対値ＰＤ３が、各電極対ＥＰ２のそれぞれの第４電極５４と対向電極６２との間の電位差の絶対値ＰＤ４よりも大きくなるように、各電極対ＥＰ２と対向電極６２とに電位を設定する。

制御部１８は、第２動作においては、各電極対ＥＰ２のそれぞれの第３電極５３と対向電極６２との間の電位差の絶対値ＰＤ３が、各電極対ＥＰ２のそれぞれの第４電極５４と対向電極６２との間の電位差の絶対値ＰＤ４よりも小さくなるように、各電極対ＥＰ２と対向電極６２とに電位を設定する。

すなわち、第２素子部ＤＵ２における制御部１８の動作は、第１素子部ＤＵ１における制御部１８の動作と実質的に同じである。従って、第１動作では、第２電極５２と対向電極６１との間の領域を頂点としたプリズム状の第１屈折率分布ＲＤ１が、液晶層３５に形成されるとともに、第４電極５４と対向電極６２との間の領域を頂点としたプリズム状の第３屈折率分布ＲＤ３が、液晶層３６に形成される。そして、第２動作では、第１電極５１と対向電極６１との間の領域を頂点としたプリズム状の第２屈折率分布ＲＤ２が、液晶層３５に形成されるとともに、第３電極５３と対向電極６２との間の領域を頂点としたプリズム状の第４屈折率分布ＲＤ４が、液晶層３６に形成される。

液晶光学素子１０６は、第１の実施形態の液晶光学素子１６と同様に、制御部１８が第１動作を行っている時に第１状態になり、制御部１８が第２動作を行っている時に第２状態となる。液晶光学素子１０６は、換言すれば、Ｚ軸方向に積層された２つの液晶ＧＲＩＮプリズムを有する。

この例において、第３屈折率分布ＲＤ３は、第１屈折率分布ＲＤ１と実質的に同じである。第４屈折率分布ＲＤ４は、第２屈折率分布ＲＤ２と実質的に同じである。第３屈折率分布ＲＤ３は、第１屈折率分布ＲＤ１と異なってもよい。第４屈折率分布ＲＤ４は、第２屈折率分布ＲＤ２と異なってもよい。

第２素子部ＤＵ２の各屈折率分布ＲＤ３、ＲＤ４は、例えば、各電極対ＥＰ２の位置や角度などが各電極対ＥＰ１と異なる場合に、第１素子部ＤＵ１の各屈折率分布ＲＤ１、ＲＤ２と異なる。例えば、各電極対ＥＰ２に設定する電位を各電極対ＥＰ１に設定する電位と異ならせることにより、第２素子部ＤＵ２の各屈折率分布ＲＤ３、ＲＤ４を第１素子部ＤＵ１の各屈折率分布ＲＤ１、ＲＤ２と異ならせてもよい。

このように、本実施形態に係る液晶光学素子１０６では、第１素子部ＤＵ１と第２素子部ＤＵ２とをＺ軸方向に重ねる。この場合、液晶光学素子１０６で所望の偏向角を得る際に、上記第１の実施形態の液晶光学素子１６のように１つの素子部のみの場合に比べて、各素子部ＤＵ１、ＤＵ２の１つ辺りに要求される偏向角を小さくすることができる。

これにより、液晶光学素子１０６では、例えば、第１基板部３１と第２基板部３２との間のＺ軸方向の距離、及び第２基板部３２と第３基板部３３との間のＺ軸方向の距離のそれぞれを、第１の実施形態の液晶光学素子１６の第１基板部３１と第２基板部３２との間のＺ軸方向の距離よりも短くすることができる。換言すれば、液晶光学素子１０６の各液晶層３５、３６のそれぞれの厚さを、液晶光学素子１６の液晶層３５の厚さよりも薄くすることができる。

これにともない、液晶光学素子１０６では、例えば、第１状態と第２状態との間の変化を、液晶光学素子１６よりも速くすることができる。例えば、電圧の印加にともなうチルト角の大きい配向状態から初期配列に戻る際の速度を高めることができる。これにより、例えば、液晶分子の配向状態の変化時に生じる迷光などを抑制し、画像表示装置１０の表示品位をより高めることができる。なお、この例では、２つの素子部ＤＵ１、ＤＵ２をＺ軸方向に積層しているが、素子部の積層数は、２つに限ることなく、３つ以上でもよい。

液晶層３５、３６は、液晶ポリマーを含んでもよい。これにより、例えば、第１状態と第２状態との間の変化を、より速くすることができる。チルト角の大きい配向状態から初期配列に戻る際の速度をより高めることができる。液晶ポリマーは、液晶層３５、３６の略全体に用いてもよいし、液晶層３５、３６の一部のみに用いてもよい。液晶層３５、３６において、液晶ポリマーを所定の密度で分散させてもよい。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る液晶光学素子を模式的に表す部分拡大図である。
図５に表したように、第３の実施形態に係る液晶光学素子１１６は、複数の遮光部８０をさらに有する。各遮光部８０は、第１基板４１の第２面４１ｂの上に設けられている。各遮光部８０は、Ｘ軸方向に延び、Ｙ軸方向に並ぶ。各遮光部８０のそれぞれは、Ｚ軸方向において、各電極対ＥＰ１のそれぞれに重なる。各遮光部８０のうちの１つは、Ｚ軸方向において、各電極対ＥＰ１のうちの１つの第１電極５１、第２電極５２、及び第１電極５１と第２電極５２との間の領域に重なる。また、各遮光部８０は、隣り合う２つの電極対ＥＰ１の間の領域の少なくとも一部と重ならない。換言すれば、各遮光部８０は、Ｚ軸方向において、各電極対ＥＰ１のそれぞれを覆い、各電極対ＥＰ１の間の領域のそれぞれの少なくとも一部を露呈させる。

各遮光部８０は、画像表示部１２から照射される画像光（可視光）に対して光吸収性又は光反射性である。各遮光部８０には、例えば、黒色の樹脂材料が用いられる。各遮光部８０の材料は、他の樹脂材料や金属材料などでもよい。各遮光部８０の光透過率は、例えば、第１基板４１の光透過率、第２基板４２の光透過率、及び液晶層３５の光透過率のそれぞれよりも低い。各遮光部８０は、画像表示部１２から照射された画像光の透過を抑制する。これにより、液晶光学素子１１６では、各電極対ＥＰ１と重なる部分では、画像光の透過が抑制され、各電極対ＥＰ１の間の領域（各電極対ＥＰ１と重ならない領域）において、画像光が透過する。

電極対ＥＰ１の周辺では、液晶層３５の配向に欠陥が発生することがある。そして、これにより、電極対ＥＰ１の周辺では、液晶層３５の屈折率の分布に歪みが発生することがある。屈折率の分布に歪みが生じた部分に入射した画像光は、進行方向が乱れ、表示品位を低下させる要因となる。例えば、立体視においてクロストークの要因になる。

これに対して、本実施形態に係る液晶光学素子１１６では、複数の遮光部８０を設け、各電極対ＥＰ１と重なる部分における画像光の透過を各遮光部８０によって抑制する。これにより、電極対ＥＰ１の周辺に入射する画像光の光量を減らすことができる。従って、屈折率分布の歪みに起因する画像光の進行方向の乱れを抑制することができる。本実施形態に係る液晶光学素子１１６では、例えば、上記第１の実施形態の液晶光学素子１６に比べて、表示品位をより高めることができる。

液晶光学素子１１６では、各遮光部８０を第１基板４１の第２面４１ｂの上に設け、画像表示部１２から液晶光学素子１１６に入射する画像光の一部を各遮光部８０で遮光している。これに限ることなく、例えば、第２基板４２の第４面４２ｂの上に各遮光部８０を設け、液晶光学素子１１６から接眼レンズ１４に向けて出射する画像光の一部を各遮光部８０で遮光してもよい。各遮光部８０のＺ軸方向の位置は、各電極対ＥＰ１と重なる任意の位置でよい。

例えば、画像表示部１２において、各電極対ＥＰ１と重なる画素２２ａからは、画像光を照射しないようにしてもよい。換言すれば、各電極対ＥＰ１と重なる画素２２ａにおいては、黒を表示するようにしてもよい。これにより、屈折率分布の歪みに起因する画像光の進行方向の乱れをより抑制することができる。画像表示装置１０の表示品位をより高めることができる。なお、各電極対ＥＰ１と重なる画素２２ａからは、画像光を照射しないようにする場合には、各遮光部８０は、省略してもよい。

（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図６に表したように、この例において、制御部１８は、第１動作において画像表示部１２に第１画像を表示させ、第２動作において画像表示部１２に第２画像を表示させる。第１画像は、例えば、右眼４Ｒ用の画像である。第２画像は、例えば、左眼４Ｌ用の画像である。さらに、制御部１８は、第１動作から第２動作への切り替えからの所定の期間、及び第２動作から第１動作への切り替えからの所定の期間においては、画像表示部１２に第３画像を表示させる。

第３画像の輝度は、例えば、第１画像の輝度及び第２画像の輝度よりも低い。第３画像は、例えば、画像表示部１２の表示面１２ａの略全体に黒を表示させる画像である。画像表示部１２が第３画像を表示した状態は、例えば、表示面１２ａから実質的に光が照射されていない状態である。

第１動作から第２動作への切り替えから所定時間経過するまでの間、及び第２動作から第１動作への切り替えから所定時間経過するまでの間においては、液晶層３５の配向状態が過渡的な状態にある。このため、この期間においては、液晶光学素子１６を透過する画像光の進行方向に乱れが生じる可能性がある。

これに対して、本実施形態に係る制御部１８は、各動作の切り替えのタイミングから所定の期間においては、画像表示部１２に第３画像を表示させ、表示面１２ａから照射される画像光の輝度を減ずる。これにより、液晶の配向の変化の過渡期において、屈折率の乱れの影響を受けた表示が使用者に観察されてしまうことを抑制することができる。画像表示装置１０の表示品位をより高めることができる。

第３画像を表示する所定の期間とは、例えば、電圧の印加にともなう液晶の配向の変化が、９０％以上になるまでの期間である。所定の期間は、例えば、液晶の変化の応答時間などから算出すればよい。第３画像は、黒に限ることなく、表示面１２ａから照射される画像光の輝度を所定値以下に設定する任意の画像でよい。画像光の輝度とは、例えば、各画素２２ａから照射される光の輝度の平均値である。

（第５の実施形態）
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第５の実施形態に係る画像表示装置の模式図である。
図７（ａ）は、第５の実施形態に係る画像表示装置１２０の一部を模式的に表すブロック図である。
図７（ｂ）は、第５の実施形態に係る画像表示装置１２０の制御部１８の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図７（ａ）に表したように、画像表示装置１２０は、シャッタ部１２２をさらに有する。シャッタ部１２２は、Ｚ軸方向において接眼レンズ１４と並ぶ。シャッタ部１２２は、接眼レンズ１４の第１レンズ部１４Ｒ及び第２レンズ部１４Ｌのそれぞれと対向する。換言すれば、シャッタ部１２２は、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌのそれぞれと対向する。

シャッタ部１２２は、例えば、接眼レンズ１４と液晶光学素子１６との間に設けられる。シャッタ部１２２は、例えば、接眼レンズ１４の後方（使用者側）に配置してもよい。換言すれば、液晶光学素子１６とシャッタ部１２２との間に、接眼レンズ１４を配置してもよい。なお、図７（ａ）では、画像表示部１２や液晶光学素子１６などの図示を便宜的に省略している。

シャッタ部１２２は、画像光を透過させる開状態と、画像光を遮る閉状態と、を有する。従って、画像表示装置１２０では、シャッタ部１２２の開閉により、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌに画像光が入射する状態と、画像光を入射させない状態と、を切り替えることができる。シャッタ部１２２には、例えば、液晶シャッタが用いられる。

シャッタ部１２２は、制御部１８と電気的に接続されている。シャッタ部１２２は、例えば、駆動部などを介して制御部１８に接続してもよい。シャッタ部１２２の開状態及び閉状態の切り替えは、制御部１８によって制御される。

図７（ｂ）に表したように、制御部１８は、第１動作から第２動作への切り替え及び第２動作から第１動作への切り替えから所定の期間においては、シャッタ部１２２を閉状態にし、所定の期間の経過後にシャッタ部１２２を開状態にする。

これにより、本実施形態に係る画像表示装置１２０においても、上記第４の実施形態と同様に、液晶の配向の変化の過渡期において、屈折率の乱れの影響を受けた表示が使用者に観察されてしまうことを抑制することができる。画像表示装置１２０において、高い表示品位を得ることができる。

（第６の実施形態）
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第６の実施形態に係る画像表示装置の模式図である。
図８（ａ）は、第６の実施形態に係る画像表示装置１３０の一部を模式的に表すブロック図である。
図８（ｂ）は、第６の実施形態に係る画像表示装置１３０の制御部１８の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図８（ａ）に表したように、画像表示装置１３０は、第１シャッタ部１３１と、第２シャッタ部１３２と、をさらに有する。

第１シャッタ部１３１は、Ｚ軸方向において接眼レンズ１４と並ぶ。第１シャッタ部１３１は、接眼レンズ１４の第１レンズ部１４Ｒと対向する。換言すれば、第１シャッタ部１３１は、使用者の右眼４Ｒと対向する。

第２シャッタ部１３２は、Ｚ軸方向において接眼レンズ１４と並び、かつＹ軸方向において第１シャッタ部１３１と並ぶ。第２シャッタ部１３２は、接眼レンズ１４の第２レンズ部１４Ｌと対向する。換言すれば、第２シャッタ部１３２は、使用者の左眼４Ｌと対向する。

各シャッタ部１３１、１３２は、例えば、接眼レンズ１４と液晶光学素子１６との間に設けられる。各シャッタ部１３１、１３２は、例えば、接眼レンズ１４の後方に配置してもよい。なお、図８（ａ）では、画像表示部１２や液晶光学素子１６などの図示を便宜的に省略している。

各シャッタ部１３１、１３２は、画像光を透過させる開状態と、画像光を遮る閉状態と、を有する。各シャッタ部１３１、１３２は、制御部１８と電気的に接続されている。各シャッタ部１３１、１３２の開状態及び閉状態の切り替えは、制御部１８によって制御される。制御部１８は、各シャッタ部１３１、１３２の開状態及び閉状態を個別に切り替える。従って、画像表示装置１３０では、各シャッタ部１３１、１３２の開閉により、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌのそれぞれに対して画像光が入射する状態と、画像光を入射させない状態と、を個別に切り替えることができる。画像表示装置１３０では、使用者の右眼４Ｒのみに画像光を入射させる状態と、使用者の左眼４Ｌのみに画像光を入射させる状態と、を形成することができる。

第２シャッタ部１３２が第１シャッタ部１３１に対して並ぶ方向は、各電極対ＥＰ１のそれぞれの第２電極５２が第１電極５１に対して並ぶ方向と同じである。前述のように、第１シャッタ部１３１は、使用者の右眼４Ｒと対向し、第２シャッタ部１３２は、使用者の左眼４Ｌと対向する。第２シャッタ部１３２は、使用者側から見て第１シャッタ部１３１の左側に並ぶ。同様に、第２電極５２は、使用者側から見て第１電極５１の左側に並ぶ。

また、図３（ａ）及び図３（ｂ）などに関して説明したように、液晶光学素子１６は、制御部１８の第１動作の時に、液晶層３５に第１屈折率分布ＲＤ１を形成し、画像光の進行方向を使用者の右眼４Ｒ側に変化させる。そして、液晶光学素子１６は、制御部１８の第２動作の時に、液晶層３５に第２屈折率分布ＲＤ２を形成し、画像光の進行方向を使用者の左眼４Ｌ側に変化させる。換言すれば、制御部１８の第１動作の時には、画像光の進行方向が第１シャッタ部１３１側に変化し、制御部１８の第２動作の時には、画像光の進行方向が第２シャッタ部１３２側に変化する。

図８（ｂ）に表したように、制御部１８は、第１動作から第２動作への切り替え及び第２動作から第１動作への切り替えから所定の期間においては、第１シャッタ部１３１及び第２シャッタ部１３２のそれぞれを閉状態にする。制御部１８は、第２動作から第１動作への切り替え時には、所定の期間の経過後に第１シャッタ部１３１のみを開状態にする。そして、制御部１８は、第１動作から第２動作への切り替え時には、所定の期間の経過後に第２シャッタ部１３２のみを開状態にする。

これにより、本実施形態に係る画像表示装置１３０においても、上記第４の実施形態及び第５の実施形態と同様に、液晶の配向の変化の過渡期において、屈折率の乱れの影響を受けた表示が使用者に観察されてしまうことを抑制することができる。画像表示装置１３０において、高い表示品位を得ることができる。

また、画像表示装置１３０では、第１動作の時には、第２シャッタ部１３２を閉状態のままとする。これにより、第１動作の時に、左眼４Ｌで虚像をより観察し難くさせることができる。そして、第２動作の時には、第１シャッタ部１３１を閉状態のままとする。これにより、第２動作の時に、右眼４Ｒで虚像をより観察し難くさせることができる。これにより、画像表示装置１３０では、画像表示装置１２０などに比べて、表示品位をより高めることができる。例えば、クロストークの発生を抑制し、より立体視をし易くさせることができる。

（第７の実施形態）
図９は、第７の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
図９に表したように、この例において、制御部１８は、第１動作から第２動作への切り替え及び第２動作から第１動作への切り替えから所定の期間においては、光源部２４を消灯させ、所定の期間の経過後に光源部２４を点灯させる。

これにより、本実施形態に係る画像表示装置においても、上記第４の実施形態と同様に、液晶の配向の変化の過渡期において、屈折率の乱れの影響を受けた表示が使用者に観察されてしまうことを抑制することができる。画像表示装置において、高い表示品位を得ることができる。

また、パネル部２２が、各画素２２ａの光の放射状態を記憶する記憶素子を画素２２ａ毎に有するアクティブマトリクス型の表示装置である場合、各画素２２ａの光の放射状態の変更は、光源部２４が消灯している期間中に行うことが好ましい。これにより、互いに光の放射状態の異なる複数の状態が同時に観察されることを抑制し、表示品位をさらに向上させることができる。

（第８の実施形態）
図１０は、第８の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。 図１０に表したように、この例において、制御部１８は、第１動作と第２動作との切り替えの際に、各電極対ＥＰ１と対向電極６１との間の電位差の設定をＹ軸方向に順次変化させる。より詳しくは、Ｙ軸方向の１つの向きに向かって電位差の設定を順次変化させる。Ｙ軸方向の１つの向きとは、＋Ｙ方向又は−Ｙ方向である。

この場合、制御部１８は、例えば、各電極対ＥＰ１の第１電極５１のそれぞれ及び第２電極５２のそれぞれと個別に電気的に接続される。これにより、各第１電極５１及び各第２電極５２のそれぞれの電位を個別に設定することができる。例えば、制御部１８と各第１電極５１とを２つ単位や３つ単位で接続してもよい。これにより、例えば、制御部１８と各第１電極５１とを接続する配線の本数を少なくすることができる。

制御部１８は、第１動作から第２動作への切り替えにおいては、例えば、各第１電極５１の電位を第１電位から第２電位にＹ軸方向に順次変化させ、各第２電極５２の電位を第２電位から第１電位にＹ軸方向に順次変化させる。これにより、液晶層３５は、第１状態から第２状態にＹ軸方向に順次変化する。

そして、制御部１８は、第２動作から第１動作への切り替えにおいては、例えば、各第１電極５１の電位を第２電位から第１電位にＹ軸方向に順次変化させ、各第２電極５２の電位を第１電位から第２電位にＹ軸方向に順次変化させる。これにより、液晶層３５は、第２状態から第１状態にＹ軸方向に順次変化する。

また、制御部１８は、電位差の設定をＹ軸方向に順次変化させる場合、電位差の設定に応じて、画像表示部１２に表示する画像をＹ軸方向に順次変化させる。

制御部１８は、第１動作から第２動作への切り替えにおいては、例えば、電位差の設定に応じて、画像表示部１２に表示する画像を第１画像から第２画像にＹ軸方向に順次変化させる。そして、制御部１８は、第２動作から第１動作への切り替えにおいては、例えば、電位差の設定に応じて、画像表示部１２に表示する画像を第２画像から第１画像にＹ軸方向に順次変化させる。

制御部１８は、例えば、複数の電極対ＥＰ１のうちの一部の第１電極５１の電位を第１電位に設定し、第２電極５２の電位を第２電位に設定して、液晶層３５の一部を第１状態にした場合、その一部の液晶層３５と対向する画素２２ａを第２画像から第１画像に切り替える。

例えば、Ｘ軸方向に並ぶ１行分の各画素２２ａを第２画像から第１画像に切り替えた場合に、その１行分の各画素２２ａと対向する部分の液晶層３５を第２状態から第１状態に切り替えてもよい。

制御部１８は、上記の動作をＹ軸方向に順次行うことにより、第１動作と第２動作とを切り替える。これにより、液晶層３５が第１状態の部分においては、第１画像を使用者の右眼４Ｒに入射させ、液晶層３５が第２状態の部分においては、第２画像を使用者の左眼４Ｌに入射させることができる。

さらに、制御部１８は、第１画像から第２画像に切り替える場合、及び、第２画像から第１画像に切り替える場合、切り替えのタイミングから所定の期間においては、切り替えを行う１行分の各画素２２ａに第３画像を表示させる。これにより、図６などに関して説明したように、液晶の配向の変化の過渡期において、屈折率の乱れの影響を受けた表示が使用者に観察されてしまうことを抑制することができる。

上記各実施形態では、複数の第１電極５１のそれぞれを実質的に同じ電位に設定している。同様に、上記各実施形態では、複数の第２電極５２のそれぞれを実質的に同じ電位に設定している。これに限ることなく、本実施形態のように、一部の第１電極５１に第１電位を設定し、別の一部の第１電極５１に第２電位を設定し、一部の第２電極５２に第２電位を設定し、別の一部の第２電極５２に第１電位を設定することにより、液晶層３５の一部を第１状態にし、液晶層３５の別の一部を第２状態にしてもよい。

（第９の実施形態）
図１１は、第９の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第９の実施形態に係る液晶光学素子を模式的に表す部分拡大図である。
図１１に表したように、画像表示装置１４０の液晶光学素子１４２は、第１基板部１５１と、第２基板部１５２と、液晶層１５５と、を有する。第１基板部１５１は、第１基板４１と、複数の第１電極１６１と、複数の第２電極１６２と、を有する。

各第１電極１６１及び各第２電極１６２は、第１基板４１の第１面４１ａの上に設けられる。各第１電極１６１及び各第２電極１６２は、Ｘ軸方向に延びる。そして、各第１電極１６１及び各第２電極１６２は、Ｙ軸方向に交互に並ぶ。各第２電極１６２のそれぞれは、各第１電極１６１のそれぞれの間のＹ軸方向の中心に位置する。より詳しくは、各第２電極１６２のそれぞれのＹ軸方向の中心が、各第１電極１６１のそれぞれの間のＹ軸方向の中心に位置する。換言すれば、各第１電極１６１及び各第２電極１６２は、Ｙ軸方向に実質的に等間隔に並ぶ。各第１電極１６１及び各第２電極１６２のそれぞれにおいて、隣り合う一対の第１電極１６１と第２電極１６２との間のＹ軸方向の距離は、実質的に一定である。各第２電極１６２のそれぞれのＹ軸方向の中心は、各第１電極１６１のそれぞれの間のＹ軸方向の中心に対して僅かにずれていてもよい。各第２電極１６２のそれぞれの少なくとも一部が、各第１電極１６１のそれぞれの間のＹ軸方向の中心に位置していればよい。

また、画像表示装置１４０において、各第１電極１６１及び各第２電極１６２は、画像表示部１２の各画素２２ａに対応して配置される。この例において、各画素２２ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並ぶ。各第１電極１６１及び各第２電極１６２は、例えば、Ｙ軸方向に並ぶ一列の各画素２２ａから照射された各画像光のそれぞれが、各第１電極１６１と各第２電極１６２とのそれぞれの間に入射するように、各画素２２ａとの位置を調整して配置される。隣り合う一対の第１電極１６１と第２電極１６２との間には、１つの画素２２ａから照射された画像光を入射させてもよいし、２つ以上の画素２２ａから照射された画像光を入射させてよい。また、隣り合う一対の第１電極１６１と第２電極１６２との間に入射する画像光の数は、各第１電極１６１及び各第２電極１６２のＹ軸方向の位置によって異なってもよい。

第２基板部１５２は、上記各実施形態の第２基板部３２と同様に、第２基板４２と、対向電極６１と、を有する。対向電極６１は、各第１電極１６１及び各第２電極１６２のそれぞれと対向する。液晶層１５５は、上記各実施形態の液晶層３５と同様に、第１基板部１５１と第２基板部１５２との間に設けられる。液晶層１５５は、各第１電極１６１のそれぞれと対向電極６１との間、及び各第２電極１６２のそれぞれと対向電極６１との間に設けられる。

制御部１８は、駆動部３８を介して液晶光学素子１４２の各第１電極１６１、各第２電極１６２、及び対向電極６１と電気的に接続されている。制御部１８は、各第１電極１６１、各第２電極１６２、及び対向電極６１に設定する電位により、液晶層１５５の屈折率分布を変化させ、この屈折率分布の変化により、画像光の進行方向を変化させる。

制御部１８は、第１動作と、第２動作と、を有する。図１２（ａ）は、制御部１８が第１動作を実行している時の液晶光学素子１４２を模式的に表している。図１２（ｂ）は、制御部１８が第２動作を実行している時の液晶光学素子１４２を模式的に表している。

制御部１８は、第１動作においては、各第１電極１６１と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ１１が、各第２電極１６２と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ１２よりも大きくなるように、各第１電極１６１と各第２電極１６２と対向電極６１とに電位を設定する。

一方、制御部１８は、第２動作においては、各第１電極１６１と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ１１が、各第２電極１６２と対向電極６１との間の電位差の絶対値ＰＤ１２よりも小さくなるように、各第１電極１６１と各第２電極１６２と対向電極６１とに電位を設定する。

制御部１８は、例えば、第１動作において、各第１電極１６１に第１電位を設定し、各第２電極１６２及び対向電極６１に第２電位を設定する。第１電位の絶対値は、第２電位の絶対値よりも高い。換言すれば、制御部１８は、第１動作においては、各第１電極１６１と対向電極６１との間に第１電圧Ｖ１１を印加し、各第２電極１６２と対向電極６１との間に第１電圧Ｖ１１よりも低い第２電圧Ｖ１２を印加する。

第１動作では、第１電極１６１と対向電極６１との間に、第１電圧Ｖ１１が印加される。従って、第１動作では、第１電極１６１と対向電極６１との間の領域の液晶層１５５に、液晶のチルト角が大きい配向（例えば垂直配向）が形成される。一方、第２電圧Ｖ１２が印加される第２電極１６２と対向電極６１との間の領域の液晶層１５５では、初期配列、または、それに近い配向が形成される。

従って、図１２（ａ）に表したように、第１動作では、第２電極１６２と対向電極６１との間の領域を頂点とした左右略対称なプリズム状の第１屈折率分布ＲＤ１１が、液晶層１５５に形成される。

制御部１８は、第２動作においては、例えば、各第１電極１６１及び対向電極６１に第２電位を設定し、各第２電極１６２に第１電位を設定する。これにより、図１２（ｂ）に表したように、第２動作では、第１電極１６１と対向電極６１との間の領域を頂点とした左右略対称なプリズム状の第２屈折率分布ＲＤ２が、液晶層１５５に形成される。

ここで、液晶層１５５において、隣り合う２つの第１電極１６１の間の第２電極１６２と、これら２つの第１電極１６１の一方と、の間の領域を第１領域Ｒ１とする。そして、隣り合う２つの第１電極１６１の間の第２電極１６２と、これら２つの第１電極１６１の他方と、の間の領域を第２領域Ｒ２とする。液晶層１５５においては、複数の第１領域Ｒ１と複数の第２領域Ｒ２とがＹ軸方向に交互に並ぶ。

図１２（ａ）に表したように、第１動作においては、液晶層１５５の第１領域Ｒ１に入射した画像光の進行方向が、第１屈折率分布ＲＤ１１により、＋Ｙ方向に変化し、液晶層１５５の第２領域Ｒ２に入射した画像光の進行方向が、第１屈折率分布ＲＤ１１により、−Ｙ方向に変化する。すなわち、第１動作においては、液晶層１５５の第１領域Ｒ１に入射した画像光の進行方向が、第１屈折率分布ＲＤ１１により、使用者の左眼４Ｌ側に変化し、液晶層１５５の第２領域Ｒ２に入射した画像光の進行方向が、第１屈折率分布ＲＤ１１により、使用者の右眼４Ｒ側に変化する。

図１２（ｂ）に表したように、第２動作においては、液晶層１５５の第１領域Ｒ１に入射した画像光の進行方向が、第２屈折率分布ＲＤ１２により、−Ｙ方向に変化し、液晶層１５５の第２領域Ｒ２に入射した画像光の進行方向が、第２屈折率分布ＲＤ１２により、＋Ｙ方向に変化する。すなわち、第２動作においては、液晶層１５５の第１領域Ｒ１に入射した画像光の進行方向が、第２屈折率分布ＲＤ１２により、使用者の右眼４Ｒ側に変化し、液晶層１５５の第２領域Ｒ２に入射した画像光の進行方向が、第２屈折率分布ＲＤ１２により、使用者の左眼４Ｌ側に変化する。

このように、液晶光学素子１４２では、第１動作と第２動作との切り替えにより、第１領域Ｒ１に入射する画像光の進行方向を使用者の右眼４Ｒ側及び左眼４Ｌ側に変化させるとともに、第２領域Ｒ２に入射する画像光の進行方向を使用者の右眼４Ｒ側及び左眼４Ｌ側に変化させる。

制御部１８は、三次元画像の表示を行う場合、第１動作と第２動作とを交互に実行することにより、液晶光学素子１４２において画像光の進行方向を変化させる。制御部１８は、第１動作を行う第１期間において、各第１領域Ｒ１に画像光を入射させる各画素２２ａに左眼用の画像を表示させ、各第２領域Ｒ２に画像光を入射させる各画素２２ａに右眼用の画像を表示させる。そして、制御部１８は、第２動作を行う第２期間において、各第１領域Ｒ１に画像光を入射させる各画素２２ａに右眼用の画像を表示させ、各第２領域Ｒ２に画像光を入射させる各画素２２ａに左眼用の画像を表示させる。

これにより、第１期間においては、各第１領域Ｒ１に表示された左眼用の画像が使用者の左眼４Ｌに入射し、各第２領域Ｒ２に表示された右眼用の画像が使用者の右眼４Ｒに入射する。第２期間においては、各第１領域Ｒ１に表示された右眼用の画像が使用者の右眼４Ｒに入射し、各第２領域Ｒ２に表示された左眼用の画像が使用者の左眼４Ｌに入射する。

第１期間においては、各第１領域Ｒ１に表示された画像が、使用者の左眼４Ｌ側からは観察し易く、右眼４Ｒ側からは観察し難い。また、第１期間においては、各第２領域Ｒ２に表示された画像が、使用者の左眼４Ｌ側からは観察し難く、右眼４Ｒ側からは観察し易い。第２期間においては、各第１領域Ｒ１に表示された画像が、使用者の右眼４Ｒ側からは観察し易く、左眼４Ｌ側からは観察し難い。また、第２期間においては、各第２領域Ｒ２に表示された画像が、使用者の右眼４Ｒ側からは観察し難く、左眼４Ｌ側からは観察し易い。

このように、本実施形態に係る画像表示装置１４０においても、画像表示部１２の各画素２２ａを右眼用と左眼用とに時間的に変化させ、各画素２２ａの画像光の進行方向を液晶光学素子１４２で変化させることにより、立体視を可能とすることができる。第１期間及び第２期間の周期は、例えば、表示する三次元画像のフレームレートに応じて設定される。例えば、三次元画像のフレームレートが３０ｆｐｓである場合、第１期間及び第２期間は、各々１／６０秒に設定される。画像表示装置１４０においても、使用者の１つの眼あたりで観察される画素の数を、画像表示部１２の各画素２２ａの数と実質的に同じにすることができる。画像表示装置１４０においても、解像度の低下を抑制し、高い表示品位を得ることができる。例えば、広視野に画像を表示することもできる。

また、本実施形態に係る画像表示装置１４０では、右眼４Ｒ側及び左眼４Ｌ側のどちらの方向からも、第１期間及び第２期間の双方において画像の虚像を観察することができる。したがって、画像表示装置１４０では、第１期間及び第２期間を比較的長くしても、チラツキなどの発生を抑制することができる。

例えば、本実施形態に係る液晶光学素子１４２の各第１電極１６１及び各第２電極１６２を上記第１の実施形態などに関して説明した電極対ＥＰ１とし、本実施形態に関して説明した駆動方式と、上記第１の実施形態などで説明した駆動方式と、を選択的に切り替えられるようにしてもよい。

（第１０の実施形態）
図１３は、第１０の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。
図１３に表したように、画像表示装置１７０は、集光レンズ１７２をさらに備える。集光レンズ１７２は、Ｚ軸方向において液晶光学素子１６と並べて配置される。この例において、集光レンズ１７２は、接眼レンズ１４と液晶光学素子１６との間に設けられている。集光レンズ１７２は、例えば、画像表示部１２と液晶光学素子１６との間に設けてもよい。例えば、画像表示部１２がパネル部２２と光源部２４とを有する場合には、パネル部２２と光源部２４との間に集光レンズ１７２を設けてもよい。

集光レンズ１７２は、画像表示部１２から照射された画像光を接眼レンズ１４に向けて集光する。集光レンズ１７２には、例えば、シリンドリカル凸レンズや凸レンズなどが用いられる。シリンドリカル凸レンズは、例えば、リニアフレネルレンズでもよい。凸レンズは、例えば、フレネルレンズでもよい。

集光レンズ１７２にシリンドリカル凸レンズを用いた場合、集光レンズ１７２は、例えば、接眼レンズ１４のＹ軸方向の中央に向けて画像光を集光する。集光レンズ１７２に凸レンズを用いた場合、集光レンズ１７２は、例えば、接眼レンズ１４のＸ軸方向の中央及びＹ軸方向の中央に向けて画像光を集光する。このように、集光レンズ１７２は、少なくとも接眼レンズ１４のＹ軸方向の中央に向けて画像光を集光可能なレンズであればよい。

このように、集光レンズ１７２を設けることにより、例えば、画像表示部１２を小さくすることができる。例えば、表示面１２ａの面積を小さくすることができる。画像表示部１２のＸ軸方向の長さやＹ軸方向の長さを短くすることができる。

例えば、各画素２２ａ出射される光の指向性が強い場合には、集光レンズ１７２を設けることにより、各画素２２ａから放射され使用者の眼に到達する光の強度を強くすることができる。これにより、使用者から観察され易い画素２２ａを増やし、広い視野を得ることができる。

また、集光レンズ１７２を接眼レンズ１４と液晶光学素子１６との間に設けた場合には、例えば、各電極対ＥＰ１の間の領域、あるいは各第１電極１６１と各第２電極１６２との間の領域を透過して使用者の眼に到達する光の量を多くし、表示画質をより向上させることができる。

（第１１の実施形態）
図１４は、第１１の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第１１の実施形態に係る画像表示装置による虚像の観察の一例を模式的に表す説明図である。
図１４に表したように、この例の画像表示装置１７５の構成は、上記第１の実施形態に関して説明した画像表示装置１０の構成と実質的に同じである。
図１５（ａ）は、液晶光学素子１６を第１状態に設定した時に観察される第１虚像ＶＩ１の一例を表している。
図１５（ｂ）は、液晶光学素子１６を第２状態に設定した時に観察される第２虚像ＶＩ２の一例を表している。
第１虚像ＶＩ１は、換言すれば、制御部１８が第１動作を行っている時に観察される虚像であり、第２虚像ＶＩ２は、換言すれば、制御部１８が第２動作を行っている時に観察される虚像である。なお、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）では、使用者が画像表示装置１０（接眼レンズ１４）を観察した状態を表している。

接眼レンズ１４及び液晶光学素子１６は、第１動作の時の第１虚像ＶＩ１と、第２動作の時の第２虚像ＶＩ２と、のそれぞれを使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌに入射させることができる。また、接眼レンズ１４及び液晶光学素子１６は、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に表したように、第２虚像ＶＩ２の位置を第１虚像ＶＩ１の位置に対してＹ軸方向にずらす。

液晶光学素子１６を第１状態に設定することにより、図１５（ａ）に表したように、各画素２２ａから照射された画像光の各虚像ＶＩを使用者の右眼４Ｒ側にずらすことができる。そして、液晶光学素子１６を第２状態に設定することにより、図１５（ｂ）に表したように、各画素２２ａから照射された画像光の各虚像ＶＩを使用者の左眼４Ｌ側にずらすことができる。

このように、画像表示装置１７５では、液晶光学素子１６を第１状態又は第２状態に設定した場合に、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌの双方で各虚像ＶＩ１、ＶＩ２を観察可能な程度に、各虚像ＶＩ１、ＶＩ２のＹ軸方向の位置をずらす。これにより、画像表示部１２の見かけ上の画素の数を増やすことができる。例えば、画像表示部１２の見かけ上の画素の数を約２倍にすることができる。

制御部１８は、画像の表示を行う際に、液晶光学素子１６を第１状態に設定し、二次元画像の一部の画素の画像（第１画像）を画像表示部１２に表示させる。そして、制御部１８は、液晶光学素子１６を第２状態に設定し、二次元画像の別の一部の画素の画像（第２画像）を画像表示部１２に表示させる。制御部１８は、例えば、液晶光学素子１６を第１状態に設定した状態で、二次元画像の奇数列の画素の画像を画像表示部１２に表示させ、液晶光学素子１６を第２状態に設定した状態で、二次元画像の偶数列の画素の画像を画像表示部１２に表示させる。これを繰り返すことにより、見かけ上の画素の数を増やした状態で、表示を行うことができる。

このように、本実施形態によれば、見かけ上の画素の数を増やした高い表示品位を得ることができる。

各虚像ＶＩ１、ＶＩ２のずれ量は、例えば、液晶層３５、各電極対ＥＰ１、制御部１８などの各種の設定により、調整することができる。液晶層３５の設定とは、例えば、液晶層３５の厚さや屈折率などである。各電極対ＥＰ１の設定とは、例えば、各電極対ＥＰ１の配置や形状などである。制御部１８の設定とは、例えば、各電極に印加する電圧などである。例えば、各虚像ＶＩ１、ＶＩ２のずれ量を調節できるようにし、広視野の表示と、見かけ上の画素の数をさらに増やした表示と、を切り替えられるようにしてもよい。

例えば、図４に関して説明した液晶光学素子１０６のように、第１素子部ＤＵ１と第２素子部ＤＵ２とを設け、第２素子部ＤＵ２の向きをＺ軸方向を軸に略９０°回転させる。これにより、虚像をＹ軸方向のみならず、Ｘ軸方向にもずらせるようにしてもよい。これにより、画像表示装置１０の表示品位をより向上させることができる。

なお、この場合には、第１素子部ＤＵ１と第２素子部ＤＵ２との間に１／２波長板を設け、第１素子部ＤＵ１から出射される画像光の偏光方位（例えばＹ軸方向）に対して、１／２波長板の光学軸をＺ軸方向を軸に略４５°傾ける。これにより、第２素子部ＤＵ２に入射する画像光の偏光方向を略９０°回転させることができる。

（第１２の実施形態）
図１６は、第１２の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。
図１６に表したように、画像表示装置１８０は、画像表示部１２と、接眼レンズ１４と、制御部１８と、筺体２０と、液晶光学素子１８２と、偏光可変部１８４と、を備える。画像表示部１２、接眼レンズ１４、及び筺体２０は、上記各実施形態と同様であるから、詳細な説明は省略する。

液晶光学素子１８２は、第１基板部１９１と、第２基板部１９２と、愛３基板部１９３と、第１液晶層１９５と、第２液晶層１９６と、を有する。第１基板部１９１は、第１基板４１と、複数の電極対ＥＰ１と、を有する。第２基板部１９２は、第２基板４２と、第３基板４３と、対向電極６１と、複数の電極対ＥＰ２と、を有する。第３基板部１９３は、第４基板４４と、対向電極６２と、を有する。第１基板部１９１〜第３基板部１９３は、図４に関して説明した液晶光学素子１０６の第１基板部３１〜第３基板部３３と同様であるから、詳細な説明は省略する。

第１液晶層１９５は、第１基板部１９１と第２基板部１９２との間に設けられている。第２液晶層１９６は、第２基板部１９２と第３基板部１９３との間に設けられている。各電極対ＥＰ１と対向電極６１とに電位を設定することで、第１液晶層１９５に屈折率分布を形成することができる。各電極対ＥＰ２と対向電極６２とに電位を設定することで、第２液晶層１９６に屈折率分布を形成することができる。

制御部１８は、例えば、入射した画像光の進行方向を−Ｙ方向側（使用者の右眼４Ｒ側）に偏向する第１屈折率分布ＲＤ１を第１液晶層１９５に形成し、入射した画像光の進行方向を＋Ｙ方向側（使用者の左眼４Ｌ側）に偏向する第２屈折率分布ＲＤ２を第２液晶層１９６に形成する。これとは反対に、第１液晶層１９５に第２屈折率分布ＲＤ２を形成し、第２液晶層１９６に第１屈折率分布ＲＤ１を形成してもよい。

このように、第１液晶層１９５は、Ｙ軸方向（第１偏光方向）の画像光の進行方向をＹ軸方向と平行な１つの向き（−Ｙ方向）に偏向する第１屈折率分布ＲＤ１を有する。第２液晶層１９６は、Ｚ軸方向において第１液晶層１９５と並び、Ｘ軸方向（第２偏光方向）の画像光の進行方向を前記１つの向きと反対側の向き（＋Ｙ方向）に偏向する第２屈折率分布ＲＤ２を有する。

偏光可変部１８４は、Ｚ軸方向において液晶光学素子１８２と並ぶ。偏光可変部１８４は、液晶光学素子１８２に入射する画像光の偏光方向を変化させる。偏光可変部１８４は、例えば、画像光の偏光方向をＸ軸方向とＹ軸方向とに選択的に切り替えて液晶光学素子１８２に入射させる。

この例において、偏光可変部１８４は、画像表示部１２と液晶光学素子１８２との間に設けられている。

偏光可変部１８４は、例えば、Ｚ軸方向に並ぶ一対の光透過性の電極と、これらの各電極の間に設けられたＴＮ液晶（twisted nematic liquid crystal）と、で構成される。これにより、各電極間に電圧を印加した場合、画像表示部１２から照射された画像光の偏光方向は、実質的に変化しない。すなわち、Ｙ軸方向の偏光方向の画像光が液晶光学素子１８２に入射する。一方、各電極間に電圧を印加していない場合、画像表示部１２から照射された画像光の偏光方向は、略９０°回転する。すなわち、Ｘ軸方向の偏光方向の画像光が液晶光学素子１８２に入射する。偏光可変部１８４の構成については、例えば、特開２００９−２３７１１２号公報などに、より詳細に説明されている。

このように、偏光可変部１８４は、例えば、各電極への電圧の印加により、液晶光学素子１８２に入射する画像光の偏光方向をＸ軸方向とＹ軸方向とに選択的に切り替える。偏光可変部１８４は、制御部１８に接続されている。偏光可変部１８４による偏光方向の切り替えは、制御部１８によって制御される。

図１７（ａ）及び図１７（ｂ）は、第１２の実施形態に係る液晶光学素子の一部を表す模式図である。
図１７（ａ）に表したように、第１液晶層１９５の配向処理の方向は、Ｙ軸方向である。第１液晶層１９５の初期配列において、ダイレクタ１９５ｄは、Ｙ軸方向に延びる。一方、図１７（ｂ）に表したように、第２液晶層１９６の配向処理の方向は、Ｘ軸方向である。第２液晶層１９６の初期配列において、ダイレクタ１９６ｄは、Ｘ軸方向に延びる。

これにより、液晶光学素子１８２に入射する画像光の偏光方向がＹ軸方向である場合には、第１液晶層１９５の第１屈折率分布ＲＤ１により、画像光の進行方向が−Ｙ方向側に変化し、液晶光学素子１８２に入射する画像光の偏光方向がＸ軸方向である場合には、第２液晶層１９６の第２屈折率分布ＲＤ２により、画像光の進行方向が＋Ｙ方向側に変化する。

制御部１８は、三次元画像の表示を行う場合、例えば、液晶光学素子１８２の各電極に電位を設定し、第１液晶層１９５に第１屈折率分布ＲＤ１を形成し、第２液晶層１９６に第２屈折率分布ＲＤ２を形成するとともに、偏光可変部１８４の動作を制御し、液晶光学素子１８２に入射する画像光の偏光方向をＸ軸方向とＹ軸方向とに所定のレートで交互に切り替える。また、制御部１８は、画像光の偏光方向をＹ軸方向に設定している期間においては、画像表示部１２に右眼用の画像を表示させ、画像光の偏光方向をＸ軸方向に設定している期間においては、画像表示部１２に左眼用の画像を表示させる。

これにより、画像光の偏光方向をＹ軸方向に設定している期間においては、右眼用の画像が使用者の右眼４Ｒに入射し、画像光の偏光方向をＸ軸方向に設定している期間においては、左眼用の画像が使用者の左眼４Ｌに入射する。これにより、本実施形態に係る画像表示装置１８０においても、立体視が可能となる。

このように、本実施形態に係る画像表示装置１８０においても、画像表示部１２の各画素２２ａを右眼用と左眼用とに時間的に変化させ、各画素２２ａの画像光の進行方向を液晶光学素子１８２で変化させることにより、立体視を可能にする。画像表示装置１８０においても、解像度の低下を抑制し、高い表示品位を得ることができる。

また、偏光可変部１８４の応答時間は、液晶光学素子１８２の応答時間よりも速い。従って、画像表示装置１８０では、上記第１の実施形態の画像表示装置１０などに比べて、例えば、画像光の進行方向をより高速に変化させることができる。

また、画像表示装置１８０においては、液晶光学素子１８２の屈折率分布を時間的に変化させる必要が無い。従って、液晶光学素子１８２において、各電極対ＥＰ１、ＥＰ２、及び各対向電極６１、６２は、必ずしも必要ではなく、省略可能である。液晶光学素子１８２においては、第１液晶層１９５が第１屈折率分布ＲＤ１を有し、第２液晶層１９６が第２屈折率分布ＲＤ２を有していればよい。

（第１３の実施形態）
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）は、第１３の実施形態に係る画像表示装置を表す模式図である。
図１８（ａ）に表したように、画像表示装置２００は、画像表示部２０２と、接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌと、液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌと、制御部２０８と、を備えている。

画像表示部２０２は、上記各実施形態と同様に、画像情報を含む画像光を照射して画像の表示を行う。画像表示装置２００は、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌのそれぞれに対応する一対の接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌ、及び一対の液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌを有している。接眼レンズ及び液晶光学素子は、上記各実施形態で示したように、１つでもよい。また、使用者の右眼４Ｒ及び左眼４Ｌのそれぞれに対応させた一対の画像表示部２０２を設けてもよい。

また、画像表示装置２００は、筺体２１０と、一対の保持部２１２と、をさらに備える。筺体２１０は、上記の各部を保持する。各保持部２１２は、例えば、使用者の耳に係合することにより、筺体２１０を使用者の頭部に保持する。保持部２１２は、例えば、使用者の後頭部に係合し、筺体２１０とともに使用者の頭部を挟むことによって、筺体２１０を使用者の頭部に保持するバンド状の形状でもよい。

各接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌは、画像表示部２０２と対向して設けられ、画像表示部２０２に表示された画像の虚像を形成する。

図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に表したように、各接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌのそれぞれは、第１リニアフレネルレンズ２２１と、第２リニアフレネルレンズ２２２と、を有する。

第１リニアフレネルレンズ２２１は、Ｘ軸方向（第１方向）に延び、Ｙ軸方向（第２方向）に並ぶ複数の光学機能部２２１ａを有する。これにより、第１リニアフレネルレンズ２２１は、Ｙ軸方向において画像光を集光する。

第２リニアフレネルレンズ２２２は、Ｙ軸方向に延び、Ｘ軸方向に並ぶ複数の光学機能部２２２ａを有する。これにより、第２リニアフレネルレンズ２２２は、Ｘ軸方向において画像光を集光する。

第２リニアフレネルレンズ２２２は、Ｚ軸方向において第１リニアフレネルレンズ２２１と並ぶ。この例では、第１リニアフレネルレンズ２２１と画像表示部２０２との間に、第２リニアフレネルレンズ２２２が設けられている。これとは反対に、第２リニアフレネルレンズ２２２と画像表示部２０２との間に、第１リニアフレネルレンズ２２１を設けてもよい。

このように、各接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌは、略直交させて配置した２つのリニアフレネルレンズ２２１、２２２を有する。各リニアフレネルレンズ２２１、２２２は、一次元の屈折力を有する。これにより、例えば、凸レンズを用いた場合と同様に、画像表示部２０２に表示された画像の虚像を形成することができる。また、各リニアフレネルレンズ２２１、２２２では、凸レンズなどを用いた場合に比べて、各接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌの重量を抑制することができる。さらに、各リニアフレネルレンズ２２１、２２２では、同心円状のフレネルレンズを用いた場合に比べて、迷光の発生を抑制することができる。

各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌのそれぞれは、Ｚ軸方向において各接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌのそれぞれと並び、各接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌに入射する画像光の進行方向を変化させる。

制御部２０８は、画像表示部２０２に接続され、画像表示部２０２における画像の表示を制御する。また、制御部２０８は、駆動部２１４を介して各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌに接続され、各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌによる画像光の進行方向の変化を制御する。

図１９（ａ）及び図１９（ｂ）は、第１３の実施形態に係る画像表示装置の一部を表す模式図である。
図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に表したように、液晶光学素子２０６Ｒは、第１基板部２３１と、第２基板部２３２と、液晶層２３５と、を有する。なお、液晶光学素子２０６Ｌは、液晶光学素子２０６Ｒと実質的に同じであるから、詳細な説明は省略する。以下では、液晶光学素子２０６Ｒについてのみ説明を行う。

第１基板部２３１は、第１基板２４１と、複数の電極対ＥＰ２１と、を有する。各電極対ＥＰ２１は、第１基板２４１の上に設けられる。各電極対ＥＰ２１は、第１電極２５１と、第２電極２５２と、を有する。第１電極２５１は、Ｘ軸方向に延びる。第２電極２５２は、Ｘ軸方向に延び、Ｙ軸方向において第１電極２５１と並ぶ。各電極対ＥＰ２１は、Ｙ軸方向に並ぶ。隣り合う２つの電極対ＥＰ２１の間のＹ軸方向の距離は、各電極対ＥＰ２１の第１電極２５１と第２電極２５２との間のＹ軸方向の距離よりも長い。

第２基板部２３２は、第２基板２４２と、複数の電極対ＥＰ２２と、を有する。各電極対ＥＰ２２は、第３電極２５３と、第４電極２５４と、を有する。各電極対ＥＰ２２は、各電極対ＥＰ２１と同様であるから、詳細な説明は省略する。各電極対ＥＰ２２のそれぞれの第４電極２５４は、各電極対ＥＰ２１のそれぞれの第１電極２５１と対向する。換言すれば、各電極対ＥＰ２２のそれぞれの第４電極２５４は、Ｚ軸方向において、各電極対ＥＰ２１のそれぞれの第１電極２５１に重なる。

液晶層２３５は、第１基板部２３１と第２基板部２３２との間に設けられている。液晶層２３５は、各電極対ＥＰ２１と各電極対ＥＰ２２とのそれぞれの間に設けられる。液晶層２３５には、上記各実施形態の液晶層３５などと実質的に同じものを用いることができる。これにより、液晶光学素子２０６Ｒでは、各電極２５１〜２５４に設定する電位によって、液晶層２３５の屈折率分布を変化させることができる。すなわち、液晶光学素子２０６Ｒは、液晶層２３５の屈折率分布を変化させる複数の電極２５１〜２５４を有する。

液晶層２３５の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、５μｍ以上１０μｍ以下である。これにより、例えば、液晶層２３５における液晶の応答速度を速くすることができる。例えば、液晶層２３５における屈折率分布の変化の応答性を高めることができる。

各電極２５１〜２５４は、光透過性を有する。各電極２５１〜２５４は、例えば、透明である。これにより、例えば、液晶光学素子２０６Ｒにおいて、高い視認性を得ることができる。また、液晶光学素子２０６Ｒにおいて、屈折率分布の制御性を高めることができる。

制御部２０８は、各電極２５１〜２５４に設定する電位により、図１９（ａ）に表す第１屈折率分布ＲＤ２１と、図１９（ｂ）に表す第２屈折率分布ＲＤ２２と、を液晶層２３５に形成する。第２屈折率分布ＲＤ２２は、第１屈折率分布ＲＤ２１と異なる。

この例において、第１屈折率分布ＲＤ２１は、実質的に一様である。すなわち、第１屈折率分布ＲＤ２１は、各電極２５１〜２５４間の電位差を実質的に０Ｖとし、液晶層２３５を初期配向とした状態である。従って、液晶層２３５に第１屈折率分布ＲＤ２１を形成した場合には、液晶層２３５を透過する画像光の進行方向が、実質的に変化しない。

一方、第２屈折率分布ＲＤ２２は、プリズムアレイ状の屈折率分布である。第２屈折率分布ＲＤ２２は、入射した画像光の進行方向をＹ軸方向に変化させる。この例において、第２屈折率分布ＲＤ２２は、入射した画像光の進行方向を−Ｙ方向に変化させる。例えば、各電極２５１〜２５４に設定する電位を変化させることにより、第２屈折率分布ＲＤ２２による画像光の偏角を変化させてもよい。

このように、制御部２０８は、画像光の進行方向を実質的に変化させない第１屈折率分布ＲＤ２１と、画像光の進行方向をＹ軸方向に変化させる第２屈折率分布ＲＤ２２と、を液晶層２３５に設定する。

これにより、図１９（ａ）及び図１９（ｂ）に表したように、液晶層２３５に第２屈折率分布ＲＤ２２を設定した時に観察される第２虚像ＶＩ２２の位置を、液晶層２３５に第１屈折率分布ＲＤ２１を設定した時に観察される第１虚像ＶＩ２１の位置に対してＹ軸方向にずらすことができる。

従って、画像表示装置２００では、画像の表示を行う際に、画像表示部２０２の見かけ上の画素の数を増やすことができる。例えば、画像表示部２０２の見かけ上の画素の数を約２倍にすることができる。

制御部２０８は、画像の表示を行う際に、例えば、各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌの各液晶層２３５に第１屈折率分布ＲＤ２１を設定した状態で、第１画像を画像表示部２０２に表示させる。また、制御部２０８は、各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌの各液晶層２３５に第２屈折率分布ＲＤ２２を設定した状態で、第２画像を画像表示部２０２に表示させる。そして、制御部２０８は、各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌの各液晶層２３５に第１屈折率分布ＲＤ２１を設定した状態と、第２屈折率分布ＲＤ２２を設定した状態と、を交互に切り替える。これにより、見かけ上の画素数を増やした状態で、画像の表示を行うことができる。この際、液晶層２３５の屈折率分布の状態に対応させて、画像表示部２０２に表示する画像を制御部２０８で補正してもよい。

液晶光学素子２０６Ｒにおける屈折率分布の設定は、液晶光学素子２０６Ｌにおける屈折率分布の設定と必ずしも同期していなくてもよい。例えば、液晶光学素子２０６Ｒの液晶層２３５を第１屈折率分布ＲＤ２１に設定した状態において、液晶光学素子２０６Ｌの液晶層２３５を第２屈折率分布ＲＤ２２に設定してもよい。液晶光学素子２０６Ｒにおける屈折率分布の切り替えのタイミングは、液晶光学素子２０６Ｌにおける屈折率分布の切り替えのタイミングと異なってもよい。

画像表示部２０２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に並ぶ複数の画素２０２ａを有する。各電極対ＥＰ２１及び各電極対ＥＰ２２は、例えば、各画素２０２ａのそれぞれから照射された画像光が、各電極対ＥＰ２１のそれぞれの間、及び各電極対ＥＰ２２のそれぞれの間に入射するように配置される。これにより、例えば、プリズムアレイ状の屈折率分布の頂点部分に画像光が入射することを抑制することができる。例えば、迷光の発生を抑制することができる。

また、第１リニアフレネルレンズ２２１は、例えば、各画素２０２ａのそれぞれから照射された画像光が、各光学機能部２２１ａに入射するように配置される。これにより、例えば、第１リニアフレネルレンズ２２１の頂部及び溝部に画像光が入射することを抑制することができる。例えば、迷光の発生をより抑制することができる。

ヘッドマウントディスプレイにおいては、虚像を形成するために、比較的大型のレンズが接眼レンズとして使用されている。こうした大型のレンズは、ヘッドマウントディスプレイの重量化や肥大化の要因となる。フレネルレンズを用いることで、ヘッドマウントディスプレイの軽量化や小型化を図ることも考えられる。しかしながら、フレネルレンズを用いた場合には、各光学機能部の間（フレネルレンズの頂部と溝部との間）を通る光が迷光となり、全体の表示解像度の低下を引き起こす可能性がある。

これに対して、本実施形態に係る画像表示装置２００では、各接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌにおいて、一次元の屈折力を有する一対のリニアフレネルレンズ２２１、２２２を略直交させて配置する。これにより、大型のレンズを用いる場合に比べて、各接眼レンズ２０４Ｒ、２０４Ｌの重量を抑制することができる。また、同心円状のフレネルレンズを用いる場合に比べて、迷光の発生にともなう解像度の低下を抑制することもできる。

さらに、各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌにおいて、各液晶層２３５を第１屈折率分布ＲＤ２１と第２屈折率分布ＲＤ２２とに交互に切り替え、表示虚像を時間軸上で多重化する。これにより、解像度の低下をより抑制することができる。例えば、各リニアフレネルレンズ２２１、２２２を用いた場合にも、大型のレンズのみを用いて虚像を観察させる場合に比べて、解像度を高めることができる。このように、本実施形態に係る画像表示装置２００では、高い表示品位を得ることができ、かつ装置の重量を抑えることができる。

画像表示装置２００では、例えば、二次元画像の一部を第１画像とし、二次元画像の別の一部を第２画像とすることで、高い表示品位の二次元画像を表示することができる。また、画像表示装置２００では、例えば、右眼４Ｒに観察させる画像と左眼４Ｌに観察させる画像とをそれぞれ視差画像とすることで、三次元の画像を表示することもできる。画像表示装置２００では、立体視を行うこともできる。

この例では、第１屈折率分布ＲＤ２１を画像光の進行方向を実質的に変化させない屈折率分布とし、第２屈折率分布ＲＤ２２を画像光の進行方向をＹ軸方向に変化させる屈折率分布としている。これとは反対に、第１屈折率分布ＲＤ２１を画像光の進行方向をＹ軸方向に変化させる屈折率分布とし、第２屈折率分布ＲＤ２２を画像光の進行方向を実質的に変化させない屈折率分布としてもよい。例えば、第１屈折率分布ＲＤ２１において、画像光の進行方向を＋Ｙ方向に変化させ、第２屈折率分布ＲＤ２２において、画像光の進行方向を−Ｙ方向に変化させてもよい。

また、各屈折率分布ＲＤ２１、ＲＤ２２において、画像光の進行方向を変化させる方向は、Ｙ軸方向に限ることなく、Ｘ軸方向などでもよい。各屈折率分布ＲＤ２１、ＲＤ２２において、画像光の進行方向を変化させる方向は、使用者に画素の数が増えたと知覚させることができる任意の方向でよい。

例えば、第１リニアフレネルレンズ２２１の各光学機能部２２１ａがＸ軸方向に延び、第２リニアフレネルレンズ２２２の各光学機能部２２２ａがＹ軸方向に延びる場合、各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌの各電極２５１〜２５４の延びる方向は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して傾斜させてもよい。この場合、各液晶光学素子２０６Ｒ、２０６Ｌが画像光の進行方向を変化させる方向が、第１リニアフレネルレンズ２２１が画像光の進行方向を変化させる方向、及び、第２リニアフレネルレンズ２２２が画像光の進行方向を変化させる方向と異なる。これにより、例えば、フレネルレンズの頂部及び溝部による迷光の発生をより抑制することができる。解像度の低下をより抑制することができる。

実施形態によれば、高い表示品位の画像表示装置及び画像表示方法が提供できる。

なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。「積層される」状態は、互いに接して重ねられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて重ねられる状態も含む。「対向する」状態は、直接的に面する状態の他に、間に別の要素が挿入されて面する状態も含む。

以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、画像表示装置に含まれる画像表示部、接眼レンズ、液晶光学素子、制御部、第１電極、第２電極、第１電極対、第１対向電極、第１液晶層、第１素子部、第２素子部、第２電極対、第２対向電極、第２液晶層、第３電極、及び第４電極などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

その他、本発明の実施の形態として上述した画像表示装置及び画像表示方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての画像表示装置及び画像表示方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、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、種々の省略、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ともに、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。

４Ｌ…左眼、 ４Ｒ…右眼、 １０、１２０、１３０、１４０、１６０、１７０、１７５、１８０、２００…画像表示装置、 １２、２０２…画像表示部、 １２ａ…表示面、 １４、２０４Ｒ、２０４Ｌ…接眼レンズ、 １４Ｌ…第２レンズ部、 １４Ｒ…第１レンズ部、 １６、１０６、１１６、１４２、１８２、２０６Ｒ、２０６Ｌ…液晶光学素子、 １８、２０８…制御部、 ２０、２１０…筺体、 ２２…パネル部、 ２２ａ、２０２ａ…画素、 ２４…光源部、 ２６、３８、２１４…駆動部、 ３１、１５１、１９１…第１基板部、 ３２、１５２、１９２…第２基板部、 ３３、１９３…第３基板部、 ３５、３６、１５５…液晶層、 ４１、２４１…第１基板、 ４２、２４２…第２基板、 ４３…第３基板、 ５１、１６１、２５１…第１電極、 ５２、１６２、２５２…第２電極、 ５３、２５３…第３電極、 ５４、２５４…第４電極、 ６１、６２…対向電極、 ８０…遮光部、 １２２…シャッタ部、 １３１…第１シャッタ部、 １３２…第２シャッタ部、 １７２…集光レンズ、 １８４…偏光可変部、 １９５…第１液晶層、 １９６…第２液晶層、 ２１２…保持部、 ２２１…第１リニアフレネルレンズ、 ２２２…第２リニアフレネルレンズ、 ２３１…第１基板部、 ２３２…第２基板部、 ２３５…液晶層、 ＥＰ１、ＥＰ２、ＥＰ２１、ＥＰ２２…電極対

Claims (11)

1. 画像情報を含む画像光を照射して画像の表示を行う画像表示部と、
   前記画像表示部と対向して設けられ、前記画像表示部に表示された画像の虚像を形成する接眼レンズと、
   前記画像表示部と前記接眼レンズとの積層方向において前記接眼レンズと並び、前記接眼レンズに入射する前記画像光の進行方向を変化させる液晶光学素子と、
   前記画像表示部と前記液晶光学素子との動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記液晶光学素子は、
   第１電極と第２電極とを含む複数の第１電極対であって、
   前記第１電極は、前記積層方向と交差する第１方向に延び、
   前記第２電極は、前記第１方向に延び、前記積層方向及び前記第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と並び、
   前記複数の第１電極対のそれぞれは、前記第２方向に並び、
   前記複数の第１電極対のそれぞれにおいて、隣り合う２つの前記第１電極対の間の前記第２方向の距離は、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第２方向の距離よりも長い
   複数の第１電極対と、
   前記積層方向において前記複数の第１電極対のそれぞれと対向する第１対向電極と、
   前記複数の第１電極対と前記第１対向電極との間に設けられた第１液晶層と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第１電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値が、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第２電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値よりも大きくなるように、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極とに電位を設定する第１動作と、
   前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第１電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値が、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第２電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値よりも小さくなるように、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極とに電位を設定する第２動作と、
   を有し、前記第１動作と前記第２動作とを交互に実行することにより、前記液晶光学素子において前記画像光の進行方向を変化させる画像表示装置。
2. 前記液晶光学素子は、第１素子部と、第２素子部と、を有し、
   前記第１素子部は、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極と前記第１液晶層とを含み、
   前記第２素子部は、複数の第２電極対と第２対向電極と第２液晶層とを含み、前記第１素子部と前記接眼レンズとの間に設けられ、
   前記第２電極対は、第３電極と第４電極とを含み、
   前記第３電極は、前記第１方向に延び、
   前記第４電極は、前記第１方向に延び、前記第２方向において前記第３電極と並び、
   前記複数の第２電極対のそれぞれは、前記第２方向に並び、
   前記複数の第２電極対のそれぞれにおいて、隣り合う２つの前記第２電極対の間の前記第２方向の距離は、前記第３電極と前記第４電極との間の前記第２方向の距離よりも長く、
   前記第２対向電極は、前記積層方向において前記複数の第２電極対のそれぞれと対向し、
   前記第２液晶層は、前記複数の第２電極対と前記第２対向電極との間に設けられ、
   前記制御部は、
   前記第１動作において、前記複数の第２電極対のそれぞれの前記第３電極と前記第２対向電極との間の電位差の絶対値が、前記複数の第２電極対のそれぞれの前記第４電極と前記第２対向電極との間の電位差の絶対値よりも大きくなるように、前記複数の第２電極対と前記第２対向電極とに電位を設定し、
   前記第２動作において、前記複数の第２電極対のそれぞれの前記第３電極と前記第２対向電極との間の電位差の絶対値が、前記複数の第２電極対のそれぞれの前記第４電極と前記第２対向電極との間の電位差の絶対値よりも小さくなるように、前記複数の第２電極対と前記第２対向電極とに電位を設定する請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記液晶光学素子は、複数の遮光部を有し、
   前記複数の遮光部のそれぞれは、前記積層方向において前記複数の第１電極対のそれぞれに重なる請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記制御部は、
   前記第１動作において、前記画像表示部に第１画像を表示させ、
   前記第２動作において、前記画像表示部に第２画像を表示させるとともに、
   前記第１動作から前記第２動作への切り替え及び前記第２動作から前記第１動作への切り替えから所定の期間においては、前記画像表示部に第３画像を表示させ、
   前記第３画像の輝度は、前記第１画像の輝度及び前記第２画像の輝度よりも低い請求項１〜３のいずれか１つに記載の画像表示装置。
5. 前記積層方向において前記接眼レンズと並び、前記画像光を透過させる開状態と、前記画像光を遮る閉状態と、を有するシャッタ部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１動作から前記第２動作への切り替え及び前記第２動作から前記第１動作への切り替えから所定の期間においては、前記シャッタ部を閉状態にし、前記所定の期間の経過後に前記シャッタ部を開状態にする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
6. 前記積層方向において前記接眼レンズと並び、前記画像光を透過させる開状態と、前記画像光を遮る閉状態と、を有する第１シャッタ部と、
   前記積層方向において前記接眼レンズと並び、かつ前記第２方向において前記第１シャッタ部と並び、前記画像光を透過させる開状態と、前記画像光を遮る閉状態と、を有する第２シャッタ部と、
   をさらに備え、
   前記第２シャッタ部が前記第１シャッタ部に対して並ぶ方向は、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第２電極が前記第１電極に対して並ぶ方向と同じであり、
   前記液晶光学素子は、前記制御部の前記第１動作の時に、前記画像光の進行方向を前記第１シャッタ部側に変化させ、前記制御部の前記第２動作の時に、前記画像光の進行方向を前記第２シャッタ部側に変化させ、
   前記制御部は、
   前記第１動作から前記第２動作への切り替え及び前記第２動作から前記第１動作への切り替えから所定の期間においては、前記第１シャッタ部及び前記第２シャッタ部のそれぞれを閉状態にし、
   前記第２動作から前記第１動作への切り替え時には、前記所定の期間の経過後に前記第１シャッタ部のみを開状態にし、
   前記第１動作から前記第２動作への切り替え時には、前記所定の期間の経過後に前記第２シャッタ部のみを開状態にする
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
7. 前記画像表示部は、
   画像の表示を行うパネル部と、
   前記パネル部に向けて光を照射する光源部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記第１動作から前記第２動作への切り替え及び前記第２動作から前記第１動作への切り替えから所定の期間においては、前記光源部を消灯させ、前記所定の期間の経過後に前記光源部を点灯させる請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像表示装置。
8. 前記制御部は、
   前記第１動作において、前記画像表示部に第１画像を表示させ、
   前記第２動作において、前記画像表示部に第２画像を表示させ、
   前記第１動作から前記第２動作への切り替えにおいては、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極との間の電位差の設定を前記第２方向に順次変化させるとともに、前記電位差の設定に応じて、前記画像表示部に表示する画像を前記第１画像から前記第２画像に前記第２方向に順次変化させ、
   前記第２動作から前記第１動作への切り替えにおいては、前記電位差の設定を前記第２方向に順次変化させるとともに、前記電位差の設定に応じて、前記画像表示部に表示する画像を前記第２画像から前記第１画像に前記第２方向に順次変化させる
   請求項１〜７のいずれか１つに記載の画像表示装置。
9. 前記積層方向において前記液晶光学素子と並び、前記画像光を前記接眼レンズに向けて集光する集光レンズをさらに備えた請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像表示装置。
10. 前記画像表示部は、使用者の両眼と対向可能であり、
    前記接眼レンズ及び前記液晶光学素子は、前記第１動作の時の第１虚像と、前記第２動作の時の第２虚像と、のそれぞれを前記両眼に入射させることができ、かつ、前記第２虚像の位置を前記第１虚像の位置に対して前記第２方向にずらす請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
11. 画像情報を含む画像光を照射して画像の表示を行う画像表示部と、
    前記画像表示部と対向して設けられ、前記画像表示部に表示された画像の虚像を形成する接眼レンズと、
    前記画像表示部と前記接眼レンズとの積層方向において前記接眼レンズと並び、前記接眼レンズに入射する前記画像光の進行方向を変化させる液晶光学素子と、
    前記画像表示部と前記液晶光学素子との動作を制御する制御部と、
    を備え、
    前記液晶光学素子は、
    第１電極と第２電極とを含む複数の第１電極対であって、
    前記第１電極は、前記積層方向と交差する第１方向に延び、
    前記第２電極は、前記第１方向に延び、前記積層方向及び前記第１方向と交差する第２方向において前記第１電極と並び、
    前記複数の第１電極対のそれぞれは、前記第２方向に並び、
    前記複数の第１電極対のそれぞれにおいて、隣り合う２つの前記第１電極対の間の前記第２方向の距離は、前記第１電極と前記第２電極との間の前記第２方向の距離よりも長い
    複数の第１電極対と、
    前記積層方向において前記複数の第１電極対のそれぞれと対向する第１対向電極と、
    前記複数の第１電極対と前記第１対向電極との間に設けられた第１液晶層と、
    を有する
    画像表示装置の画像表示方法であって、
    前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第１電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値が、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第２電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値よりも大きくなるように、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極とに電位を設定する第１動作を実行し、
    前記第１動作において、第１画像を前記画像表示部に表示し、
    前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第１電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値が、前記複数の第１電極対のそれぞれの前記第２電極と前記第１対向電極との間の電位差の絶対値よりも小さくなるように、前記複数の第１電極対と前記第１対向電極とに電位を設定する第２動作を実行し、
    前記第２動作において、前記第１画像と異なる第２画像を前記画像表示部に表示し、
    前記第１動作と前記第２動作とを交互に実行することにより、前記液晶光学素子において前記画像光の進行方向を変化させる
    画像表示方法。

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