JP7274370B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、立体像と二次元画像とを表示可能な画像表示装置に関する。
従来、３Ｄメガネを用いた二眼立体方式を始めとして、多種多様な立体像表示技術が提案されている。なかでも、インテグラル方式は、特殊なメガネが不要で、水平および垂直に視差を有する自然な立体像を再生可能であることから、将来の多様な立体アプリケーションへの応用が期待されている。一般的に、インテグラル方式は、要素レンズで構成されたレンズアレイを表示パネルの前面、または、点光源で構成された点光源アレイを表示パネルの背面に設置して、要素レンズまたは点光源に対応する表示パネルの位置に要素画像を表示することで、観察者に立体像を視認させることができる。
今後、多様な映像コンテンツを表示するためには、インテグラル方式の立体像の表示（以下、３Ｄ表示）だけでなく、高精細な二次元画像の表示（以下、２Ｄ表示）も可能であることが望ましい。
今後、多様な映像コンテンツを表示するためには、インテグラル方式の立体像の表示（以下、３Ｄ表示）だけでなく、高精細な二次元画像の表示（以下、２Ｄ表示）も可能であることが望ましい。
このような背景から、点光源アレイを用いたインテグラル方式において、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える方法が提案されている（非特許文献１，２、特許文献１参照）。
非特許文献１に記載の方法は、図１３に示すように、光源２０１と、コリメータレンズ２０２と、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal；高分子分散型液晶）２０３と、レンズアレイ２０４と、表示パネル２０５と、を備える画像表示装置２００Ａで、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える。
図１３（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ａは、３Ｄ表示を行う場合、電圧制御により光の透過／拡散を制御可能なＰＤＬＣ２０３を光が透過するように制御し、表示パネル２０５に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ａは、光源２０１の光をコリメータレンズ２０２により平行光に変換し、ＰＤＬＣ２０３を透過させる。そして、画像表示装置２００Ａは、レンズアレイ２０４ごとに、平行光を集光させて集光位置に点光源Ｌｏとなる光を生成し、表示パネル２０５に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
非特許文献１に記載の方法は、図１３に示すように、光源２０１と、コリメータレンズ２０２と、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal；高分子分散型液晶）２０３と、レンズアレイ２０４と、表示パネル２０５と、を備える画像表示装置２００Ａで、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える。
図１３（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ａは、３Ｄ表示を行う場合、電圧制御により光の透過／拡散を制御可能なＰＤＬＣ２０３を光が透過するように制御し、表示パネル２０５に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ａは、光源２０１の光をコリメータレンズ２０２により平行光に変換し、ＰＤＬＣ２０３を透過させる。そして、画像表示装置２００Ａは、レンズアレイ２０４ごとに、平行光を集光させて集光位置に点光源Ｌｏとなる光を生成し、表示パネル２０５に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
一方、図１３（ｂ）に示すように、画像表示装置２００Ａは、２Ｄ表示を行う場合、ＰＤＬＣ２０３を光が拡散するように制御し、表示パネル２０５に二次元画像Ｇを表示する。これによって、画像表示装置２００Ａは、拡散光を表示パネル２０５に照射することができ、表示パネル２０５に表示した二次元画像Ｇを観察者Ｍに視認させることができる。
非特許文献２に記載の方法は、図１４に示すように、２層構造のＬＥＤアレイ２１１と、開口部を有する拡散板２１２と、レンズアレイ２１３と、表示パネル２１４と、を備える画像表示装置２００Ｂで、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える。
図１４（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ｂは、３Ｄ表示を行う場合、ＬＥＤアレイ２１１の拡散板２１２の開口部にほぼ接する層のＬＥＤを発光させ、表示パネル２１４に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｂは、拡散板２１２の開口部を通過した光を、レンズアレイ２１３ごとに集光させて集光位置に点光源Ｌｏとなる光を生成し、表示パネル２１４に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
図１４（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ｂは、３Ｄ表示を行う場合、ＬＥＤアレイ２１１の拡散板２１２の開口部にほぼ接する層のＬＥＤを発光させ、表示パネル２１４に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｂは、拡散板２１２の開口部を通過した光を、レンズアレイ２１３ごとに集光させて集光位置に点光源Ｌｏとなる光を生成し、表示パネル２１４に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
一方、図１４（ｂ）に示すように、画像表示装置２００Ｂは、２Ｄ表示を行う場合、ＬＥＤアレイ２１１の拡散板２１２の拡散部に対応する層のＬＥＤを発光させ、表示パネル２１４に二次元画像Ｇを表示する。これによって、画像表示装置２００Ｂは、拡散光を表示パネル２１４に照射することができ、表示パネル２１４に表示した二次元画像Ｇを観察者Ｍに視認させることができる。なお、図１４では、ＬＥＤアレイ２１１の点灯を白、消灯を黒で示している。
特許文献１に記載の方法は、図１５に示すように、点光源アレイ２２１と、透過・拡散板２２２と、表示パネル２２３と、を備える画像表示装置２００Ｃで、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える。
図１５（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ｃは、３Ｄ表示を行う場合、透過・拡散板２２２の光を透過させる透過領域Ｐに対応するＬＥＤのみを発光させ、表示パネル２２３に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、点光源であるＬＥＤの光を表示パネル２２３に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
図１５（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ｃは、３Ｄ表示を行う場合、透過・拡散板２２２の光を透過させる透過領域Ｐに対応するＬＥＤのみを発光させ、表示パネル２２３に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、点光源であるＬＥＤの光を表示パネル２２３に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
一方、図１５（ｂ）に示すように、画像表示装置２００Ｃは、２Ｄ表示を行う場合、透過・拡散板２２２の光を拡散させる拡散領域Ｄに対応するＬＥＤのみを発光させ、表示パネル２２３に二次元画像Ｇを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、拡散光を表示パネル２２３に照射することができ、表示パネル２２３に表示した二次元画像Ｇを観察者Ｍに視認させることができる。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、拡散光を表示パネル２２３に照射することができ、表示パネル２２３に表示した二次元画像Ｇを観察者Ｍに視認させることができる。
また、図１６に示すように、画像表示装置２００Ｃは、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを混在させる場合、透過領域Ｐに対応するＬＥＤと、拡散領域Ｄに対応するＬＥＤとで、発光する領域を区分し、それぞれの領域に対応する表示パネル２２３に要素画像ｅまたは二次元画像Ｇを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、観察者Ｍに立体像と二次元画像とを領域を分けて視認させることができる。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、観察者Ｍに立体像と二次元画像とを領域を分けて視認させることができる。
Jae-Hyeung Park, Hak-Rin Kim, Yunhee Kim, Joohwan Kim, Jisoo Hong, Sin-Doo Lee, and Byoungho Lee, "Depth-enhanced three-dimensional-two-dimensional convertible display based on modified integral imaging", OPTICS LETTERS, vol.29, No.23, pp.2734-2736, December 1, 2004.
Seong-Woo Cho, Jae-Hyeung Park, Yunhee Kim, Heejin Choi, Joohwan Kim, and Byoungho Lee, "Convertible two-dimensional-three-dimensional display using an LED array based on modified integral imaging", OPTICS LETTERS, Vol.31, No.19, pp.2852-2854, October 1, 2006.
非特許文献１に記載の方法は、ＰＤＬＣによって入力光全体を透過／拡散することしか制御できない。また、非特許文献２に記載の方法は、１つのＬＥＤの光をレンズアレイの複数のレンズに投射している。
そのため、非特許文献１，２に記載の方法は、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを画面全体で切り替えることしかできない。
そのため、非特許文献１，２に記載の方法は、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを画面全体で切り替えることしかできない。
一方、特許文献１に記載の方法は、３Ｄ表示と２Ｄ表示との領域を分けて、立体像と二次元画像とを混在して画面に表示することができる。
しかし、特許文献１に記載の方法は、３Ｄ表示のために使用するＬＥＤと、２Ｄ表示のために使用するＬＥＤとが分けられているため、３Ｄ表示時に使用しないＬＥＤや２Ｄ表示時に使用しないＬＥＤが存在することになる。
そのため、高精細な画像を表示するためには、さらなる工夫が求められていた。
しかし、特許文献１に記載の方法は、３Ｄ表示のために使用するＬＥＤと、２Ｄ表示のために使用するＬＥＤとが分けられているため、３Ｄ表示時に使用しないＬＥＤや２Ｄ表示時に使用しないＬＥＤが存在することになる。
そのため、高精細な画像を表示するためには、さらなる工夫が求められていた。
本発明は、このような問題や要望に鑑みてなされたものであり、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを部分的に混在させて表示することができ、従来よりも表示の解像度を高めることが可能な画像表示装置を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、本発明に係る画像表示装置は、立体像と二次元画像とを、切り替えて、または、領域別に区分して表示する画像表示装置であって、点光源出射部と、２枚の偏光回折素子と、透過・拡散板と、表示パネルと、制御部と、を備える構成とした。
かかる構成において、画像表示装置は、点光源出射部によって、二次元平面上に配列した点光源の光を一方の偏光状態と他方の偏光状態とに切り替えて出射する。
この偏光状態が異なる点光源は、例えば、発光素子を二次元平面上に配列した点光源アレイが発光する光を、特定の偏光の光を通過させる偏光板と、偏光板を通過した光を異なる偏光状態に切り替える偏光切替素子とを通過させることで生成することができる。
この偏光状態が異なる点光源は、例えば、発光素子を二次元平面上に配列した点光源アレイが発光する光を、特定の偏光の光を通過させる偏光板と、偏光板を通過した光を異なる偏光状態に切り替える偏光切替素子とを通過させることで生成することができる。
そして、画像表示装置は、２枚の偏光回折素子によって、偏光状態に応じて、点光源の光を異なる方向に順次回折させて光軸をシフトさせる。このとき、画像表示装置は、２枚の偏光回折素子の間に配置された透過・拡散板によって、一方の偏光状態の光は透過させ、他方の偏光状態の光は拡散させる。
そして、画像表示装置は、表示パネルによって、立体像を表示するためのインテグラル方式の要素画像群を透過・拡散板で透過した光の照射領域に表示する、または、二次元画像を透過・拡散板で拡散した光の照射領域に表示する。
そして、画像表示装置は、表示パネルによって、立体像を表示するためのインテグラル方式の要素画像群を透過・拡散板で透過した光の照射領域に表示する、または、二次元画像を透過・拡散板で拡散した光の照射領域に表示する。
このとき、画像表示装置は、制御部によって、要素画像群を表示する場合、要素画像群の表示領域を照射対象とする点光源の偏光を一方の偏光状態とし、二次元画像を表示する場合、二次元画像の表示領域を照射対象とする点光源の偏光を他方の偏光状態とするように、点光源出射部を制御する。
これによって、画像表示装置は、要素画像群を表示する領域に点光源の光を照射して、観察者に立体像を視認させることができ、二次元画像を表示する領域に拡散光を照射して、観察者に二次元画像を視認させることができる。
これによって、画像表示装置は、要素画像群を表示する領域に点光源の光を照射して、観察者に立体像を視認させることができ、二次元画像を表示する領域に拡散光を照射して、観察者に二次元画像を視認させることができる。
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、立体像表示と二次元画像表示とを部分的に混在させて表示することができる。また、本発明によれば、点光源の光を立体像表示と二次元画像表示とで共用することができるため、従来よりも点光源の密度を高め、解像度の高い画像を表示することができる。
本発明によれば、立体像表示と二次元画像表示とを部分的に混在させて表示することができる。また、本発明によれば、点光源の光を立体像表示と二次元画像表示とで共用することができるため、従来よりも点光源の密度を高め、解像度の高い画像を表示することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〔画像表示装置の概要〕
図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の概要について説明する。
画像表示装置１は、立体像Ｉ３Ｄと二次元画像Ｉ２Ｄとを切り替えて表示するものである。図１に示すように、画像表示装置１は、表示部１０と、制御部２０と、を備える。
〔画像表示装置の概要〕
図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の概要について説明する。
画像表示装置１は、立体像Ｉ３Ｄと二次元画像Ｉ２Ｄとを切り替えて表示するものである。図１に示すように、画像表示装置１は、表示部１０と、制御部２０と、を備える。
表示部１０は、画像（立体像Ｉ３Ｄ、二次元画像Ｉ２Ｄ）を表示するものである。なお、表示部１０は、立体像Ｉ３Ｄについては、インテグラル方式の要素画像群を表示することで、観察者Ｍに立体像Ｉ３Ｄを視認させる。一方、表示部１０は、二次元画像Ｉ２Ｄについては、画面上に二次元画像そのものを表示する。
制御部２０は、表示部１０における立体像Ｉ３Ｄの表示と、二次元画像Ｉ２Ｄの表示とを切り替える制御を行うものである。
制御部２０は、表示部１０における立体像Ｉ３Ｄの表示と、二次元画像Ｉ２Ｄの表示とを切り替える制御を行うものである。
なお、画像表示装置１は、立体像Ｉ３Ｄと二次元画像Ｉ２Ｄとの切り替えを画面全体で行うことも可能であるし、画面の領域別に立体像Ｉ３Ｄと二次元画像Ｉ２Ｄとを混在させることも可能である。
以下、画像表示装置１の構成について詳細に説明する。
以下、画像表示装置１の構成について詳細に説明する。
〔画像表示装置の構成〕
まず、図２を参照して、画像表示装置１の表示部１０の構成について説明する。図２は、図１に示した画像表示装置１の符号Ａで示す領域を透視した表示部１０の構成を示す上面図である。
図２に示すように、表示部１０は、点光源出射部１１と、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂと、透過・拡散板１３と、表示パネル１４と、を備える。
まず、図２を参照して、画像表示装置１の表示部１０の構成について説明する。図２は、図１に示した画像表示装置１の符号Ａで示す領域を透視した表示部１０の構成を示す上面図である。
図２に示すように、表示部１０は、点光源出射部１１と、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂと、透過・拡散板１３と、表示パネル１４と、を備える。
点光源出射部１１は、二次元平面上に配列した点光源（疑似点光源）の光を一方の偏光状態と他方の偏光状態とに切り替えて出射するものである。ここでは、一方の偏光状態を水平偏光、他方の偏光状態を垂直偏光とする。
図２に示すように、点光源出射部１１は、点光源アレイ１１１と、偏光板１１２と、偏光切替素子１１３と、を備える。
図２に示すように、点光源出射部１１は、点光源アレイ１１１と、偏光板１１２と、偏光切替素子１１３と、を備える。
点光源アレイ１１１は、点光源となる微小な発光素子Ｌを二次元平面上に１ｍｍ程度のピッチで配列したものである。ここでは、１つの発光素子Ｌを点光源とみなす。
発光素子Ｌは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）である。
この発光素子Ｌは、立体像を表示する際に、後記する表示パネル１４に表示される個々の要素画像を照射する範囲の配光角を有する。なお、発光素子Ｌの発光面積は、表示パネル１４の画素サイズ程度であることが好ましい。
発光素子Ｌは、偏光板１１２に光を照射する。
発光素子Ｌは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）である。
この発光素子Ｌは、立体像を表示する際に、後記する表示パネル１４に表示される個々の要素画像を照射する範囲の配光角を有する。なお、発光素子Ｌの発光面積は、表示パネル１４の画素サイズ程度であることが好ましい。
発光素子Ｌは、偏光板１１２に光を照射する。
偏光板１１２は、点光源アレイ１１１の発光素子Ｌから照射されるランダム偏光の光のうち、特定の偏光の光のみを通過させるものである。ここでは、偏光板１１２は、水平偏光のみを通過させるものとする。
偏光板１１２を通過した光は、偏光切替素子１１３に照射される。
偏光板１１２を通過した光は、偏光切替素子１１３に照射される。
偏光切替素子１１３は、偏光板１１２で特定の偏光状態（ここでは、水平偏光）のみとなった光の偏光状態を切り替えるものである。偏光切替素子１１３は、例えば、強誘電性液晶等の液晶素子を用いることができる。
ここでは、偏光切替素子１１３は、制御部２０の制御によって、水平偏光（一方の偏光状態）の光を水平偏光のまま通過させる状態と、水平偏光の光を垂直偏光（他方の偏光状態）の光に変換する状態とを切り替える。なお、偏光切替素子１１３の偏光切替の単位は、点光源（発光素子Ｌ）に対応する照射範囲ごととする。
偏光切替素子１１３を通過した光（水平偏光または垂直偏光）は、偏光回折素子１２Ａに照射される。
ここでは、偏光切替素子１１３は、制御部２０の制御によって、水平偏光（一方の偏光状態）の光を水平偏光のまま通過させる状態と、水平偏光の光を垂直偏光（他方の偏光状態）の光に変換する状態とを切り替える。なお、偏光切替素子１１３の偏光切替の単位は、点光源（発光素子Ｌ）に対応する照射範囲ごととする。
偏光切替素子１１３を通過した光（水平偏光または垂直偏光）は、偏光回折素子１２Ａに照射される。
偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂは、２枚１組で、点光源出射部１１（偏光切替素子１１３）から照射される入射光を偏光状態に応じて回折し、光軸をシフトさせるものである。
それぞれの偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂは、水平偏光または垂直偏光の入射光を、偏光状態に応じて、異なる方向に±１次光として回折させるものである。
この偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂは、水平偏光または垂直偏光の入射光の偏光状態に応じて、回折格子の溝方向を上下方向としたとき、左右方向に入射光を回折させる。
ここでは、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂは、射出光線の位相を１８０度ずらして対向するように予め定めた距離だけ離間して配置する。
なお、偏光状態に応じて、回折方向を変える偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂには、公知の素子を用いればよい。例えば、特開２００８－２３３５３９号公報、特開２０１６－１３６１６５号公報、特開２００６－１０６７２６号公報等で開示されている偏光回折素子を用いることができる。
それぞれの偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂは、水平偏光または垂直偏光の入射光を、偏光状態に応じて、異なる方向に±１次光として回折させるものである。
この偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂは、水平偏光または垂直偏光の入射光の偏光状態に応じて、回折格子の溝方向を上下方向としたとき、左右方向に入射光を回折させる。
ここでは、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂは、射出光線の位相を１８０度ずらして対向するように予め定めた距離だけ離間して配置する。
なお、偏光状態に応じて、回折方向を変える偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂには、公知の素子を用いればよい。例えば、特開２００８－２３３５３９号公報、特開２０１６－１３６１６５号公報、特開２００６－１０６７２６号公報等で開示されている偏光回折素子を用いることができる。
ここで、図３を参照して、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの作用について説明する。
偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂによる光軸のシフト量は、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの回折格子溝のピッチ（回折ピッチ）と、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの距離とによって特定することができる。なお、ここでは、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂに物理的に形成された溝のピッチを回折ピッチとして説明するが、回折に周期性を有する素子であれば、その周期が回折ピッチである。
偏光回折素子１２Ａ、１２Ｂの回折ピッチをｐ、入射光の波長をλとしたとき、図３に示すように、１次光の回折角φは、以下の式（１）で表すことができる。
偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂによる光軸のシフト量は、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの回折格子溝のピッチ（回折ピッチ）と、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの距離とによって特定することができる。なお、ここでは、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂに物理的に形成された溝のピッチを回折ピッチとして説明するが、回折に周期性を有する素子であれば、その周期が回折ピッチである。
偏光回折素子１２Ａ、１２Ｂの回折ピッチをｐ、入射光の波長をλとしたとき、図３に示すように、１次光の回折角φは、以下の式（１）で表すことができる。
また、図３に示すように、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの距離をＬ１としたとき、回折のシフト量ｄは、以下の式（２）で表すことができる。
すなわち、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの距離をＬ１としたとき、図３（ａ）に示すように、偏光回折素子１２Ａに入射した水平偏光の光は、垂直偏光に変換され、－１次光として進行方向を変えて、シフト量ｄだけシフトした後、偏光回折素子１２Ｂに照射される。また、偏光回折素子１２Ｂに入射した垂直偏光の光は、水平偏光に変換され、＋１次光として、偏光回折素子１２Ａに入射した進行方向と同じ方向に回折される。
ここで、光軸のシフト量は、点光源（ここでは、発光素子Ｌ）間の距離の半分とする。
ここで、光軸のシフト量は、点光源（ここでは、発光素子Ｌ）間の距離の半分とする。
また、図３（ｂ）に示すように、偏光回折素子１２Ａに入射した垂直偏光は、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、シフト量ｄだけシフトした後、偏光回折素子１２Ｂに照射される。また、偏光回折素子１２Ｂに入射した水平偏光は、垂直偏光に変換され、－１次光として、偏光回折素子１２Ａに入射した進行方向と同じ方向に回折される。
図２に戻って、表示部１０の構成について説明を続ける。
図２に戻って、表示部１０の構成について説明を続ける。
透過・拡散板１３は、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの間に配置され、偏光回折素子１２Ａで回折された入射光を、部分的に透過、拡散させるものである。この透過・拡散板１３は、光を透過させる透過領域Ｐと、光を拡散させる拡散領域Ｄとを予め定めたパターンで配置している。
この透過・拡散板１３のパターンは、偏光回折素子１２Ａで回折された±１次光のうちの一方を透過させ、他方を拡散させるパターンとする。
この透過・拡散板１３のパターンは、偏光回折素子１２Ａで回折された±１次光のうちの一方を透過させ、他方を拡散させるパターンとする。
例えば、透過・拡散板１３は、図４に示すように、二次元平面上に配列した発光素子Ｌに対して、透過領域Ｐと拡散領域Ｄとの垂直方向の境界が発光素子Ｌの中心を通るように、透過領域Ｐと拡散領域Ｄとを交互に配置する。
これによって、偏光回折素子１２Ａで回折された－１次光は、透過領域Ｐを通過して、偏光回折素子１２Ｂに照射される。一方、偏光回折素子１２Ａで回折された＋１次光は、拡散領域Ｄで拡散されて、偏光回折素子１２Ｂに照射される。
なお、透過・拡散板１３のパターンは、図４に限定されるものではない。透過領域Ｐは、少なくとも偏光回折素子１２Ａで回折された一方の光（ここでは、－１次光）を通過させる大きさであればよく、それ以外の領域を拡散領域Ｄとしてもよい。
これによって、偏光回折素子１２Ａで回折された－１次光は、透過領域Ｐを通過して、偏光回折素子１２Ｂに照射される。一方、偏光回折素子１２Ａで回折された＋１次光は、拡散領域Ｄで拡散されて、偏光回折素子１２Ｂに照射される。
なお、透過・拡散板１３のパターンは、図４に限定されるものではない。透過領域Ｐは、少なくとも偏光回折素子１２Ａで回折された一方の光（ここでは、－１次光）を通過させる大きさであればよく、それ以外の領域を拡散領域Ｄとしてもよい。
この透過・拡散板１３は、ガラス板等の光学素子に拡散加工処理を施したものを使用することができる。拡散加工処理としては、マイクロブラスト加工法、エッチング法、印刷法等を適用できる。この透過・拡散板１３の拡散度は高い方が望ましく、例えば、ヘイズが７０％以上であることが望ましい。また、透過・拡散板１３は、光の反射や映り込みを防ぐため、ＡＲ（Anti Reflection）コートを施すことが望ましい。
また、透過・拡散板１３には、拡散板や拡散フィルムに対して切り抜き加工を行ったものを使用してもよい。
また、透過・拡散板１３には、拡散板や拡散フィルムに対して切り抜き加工を行ったものを使用してもよい。
表示パネル１４は、透過・拡散板１３で透過または拡散され、偏光回折素子１２Ｂで回折された光をバックライトとして、画像を表示するものである。この表示パネル１４には、空間光変調器（例えば、透過型液晶パネル、ＭＥＭＳ〔Micro Electro Mechanical Systems〕シャッタ等）を用いることができる。
この表示パネル１４は、立体像を表示する場合、制御部２０を介して、インテグラル方式の要素画像群を表示する。また、表示パネル１４は、二次元画像を表示する場合、制御部２０を介して、二次元画像そのものを表示する。この表示パネル１４が表示する画像は、静止画像であってもよいし、複数の画像が連続する動画像であってもよい。
この表示パネル１４は、立体像を表示する場合、制御部２０を介して、インテグラル方式の要素画像群を表示する。また、表示パネル１４は、二次元画像を表示する場合、制御部２０を介して、二次元画像そのものを表示する。この表示パネル１４が表示する画像は、静止画像であってもよいし、複数の画像が連続する動画像であってもよい。
次に、図５を参照して、制御部２０の構成について説明する。
図５に示すように、制御部２０は、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１と、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２と、表示切替指示入力手段２３と、偏光切替制御手段２４と、を備える。
図５に示すように、制御部２０は、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１と、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２と、表示切替指示入力手段２３と、偏光切替制御手段２４と、を備える。
３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、インテグラル方式の要素画像群または二次元画像を入力するものである。この３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、入力した要素画像群または二次元画像を、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２に出力する。
３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、図示を省略した外部のディスク装置や、通信回線を介して画像を入力する。
なお、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、要素画像群または二次元画像のいずれか一方を入力する場合と、表示する領域を分けて要素画像群と二次元画像とが混在した画像を入力する場合がある。
３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、図示を省略した外部のディスク装置や、通信回線を介して画像を入力する。
なお、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、要素画像群または二次元画像のいずれか一方を入力する場合と、表示する領域を分けて要素画像群と二次元画像とが混在した画像を入力する場合がある。
３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２は、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１で入力された画像（要素画像群，二次元画像）を入力し、表示パネル１４に表示するものである。この３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２は、図示を省略した信号線を介して、表示パネル１４と接続されている。
表示切替指示入力手段２３は、図示を省略したスイッチや、通信回線を介して、３Ｄ表示と２Ｄ表示との表示方式の切替指示を入力するものである。
具体的には、切替指示は、点光源（発光素子Ｌ）ごとに偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えるか否かを指示する信号である。この切替指示は、予め３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１に入力される画像に対応し、要素画像群の画像領域と二次元画像の画像領域とで、異なる偏光状態を示す指示とする。
ここでは、切替指示は、３Ｄ表示（要素画像群の表示）を行う場合、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示で、２Ｄ表示（二次元画像の表示）を行う場合、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示とする。
表示切替指示入力手段２３は、入力した切替指示を、偏光切替制御手段２４に出力する。
具体的には、切替指示は、点光源（発光素子Ｌ）ごとに偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えるか否かを指示する信号である。この切替指示は、予め３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１に入力される画像に対応し、要素画像群の画像領域と二次元画像の画像領域とで、異なる偏光状態を示す指示とする。
ここでは、切替指示は、３Ｄ表示（要素画像群の表示）を行う場合、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示で、２Ｄ表示（二次元画像の表示）を行う場合、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示とする。
表示切替指示入力手段２３は、入力した切替指示を、偏光切替制御手段２４に出力する。
偏光切替制御手段２４は、表示切替指示入力手段２３で入力された切替指示に応じて、点光源出射部１１の偏光切替素子１１３の偏光状態を、点光源（発光素子Ｌ）に対応する照射範囲ごとに切り替える。
この偏光切替制御手段２４は、図示を省略した信号線を介して、偏光切替素子１１３に接続され、電圧制御により、偏光状態を切り替える。
ここでは、偏光切替制御手段２４は、切替指示により、点光源（発光素子Ｌ）に対応する光の偏光状態を切り替えない場合、その点光源の照射範囲に対応する偏光切替素子１１３への電圧の印可を行わないこととする。
また、偏光切替制御手段２４は、切替指示により、点光源（発光素子Ｌ）に対応する光の偏光状態を切り替える場合、その点光源の照射範囲に対応する偏光切替素子１１３に電圧の印可を行う。
この偏光切替制御手段２４は、図示を省略した信号線を介して、偏光切替素子１１３に接続され、電圧制御により、偏光状態を切り替える。
ここでは、偏光切替制御手段２４は、切替指示により、点光源（発光素子Ｌ）に対応する光の偏光状態を切り替えない場合、その点光源の照射範囲に対応する偏光切替素子１１３への電圧の印可を行わないこととする。
また、偏光切替制御手段２４は、切替指示により、点光源（発光素子Ｌ）に対応する光の偏光状態を切り替える場合、その点光源の照射範囲に対応する偏光切替素子１１３に電圧の印可を行う。
以上説明したように画像表示装置１を構成することで、画像表示装置１は、点光源の偏光を切り替えて、透過・拡散板１３の透過領域Ｐまたは拡散領域Ｄのいずれかに点光源の光を回折して照射して、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替えることができる。
これによって、画像表示装置１は、同じ点光源（発光素子Ｌ）を、３Ｄ表示と２Ｄ表示とで使用することができる。
これによって、画像表示装置１は、同じ点光源（発光素子Ｌ）を、３Ｄ表示と２Ｄ表示とで使用することができる。
〔画像表示装置の動作〕
次に、図６～図８を参照（適宜図１～図５参照）して、本発明の実施形態に係る画像表示装置１における３Ｄ表示、２Ｄ表示、３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う動作について説明する。
次に、図６～図８を参照（適宜図１～図５参照）して、本発明の実施形態に係る画像表示装置１における３Ｄ表示、２Ｄ表示、３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う動作について説明する。
（３Ｄ表示）
まず、図６を参照して、画像表示装置１の３Ｄ表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、３Ｄ表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示を入力する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、偏光板１１２を通過した水平偏光の点光源の光を、そのまま通過させるように偏光切替素子１１３を電圧制御する。具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光切替素子１１３への電圧の印可を行わない、あるいは、印可状態である場合には電圧の印可を停止する。
これによって、偏光切替素子１１３に入射した水平偏光の光は、水平偏光のままで偏光切替素子１１３を通過する。
まず、図６を参照して、画像表示装置１の３Ｄ表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、３Ｄ表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示を入力する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、偏光板１１２を通過した水平偏光の点光源の光を、そのまま通過させるように偏光切替素子１１３を電圧制御する。具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光切替素子１１３への電圧の印可を行わない、あるいは、印可状態である場合には電圧の印可を停止する。
これによって、偏光切替素子１１３に入射した水平偏光の光は、水平偏光のままで偏光切替素子１１３を通過する。
そして、偏光切替素子１１３を通過した水平偏光の光は、偏光回折素子１２Ａによって、垂直偏光に変換され、－１次光として進行方向を変えて、透過・拡散板１３の透過領域Ｐに照射される。
その後、透過領域Ｐを通過した垂直偏光の光は、偏光回折素子１２Ｂによって、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、要素画像群を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、要素画像群を表示パネル１４に表示する。
これによって、点光源（発光素子Ｌ）が出射した光が要素画像ｅに対応する領域を背面から照射することになり、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、インテグラル方式の立体像を視認することができる。
その後、透過領域Ｐを通過した垂直偏光の光は、偏光回折素子１２Ｂによって、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、要素画像群を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、要素画像群を表示パネル１４に表示する。
これによって、点光源（発光素子Ｌ）が出射した光が要素画像ｅに対応する領域を背面から照射することになり、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、インテグラル方式の立体像を視認することができる。
（２Ｄ表示）
次に、図７を参照して、画像表示装置１の２Ｄ表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、２Ｄ表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示を入力する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、偏光板１１２を通過した水平偏光の点光源の光を、垂直偏光の光に変換するように偏光切替素子１１３を電圧制御する。具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光切替素子１１３に電圧を印可する。
これによって、偏光切替素子１１３に入射した水平偏光の光は、垂直偏光に変換されて偏光切替素子１１３から出射される。
次に、図７を参照して、画像表示装置１の２Ｄ表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、２Ｄ表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示を入力する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、偏光板１１２を通過した水平偏光の点光源の光を、垂直偏光の光に変換するように偏光切替素子１１３を電圧制御する。具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光切替素子１１３に電圧を印可する。
これによって、偏光切替素子１１３に入射した水平偏光の光は、垂直偏光に変換されて偏光切替素子１１３から出射される。
そして、偏光切替素子１１３で垂直偏光に変換された光は、偏光回折素子１２Ａによって、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、透過・拡散板１３の拡散領域Ｄに照射される。
その後、拡散領域Ｄで拡散されたランダム偏光の拡散光は、偏光回折素子１２Ｂによって、±１次光としてさらに拡散し、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、二次元画像を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、二次元画像を表示パネル１４に表示する。
これによって、点光源（発光素子Ｌ）が出射した光が拡散光となって、二次元画像Ｇの表示領域全体を背面から照射することになり、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、二次元画像を視認することができる。
その後、拡散領域Ｄで拡散されたランダム偏光の拡散光は、偏光回折素子１２Ｂによって、±１次光としてさらに拡散し、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、二次元画像を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、二次元画像を表示パネル１４に表示する。
これによって、点光源（発光素子Ｌ）が出射した光が拡散光となって、二次元画像Ｇの表示領域全体を背面から照射することになり、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、二次元画像を視認することができる。
（３Ｄ／２Ｄ混在表示）
次に、図８を参照して、画像表示装置１の３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示、または、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示を、点光源（発光素子Ｌ）に対応する領域ごとに入力する。
ここでは、３Ｄ表示を行う領域の点光源（発光素子Ｌ）に対応する偏光切替素子１１３には、偏光状態を切り替えない旨を指示し、２Ｄ表示を行う領域の点光源（発光素子Ｌ）に対応する偏光切替素子１１３には、偏光状態を切り替える旨を指示する。
次に、図８を参照して、画像表示装置１の３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示、または、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示を、点光源（発光素子Ｌ）に対応する領域ごとに入力する。
ここでは、３Ｄ表示を行う領域の点光源（発光素子Ｌ）に対応する偏光切替素子１１３には、偏光状態を切り替えない旨を指示し、２Ｄ表示を行う領域の点光源（発光素子Ｌ）に対応する偏光切替素子１１３には、偏光状態を切り替える旨を指示する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、切替指示で指示された領域ごとに、偏光切替素子１１３の電圧を制御する。
具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光状態を切り替えない旨を指示された偏光切替素子１１３については電圧を印可せず、偏光状態を切り替える旨を指示された偏光切替素子１１３については電圧を印可する。
具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光状態を切り替えない旨を指示された偏光切替素子１１３については電圧を印可せず、偏光状態を切り替える旨を指示された偏光切替素子１１３については電圧を印可する。
これによって、３Ｄ表示を行う領域の点光源（発光素子Ｌ）が出射した光は、水平偏光のままで偏光切替素子１１３を通過する。
そして、偏光切替素子１１３を通過した水平偏光の光は、偏光回折素子１２Ａによって、垂直偏光に変換され、－１次光として進行方向を変えて、透過・拡散板１３の透過領域Ｐに照射される。
その後、透過領域Ｐを通過した垂直偏光の光は、偏光回折素子１２Ｂによって、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、表示パネル１４に照射される。
そして、偏光切替素子１１３を通過した水平偏光の光は、偏光回折素子１２Ａによって、垂直偏光に変換され、－１次光として進行方向を変えて、透過・拡散板１３の透過領域Ｐに照射される。
その後、透過領域Ｐを通過した垂直偏光の光は、偏光回折素子１２Ｂによって、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、表示パネル１４に照射される。
一方、２Ｄ表示を行う領域の点光源（発光素子Ｌ）が出射した光は、垂直偏光に変換されて偏光切替素子１１３から出射される。
そして、偏光切替素子１１３で垂直偏光に変換された光は、偏光回折素子１２Ａによって、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、透過・拡散板１３の拡散領域Ｄに照射される。
その後、拡散領域Ｄで拡散されたランダム偏光の拡散光は、偏光回折素子１２Ｂによって、±１次光として拡散し、表示パネル１４に照射される。
そして、偏光切替素子１１３で垂直偏光に変換された光は、偏光回折素子１２Ａによって、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、透過・拡散板１３の拡散領域Ｄに照射される。
その後、拡散領域Ｄで拡散されたランダム偏光の拡散光は、偏光回折素子１２Ｂによって、±１次光として拡散し、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、要素画像群と二次元画像とが混在した画像を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、画像を表示パネル１４に表示する。
これによって、要素画像ｅを表示した表示パネル１４の領域には、点光源（発光素子Ｌ）が出射した光が背面照射され、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、インテグラル方式の立体像を視認することができる。
また、二次元画像Ｇを表示した表示パネル１４の領域には、点光源（発光素子Ｌ）が出射した光が拡散光として背面照射され、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、二次元画像を視認することができる。
これによって、要素画像ｅを表示した表示パネル１４の領域には、点光源（発光素子Ｌ）が出射した光が背面照射され、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、インテグラル方式の立体像を視認することができる。
また、二次元画像Ｇを表示した表示パネル１４の領域には、点光源（発光素子Ｌ）が出射した光が拡散光として背面照射され、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、二次元画像を視認することができる。
〔変形例〕
以上、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の構成および動作について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
以上、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の構成および動作について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
（点光源出射部の変形〔その１〕）
ここでは、点光源出射部１１は、点光源アレイ１１１を二次元平面上に配列した発光素子Ｌで構成した。
しかし、図９に示すように、点光源アレイ１１１を、平行光発光部１１１ａとレンズアレイ１１１ｂとを対向するように配置して構成し、点光源出射部１１Ｂとしてもよい。なお、偏光板１１２および偏光切替素子１１３は、レンズアレイ１１１ｂの光の出射側にあっても構わない。
ここでは、点光源出射部１１は、点光源アレイ１１１を二次元平面上に配列した発光素子Ｌで構成した。
しかし、図９に示すように、点光源アレイ１１１を、平行光発光部１１１ａとレンズアレイ１１１ｂとを対向するように配置して構成し、点光源出射部１１Ｂとしてもよい。なお、偏光板１１２および偏光切替素子１１３は、レンズアレイ１１１ｂの光の出射側にあっても構わない。
平行光発光部１１１ａは、平行光（疑似平行光）を発光する面照明装置である。
レンズアレイ１１１ｂは、凸レンズを二次元平面上に配列したものである。
平行光発光部１１１ａが出射する平行光は、レンズアレイ１１１ｂを構成するそれぞれの凸レンズの焦点距離に集光し、点光源Ｌｏとなる。
このように、点光源出射部１１Ｂを構成することで、点光源出射部１１のように微小な発光素子Ｌを用いずに点光源を生成することができ、高輝度な画像を表示することができる。
なお、平行光発光部１１１ａは、図１３に示したように、プロジェクタ（光源２０１）と、コリメータレンズ２０２とを用いて構成してもよい。
レンズアレイ１１１ｂは、凸レンズを二次元平面上に配列したものである。
平行光発光部１１１ａが出射する平行光は、レンズアレイ１１１ｂを構成するそれぞれの凸レンズの焦点距離に集光し、点光源Ｌｏとなる。
このように、点光源出射部１１Ｂを構成することで、点光源出射部１１のように微小な発光素子Ｌを用いずに点光源を生成することができ、高輝度な画像を表示することができる。
なお、平行光発光部１１１ａは、図１３に示したように、プロジェクタ（光源２０１）と、コリメータレンズ２０２とを用いて構成してもよい。
（点光源出射部の変形〔その２〕）
また、点光源出射部１１は、図１０（ａ）に示す点光源出射部１１Ｃの構成としてもよい。
図１０（ａ）に示すように、点光源出射部１１Ｃは、平行光発光部１１１ａと、透過・遮光素子１１４と、偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂと、λ／２波長板１１６と、レンズアレイ１１１ｂと、を備える。
また、点光源出射部１１は、図１０（ａ）に示す点光源出射部１１Ｃの構成としてもよい。
図１０（ａ）に示すように、点光源出射部１１Ｃは、平行光発光部１１１ａと、透過・遮光素子１１４と、偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂと、λ／２波長板１１６と、レンズアレイ１１１ｂと、を備える。
平行光発光部１１１ａおよびレンズアレイ１１１ｂは、図９で説明した点光源出射部１１Ｂの構成と同じものであるため説明を省略する。
透過・遮光素子１１４は、平行光発光部１１１ａが出射する平行光の一部を遮光するものである。透過・遮光素子１１４が光を透過する透過領域の幅Ｗ１と光を遮光する遮光領域の幅Ｗ２は同じとし、後記するλ／２波長板１１６と同じ幅とする。この透過・遮光素子１１４は、例えば、液晶パネルで構成することで、部分的に透過領域を形成したり、遮光領域を形成したりすることができる。
透過・遮光素子１１４の透過領域を透過した光は、偏光回折素子１１５Ａに照射される。
透過・遮光素子１１４は、平行光発光部１１１ａが出射する平行光の一部を遮光するものである。透過・遮光素子１１４が光を透過する透過領域の幅Ｗ１と光を遮光する遮光領域の幅Ｗ２は同じとし、後記するλ／２波長板１１６と同じ幅とする。この透過・遮光素子１１４は、例えば、液晶パネルで構成することで、部分的に透過領域を形成したり、遮光領域を形成したりすることができる。
透過・遮光素子１１４の透過領域を透過した光は、偏光回折素子１１５Ａに照射される。
偏光回折素子（第２偏光回折素子）１１５Ａ，１１５Ｂは、図２で説明した偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂと同様、水平偏光または垂直偏光の入射光を、偏光状態に応じて、異なる方向に±１次光として回折させるものである。偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂは、射出光線の位相を１８０度ずらして対向するように予め定めた距離だけ離間して配置する。
ここでは、偏光回折素子１１５Ａは、入射した平行光のうち、垂直偏光の光を水平偏光に変換し、－１次光として、偏光回折素子１１５Ｂに照射する。
また、偏光回折素子１１５Ａは、入射した平行光のうち、水平偏光の光を垂直偏光に変換し、＋１次光として、偏光回折素子１１５Ｂに照射する。
偏光回折素子１１５Ｂは、偏光回折素子１１５Ａから照射される水平偏光の光を垂直偏光の光に変換し、＋１次光として、λ／２波長板１１６に照射する。
また、偏光回折素子１１５Ｂは、偏光回折素子１１５Ａから照射される垂直偏光の光を水平偏光の光に変換し、－１次光として、レンズアレイ１１１ｂに照射する。
ここでは、偏光回折素子１１５Ａは、入射した平行光のうち、垂直偏光の光を水平偏光に変換し、－１次光として、偏光回折素子１１５Ｂに照射する。
また、偏光回折素子１１５Ａは、入射した平行光のうち、水平偏光の光を垂直偏光に変換し、＋１次光として、偏光回折素子１１５Ｂに照射する。
偏光回折素子１１５Ｂは、偏光回折素子１１５Ａから照射される水平偏光の光を垂直偏光の光に変換し、＋１次光として、λ／２波長板１１６に照射する。
また、偏光回折素子１１５Ｂは、偏光回折素子１１５Ａから照射される垂直偏光の光を水平偏光の光に変換し、－１次光として、レンズアレイ１１１ｂに照射する。
λ／２波長板１１６は、入射光に対して１／２波長の位相差を生じさせて、偏光方向を９０度回転させるものである。
ここでは、λ／２波長板１１６は、透過・遮光素子１１４の透過領域の幅Ｗ１と同じ幅で、透過・遮光素子１１４の透過領域に対して幅Ｗ１の１／２だけ水平方向（ｘ方向）にずらして配置する。
λ／２波長板１１６は、偏光回折素子１１５Ｂから照射される垂直偏光の光を水平偏光の光に変換し、レンズアレイ１１１ｂに照射する。
これによって、レンズアレイ１１１ｂに照射される光は、すべて水平偏光の光となり、点光源出射部１１Ｃは、水平偏光の点光源を生成することができる。
ここでは、λ／２波長板１１６は、透過・遮光素子１１４の透過領域の幅Ｗ１と同じ幅で、透過・遮光素子１１４の透過領域に対して幅Ｗ１の１／２だけ水平方向（ｘ方向）にずらして配置する。
λ／２波長板１１６は、偏光回折素子１１５Ｂから照射される垂直偏光の光を水平偏光の光に変換し、レンズアレイ１１１ｂに照射する。
これによって、レンズアレイ１１１ｂに照射される光は、すべて水平偏光の光となり、点光源出射部１１Ｃは、水平偏光の点光源を生成することができる。
なお、点光源出射部１１Ｃは、垂直偏光の点光源を生成する場合、図１０（ｂ）に示すように、透過・遮光素子１１４の透過領域と遮断領域とを切り替えればよい。
この透過・遮光素子１１４の切り替えは、図５で説明した制御部２０の偏光切替制御手段２４で行えばよい。
この透過・遮光素子１１４の切り替えは、図５で説明した制御部２０の偏光切替制御手段２４で行えばよい。
すなわち、画像表示装置１が３Ｄ表示を行う場合、偏光切替制御手段２４は、図１０（ａ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
また、画像表示装置１が２Ｄ表示を行う場合、偏光切替制御手段２４は、図１０（ｂ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
また、画像表示装置１が３Ｄ表示と２Ｄ表示とを混在して表示する場合、偏光切替制御手段２４は、３Ｄ表示を行う領域に対しては、図１０（ａ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。また、偏光切替制御手段２４は、２Ｄ表示を行う領域に対しては、図１０（ｂ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
このように、点光源出射部１１Ｃは、点光源出射部１１（図２）、１１Ｂ（図９）で示した偏光板１１２がなく、光効率のロスが少ないため、高輝度な画像を表示することができる。
なお、ここでは、レンズアレイ１１１ｂの凸レンズを、透過・遮光素子１１４の透過領域の幅Ｗ１に対して複数（ここでは２つ）備える構成としているが、３つ以上または１つの凸レンズで構成してもよい。
また、画像表示装置１が２Ｄ表示を行う場合、偏光切替制御手段２４は、図１０（ｂ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
また、画像表示装置１が３Ｄ表示と２Ｄ表示とを混在して表示する場合、偏光切替制御手段２４は、３Ｄ表示を行う領域に対しては、図１０（ａ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。また、偏光切替制御手段２４は、２Ｄ表示を行う領域に対しては、図１０（ｂ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
このように、点光源出射部１１Ｃは、点光源出射部１１（図２）、１１Ｂ（図９）で示した偏光板１１２がなく、光効率のロスが少ないため、高輝度な画像を表示することができる。
なお、ここでは、レンズアレイ１１１ｂの凸レンズを、透過・遮光素子１１４の透過領域の幅Ｗ１に対して複数（ここでは２つ）備える構成としているが、３つ以上または１つの凸レンズで構成してもよい。
（表示部の変形〔その１〕）
ここでは、画像表示装置１は、表示部１０の偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの間に、透過・拡散板１３を１つ配置した構成とした。
しかし、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの間に、透過・拡散板１３を多段に複数配置してもよい。例えば、図１１に示すように、表示部１０Ｂは、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの間に、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂを配置する。
ここで、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂは、３Ｄ表示を行う際に、偏光回折素子１２Ａが回折する光が照射する範囲のみを透過領域Ｐとし、他の領域を拡散領域Ｄとする。また、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂは、正面視で、透過領域Ｐが重ならないようにすることが好ましい。
これによって、２Ｄ表示を行う際、偏光回折素子１２Ａが回折する光は、複数の拡散領域Ｄで拡散されることになり、より均一な拡散光を生成することができる。
ここでは、画像表示装置１は、表示部１０の偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの間に、透過・拡散板１３を１つ配置した構成とした。
しかし、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの間に、透過・拡散板１３を多段に複数配置してもよい。例えば、図１１に示すように、表示部１０Ｂは、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの間に、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂを配置する。
ここで、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂは、３Ｄ表示を行う際に、偏光回折素子１２Ａが回折する光が照射する範囲のみを透過領域Ｐとし、他の領域を拡散領域Ｄとする。また、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂは、正面視で、透過領域Ｐが重ならないようにすることが好ましい。
これによって、２Ｄ表示を行う際、偏光回折素子１２Ａが回折する光は、複数の拡散領域Ｄで拡散されることになり、より均一な拡散光を生成することができる。
（表示部の変形〔その２〕）
図１１に示した表示部１０Ｂの点光源出射部１１は、図９で説明した点光源出射部１１Ｂとして構成してもよい。
その場合、図１２に示すように、表示部１０Ｃは、点光源出射部１１Ｂが発光する点光源Ｌｏの位置の前後方向に、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂを配置することが好ましい。
これによって、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂの透過領域Ｐの面積を小さくすることが可能になり、２Ｄ表示を行う際に、多くの面積で、より均一な拡散光を生成することができる
図１１に示した表示部１０Ｂの点光源出射部１１は、図９で説明した点光源出射部１１Ｂとして構成してもよい。
その場合、図１２に示すように、表示部１０Ｃは、点光源出射部１１Ｂが発光する点光源Ｌｏの位置の前後方向に、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂを配置することが好ましい。
これによって、透過・拡散板１３Ａ，１３Ｂの透過領域Ｐの面積を小さくすることが可能になり、２Ｄ表示を行う際に、多くの面積で、より均一な拡散光を生成することができる
（その他）
以上説明した実施形態において、一方の偏光状態を垂直偏光、他方の偏光状態を水平偏光としても構わない。
また、ここでは、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの回折方向を水平方向（ｘ方向）としたが、垂直方向（ｙ方向）としてもよい。その場合、図４に示した透過・拡散板１３のパターンを９０度回転させればよい。
また、ここでは、水平偏光および垂直偏光で光の回折方向を制御したが、一方の偏光状態を左円偏光、他方の偏光状態を右円偏光、または、一方の偏光状態を右円偏光、他方の偏光状態を左円偏光として、回折方向を制御してもよい。
以上説明した実施形態において、一方の偏光状態を垂直偏光、他方の偏光状態を水平偏光としても構わない。
また、ここでは、偏光回折素子１２Ａ，１２Ｂの回折方向を水平方向（ｘ方向）としたが、垂直方向（ｙ方向）としてもよい。その場合、図４に示した透過・拡散板１３のパターンを９０度回転させればよい。
また、ここでは、水平偏光および垂直偏光で光の回折方向を制御したが、一方の偏光状態を左円偏光、他方の偏光状態を右円偏光、または、一方の偏光状態を右円偏光、他方の偏光状態を左円偏光として、回折方向を制御してもよい。
１ 画像表示装置
１０，１０Ｂ，１０Ｃ 表示部
１１，１１Ｂ，１１Ｃ 点光源出射部
１１１ 点光源アレイ
１１１ａ 平行光発光部
１１１ｂ レンズアレイ
１１２ 偏光板
１１３ 偏光切替素子
１１４ 透過・遮光素子
１１５Ａ，１１５Ｂ 偏光回折素子（第２偏光回折素子）
１１６ λ／２波長板
１２Ａ，１２Ｂ 偏光回折素子
１３，１３Ａ，１３Ｂ 透過・拡散板
１４ 表示パネル
２０ 制御部
２１ ３Ｄ／２Ｄ画像入力手段
２２ ３Ｄ／２Ｄ画像表示手段
２３ 表示切替指示入力手段
２４ 偏光切替制御手段
Ｌ 発光素子
Ｌｏ 点光源
１０，１０Ｂ，１０Ｃ 表示部
１１，１１Ｂ，１１Ｃ 点光源出射部
１１１ 点光源アレイ
１１１ａ 平行光発光部
１１１ｂ レンズアレイ
１１２ 偏光板
１１３ 偏光切替素子
１１４ 透過・遮光素子
１１５Ａ，１１５Ｂ 偏光回折素子（第２偏光回折素子）
１１６ λ／２波長板
１２Ａ，１２Ｂ 偏光回折素子
１３，１３Ａ，１３Ｂ 透過・拡散板
１４ 表示パネル
２０ 制御部
２１ ３Ｄ／２Ｄ画像入力手段
２２ ３Ｄ／２Ｄ画像表示手段
２３ 表示切替指示入力手段
２４ 偏光切替制御手段
Ｌ 発光素子
Ｌｏ 点光源
Claims (7)
- 立体像と二次元画像とを、切り替えて、または、領域別に区分して表示する画像表示装置であって、
二次元平面上に配列した点光源の光を一方の偏光状態と他方の偏光状態とに切り替えて出射する点光源出射部と、
前記偏光状態に応じて、前記点光源の光を異なる方向に順次回折させて光軸をシフトさせる２枚の偏光回折素子と、
前記２枚の偏光回折素子の間に配置され、前記一方の偏光状態の光を透過し、前記他方の偏光状態の光を拡散させる透過・拡散板と、
前記透過・拡散板で透過または拡散され、後段の前記偏光回折素子で回折された光をバックライトとして、前記立体像を表示するためのインテグラル方式の要素画像群を前記透過・拡散板で透過した光の照射領域に表示する、または、前記二次元画像を前記透過・拡散板で拡散した光の照射領域に表示する表示パネルと、
前記要素画像群を照射対象とする前記点光源の偏光を前記一方の偏光状態とし、前記二次元画像を照射対象とする前記点光源の偏光を前記他方の偏光状態とするように、前記点光源出射部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 前記透過・拡散板を、前記２枚の偏光回折素子の間に複数備え、
複数の前記透過・拡散板は、前記一方の偏光状態の光が通過する領域に透過領域を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。 - 前記点光源出射部は、
発光素子を二次元平面上に配列した点光源アレイと、
前記発光素子が発光する特定の偏光の光を通過させる偏光板と、
前記偏光板を通過した光を、予め定めた照射範囲ごとに、前記一方の偏光状態または前記他方の偏光状態に切り替える偏光切替素子と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。 - 前記点光源出射部は、
平行光を発光する平行光発光部と、
前記平行光発光部が発光する特定の偏光の光を通過させる偏光板と、
前記偏光板を通過した光を、予め定めた照射範囲ごとに、前記一方の偏光状態または前記他方の偏光状態に切り替える偏光切替素子と、
前記平行光発光部が発光する光路上に配置され、凸レンズを二次元平面上に配列したレンズアレイと、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。 - 前記点光源出射部は、
平行光を発光する平行光発光部と、
前記平行光を、透過する領域と遮断する領域とを交互に配列した透過・遮光素子と、
前記透過・遮光素子を透過した前記平行光を偏光状態に応じて順次回折させて、前記一方の偏光状態および前記他方の偏光状態の光として、光軸を２方向にシフトさせる２枚の第２偏光回折素子と、
前記２方向のうちの前記一方の偏光状態の光の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板と、
前記λ／２波長板で偏光方向を回転した光と、前記第２偏光回折素子でシフトされた前記他方の偏光状態の光とを平行光として入射し、点光源を生成する凸レンズを二次元平面上に配列したレンズアレイと、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。 - 前記一方の偏光状態は水平偏光であり前記他方の偏光状態は垂直偏光である、または、前記一方の偏光状態は垂直偏光であり前記他方の偏光状態は水平偏光であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
- 前記一方の偏光状態は左円偏光であり前記他方の偏光状態は右円偏光である、または、前記一方の偏光状態は右円偏光であり前記他方の偏光状態は左円偏光であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
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|---|---|
| JP2021016023A JP2021016023A (ja) | 2021-02-12 |
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| JP2019128154A Active JP7274370B2 (ja) | 2019-07-10 | 2019-07-10 | 画像表示装置 |
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|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP3083635B2 (ja) * | 1992-04-03 | 2000-09-04 | 日本電信電話株式会社 | ３次元立体画像／２次元画像共存型表示装置 |
| US6046849A (en) * | 1996-09-12 | 2000-04-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Parallax barrier, display, passive polarisation modulating optical element and method of making such an element |
-
2019
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|---|---|---|---|---|
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