(57)【要約】      （修正有）【課題】視域角度が広くてもクロストーク量および迷光が少ない立体画像表示装置の提供。【解決手段】３種類のレンズアレイ１１、１２、１３において、観察者１００側のレンズアレイ１１、２次元表示装置側のレンズアレイ１３をプラスチックレンズで作製し、中央のレンズアレイ１２は形状が自由に変化する液体のようなもので満たすことにより、組み合わせレンズを作製するものである。両凸レンズにおいて、光軸を一致させることにより、迷光領域を最小源にすることができる。そのため、位置合わせをし易くするように、観察者側の凹レンズ１１と２次元表示装置側のレンズ１３の接続する部分１２ａにおいて、凸凹を設ける。このように凹凸を作ることにより自己整合により高精度の位置合わせができる。【選択図】  図１３
2006276466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素がマトリクス状に配列された表示面を有する平面表示装置と、
前記平面表示装置の前面に設けられ、
それぞれが観察者側の面が平面形状で前記平面表示装置側の面が凹凸形状の複数のレンズを有する第１レンズアレイと、
それぞれが前記平面表示装置側の面が平面形状で前記観察者側の面が前記第１レンズアレイの凹凸形状とほぼ同じ大きさの凹凸形状である複数のレンズを有する第２レンズアレイと、
それぞれが前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとの間に設けられ前記第１レンズアレイ側の面が前記第１レンズアレイの凹凸形状に嵌合する凹凸形状で前記第２レンズアレイ側の面が前記第２レンズアレイの凹凸形状に嵌合する凹凸形状である複数のレンズを有し、前記第１レンズアレイ側レンズの凸と前記第２レンズアレイ側のレンズの凸とが対応するとともに前記第１レンズアレイ側のレンズの凹と前記第２レンズアレイ側のレンズの凹とが対応する第３レンズアレイと備え、前記画素からの光線を制御する光線制御素子と、
を含み、
前記第３レンズアレイは前記第１レンズアレイ側の各レンズと、前記第２レンズアレイ側の対応するレンズの光軸がほぼ一致するように構成され、
前記第１および第２レンズアレイの屈折率はほぼ同一で前記第３レンズアレイは前記第１および第２レンズアレイの屈折率と異なることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
前記第１および第２レンズアレイは複数の片凹レンズを有し、前記第３レンズアレイは複数の両凸レンズを有していることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記第３レンズアレイの両凸レンズは、レンズ厚の最も短い部分の厚みをｄｓ、視域角度を２θ、レンズピッチをｌｐ、前記第１レンズアレイの屈折率をｎとすると、
ｄｓ×ｓｉｎθ／（ｌｐ・ｎ）＜０．１            
の関係を満たすこと特徴とする請求項２記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記第３レンズアレイは形状が自由に変化する材料からなっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記第３レンズアレイは透明な固体材料からなっており、前記第１および第２レンズアレイは前記第３レンズアレイの凹凸をシリコン樹脂で型取りすることによって形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
複数の画素がマトリクス状に配列された表示面を有する平面表示装置と、
前記平面表示装置の前面に設けられ、
それぞれが観察者側の面が平面形状で前記平面表示装置側の面が凹レンズ形状の複数の片凹レンズを有する第１レンズアレイと、
それぞれが前記平面表示装置側の面が平面形状で前記観察者側の面が前記第１レンズアレイの凹レンズ形状とほぼ同じ大きさの凹レンズ形状である複数の片凹レンズを有する第２レンズアレイと、
前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとの間に設けられた透明基板と、
前記第１レンズアレイと前記透明基板との間に設けられ前記第１レンズアレイ側の面が前記第１レンズアレイの凹レンズ形状に嵌合する凸レンズ形状で前記透明基板側の面が平面形状の複数の片凸レンズからなる第３レンズアレイと、
前記透明基板と前記第２レンズアレイとの間に設けられ前記第２レンズアレイ側の面が前記第２レンズアレイの凹レンズ形状に嵌合するとともに前記第３レンズアレイの凸レンズ形状に対応する凸レンズ形状を有し前記透明基板側の面が平面形状の複数の片凸レンズからなる第４レンズアレイと、を備え、前記画素からの光線を制御する光線制御素子と、
を含み、
前記第３レンズアレイの各片凸レンズは前記第４レンズアレイの対応する片凸レンズと光軸がほぼ一致するように構成され、
前記第１および第２レンズアレイの屈折率はほぼ同一で前記第３および第４レンズアレイは前記第１および第２レンズアレイの屈折率よりも高いことを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項７】
前記第３および第４レンズアレイは形状が自由に変化する材料からなっていることを特徴とする請求項６記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
前記第３および第４レンズアレイは複屈折率を有する材料からなっていることを特徴とする請求項６または７記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
前記透明基板が第１および第２透明基板からなっていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の立体画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の視差画像を表示するインテグラルフォトグラフィー法（以下、ＩＰ法ともいう）あるいは光線再生法と呼ばれる、立体像を何らかの方法で記録しこれを立体像として再生する方法が知られている。左右の眼から物体を見たときに、近い距離にある点をみた時の左右の眼と成す角度をα、遠い距離にある点をみた時の左右の眼となす角度をβとすると、αとβはその物体と観察者の位置関係に応じて異なる。この（α―β）を両眼視差と呼び、人はこの両眼視差に敏感で立体視をすることができる。
【０００３】
近年、眼鏡無しの立体画像表示装置の開発が進んでいる。これらの多くは通常の平面表示装置（２次元表示装置）と、その平面表示装置の前面、あるいは背面に置かれた光線制御素子を備えている。そして、先に述べた両眼視差を利用し、観察者から見た時、あたかも平面表示装置から前後数ｃｍの距離の位置の物体から光線が出ているように平面表示装置からの光線の角度を光線制御素子によって制御することにより、可能となる。この背景には平面表示装置の高精細化により、平面からの光線を数種類の角度（視差と呼ぶ）に振り分けても、ある程度高精細の画像を得ることができるようになったためである。
【０００４】
レンチキュラーレンズを光線制御素子として用いた場合、スリットに比べて、光の利用効率が高いため表示が明るいというメリットがある。しかし、立体画像表示装置は、立体画像（３次元画像）を表示する場合（３次元画像表示モード）ばかりでなく、平面画像（２次元画像）を表示する２次元画像表示モードを行う機能も備えている。このような立体画像表示装置において、２次元画像表示モードと３次元画像表示モードの切り換え（変換）を実施しようとするためには、レンチキュラーレンズの曲面を瞬時に発生させたり、無くしたりする必要がある。そして、レンズの曲面が画質に非常に関係があることから、レンチキュラーレンズを光線制御素子として用いた場合は、光線制御素子としてスリットを用いた場合に比べて、困難である。
【０００５】
特許文献１に記載のように、異方性レンズと偏光方向を制御する平面表示装置を付加することにより、レンズの効果を電気的に消失する２次元画像表示モード／３次元画像表示モードの切り替えを行う表示装置がある。複屈折を持つ物質をレンズ形状の中に入れ、対向する位置に等方性物質を入れることにより、屈折率差のある方向の光に関してはレンズにより集光し、屈折率差のない方向の光に関しては２次元画像となる。しかし、特許文献１に記載の技術は、光線制御素子として片凸レンズを使用しており、片凸レンズを用いた、多視差で視域角の大きい立体画像表示装置の場合、レンズピッチが大きくなり、複屈折率差が通常の屈折率では曲率半径が小さくなり、レンズの段差が大きくなるため、片凸レンズが成形不可能になる。また、片凸レンズでは集光したとしてもクロストークが大きくなる。
【０００６】
特許文献２では、行列配置された画素からの出力を発生する表示装置、例えばマトリクスＬＣ表示パネルと、表示装置の出力側に配置され、種々の画素群の出力を通すレンチキュラー素子のアレーと、１以上の立体視ビューを形成し観察者のそれぞれの眼に見えるようにするレンチキュラー手段とを備えている立体画像表示装置が開示されている。このレンチキュラー手段は電気的に可変の屈折率を有する電気光学材料を含み、その屈折率をレンチキュラー素子の作用を除去するように選択的に切り換えることにより、高解像度の２次元画素を表示することができる。上記特許文献２においても、片凸レンズの実施例が書かれており、視域角を増大する方法については述べていない。
【０００７】
特許文献３では、２次元画像と３次元画像とを切換え表示可能な立体画像表示装置が開示されている。この特許文献３の立体画像表示装置は、複数の画素を配列し、偏光を有する画像光を出す液晶表示装置と、この液晶表示装置上に設けられ、第１偏光方向を有する光にレンズ作用し、この第１偏光方向とは異なる第２偏光方向を有する光にレンズ作用しないレンズアレイと、液晶表示装置とレンズアレイとの間に設けられ、画像光の偏光面を回転させる１／２波長フィルムとを備えている。しかし特許文献３では、レンズアレイにおいて、視域角を向上させるための工夫について述べていない。
【特許文献１】国際公開第０３／０１５４２４号パンフレット
【特許文献２】特表２０００−５０３４２４号公報
【特許文献３】特開Ｐ２００４−２５８６３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
立体画像表示装置の光線制御素子にレンズアレイを使用した場合、クロストークと呼ばれる本来の視差光線に隣接視差画像の情報が混入し、立体表示を阻害させることがある。これはある方向の視差光線をレンズアレイにより２次元表示装置（平面表示装置）上に集光した場合、集光範囲が数サブピクセルになった時に起こる現象である。
【０００９】
３次元画像表示装置は、視差数、視域角が決まれば、２次元表示装置と光線制御素子との間のギャップｇが決まる。そこで、光線制御素子にレンズを使用した場合、焦点距離を設計値に合わせるように、レンズの曲率半径を決定する。視域角が大きい立体画像表示装置の場合、レンズアレイーと２次元表示装置間のギャップが小さくなるため、レンズの曲率半径が小さくなる。すると、収差が大きくなって、クロストークが増加し、画質が劣化する。これらの問題点を克服しなければならない。
【００１０】
また、レンズを形成する際に、レンズの屈折率と、レンズと接している媒質の屈折率との差は、レンズ球面の曲率半径を左右する。その理由はレンズ効果により光が曲がる効果に加えて、屈折率が変化したことによる光の曲げ効果が期待できるからである。例えば、同じ視差数において、視域角を大きくしようとした場合、レンズの焦点距離を短くしなければならない。レンズの焦点距離を短くする方法として、２種類の方法がある。第１の方法は、レンズ材の屈折率を高くし、かつ、レンズと接する媒質を空気のような屈折率の低い素材とすることにより、レンズ形状の凹凸の差は小さくても焦点距離を短くすることができる。第２の方法は、レンズ材質の屈折率は大きくしなくても、レンズの曲率半径を小さくし、レンズの凹凸の差を大きくすることにより集光させることである。
【００１１】
第１の方法の場合は、レンズの凹凸の差は小さくなるため作成しやすいが、収差を小さくするために楕円形状にしても、レンズの凹凸の差が小さいため、その効果が小さい。一方、第２の方法の場合は、レンズの凹凸の差が大きいため、楕円形状にする効果が第１の方法の場合より大きい。そのため、観察者が画面中央にいても、画面端にいても、焦点距離とレンズ−ディスプレイ間ギャップが一致するため、２次元表示装置の表示面でのクロストーク量を小さくすることができる。しかし、問題点としてレンズの焦点距離を極端に短くするためには、曲率半径を小さくしても、屈折率差が小さいため、集光できない場合もある。その場合、片凸レンズでレンズの曲率半径を小さくするより、両凸レンズにしてレンズの曲率半径を大きくする方がプロセスとしても作成しやすく、かつ、両凸レンズの曲率半径を同じとすれば、同一の金型でレンズ作成が可能なため、コストも大幅に増加するわけではない。
【００１２】
しかし、上記、両凸レンズ作成の課題の一つとして、レンズどうしの位置合わせ、凸レンズどうしのギャップを一定に保つ必要がある。プラスチックやガラスなどのように形状が硬い物質の場合は設計値どおりに作成しても、熱収縮などの違いにより、レンズの凹凸間にすきまができる場合もあるため、それらを小さくしなければならない。また、凹凸レンズの一方を液体のように形状が自由に変化するものを使用した場合には、すきまの発生はなくなるが、両凸レンズ間のギャップを一定に保つための対策をしなければならない。
【００１３】
さらなる問題点として、立体画像表示装置の光線制御素子としてレンズアレイを用いる場合、レンズを正面から見た場合の、レンズの光軸方向の集光だけでなく、レンズを視域角θから見た場合の、レンズの光軸から離れた位置における集光も考慮しなければならない。片凸レンズの場合は、レンズ面を通過した光線がまたレンズ面を通ることがない。しかし、両凸レンズの場合は、レンズ面を通過した光線が、再びもう一方のレンズ面を通る。そして、相対するレンズを通った光線は設計値どおりの平面表示装置の要素画像（各レンズに対応する画像）の位置に集光するが、観察者が斜めから見た場合、レンズ端の光線は、外側のレンズを通過した光線が、隣接レンズを通過するため、レンズパワーが１／２になる。そのため、要素画像の位置と異なる場所に集光するので、本来の視差画像ではない画像が混入する（以後、迷光と呼ぶ）。上記が３次元画像表示性能を疎外することになるので、何らかの対策が必要である。
【００１４】
次の問題点として、立体画像表示装置で中央の観察者に視域の中心を合わせる必要がある。そこで、観察者側のレンズと２次元表示装置側のレンズにおいて、それぞれの光軸中心を一致させる位置合わせが重要となる。光軸が一致していないと、迷光が増加するという問題点もある。
【００１５】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、視域角度が広くてもクロストーク量および迷光が少ない立体画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様による立体画像表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列された表示面を有する平面表示装置と、前記平面表示装置の前面に設けられ、それぞれが観察者側の面が平面形状で前記平面表示装置側の面が凹凸形状の複数のレンズを有する第１レンズアレイと、それぞれが前記平面表示装置側の面が平面形状で前記観察者側の面が前記第１レンズアレイの凹凸形状とほぼ同じ大きさの凹凸形状である複数のレンズを有する第２レンズアレイと、        それぞれが前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとの間に設けられ前記第１レンズアレイ側の面が前記第１レンズアレイの凹凸形状に嵌合する凹凸形状で前記第２レンズアレイ側の面が前記第２レンズアレイの凹凸形状に嵌合する凹凸形状である複数のレンズを有し、前記第１レンズアレイ側レンズの凸と前記第２レンズアレイ側のレンズの凸とが対応するとともに前記第１レンズアレイ側のレンズの凹と前記第２レンズアレイ側のレンズの凹とが対応する第３レンズアレイと備え、前記画素からの光線を制御する光線制御素子と、を含み、前記第３レンズアレイは前記第１レンズアレイ側の各レンズと、前記第２レンズアレイ側の対応するレンズの光軸がほぼ一致するように構成され、前記第１および第２レンズアレイの屈折率はほぼ同一で前記第３レンズアレイは前記第１および第２レンズアレイの屈折率と異なることを特徴とする立体画像表示装置。
【００１７】
なお、前記第１および第２レンズアレイは複数の片凹レンズを有し、前記第３レンズアレイは複数の両凸レンズを有していてもよい。
【００１８】
なお、前記第３レンズアレイの両凸レンズは、レンズ厚の最も短い部分の厚みをｄｓ、視域角度を２θ、レンズピッチをｌｐ、前記第１レンズアレイの屈折率をｎとすると、
ｄｓ×ｓｉｎθ／（ｌｐ・ｎ）＜０．１            
の関係を満たすことが好ましい。
【００１９】
なお、前記第３レンズアレイは形状が自由に変化する材料からなっていてもよい。
【００２０】
なお、前記第３レンズアレイは透明な固体材料からなっており、前記第１および第２レンズアレイは前記第３レンズアレイの凹凸をシリコン樹脂で型取りすることによって形成されてもよい。
【００２１】
また、本発明の第２の態様による立体画像表示装置は、複数の画素がマトリクス状に配列された表示面を有する平面表示装置と、前記平面表示装置の前面に設けられ、それぞれが観察者側の面が平面形状で前記平面表示装置側の面が凹レンズ形状の複数の片凹レンズを有する第１レンズアレイと、それぞれが前記平面表示装置側の面が平面形状で前記観察者側の面が前記第１レンズアレイの凹レンズ形状とほぼ同じ大きさの凹レンズ形状である複数の片凹レンズを有する第２レンズアレイと、前記第１レンズアレイと前記第２レンズアレイとの間に設けられた透明基板と、前記第１レンズアレイと前記透明基板との間に設けられ前記第１レンズアレイ側の面が前記第１レンズアレイの凹レンズ形状に嵌合する凸レンズ形状で前記透明基板側の面が平面形状の複数の片凸レンズからなる第３レンズアレイと、前記透明基板と前記第２レンズアレイとの間に設けられ前記第２レンズアレイ側の面が前記第２レンズアレイの凹レンズ形状に嵌合するとともに前記第３レンズアレイの凸レンズ形状に対応する凸レンズ形状を有し前記透明基板側の面が平面形状の複数の片凸レンズからなる第４レンズアレイと、を備え、前記画素からの光線を制御する光線制御素子と、を含み、前記第３レンズアレイの各片凸レンズは前記第４レンズアレイの対応する片凸レンズと光軸がほぼ一致するように構成され、前記第１および第２レンズアレイの屈折率はほぼ同一で前記第３および第４レンズアレイは前記第１および第２レンズアレイの屈折率よりも高いことを特徴とする。
【００２２】
なお、前記第３および第４レンズアレイは形状が自由に変化する材料からなっていてもよい。
【００２３】
なお、前記第３および第４レンズアレイは複屈折率を有する材料からなっていてもよい。
【００２４】
なお、前記透明基板が第１および第２透明基板からなっていてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、視域角度が広くてもクロストーク量および迷光が少ない立体画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による立体画像表示装置を図１乃至図１２を参照して説明する。図１は、本実施形態の立体画像表示装置の水平断面図である。
【００２８】
本実施形態の立体画像表示装置は、平面表示装置（２次元表示装置ともいう）２と、光線制御素子１０とを備えている。平面表示装置２は、例えば液晶表示装置であって、複数の画素がマトリクス状に配列された画像情報を表示する表示部３と、この表示部３を保護する透明の例えばガラスからなる保護基板４とを備えている。
【００２９】
光線制御素子１０は、平面表示装置２の前面（観察者１００側）に設けられ、レンズアレイ１１と、レンズアレイ１２と、レンズアレイ１３とを備えている。レンズアレイ１１は、それぞれが、観察者１００側が平面形状で平面表示装置２側が凹レンズ形状である複数の片凹レンズを有している。各片凹レンズは平面表示装置２の画面の縦方向（図１では、紙面に垂直な方向）に延在している。レンズアレイ１３は、レンズアレイ１１よりも平面表示装置２側に設けられ、それぞれが、平面表示装置２側が平面形状で観察者１００側が凹レンズ形状である複数の片凹レンズがレンズアレイ１１の複数の片凹レンズに対応して設けられている。各片凹レンズは平面表示装置２の画面の縦方向（図１では、紙面に垂直な方向）に延在している。なお、レンズアレイ１１の各片凹レンズの凹レンズ形状と、レンズアレイ１３の各片凹レンズの凹レンズ形状とはほぼ同じ形状となっている。また、レンズアレイ１１の片凹レンズと対応するレンズアレイ１３の片凹レンズは光軸がほぼ一致するように配置される。レンズアレイ１２は、レンズアレイ１１とレンズアレイ１３との間に設けられ、それぞれが、観察者１００側が凸レンズ形状で平面表示装置２側が凸レンズ形状である複数の両凸レンズを有している。各両凸レンズは平面表示装置２の画面の縦方向（図１では、紙面に垂直な方向）に延在している。そして、レンズアレイ１２の各凸レンズは、レンズアレイ１１およびレンズアレイ１３の凹レンズと嵌合する形状となっている。本実施形態においては、レンズアレイ１１およびレンズアレイ１３はほぼ同一の屈折率を有し、レンズアレイ１２はレンズアレイ１１および１３とは異なる屈折率を有している。
【００３０】
なお、図１において、符号４０は各レンズの光軸を示し、符号４２は観察者１００の目に入る光線の軌跡を示している。また、符号３ａは正しい要素画像（一つのレンズに割り当てられる（対応する）画像の集合）の位置を示し、符号３ｂは誤った要素画像の位置を示し、符号５０は迷光領域を示している。
【００３１】
次に、上述のように構成された本実施形態の立体画像表示装置において、迷光およびクロストーク量が少なくなる条件を説明する。
【００３２】
まず、図２を用いて、両凸レンズの焦点距離について導出する。図２は２種類のレンズ曲面２４、２５を持つ両凸レンズの光線の軌跡を示す図である。この両凸レンズは屈折率がＮの媒質２２からなり、観察者１００側が屈折率ｎの媒質２１で、観察者１００と反対側が屈折率ｎ’の媒質２３からなっている。
【００３３】
図２において、ｕ１，ｕ２，ｕ３は、屈折率ｎ、Ｎ、ｎ’のそれぞれの媒質２１、２２、２３上での光軸４０に対する入射角度である。Ｈ１、Ｈ２はそれぞれ物体側主点、像側主点である。ｈ１、ｈ２はそれぞれのレンズ面２４、２５でのある光線４４が入射した時の光軸４０からの高さである。ｒ１、ｒ２はそれぞれレンズ面２４、２５の曲率半径である。焦点距離ｆは図２における観察者１００側から平行光線がレンズに入射した時の主点と焦点との距離を表し、図２でいうと、像側主点Ｈ２と焦点Ｏの間の距離ｓ’である。ｄは凸レンズ同士の最も厚い部分とする。
【００３４】
図２から次に関係が導かれる。
【数１】
2006276466.tif 000003
【００３５】
上記（１）式より、焦点距離ｆを一定とすると、両凸レンズ２２と媒質２１、２３との屈折率差、曲率半径ｒ１、ｒ２、レンズ厚ｄは関係があることがわかる。
【００３６】
一般的に、焦点距離が一定であると、レンズ面に接している媒質どうしの屈折率差が小さい方が、レンズ曲面の曲率半径が短くなり、レンズの凹凸が大きくなる。その場合、レンズ形状に楕円を採用すると収差が小さくなる。そこで、楕円を採用しやすいというメリットから屈折率差をここでは０．１と小さくする。また、２次元画像表示モード／３次元画像表示モードの切り換えを採用する場合、一般的な液晶は屈折率差が０．１から０．２と小さいため、屈折率差を小さくした場合のレンズ厚と曲率半径の関係を求めることは有効である。
【００３７】
（１）式において、製造のし易さから考えて、両凸レンズの曲率半径ｒ１、ｒ２を同一とし、最も外側（観察者１００側）の媒質２１の屈折率ｎと最も内側（観察者１００と反対側）の媒質２３の屈折率ｎ’が同一とする。すると、（１）式から次の（２）、（３）式が導かれる。
【数２】
2006276466.tif 000004
【００３８】
（３）式において、レンズ厚ｄはレンズの曲率半径ｒの２次関数であるため、極値をもつ。実際には、（３）式はレンズ曲面が球面であると仮定しているので、レンズの収差低減のためにレンズ曲面に楕円形状を用いた場合は（３）式に従わないが、ほぼ傾向は一致する。
【００３９】
次に、光学シミュレータを用い、楕円形状を用いたレンズ形状の最適化を行った。本実施形態の同様に、同じ焦点の３種類のレンズ１１、１２、１３を有している場合に、レンズ１１、１３に同じ屈折率のレンズ材料を用い、曲率半径ｒとレンズ厚ｄを変化させたときの上面から見た場合のレンズ模式図を図３、図４、図５に示す。図３乃至図５において、レンズの最も厚い部分の厚みをｄ、両凸レンズそれぞれにおいてレンズの最も薄い部分を平行に結んだ線同士の間隔をｄｓ、レンズの凹凸の差をｄ１とする。
【００４０】
図３はレンズの曲率半径ｒが最も大きい場合の例を示している。図３において、ｄ１が小さいが、ｄｓは大きくなるため、トータルの厚みｄが大きくなる。このように、図３においては、ｄｓが大きいため、迷光領域５０も広くなっていることがわかる。図４は、図３に比べて曲率半径ｒが少し小さくなった場合の例を示している。図４においては、曲率半径ｒが小さくなったことによりレンズ面で光線を曲げる力が大きくなっている。このため、図４においては、ｄｓが小さくなり、トータル厚ｄは小さくなる。図４においては、ｄｓが小さくなったため、迷光領域５０も狭くなっていることがわかる。最後に図５はｒが最も小さい場合の例を示している。図５においては、ｄ１が大きくなるが、ｄｓが最も小さくなるため、トータル厚ｄは再び小さくなる。したがって、図５に示す例においては、迷光領域５０はほとんどないといえる。
【００４１】
上記、レンズ形状の最適化により得られたｄ、ｄｓとｒとの関係を図６に示す。図６において、ｎとＮの屈折率は一般的なプラスチックレンズの値を用い、屈折率差Δｎ（＝Ｎ−ｎ）＝０．１とした。図６より、曲率半径ｒが大きくなるとレンズの厚みｄ、ｄｓが厚くなることがわかる。
【００４２】
上述の説明から、迷光領域５０を狭くするためには、ｄｓが小さい方がよい。そこで、本実施形態においては、一つの目安として、要素画像領域に対する迷光領域５の割合が１０％以下になるための条件を述べる。
【００４３】
図７において、立体画像表示装置の視域角が２θの場合、レンズピッチをlp、図７の最も観察者１００側の凹レンズ１１の屈折率をｎとすると、要素画像領域に対する迷光領域５の割合ｍとすると、
sinθ＝ｎsinθ’                          （４）
ｍ＝ｄｓ×sinθ’／ｌｐ  ＜０．１ （５）
ｍ＝ｄｓ ×ｓｉｎθ／（ｌｐ・ｎ）＜０．１    （６）
となる。なお、図７においては、図１に示した保護基板４はレンズ１３とほぼ屈折率が同じであるので、レンズ１３に含まれている。（２）式で表されるように、球面レンズであれば、レンズ厚ｄ、曲率半径ｒ、レンズピッチｌｐが決まれば、ｄｓを求めることができる。そして、（６）式を満たすようにレンズ形状を構成すればよい。上記の式（４）乃至（６）はレンズが球面形状の場合も、楕円形状の場合も成り立つ。なお、図８にレンズ形状が楕円形状である場合の例を示す。両凸レンズ１２の外形が実線である場合が楕円形状を示し、破線が球面形状の場合を示す。
【００４４】
ｄｓの値が０μｍ、０．１８７μｍ、０．４１４μｍのときの、迷光領域５０の割合ｍの視域角依存性を図９に示す。図９から、ｄｓが１８７μｍ以下の場合、視域角４５度までは迷光領域５０の割合ｍを１０％以下に下げられることが可能でであることわかる。
【００４５】
レンズシミュレータで最適化した場合に得られた片凸レンズと両凸レンズのクロストーク量の視域角度（θ）依存性を図１０に示す。ここでのクロストーク量とはレンズにより、２次元表示装置に集光された範囲を画素幅（サブピクセル幅）で規格化したものである。視域角度θは画面に対して垂直な線からの角度であるため、視域角度の左側、右側あわせると視域角度全体は２θとなる。図１０において、例えば、クロストーク量が３とは、ある角度の視差光線に３個の画素情報が混入することである。クロストーク量が多いと、３次元画像表示のぼけ、あるいは２重像などの表示劣化が起こる原因となる。
【００４６】
図１０からわかるように、片凸レンズにおいて、屈折率差Δｎ（＝Ｎ−ｎ）＝０．１の場合、レンズパワーが足りないため、クロストーク量が４以上と増大している。また、片凸レンズにおいて、屈折率差Δｎ＝０．１９の場合、レンズパワーが増加するが、クロストーク量が２以上と大きく、視域角度０度におけるクロストーク量は３であり、視域角度０度におけるクロストーク量が多いため、劣化が目立つと思われる。両凸レンズにおいて、屈折率差Δｎ＝０．１の場合、視域角度θが３０度までクロストーク量が２と抑えられているため、３次元画像表示の劣化が小さい。なお、片凸レンズの例を図１１に、両凸レンズの例を図１２に示す。図１１において、符号１４は片凸レンズを示し、図１１および図１２において符号４６は光軸に沿った平行光線が入射したときの光線の軌跡を示す。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、視域角度が広くてもクロストーク量および迷光を少なくすることができる。
【００４８】
次に、本実施形態に係るレンズアレイ１１、１２、１３の実際に作製する方法について述べる。
【００４９】
一つの方法として、３種類のレンズアレイ１１、１２、１３の金型を作製し、それぞれ３種類のプラスチックレンズを作成し組み合わせることにより、平面で囲まれた両凸レンズを製造することができる。
【００５０】
もう一つの方法として、シリコーンゴムを使用する方法がある。すべてのレンズをプラスチックレンズで作製しないで、中央のレンズアレイ１２の形状のみ精度良くプラスチックレンズで作製し、観察者１００側のレンズアレイ１１と２次元表示装置１側のレンズアレイ１３はレンズアレイ１２をシリコーンゴムで型取りすることにより作製する方法で、安価に隙間なくレンズアレイ１１、１２、１３を組み合わせることができる。シリコーンゴムは透明なものを用いるようにする。シリコーンゴムで型どりする際には、できるだけ２液性のものを用い、中央のプラスチックレンズ１２の耐熱温度より低い温度でシリコーンゴムを固化するようにする。
【００５１】
本実施形態に係るレンズアレイ１１、１２、１３の他の具体例を図１３を参照して説明する。図１３に示す具体例では、３種類のレンズアレイ１１、１２、１３において、観察者１００側のレンズアレイ１１、２次元表示装置側のレンズアレイ１３をプラスチックレンズで作製し、中央のレンズアレイ１２は形状が自由に変化する液体のようなもので満たすことにより、組み合わせレンズを作製するものである。両凸レンズにおいて、光軸を一致させることにより、迷光領域を最小源にすることができる。そのため、位置合わせをし易くするように、観察者側の凹レンズ１１と２次元表示装置側のレンズ１３の接続する部分１２ａにおいて、凸凹を設ける。このように凹凸を作ることにより自己整合により高精度の位置合わせができる。
【００５２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による立体画像表示装置について図１４乃至図２３を参照して説明する。図１４は、本実施形態の立体画像表示装置の水平断面図である。
【００５３】
本実施形態の立体画像表示装置は、平面表示装置（２次元表示装置ともいう）２と、光線制御素子１０とを備えている。平面表示装置２は、例えば液晶表示装置であって、複数の画素がマトリクス状に配列された画像情報を表示する表示部３と、この表示部３を保護する透明の例えばガラスからなる保護基板４とを備えている。
【００５４】
光線制御素子１０は、平面表示装置２の前面に設けられ、観察者側から順に設けられたレンズアレイ１５、１６、透明基板１７，レンズアレイ１８、１９を備えている。レンズアレイ１５は、それぞれが、観察者側が平面形状で平面表示装置２側が凹レンズ形状である複数の片凹レンズを有している。各片凹レンズは平面表示装置２の画面の縦方向（図１４では、紙面に垂直な方向）に延在している。レンズアレイ１９は、最も平面表示装置２側に設けられ、それぞれが、平面表示装置２側が平面形状で観察者側が凹レンズ形状である複数の片凹レンズがレンズアレイ１５の複数の片凹レンズに対応して設けられている。各片凹レンズは平面表示装置２の画面の縦方向（図１４では、紙面に垂直な方向）に延在している。なお、レンズアレイ１５の各片凹レンズの凹レンズ形状と、レンズアレイ１９の各片凹レンズの凹レンズ形状とはほぼ同じ形状となっていて、レンズアレイ１５、１９の対応する片凹レンズの光軸４０がほぼ一致するように配置される。透明基板１７は、観察者側および平面表示装置２側が平面形状で幅がｄｓである透明部材からなっており、レンズアレイ１５とレンズアレイ１９との間に、レンズアレイ１５およびレンズアレイ１９と接触するように設けられている。レンズアレイ１６はレンズアレイ１５の片凹レンズの凹部と透明基板１７の平面との間に挿入された、形状を自由に変えることのできる物質、例えば液体または液晶からなっている。また、レンズアレイ１８はレンズアレイ１９の片凹レンズの凹部と透明基板１７の平面との間に挿入された、形状を自由に変えることのできる物質からなっている。なお、レンズアレイ１６およびレンズアレイ１８を構成する物質はレンズアレイ１５、１９よりも屈折率が高い物質からなっている。
【００５５】
本実施形態においては、両凸レンズ１６、１８の中の物質として液晶などの複屈折性材料を用いた場合を例にとって説明する。液晶はガラス基板間が通常数μｍオーダーである厚みの間に注入し、両面の配向膜により液晶分子を整列させる。液晶分子は互いのガラス基板界面の配向を保つことにより、液晶全体である秩序を持って液晶分子をそろえることができる。ここで、３つの問題点がある。
【００５６】
ガラス基板間の厚み（以後、ギャップと呼ぶ）が数１００μｍと大きくなると、液晶とガラス基板の界面のみ配向し、液晶全体の配向が無秩序になって屈折率の面内ばらつきが発生することが考えられる。
【００５７】
両凸レンズ間の間隔を正確に制御することが光学特性上必要である。外側の凹レンズ１５と内側の凹レンズ１９を作製し、中央を液晶で満たす場合、図１に示す構成であると、中央部では液晶の形状が自由に変化するもので、間隔をレンズ全体でそろえることが困難である。
【００５８】
そこで、図１４に示すように、凹レンズ間に薄い透明基板１７を置くことにより、次の３つのメリットがある。
【００５９】
（１）透明基板１７に凹レンズ１５、１９の凸部を接触させることにより、ギャップを制御することができる。
【００６０】
（２）薄い透明基板１７に液晶の配向膜を作製することにより、レンズ厚の半分以下のギャップになるので、液晶分子を同一方向に並べやすくなる。
【００６１】
（３）薄い透明基板１７は曲面ではなく、レンズ効果がないため透明基板１７の屈折率は自由に選択することができる。そのため、配向膜プロセスが安定で、吸水率も少なく、かつ平面が出やすく硬いガラス基板を用いることができる。また、信頼性は劣るが、安価なプラスチックフィルムを選択することもでき、自由度が上がる。
【００６２】
上記（３）項について、中央の透明基板１７の屈折率を変えた場合のクロストーク量をレンズシミュレーションした結果を図１５に示す。図１５は、透明基板１７を凹レンズ１５、１９の中身であるレンズアレイ１６とレンズアレイ１８の屈折率に合わせた場合と、異なる屈折率の材料の基板、具体的にはガラス基板とした場合のレンズシミュレーション結果である。図１５から両者の差は大きくないことがわかり、３次元画像表示性能としてもあまり変わらないことがわかる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、視域角度が広くてもクロストーク量および迷光を少なくすることができる。
【００６４】
次に、観察者側と２次元表示装置側のレンズの位置合わせを容易にする、本実施形態の変形例について説明する。
【００６５】
まず、薄い透明基板１７をはさんだ観察者側の凹レンズ１５と、２次元表示装置側の凹レンズ１９の光軸４０を一致させるための方法について述べる。一つの方法として、レンズ１５、１９と透明基板１７の間に位置あわせマークをつけて一致させ、透明基板１７の表裏両側に凹レンズ１５、１９を接着させる方法である。この方法では凹レンズ１５、１９の凹部の中にレンズ材料が入っていないので、画像による位置合わせができない。そこで、図１６に示すように、透明基板として２枚の薄い透明基板１７ａ、１７ｂを用いることにより、観察者側の凹レンズ１５と透明基板１７ａを接着したものと、２次元表示装置側の凹レンズ１９と透明基板１７ｂを接着したものを別に作ればよい。この場合の製造方法を以下に説明する。
【００６６】
まず、観察者側の凹レンズ１５と透明基板１７ａを接着し、液晶を注入し、封止する工程まで終了させる。次に、２次元表示装置側の凹レンズ１９と透明基板１７ｂを接着し、液晶を注入し、封止する工程まで終了させる。このとき、観察者側と２次元表示装置側のレンズの液晶がそれぞれ配向された状態になっている。そのため、位置合わせをする際に、３次元画像表示モード時のテスト画像を出しながら精度よく位置合わせを行うことができる。
【００６７】
観察者側の凹レンズ１５の厚みについては、焦点距離とは無関係であるため、ある程度の強度を持ち、かつ、レンズの熱による反りを小さくするため、なるべく薄くしたいという要求がある。２次元表示装置側の凹レンズ１９の厚みは焦点距離に合わせる必要がある。そのため、観察者側のレンズ１５と２次元表示装置側のレンズ１９のそれぞれの厚みが異なる場合が多い。そうするとレンズを２種類作製しなければならないため、コストが上がる。また、２種類のレンズの熱による変形が異なるため、３次元画像表示としても劣化する可能性がある。そこで、図１７に示すように、観察者側と２次元表示装置側のレンズの厚みを同一にし、ガラス基板５で厚みを調整することにより、コスト、信頼性を改善することができる。
【００６８】
次に、２次元画像／３次元画像変換を行う場合、レンズの屈折率の条件について述べる。液晶分子は、長軸方向の屈折率ｎｅと短軸方向の屈折率ｎｏがあり、屈折率差ｎｅ−ｎｏ＝Δｎが０でない液晶が多い。ここで、例えば屈折率差Δｎが正の液晶を使用すると、図１４、図１６、図１７に示す構成の場合、３次元画像表示の場合は、観察者側あるいは２次元表示装置側の凹レンズ側の屈折率ｎより、液晶レンズの屈折率Ｎが大きくないと集光しない。そのため、３次元画像表示モードの時は液晶の屈折率の大きい方であるｎｅが発現するように偏光面を変える必要がある。
【００６９】
次に、２次元画像表示モードの場合、液晶の屈折率の小さいｎｏが発現するように偏光面を変える必要がある。ここで、観察者側あるいは２次元表示装置側の凹レンズ側の屈折率ｎとｎｏがほぼ同一屈折率であると光線が集光せず良好な２次元画像表示モードを実現できる。上記を実現させるためには、配向膜のラビング方向は凹レンズの中心を結んだ線と平行に行うことが望ましい。
【００７０】
上述のように、３次元画像表示モードと２次元画像表示モードで、液晶の偏光面を変えることについて簡単に述べる。
【００７１】
偏光面を変化させる装置は大きく分けて、２次元表示装置２と組み合わせレンズからなる光線制御素子１０との間に置く場合、光線制御素子１０と観察者側の間に置く場合の２種類が考えられる。
【００７２】
例えば、偏光面を９０度変化させる装置の一例を図１８、図１９に示す。図１８、図１９において、互いのガラス基板６３ａ、６３ｂの配向面が９０度回転するようにラビング方向６５を決め、ラビングを行う。図１８はガラス基板６３ａ、６３ｂ間に電圧制御装置６６によって電圧を印加しない場合で偏光面が９０度回転する。図１９は電圧制御装置６６によって電圧を印加した場合で液晶６４がガラス基板６３ａ、６３ｂと垂直になることにより、偏光面を回転させない場合である。
【００７３】
図２０、図２１は、偏光面を制御する装置６０を２次元表示装置２と、組み合わせレンズからなる光線制御素子１０との間に置く場合である。図２０は３次元画像表示モードの場合を示す。例えば、液晶表示装置２の偏光面６２を液晶分子の長軸方向Ｎｅと平行にしておき、偏光面６２を９０度回転させない場合、すなわち、図１９を利用した場合、偏光面６２が液晶分子の長軸方向Ｎｅと平行になるため、３次元画像表示モードが発現する。
【００７４】
図２１は２次元画像表示モードの場合を示す。偏光面６２を９０度回転させた場合、すなわち、図１８を利用した場合、偏光面６２が液晶分子の短軸方向の屈折率Ｎｏと平行になるため、２次元画像表示モードが発現する。偏光面を制御する装置６０を２次元表示装置２と、組み合わせレンズからなる光線制御素子１０との間に置く場合は、組み合わせレンズ面と２次元表示装置２の画素面との間の距離を焦点距離に一致させる必要があるので、図１８、図１９の液晶６４を挟むガラス基板を研磨するなどの方法で薄くする必要がある。
【００７５】
図２２、図２３は、偏光面を制御する装置６０を組み合わせレンズからなる光線制御素子１０と観察者側１００の間に置く場合である。図２２は３次元画像表示モードの場合を示すが、２次元表示装置２の偏光面６２を液晶分子の長軸方向、短軸方向Ｎｅ、Ｎｏの偏光方向と４５度方向回転させた方向に合わせる。その上、組み合わせレンズからなる光線制御素子１０により、液晶分子の長軸方向Ｎｅと短軸方向Ｎｏの両方の方向に対して同じ明るさの像が通過する。図２３は３次元画像表示モードの場合を示す。この場合、偏光面６２を９０度回転させるため、最上部の偏光板６１により、液晶分子の長軸方向Ｎｅの方向の光だけを観察者１００に観察させる。次に、２次元画像表示モードの場合、偏光面６２を９０度回転させない。すると、液晶分子の短軸方向Ｎｏと平行な光線のみ、最上部の偏光面６２を通過するようにする。
【００７６】
これらにより、偏光面を電気的に変化させられるので、瞬時の２次元画像表示モード／３次元画像表示モードの切り替えが可能となる。
【００７７】
本実施形態においては、組み合わせレンズからなる光線制御素子の中央のレンズを両凸レンズにした場合について述べた。しかし、中央のレンズを両凹レンズにした場合は両凹レンズの中を周囲より屈折率の小さな物質で満たせば、３次元画像表示が得られる、。
【００７８】
また、第１および第２実施形態では、２次元表示装置２として、液晶表示装置を例にとって説明したが、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（Field emission display）など平面表示装置であってもよい。
【００７９】
また、第１および第２実施形態では、光線制御素子１０としてレンチキュラーレンズを用いているが、レンチキュラーレンズは見る場所によって、遮光部がなく連続な画像が得られ、立体画像表示装置においてより有効である。
【００８０】
また、第１および第２実施形態においては光線制御素子１０であるレンチキュラーレンズが２次元表示装置２の画面の縦方向に沿って配置されていたが、モアレ防止のため、斜めに配置してもよい。
【００８１】
また、第１および第２実施形態において、２次元画像の奥行きの最適位置について、代表値を述べたもので、代表値近傍においても十分表示品質の劣化しない２次元画像を見ることができる。
【００８２】
以上説明したように、２次元画像表示モード／３次元画像表示モードの切り替えを実用レベル時間内に行える立体画像表示装置を提供することができる。
【００８３】
本発明の第一実施形態による立体画像表示装置の作製方法について示す。位相差フィルムとしてポリカーボネートやアートンなどが知られている。これらフィルムはある方向に延伸することにより、面内で複屈折性をもたせることができる。主な用途としては液晶セルの位相差を相殺し、着色を消して黒白表示を表現するものに使われている。複屈折性をもつ位相差フィルムには屈折率楕円体構造において
一軸配向    nx>ny=nz
をもつものがある。上記の複屈折特性において、面内で屈折率の異なるnx>nyの性質を利用すると図２０、図２１、図２２、図２３と組み合わせることにより、２次元／３次元画像変換を実施できる。この時、図１のような構造において、第一のレンズと第三のレンズにおいて屈折率がｎの場合、第２のレンズにおいて、nx>n、ny=nとなるように第２のレンズの複屈折を利用する。
【００８４】
例えば、ポリカーボネートフイルムは、nx=1,585,ny=1.479という性質を持つため、屈折率差Δｎ＝０．１０６となり、先に述べた液晶の複屈折の屈折率差とほぼ同様の値をもつ。
【００８５】
作製方法としては、３種類考えられる。レンズの最大厚の厚みを持つ複屈折性フィルム２０を用意する。図２５に示すように、レンズの型２１を用意し、圧力をかけながら上下で挟み込み、複屈折フィルムをレンズ形状に整える。この時、屈折率の高いnxがレンズ列と平行になるようにする。図２６にレンズの型取りを行った後の複屈折レンズを示す。図２７に図２６の複屈折レンズを使用した第１の実施形態の一例を示す。図２７より、第１のレンズ１１、第３のレンズ１３を作製し、図２６で作成した複屈折レンズ２０のレンズの凹凸に合うようにする。この時、第１のレンズ、第3のレンズは複屈折性を持たないが、屈折率としては図２６における略nyとほぼ同様の屈折率を持つものを選択することにより、偏光方向を制御して２Ｄ３Ｄ変換を行う。第１、第３のレンズはプラスチックレンズを別途作製してもよいし、シリコーンゴムのようなもので型をとると簡単に作成することができる。
【００８６】
複屈折フィルムは延伸して作成するため、厚みの厚みものは作製しにくい。複屈折フィルムが厚いものができない場合についての方法について述べる。図２８に示すように、複屈折材料２０を用いて、レンズ型により、片凸レンズを作製する。同様に、同じ形状のものを作製する。片凸レンズを2個平面側であわせて両凸レンズを作製する。図２８の方法で両凸レンズを作製するためには、片凸レンズどうしの位置あわせの精度が必要である。
【００８７】
複屈折性レンズを作製するもうひとつの方法について述べる。初めに、延伸すると複屈折性をもつ透明物体の材料を用意する。図２９に示す円筒状の２２を、円柱の高さ方向に延伸することにより、円柱２３に示すような所望の複屈折性を持った円筒レンズができる。図３０に示すように円筒レンズを横に一列並べることにより、第一の実施形態における第２のレンズを作製する。図３１に示すように、第一のレンズ１１、第３のレンズ１３で挟み込むことにより、第１の実施形態を示すレンズを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１実施形態による立体画像表示装置の水平断面図。
【図２】両凸レンズの焦点距離の導出を説明する図。
【図３】第１実施形態において、外側のレンズに同じ屈折率のレンズ材料を用い、曲率半径ｒとレンズ厚ｄを変化させたときの上面から見た場合のレンズ模式図。
【図４】第１実施形態において、外側のレンズに同じ屈折率のレンズ材料を用い、曲率半径ｒとレンズ厚ｄを変化させたときの上面から見た場合のレンズ模式図。
【図５】第１実施形態において、外側のレンズに同じ屈折率のレンズ材料を用い、曲率半径ｒとレンズ厚ｄを変化させたときの上面から見た場合のレンズ模式図。
【図６】第１実施形態において、レンズ形状の最適化により得られたｄ、ｄｓとｒとの関係を示す図。
【図７】第１実施形態において、迷光領域を説明する光線軌跡図。
【図８】第１実施形態において、レンズ形状が楕円形状である場合の例を示す図。
【図９】ｄｓの値が０μｍ、０．１８７μｍ、０．４１４μｍのときの、迷光領域の割合の視域角依存性を示す図。
【図１０】レンズシミュレータで最適化した場合に得られた片凸レンズと両凸レンズのクロストーク量の視域角度依存性を示す図。
【図１１】立体画像表示装置において、光線制御素子として片凸レンズを用いた例を示す図。
【図１２】立体画像表示装置において、光線制御素子として両凸レンズを用いた例を示す図。
【図１３】第１実施形態に係るレンズアレイの他の具体例を示す図。
【図１４】本発明の第２実施形態による立体画像表示装置の水平断面図。
【図１５】第２実施形態において、中央の透明基板の屈折率を変えた場合のクロストーク量をレンズシミュレーションした結果を示す図。
【図１６】第２実施形態の第１変形例による立体画像表示装置の水平断面図。
【図１７】第２実施形態の第２変形例による立体画像表示装置の水平断面図。
【図１８】液晶表示装置において、偏光面を９０度変化させた時の概略図。
【図１９】液晶表示装置において、偏光面を変化させない時の概略図。
【図２０】第２実施形態において、３次元画像表示モードの場合の偏光面を説明する図。
【図２１】第２実施形態において、２次元画像表示モードの場合の偏光面を説明する図。
【図２２】第２実施形態において、３次元画像表示モードの場合の偏光面を説明する図。
【図２３】第２実施形態において、２次元画像表示モードの場合の偏光面を説明する図。
【図２４】第２実施形態の、複屈折フィルムを表す図。
【図２５】第２実施形態の、複屈折フィルムを両凸レンズに型取りを行うプロセスを説明する図。
【図２６】第２実施形態の、第２のレンズを型取りした後の両凸レンズの透視図。
【図２７】第２実施形態の、第２のレンズに第１、第３のレンズを付加した完成図。
【図２８】第２実施形態の、第２のレンズの半分を型取りを行うプロセスを説明する図。
【図２９】複屈折を持つ円柱を作製するためのプロセスを説明する図。
【図３０】図２９の複屈折円柱を横にならべレンズアレイを作製するプロセスを表す図。
【図３１】第２実施形態において、図３０において作製された複屈折円柱レンズに第１、第３のレンズを付加した完成図。
【符号の説明】
【００８９】
２  平面表示装置
３  表示部  
３ａ  正しい要素画像の位置の画素
３ｂ  誤った要素画像の位置の画素
４  保護基板
１０  光線制御素子
１１  レンズアレイ（片凹レンズ）
１２  レンズアレイ（両凸レンズ）
１３  レンズアレイ（片凹レンズ）
４０  レンズの光軸
１００  観察者
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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