(57)【要約】      （修正有）【課題】ブラックマトリックスの影響を低減することができる光学部品、及び、それを用いた画像表示装置を提供する。【解決手段】シート状の光学部品は、複数のレンズ１２ａを備え、第１の方向に延在する凸面１２ｂを含み、第１の方向に直交する第２の方向に配列されている。複数のレンズの各々の凸面は、第１の領域１２ｄと、第２の方向において当該第１の領域の両側に存在する二つの第２の領域１２と、を含んでいる。第１の領域は、一定の曲率を有し、第２の領域の第２の方向に対する傾きの絶対値が、第２の方向における縁部での第１の領域の当該第２の方向に対する傾きの絶対値以下となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の光学部品であって、
第１の方向に延在する凸面を含む複数のレンズであって、前記第１の方向に直交する第２の方向に配列された該複数のレンズを備えており、
前記複数のレンズの各々の凸面は、第１の領域と前記第２の方向において該第１の領域の両側に存在する二つの第２の領域とを含んでおり、
前記第１の領域は、一定の曲率を有しており、
前記第２の領域の前記第２の方向に対する傾きの絶対値が、前記第２の方向における縁部での前記第１の領域の前記第２の方向に対する傾きの絶対値以下である、
光学部品。
【請求項２】
前記凸面と反対側に一様な面を有する、請求項１に記載の光学部品。
【請求項３】
前記第２の領域の曲率半径が、前記第１の領域の曲率半径より大きい、請求項１又は２に記載の光学部品。
【請求項４】
前記第２の領域の各々は、前記第２の方向に対して一定の傾きを有する平面である、請求項１又は２に記載の光学部品。
【請求項５】
前記第２の領域の傾きの絶対値が、前記縁部における前記第１の領域の前記傾きの絶対値に等しい、請求項４に記載の光学部品。
【請求項６】
第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を含む複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、
請求項１〜５の何れか一項に記載の光学部品であって、前記表示パネルからの光を前記凸面から出射する該光学部品と、
を備える画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品、及びそれを用いた画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶デバイスといった表示パネルと、アレイ状に配列されたシリンドリカルレンズを有するレンチキュラレンズとを組み合わせることにより、複数の視点に対して異なる画像を表示する表示装置がある。このような表示装置は、例えば、カーナビゲーション用途においては、運転席と助手席から異なる画像が見えるようにすることに利用される。また、このような表示装置は、右目と左目に異なる画像を見せることにより観察者に立体画像を認識させる立体画像表示装置として用いられることがある。
【０００３】
特開２００８−１３４６１７号公報には、立体画像表示装置にレンチキュラレンズを用いた例が開示されている。この立体画像表示装置の表示パネルでは、右目用画素と左目用画素が交互に配列されており、レンチキュラレンズによって、観察者の視認位置において右側に右目用の像が、左側に左目用の像が形成される。これによって、観察者の右目の網膜に右目用画素が構成する画像が、左目の網膜に左目用画素が構成する画像が結像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３４６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、液晶デバイスの画素間にはブラックマトリックスと呼ばれる遮光部分が設けられている。かかるブラックマトリックスにより、観察者の視認位置では、ブラックマトリックスの像に対応する黒い領域が生じてしまう。このブラックマトリックスにより、見る位置等によっては、画像内に黒い筋や縞が観察される。したがって、従来の立体画像表示装置では、画質が低下することがある。
【０００６】
本発明では、ブラックマトリックスの影響を低減することができる光学部品、及び、それを用いた画像表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学部品は、シート状の光学部品である。この光学部品は、複数のレンズを備えている。複数のレンズは、第１の方向に延在する凸面を含んでいる。複数のレンズは、第１の方向に直交する第２の方向に配列されている。複数のレンズの各々の凸面は、第１の領域と、第２の方向において当該第１の領域の両側に存在する二つの第２の領域と、を含んでいる。第１の領域は、一定の曲率を有している。第２の領域の第２の方向に対する傾きの絶対値が、第２の方向における縁部での第１の領域の当該第２の方向に対する傾きの絶対値以下となっている。
【０００８】
この光学部品によれば、第２の領域から出射される光の一部がブラックマトリクスに対応する領域に到達することにより、ブラックマトリックスの影響が低減される。
【０００９】
本発明の光学部品は、凸面と反対側に一様な面を有することが好ましい。また、第２の領域の曲率半径が、第１の領域の曲率半径より大きくなっていてもよい。第２の領域の各々は、第２の方向に対して一定の傾きを有する平面であってもよい。第２の領域の傾きの絶対値が、縁部における第１の領域の傾きの絶対値に等しくなっていてもよい。
【００１０】
本発明の別の側面は、画像表示装置に関するものである。この画像表示装置は、第１視点用の画像を表示する画素及び第２視点用の画像を表示する画素を含む複数の画素がマトリクス状に配列された表示パネルと、上述した本発明の光学部品であって表示パネルからの光を凸面から出射する該光学シートと、を備えている。
【００１１】
この画像表示装置によれば、ブラックマトリックスの影響が低減されるので、従来の表示装置より高画質の画像が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、ブラックマトリックスの影響を低減することができる光学部品、及び、それを用いた画像表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る画像表示装置を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す画像表示装置の光学部品におけるレンズの拡大図である。
【図３】従来のレンチキュラレンズでの光線の軌跡と、図１に示す画像表示装置の光学部品におけるレンズでの光線の軌跡とを示す図である。
【図４】別の実施形態に係る光学部品におけるレンズの拡大図である。
【図５】画像表示装置における種々のパラメータを示す図である。
【図６】実施例１の画像表示装置の像面での第２の方向Ｙにおける位置と光強度との関係を示す図である。
【図７】実施例２の画像表示装置の像面での第２の方向Ｙにおける位置と光強度との関係を示す図である。
【図８】比較例の画像表示装置の像面での第２の方向Ｙにおける位置と光強度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１５】
図１は、一実施形態に係る画像表示装置を概略的に示す平面図である。図１は、図中のＺＹ平面に沿った任意の断面において、一実施形態に係る画像表示装置を概略的に示している。
【００１６】
図１に示す画像表示装置１は、表示パネル１０、及び、光学部品１２を備えている。表示パネル１０は、例えば液晶デバイスである。表示パネル１０は、複数の画素１０ａ及び１０ｂを有している。表示パネル１０は、第１の方向Ｘに延在する複数の画素列を有している。表示パネル１０では、複数の画素１０ａを含む画素列と複数の画素１０ｂを含む画素列とが第１の方向Ｘに直交する第２の方向Ｙにおいて交互に配列されている。複数の画素１０ａは右側視点用の画像を提供する画素であり、複数の画素１０ｂは左側視点用の画像を提供する画素である。
【００１７】
光学部品１２は、複数のレンズ１２ａを有している。複数のレンズ１２ａは、第２の方向Ｙに配列されている。複数のレンズ１２ａの各々は、第１の方向Ｘに延在する凸面１２ｂを含んでいる。また、複数のレンズ１２ａの凸面と反対側の面１２ｃは一様な面、即ち、平面となっている。
【００１８】
図２は、図１に示す画像表示装置の光学部品におけるレンズの拡大図である。図２に示すように、レンズ１２ａの凸面１２ｂは、第１の領域１２ｄと、第２の方向Ｙにおいて第１の領域１２ｄの両側に位置する二つの第２の領域１２ｅと、を含んでいる。
【００１９】
本実施形態では、第１の領域１２ｄは、一定の曲率半径Ｒ１をもった領域である。第２の領域１２ｅの第２の方向Ｙに対する傾きの絶対値は、第２の方向Ｙにおける縁部での第１の領域１２ｄの第２の方向Ｙに対する傾きの絶対値以下である。第２の方向Ｙにおける縁部での第１の領域１２ｄの第２の方向Ｙに対する傾きの絶対値は、Ｙ方向における凸面１２ｂの中心位置から第１の領域１２ｄの縁部までの円弧と当該円弧を含む円周の中心とが作る扇形の頂角をθとすると、｜ｔａｎθ｜で表すことができる。なお、第１の領域１２ｄの幅をｗとすると、θ＝ｓｉｎ−１（ｗ／２／Ｒ１）である。本実施形態では、第２の領域１２ｅも一定の曲率半径Ｒ２をもった領域であり、その曲率半径Ｒ２は、曲率半径Ｒ１より大きくなっている。
【００２０】
図３は、従来のレンチキュラレンズでの光線の軌跡と、図１に示す画像表示装置の光学部品におけるレンズでの光線の軌跡とを示す図である。従来の表示装置では、レンチキュラレンズの凸面が一定の曲率で形成されており、図３の（ａ）に示すように、画素の一点から出射した光は、像面ＩＰにおいて左側視点用画像が結像する領域ＩＬ又は右側視点用画像が結像する領域ＩＲの一方に入射する。したがって、画素１０ａと画素１０ｂとの間のブラックマトリクスに対応する像面ＩＰ上の領域Ｂには、光が入射しない。
【００２１】
一方、図３の（ｂ）に示すように、本実施形態のレンズ１２ａの凸面１２ｂを出射する光の一部は、領域Ｂにも入射する。これは、第２の領域１２ｅから出射する光の広がりが第１の領域１２ｄから出射する光の広がりよりも大きく、領域Ｂにも入射するからである。これによって、像面ＩＰに結像される画像の画質が改善される。
【００２２】
以下、別の実施形態に係る光学部品について説明する。図４は、別の実施形態に係る光学部品におけるレンズの拡大図である。図４に示す光学部品のレンズ１２ａの凸面１２ｂでは、第２の領域１２ｅが、縁部での第１の領域１２ｄの第２の方向Ｙに対する傾きの絶対値｜ｔａｎθ｜と同一の傾きを有している。第２の領域１２ｅの各々の傾きは、その第２の領域１２ｅにおいて一定である。したがって、第２の領域１２ｅは平面となっている。かかるレンズ１２ａを有する光学部品も、ブラックマトリクスの影響を低減することができる。
【００２３】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では、光学部品１２の面１２ｃと表示パネル１０とが接しているが、両者の間にガラス、接着剤、その他の光学部品などが挿入されていてもよい。この場合には、各部品の屈折率や厚さなどを考慮して、レンズのパラメータを決定する必要があるが、これらパラメータは光線行列を計算して設定することもできるし、光学設計用の市販されているシミュレータなどを用いても簡単に計算、最適化することができる。
【００２４】
また、上述の実施形態は、２視点の画像表示装置であるが、より視点数の多い画像表示装置にも本発明の思想は適用可能である。もちろん、本発明の思想は、立体画像表示に限定されず、例えば車載用のデュアルディスプレイなどの複数の視点に対して異なる画像を表示する表示装置にも適用できる。
【００２５】
さらに、上述の実施形態では、第２の領域が一定の曲率を有するものか、又は、平面であったが、第２の領域の形状をより複雑な形状とし、像面上に最適な光強度分布を与えることにより、より高画質な画像を提供することも可能である。なお、このような面形状は、光学設計用の市販されているシミュレータの最適化機能などを使って設計することができる。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明に基づいてシミュレートした画像表示装置を実施例として、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２７】
まず、図１に示した画像表示装置であって図２に示した形状のレンズを有するものを実施例１としてシミュレートした。図５に画像表示装置における種々のパラメータを示す。
【００２８】
実施例１では、画素間のピッチＰを０．１５ｍｍ、レンズの厚みｔを１．０５ｍｍ、レンズの屈折率ｎを１．５、各画素の開口率ｗ１／Ｐを０．７（ｗ１は各画素の幅）、右側視点用画像が結像する領域ＩＲの中心と左側視点用画像が結像する領域ＩＬとの間距離ｗ２を６４ｍｍ、像面ＩＰからレンズの凸面までの距離Ｌを３００ｍｍとした。
【００２９】
次いで、図１に示した画像表示装置であって図３に示した形状のレンズを有するものを実施例２としてシミュレートした。実施例２におけるパラメータは、第２の領域の各々が第１の領域の縁部における傾きと同じ傾きを有する平面であること以外は、実施例１と同様のパラメータとした。
【００３０】
また、比較のために、一定の曲率で形成された凸面を有する光学部品と表示パネルとを有する画像表示装置を比較例としてシミュレートした。比較例におけるパラメータは、凸面の曲率半径Ｒが一定の０．３６ｍｍであること以外は、実施例１と同様のパラメータとした。
【００３１】
実施例１、実施例２、及び比較例の画像表示装置のそれぞれについて、像面での第２の方向Ｙにおける位置と光強度との関係を、図６〜８に示す。図８に示すように、比較例では、視点間の領域に光強度が０となる領域が像面中に存在した。一方、図６に示すように、実施例１では、視点間の領域における光強度が０ではなかった。即ち、実施例１では、視点間の領域に光が入射した。したがって、実施例１では、比較例に対して画質が改善されることが確認された。
【００３２】
また、実施例２では、第１の領域の第２の方向Ｙにおける幅ｗを０．２４ｍｍ、０．１８ｍｍ、及び、０．１５ｍｍのそれぞれに変更した。実施例２では、図７に示すように、視点間の領域に光が入射したことに加えて、実施例１によりも滑らかな光強度分布が得られた。また、図７から明らかなように、第１の領域の第２の方向Ｙにおける幅ｗを変更することにより、より一様な光強度分布が得られることが確認された。
【符号の説明】
【００３３】
１…画像表示装置、１０…表示パネル、１０ａ，１０ｂ…画素、１２…光学部品、１２ａ…レンズ、１２ｂ…凸面、１２ｃ…面、１２ｄ…第１の領域、１２ｅ…第２の領域、ＩＰ…像面、ＩＬ…左側視点用画像の結像領域、ＩＲ…右側視点用画像の結像領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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