WO2006001383A1

WO2006001383A1 - 映像表示装置及び車載用映像表示装置

Info

Publication number: WO2006001383A1
Application number: PCT/JP2005/011640
Authority: WO
Inventors: Ryohei Sugihara; Yoichi Iba
Original assignee: Olympus Corporation
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2006-01-05
Also published as: CN1973239A; CN101408673A; JP2006010935A; EP1775623A1; JP3908241B2; CN100552492C; US20080285306A1; US7800710B2; CN101408673B; CN101408674A

Abstract

　映像表示装置は、複数の観察者のそれぞれに対応する映像を表示可能な一つの表示画面を有する。映像表示装置は、時分割で少なくとも２つの異なる方向にそれぞれ第１の光束及び第２の光束を射出する照明部と、該照明部から射出された第１の光束を照明光とする第１の映像と、第２の光束を照明光とする第２の映像とを時分割で表示可能な透過型表示素子と、を具備し、該照明部は、第１の光束を射出する第１光源２０と、第２の光束を射出する第２光源２５と、第１光源２０から射出された第１の光束を第１の観察者の方向のみに射出する第１導光板２１と、第２光源２５から射出された第２の光束を第２の観察者の方向のみに射出する第２導光板２２とを具備する。

Description

明細書

映像表示装置及び車載用映像表示装置

技術分野

[0001] 本発明は映像表示装置及び車載用映像表示装置に関するものである。

背景技術

[0002] 1つの表示面を有し、それぞれ見る方向に応じた映像が観察可能な映像表示装置が従来より知られている。例えば、日本国特許第 3072866号公報には、見る方向に応じて映像を表示するにあたって、照明の指向性を時分割で切り換える技術としてマトリタス状照明とレンチキユラ等を利用した立体表示装置が開示されている。

[0003] 図 19の (A)、 (B)は、従来の映像表示装置の一構成例を示す図であり、ストライプ状光源やマトリクス状光源などの分割光源 Ll、 R1〜L3, R3からなる光源群 100と、レンズ 1〜3からなる光拡散素子としてのレンチキユラ 101との組み合わせにより時分割照明を行うようになっている。図 19の（A)では、 Ll、 R1〜L3, R3のうち、 R1〜R3 の光源は点灯し、 L1〜L3の光源は消灯している。また、図 19の（B)では、 Ll、 R1 〜L3, R3のうち、 L1〜L3の光源は点灯し、 R1〜R3の光源は消灯している。

[0004] レンチキユラ 101のレンズ作用により、図 19の（A)でいう R側にいる観察者力も見ると、光源 Rし力観察することができず、 L側にいる観察者力見ると、光源 Lし力観察することができないため、光源 Rと Lを交互に点灯させ、それに対応して透過型表示素子の表示を R側用表示、 L側用表示と切り換えて表示させることにより、 R側観察者は R側映像のみ観察することができ、 L側観察者は L側映像のみ観察することができるというものである。

[0005] 図 20は、従来の映像表示装置の他の構成例を示す図であり、例えば、三菱電機株式会社による-ユースリリース（2003年 9月 30日付け）、開発 No. 0324、に開示されている。この構成は、スキャンバックライト方式と呼ばれる立体表示を行うための構成であり、液晶表示素子 150の背後に両面プリズムシート 151を配置し、その背後に導光板 153を配置したものである。導光板 153の両端には第 1光源 152— 1, 152— 2 が配置されている。両面プリズムシート 151は、前面 151— 1がレンチキユラ構造、後面 151— 2がプリズム構造となっている。導光板 153は、第 1光源 152— 1,第 2光源 152— 2の ON/OFFにより指向性を切り換えることができる。このような構成により観察者の左右の目に照明光を時分割に入射させ、左右の目に対応した映像 (右目用画像 154— 1,左目用映像 154— 2)を表示させることで立体表示を実現したものである。図 20において、 155— 1は第 1光源像、 155— 2は第 2光源像である。

発明の開示

[0006] しかしながら、日本国特許第 3072866号公報に開示された時分割照明方式の立体表示装置では、適切に観察できる範囲が狭ぐ特に例えば R側の観察者が R側の映像を観察中に、より R側に観察位置をずらしてしまった場合には、逆方向の映像である L側映像が見えてしまうという問題があった。

[0007] 以下に、この問題について詳細に説明する。図 21は、図 19の (A)の観察位置よりさらに外側から観察したときの様子を示している。図 22は、従来の構成において観察位置の違いによってどのような映像が見えるかを示す図である。図 22において、観察領域は、中央を境に第 1 (L側）映像観察領域 602と第 2 (R側）映像観察領域 601とに分離されるのが理想であるが、図 21に示すように第 2映像観察領域 601のさらに外側にいくと第 1観察者用映像が見える領域 600が存在しこの領域ではクロストークとなる。逆に第 1映像観察領域 602のさらに外側にいくと第 2観察者用映像が見える領域 603が存在しこの領域ではクロストークとなる。

[0008] また、レンチキユラを使った光学系では、大きな角度で左右映像を分離しょうとすると、焦点距離を小さくしなければならず、曲率が非常に大きくなり、それとともに収差の影響が増大してしまうため、結果的にクロストークの影響が大きくなるという問題もあつた o

[0009] 一方、スキャンバックライト方式では、 1枚の導光板 153に 2つの光源 152— 1, 152 —2が対応し、それぞれの光源 152— 1, 152— 2の ONZOFFによって左右の指向性を切り換えているために、導光板 153の構造を一様な表面加工を施した構造または左右対称構造としなければならず、光源 152— 1, 152— 2から近い部分と、光源 1 52- 1, 152— 2から遠い部分とで照明強度に差ができ、それが照明ムラとして見えてしまい、特に大きな表示画面ほどその影響は大きくなつてしまうという問題があった。また、通常の表示パネルに使用されるノックライトの導光板は照明ムラを抑えるために導光板構造が左右非対称になって、る。

[0010] また、通常の液晶パネルに用いられている駆動方式である「ラスタ走査」と、液晶パネルの表示特性として各画素の映像は一定期間（1/60秒など）表示し続ける、「ホールド特性」により、画面サイズと同等サイズである面光源の指向性を一括で切り換えたのでは、発光時間が制限される、クロストークが発生しやすいなどの問題があった。

[0011] 本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、低コストで、クロストークが少なくかつ照明ムラの少ない高画質の映像が得られる映像表示装置及び車載用映像表示装置を提供することにある。

[0012] 上記の目的を達成するために、第 1の発明は、複数の観察者のそれぞれに対応する映像を表示可能な一つの表示画面を有する映像表示装置であって、時分割で少なくとも 2つの異なる方向にそれぞれ第 1の光束及び第 2の光束を射出する照明手段と、前記照明手段から射出された前記第 1の光束を照明光とする第 1の映像と、前記第 2の光束を照明光とする第 2の映像とを時分割で表示可能な透過型表示素子と、を具備し、前記照明手段は、前記第 1の光束を射出する第 1の光源と、前記第 2の光束を射出する第 2の光源と、前記第 1の光源力射出された第 1の光束を第 1の観察者の方向のみに射出する第 1の導光板と、前記第 2の光源力射出された第 2の光束を第 2の観察者の方向のみに射出する第 2の導光板と、を具備する。

[0013] また、第 2の発明は、第 1の発明に係る映像表示装置において、前記第 1の導光板は、前記透過型表示素子と前記第 2の導光板との間に配置され、前記第 2の導光板から射出された第 2の光束は、前記第 1の導光板を透過する。

[0014] また、第 3の発明は、第 2の発明に係る映像表示装置において、前記第 1の導光板の、前記透過型表示素子に対向する面と、前記第 2の導光板に対向する面には、前記第 2の導光板から射出され、前記第 1の導光板を透過する前記第 2の光束に対して光学的に平坦な部位が設けられて、る。

[0015] また、第 4の発明は、第 1の発明に係る映像表示装置において、前記第 1の導光板の後面には、前記第 1の光源からの入射光を全反射させて前記第 1の導光板の前記第 1の光源とは反対側の端面に伝えるための平面部と、前記第 1の光源からの入射光を全反射させて前記第 1の導光板の前面での全反射条件を満たさなくし、前記第 1の観察者方向に射出させるための斜面部とが、複数設けられている。

[0016] また、第 5の発明は、第 1の発明に係る映像表示装置において、前記第 1の導光板の前面には、前記第 1の光源からの入射光を全反射させて前記第 1の導光板の前記第 1の光源とは反対側の端面に伝えるための平面部と、前記第 1の光源からの入射光を透過させて、前記第 1の観察者方向に射出させるための射出面とが、複数設けられている。

[0017] また、第 6の発明は、第 4の発明に係る映像表示装置において、前記斜面部と前記平面部とのなす角 Θは、前記第 1の導光板の屈折率を nとするとき、 n-cos2 Θ < 1 (

Θ < 45度）の条件を満たす。

[0018] また、第 7の発明は、第 5の発明に係る映像表示装置において、前記第 1の導光板の前面には、矩形の溝が複数設けられている。

[0019] また、第 8の発明は、第 7の発明に係る映像表示装置において、前記矩形の溝の深さは、前記第 1の光源力も遠ざかるほど大きくなる。

[0020] また、第 9の発明は、第 1の発明に係る映像表示装置において、前記第 2の導光板は、前記第 1の導光板と異なる形状または異なる周期構造をもつ表面形状である。

[0021] また、第 10の発明は、第 1の発明に係る映像表示装置において、前記第 2の導光板は、前記第 1の導光板と同一形状であり、前記第 1の導光板と、前記第 2の導光板とは、互いに左右を入れ替えて配置されている。

[0022] また、第 11の発明は、第 10の発明に係る映像表示装置において、前記第 1の光源と、前記第 2の光源とは、観察者側力見て左右の異なる端面位置に配置されている

[0023] また、第 12の発明は、第 1の発明に係る映像表示装置において、前記第 1の光源と前記第 2の光源とは、それぞれ異なる時間に周期的に発光し、各光源の発光の周波数は 24Hz以上である。

[0024] また、第 13の発明は、第 1の発明に係る映像表示装置において、前記第 2の導光板の後方には光を吸収する部材が配置されている。

[0025] また、第 14の発明は、第 1の発明に係る映像表示装置において、前記透過型表示素子のラスタ走査方向に沿って、前記第 1の導光板及び前記第 2の導光板に隣接して複数の発光素子が配置され、各発光素子は個々に発光制御される。

[0026] また、第 15の発明は、第 14の発明に係る映像表示装置において、前記各発光素子は、前記透過型表示素子のラスタ走査に同期して、周期的に発光する。

[0027] また、第 16の発明は、第 14の発明に係る映像表示装置において、前記第 1導光板および前記第 2導光板は、前記複数の発光素子の各々に対応して複数の導光部に分割されている。

[0028] また、第 17の発明は、複数の観察者のそれぞれに対応する映像を表示可能な一つの表示画面を有する、車内に設置される車載用映像表示装置であって、時分割で少なくとも 2つの異なる方向にそれぞれ第 1の光束及び第 2の光束を射出する照明手段と、前記照明手段から射出された前記第 1の光束を照明光とする第 1の映像と、前記第 2の光束を照明光とする第 2の映像とを時分割で表示可能な透過型表示素子と、を具備し、前記照明手段は、前記第 1の光束を射出する第 1の光源と、前記第 2の光束を射出する第 2の光源と、前記第 1の光源力射出された第 1の光束を運転席側の観察者の方向のみに射出する第 1の導光板と、前記第 2の光源力射出された第 2の光束を助手席側の観察者の方向のみに射出する第 2の導光板と、を具備する。図面の簡単な説明

[0029] [図 1]図 1は、本発明の映像表示装置の一使用例を説明するための図である。

[図 2]図 2は、本発明に係る映像表示装置の基本構成を示す図である。

[図 3]図 3は、本発明に係る映像表示装置の照明手段の水平断面図である。

[図 4]図 4は、本発明の第 1実施形態に係る照明手段の具体的な断面構造を示す模式図である。

[図 5]図 5は、導光板の斜面部分を拡大して示す図である。

[図 6]図 6は、本発明の構成を用いた場合の視野角について説明するための図である。

[図 7]図 7は、図 4で説明した構成の変形例を示す図である。

[図 8]図 8は、本発明の第 2実施形態に係る照明手段の具体的な断面構造を示す模式図である。 [図 9]図 9は、本発明の第 3実施形態に係る照明手段の具体的な断面構造を示す模式図である。

[図 10]図 10は、本発明の第 4実施形態に係る照明手段の具体的な断面構造を示す模式図である。

[図 11]図 11は、図 10で説明した構成の変形例を示す図である。

[図 12]図 12は、本発明の第 5実施形態として、図 4を参照して説明した第 1導光板 12 1と、図 7を参照して説明した第 2導光板 222とで異なる構造のものを組み合わせた例を示す図である。

[図 13]図 13は、図 12で説明した構成の変形例を示す図である。

[図 14]図 14は、本発明の映像表示装置を車載モニター 200として搭載した場合の例を示す図である。

[図 15]図 15は、透過型表示素子 24として液晶表示素子を用いた場合において、「ラスタ走査」と「ホールド特性」を考慮した表示画面の表示制御にっ、て説明するための図である。

[図 16]図 16は、 1の映像照明領域 301— 1と、第 2の映像照明領域 301— 2とを消灯領域 301— 3で切り換える様子を模式的に示す図である。

[図 17]図 17は、照明手段の変形例 (その 1)を示す図である。

[図 18]図 18は、照明手段の変形例 (その 2)を示す図である。

[図 19]図 19は、従来の映像表示装置の一構成例を示す図である。

[図 20]図 20は、従来の映像表示装置の他の構成例を示す図である。

[図 21]図 21は、図 19の (A)の観察位置よりさらに外側から観察したときの様子を示す図である。

[図 22]図 22は、従来の構成において観察位置の違いによってどのような映像が見えるかを示す図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図 1は、本発明の映像表示装置の一使用例を説明するための図である。 1つの表示画面 10の右前方には表示画面 10を左側から観察する第 1観察者 12— 1が位置し、表示画面 10の左前方には表示画面 10を右側力も観察する第 2観察者 12— 2が位置している。それぞれ第 1観察者 12— 1は第 1映像観察範囲 11— 1内に位置しているので第 1映像を、第 2 観察者 12 - 2は第 2映像観察範囲 11— 2内に位置して、るので第 2映像を、両者が同時に観察することができる。

[0031] 図 2は、本発明に係る映像表示装置の基本構成を示す図であり、観察者の位置から順に、透過型表示素子 24、光拡散素子 23、第 1導光板 21、第 2導光板 22が配置されている。このように本実施形態では、第 1導光板 21と第 2導光板 22とを二重に重ねた構成となっている。また、第 1導光板 21の一端に隣接して第 1光源 20が配置され、第 2導光板 22の、前記一端と反対側の端部に隣接して第 2光源 25が配置されている。すなわち、第 1光源 20と第 2光源 25とは、第 1導光板 21と第 2導光板 22とで左右異なる位置に配置されて、る。

[0032] 光拡散素子 23は、照明ムラなどを軽減するために第 1導光板 21と透過型表示素子 24の間に配置される。ここでは水平方向に 2つの指向性となるように映像を分離しているため、水平方向への拡散が強すぎると、 2つの映像が混ざってしまい 2重の映像として見えてしまう恐れがある。よって、ここでは垂直方向の拡散よりも水平方向の拡散を抑えた光拡散素子を用いるのが好ましい。具体的には、水平方向の拡散強度分布が半値全角で 30度以下になるようにすることが望ましい。

[0033] また、第 1導光板 21、第 2導光板 22は、透明な部材に特別な溝や傾斜、突起を設けた構成となっており、側面力入射した光を指向性をもったある方向のみに射出するようにしている。第 1光源 20,第 2光源 25は、第 1導光板 21、第 2導光板 22の片方向から照明されればなんでもよぐ冷陰極管のような柱状光源でもよいし、 LEDなどの光源を並べて使用してもよい。

[0034] 図 3は、本発明に係る映像表示装置の照明手段の水平断面図である。第 1導光板 21と第 2導光板 22とは重ねて配置されている。第 1導光板 21の一端（図では左端）に隣接して第 1光源 20が配置され、第 2導光板 22の、第 1導光板 21の一端 (左端)と反対側の端部（図では右端）に隣接して第 2光源 25が配置されている。このように本実施形態では、第 1光源 20と第 2光源 25を配置する位置を、第 1導光板 21と第 2導光板 22とで異ならせて、る。 [0035] 以下では、観察者の位置に近づく方向（図では上方向）を前方と考えることにする。第 1光源 20から第 1導光板 21に入射した光は、第 1導光板 21内を全反射しながら伝わっていくが、第 1導光板 21の表面またはその一部に特殊な表面処理を施すか、あるいは当該表面を特殊な形状とすることで、第 1導光板 21から射出される光が第 1映像照明 26として第 1観察者方向のみに照明されるようにすることができる。一方、第 2 光源 25から第 2導光板 22に入射した光は、第 2導光板 22内を全反射しながら伝わつていくが、第 2導光板 22の表面またはその一部に特殊な表面処理を施す力あるいは当該表面を特殊な形状とすることで、第 2導光板 22から射出される光が第 2映像照明 27として第 2観察者方向のみに照明されるようにすることができる。第 1導光板 2 1と第 2導光板 22の配置上の前後関係は任意である。

[0036] 図 4は、本発明の第 1実施形態に係る照明手段の具体的な断面構造を示す模式図である。ここでも図 3の構成と同様に、第 1導光板 121と第 2導光板 122とは重ねて配置されるとともに、第 1光源 20と第 2光源 25を配置する位置を、第 1導光板 121と第 2 導光板 122とで異ならせている。

[0037] さらに各導光板 121, 122の後面には、複数の斜面部 121— 1〜121— 3が所定の間隔でスジ状に延在しており、階段状部分を形成している。第 1導光板 121と第 2導光板 122とは同一形状である力左右の向きが異なっている。第 2導光板 122の後方には外光や不要光を吸収するための光吸収部材 28が配置されている。

[0038] 第 1光源 20から射出された光は第 1導光板 121に入射し、その前面および後面で全反射を繰り返しながら進んで!/、く力斜面部 121— 1〜 121— 3で全反射した光は、第 1導光板 121の水平面で全反射した光よりも急角度で前方に反射されるため、第 1導光板 121の前面では全反射条件が成立しない。したがって、光は第 1映像照明 2 6として第 1観察方向に照明される。

[0039] 一方、第 2光源 25から射出された光は第 2導光板 122に入射し、その前面および後面で全反射を繰り返しながら進んで、くが、斜面部 122— 1〜 122— 3で全反射した光は、第 2導光板 122の水平面で全反射した光よりも急角度で前方に反射されるため、第 1導光板 121の前面では全反射条件が成立しない。したがって、光は第 2映像照明 27として第 2観察方向へ照明される。 [0040] 第 2光源 25に由来する第 2映像照明 27は、途中第 1導光板 121を通過するが、斜面部 121— 1〜 121— 3以外のほとんどの部分にぉ、て、平行平面板を通過するときと同じ効果をもっため、最終的な射出角度は変化しない、また、第 2映像照明 27が第 1導光板 121の斜面部 121— 1〜121—3に入射した場合の角度の変化は、第 2 観察位置のより外側へ向力う方向、つまり、第 1観察方向とは逆方向へ変化するため、クロストークなどに影響することはない。

[0041] 図中では模式的に描かれているため、斜面の数が片側 3本し力描かれていないが、実際には所定のピッチで 4本以上配置される。

[0042] 図 5は、図 4で説明した導光板の斜面部を拡大して示す図である。以下に、斜面部の適切な角度 Θを導くための条件を導く。水平に入射してくる光を基準とすると、図 5 は第 1観察方向へ照明する導光板となっているから、第 1観察領域と第 2観察領域の境界である、図中の垂直に射出する光線 30がクロストークのない境界となる。そのときの斜面部 31の角度 Θは 45度である。

[0043] また、斜面部 31で反射した光線が導光板の前面で全反射条件を満たしてしまうと、光線は導光板力射出できないので、屈折率を nとして、全反射してしまう限界の斜面部 31の角度条件を求めると、

n- sin(90- 2 0 )く 1、つまり、 n'cos2 Θ < 1

ちなみに、 n= l. 5とすると 0 = 24. 1となり、約 24度となる。

[0044] 以上より、クロストークがなぐかつ効率良く第 1観察方向と第 2観察方向とを照明するためには、斜面部 31の角度 Θの条件は、

Θ <45度、 n-cos2 Θ < 1

を満たさなければならないことがわかる。この角度は 30度く Θく 40度を満足するようにするとより望ましい。 34度く Θく 38度を満足するようにするとより望ましい。

[0045] 図 6は、本発明の構成を用いた場合の視野角について説明するための図である。

図 6は、観察位置の違いによってどのような映像が観察されるかを示している。観察領域は、中央領域 35を境にして第 1 (L側)観察者領域 36と第 2 (R側)観察者領域 3 7に分離されている。図 22との比較により明らかなように、中央領域 35よりも第 1観察者領域 36の全領域において第 2観察者用映像のクロストークは存在せず、さらに中央領域 35よりも第 2観察者領域 37側の全領域においても第 1観察者用映像のクロストークは存在しない。

[0046] 図 7は、図 4で説明した構成の変形例を示す図である。この構成では、第 1導光板 1 21の斜面部 121— 1〜121— 3の角度を第 1光源 20から遠ざかるに従って大きくしたことを特徴とする。同様にして、第 2導光板 122の斜面部 122— 1〜122— 3の角度は、第 2光源 25から遠ざかるに従って大きくなつて！/、る。

[0047] 図 8は、本発明の第 2実施形態に係る照明手段の具体的な断面構造を示す模式図である。ここでも図 3の構成と同様に、第 1導光板 221と第 2導光板 222とは重ねて配置されるとともに、第 1光源 20と第 2光源 25を配置する位置を、第 1導光板 221と第 2 導光板 222とで異ならせている。さらに各導光板 221, 222の前面には複数の溝 22 1— 1〜221— 3及び 222— 1〜222— 3がそれぞれ設けられている。

[0048] 第 1光源 20から射出された光は第 1導光板 221の端面力も第 1導光板 221内部へ入射する。第 1導光板 21の前面、後面では全反射条件が満たされているため、入射した光は全反射を繰り返しながら、第 1光源 20と反対側の端面側へ進行する。第 1導光板 221の前面には複数の溝 221—1〜221—3及び222—1〜222— 3が設けられているため、第 1導光板 21の前面、後面に対して、略垂直の面に入射した光は全反射条件を満たさず、第 1導光板 221の外部に射出される。第 1導光板 221では、光は溝部 121— 1〜121— 3の第 1光源 20側の垂直面にし力入射しないため、射出される光は第 2観察方向に行くことはなぐ第 1観察方向のみを照明する指向性をもつた照明光となる。

[0049] 第 2光源 25から出射された光が第 2導光板 222に入射したときの作用も上記したとおりであるが、第 2導光板 222は第 1導光板 221と左右対称に配置されているため、第 2観察方向のみを照明することになる。このとき、第 2導光板 222から射出された光は第 1導光板 221を通過することとなるが、第 1導光板 221の後面力も入射した光は平行平面板を透過した場合と同様の作用があり、第 1導光板 221を透過した光であつても第 2観察方向を照明することとなる。

[0050] 図 9は、本発明の第 3実施形態に係る照明手段の具体的な断面構造を示す模式図である。ここでも図 3の構成と同様に、第 1導光板 121と第 2導光板 122とは重ねて配置されている。図示しないが、各導光板 321, 322の前面には図 8で説明したような複数の溝がそれぞれ設けられているものとする。

[0051] まず、第 1導光板 321に関する構成について説明する。第 1導光板 321は、第 1光源 20からの光が入射する端面 321— 1と、光が射出する溝部の端面とに注目すると、どちらも平行であり、平行平面板を通過した場合と同様の作用をもつ。つまり入射角度と射出角度が一致するため、照明光学系 40の光軸についても、射出角度に合わせて第 1導光板 321の端面 321— 1に対して所定の角度をもたせることで、光をより効率よく所望の位置に射出することができる。

[0052] また、第 1光源 20とは反対側の端面 321— 2が水平面に対して垂直になっていると、当該端面 321— 2までたどり着いた光が反射して戻り光として作用し、クロストークの原因となることがある。したがってここでは図のように端面 321— 2を楔形状にして、その表面を光吸収部材 41で覆うことで、クロストークを軽減することができる。

[0053] 第 2導光板 322に関する構成についても、同様にして、照明光学系 43の光軸を射出角度に合わせて第 2導光板 322の端面 322— 2に対して所定の角度をもたせるとともに、端面 322—1を楔形状にして、その表面を光吸収部材 42で覆う。

[0054] 図 10は、本発明の第 4実施形態に係る照明手段の具体的な断面構造を示す模式図である。第 3実施形態では照明光学系全体を第 1導光板の端面に対して傾けたが、第 4実施形態では、導光板 421の入射側の端面 421— 1を細かいプリズム形状とすることで、光源 20から導光板 421に入射した光線 44は前面側へ角度を変え、それにより溝 421— 2端面力も射出される際に適正な角度で射出することができる。導光板 4 21に対して垂直方向から 30° 方向に射出したいとすると、プリズムの頂角は 10° 〜 20° 位が望ましい。ここでの照明光学系 40とはコリメータレンズあるいは光線光するようなプリズムシート、回折素子ならなんでもよ、。

[0055] 図 11は、図 10で説明した構成の変形例を示す図である。この構成では、第 1導光板 221の複数の溝 221— 1〜221— 3と、第 2導光板 222の複数の溝 222— 1〜222 3の一方の壁を垂直ではなく傾斜させたことを特徴とする。

[0056] 以上、各実施形態ごとに第 1導光板と第 2導光板について説明したが、第 1導光板と第 2導光板とを配置するにあたって異なる実施形態の導光板を用いても良い。図 1 2は、本発明の第 5実施形態として、図 4を参照して説明した第 1導光板 121と、図 7 を参照して説明した第 2導光板 222とで異なる構造のものを組み合わせた例である。第 1導光板 121は第 2導光板 222からの射出光を透過する構造でなければならない力第 2導光板 222は第 1導光板 121と同一である必要はなぐ指向性をもった照明が得られる導光板ならばなんでも利用できる。

[0057] 図 13は、図 12で説明した構成の変形例を示す図である。この構成では、第 1導光板 121の斜面部 121— 1〜121— 3の角度を第 1光源 20から遠ざかるに従って大きくしたことを特徴とする。同様にして、第 2導光板 222の斜面部 222— 1〜222— 3の角度が第 2光源 25から遠ざかるに従って大きくなるようにして!/、る。

[0058] 図 14は、本発明の映像表示装置を車載モニター 200として車内に搭載した場合の例を示している。第 1観察者 201の位置に助手席、第 2観察者 202の位置に運転席が位置するように設定することで第 1映像の観察範囲 203と第 2映像の観察範囲 205 とが定まり、助手席への搭乗者と運転手とでそれぞれに対応した映像を観察することができる。例えば、運転手にはカーナビゲーシヨンの映像やドライビング補助映像を提供しながら、同時に助手席の搭乗者には TV映像や DVD映像、ゲーム、各種情報検索など様々な映像を提供することができる。これにより、運転中の視聴が規制されているような TVや映画などの映像でも、助手席にのみ提供することで、助手席の搭乗者は車が移動中であっても TVや映画などの映像を視聴することができる。

[0059] 図 15の (A)、（B)は、透過型表示素子として液晶表示素子を用いた場合において、「ラスタ走査」と「ホールド特性」を考慮した表示画面の表示制御にっ、て説明するための図である。図 15の（B)は、ラスタ走査により透過型表示素子 24に表示される第 1の映像と第 2の映像が時間の経過 (T1〜T4)に従ってどのように変化するかを示している。 300— 1は第 1の映像表示領域、 300— 2は第 2の映像表示領域、 300— 3 は第 1の映像と第 2の映像とが混在する境界部である。

[0060] 液晶表示素子を用いた場合には CRTディスプレイとは異なり、そのホールド特性を考慮しなければならない。すなわち、ある画素に注目すると、第 1の映像表示領域 30 0—1に第 1の映像が表示されて力次に第 2の映像表示領域 300— 2に第 2の映像が表示されるまでの間ずつと第 1の映像が表示し続けることとなる。通常の映像表示であれば、 1つの画面で 1つの映像しか表示しないために、第 2の映像は第 1の映像の 1コマ後の映像、つまり毎秒 60コマであれば、 1/60秒後の映像が表示されることとなる。その場合、ノックライトが常時点灯していても映像を観察する上で問題は少ない。

[0061] しかし、本発明のように、観察者の見る方向に応じて 1つの画面に表示される映像を時分割で切り換えて見る場合においては、第 1の映像を表示しているときには第 1 の映像照明を、第 2の映像を表示しているときには第 2の映像照明を必要とするが、第 2の映像を表示しているときに第 1映像照明で照明してしまったり、さらには、第 1の映像と第 2の映像の違、が大き、ことから、液晶の応答の速度力くる次の映像への移行期間（図 15の（B)の境界部 300— 3)が発生し、その部分を照明してしまうことでクロストークの原因となってしまう。

[0062] そこで本発明では、図 15の (A)に示すように、透過型表示素子のラスタ走査に同期して、第 1の映像を照明する第 1の映像照明領域 301— 1と、第 2の映像を照明する第 2の映像照明領域 301— 2とを切り換えることが必要である。さらに、第 1の映像照明領域 301— 1と第 2の映像照明領域 301— 2の境界部にあたる部分では両方の照明を消灯するほうが望ま、 (消灯領域 301— 3)。

[0063] 図 16の (A) , (B)は、第 1の映像照明領域 301— 1と、第 2の映像照明領域 301— 2とを消灯領域 301— 3で切り換える様子を模式的に示す図である。第 1の映像照明領域 301— 1と、第 2の映像照明領域 301— 2とで指向性が異なることが示されている。また、消灯領域 301— 3を含む画面全体力ラスタ走査に同期して時間の経過にしたがってシフトして!/、く様子を示して、る。

[0064] なお、前記した各実施形態では、第 1及び第 2の光源が導光板の寸法に対応する長さを有する単体であることを前提にしたが、このような構成に限定されることはない。例えば、図 17に示すように複数の点光源 500— 1〜500— 5と複数の照明レンズ 5 10— 1〜510— 5とを第 1導光板 521の長さ全体に渡って所定の間隔で配置してそれぞれ第 1光源群 500、第 1照明レンズ群 510とした構成であってもよい。同様にして、複数の点光源 501— 1〜501— 5と複数の照明レンズ 511— 1〜511—5とを第 2 導光板 522の長さ全体に渡って所定の間隔で配置してそれぞれ第 2光源群 501、第 2照明レンズ群 511を構成する。この場合、例えば第 1光源群 500から出射した光線は第 1照明レンズ群 510により照明光 523となって第 1導光板 521内を伝播する。

[0065] 図 18は、図 17に示す構成の変形例を示す図である。この変形例では、第 1導光板 521を複数の導光板 521— 1〜521— 5に切断して貼り合せた構成とし、各導光板 5 21 - 1-521 - 5の長さに対応する長さの光源 502— 1〜502— 5を複数隣接させて配置したことを特徴とする。貼り合わせた部分は各光源 502— 1〜502— 5からの光線を全反射するためにミラーコーティングする力、あるいはミラーを配置することで光線が反射するように構成する。また、各導光板 521— 1〜521— 5に入射した光が他の導光板 521— 1〜521— 5に入射しないようにする。このような構成において、各導光板 521— 1〜521— 5に対応した各光源 502— 1〜502— 5を順次切り換えて発光することにより、図 16の (A), (B)に示すような駆動が実現できる。なお、同図では第 1導光板、第 2導光板とも 5つに分割した例を示しているが、分割する数は何分割でもよぐ細力べ分割した方がよりラスタ走査に対応できるためクロストークを少なくすることがでさる。

[0066] (付記 1)

上記した具体的な実施形態力も以下のような構成の発明を抽出することができる。

[0067] 1. 複数の観察者のそれぞれに対応する映像を表示可能な一つの表示画面を有する映像表示装置であって、

時分割で少なくとも 2つの異なる方向にそれぞれ第 1の光束及び第 2の光束を射出する照明手段と、

前記照明手段から射出された前記第 1の光束を照明光とする第 1の映像と、前記第 2の光束を照明光とする第 2の映像とを時分割で表示可能な透過型表示素子と、を具備し、

前記照明手段は、

前記第 1の光束を射出する第 1の光源と、

前記第 2の光束を射出する第 2の光源と、

前記第 1の光源力射出された第 1の光束を第 1の観察者の方向のみに射出する第 1の導光板と、前記第 2の光源力射出された第 2の光束を第 2の観察者の方向のみに射出する第 2の導光板と、

を具備することを特徴とする映像表示装置。

[0068] (対応する実施形態の図）

1の構成は、例えば図 2、図 3に対応する。

[0069] (効果） 1つの導光板で 1方向の指向性をもつ照明光を作り、それを 2枚重ねることで、 2方向に時分割駆動が可能な照明装置が実現でき、それぞれの方向でのクロストークも少、なくすることができる。

[0070] 2. 前記第 1の導光板は、前記透過型表示素子と前記第 2の導光板との間に配置され、前記第 2の導光板から射出された第 2の光束は、前記第 1の導光板を透過することを特徴とする 1に記載の映像表示装置。

[0071] (対応する実施形態の図）

2の構成は、例えば図 2、図 3に対応する。

[0072] (効果）第 2の導光板から射出される第 2の光束が第 1の導光板を透過できることにより、 2枚の導光板を重ねて使用することができる。これにより、それぞれの導光板において照明ムラを取ることが可能であり、画質向上の効果がある。

[0073] 3. 前記第 1の導光板の、前記透過型表示素子に対向する面と、前記第 2の導光板に対向する面には、前記第 1の導光板を透過する前記第 2の光束に対して光学的に平坦な部位が設けられていることを特徴とする 2に記載の映像表示装置。

[0074] (対応する実施形態の図）

3の構成は、例えば図 4、図 8に対応する。

[0075] (効果）

第 2の導光板力射出される第 2の光束が第 1の導光板を透過できるとともに、光学的に平坦な部位を有することから、それぞれの導光板の指向性を保ちながら 2枚の導光板を重ねて使用することができる。これにより、それぞれの導光板において照明ムラを取ることが可能であるとともに、クロストークへの影響も軽減でき、画質向上の効果がある。

[0076] 4. 前記第 1の導光板の後面には、前記第 1の光源からの入射光を全反射させて前記第 1の導光板の前記第 1の光源とは反対側の端面に伝えるための平面部と、

前記第 1の光源力の入射光を全反射させて前記第 1の導光板の前面での全反射条件を満たさなくし、前記第 1の観察者方向に射出させるための斜面部とが、複数設けられて、ることを特徴とする 1に記載の映像表示装置。

[0077] (対応する実施形態の図）

4の構成は、例えば図 4、図 5に対応する。

[0078] (効果）

第 1の導光板の後面に設けられた平面部での全反射作用により、光源力の光を導光板の端面まで伝えることが出来、また、複数配置されている斜面部での全反射作用により、光は導光板の前面力適切な角度で射出される。

[0079] 5. 前記第 1の導光板の前面には、

前記第 1の光源からの入射光を全反射させて前記第 1の導光板の前記第 1の光源とは反対側の端面に伝えるための平面部と、

前記第 1の光源からの入射光を透過させて、前記第 1の観察者方向に射出させるための射出面とが、

複数設けられて、ることを特徴とする 1に記載の映像表示装置。

[0080] (対応する実施形態の図）

5の構成は、例えば図 8に対応する。

[0081] (効果）

導光板内において射出面に入射できる光は、第 1の光源がある方向からの光のみなので、射出面からの射出光は特定方向のみへ射出する指向性を持った光であり、クロストークの軽減となる。

[0082] 6. 前記斜面部と前記平面部とのなす角 Θは、前記第 1の導光板の屈折率を nとするとさ、

n- cos2 0 < 1 ( Θく 45度）

の条件を満たすことを特徴とする 4に記載の映像表示装置。

[0083] (対応する実施形態の図） 6の構成は、例えば図 5に対応する。

[0084] (効果）

適切な角度で導光板力射出するためには斜面部が適切な角度でなければならず、例えば、 Θが 45度以上であると第 1観察方向に射出したい照明光が第 2観察方向にまで照明されクロストークの原因となり、また、 n' cos2 Θ > 1であると、斜面部で全反射された光であっても、導光板の前面で全反射されてしまい、導光板から抜け出すことができない。よって、 Θく 45度、 n' cos2 Θ < 1とすることで、クロストークが少なぐ光利用効率の高い導光板が得られる。

[0085] 7. 前記第 1の導光板の前面には、

矩形の溝が複数設けられていることを特徴とする 5に記載の映像表示装置。

[0086] (対応する実施形態の図）

7の構成は、例えば図 8、図 9に対応する。

[0087] (効果）

導光板に設けた溝の作用によって、導光板の端面の一方力光を入射させることにより、ある方向に偏った指向性をもった照明として射出される。

[0088] 8. 前記矩形の溝の深さは、前記第 1の光源から遠ざかるほど大きくなることを特徴とする 7に記載の映像表示装置。

[0089] (対応する実施形態の図）

8の構成は、例えば図 8、図 9に対応する。

[0090] (効果）

光源からの光が、導光板内の光源に近、方の溝力順に光が取り出されて、くため、光源に近い側の溝と遠い側の溝が同じ大きさであれば、近い側の方が明るぐ遠い側の方が暗く見えてしまう。そのため、光源力も遠ざ力るほど溝を大きくすることで、全体的に均一な照明を得ることができる。

[0091] 9. 前記第 2の導光板は、前記第 1の導光板と異なる形状または異なる周期構造をもつ表面形状であることを特徴とする 1に記載の映像表示装置。

[0092] (対応する実施形態の図）

9の構成は、例えば図 12に対応する。 [0093] (効果）

重ね合わせている導光板のうち下側となる第 2の導光板は必ずしも裏面力の入射光を透過させる構造でなくてもよいことから、第 2の観察者方向のみを照明するもっとも確実で低コストなバックライト方式を利用すればよい。また、同一形状のものであると、場合によりモアレ縞等の影響が発生するが、第 1導光板と第 2導光板とで形状または周期構造を変えることで軽減することもできる。

[0094] 10. 前記第 2の導光板は、前記第 1の導光板と同一形状であり、前記第 1の導光板と、前記第 2の導光板とは、互いに左右を入れ替えて配置されていることを特徴とする 1に記載の映像表示装置。

[0095] (対応する実施形態の図）

10の構成は、例えば図 4、図 8に対応する。

[0096] (効果）

指向性の異なる 2つの導光板を組み合わせた構成であるが、第 2導光板は第 1導光板を左右ひっくり返すことにより、同一形状で利用することが可能である。このため新たにもう 1種類の導光板を用意しなくてもよくコスト削減の効果がある。

[0097] 11. 前記第 1の光源と、前記第 2の光源とは、観察者側から見て左右の異なる端面位置に配置されて、ることを特徴とする 10に記載の映像表示装置。

[0098] (対応する実施形態の図）

11の構成は、例えば図 3、図 4、図 8に対応する。

[0099] (効果）

それぞれの導光板で左右異なる位置に光源を配置することで、より容易に指向性のことなる 2方向の照明を実現することができる。さらに、導光板ごと左右の向きを変えるだけであるため、上下の導光板で共通構造の部材を利用することができる。

[0100] 12. 前記第 1の光源と前記第 2の光源とは、それぞれ異なる時間に周期的に発光し、各光源の発光の周波数は 24Hz以上であることを特徴とする 1に記載の映像表示装置。

[0101] (対応する実施形態の図）

12の構成は、例えば図 3に対応する。 [0102] (効果）

各光源において同時に両方点灯する期間をなくすことで、クロストークが軽減される。また、光源を 24Hz以上で駆動させることによりフリツ力による見づらさへの影響を軽減することができる。

[0103] 13. 前記第 2の導光板の後面には光を吸収する部材が配置されていることを特徴とする 1に記載の映像表示装置。

[0104] (対応する実施形態の図）

13の構成は、例えば図 4に対応する。

[0105] (効果）

通常の拡散型の照明光と違い、照明に指向性を持たせることを特徴としているため、導光板力正面方向とは反対側の裏面に抜ける光が生じた場合に導光板の背後の面が反射部材であると、それがさらに観察側に射出されてしまうためクロストークの原因となる。そこで、裏側方向に生じた光を吸収する部材を用いることで、よりクロストークを軽減することがでさる。

[0106] さらに、表示画面に日光などの外光が入射し、導光板の裏側で反射した光は不要光となりクロストークの原因となることからも、第 2導光板の下に光吸収部材を配置することで、外光〖こよるクロス卜ークち軽減することがでさる。

[0107] 14.前記透過型表示素子のラスタ走査方向に沿って、前記第 1の導光板及び前記第 2の導光板に隣接して複数の発光素子が配置され、各発光素子は個々に発光制御される 1に記載の映像表示装置。

[0108] (対応する実施形態の図）

14の構成は、例えば図 17、図 18に対応する。

[0109] (効果）

発光素子が透過型表示素子のラスタ走査方向に沿って複数配置されているのでラスタ走査に同期した照明が可能であり、クロストークが少なぐかつ発光時間を長く保てるため、輝度向上の効果が得られる。

[0110] 15. 前記各発光素子は、前記透過型表示素子のラスタ走査に同期して、周期的に発光することを特徴とする 14に記載の映像表示装置。 [0111] (対応する実施形態の図）

15の構成は、例えば図 17、図 18に対応する。

[0112] (効果）

ラスタ走査に同期した照明が可能であり、クロストークが少なぐかつ発光時間を長く保てるため、輝度向上の効果が得られる。

[0113] 16.前記第 1導光板および前記第 2導光板は、前記複数の発光素子の各々に対応して複数の導光部に分割されていることを特徴とする 14に記載の映像表示装置。

[0114] (対応する実施形態の図）

16の構成は、例えば図 18に対応する。

[0115] (効果）

複数の発光素子のうち 1つの発光素子の発光が他の発光素子に漏れることによりクロストークの原因となることを防ぐために、導光板を各発光素子ごとに分割する。これにより、クロストークを軽減することができる。

[0116] 17. 複数の観察者のそれぞれに対応する映像を表示可能な一つの表示画面を有する、車内に設置される車載用映像表示装置であって、

前記照明手段は、

前記第 1の光束を射出する第 1の光源と、

前記第 2の光束を射出する第 2の光源と、

前記第 1の光源から射出された第 1の光束を運転席側の観察者の方向のみに射出する第 1の導光板と、

前記第 2の光源から射出された第 2の光束を助手席側の観察者の方向のみに射出する第 2の導光板と、

を具備することを特徴とする車載用映像表示装置。 [0117] (対応する実施形態の図）

17の構成は、例えば 14に対応する。

[0118] (効果）

上記の構成 1と同等の効果が得られる。

産業上の利用可能性

[0119] 本発明によれば、低コストで、クロストークが少なくかつ照明ムラの少ない高画質の映像が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の観察者のそれぞれに対応する映像を表示可能な一つの表示画面を有する映像表示装置であって、

前記照明手段は、

前記第 1の光束を射出する第 1の光源と、

前記第 2の光束を射出する第 2の光源と、

前記第 1の光源力射出された第 1の光束を第 1の観察者の方向のみに射出する第 1の導光板と、

前記第 2の光源力射出された第 2の光束を第 2の観察者の方向のみに射出する第 2の導光板と、

を具備する映像表示装置。

[2] 前記第 1の導光板は、前記透過型表示素子と前記第 2の導光板との間に配置され、前記第 2の導光板から射出された第 2の光束は、前記第 1の導光板を透過する請求項 1に記載の映像表示装置。

[3] 前記第 1の導光板の、前記透過型表示素子に対向する面と、前記第 2の導光板に対向する面には、前記第 2の導光板から射出され、前記第 1の導光板を透過する前記第 2の光束に対して光学的に平坦な部位が設けられている請求項 2に記載の映像表示装置。

[4] 前記第 1の導光板の後面には、

前記第 1の光源力の入射光を全反射させて前記第 1の導光板の前面での全反射条件を満たさなくし、前記第 1の観察者方向に射出させるための斜面部とが、複数設けられてヽる請求項 1に記載の映像表示装置。

[5] 前記第 1の導光板の前面には、

複数設けられてヽる請求項 1に記載の映像表示装置。

[6] 前記斜面部と前記平面部とのなす角 Θは、前記第 1の導光板の屈折率を nとするとき n-cos2 0 < 1 ( Θく 45度）

の条件を満たす請求項 4に記載の映像表示装置。

[7] 前記第 1の導光板の前面には、

矩形の溝が複数設けられている請求項 5に記載の映像表示装置。

[8] 前記矩形の溝の深さは、前記第 1の光源力遠ざかるほど大きくなる請求項 7に記載の映像表示装置。

[9] 前記第 2の導光板は、前記第 1の導光板と異なる形状または異なる周期構造をもつ表面形状である請求項 1に記載の映像表示装置。

[10] 前記第 2の導光板は、前記第 1の導光板と同一形状であり、前記第 1の導光板と、前記第 2の導光板とは、互いに左右を入れ替えて配置されて!、る請求項 1に記載の映像表示装置。

[11] 前記第 1の光源と、前記第 2の光源とは、観察者側から見て左右の異なる端面位置に配置されている請求項 10に記載の映像表示装置。

[12] 前記第 1の光源と前記第 2の光源とは、それぞれ異なる時間に周期的に発光し、各光源の発光の周波数は 24Hz以上である請求項 1に記載の映像表示装置。

[13] 前記第 2の導光板の後方には光を吸収する部材が配置されている請求項 1に記載の映像表示装置。

[14] 前記透過型表示素子のラスタ走査方向に沿って、前記第 1の導光板及び前記第 2の導光板に隣接して複数の発光素子が配置され、各発光素子は個々に発光制御される請求項 1に記載の映像表示装置。

[15] 前記各発光素子は、前記透過型表示素子のラスタ走査に同期して、周期的に発光する請求項 14に記載の映像表示装置。

[16] 前記第 1導光板および前記第 2導光板は、前記複数の発光素子の各々に対応して複数の導光部に分割されている請求項 14に記載の映像表示装置。

[17] 複数の観察者のそれぞれに対応する映像を表示可能な一つの表示画面を有する、車内に設置される車載用映像表示装置であって、

前記照明手段は、

前記第 1の光束を射出する第 1の光源と、

前記第 2の光束を射出する第 2の光源と、

を具備する車載用映像表示装置。