(57)【要約】  立体画像表示装置は、光を出射する光源部（１１２ｍ、１１２ｈ）と、光源部が出射した光が入射される入射面と、入射された光の伝播方向を変えて出射する出射面とを有する導光板（１１３）と、出射面から出射した光を空間変調する液晶パネル（１１５）とを備え、光源部は、視認者の目の並び方向に垂直な方向である基準方向から、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して予め定められた角度だけ出射面内で傾けた互いに異なる第一方向及び第二方向から、入射面に光が入射されるように光を出射し、導光板は、入射された光の伝播方向に応じて定まる方向であって、伝播方向の並び方向成分が維持される方向へ、出射面から光を出射する。
2013187032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源部と、
前記光源部が出射した光が入射される入射面と、入射された光の伝播方向を変えて出射する出射面とを有する導光板と、
前記出射面から出射した光を空間変調する空間光変調器とを備え、
前記光源部は、
視認者の目の並び方向に垂直な方向である基準方向から、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して予め定められた角度だけ前記出射面内で傾けた互いに異なる第一方向及び第二方向から、前記入射面に光が入射されるように前記光を出射し、
前記導光板は、
入射された光の伝播方向に応じて定まる方向であって、前記伝播方向の前記並び方向成分が維持される方向へ、前記出射面から光を出射する
立体画像表示装置。
【請求項２】
前記光源部は、
出射する光の伝播方向が前記第一方向に平行になる向きに配置される第一光源と、
出射する光の伝播方向が前記第二方向に平行になる向きに配置される第二光源とを有し、
前記第一光源が出射する光を、前記第一方向から前記入射面に入射される前記光として出射し、
前記第二光源が出射する光を、前記第二方向から前記入射面に入射される前記光として出射する
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記第一光源は、偏光方向が前記出射面の法線に平行である偏光光を出射し、
前記第二光源は、偏光方向が前記並び方向に平行である偏光光を出射し、
前記光源部は、さらに、
前記第一光源が出射する光を通過させ、かつ、前記第二光源が出射する光の偏光方向を当該光の伝播方向に対して９０度回転させて通過させる偏光切替素子とを有する
請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記光源部は、
光を出射する第三光源と、
前記第三光源が出射する光を前記第一方向へ伝播させるように伝播方向を変更する第一状態と、前記第三光源が出射する光を前記第二方向へ伝播させるように伝播方向を変更する第二状態とを少なくとも有し、前記第一状態及び前記第二状態を動的に変更可能な伝播方向変更部とを有し、
前記第三光源は、前記伝播方向変更部が前記第一状態であるとき、及び、前記第二状態であるときに光を出射し、
前記伝播方向変更部は、
前記第一状態において前記第三光源が出射した光を、前記第一方向から前記入射面に入射される前記光として出射し、かつ、前記第二状態において前記第三光源が出射した光を、前記第二方向から前記入射面に入射される前記光として出射する
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記導光板は、
前記出射面に隣接する面のうち、前記視認者から見て上又は下の面が、前記入射面である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記導光板は、
前記入射面の前記並び方向の長さが、前記空間光変調器の前記並び方向の長さより長い
請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
前記導光板は、さらに、
前記導光板の面であって、前記入射面と前記出射面との両方に隣接する面に配置される光吸収体を有する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
前記導光板は、
前記出射面が台形形状であり、台形形状の平行長辺において前記出射面に隣接する面が前記入射面である
請求項７に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
前記光源部は、
偏光方向が前記出射面の法線に平行である偏光光が前記導光板に入射されるように前記光を照射し、
前記導光板は、
前記出射面と前記入射面との両方に隣接する面であって、入射した光の偏光方向を伝播方向に対して９０度回転させ、かつ、入射した光を反射する面である偏光反射面を有し、
前記画像表示装置は、さらに、
前記光源部と前記導光板との間の位置であって、前記光源部が前記第一方向から前記入射面に入射されるように出射した光のうち、前記偏光反射面へ進む光の光路上の位置に配置され、当該光の偏光方向を伝播方向に対して９０度回転させて通過させる偏光切替素子を備える
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】
前記偏光反射面は、
入射した偏光光を反射する反射面と、
前記反射面上に配置されるλ／４板であって、入射した偏光光の所定方向の偏光成分を基準として、当該偏光光の波長の４分の１に相当する位相差を、前記所定方向に垂直な偏光成分に与えて、当該偏光光を出射するλ／４板とを有する
請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１１】
前記空間光変調器は、液晶パネルである
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
前記空間光変調器は、
（ｉ）前記導光板に前記第一方向から光が入射されるときに、当該光を空間変調することで右目用画像を形成することにより、前記視認者の右目に向けて前記右目用画像の表示を行い、（ｉｉ）前記導光板に前記第二方向から光が入射されるときに、当該光を空間変調することで左目用画像を形成することにより、前記視認者の左目に向けて前記左目用画像の表示を行い、かつ、（ｉｉｉ）前記左目用画像の表示と、前記右目用画像の表示とを時系列で切り替える
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１３】
光を出射する光源部と、前記光源部が出射した光が入射される入射面と、入射された光の伝播方向を変えて出射する出射面とを有する導光板と、前記出射面から出射した光を空間変調する空間光変調器とを備える立体画像表示装置における立体画像表示方法であって、
視認者の目の並び方向に垂直な方向である基準方向から、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して予め定められた角度だけ前記出射面内で傾けた互いに異なる第一方向及び第二方向から、前記入射面に光が入射されるように前記光を出射する光源出射ステップと、
入射された光の伝播方向に応じて定まる方向であって、前記伝播方向の前記並び方向成分が維持される方向へ、前記出射面から光を出射する導光板出射ステップとを含む
立体画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置、及び立体画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザが裸眼で立体画像を視認できる立体画像表示装置が知られている。当該立体画像表示装置は、ユーザの右目だけに入射する光を出射する右目用光源と、ユーザの左目だけに入射する光を出射する左目用光源とを備える。立体画像表示装置は、これらの光源を用いて、右目画像をユーザの右目だけに見せることと、左目画像をユーザの左目だけに見せることを時分割で繰り返す。これにより、ユーザは、立体画像を認識することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１０−５０６２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の立体画像表示装置は、クロストーク（右目に入るべき光が左目に入る割合、又は、左目に入るべき光が右目に入る割合）が発生する。【０００５】
そこで、本発明は、クロストークを低減させる立体画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る立体画像表示装置は、光を出射する光源部と、前記光源部が出射した光が入射される入射面と、入射された光の伝播方向を変えて出射する出射面とを有する導光板と、前記出射面から出射した光を空間変調する空間光変調器とを備え、前記光源部は、視認者の目の並び方向に垂直な方向である基準方向から、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して予め定められた角度だけ前記出射面内で傾けた互いに異なる第一方向及び第二方向から、前記入射面に光が入射されるように前記光を出射し、前記導光板は、入射された光の伝播方向に応じて定まる方向であって、前記伝播方向の前記並び方向成分が維持される方向へ、前記出射面から光を出射する。【０００７】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の立体画像表示装置は、クロストークを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、関連技術における立体画像表示装置の概略構成図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る立体画像表示装置の概略構成図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る立体画像表示装置の光源ユニットの概略構成図である。
【図４】図４は、実施の形態の変形例１に係る立体画像表示装置の概略構成図である。
【図５】図５は、実施の形態の変形例２に係る立体画像表示装置の概略構成図である。
【図６】図６は、実施の形態の変形例２に係る立体画像表示装置を複数人が視聴する場合の説明図である。
【図７】図７は、実施の形態の変形例３に係る立体画像表示装置の概略構成図である。
【図８】図８は、実施の形態の変形例４に係る立体画像表示装置の概略構成図である。
【図９】図９は、実施の形態の変形例５に係る立体画像表示装置の概略構成図である。
【図１０】図１０は、実施の形態の変形例５に係る立体画像表示装置における第一の光路説明図である。
【図１１】図１１は、実施の形態の変形例５に係る立体画像表示装置における第二の光路説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、裸眼立体画像表示装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１１】
近年、より臨場感の高い画像を提供する手段の一つとして、立体画像表示技術が注目を浴びており、立体画像表示装置が各社から上市されている。視認者に平面画像を立体画像として認識させるためには、立体画像表示装置は、目間距離（約６０ｍｍ）離して配置した２つのカメラ（ステレオカメラ）で撮影した画像のうち、右目の位置に該当するカメラで撮影した画像を視認者の右目のみに見せ、左目の位置に該当するカメラで撮影した画像を視認者の左目のみに見せる必要がある。このように画像を視認者に見せる方法の一例として、シャッターメガネ方式及び偏光メガネ方式がある。
【００１２】
シャッターメガネ方式では、ディスプレイに右目画像と左目画像とを交互に時間分割で表示し、右目画像表示時には左目に光が入らないように、左目画像表示時には右目に光が入らないように設計したメガネを、視認者が装着することで、視認者は、立体画像を認識できる。
【００１３】
また、偏光メガネ方式では、時間分割ではなく、画素の一ライン毎に右目画像と左目画像とを交互に表示し、右目画像と左目画像とのそれぞれに対応する光に対して、互いに逆方向の回転偏光を与える。そして、視認者は特性の互いに異なる波長板を右目と左目とに対して設けたメガネを掛けることで、右目画像のみを右目で、左目画像のみを左目で視認することができる。
【００１４】
しかし、シャッターメガネ方式及び偏光メガネ方式のいずれにおいても、視認者は、メガネをかける煩わしさがあり、早期にメガネ無しで立体画像を視認できる裸眼立体ディスプレイの実現が望まれている。
【００１５】
裸眼立体画像表示装置の例として、特許文献１に示すような構成の関連技術が知られている。これは、例えば図１に示す様な立体画像表示装置１０の様な構成である。立体画像表示装置１０は、プリズムシート１３と、プリズムシート１３の左側に配置されて光１７ｈを出射する左目用光源１２ｈと、同じく右側に配置されて光１７ｍを出射する右目用光源１２ｍと、プリズムシート１３の上側に設けたレンズシート１４と、空間変調器としてレンズシート１４の上側に配置された液晶パネル１５と、右目用光源１２ｍ、左目用光源１２ｈ、及び液晶パネル１５を駆動する制御部１６とからなる。
【００１６】
立体画像表示装置１０では、左目用光源１２ｈから出射された光１７ｈは、プリズムシート１３の底面に設けられたプリズム１３ａで全反射され、プリズムシート１３の主面１３ｂから上方に向けて出射する（主面のことを出射面ともよぶ）。次に、レンズシート１４に入射した光１７ｈは、レンズシート１４の上方に設けられたレンズ面１４ａで集光されながら液晶パネル１５を透過して視認者１１の左目１１ｈにのみ入射することで、左目１１ｈにのみ液晶パネル１５の画像が認識される。同様に、右目用光源１２ｍから出射した光１７ｍはプリズムシート１３の右側端部から入射し、プリズムシート１３底面に設けられたプリズム１３ａで全反射され、さらにプリズムシート１３の主面１３ｂからレンズシート１４に入射した光１７ｍはレンズシート１４の上方に設けられたレンズ面１４ａで集光されながら液晶パネル１５を透過して視認者１１の右目１１ｍにのみ入射することで、右目１１ｍにのみ液晶パネル１５の画像が認識される。よって、左目用光源１２ｈを点灯し、右目用光源１２ｍを消灯したタイミングで、液晶パネル１５に左目画像を表示し、次に右目用光源１２ｍを点灯し左目用光源１２ｈを消灯したタイミングで、液晶パネル１５に右目画像を表示するのを、シーケンシャルに繰り返すことで、視認者１１は立体画像を認識することができる。
【００１７】
しかしながら、特許文献１の方式では、プリズムシート１３、レンズシート１４の形状を最適化したとしても、クロストーク（右目又は左目に入るべき光が、それぞれ左目又は右目に入る割合）が１０％程度発生する。一方、メガネ型立体画像表示装置のクロストークの発生率は３％程度である。特許文献１の方式で、クロストークの発生率を３％程度にまで低減するのが困難であり、高画質な立体画像を提供することが困難であった。また、大サイズ化した場合の均一化が光学設計として困難であった。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、クロストークが低減させることで、高画質な立体画像を表示することができる表示装置を提供する。
【００１９】
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る立体画像表示装置は、光を出射する光源部と、前記光源部が出射した光が入射される入射面と、入射された光の伝播方向を変えて出射する出射面とを有する導光板と、前記出射面から出射した光を空間変調する空間光変調器とを備え、前記光源部は、視認者の目の並び方向に垂直な方向である基準方向から、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して予め定められた角度だけ前記出射面内で傾けた互いに異なる第一方向及び第二方向から、前記入射面に光が入射されるように前記光を出射し、前記導光板は、入射された光の伝播方向に応じて定まる方向であって、前記伝播方向の前記並び方向成分が維持される方向へ、前記出射面から光を出射する。
【００２０】
これによれば、光源部は、視認者の右目及び左目のそれぞれに到達する光を、右目及び左目のそれぞれに対応して基準方向から傾けた角度で出射する。そして、導光板は、光源部から出射されたときの光の傾き角を維持したまま、光源部が出射した光を視認者の方向へ向ける。これにより、立体画像表示装置は、視認者の右目（又は左目）に対応する角度で光源部が出射した光が視認者の左目（又は右目）に入る確率を大きく低減させることができる。よって、立体画像表示装置は、クロストークを低減させることができる。また、省スペースで小型の画像表示装置や立体画像表示装置を構成することが可能になる。
【００２１】
例えば、前記光源部は、出射する光の伝播方向が前記第一方向に平行になる向きに配置される第一光源と、出射する光の伝播方向が前記第二方向に平行になる向きに配置される第二光源とを有し、前記第一光源が出射する光を、前記第一方向から前記入射面に入射される前記光として出射し、前記第二光源が出射する光を、前記第二方向から前記入射面に入射される前記光として出射するとしてもよい。
【００２２】
これによれば、立体画像表示装置は、視認者の右目及び左目のそれぞれに光を出射する光源を、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応する向きで配置することにより、光源部が出射する光の伝播方向を決定づけることができる。
【００２３】
例えば、前記第一光源は、偏光方向が前記出射面の法線に平行である偏光光を出射し、前記第二光源は、偏光方向が前記並び方向に平行である偏光光を出射し、前記光源部は、さらに、前記第一光源が出射する光を通過させ、かつ、前記第二光源が出射する光の偏光方向を当該光の伝播方向に対して９０度回転させて通過させる偏光切替素子とを有するとしてもよい。
【００２４】
これによれば、立体画像表示装置は、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して偏光方向が異なる偏光光を光源が出射し、偏光切替素子がそれらの偏光光の偏光方向を揃えるように機能する。よって、立体画像表示装置は、異なる偏光特性を有する偏光光を用いて、クロストークを低減させることができる。
【００２５】
例えば、前記光源部は、光を出射する第三光源と、前記第三光源が出射する光を前記第一方向へ伝播させるように伝播方向を変更する第一状態と、前記第三光源が出射する光を前記第二方向へ伝播させるように伝播方向を変更する第二状態とを少なくとも有し、前記第一状態及び前記第二状態を動的に変更可能な伝播方向変更部とを有し、前記第三光源は、前記伝播方向変更部が前記第一状態であるとき、及び、前記第二状態であるときに光を出射し、前記伝播方向変更部は、前記第一状態において前記第三光源が出射した光を、前記第一方向から前記入射面に入射される前記光として出射し、かつ、前記第二状態において前記第三光源が出射した光を、前記第二方向から前記入射面に入射される前記光として出射するとしてもよい。
【００２６】
これによれば、立体画像表示装置は、光源が出射した光の向きを動的に変更することにより、光源部が出射する光の伝播方向を決定づけることができる。
【００２７】
例えば、前記導光板は、前記出射面に隣接する面のうち、前記視認者から見て上又は下の面が、前記入射面であるとしてもよい。
【００２８】
これによれば、立体画像表示装置は、導光板の面のうち、視認者から見て上面又は下面から光源が出射した光を入射される。
【００２９】
例えば、前記導光板は、前記入射面の前記並び方向の長さが、前記空間光変調器の前記並び方向の長さより長いとしてもよい。
【００３０】
これによれば、導光板は、視認者から見て、空間光変調器より左右方向に長い。光源が視認者の右目及び左目のそれぞれに出射した光は、視認者から見て、導光板の上方から、斜め右下方向及び斜め左下方向に伝播する。このため、導光板と空間変調器の左右方向の長さが同じであると、導光板の左右の端部の上方に、光が届かない領域が発生する。導光板を空間変調器より長くしておくことで上記のような領域が発生することを防ぐことができる。
【００３１】
例えば、前記導光板は、さらに、前記導光板の面であって、前記入射面と前記出射面との両方に隣接する面に配置される光吸収体を有するとしてもよい。
【００３２】
これによれば、視認者から見て、導光板の左右の端部から反射される光により発生するクロストークを抑制することができる。導光板の左右の端部で反射した光は、視認者の左右の反対の目に入射する光と同様に振舞うので、クロストークの要因となる。光吸収体が、このような光を吸収することで、クロストークの発生を防ぐことができる。
【００３３】
例えば、前記導光板は、前記出射面が台形形状であり、台形形状の平行長辺において前記出射面に隣接する面が前記入射面であるとしてもよい。
【００３４】
これによれば、導光板が視認者から見て空間変調器より左右方向に長い場合、導光板の左右の端部の下方の領域であって、空間変調器よりも外側に位置する領域は、画像の形成に必須ではない。つまり、当該領域が存在しないとしても、存在する場合と同様の画像の形成を、立体画像表示装置は行うことができる。よって、このような領域を省くことにより、導光板を台形形状にすることで、省スペースな立体画像表示装置が実現できる。
【００３５】
例えば、前記光源部は、偏光方向が前記出射面の法線に平行である偏光光が前記導光板に入射されるように前記光を照射し、前記導光板は、前記出射面と前記入射面との両方に隣接する面であって、入射した光の偏光方向を伝播方向に対して９０度回転させ、かつ、入射した光を反射する面である偏光反射面を有し、前記画像表示装置は、さらに、前記光源部と前記導光板との間の位置であって、前記光源部が前記第一方向から前記入射面に入射されるように出射した光のうち、前記偏光反射面へ進む光の光路上の位置に配置され、当該光の偏光方向を伝播方向に対して９０度回転させて通過させる偏光切替素子を備えるとしてもよい。
【００３６】
これによれば、立体画像表示装置は、視認者から見て、空間変調器と導光板とが左右方向に同一の長さを有する場合であっても、導光板の全面に光を届けることができる。
【００３７】
例えば、前記偏光反射面は、入射した偏光光を反射する反射面と、前記反射面上に配置されるλ／４板であって、入射した偏光光の所定方向の偏光成分を基準として、当該偏光光の波長の４分の１に相当する位相差を、前記所定方向に垂直な偏光成分に与えて、当該偏光光を出射するλ／４板とを有するとしてもよい。
【００３８】
これによれば、立体画像表示装置は、反射面とλ／４板とを用いて、上記のように、導光板の全面に光を届けることができる。
【００３９】
例えば、前記空間光変調器は、液晶パネルであるとしてもよい。
【００４０】
これによれば、立体画像表示装置は、液晶パネルとして空間光変調器を用いて、画像を形成及び表示することができる。
【００４１】
例えば、前記空間光変調器は、（ｉ）前記導光板に前記第一方向から光が入射されるときに、当該光を空間変調することで右目用画像を形成することにより、前記視認者の右目に向けて前記右目用画像の表示を行い、（ｉｉ）前記導光板に前記第二方向から光が入射されるときに、当該光を空間変調することで左目用画像を形成することにより、前記視認者の左目に向けて前記左目用画像の表示を行い、かつ、（ｉｉｉ）前記左目用画像の表示と、前記右目用画像の表示とを時系列で切り替えるとしてもよい。
【００４２】
これによれば、右目用画像（右目画像）と左目用画像（左目画像）とを時系列で切り替えることにより、視認者の右目に右目用画像を見せることと、視認者の左目に左目用画像を見せることを繰り返すことで、視認者に立体画像を認識させることができる。
【００４３】
また、本発明の一態様に係る立体画像表示方法は、光を出射する光源部と、前記光源部が出射した光が入射される入射面と、入射された光の伝播方向を変えて出射する出射面とを有する導光板と、前記出射面から出射した光を空間変調する空間光変調器とを備える立体画像表示装置における立体画像表示方法であって、視認者の目の並び方向に垂直な方向である基準方向から、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して予め定められた角度だけ前記出射面内で傾けた互いに異なる第一方向及び第二方向から、前記入射面に光が入射されるように前記光を出射する光源出射ステップと、入射された光の伝播方向に応じて定まる方向であって、前記伝播方向の前記並び方向成分が維持される方向へ、前記出射面から光を出射する導光板出射ステップとを含む。
【００４４】
これにより、上記の立体画像表示方法と同様の効果を奏する。
【００４５】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００４６】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００４７】
なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合もある。また、図面は、理解しやすくするためにそれぞれの構成要素を主体に模式的に示している。
【００４８】
（実施の形態）
図２は、実施の形態にかかる立体画像表示装置１００の概略構成図である。図２の（ａ）は、立体画像表示装置１００の正面図である。図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＡから見た平面図である。図２の（ｃ）は、図２の（ａ）のＢから見た側面図である。
【００４９】
立体画像表示装置１００は、右目用光源１１２ｍ、左目用光源１１２ｈ、コリメートレンズ１１４、レンズアレイ１１９、導光板１１３、フレネルレンズ１１８、液晶パネル１１５、及び、液晶パネル１１５と右目用光源１１２ｍと左目用光源１１２ｈとに接続された、図示しない制御部とを備える。なお、図２の（ｂ）、図２の（ｃ）において、フレネルレンズ１１８と液晶パネル１１５との記載は割愛している。また、図２に示す座標軸のように、Ｘ軸（Ｘ方向）、Ｙ軸（Ｙ方向）、及びＺ軸（Ｚ方向）を定義し、さらに、それらの向きを「＋」又は「−」で表す。つまり、単に「Ｘ方向」というときは、Ｘ軸に平行な方向の両方の向きのことを意味し、「＋Ｘ方向」というときは、Ｘ軸に平行な方向のうちＸが増加する向き（座標軸の矢印が向いている向き）を意味する。また、それぞれ、Ｘ方向を水平方向、Ｙ方向を奥行き方向、Ｚを垂直方向ともよぶ。
【００５０】
まず、図３を用いて、単一の右目用光源１１２ｍと単一の左目用光源１１２ｈとを含む単一の光源ユニット１２０が出射する光１１７ｍ及び光１１７ｈに関して説明する。
【００５１】
図３に示すように、右目用光源１１２ｍは、コリメートレンズ１１４のレンズ軸（基準方向）に対してθ１度右側に傾けて配置される。右目用光源１１２ｍは、さらに、右目用光源１１２ｍが出射した光１１７ｍの主光線１１７ｍ−ｃが、コリメートレンズ１１４のレンズ軸に対してθ１の角度を成してコリメートレンズ１１４から出射し、尚且つ略平行光としてコリメートレンズ１１４から出射するように配置する。同様に、左目用光源１１２ｈは、右目用光源１１２ｍとは逆向きにコリメートレンズ１１４に対してθ１度傾けて配置される。左目用光源１１２ｈは、さらに、左目用光源１１２ｈが出射した光１１７ｈの主光線１１７ｈ−ｃが、コリメートレンズ１１４のレンズ軸に対してθ１の角度を成してコリメートレンズ１１４から出射し、尚且つ略平行光として出射するように配置する。このように構成した光源ユニット１２０が、図２の（ｂ）のように複数配列される。複数配列された光源ユニット１２０は、主光線の向きが紙面内下方向（−Ｚ方向）に対して右向きにθ１度の方向である線状光と、主光線の向きが同じく左向きにθ１度の方向である線状光とを出射する。出射された光１１７ｍ及び光１１７ｈは、導光板１１３内部に入射する。
【００５２】
図２に戻り、導光板１１３の底部にはプリズム１１３ｐが複数個設けられている。プリズム１１３ｐに入射した光１１７ｍ及び光１１７ｈは、プリズム１１３ｐにより全反射され、導光板の主面１１３ｓから出射する。導光板１１３から出射した光１１７ｍ及び光１１７ｈは、図２の（ａ）で示されるように、紙面内上方向（＋Ｙ方向）に対してそれぞれ右向きにθ１、同じく左向きにθ１の角度で面状光として出射する。面状光として出射した光１１７ｍ及び光１１７ｈは、距離ｈ離れた視認者１１１の目に集光するように、焦点距離ｈのフレネルレンズ１１８を透過する。
【００５３】
ここで、距離ｈ離れた視認者１１１の右目１１１ｍ、又は、左目１１１ｈに光を集光するための角度θ１を考える。例えば、視認者１１１の平均目間距離ｄを６０ｍｍとし、距離ｈを３００ｍｍと仮定すると、θ１＝ａｔａｎ（６０ｍｍ／２／３００ｍｍ）＝５．７１度と求まる。すなわち、上記の仮定の下では、図３で示した右目用光源１１２ｍ及び左目用光源１１２ｈをレンズ軸（Ｚ軸）に対して５．７１度傾けて配置することにより、右目用光源１１２ｍ及び左目用光源１１２ｈが出射した光が、それぞれ、視認者１１１の右目１１１ｍ及び左目１１１ｈに集光するようになる。
【００５４】
フレネルレンズ１１８を透過した光１１７ｍ及び光１１７ｈは、液晶パネル１１５を透過することで画像となり、視認者１１１は、右目１１１ｍ及び左目１１１ｈを通して画像を認識することができる。この時、制御部によって液晶パネル１１５に右目画像（右目用画像）のみを表示したタイミングで右目用光源１１２ｍを点灯させると、右目１１１ｍのみに右目画像が入射する。また、別のタイミングで液晶パネル１１５に左目画像（左目用画像）のみを表示し、そのタイミングで右目用光源１１２ｍを消灯し、左目用光源１１２ｈを点灯させると、そのタイミングでは左目１１１ｈのみに左目画像が入射する。これを高速で繰り返すことにより、視認者１１１は、表示された画像を立体画像として認識することができる。
【００５５】
上記のように構成された立体画像表示装置１００は、本質的にクロストークの発生を抑制することができる。関連技術（図１）における立体画像表示装置１０は、右目用光源１２ｍ及び左目用光源１２ｈがプリズムシート１３に、プリズムシート１３の左右方向（Ｘ方向）から光を入射させる。光源１２ｍ及び光源１２ｈが出射する光は、さまざまな角度成分を有するので、プリズムシート１３から出射する光もさまざまな角度成分を有する。その結果、クロストークが発生する。本実施の形態の立体画像表示装置１００において、図２の（ａ）のように、導光板１１３から出射する光１１７ｈは、本質的に紙面内右向き（＋Ｘ方向）にθ１度の成分のみを有し、同じく光１１７ｍは、本質的に紙面内左向き（−Ｘ方向）にθ１度の成分のみを有する。さらに、立体画像表示装置１００では、導光板１１３の上側（＋Ｚ側）から光１１７ｈ及び光１１７ｍが入射するので、導光板１１３に入射する光の角度を維持したままフレネルレンズ１１８まで出射させ、視認者１１１に向けてフレネルレンズ１１８で集光させるだけという極めて簡便な構成であり、クロストークとなる角度ばらつき成分が発生する要因が存在しない。以上のことから、立体画像表示装置１００により、視認者１１１は、本質的にクロストークの発生が抑制された、極めて高画質な立体画像を認識することができる。
【００５６】
なお、図２の（ｂ）のように導光板１１３の厚み方向（Ｙ方向）にパワーを持ったレンズアレイ１１９を、導光板１１３とコリメートレンズ１１４との間に挿入しても構わない。こうすることで、立体画像表示装置１００の上下方向（図２の（ａ）の紙面に対して上下方向、Ｚ方向）の視野角を任意の幅に調整することができる。
【００５７】
なお、立体画像表示装置１００の導光板１１３は、導光板１１３の底部に複数のプリズム１１３ｐを設ける構成を取ったが、同様の効果を有するのであればこれに限定するものではない。
【００５８】
（実施の形態の変形例１）
次に、図４を用いて、本実施の形態の変形例１に係る立体画像表示装置１２４について説明する。立体画像表示装置１２４では、光源が出射した光が導光板１１３に入射するまでの光学系が、立体画像表示装置１００におけるものと異なる。図４の（ａ）は、立体画像表示装置１２４の側面図である。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）のＡ−Ａ断面での断面図である。図４の（ｃ）は、図４の（ａ）のＢ−Ｂ断面での断面図である。
【００５９】
立体画像表示装置１２４は、立体画像表示装置１００が備える構成要素に加えて、偏光板１２１、偏光ビームスプリッタ１２２、及び、偏光切り替え素子１２３とを備える。なお、図４において、フレネルレンズ１１８及び液晶パネル１１５の記載は割愛している。立体画像表示装置１２４のフレネルレンズ１１８及び液晶パネル１１５は、立体画像表示装置１００におけるものと同様である。
【００６０】
まず、右目用光源１１２ｍに関して説明する。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）のＡ−Ａ断面の断面図である。図４の（ｂ）に示すとおり、右目用光源１１２ｍは、導光板１１３の入射面１１３ｎに対して長手方向に角度θ１右側に傾けた角度で配置されており、コリメートレンズ１１４も同じく角度θ１右側に傾けた角度で配置されている。光１１７ｍの主光線１１７ｍ−ｃは、コリメートレンズ１１４のレンズ軸上に存在する。コリメートレンズ１１４で略平行に変換された光１１７ｍは、偏光板１２１により、ＸＺ平面に平行な偏光成分が吸収され、紙面垂直方向（Ｙ方向）の偏光成分のみが透過し偏光ビームスプリッタ１２２に入射する。偏光ビームスプリッタ１２２は、図４の（ａ）において右目用光源１１２ｍの側から入射した光のうち、Ｐ偏光である紙面内左右方向（Ｙ方向）の偏光成分の光のみを透過する。つまり、偏光ビームスプリッタ１２２に入射した光１１７ｍは、図４の（ａ）における紙面内左右方向（Ｙ方向）の偏光成分の光が透過する。
【００６１】
次に左目用光源１１２ｈに関して、図４の（ｃ）を用いて説明する。図４の（ｃ）は、図４の（ａ）のＢ−Ｂ断面での断面図である。図４の（ｃ）に示すとおり、左目用光源１１２ｈは、導光板１１３の入射面１１３ｎの長手方向に対して角度θ１左側に傾けた角度で配置されており、コリメートレンズ１１４も同じく角度θ１左側に傾けた角度で配置されている。光１１７ｈの主光線１１７ｈ−ｃは、コリメートレンズ１１４のレンズ軸上に存在する。コリメートレンズ１１４で略平行に変換された光１１７ｈは、偏光板１２１により、紙面垂直方向（Ｚ方向）の偏光成分が吸収され、ＸＹ平面に平行な偏光成分のみが透過し、偏光ビームスプリッタ１２２に入射する。偏光ビームスプリッタ１２２は、図４の（ａ）において左目用光源１１２ｈの側から入射した光のうち、Ｓ偏光である紙面垂直方向（Ｘ方向）の偏光成分の光のみを斜面で反射し、図４の（ａ）の紙面内下向き方向に透過する。つまり、左目用光源１１２ｈの側から偏光ビームスプリッタ１２２に入射した光１１７ｈは、図４の（ａ）において紙面垂直方向（Ｘ方向）に偏光しているので、斜面で反射され、紙面内下向き（−Ｚ方向）に出射する。
【００６２】
次に、偏光切り替え素子１２３に関して説明する。図４の（ａ）において、偏光切り替え素子１２３は、駆動時には、入射した紙面垂直方向（Ｘ方向）の偏光成分のみを紙面内左右方向（Ｙ方向）の偏光成分に切り替え、駆動しない時には、入射する光の偏光方向に影響を与えないという作用を有する。
【００６３】
以降において、立体画像表示装置１２４が、右目用光源１１２ｍと左目用光源１１２ｈとを時分割で駆動する方法について説明する。まず、立体画像表示装置１２４は、右目用光源１１２ｍのみを点灯させ、かつ、偏光切り替え素子１２３の駆動を停止する。これにより、導光板１１３には、図４の（ａ）において紙面内左右方向（Ｙ方向）の偏光成分のみが入射する。次に、立体画像表示装置１２４は、左目用光源１１２ｈのみを点灯させ、かつ、偏光切り替え素子１２３を駆動する。これにより、紙面垂直方向（Ｘ方向）に偏光していた光１１７ｈは、偏光切り替え素子１２３によって偏光方向を紙面内左右方向（Ｙ方向）に変換されて、導光板１１３に入射する。こうすることで、光１１７ｍ及び１１７ｈは、偏光方向を図４の（ａ）において紙面内左右方向（Ｙ方向）にそろえた状態で、導光板１１３に入射する。
【００６４】
立体画像表示装置１２４において導光板１１３に入射するタイミングでの光１１７ｈ及び光１１７ｍは、立体画像表示装置１００の光１１７ｈ及び１１７ｍと以下の点で異なる。立体画像表示装置１００では、光１１７ｈ及び光１１７ｍは、ランダム偏光である。一方、立体画像表示装置１２４では、図４の（ａ）において、紙面内左右方向（Ｙ方向）の偏光成分のみが導光板１１３に入射する。このように、光１１７ｈ及び光１１７ｍは、その偏光方向が異なる。
【００６５】
上記の差異は、立体画像表示装置の光の利用効率には影響しない。なぜなら、液晶パネルは通常偏光板が付与されており、所定の偏光方向しか透過することができない。例えば、図２の（ａ）の立体画像表示装置１００において、液晶パネル１１５が紙面内左右方向（Ｘ方向）の偏光成分を吸収する場合、図２の（ｃ）において、導光板１１３に入射する光１１７ｍ及び光１１７ｈの紙面垂直方向（Ｘ方向）の偏光成分は、液晶パネル１１５の偏光板で吸収される。一方で立体画像表示装置１２４においては、導光板１１３へ入射する前に、液晶パネル１１５で吸収される偏光成分が取り除かれているのであり、このことは立体画像表示装置としての光利用効率に影響しない。
【００６６】
立体画像表示装置１２４においては、上で述べた通り、右目用光源１１２ｍ及び左目用光源１１２ｈから出射した光１１７ｍ及び１１７ｈの主光線の向きと、コリメートレンズ１１４のレンズ軸が同じ軸上に存在するので、コリメートレンズ１１４での収差が発生しにくくなり、コリメートレンズ１１４を出射する光の角度ずれが小さくなる。よってクロストークのさらに低減された、さらに高画質な立体画像表示装置を構成することができる。
【００６７】
（実施の形態の変形例２）
次に、図５を用いて実施の形態の変形例２に係る立体画像表示装置１４０を説明する。立体画像表示装置１４０では、光源が出射した光が導光板１１３に入射するまでの光学系が、立体画像表示装置１００及び立体画像表示装置１２４におけるものと異なる。
【００６８】
図５の（ａ）は、立体画像表示装置１４０の平面図である。図５の（ｂ）は、立体画像表示装置１４０の側面図である。図５の（ｃ）は、立体画像表示装置１４０の導光板１１３内の第一の概略光路図である。図５の（ｄ）は、第二の概略光路図である。
【００６９】
まず、図５の（ａ）を用いて、立体画像表示装置１４０において、光源が出射した光が導光板１１３に入射するまでの光学系を説明する。図５の（ａ）に示すように、立体画像表示装置１４０は、光源１３０、拡大レンズ１３１、フレネルレンズ１３２、振動ミラー１３３、及び、レンズアレイ１３６を備える。なお、光が導光板１１３に入射した後の光学系は、立体画像表示装置１００におけるものと同じであるので、図５においてフレネルレンズ１１８及び液晶パネル１１５の記載は割愛している。
【００７０】
光源１３０から出射した光１３５は、拡大レンズ１３１に入射し、フレネルレンズ１３２に向けて導光板１１３の長辺方向（Ｘ方向）の幅と同等の幅になるように拡大される。フレネルレンズ１３２及び拡大レンズ１３１は、ビームエクスパンダを構成しており、フレネルレンズ１３２に入射した光１３５は、略平行のまま、振動ミラー１３３に入射する。一方、図５の（ｂ）に示すとおり、拡大レンズ１３１及びフレネルレンズ１３２は、導光板１１３の厚み方向（紙面左右方向、Ｙ方向）には曲率を有していないので、フレネルレンズ１３２に入射した光１３５は、略平行のまま振動ミラー１３３に達する。
【００７１】
振動ミラー１３３は、回転軸１３４を回転中心として、所定の角度の範囲内で振動させることができるミラーである。振動ミラー１３３は、ガルバノミラー等でも構わないし、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー等をアレイ状に配列させたものでも構わない。振動ミラー１３３に入射した光１３５は、振動ミラーの回転角に応じて反射される。このとき、光の反射角は、振動ミラー１３３の回転角に倍加される。例えば、立体画像表示装置１００のように、視距離ｈ＝３０ｃｍ、目間距離ｄ＝６０ｍｍとすれば、視認者の右目に光を集めるための振動ミラー１３３の回転角θ２は、２×θ２＝５．７１度を満たすことから、θ２＝２．８５度である。つまり、振動ミラー１３３を時計周りに２.８５度回転させれば、立体画像表示装置１４０は、視認者の右目に光を集めることができる。また、上記と同様の計算により、振動ミラー１３３を反時計回りに２．８５度回転させれば、立体画像表示装置１４０は、視認者の左目に光を集めることができる。こうすることで、立体画像表示装置１４０は、立体画像表示装置１００及び立体画像表示装置１２４と同様に、導光板１１３内に所定の角度をつけて光を入射することができる。よって、図５の（ｃ）のように振動ミラー１３３が時計周りにθ２度回転し、かつ、導光板１１３内を光１３５が伝播しているタイミングで、図示しない液晶パネルが右目画像を表示することで、視認者の右目にのみ右目画像が入射する。別のタイミングで、図５の（ｄ）のように振動ミラー１３３が反時計周りにθ２度回転し、かつ、導光板内を光１３５が伝播しているタイミングで、図示しない液晶パネルが左目画像を表示することで、視認者の左目にのみ左目画像が入射する。立体画像表示装置１４０が上記のタイミングを高速に繰り返すことにより、視認者は立体画像を認識することができる。こうすることで、光源の個数が削減された低コストな立体画像表示装置を構成することができる。
【００７２】
立体画像表示装置１４０によれば、複数の視認者に立体画像を視認させることができる。図６は、立体画像表示装置１４０を複数人が視聴する場合の説明図である。図６の（ａ）は、立体画像表示装置１４０の概略構成図である。図６の（ｂ）は、立体画像表示装置１４０の導光板１１３から出射する光の角度の概略構成図である。図６の（ｃ）は、立体画像表示装置１４０の光源の発光タイミング及び液晶パネル１１５の表示画像の説明図である。
【００７３】
立体画像表示装置１４０は、振動ミラー１３３が振動することで、導光板１１３から出射可能な光１３５の出射角度範囲を±φ度（［−φ度，＋φ度］の範囲）、すなわち振動ミラー１３３の振動角度範囲を±φ／２度（［−φ／２度，＋φ／２度］の範囲）とした時、図６のように、複数の視認者に対して立体画像を視認させることができる。視認者１４２の右目１４２ｍに画像を入射させるために必要な導光板１１３からの光１３５の出射角をα１度とし、視認者１４２の左目１４２ｈに画像を入射させるために必要な導光板１１３からの光１３５の出射角をα２度とし、視認者１４１の右目１４１ｍに画像を入射させるために必要な導光板１１３からの光１３５の出射角をβ１度とし、視認者１４１の左目１４１ｈに画像を入射させるために必要な導光板１１３からの光１３５の出射角をβ２度とし、α１、α２、β１及びβ２のいずれの角度も出射角度範囲±φ度の範囲であるとする。また、図６の（ｂ）は、横軸を時間、縦軸を導光板１１３の主面１１３ｓから出射する光の角度とする。また、図６の（ｃ）は、横軸を時間とし、光源１３０の発光タイミングと、液晶パネル１１５に表示させる画像とを示している。この場合、時間０からｔ１までの時間において、導光板１１３の主面１１３ｓからの出射角度がβ１に該当する角度に振動ミラー１３３が到達したタイミングで、光源１３０を点灯させる。また、導光板１１３の主面１１３ｓからの出射角度がα１に該当する角度に振動ミラー１３３が到達したタイミングで、光源１３０を点灯させる。さらに、この時間０からｔ１までのタイミングにおいて、液晶パネル１１５に右目画像を表示する。こうすることで、視認者１４１の右目１４１ｍ、及び視認者１４２の右目１４２ｍにのみ、右目画像を認識させることができる。さらに次の時間ｔ１からｔ２のタイミングで、導光板１１３の主面１１３ｓからの出射角度がβ２に該当する角度に振動ミラー１３３が到達したタイミングで、光源１３０を点灯させる。また、導光板１１３の主面１１３ｓからの出射角度がα２に該当する角度に振動ミラー１３３が到達したタイミングで、光源１３０を点灯させる。さらに、この時間ｔ１からｔ２までのタイミングにおいて、液晶パネル１１５に左目画像を表示する。こうすることで、視認者１４１の左目１４１ｈ、及び視認者１４２の左目１４２ｈにのみ、左目画像を認識させることができる。これらを高速に繰り返すことにより、視認者１４１及び１４２の両方が、立体画像を視認できるという効果を有する。勿論さらに人数が増えた場合でも、出射角度範囲±φの範囲に右目、左目に該当する偏向角度が存在していれば、該当するタイミングで光源１３０を点灯させることで、人数に限らず立体画像を視認することができるという利点を有する。
【００７４】
なお、フレネルレンズ１３２の後段は、図５の（ｂ）に示すように、振動ミラー１３３に向けて出射するように、ウエッジ形状にしても構わない。
【００７５】
また、ここでは光を偏向させる素子として振動ミラーを用いたが、勿論これに限定するものではなく、同様な効果を有する素子であれば構わず、これに限定するものではい。
【００７６】
（実施の形態の変形例３）
次に、図７を用いて本実施の形態の変形例３に係る立体画像表示装置２００について説明する。図７の（ａ）は、立体画像表示装置２００の平面図である。図７の（ｂ）は、立体画像表示装置２００の側面図である。図７の（ｃ）は、立体画像表示装置２００の導光板２０２内の第一の概略光路図である。図７の（ｄ）は、立体画像表示装置２００の導光板２０２内の第二の概略光路図である。
【００７７】
立体画像表示装置２００と立体画像表示装置１００とは、構成要素は同じであるが、導光板２０２の幅を液晶パネル１１５の幅Ｗよりも両側にＬずつ、合計２Ｌ長くしたことが異なる。立体画像表示装置１００と同様に、導光板２０２に入射する光１１７ｈ及び光１１７ｍは、導光板２０２に対して互いに反対向きに角度θ１の角度をなして入射する。図７の（ｃ）は、導光板２０２の左端部と、そこに入射する光１１７ｍ及び光１１７ｈとを模式的に記載した図である。導光板２０２の左端部に角度θ１をなして入射した光１１７ｍは、導光板２０２内で角度θ２に屈折した後、導光板２０２の左側側面２０２ｈに入射し、全反射する。全反射した光１１７ｍは紙面右下に向きを変え、１１７ｈと同じ向きに伝播する。よって、導光板２０２の左側側面から距離Ｌの範囲においては、主に光１１７ｍのみが入射しているタイミングであるにも関わらず、紙面右下の向きの光１１７ｈが混在することになる。また、主に光１１７ｈが導光板２０２に入射しているタイミングにおいて、導光板２０２の入射面２０２ｎから入射した光１１７ｈは、導光板２０２の左端部の左下半分（図７の（ｃ）においてハッチングした領域）を透過することができない。同じことは、導光板２０２の右端部においても左右を逆転した形で発生する。よって、立体画像表示装置２００のように、液晶パネルの幅Ｗに対して、導光板２０２の幅を両端それぞれＬだけ長くすることで、光１１７ｍと光１１７ｈとの混在により発生するクロストーク、及び、照明の抜けによる画像異常を防止することができ、高画質な立体画像を表示する立体画像表示装置２００を構成することができる。
【００７８】
ここで、例えば、導光板の高さＨ＝１５０ｍｍ、入射角θ１＝５．７１度、導光板２０２の屈折率＝１．５０である場合、θ２＝３．８度、Ｌ＝１５０ｍｍ×ｔａｎ（３．８）＝１０.０ｍｍとなる。
【００７９】
さらに、図７の（ｄ）のように、導光板２０２の左側側面２０２ｈや、図示していない右側側面に光吸収体２０１を配置しても構わない。こうすることで、左側側面２０２ｈや図示していない右側側面での全反射を防止することができるため、本質的にクロストークが発生しない、高画質な立体画像を表示する立体画像表示装置２００を構成することができる。
【００８０】
（実施の形態の変形例４）
次に、図８を用いて本実施の形態の変形例４に係る立体画像表示装置２００について説明する。図８に示すように、立体画像表示装置２１０は、導光板２１１及びフレネルレンズ２１２の形状を台形形状として、導光板２１１の右側側面２１２ｍ及び左側側面２１２ｈに光吸収体２０１を配置しても構わない。こうすることで、デッドスペースが除去され、安価かつ小型の立体画像表示装置２１０を構成することができる。
【００８１】
（実施の形態の変形例５）
次に、図９を用いて本実施の形態の変形例５に係る立体画像表示装置２２０について説明する。図９に示すように、立体画像表示装置２２０は、デッドスペースの無い立体画像表示装置を構成することができる。立体画像表示装置２２０は、レンズアレイ１１９を透過するところまでは、立体画像表示装置１００と略同様であるが、右目用光源１１２ｍ及び左目用光源１１２ｈとコリメートレンズ１１４との間に、偏光板２２３を挿入しているところが異なる。また、立体画像表示装置２２０は、導光板２２１の端からＬの領域に、導光板２２１に対して外向きに入射する光を出射する光源である光源１１２ｍ−Ａ及び光源１１２ｈ−Ａを備える。また、立体画像表示装置２２０は、光源１１２ｍ−Ａ及び光源１１２ｈ−Ａから出射した光１１７ｍ及び光１１７ｈの光路上の、偏光板２２３とコリメートレンズ１１４との間に、偏光切り替え素子２２２を備える。なお、光源１１２ｍ−Ａ及び光源１１２ｈ−Ａは、立体画像表示装置１００の光源１１２ｍ及び光源１１２ｈの一部と兼用してもよい。図９には、このように兼用する場合の構成が示されている。
【００８２】
立体画像表示装置２２０の動作の仕組みを、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態の変形例５に係る立体画像表示装置における第一の光路説明図である。図１０の（ａ）は、視認者の右目に入射する光の光路を示す図である。図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）における領域Ａ、領域Ａ１、及び領域Ｄを示す図である。図１０の（ｃ）は、図１０の（ａ）における領域Ｂ及び領域Ｃを示す図である。
【００８３】
まず、図示しない視認者の右目のみに光を入射させる場合に関して、図１０の（ａ）で説明する。視認者の右目に入射すべく、光１１７ｍは導光板２２１に対して角度θ１で入射し、領域Ａ（台形形状部分）を照明する。光１１７ｍの内、導光板２２１の左端部の幅Ｌの領域に入射した光は、導光板２２１内を伝播中に、導光板の左側側面２２１ｈに到達し、さらにλ／４板２２４に入射し、さらに側面で全反射して右下方向に向きを変えた後、再度λ／４板２２４を透過することで、領域Ｂを伝播する。この時、図中に示している通り、λ／４板２２４の作用により、光１１７ｍの偏光方向が伝播方向に対して９０度回転し、ＸＺ平面に平行な偏光成分のみを有するようになる。よって、領域Ｂを伝播中に、プリズム２２１ｐにて全反射して液晶パネル１１５に向けて立ち上げられた光は、液晶パネル１１５の偏光板にて吸収される。そのため、当該光は、画像形成に寄与しない。つまり、当該光は、視認者の左目に入射することがないので、クロストークが発生しない。さらに、このタイミングで左目用光源１１２ｈ−Ａを点灯させるとともに、左目用光源１１２ｈ−Ａに対応する偏光切り替え素子２２２を駆動することによって、図１０の（ａ）において、導光板２２１に入射する光１１７ｈは、ＸＺ平面に平行な偏光成分のみを有するようになる。よって、光１１７ｈの内、導光板２２１に入射して領域Ｃ（導光板内右側側面２２１ｍに到達するまでの領域）伝播中に、プリズム２２１ｐで全反射して液晶パネル１１５に向けて立ち上げられた光は、液晶パネル１１５の偏光板により吸収される。そのため、当該光は、画像形成に寄与しない。つまり、当該光は、視認者の左目に入射することがないので、クロストークが発生しない。さらに、光１１７ｈの内、右側側面２２１ｍに到達した後、λ／４板２２４を往復した光は、偏光方向が紙面垂直方向（Ｙ方向）に変換された状態で、領域Ｄを伝播する。領域Ｄは、導光板２２１内で光１１７ｍが領域Ａでは照明できなかった領域をちょうど補完するように伝播し、尚且つ偏光方向は領域Ａと同じく紙面垂直方向（Ｙ方向）であるので、画像形成に寄与し、視認者の右目に入射する。よって、立体画像表示装置２２０は、全くデットスペースを生まずに、視認者に液晶パネル１１５の全領域を画像として認識させることができる。
【００８４】
図１１は、本実施の形態の変形例５に係る立体画像表示装置における第二の光路説明図である。図１１は、視認者の左目に入射する光の光路を示す図である。図１１を用いて、図示しない視認者の左目のみに光を入射させる場合に関して説明する。視認者の左目に入射すべく、光１１７ｈは導光板２２１に対して角度θ１で入射し、領域Ｅ（台形形状部分）を照明する。光１１７ｈの内、導光板２２１の右端部の幅Ｌの領域に入射した光は、導光板２２１内を伝播中に、導光板の右側側面２２１ｍに到達し、さらにλ／４板２２４に入射し、さらに側面で全反射して左下方向に向きを変えた後、再度λ／４板２２４を透過することで、領域Ｆを伝播する。この時、図中に示している通り、λ／４板２２４の作用により、光１１７ｈの偏光方向が伝播方向に対して９０度回転し、ＸＺ平面に平行な偏光成分のみを有するようになる。よって、領域Ｆを伝播中に、プリズム２２１ｐにて全反射して液晶パネル１１５に向けて立ち上げられた光は、液晶パネル１１５の偏光板にて吸収される。そのため、当該光は、画像形成に寄与しない。つまり、当該光は、視認者の右目に入射することがないので、クロストークが発生しない。さらに、このタイミングで右目用光源１１２ｍ−Ａを点灯させるとともに、右目用光源１１２ｍ−Ａに対応する偏光切り替え素子２２２を駆動することによって、図１１において、導光板２２１に入射する光１１７ｍは、ＸＺ平面に平行な偏光成分のみを有するようになる。よって、光１１７ｍの内、導光板２２１に入射して領域Ｇ（導光板内の左側側面２２１ｈに到達するまでの領域）伝播中に、プリズム２２１ｐで全反射して液晶パネル１１５に向けて立ち上げられた光は、液晶パネル１１５の偏光板により吸収される。そのため、当該光は、画像形成に寄与しない。つまり、当該光は、視認者の右目に入射することがないので、クロストークが発生しない。さらに、光１１７ｍの内、左側側面２２１ｈに到達した後、λ／４板２２４を往復した光は、偏光方向が紙面垂直方向（Ｙ方向）に変換された状態で、領域Ｈを伝播する。領域Ｈは、導光板２２１内で光１１７ｈが領域Ｅでは照明できなかった領域をちょうど補完するように伝播し、尚且つ偏光方向は領域Ｅと同じく紙面垂直方向（Ｙ方向）であるので、画像形成に寄与し、視認者の左目に入射する。よって、立体画像表示装置２２０は、全くデットスペースを生まずに、視認者に液晶パネル１１５の全領域を画像として認識することができる。よって、立体画像表示装置２２０は、全くデッドスペースを生まずに、高画質かつ小型で省スペースな立体画像表示装置を構成することができる。
【００８５】
なお、視認者の右目に画像を入射するタイミングにおいては、偏光切り替え素子２２２は、光源１１２ｈ−Ａの光路に取り付けた偏光切り替え素子２２２のみを駆動し、光源１１２ｍ−Ａの光路に取り付けた偏光切り替え素子２２２を駆動停止して偏光方向に変調を加えなければよい。同様に、視認者の左目に画像を入射するタイミングにおいては、偏光切り替え素子２２２は、光源１１２ｍ−Ａの光路に取り付けた偏光切り替え素子２２２のみを駆動し、光源１１２ｈ−Ａの光路に取り付けた偏光切り替え素子２２２を駆動停止して偏光方向に変調を加えなければよい。
【００８６】
なお、上で述べた実施の形態に示す構成は一例であって、発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形を加えることができるのは言うまでも無い。また、上で述べた各実施の形態やそれらを変形した発明を組み合わせて用いることももちろん可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明の立体画像表示装置は、極めてクロストークが低く、表示画像の画質がよく、さらに省スペースで小型かつ安価な立体画像表示装置を構成することが可能であり、有用である。
【符号の説明】
【００８８】
１０、１００、１２４、１４０、２００、２１０、２２０    立体画像表示装置
１１、１１１、１４１、１４２    視認者
１１ｍ、１１１ｍ、１４１ｍ、１４２ｍ    右目
１１ｈ、１１１ｈ、１４１ｈ、１４２ｈ    左目
１２ｍ、１１２ｍ    右目用光源
１２ｈ、１１２ｈ    左目用光源
１３    プリズムシート
１３ａ    プリズム
１３ｂ    主面
１４    レンズシート
１５、１１５    液晶パネル
１６    制御部
１７ｈ、１７ｍ、１１７ｈ、１１７ｍ、１３５    光
１１７ｍ-ｃ、１１７ｈ-ｃ    主光線
１１３、２０２、２１１、２２１    導光板
１１３ｐ、２２１ｐ    プリズム
１１３ｓ    主面
１１３ｎ、２０２ｎ    入射面
１１４    コリメートレンズ
１１８、１３２、２１２    フレネルレンズ
１１９、１３６    レンズアレイ
１２０    光源ユニット
１２１、２１１、２２３    偏光板
１２２    偏光ビームスプリッタ
１２３、２２２    偏光切り替え素子
１３０    光源
１３１    拡大レンズ
１３３    振動ミラー
１３４    回転軸
２０１    光吸収体
２０２ｈ、２１２ｈ、２２１ｈ    左側側面
２１２ｍ    右側側面
２２４    λ／４板
【図１】
2013187032.tif 000003
【図２】
2013187032.tif 000004
【図３】
2013187032.tif 000005
【図４】
2013187032.tif 000006
【図５】
2013187032.tif 000007
【図６】
2013187032.tif 000008
【図７】
2013187032.tif 000009
【図８】
2013187032.tif 000010
【図９】
2013187032.tif 000011
【図１０】
2013187032.tif 000012
【図１１】
2013187032.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月9日(2013.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する光源部と、
前記光源部が出射した光が入射される入射面と、入射された光の伝播方向を変えて出射する出射面とを有する導光板と、
前記出射面から出射した光を空間変調する空間光変調器とを備え、
前記光源部は、
視認者の目の並び方向に垂直な方向である基準方向から、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して予め定められた角度だけ前記出射面内で傾けた互いに異なる第一方向及び第二方向から、前記入射面に光が入射されるように前記光を出射し、
前記導光板は、前記入射面に入射された光を前記出射面から出射し、
前記入射面へ入射する光の入射角と、前記出射面から出射する光の出射角とが等しい
立体画像表示装置。
【請求項２】
前記光源部は、
出射する光の伝播方向が前記第一方向に平行になる向きに配置される第一光源と、
出射する光の伝播方向が前記第二方向に平行になる向きに配置される第二光源とを有し、
前記第一光源が出射する光を、前記第一方向から前記入射面に入射される前記光として出射し、
前記第二光源が出射する光を、前記第二方向から前記入射面に入射される前記光として出射する
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記第一光源は、偏光方向が前記出射面の法線に平行である偏光光を出射し、
前記第二光源は、偏光方向が前記並び方向に平行である偏光光を出射し、
前記光源部は、さらに、
前記第一光源が出射する光を通過させ、かつ、前記第二光源が出射する光の偏光方向を当該光の伝播方向に対して９０度回転させて通過させる偏光切替素子とを有する
請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記光源部は、
光を出射する第三光源と、
前記第三光源が出射する光を前記第一方向へ伝播させるように伝播方向を変更する第一状態と、前記第三光源が出射する光を前記第二方向へ伝播させるように伝播方向を変更する第二状態とを少なくとも有し、前記第一状態及び前記第二状態を動的に変更可能な伝播方向変更部とを有し、
前記第三光源は、前記伝播方向変更部が前記第一状態であるとき、及び、前記第二状態であるときに光を出射し、
前記伝播方向変更部は、
前記第一状態において前記第三光源が出射した光を、前記第一方向から前記入射面に入射される前記光として出射し、かつ、前記第二状態において前記第三光源が出射した光を、前記第二方向から前記入射面に入射される前記光として出射する
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記導光板は、
前記出射面に隣接する面のうち、前記視認者から見て上又は下の面が、前記入射面である
請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記導光板は、
前記入射面の前記並び方向の長さが、前記空間光変調器の前記並び方向の長さより長い
請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
前記導光板は、さらに、
前記導光板の面であって、前記入射面と前記出射面との両方に隣接する面に配置される光吸収体を有する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
前記導光板は、
前記出射面が台形形状であり、台形形状の平行長辺において前記出射面に隣接する面が前記入射面である
請求項７に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
前記光源部は、
偏光方向が前記出射面の法線に平行である偏光光が前記導光板に入射されるように前記光を照射し、
前記導光板は、
前記出射面と前記入射面との両方に隣接する面であって、入射した光の偏光方向を伝播方向に対して９０度回転させ、かつ、入射した光を反射する面である偏光反射面を有し、
前記画像表示装置は、さらに、
前記光源部と前記導光板との間の位置であって、前記光源部が前記第一方向から前記入射面に入射されるように出射した光のうち、前記偏光反射面へ進む光の光路上の位置に配置され、当該光の偏光方向を伝播方向に対して９０度回転させて通過させる偏光切替素子を備える
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】
前記偏光反射面は、
入射した偏光光を反射する反射面と、
前記反射面上に配置されるλ／４板であって、入射した偏光光の所定方向の偏光成分を基準として、当該偏光光の波長の４分の１に相当する位相差を、前記所定方向に垂直な偏光成分に与えて、当該偏光光を出射するλ／４板とを有する
請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１１】
前記空間光変調器は、液晶パネルである
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
前記空間光変調器は、
（ｉ）前記導光板に前記第一方向から光が入射されるときに、当該光を空間変調することで右目用画像を形成することにより、前記視認者の右目に向けて前記右目用画像の表示を行い、（ｉｉ）前記導光板に前記第二方向から光が入射されるときに、当該光を空間変調することで左目用画像を形成することにより、前記視認者の左目に向けて前記左目用画像の表示を行い、かつ、（ｉｉｉ）前記左目用画像の表示と、前記右目用画像の表示とを時系列で切り替える
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１３】
光を出射する光源部と、前記光源部が出射した光が入射される入射面と、入射された光の伝播方向を変えて出射する出射面とを有する導光板と、前記出射面から出射した光を空間変調する空間光変調器とを備える立体画像表示装置における立体画像表示方法であって、
視認者の目の並び方向に垂直な方向である基準方向から、視認者の右目及び左目のそれぞれに対応して予め定められた角度だけ前記出射面内で傾けた互いに異なる第一方向及び第二方向から、前記入射面に光が入射されるように前記光を出射する光源出射ステップと、
前記入射面に入射された光を前記出射面から出射する導光板出射ステップとを含み、
前記入射面へ入射する光の入射角と、前記出射面から出射する光の出射角とが等しい
立体画像表示方法。
【国際調査報告】
2013187032.tif 000014
2013187032.tif 000015
2013187032.tif 000016
2013187032.tif 000017