(57)【要約】【課題】観察者が観察する画像の輝度を低下させることなく、異なる観察位置に位置する観察者が高精細な異なる画像を見ることが可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】この画像表示装置１は、画像を表示するための表示パネル２と、表示パネル２に光を照射するためのバックライト５と、バックライト５から照射された光を、第１の偏光軸を有する光と、第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光とに分離するための偏光制御液晶パネル７と、偏光制御液晶パネル７により異なる偏光軸を有するように分離された光を、それぞれ、所定の方向に進行させるとともに、観察者１０の左目１０ａおよび右目１０ｂを結んだ線分に対して実質的に直交する方向（図１のＦ方向）に延びるように形成されたレンズ部８ａを含むレンチキュラーレンズ８とを備えている。【選択図】図２
2006259192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するための表示パネルと、
前記表示パネルに光を照射するための光源と、
前記光源と前記表示パネルとの間に配置され、前記光源から照射された光を、第１の偏光軸を有する光と、前記第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光とに分離するための偏光軸制御手段と、
前記偏光軸制御手段と前記表示パネルとの間に配置され、前記偏光軸制御手段により分離された前記第１の偏光軸を有する光および前記第２の偏光軸を有する光を、それぞれ、所定の方向に進行させるとともに、観察者の左右の目を結んだ線分に対して交差する第１の方向に延びるように形成された少なくとも１つのレンズ部を含むレンズとを備えた、画像表示装置。
【請求項２】
前記偏光軸制御手段には、第１の偏光軸を有する光を出射させるための第１偏光制御領域と、前記第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光を出射させるための第２偏光制御領域とが前記第１の方向に延びるとともに前記第１の方向と直交する第２の方向に交互に設けられており、
前記レンズは、前記第１の方向に延びるように形成された実質的に半円柱状の第１レンズ部が前記第１偏光制御領域および前記第２偏光制御領域からなる組に対応して設けられ、前記第１偏光制御領域から出射された前記第１の偏光軸を有する光および前記第２偏光制御領域から出射された前記第２の偏光軸を有する光を、それぞれ、所定の方向に進行させるための第１レンチキュラーレンズを含む、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルと前記レンズとの間に配置され、第３の偏光軸を有する光を出射させるための第３偏光制御領域と、前記第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させるための第４偏光制御領域とが前記第２の方向に延びるとともに前記第１の方向に交互に設けられた第１位相差板をさらに備え、
前記表示パネルには、前記第２の方向に延びる第１画素列と第２画素列とが交互に設けられており、
前記第１位相差板の前記第２の方向に延びるように設けられた前記第３偏光制御領域および前記第４偏光制御領域は、それぞれ、前記表示パネルの前記第２の方向に延びるように設けられた前記第１画素列および前記第２画素列に対応するように設けられている、請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１位相差板の前記第２の方向に延びるように設けられた前記第３偏光制御領域と前記第４偏光制御領域との間には、遮光領域が設けられている、請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記表示パネルの第１画素列と第２画素列との間には、遮光部材が設けられている、請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記偏光軸制御手段は、前記第１の偏光軸を有する光を出射させるための第１偏光制御領域と、前記第１の偏光軸とは異なる前記第２の偏光軸を有する光を出射させるための第２偏光制御領域とが前記第１の方向に延びるとともに前記第１の方向と直交する第２の方向に交互に設けられた偏光制御液晶パネルを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記偏光制御液晶パネルには、前記偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域および第２偏光制御領域を制御するための複数の電極が設けられており、
前記偏光制御液晶パネルの複数の電極の駆動を制御することにより、前記光源から照射される光の到達領域を制御することによって、平面画像の２画面表示と立体表示との切り換えを行う、請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記表示パネルと前記レンズとの間に配置され、第３の偏光軸を有する光を出射させるための第３偏光制御領域と、前記第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させるための第４偏光制御領域とが前記第２の方向に延びるとともに前記第１の方向に交互に設けられた第１位相差板をさらに備え、
前記表示パネルには、前記第１位相差板の前記第３偏光制御領域および前記第４偏光制御領域に対応するように、前記第２の方向に延びる第１画素列と第２画素列とが交互に設けられており、
前記偏光制御液晶パネルは、前記偏光制御液晶パネルの複数の電極の駆動を制御することにより、前記表示パネルの１／ｎフレーム期間（ｎは２以上の自然数）毎に、前記偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域と第２偏光制御領域とが入れ替わるように制御することによって、観察者に平面画像を提供する、請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記表示パネルは、前記偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域と第２偏光制御領域との入れ替わりに同期して、前記表示パネルの１／ｎフレーム期間（ｎは２以上の自然数）毎に、前記表示パネルの第１画素列と第２画素列とに表示される左目用の画像と右目用の画像とが入れ替わるように制御することによって、観察者に立体画像を提供する、請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記１／ｎフレーム期間は、１／２フレーム期間である、請求項８または９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記表示パネルと前記レンズとの間に配置され、第３の偏光軸を有する光を出射させるための第３偏光制御領域と、前記第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させるための第４偏光制御領域とが前記第２の方向に延びるとともに前記第１の方向に交互に設けられた第１位相差板と、
前記表示パネルと前記第１位相差板との間に配置され、前記第２の方向に延びるように形成された実質的に半円柱状の第２レンズ部が設けられた第２レンチキュラーレンズとをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記表示パネルと前記レンズとの間に配置され、第３の偏光軸を有する光を出射させるための第３偏光制御領域と、前記第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させるための第４偏光制御領域とが前記第２の方向に延びるとともに前記第１の方向に交互に設けられた第１位相差板と、
前記表示パネルと前記第１位相差板との間に配置され、前記第２の方向に延びるように形成された開口部および遮光部が交互に設けられたバリアとをさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記偏光軸制御手段は、前記第１の偏光軸を有する光を出射させるための第１偏光制御領域と、前記第１の偏光軸とは異なる前記第２の偏光軸を有する光を出射させるための第２偏光制御領域とが前記第１の方向に延びるとともに前記第１の方向と直交する第２の方向に交互に設けられた偏光制御液晶パネルを含み、
観察者の位置を検出するための位置検出手段と、
前記位置検出手段により検出された前記観察者の位置に応じて、前記偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域および第２偏光制御領域を移動させるための制御部とをさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記偏光軸制御手段は、第１の偏光軸を有する光を出射させるための第１偏光制御領域と、前記第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光を出射させるための第２偏光制御領域とが前記第１の方向に延びるとともに前記第１の方向と直交する第２の方向に交互に設けられた第２位相差板を含む、請求項１または２に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像表示装置に関し、特に、偏光軸制御手段を備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３次元の立体画像を表示する立体表示装置や異なる観察位置に位置する観察者に異なる画像を提示する２画面表示装置が知られている。また、従来、３次元の立体画像を表示する立体表示装置の１つの手法として、パララックスバリア方式が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、画像表示面の観察者側に配置された電子式パララックスバリアを、マイクロコンピュータなどの制御手段により制御することによって、電子式パララックスバリアの所定の位置に、所定の形状の開口部および遮光部をストライプ状に形成することが可能な３次元画像表示装置が開示されている。この特許文献１に開示された３次元画像表示装置では、観察者に３次元画像を提供する場合には、観察者の左目に左眼用の画像が入射するとともに、観察者の右目に右目用画像が入射するように、電子式パララックスバリアの開口部が形成される。また、観察者に２次元（平面）画像を提供する場合には、電子式パララックスバリアの全域を開口部となるように制御することにより、観察者の両目に、全ての画像を入射させている。
【０００４】
また、従来、表示パネルの観察者側にスリット状の開口部および遮光部が設けられたバリアを配置することによって、観察位置の異なる観察者に異なる画像を提示可能な２画面表示装置が提案されている。図２６は、従来の一例による２画面表示装置の原理を説明するための平面図である。図２６を参照して、従来のバリア方式による２画面表示装置５００の構成について説明する。
【０００５】
従来のバリア方式による２画面表示装置５００は、図２６に示すように、画像を表示するための表示パネル５０１と、表示パネル５０１の観察者５１０および５２０側に配置された偏光板５０２と、偏光板５０２の観察者５１０および５２０側に設けられたバリア５０３とを備えている。
【０００６】
また、表示パネル５０１には、観察者５１０（５２０）の左目５１０ａ（５２０ａ）と右目５１０ｂ（５２０ｂ）とを結んだ線分に対して実質的に直交する方向（図２６の紙面に対して垂直方向）に延びる画素列５０１ａおよび画素列５０１ｂが交互に設けられている。また、表示パネル５０１は、厚みＡ（約０．５ｍｍ）を有するガラス（屈折率ｎ１＝約１．５３）からなるガラス基板５０１ｃを有している。また、画素列５０１ａには、観察者５１０が見るための画像Ｌ１が表示されているとともに、画素列５０１ｂには、観察者５２０が見るための画像Ｒ１が表示されている。また、画素列５０１ａおよび５０１ｂは、それぞれ、画素ピッチＢ（約０．０６ｍｍ）を有している。また、偏光板５０２は、厚みＣ（約０．１ｍｍ）を有する樹脂（屈折率ｎ２＝約１．４９）からなる。
【０００７】
また、バリア５０３には、表示パネル５０１から出射された光を遮光するための遮光部５０３ａと、表示パネル５０１から出射された光を透過させるための開口部５０３ｂとが設けられている。この遮光部５０３ａおよび開口部５０３ｂは、表示パネル５０１の画素列５０１ａおよび５０１ｂと同様に、観察者５１０（５２０）の左目５１０ａ（５２０ａ）および右目５１０ｂ（５２０ｂ）を結んだ線分に対して実質的に直交する方向（図２６の紙面に対して垂直な方向）に延びるように設けられている。また、遮光部５０３ａおよび開口部５０３ｂは、表示パネル５０１の画素列５０１ａおよび５０１ｂからなる組毎に対応して設けられている。また、バリア５０３は、表示パネル５０１の画素列５０１ａおよび５０１ｂから照射される光の出射角度を、バリア５０３の遮光部５０３ａにより制限する機能を有している。
【０００８】
次に、図２６を参照して、従来の２画面表示装置５００による２画面表示方法について説明する。
【０００９】
従来の２画面表示装置５００では、表示パネル５０１から観察距離Ｄ（約６００ｍｍ）離れた位置に位置する観察者５１０がバリア５０３の開口部５０３ｂを介して表示パネル５０１を観察する場合、観察者５１０には、表示パネル５０１の画素列５０１ａに表示されている画像Ｌ１が観察される。また、表示パネル５０１から観察距離Ｄ（約６００ｍｍ）離れた位置に位置する観察者５２０がバリア５０３の開口部５０３ｂを介して表示パネル５０１を観察する場合、観察者５２０には、表示パネル５０１の画素列５０１ｂに表示されている画像Ｒ１が観察される。これにより、異なる観察位置に位置する観察者５１０および５２０が、観察範囲Ｅの範囲内において、それぞれ、異なる画像を観察することが可能となる。
【００１０】
図２６に示した従来の２画面表示装置５００では、観察者５１０および５２０の観察範囲Ｅは、三角形５５０と５６０との相似関係より、以下の式（１）を満たす。
Ｄ：（Ｃ／ｎ２）＋（Ａ／ｎ１）＝Ｅ：Ｂ・・・（１）
この式（１）を観察範囲Ｅを求める式に変形すると、次の式（２）になる。
Ｅ＝（Ｂ×Ｄ）／｛（Ｃ／ｎ２）＋（Ａ／ｎ１）｝・・・（２）
この式（２）から、観察範囲Ｅは、表示パネル５０１の画素ピッチＢに比例（依存）することが分かる。上記式（２）に、Ｂ＝０．０６ｍｍ、Ｄ＝６００ｍｍ、Ｃ＝０．１ｍｍ、Ａ＝０．５ｍｍ、ｎ１＝１．５３、ｎ２＝１．４９を代入すると、Ｅ＝９１．４（ｍｍ）となる。つまり、図２６に示した従来の２画面表示装置５００では、画素ピッチＢ（約０．０６ｍｍ）を有する表示パネル５０１を用いた場合に、観察者５１０および５２０の観察範囲Ｅが、約９１．４ｍｍ（９．１４ｃｍ）となる。
【００１１】
【特許文献１】特許２８５７４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図２６に示した従来の２画面表示装置５００では、上記のように、観察範囲Ｅが表示パネル５０１の画素ピッチＢに比例（依存）するため、表示パネル５０１の画素ピッチＢが小さくなると、観察範囲Ｅも小さくなるという不都合があった。たとえば、表示パネル５０１の画素ピッチＢが０．０６ｍｍよりも小さくなると、観察者５１０および５２０の観察範囲Ｅが９．１４ｃｍよりも小さくなるため、観察者５１０および５２０が観察するのが困難になる。そのため、図２６に示した従来の２画面表示装置５００では、画素ピッチＢの小さい高精細な表示パネル５０１を用いるのが困難であった。その結果、観察位置の異なる観察者５１０および５２０に高精細な画像を提供するのが困難になるという問題点があった。
【００１３】
また、表示パネル５０１の観察者５１０および５２０側に、バリア５０３を配置しているため、表示パネル５０１から出射された光の一部が、バリア５０３の遮光部５０３ａに遮光されるという不都合があった。その結果、観察者５１０および５２０が観察する画像の輝度が低下するため、画像が暗く見えるという問題点もあった。
【００１４】
また、上記特許文献１に開示された３次元画像表示装置では、画像表示面の観察者側に、電子式パララックスバリアを配置しているため、画像表示面から出射された光の一部が、電子式パララックスバリアの遮光部に遮光されるという不都合がある。その結果、観察者が観察する画像の輝度が低下するため、画像が暗く見えるという問題点がある。
【００１５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、観察者が観察する画像の輝度を低下させることなく、異なる観察位置に位置する観察者が高精細な異なる画像を見ることが可能な画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１６】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による画像表示装置は、画像を表示するための表示パネルと、表示パネルに光を照射するための光源と、光源と表示パネルとの間に配置され、光源から照射された光を、第１の偏光軸を有する光と、第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光とに分離するための偏光軸制御手段と、偏光軸制御手段と表示パネルとの間に配置され、偏光軸制御手段により異なる偏光軸を有するように分離された第１の偏光軸を有する光および第２の偏光軸を有する光を、それぞれ、所定の方向に進行させるとともに、観察者の左右の目を結んだ線分に対して交差する第１の方向に延びるように形成された少なくとも１つのレンズ部を含むレンズとを備えている。
【００１７】
この一の局面による画像表示装置では、上記のように、光源と表示パネルとの間に、光源から照射された光を、第１の偏光軸を有する光と、第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光とに分離するための偏光軸制御手段を設けるとともに、偏光軸制御手段と表示パネルとの間に、偏光軸制御手段により分離された第１の偏光軸を有する光および第２の偏光軸を有する光を、それぞれ、所定の方向に進行させるレンズを設けることによって、光源から照射された光を、表示パネルに入射させる前に、観察位置の異なる観察者に向かうように分離することができる。これにより、画素ピッチの小さい高精細な表示パネルを用いたとしても、表示パネルの画素ピッチに依存することなく、観察者に向かって光が進行するので、観察位置の異なる観察者に異なる高精細な画像を提供することができる。また、偏光軸制御手段により異なる偏光軸を有するように分離された光を、それぞれ、所定の方向に進行させるレンズを設けることによって、表示パネルを出射した光を、所定の角度の方向に進行するように制限する部材を介して進行させる場合と異なり、観察者に向かって進行する光が遮光されないので、観察者に向かって進行する光の輝度が低下するのを抑制することができる。これにより、画像が暗く見えるのを抑制することができる。
【００１８】
上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、偏光軸制御手段には、第１の偏光軸を有する光を出射させるための第１偏光制御領域と、第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光を出射させるための第２偏光制御領域とが第１の方向に延びるとともに第１の方向と直交する第２の方向に交互に設けられており、レンズは、第１の方向に延びるように形成された実質的に半円柱状の第１レンズ部が第１偏光制御領域および第２偏光制御領域からなる組に対応して設けられ、第１偏光制御領域から出射された第１の偏光軸を有する光および第２偏光制御領域から出射された第２の偏光軸を有する光を、それぞれ、所定の方向に進行させるための第１レンチキュラーレンズを含む。このように構成すれば、第１の偏光軸を有する光と、第２の偏光軸を有する光とを、第１レンチキュラーレンズの第１レンズ部により、観察位置の異なる観察者に向かうように分離することができるので、容易に、観察位置の異なる観察者に異なる画像を提供することができる。
【００１９】
上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、表示パネルとレンズとの間に配置され、第３の偏光軸を有する光を出射させるための第３偏光制御領域と、第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させるための第４偏光制御領域とが第１の方向と実質的に直交する第２の方向に延びるとともに第１の方向に交互に設けられた交互に設けられた第１位相差板をさらに備え、表示パネルには、第２の方向に延びる第１画素列と第２画素列とが交互に設けられており、第１位相差板の第２の方向に延びるように設けられた第３偏光制御領域および第４偏光制御領域は、それぞれ、表示パネルの第２の方向に延びるように設けられた第１画素列および第２画素列に対応するように設けられている。このように構成すれば、第１位相差板の第３偏光制御領域を透過した光を、表示パネルの第１画素列に入射させるとともに表示パネルに表示される画像情報を保持させた状態で、一方の観察者に向かって進行させることができる。また、第４偏光領制御域を透過した光を、表示パネルの第２画素列に入射させるとともに表示パネルに表示される画像情報を保持させた状態で、他方の観察者に向かって進行させることができる。これにより、容易に、観察位置の異なる観察者に、異なる画像を提供することができる。
【００２０】
上記第１位相差板を備えた画像表示装置において、好ましくは、第１位相差板の第２の方向に延びるように設けられた第３偏光制御領域と第４偏光制御領域との間には、遮光領域が設けられている。このように構成すれば、第１位相差板の遮光領域により、第１位相差板の第３偏光制御領域を介して、表示パネルの第２画素列を透過した光のうちで、観察者の位置に、光が到達しない未到達領域を形成することができる。また、第１位相差板の遮光領域により、第１位相差板の第４偏光制御領域を介して、表示パネルの第１画素列を透過した光のうちで、観察者の位置に、光が到達しない未到達領域を形成することができる。そして、このような光の未到達領域では、一方の観察者はその一方の観察者用の画像のみを見ることができるとともに、他方の観察者はその他方の観察者用の画像のみを見ることができる。その結果、一方および他方の観察者の目に、それぞれ、他方および一方の観察者用の画像が入るのを抑制することができる。
【００２１】
この場合、好ましくは、表示パネルの第１画素列と第２画素列との間には、遮光部材が設けられている。このように構成すれば、第１位相差板の遮光領域と表示パネルの遮光部材とにより、第１位相差板の第３偏光制御領域を介して、表示パネルの第２画素列を透過した光のうちで、観察者の位置に形成される光が到達しない未到達領域を大きくすることができる。また、第１位相差板の遮光領域と表示パネルの遮光部材とにより、第１位相差板の第４偏光制御領域を介して、表示パネルの第１画素列を透過した光のうちで、観察者の位置に形成される光が到達しない未到達領域を大きくすることができる。その大きい未到達領域では、一方の観察者は一方の観察者用の画像のみを見ることができるとともに、他方の観察者は他方の観察者用の画像のみを見ることができる。その結果、一方および他方の観察者の目に、それぞれ、他方および一方の観察者用の画像が入るのをより有効に抑制することができる。
【００２２】
上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、偏光軸制御手段は、第１の偏光軸を有する光を出射させるための第１偏光制御領域と、第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光を出射させるための第２偏光制御領域とが第１の方向に延びるとともに第１の方向と直交する第２の方向に交互に設けられた偏光制御液晶パネルを含む。このように構成すれば、偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域に位置する液晶により、光源から照射された光の偏光軸を変化させることなく、偏光制御液晶パネルを透過させることができる。また、偏光制御液晶パネルの第２偏光制御領域に位置する液晶により、光源から照射された光の偏光軸を変化させて、偏光制御液晶パネルを透過させることができる。これらにより、容易に、光源から照射された光の偏光軸を制御することができる。
【００２３】
この場合、好ましくは、偏光制御液晶パネルには、偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域および第２偏光制御領域を制御するための複数の電極が設けられており、偏光制御液晶パネルの複数の電極の駆動を制御することにより、光源から照射される光の到達領域を制御することによって、平面画像の２画面表示と立体表示との切り換えを行う。このように構成すれば、第１偏光制御領域および第２偏光制御領域をそれぞれ複数本の電極により構成する場合に、電極に対する電圧の印加状態を制御することにより第１偏光制御領域および第２偏光制御領域の第２の方向の長さを制御することができる。これにより、第１偏光制御領域および第２偏光制御領域の第２の方向の長さを任意の長さにすることができるので、第１偏光制御領域および第２偏光制御領域を細分化することができる。これにより、光源から照射される光を、細分化された第１偏光制御領域および第２偏光制御領域を介して、レンズに入射させることにより、光の到達領域を細分化することができる。このため、光の到達領域を、複数人の観察者の右目および左目にそれぞれ対応するように細分化することができるので、両眼視差のある画像を複数人の観察者の右目および左目に入射させることができる。これにより、異なる観察位置に位置する複数人の観察者に立体画像を提供することができる。
【００２４】
上記偏光制御液晶パネルの電極の駆動を制御する画像表示装置において、好ましくは、表示パネルとレンズとの間に配置され、第３の偏光軸を有する光を出射させるための第３偏光制御領域と、第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させるための第４偏光制御領域とが第１の方向と実質的に直交する第２の方向に延びるとともに第１の方向に交互に設けられた第１位相差板をさらに備え、表示パネルには、第１位相差板の第３偏光制御領域および第４偏光制御領域に対応するように、第２の方向に延びる第１画素列と第２画素列とが交互に設けられており、偏光制御液晶パネルは、偏光制御液晶パネルの複数の電極の駆動を制御することにより、表示パネルの１／ｎフレーム期間（ｎは２以上の自然数）毎に、偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域と第２偏光制御領域とが入れ替わるように制御することによって、観察者に平面画像を提供する。このように構成すれば、少なくとも１フレーム期間の間に、観察者の右目に、表示パネルの第１画素列に表示される平面画像と表示パネルの第２画素列に表示される平面画像との両方を入射させることができるとともに、観察者の左目に、表示パネルの第２画素列に表示される画像と表示パネルの第１画素列に表示される画像との両方を入射させることができる。その結果、観察者に画像劣化の少ない平面画像（２Ｄ画像）を提供することができる。
【００２５】
この場合、表示パネルは、表示パネルは、偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域と第２偏光制御領域との入れ替わりに同期して、表示パネルの１／ｎフレーム期間（ｎは２以上の自然数）毎に、表示パネルの第１画素列と第２画素列とに表示される左目用の画像と右目用の画像とが入れ替わるように制御することによって、観察者に立体画像を提供するようにしてもよい。このように構成すれば、少なくとも１フレーム期間の間に、観察者の右目に、表示パネルの第１画素列に表示される右目用画像と表示パネルの第２画素列に表示される右目用画像とを入射させることができるとともに、観察者の左目に、表示パネルの第２画素列に表示される左目用画像と表示パネルの第１画素列に表示される左目用画像とを入射させることができる。これにより、少なくとも１フレーム期間の間に、観察者の右目は、表示パネルの全ての領域に表示される右目用画像を見ることができるとともに、観察者の左目は、表示パネルの全ての領域に表示される左目用画像を見ることができるので、観察者は、画像劣化の少ない立体画像を見ることができる。
【００２６】
また、この場合、好ましくは、１／ｎフレーム期間は、１／２フレーム期間である。このように構成すれば、観察者に、表示パネルの第１画素列に表示される第１画像と表示パネルの第２画素列に表示される第２画像とを１／２フレーム期間ずつ提供することができる。これにより、観察者は、１フレーム期間の間に、表示パネルの第１画素列に表示される第１画像と表示パネルの第２画素列に表示される第２画像とを見ることができる。
【００２７】
上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、表示パネルとレンズとの間に配置され、第３の偏光軸を有する光を出射させるための第３偏光制御領域と、第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させるための第４偏光制御領域とが第１の方向と実質的に直交する第２の方向に延びるとともに第１の方向に交互に設けられた第１位相差板と、表示パネルと第１位相差板との間に配置され、第２の方向に延びるように形成された実質的に半円柱状の第２レンズ部が設けられた第２レンチキュラーレンズとをさらに備える。このように構成すれば、第１位相差板の第３偏光制御領域を透過した光を、第２レンチキュラーレンズの第２レンズ部により、表示パネルの第１画素列に入射させるとともに、第１位相差板の第４偏光制御領域を透過した光を、第２レンチキュラーレンズの第２レンズ部により、表示パネルの第２画素列に入射させることができる。その結果、各観察者に見るべき画像とは異なる画像が提供されるのを容易に抑制することができる。
【００２８】
上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、表示パネルとレンズとの間に配置され、第３の偏光軸を有する光を出射させるための第３偏光制御領域と、第３の偏光軸とは異なる第４の偏光軸を有する光を出射させるための第４偏光制御領域とが第１の方向と実質的に直交する第２の方向に延びるとともに第１の方向に交互に設けられた第１位相差板と、表示パネルと第１位相差板との間に配置され、第２の方向に延びるように形成された開口部および遮光部が交互に設けられたバリアとをさらに備える。このように構成すれば、第１位相差板の第３偏光制御領域を透過した光が、表示パネルの第２画素列を通過して観察者の目に入射するのをバリアの遮光部により抑制するとともに、第１位相差板の第４偏光制御領域を透過した光が、表示パネルの第１画素列を通過して観察者の目に入射するのをバリアの遮光部により抑制することができる。その結果、各観察者に見るべき画像とは異なる画像が提供されるのを容易に抑制することができる。
【００２９】
上記一の局面による画像表示装置において、好ましくは、偏光制御手段は、第１の偏光軸を有する光を出射させるための第１偏光制御領域と、第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光を出射させるための第２偏光制御領域とが第１の方向に延びるとともに第１の方向と直交する第２の方向にに交互に設けられた偏光制御液晶パネルを含み、観察者の位置を検出するための位置検出手段と、位置検出手段により検出された観察者の位置に応じて、偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域および第２偏光制御領域を移動させるための制御部とをさらに備える。このように構成すれば、観察者が動くのを位置検出手段により検出するとともに、その位置情報に基づいて偏光制御液晶パネルの第１偏光制御領域と第２偏光制御領域とを移動させることができるので、観察者が動いた場合にも、観察者に適切な画像を提供することができる。
【００３０】
上記偏光軸制御手段を備えた画像表示装置において、偏光軸制御手段は、第１の偏光軸を有する光を出射させるための第１偏光制御領域と、第１の偏光軸とは異なる第２の偏光軸を有する光を出射させるための第２偏光制御領域とが第１の方向に延びるとともに第１の方向と直交する第２の方向に交互に設けられた第２位相差板を含むようにしてもよい。このように構成すれば、第２位相差板により、偏光軸制御手段として偏光制御液晶パネルを用いる場合に比べてより簡単な構成で、光源から照射された光を異なる偏光軸を有する光に分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による画像表示装置を示した分解斜視図である。図２は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。図３は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の偏光制御液晶パネルの部分拡大図である。図４は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の原理を説明するための観察者が側方から表示パネルを見た状態を示した図である。図５は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の原理を説明するための分解斜視図である。まず、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による画像表示装置１の構成について説明する。
【００３３】
本発明の第１実施形態による画像表示装置１は、図１および図２に示すように、画像を表示するための表示パネル２と、表示パネル２を挟み込むように配置される偏光板３および４と、表示パネル２に光を照射するためのバックライト５と、バックライト５の観察者１０および２０（図２参照）側に配置された偏光板６とを備えている。また、表示パネル２を挟み込むように配置される偏光板３および４は、互いに直交する偏光軸を有している。この偏光板４は、第１の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光を吸収する機能を有している。また、偏光板３は、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第１の偏光軸を有する光を吸収する機能を有している。また、偏光板６は、バックライト５から照射された光のうち、第１の偏光軸を有する光を透過するように構成されている。なお、バックライト５は、本発明の「光源」の一例である。
【００３４】
ここで、第１実施形態では、偏光板６の観察者１０および２０側には、偏光制御液晶パネル７が配置されている。この偏光制御液晶パネル７は、バックライト５から偏光板６を介して照射された第１の偏光軸を有する光を透過させるための偏光制御領域７ａと、第１の偏光軸を有する光を第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光に変化させるための偏光制御領域７ｂとを有している。また、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂは、観察者１０（２０）の左目１０ａ（２０ａ）および右目１０ｂ（２０ｂ）を結んだ線分に対して実質的に直交する方向（図２の紙面に対して垂直方向（図１のＦ方向））に延びるとともに、Ｇ方向に交互に設けられている。また、偏光制御領域７ａおよび７ｂは、偏光制御液晶パネル７の複数本（たとえば４本）の単位領域７ｃ（図３参照）により構成されている。また、図３に示すように、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂを構成する単位領域７ｃには、それぞれ、電極７ｄが設けられている。そして、後述する２画面表示時には、偏光制御領域７ａを構成する４つの単位領域７ｃに対応する４本の電極７ｄに電圧が印加されるとともに、偏光制御領域７ｂを構成する４つの単位領域７ｃに対応する４本の電極７ｄには電圧が印加されないように制御する。なお、第１実施形態では、単位領域７ｃに設けられる電極７ｄに対する電圧の印加の有無を制御することにより、偏光制御領域７ａおよび７ｂの幅を任意に変化させることが可能である。たとえば、後述する立体画像の表示時および平面画像の表示時には、偏光制御領域７ａおよび７ｂをそれぞれ２つの単位領域７ｃにより構成するとともに、偏光制御領域７ａを構成する２つの単位領域７ｃに対応する２本の電極７ｄに電圧を印加し、かつ、偏光制御領域７ｂを構成する２つの単位領域７ｃに対応する２本の電極７ｄに電圧を印加しないようにすることによって、偏光制御領域７ａおよび７ｂを、それぞれ、２つの単位領域７ｃ分の幅にすることが可能である。これにより、偏光制御液晶パネル７の電極７ｄの印加の有無を制御することにより、容易に、２画面表示モードと立体画像表示モードと平面画像表示モードとに切り換えることが可能となる。なお、偏光制御液晶パネル７は、本発明の「偏光軸制御手段」の一例である。また、偏光制御領域７ａは、本発明の「第１偏光制御領域」の一例であり、偏光制御領域７ｂは、本発明の「第２偏光制御領域」の一例である。
【００３５】
また、第１実施形態では、図１および図２に示すように、偏光制御液晶パネル７の観察者１０および２０側には、レンチキュラーレンズ８が配置されている。このレンチキュラーレンズ８には、実質的に半円柱状のレンズ部８ａが、図１のＦ方向に延びるように複数形成されている。この複数のレンズ部８ａを含むレンチキュラーレンズ８は、偏光制御液晶パネル７により異なる偏光軸を有するように分離された光を、それぞれ、観察者１０および２０の方向に進行させる機能を有している。なお、レンチキュラーレンズ８は、本発明の「レンズ」および「第１レンチキュラーレンズ」の一例であり、レンズ部８ａは、本発明の「第１レンズ部」の一例である。
【００３６】
また、第１実施形態では、レンチキュラーレンズ８と表示パネル２に取り付けられた偏光板４との間には、位相差板９が配置されている。この位相差板９は、第１の偏光軸を有する光を透過させる透過領域９ａと、第１の偏光軸を有する光を第２の偏光軸を有する光に変化させるための偏光領域９ｂとを含んでいる。また、透過領域９ａおよび偏光領域９ｂは、図１および図５に示すように、Ｆ方向と実質的に直交するＧ方向に延びるとともに、Ｆ方向に交互に設けられている。なお、位相差板９は、本発明の「第１位相差板」の一例であり、透過領域９ａは、本発明の「第３偏光制御領域」の一例であり、偏光領域９ｂは、本発明の「第４偏光制御領域」の一例である。
【００３７】
また、第１実施形態では、図４および図５に示すように、表示パネル２に、画素列２ａおよび２ｂが、Ｇ方向（図５参照）に延びるとともに、Ｆ方向に交互に設けられている。この表示パネル２の画素列２ａおよび２ｂは、位相差板９のＧ方向に延びるように設けられた透過領域９ａおよび偏光領域９ｂに対応するように設けられている。また、偏光板６、偏光制御液晶パネル７、レンチキュラーレンズ８、位相差板９および偏光板４は、図１および図２に示すように、表示パネル２とバックライト５との間に配置されている。
【００３８】
（２画面表示モード）
図６は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の２画面表示時において観察者が観察する表示パネルの領域を説明するための図である。次に、図２、図４〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による画像表示装置１の２画面表示方法について説明する。
【００３９】
まず、図２および図５を参照して、異なる観察位置に位置する観察者１０および２０に異なる画像を提供するための偏光制御液晶パネル７および表示パネル２の構成について説明する。本発明の第１実施形態による２画面表示時における画像表示装置１では、図２に示すように、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂからなる組は、レンチキュラーレンズ８の各々のレンズ部８ａに対応して１組ずつ設けられている。つまり、２画面表示時には、上述したように、偏光制御液晶パネル７の４本の電極７ｄ毎に電圧の印加の有無が変化するように制御することによって、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂを、それぞれ、４つの単位領域７ｃ（図３参照）により構成する。また、図５に示すように、表示パネル２の画素列２ａには、観察者１０が見るための画像Ｌ２（たとえば、テレビ用画像）が表示されているとともに、画素列２ｂには、観察者２０が見るための画像Ｒ２（たとえば、カーナビゲーション用画像）が表示されている。
【００４０】
上記構成において、バックライト５から照射された光は、バックライト５の観察者１０および２０側に配置された偏光板６により、第１の偏光軸を有する光のみを透過して、偏光制御液晶パネル７に向かって進行する。そして、第１の偏光軸を有する光が、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂを透過する。この際、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａに入射した光は、偏光軸が変化されることなく透過する一方、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ｂに入射した光は、偏光軸が実質的に９０°変化されて（第２の偏光軸を有した状態で）出射される。その後、図２に示すように、第１の偏光軸を有した状態で偏光制御領域７ａを出射した光は、レンチキュラーレンズ８により、観察者１０に向かって進行するように集光される。また、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有した状態で偏光制御領域７ｂを出射した光は、レンチキュラーレンズ８により、観察者２０に向かって進行するように集光される。
【００４１】
そして、図５に示すように、第１の偏光軸を有した状態で、観察者１０に向かって進行する光は、透過領域９ａおよび偏光領域９ｂを有する位相差板９に入射する。そして、第１の偏光軸を有する光が、位相差板９の透過領域９ａおよび偏光領域９ｂを透過する。この際、位相差板９の透過領域９ａを透過した光は、偏光軸が変化されることなく透過するととともに、偏光領域９ｂに入射した光は、偏光軸が実質的に９０°変化されて（第２の偏光軸を有した状態で）出射される。その後、第１の偏光軸を有した状態で位相差板９の透過領域９ａから出射された観察者１０に向かう光は、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４に入射されるととともに、そのまま偏光板４を透過して表示パネル２の画素列２ａに入射する。これに対して、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有した状態で位相差板９の偏光領域９ｂから出射された観察者１０に向かう光は、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４に入射されて吸収される。このため、観察者１０には、観察者２０が見るための画像Ｒ２が表示されている表示パネル２の画素列２ｂを通過する光が到達しないので、観察者１０は、表示パネル２の画素列２ｂに表示される観察者２０が見るための画像Ｒ２を見ることができない。これにより、観察者１０は、図６に示すように、表示パネル２の画素列２ａに表示される観察者１０が見るための画像Ｌ２を見ることができる。
【００４２】
また、第２の偏光軸を有した状態で、観察者２０に向かって進行する光は、図５に示すように、透過領域９ａおよび偏光領域９ｂを有する位相差板９に入射する。そして、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光が、位相差板９の透過領域９ａおよび偏光領域９ｂを透過する。この際、位相差板９の透過領域９ａを透過した光は、偏光軸が変化されることなく透過するととともに、偏光領域９ｂに入射した光は、偏光軸が実質的に９０°変化された状態（第１の偏光軸を有した状態）で出射される。その後、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有した状態で位相差板９の透過領域９ａから出射されて観察者２０に向かう光は、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４に入射されて吸収される。このため、観察者２０には、観察者１０が見るための画像Ｌ２が表示されている表示パネル２の画素列２ａを通過する光が到達しないので、観察者２０は、表示パネル２の画素列２ａに表示される観察者１０が見るための画像Ｌ２を見ることができない。これに対して、第１の偏光軸を有した状態で位相差板９の偏光領域９ｂから出射されて観察者２０に向かう光は、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４に入射されるととともに、そのまま偏光板４を透過して表示パネル２の画素列２ｂに入射する。これにより、観察者２０は、図６に示すように、表示パネル２の画素列２ｂに表示される観察者２０が見るための画像Ｒ２を見ることが可能となる。
【００４３】
（立体画像表示モード）
図７は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の立体表示方法の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。図８は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の立体画像表示方法の原理を説明するための分解斜視図である。図９は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の立体画像表示時において観察者が観察する表示パネルの領域を説明するための図である。次に、図７〜図９を参照して、本発明の第１実施形態による画像表示装置１の立体画像表示方法について説明する。
【００４４】
まず、異なる観察位置に位置する観察者１０および２０に立体画像を提供するための偏光制御液晶パネル７および表示パネル２の構成について説明する。この偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂからなる組は、図７に示すように、レンチキュラーレンズ８の各々レンズ部８ａに対応して２組ずつ設けられている。つまり、立体画像表示時には、上述したように、偏光制御液晶パネル７の２本の電極７ｄ毎に電圧の印加の有無が変化するように制御することによって、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂを、それぞれ、２つの単位領域７ｃ（図３参照）により構成して、２画面表示モードから立体画像表示モードに切り換える。また、図８に示すように、表示パネル２の画素列２ａには、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａに入射させるための左目用画像Ｌ３が表示されているとともに、画素列２ｂには、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂに入射させるための右目用画像Ｒ３が表示されている。
【００４５】
上記構成において、バックライト５から照射された光は、バックライト５の観察者１０および２０側に配置された偏光板６により、第１の偏光軸を有する光のみを透過して、偏光制御液晶パネル７に向かって進行する。そして、第１の偏光軸を有する光が、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂを透過する。この際、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａに入射した光は、偏光軸が変化されることなく透過する一方、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ｂに入射した光は、偏光軸が実質的に９０°変化されて（第２の偏光軸を有した状態で）出射される。その後、第１の偏光軸を有した状態で偏光制御領域７ａを出射した光は、レンチキュラーレンズ８により、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａに向かって進行するように集光される。また、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有した状態で偏光制御領域７ｂを出射した光は、レンチキュラーレンズ８により、観察者１０および２０の右目１０ａおよび２０ａに向かって進行するように集光される。
【００４６】
そして、図８に示すように、第１の偏光軸を有した状態で、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａに向かって進行する光は、透過領域９ａおよび偏光領域９ｂを有する位相差板９に入射する。そして、第１の偏光軸を有する光が、位相差板９の透過領域９ａおよび偏光領域９ｂを透過する。この際、位相差板９の透過領域９ａを透過した光は、偏光軸が変化されることなく透過するととともに、偏光領域９ｂに入射した光は、偏光軸が実質的に９０°変化されて（第２の偏光軸を有した状態で）出射される。その後、第１の偏光軸を有した状態で位相差板９の透過領域９ａから出射されて観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａに向かう光は、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４に入射されるととともに、そのまま偏光板４を透過して表示パネル２の画素列２ａに入射する。これに対して、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有した状態で位相差板９の偏光領域９ｂから出射されて観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａに向かう光は、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４に入射されて吸収される。このため、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、右目用画像Ｒ３が表示されている表示パネル２の画素列２ｂを通過する光が到達しないので、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａは、表示パネル２の画素列２ｂに表示される右目用画像Ｒ３を見ることができない。これにより、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、図９に示すように、表示パネル２の画素列２ａに表示される左目用画像Ｌ３が入射される。
【００４７】
また、第２の偏光軸を有した状態で、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂに向かって進行する光は、図８に示すように、透過領域９ａおよび偏光領域９ｂを有する位相差板９に入射する。そして、第２の偏光軸を有する光が、位相差板９の透過領域９ａおよび偏光領域９ｂを透過する。この際、位相差板９の透過領域９ａを透過した光は、偏光軸が変化されることなく透過するととともに、偏光領域９ｂに入射した光は、偏光軸が実質的に９０°変化された状態（第１の偏光軸を有した状態）で出射される。その後、第２の偏光軸を有した状態で位相差板９の透過領域９ａから出射されて観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂに向かう光は、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４に入射されて吸収される。このため、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、左目用画像Ｌ３が表示されている表示パネル２の画素列２ａを通過する光が到達しないので、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂは、表示パネル２の画素列２ａに表示される左目用画像Ｌ３を見ることができない。これに対して、第１の偏光軸を有した状態で位相差板９の偏光領域９ｂから出射されて観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂに向かう光は、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４に入射されるととともに、そのまま偏光板４を透過して表示パネル２の画素列２ｂに入射する。これにより、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、図９に示すように、表示パネル２の画素列２ｂに表示される右目用画像Ｒ３が入射される。上記したように、観察者１０および２０の左目および右目に、それぞれ、両眼視差を有する左目用画像Ｌ３および右目用画像Ｒ３が入射されることにより、観察者１０および２０は、立体画像を見ることが可能となる。
【００４８】
（画像劣化の少ない平面画像表示方法）
図１０は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の平面画像表示時における偏光制御液晶パネル、位相差板および表示パネルを示した図である。図１１は、図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の平面画像表示時において観察者が観察する表示パネルの領域を説明するための図である。次に、図７、図１０および図１１を参照して、本発明の第１実施形態による画像表示装置１の平面画像表示方法について説明する。
【００４９】
まず、異なる観察位置に位置する観察者１０および２０に平面画像を提供するための偏光制御液晶パネル７および表示パネル２の構成について説明する。この偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂからなる組は、図７に示した立体画像表示モードと同様に、レンチキュラーレンズ８の各々のレンズ部８ａに対応して２組ずつ設けられている。つまり、画像劣化の少ない平面画像表示時には、上述したように、偏光制御液晶パネル７の２本の電極７ｄ毎に電圧の印加の有無が変化するように制御することによって、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂを、それぞれ、２つの単位領域７ｃ（図３参照）により構成する。また、図１０に示すように、表示パネル２には、０／１２０秒〜２／１２０秒の間では平面画像Ｓ１が表示されており、２／１２０秒〜４／１２０秒の間では平面画像Ｓ２が表示されている。そして、この後は、１／６０秒毎に順次平面画像が表示される。
【００５０】
ここで、第１実施形態の平面画像の表示時には、偏光制御液晶パネル７は、電極７ｄの駆動を制御することによって、表示パネル２の１／２フレーム期間（１／１２０秒）毎に、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａと７ｂとが入れ替わるように制御される。上記構成において、０／１２０秒〜１／１２０秒の間では、図１０および図１１に示すように、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、表示パネル２の画素列２ａに表示される平面画像Ｓ１が入射する。また、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、表示パネル２の画素列２ｂに表示される平面画像Ｓ１が入射する。そして、１／１２０秒〜２／１２０秒の間では、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂが入れ替わるように制御されるため、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａに向かう光は、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ｂを透過することにより、偏光軸が実質的に９０°変化された状態で、位相差板９に向かって進行する。そのため、図１１に示すように、１／１２０秒〜２／１２０秒の間では、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、表示パネル２の画素列２ｂに表示される平面画像Ｓ１が入射するとともに、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、表示パネル２の画素列２ａに表示される平面画像Ｓ１が入射する。
【００５１】
そして、２／１２０秒〜３／１２０秒の間では、０／１２０秒〜１／１２０秒の間と同様に、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、表示パネル２の画素列２ａに表示される平面画像Ｓ２が入射するとともに、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、表示パネル２の画素列２ｂに表示される平面画像Ｓ２が入射する。そして、３／１２０秒〜４／１２０秒の間では、１／１２０秒〜２／１２０秒の間と同様に、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、表示パネル２の画素列２ｂに表示される平面画像Ｓ２が入射するとともに、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、表示パネル２の画素列２ａに表示される平面画像Ｓ２が入射する。このようにして、２／１２０秒（１／６０秒）の間に、観察者１０および２０に、表示パネル２の全域に表示される平面画像Ｓを入射させることが可能となるので、観察者１０および２０に、画像劣化の少ない平面画像を提供することが可能となる。
【００５２】
（立体画像表示モードでの画像劣化抑制方法）
図１２は、図１に示した本発明の第１実施形態の変形例による画像表示装置の画像劣化の少ない立体画像表示時における偏光制御液晶パネル、位相差板および表示パネルを示した図である。図１３は、図１に示した本発明の第１実施形態の変形例による画像表示装置の画像劣化の少ない立体画像表示時において観察者が観察する表示パネルの領域を説明するための図である。次に、図７、図１２および図１３を参照して、本発明の第１実施形態の変形例による画像表示装置１の画像劣化の少ない立体画像表示方法について説明する。
【００５３】
まず、この第１実施形態の変形例による画像表示装置１の偏光制御液晶パネル７および表示パネル２の構成は、図７に示した立体画像表示モードと同様に、レンチキュラーレンズ８の各々のレンズ部８ａに対応して２組ずつ設けられている。つまり、画像劣化の少ない画像表示時には、上述したように、偏光制御液晶パネル７の２本の電極７ｄ毎に電圧の印加の有無が変化するように制御することによって、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂを、それぞれ、２つの単位領域７ｃ（図３参照）により構成する。
【００５４】
ここで、この第１実施形態の変形例による立体表示方法では、図１２に示すように、表示パネル２は、表示パネル２の画素電極（図示せず）の駆動を制御することによって、表示パネル２の１／２フレーム期間（１／１２０秒）毎に、表示パネル２の画素列２ａと画素列２ｂとに表示される左目用画像と右目用画像とが入れ替わるように制御される。つまり、０／１２０秒〜１／１２０秒の間では、表示パネル２の画素列２ａには、左目用画像Ｌ４が表示されているとともに、画素列２ｂには、右目用画像Ｒ４が表示されている。そして、１／１２０秒〜２／１２０秒の間では、表示パネル２の画素列２ａには、右目用画像Ｒ４が表示されているとともに、画素列２ｂには、左目用画像Ｌ４が表示されている。そして、２／１２０秒〜３／１２０秒の間では、表示パネル２の画素列２ａには、左目用画像Ｌ５が表示されているとともに、画素列２ｂには、右目用画像Ｒ５が表示されている。そして、３／１２０秒〜４／１２０秒の間では、表示パネル２の画素列２ａには、右目用画像Ｒ５が表示されているとともに、画素列２ｂには、左目用画像Ｌ５が表示されている。その後も、同様にして、１／１２０秒毎に左目用画像と右目用画像とが入れ替わって表示される。
【００５５】
上記構成において、０／１２０秒〜１／１２０秒の間では、図１２および図１３に示すように、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、表示パネル２の画素列２ａに表示される左目用画像Ｌ４が入射されるとともに、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、表示パネル２の画素列２ｂに表示される右目用画像Ｒ４が入射される。そして、１／１２０秒〜２／１２０秒の間では、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂが入れ替わるように制御されるため、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａに向かう光は、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ｂを透過することにより、偏光軸が実質的に９０°変化された状態で、位相差板９に向かって進行する。このとき、表示パネル２の画素列２ａと２ｂとに表示される左目用画像Ｌ４と右目用画像Ｒ４とが入れ替わるように制御されるため、図１３に示すように、１／１２０秒〜２／１２０秒の間では、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、表示パネル２の画素列２ｂに表示される左目用画像Ｌ４が入射するとともに、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、表示パネル２の画素列２ａに表示される右目用画像Ｒ４が入射する。
【００５６】
そして、２／１２０秒〜３／１２０秒の間では、０／１２０秒〜１／１２０秒の間と同様に、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、表示パネル２の画素列２ａに表示される左目用画像Ｌ５が入射するとともに、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、表示パネル２の画素列２ｂに表示される右目用画像Ｒ５が入射する。その後、３／１２０秒〜４／１２０秒の間では、１／１２０秒〜２／１２０秒の間と同様に、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａには、表示パネル２の画素列２ｂに表示される左目用画像Ｌ５が入射するとともに、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂには、表示パネル２の画素列２ａに表示される右目用画像Ｒ５が入射する。これらの結果、１フレーム期間（２／１２０秒（１／６０秒））の間に、観察者１０および２０の右目１０ｂおよび２０ｂは、表示パネル２の全ての領域（画素列２ａおよび２ｂ）に表示される右目用画像を見ることが可能になるとともに、観察者１０および２０の左目１０ａおよび２０ａは、表示パネル２のすべての領域（画素列２ａおよび２ｂ）に表示される左目用画像を見ることが可能になるので、観察者１０および２０は、画像劣化の少ない立体画像を見ることが可能となる。
【００５７】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、上記のように、バックライト５と表示パネル２との間に、バックライト５から偏光板６を介して照射された光を、第１の偏光軸を有する光と、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光とに分離するための偏光制御液晶パネル７を設けるとともに、偏光制御液晶パネル７と表示パネル２との間に、偏光制御液晶パネル７により異なる偏光軸を有するように分離された光を、それぞれ、所定の方向に進行させるレンチキュラーレンズ８を設けることによって、バックライト５から照射された光を、表示パネル２に入射させる前に、観察位置の異なる観察者１０および２０に向かうように分離することができる。これにより、画素ピッチの小さい高精細な表示パネル２を用いたとしても、表示パネル２の画素ピッチに依存することなく、観察者１０および２０に向かって光が進行するので、観察位置の異なる観察者１０および２０に異なる高精細な画像を提供することができる。
【００５８】
また、第１実施形態では、偏光制御液晶パネル７により異なる偏光軸を有するように分離された光を、それぞれ、所定の方向に進行させるレンチキュラーレンズ８を設けることによって、表示パネル２を出射した光を、所定の角度の方向に進行するように制限する部材を介して進行させる場合と異なり、観察者１０および２０に向かって進行する光が遮光されないので、観察者１０および２０に向かって進行する光の輝度が低下するのを抑制することができる。これにより、画像が暗く見えるのを抑制することができる。
【００５９】
また、第１実施形態では、偏光制御液晶パネル７に、第１の偏光軸を有する光を透過させるための偏光制御領域７ａと、第１の偏光軸を有する光を、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光に変化させるための偏光制御領域７ｂとを設けるとともに、レンチキュラーレンズ８に、偏光制御領域７ａおよび７ｂからなる組に対応して実質的に半円柱状のレンズ部８ａを設けることによって、第１の偏光軸を有する光と、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光とを、レンチキュラーレンズ８のレンズ部８により、観察位置の異なる観察者１０および２０に向かうように分離することができるので、容易に、観察位置の異なる観察者１０および２０に異なる画像を提供することができる。
【００６０】
また、第１実施形態では、表示パネル２に、位相差板９の図１のＧ方向に延びるように設けられた透過領域９ａおよび偏光領域９ｂに対応するように、画素列２ａおよび２ｂを設けることによって、位相差板９の透過領域９ａを透過した光を、表示パネル２の画素列２ａに入射させるとともに表示パネル２の画素列２ａに表示される画像Ｌ２（図４参照）を保持させた状態で、観察者１０に向かって進行させることができる。また、偏光領域９ｂを透過した光を、表示パネル２の画素列２ｂに入射させるとともに表示パネル２の画素列２ａに表示される画像Ｒ２（図４参照）を保持させた状態で、観察者２０に向かって進行させることができる。これにより、容易に、観察位置の異なる観察者１０および２０に、異なる画像を提供することができる。
【００６１】
また、第１実施形態では、偏光制御液晶パネル７に、第１の偏光軸を有する光を透過させるための偏光制御領域７ａと、第１の偏光軸を有する光を、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光に変化させるための偏光制御領域７ｂとが図１のＦ方向に延びるとともにＧ方向に交互に設けることによって、偏光制御領域７ａの電極７ｄに電圧を印加することによって、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａに位置する液晶により、バックライト５から照射された光の偏光軸を変化させることなく、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａを透過させることができる。また、偏光制御領域７ｂの電極７ｄに電圧を印加しないことによって、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ｂに位置する液晶により、バックライト５から照射された光の偏光軸を実質的に９０°変化させた状態で、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ｂを透過させることができる。これらにより、容易に、バックライト５から照射された光の偏光軸を制御することができる。
【００６２】
また、第１実施形態では、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび７ｂを制御するための複数本の電極７ｄの駆動を制御して、バックライト５から照射される光の到達領域を制御することによって、２画面表示時では４本の電極７ｄにより構成される偏光制御領域７ａおよび７ｂを、２本の電極により構成することができるので、偏光制御領域７ａおよび偏光制御領域７ｂを細分化することができる。これにより、バックライト５から照射される光を、細分化された偏光制御領域７ａおよび７ｂを介して、レンチキュラーレンズ８のレンズ部８ａに入射させることにより、光の到達領域を細分化することができる。このため、光の到達領域を、観察者１０（２０）の右目１０ｂ（２０ｂ）および左目１０ａ（２０ａ）にそれぞれ対応するように細分化することができるので、両眼視差のある画像を観察者１０（２０）の左目１０ａ（２０ａ）および右目１０ｂ（２０ｂ）に入射させることができる。これにより、異なる観察位置に位置する観察者１０および２０に立体画像を提供することができる。
【００６３】
（第２実施形態）
図１４は、本発明の第２実施形態による画像表示装置の構成を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。この第２実施形態では、上記第１実施形態とは異なり、観察者の観察位置の移動に伴って立体画像の表示位置を変化させる画像表示装置１００について説明する。
【００６４】
この第２実施形態による画像表示装置１００は、図１４に示すように、観察者１０の位置を検出するための位置検出センサ１３０と、位置検出センサ１３０により検出された観察者１０の位置に応じて、偏光制御液晶パネル７の電極７ｄを駆動して、偏光制御領域７ａおよび７ｂを移動させるための制御部１４０とを備えている。なお、位置検出センサ１３０は、本発明の「位置検出手段」の一例である。また、第２実施形態では、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａは、偏光制御液晶パネル７の電極７ｄ（図３参照）の駆動を制御することによって、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａを、１つの単位領域７ｃ（図３参照）により構成して、観察者の観察位置の移動に伴って立体画像の表示位置を変化させるモード（ヘッドトラッキングモード）に切り換える。また、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ｂは、偏光制御領域７ａを構成する単位領域７ｃ以外の単位領域７ｃにより構成されている。なお、第２実施形態のその他の構成は、上記した第１実施形態と同様である。
【００６５】
上記の構成を有する第２実施形態の画像表示装置１００において、観察者１０が、図１４の矢印Ｈ方向に（図１４の位置Ｐから図１４の位置Ｑに）移動した場合について説明する。この場合には、位置検出センサ１３０が、観察者１０の観察位置が図１４の矢印Ｈ方向に移動したことを検出する。そして、位置検出センサ１３０から制御部１４０に移動検出情報が送信される。この移動検出情報に基づいて、制御部１４０は、偏光制御領域７ａを透過した光が、観察者１０の左目１０ａに入射するように、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａを、図１４の矢印Ｉ方向に偏光制御領域７ａ１の位置まで移動させる。
【００６６】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記のように、観察者１０の位置を検出するための位置検出センサ１３０と、位置検出センサ１３０により検出された観察者１０の位置に応じて、偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａおよび偏光制御領域７ｂを移動させるための制御部１４０とを設けることによって、観察者１０が動くのを位置検出センサ１３０により検出するとともに、その移動検出情報に基づいて偏光制御液晶パネル７の偏光制御領域７ａと偏光制御領域７ｂとを移動させることができる。これにより、観察者１０が移動した場合にも、観察者１０に適切な画像を提供することができる。なお、上記第２実施形態の位置検出センサ１３０を、画像認識などにより複数人の観察者の移動を検出可能に構成するとともに、制御部１４０を複数人の観察者に対応する偏光制御領域７ａおよび７ｂを個々に移動可能なように構成すれば、複数人の観察者が移動した場合にも、各観察者に適切な立体画像を提供することができる。
【００６７】
（第３実施形態）
図１５は、本発明の第３実施形態による画像表示装置において観察者が表示パネルを見た状態を側方から示した図である。図１６〜図１８は、図１５に示した本発明の第３実施形態による画像表示装置の原理の詳細を説明するための図である。図１９は、本発明の第３実施形態による画像表示装置の位相差板の開口率に対する適視領域の変化を示したグラフである。この第３実施形態では、上記第１実施形態の構成と異なり、観察者に適切な画像である正視像を提供する方法について説明する。
【００６８】
この第３実施形態による画像表示装置２００は、図１５に示すように、画像を表示するための表示パネル２０２と、表示パネル２０２を挟み込むように配置される偏光板３および４と、表示パネル２０２に光を照射するためのバックライト５と、バックライト５の観察者１０および２０（図２参照）側に配置された偏光板６とを備えている。また、表示パネル２０２は、厚みｔ１（たとえば、約０．７ｍｍ）を有するガラス（屈折率ｎ３＝約１．５３）からなる。また、偏光板４は、厚みｔ２（約０．１ｍｍ）を有する樹脂（屈折率ｎ４＝約１．４９）からなる。
【００６９】
また、レンチキュラーレンズ８と表示パネル２０２に取り付けられた偏光板４との間には、位相差板２０９が配置されている。この位相差板２０９は、第１の偏光軸を有する光を透過させる透過領域２０９ａと、第１の偏光軸を有する光を第２の偏光軸を有する光に変化させるための偏光領域２０９ｂとを含んでいる。なお、位相差板２０９は、本発明の「第１位相差板」の一例であり、透過領域２０９ａは、本発明の「第３偏光制御領域」の一例であり、偏光領域２０９ｂは、本発明の「第４偏光制御領域」の一例である。
【００７０】
ここで、第３実施形態では、透過領域２０９ａと偏光領域２０９ｂとの間には、遮光領域２０９ｃが設けられている。また、透過領域２０９ａと偏光領域２０９ｂと遮光領域２０９ｃとは、図１５のＪ方向と実質的に直交する方向（観察者１０および２０の左右の目を結ぶ線に平行な方向）に延びるように設けられている。また、透過領域２０９ａおよび２０９ｂは、位相差板２０９の透過領域２０９ａおよび偏光領域２０９ｂの図１５のＪ方向の長さをｐ、図１５のＪ方向の開口率をαとすると、図１５のＪ方向の開口長さＰ＝α・ｐを有している。
【００７１】
また、表示パネル２０２には、画素列２０２ａおよび２０２ｂが図１５のＪ方向と実質的に直交する方向（観察者１０および２０の左右の目を結ぶ線に平行な方向）に延びるように設けられている。この画素列２０２ａおよび２０２ｂは、それぞれ、位相差板２０９のＪ方向と実質的に直交する方向に延びるように設けられた透過領域２０９ａおよび偏光領域２０９ｂに対応するように設けられている。また、表示パネル２０２の画素列２０２ａには、観察者１０が見るための画像Ｌ８が表示されているとともに、画素列２０２ｂには、観察者２０が見るための画像Ｒ８が表示されている。また、画素列２０２ａおよび２０２ｂは、表示パネル２０２の画素列２０２ａおよび２０２ｂの図１５のＪ方向の長さをｑ、図１５のＪ方向の開口率をβ（０．７８６３５）とすると、図１５のＪ方向の画素の開口長さＱ＝β・ｑ（０．１４９８ｍｍ）を有している。
【００７２】
ここで、第３実施形態では、位相差板２０９に遮光領域２０９ｃが設けられていることに加えて、表示パネル２０２の画素列２０２ａと２０２ｂとの間に、遮光部材２０２ｃが設けられている。この遮光部材２０２ｃは、図１５のＪ方向と実質的に直交する方向（観察者１０および２０の左右の目を結ぶ線に平行な方向）に延びるように設けられている。
【００７３】
また、観察者１０および２０は、表示パネル２０２から観察距離Ｋ（７５０ｍｍ）離れた位置から観察しているとする。また、表示パネル２０２から位相差板２０９までの距離ｄを、表示パネル２０２の厚みｔ１と偏光板４の厚みｔ２とを空気換算することにより算出すると、距離ｄ＝ｔ１／ｎ３＋ｔ２／ｎ４＝０．５２４６ｍｍとなる。なお、図１５では、偏光板４と位相差版２０９との間に間隔が設けられているが、実際には、偏光板４と位相差版２０９との間には間隔は存在しない。また、位相差板２０９の透過領域２０９ａ（偏光領域２０９ｂ）を透過するとともに、表示パネル２０２の画素列２０２ａ（画素列２０２ｂ）を透過した光は、観察距離Ｋだけ離れた位置に、Ｘの長さを有する正視領域２８０を形成する。また、同様に、位相差板２０９の透過領域２０９ａ（偏光領域２０９ｂ）を透過するとともに、表示パネル２０２の画素列２０２ｂ（画素列２０２ａ）を透過した光は、観察距離Ｋだけ離れた位置に、Ｘの長さを有する逆視領域２８１を形成する。
【００７４】
まず、図１６を参照して、位相差板２０９に遮光領域２０９ｃが設けられておらず、かつ、表示パネル２０２に遮光部材２０２ｃが設けられていない場合（α＝１かつβ＝１の場合）について説明する。
【００７５】
この場合、図１６に示すように、位相差板２０９の透過領域２０９ａおよび偏光領域２０９ｂは、図１６のＪ方向の長さＰ＝ｐを有している。また、表示パネル２０２の画素列２０２ａおよび２０２ｂは、図１６のＪ方向の長さＱ＝ｑ（０．１９０５ｍｍ）を有している。また、図１６を参照して、ｐの長さの底辺と頂点２９０とを含む三角形２９１と、ｑの長さの底辺と頂点２９０とを含む三角形２９２との相似関係から、
ｐ：ｄ＋Ｋ＝ｑ：Ｋ・・・（３）
この式（３）をｐについての式にすると、次の式（４）が導かれる。
ｐ＝ｑ（ｄ＋Ｋ）／Ｋ・・・（４）
【００７６】
次に、図１７を参照して、位相差板２０９に遮光領域２０９ｃを設けるとともに、表示パネル２０２に遮光部材２０２ｃが設けられていない場合（０＜α＜１かつβ＝１の場合）について説明する。
【００７７】
この場合、図１７に示すように、位相差板２０９の透過領域２０９ａおよび偏光領域２０９ｂは、図１７のＪ方向の長さ（開口長さ）Ｐ＝α・ｐを有している。また、表示パネル２０２の画素列２０２ａおよび２０２ｂは、図１７のＪ方向の長さ（開口長さ）Ｑ＝ｑ（０．１９０５ｍｍ）を有している。また、位相差板２０９の遮光領域２０９ｃにより、正視領域２８０に光の到達しない光未到達領域２８０ａおよび逆視領域２８１に光の到達しない光未到達領域２８１ａが形成される。また、逆視領域２８１に形成される光未到達領域２８１ａにより、観察者１０および２０が正視像のみを見ることができる長さＹを有する適視領域２８５が形成される。つまり、観察者１０および２０が、この適視領域２８５で観察すれば、観察者１０および２０の目には正視像のみ映ることになる。また、位相差板２０９の偏光領域２０９ｂの下端を通過するとともに表示パネル２０２の画素列２０２ｂの下端を通過する光線２７０に平行な補助線２７１を、表示パネル２０２の画素列２０２ａの下端から引いておく。また、位相差板２０９の偏光領域２０９ｂの上端を通過するとともに表示パネル２０２の画素列２０２ｂの上端を通過する光線２７２に平行な補助線２７３を、位相差板２０９の偏光領域２０９ｂの下端から引いておく。これにより、図１７に示すように、光線２７０と補助線２７３と頂点２５１とを含む三角形（ハッチング領域）２９３と、光線２７２と補助線２７１と頂点２５２とを含む三角形（ハッチング領域）２９４との相似関係から、次の式（５）が導かれる。
ｑ−α・ｐ：Ｙ−ｑ＝ｄ：Ｋ・・・（５）
また、位相差板２０９の偏光領域２０９ｂの下端を通過するとともに表示パネル２０２の画素列２０２ｂの上端を通過する光線２７４と光線２７０と頂点２５１とを含む三角形２９５と、ｑの長さの底面と頂点２５１とを含む三角形２９６との相似関係から、式（６）が導かれる。
ｑ：ｄ＝Ｘ／２：Ｋ＋ｄ・・・（６）
そして、式（５）および式（６）により、Ｙについての式にすると、次の式（７）が導かれる。
Ｙ＝Ｘ／２−α・ｐ・Ｋ／ｄ・・・（７）
【００７８】
次に、図１８を参照して、位相差板２０９に遮光領域２０９ｃを設けるとともに、表示パネル２０２に遮光部材２０２ｃを設ける場合（０＜α＜１かつ０＜β＜１の場合）（第３実施形態）について説明する。
【００７９】
この第３実施形態の場合、図１８に示すように、位相差板２０９の透過領域２０９ａおよび偏光領域２０９ｂは、図１８のＪ方向の長さ（開口長さ）Ｐ＝α・ｐを有している。また、表示パネル２０２の画素列２０２ａおよび画素列２０２ｂは、図１８のＪ方向の長さ（開口長さ）Ｑ＝β・ｑ（０．１４９８ｍｍ）を有している。また、位相差板２０９の遮光領域２０９ｃにより、正視領域２８０に光の到達しない光未到達領域２８０ａおよび逆視領域２８１に光の到達しない光未到達領域２８１ａが形成される。また、表示パネル２０２の遮光部材２０２ｃにより、正視領域２８０に光の到達しない光未到達領域２８０ｂおよび逆視領域２８１に光の到達しない光未到達領域２８１ｂが形成される。また、逆視領域２８１に形成される光未到達領域２８１ａと２８１ｂとにより、観察者１０および２０が正視像のみを見ることができる長さＹを有する適視領域２８５が形成される。つまり、観察者１０および２０が、この適視領域２８５で観察すれば、観察者１０および２０の目には正視像のみ映ることになる。また、光未到達領域２８１ｂの外側には、正視像と逆視像との両方の像が観察されるクロストーク領域２８６が形成される。このクロストーク領域２８６は、Ｊ方向の長さＺを有する。また、長さＹの適視領域２８５と適視領域２８５の外側に形成されるクロストーク領域２８６とを加えた長さをＸ２（＝Ｙ＋２Ｚ）とする。また、図１８を参照して、α・ｐの長さの底面と頂点２５３とを含む三角形（ハッチング領域）２９７と、β・ｑの長さの底面と頂点２５３とを含む三角形（ハッチング領域）２９８との相似関係から、式（８）が導かれる。
α・ｐ：ｄ２＝β・ｑ：ｄ−ｄ２・・・（８）
また、β・ｑの長さの底面と頂点２５３とを含む三角形（ハッチング領域）２９８と、Ｘ２の長さの底面と頂点２５３とを含む三角形２９９との相似関係から、式（９）が導かれる。β・ｑ：ｄ−ｄ２＝Ｘ２：Ｋ＋ｄ−ｄ２・・・（９）
なお、ｄ２は、位相差板２０９の偏光領域２０９ｂの上端を通過するとともに表示パネル２０２の画素列２０２ｂの下端を通過する光線２７５と、位相差板２０９の偏光領域２０９ｂの下端を通過するとともに表示パネル２０２の画素列２０２ｂの上端を通過する光線２７６との交点（頂点２５３）と位相差板２０９との間の距離である。また、上記式（８）より、ｄ２についての式にすると、次の式（１０）が導かれる。
ｄ２＝α・ｐ・ｄ／（α・ｐ＋β・ｑ）・・・（１０）
そして、上記式（１０）を上記式（９）に代入することによって、次の式（１１）が導かれる。
Ｘ２＝（Ｋ＋ｄ）（α・ｐ＋β・ｑ）／ｄ−α・ｐ・・・（１１）
また、適視領域２８５の外側に形成されたＪ方向の長さＺを有するクロストーク領域２８６は、２Ｚ＝Ｘ２−Ｙにより定義されるので、次の式（１２）で表される。
Ｚ＝（Ｘ２−Ｙ）／２・・・（１２）
また、クロストーク領域２８６は、図１８に示すように、Ｙ／２＋Ｚ＋Ｙ／２＝Ｘ／２で表されるので、次の式（１３）で表される。
Ｙ＝Ｘ／２−Ｚ・・・（１３）
【００８０】
また、Ｊ方向の長さＺを有するクロストーク領域２８６をなくすためには、上記式（１２）および上記式（１３）において、Ｚ＝０すなわち、Ｘ２＝ＹおよびＹ＝Ｘ／２とする必要があるので、上記式（６）にＸ／２＝Ｙを代入するとともに、上記式（１１）にＸ２＝Ｙを代入し、さらに、それら２つの式からＹを消すように展開すると、次の式（１４）が導かれる。
ｑ（Ｋ＋ｄ）／ｄ−（Ｋ＋ｄ）（α・ｐ＋β・ｑ）／ｄ＋α・ｐ＝０・・・（１４）
さらに、上記式（１４）をまとめて、次の式（１５）が導かれる。
ｑ（Ｋ＋ｄ）（１−β）−α・ｐ・Ｋ＝０・・・（１５）
また、上記式（１５）に、上記式（４）を代入することにより、次の式（１６）導かれる。
（１−α−β）ｐ・Ｋ＝０・・・（１６）
また、Ｙ＝Ｘ／２であるので、式（１６）の左辺および右辺に、それぞれ、Ｘ／２、Ｙを加算しても等式が成り立ち、次の式（１７）が導かれる。
Ｙ＝（１−α−β）ｐ・Ｋ＋Ｘ／２・・・（１７）
ここで、ｐおよびＫは、０ではないので、１−α−β＝０になる。これにより、α＝１−βになる。すなわち、図１５および図１８に示した第３実施形態の構成において、クロストーク領域２８６をなくすためには、図１９に示すグラフのように、位相差板２０９の開口率αを、表示パネル２０２の開口率βを用いて、α＝１−β（α＝０．２１３６）となるように設計すればよい。なお、図１９には、図１７に示した位相差板２０９に遮光領域２０９ｃが設けられているとともに、表示パネル２０２には遮光部材が設けられていない構成に対応する式（７）によって規定される線（実線）と、図１８に示した位相差板２０９に遮光領域２０９ｃが設けられているとともに、表示パネル２０２にも遮光部材２０２ｃが設けられた第３実施形態の構成に対応する式（１７）によって規定される線（２点鎖線）とが示されている。
【００８１】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、上記のように、位相差板２０９の透過領域２０９ａと偏光領域２０９ｂとの間に、遮光領域２０９ｃを設けることによって、観察者１０および２０の逆視領域２８１の位置に、光が到達しない光未到達領域２８１ａを形成することができる。そして、このような光未到達領域２８１ａでは、観察者１０は観察者１０用の画像を見ることができるとともに、観察者２０は観察者２０用の画像を見ることができる。その結果、観察者１０の左目１０ａおよび右目１０ｂに、観察者２０用の画像が入るのを抑制することができるとともに、観察者２０の左目２０ａおよび右目２０ｂに、観察者１０用の画像が入るのを抑制することができる。
【００８２】
また、第３実施形態では、位相差板２０９に遮光領域２０９ｃを設けることに加えて、表示パネル２０２の画素列２０２ａと画素列２０２ｂとの間に、遮光部材２０２ｃを設けることによって、観察者１０および２０の逆視領域２８１の位置に、光未到達領域２８１ａに加えて、光未到達領域２８１ｂも形成することができるので、長さの大きい光未到達領域２８１ａおよび２８１ｂを形成することができる。これにより、その長さの大きい光未到達領域２８１ａおよび２８１ｂでは、観察者１０は観察者１０用の画像のみを見ることができるとともに、観察者２０は観察者２０用の画像を見ることができるので、観察者１０の左目１０ａおよび右目１０ｂに、観察者２０用の画像が入るのをより有効に抑制することができるとともに、観察者２０の左目２０ａおよび右目２０ｂに、観察者１０用の画像が入るのをより有効に抑制することができる。
【００８３】
（第４実施形態）
図２０は、本発明の第４実施形態による画像表示装置の分解斜視図である。図２１は、図２０に示した本発明の第４実施形態による画像表示装置の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。この第４実施形態では、上記第１実施形態の構成において、偏光制御液晶パネルに代えて位相差板３０７を用いた場合について説明する。なお、位相差板３０７以外の構成は、上記第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００８４】
ここで、第４実施形態による画像表示装置３００では、図２０および図２１に示すように、偏光板６とレンチキュラーレンズ８との間には、位相差板３０７が配置されている。この位相差板３０７は、バックライト５から偏光板６を介して照射された第１の偏光軸を有する光を透過させるための透過領域３０７ａと、第１の偏光軸を有する光を、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光に変化させるための偏光領域３０７ｂとを有している。また、位相差板３０７の透過領域３０７ａおよび偏光領域３０７ｂは、観察者１０（２０）の左目１０ａ（２０ａ）および右目１０ｂ（２０ｂ）を結んだ線分に対して実質的に垂直な方向（図２０のＬ方向）に延びるとともに、図２０のＬ方向と実質的に直交する方向に交互に設けられている。なお、位相差板３０７は、本発明の「偏光軸制御手段」および「第２位相差板」の一例である。また、透過領域３０７ａは、本発明の「第２偏光制御領域」の一例であり、偏光領域３０７ｂは、本発明の「第１偏光制御領域」の一例である。
【００８５】
次に、図２１を参照して、本発明の第４実施形態による画像表示装置３００の２画面表示方法について説明する。
【００８６】
まず、異なる観察位置に位置する観察者１０および２０に異なる画像を提供する２画面表示を行うための位相差板３０７および表示パネル２の構成について説明する。この位相差板３０７の透過領域３０７ａおよび偏光領域３０７ｂからなる組は、図２１に示すように、レンチキュラーレンズ８の各々のレンズ部８ａに対応して１組ずつ設けられている。
【００８７】
上記構成において、バックライト５から照射された光は、バックライト５の観察者１０および２０側に配置された偏光板６により、第１の偏光軸を有する光のみを透過して、位相差板３０７に向かって進行する。そして、第１の偏光軸を有する光が、位相差板３０７の透過領域３０７ａおよび偏光領域３０７ｂを透過する。この際、位相差板３０７の透過領域３０７ａに入射した光は、偏光軸が変化されることなく透過する一方、位相差板３０７の偏光領域３０７ｂに入射した光は、偏光軸が９０°変化されて出射される。その後、第１の偏光軸を有した状態で透過領域３０７ａを出射した光は、レンチキュラーレンズ８により、観察者１０に向かって進行するように集光される。また、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有した状態で偏光領域３０７ｂを透過した光は、レンチキュラーレンズ８により、観察者２０に向かって進行するように集光される。この後の画像表示装置３００の動作は、上記第１実施形態の画像表示装置１００と同様であるのでその説明を省略する。
【００８８】
（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、上記のように、第１の偏光軸を有する光を透過させる透過領域３０７ａと、第１の偏光軸を有する光を、第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光に変化させるための偏光領域３０７ｂとが図２０のＬ方向に延びるとともに図２０のＬ方向と実質的に直交する方向に交互に設けられた位相差板３０７を設けることによって、上記第１実施形態における偏光制御液晶パネル７を用いる場合に比べて簡単な構成で、バックライト５から照射された光を異なる偏光軸を有する光に分離することができる。
【００８９】
（第５実施形態）
図２２は、本発明の第５実施形態による画像表示装置の原理を説明するための観察者が側方から表示パネルを見た状態を示した図である。この第５実施形態では、上記第１実施形態の構成において、位相差板９と表示パネル２に取り付けられる偏光板４との間にレンチキュラーレンズ４０１を配置した場合について説明する。なお、レンチキュラーレンズ４０１以外の構成は、上記第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００９０】
この第５実施形態による画像表示装置４００では、図２２に示すように、表示パネル２に取り付けられる偏光板４と位相差板９との間には、レンチキュラーレンズ４０１が配置されている。このレンチキュラーレンズ４０１には、実質的に半円柱状のレンズ部４０１ａが、図２２のＭ方向と直交する方向（図２２の紙面に対して垂直方向）に延びるように複数形成されている。このレンズ部４０１ａを含むレンチキュラーレンズ４０１は、位相差板９の透過領域９ａから出射した光を表示パネル２の画素列２ａに導くとともに、位相差板９の偏光領域９ｂから出射した光を表示パネル２の画素列２ｂに導く機能を有している。なお、レンチキュラーレンズ４０１は、本発明の「第２レンチキュラーレンズ」の一例であり、レンズ部４０１ａは、本発明の「第２レンズ部」の一例である。
【００９１】
（第５実施形態の効果）
第５実施形態では、上記のように、表示パネル２に取り付けられる偏光板４と位相差板９との間に、図２２のＭ方向と実質的に直交する方向に延びるように形成された実質的に半円柱状のレンズ部４０１ａが形成されたレンチキュラーレンズ４０１を設けることによって、位相差板９の透過領域９ａを透過した光を、レンチキュラーレンズ４０１のレンズ部４０１ａにより、表示パネル２の画素列２ａに入射させるとともに、位相差板９の偏光領域９ｂを透過した光を、レンチキュラーレンズ４０１のレンズ部４０１ｂにより集光して表示パネル２の画素列２ｂに入射させることができる。その結果、観察者１０および２０に見るべき画像とは異なる画像が提供されるのを、容易に、抑制することができる。
【００９２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９３】
たとえば、上記第１実施形態では、偏光制御液晶パネル７と位相差板９との間にレンチキュラーレンズ８を配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、図２３に示した本発明の第１実施形態の変形例のように、偏光制御液晶パネル７と位相差板９との間に観察者の左右の目を結んだ線分に対して直交する方向（図２３の紙面と垂直な方向）に延びる複数のレンズ部からなるストライプ状のプリズムレンズ５８を配置してもよい。
【００９４】
また、上記第１実施形態では、レンチキュラーレンズ８のレンズ部８ａが図１のＦ方向に延びるように複数形成される例を示したが、本発明はこれに限らず、図２４に示した本発明の第１実施形態の変形例のように、レンチキュラーレンズ６８の１つのレンズ部６８ａが図２４の紙面と垂直な方向に延びるように形成されていてもよい。
【００９５】
また、上記第５実施形態では、表示パネル２に取り付けられる偏光板４と位相差板９との間にレンチキュラーレンズ４０１を配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、図２５に示した本発明の第５実施形態の変形例のように、レンチキュラーレンズ４０１に代えて、表示パネル２に取り付けられる偏光板４と位相差板９との間に開口部４０２ａおよび遮光部４０２ｂを有するバリア４０２を配置してもよい。この場合、位相差板９の透過領域９ａ（偏光領域９ｂ）を透過した光が、表示パネル２の画素列２ｂ（２ａ）を通過して、観察者１０および２０に向かって進行するのを防止するように、バリア４０２の遮光部４０２ｂを形成する必要がある。また、位相差板９の透過領域９ａ（偏光領域９ｂ）を透過した光が、表示パネル２の画素列２ａ（２ｂ）を通過して、観察者１０および２０向かって進行するように、バリア４２２の開口部４０２ａを形成する必要がある。
【００９６】
また、上記第１実施形態では、表示パネル２を挟み込むように配置される偏光板３および４は、互いに直交する偏光軸を有する例を示したが、本発明はこれに限らず、表示パネル２の表示モードに応じて、たとえば、表示パネル２を挟み込むように配置された偏光板３および４を、同じ偏光軸を有する偏光板により構成してもよい。
【００９７】
また、上記第１実施形態では、表示パネル２と位相差板９との間に配置される偏光板４を第１の偏光軸を有する光を透過させるととも、第２の偏光軸を有する光を吸収する例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光板４を第１の偏光軸以外の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第１の偏光軸以外の偏光軸と実質的に直交する偏光軸を有する光を吸収するようにしてもよい。また、表示パネル２の観察者１０および２０側に配置される偏光板３を第１の偏光軸と実質的に直交する第２の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第１の偏光軸を有する光を吸収する例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光板３を第２の偏光軸以外の偏光軸を有する光を透過させるとともに、第２の偏光軸以外の偏光軸と実質的に直交する偏光軸を有する光を吸収するようにしてもよい。
【００９８】
また、上記第１実施形態では、バックライト５と偏光制御液晶パネル７との間に配置される偏光板６を、バックライト５から照射された光のうち第１の偏光軸を有する光を透過するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、バックライト５と偏光制御液晶パネル７との間に配置される偏光板６を、バックライト５から照射された光のうち第１の偏光軸以外の偏光軸を有する光を透過するように構成してもよい。
【００９９】
また、上記第１実施形態では、偏光制御領域７ａに電圧を印加するとともに、偏光制御領域７ｂに電圧を印加しないようにすることにより、偏光制御領域７ａを通過する光の偏光軸を変化させずに出射させるとともに、偏光制御領域７ｂを通過する光の偏光軸を９０°変化させて出射させる例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光制御領域７ａに電圧を印加しないとともに、偏光制御領域７ｂに電圧を印加することにより、偏光制御領域７ａを通過する光の偏光軸を変化させずに出射させるとともに、偏光制御領域７ｂを通過する光の偏光軸を９０°変化させて出射させてもよい。また、偏光制御領域７ａおよび７ｂを通過する光の偏光軸の両方を互いに９０°の位相差を生じるように変化させるようにしてもよい。
【０１００】
また、上記第１実施形態の画像劣化の少ない平面画像表示モードおよび立体画像表示モードでは、１／２フレーム期間毎に偏光制御液晶パネル７の偏光領域７ａおよび７ｂを入れ替えるように制御する例を示したが、本発明はこれに限らず、偏光制御液晶パネル７の偏光領域７ａおよび７ｂを１／ｎ（たとえば、１／４）フレーム期間（ｎは２以上の自然数）毎に入れ替えるように制御してもよい。なお、立体画像表示モードにおいて、偏光制御液晶パネル７の偏光領域７ａおよび７ｂを、１／ｎフレーム期間毎に入れ替えるように制御する場合には、表示パネル２の画素列２ａおよび２ｂに表示される右目用画像および左目用画像を１／ｎフレーム期間毎に入れ換える必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１実施形態による画像表示装置を示した分解斜視図である。
【図２】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図３】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の偏光制御液晶パネルの部分拡大図である。
【図４】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の原理を説明するための観察者が側方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図５】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の原理を説明するための分解斜視図である。
【図６】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の２画面表示時において観察者が観察する表示パネルの領域を説明するための図である。
【図７】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の立体表示方法の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図８】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の立体表示方法の原理を説明するための分解斜視図である。
【図９】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の立体画像表示時において観察者が観察する表示パネルの領域を説明するための図である。
【図１０】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の平面画像表示時における偏光制御液晶パネル、位相差板および表示パネルを示した図である。
【図１１】図１に示した本発明の第１実施形態による画像表示装置の平面画像表示時において観察者が観察する表示パネルの領域を説明するための図である。
【図１２】図１に示した本発明の第１実施形態の変形例による画像表示装置の画像劣化の少ない立体画像表示時における偏光制御液晶パネル、位相差板および表示パネルを示した図である。
【図１３】図１に示した本発明の第１実施形態の変形例による画像表示装置の画像劣化の少ない立体画像表示時において観察者が観察する表示パネルの領域を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２実施形態による画像表示装置の構成を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図１５】本発明の第３実施形態による画像表示装置において観察者が側方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図１６】図１５に示した本発明の第３実施形態による画像表示装置の構成を説明するための観察者が側方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図１７】図１５に示した本発明の第３実施形態による画像表示装置の構成を説明するための観察者が側方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図１８】図１５に示した本発明の第３実施形態による画像表示装置の構成を説明するための観察者が側方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図１９】図１５に示した本発明の第３実施形態による画像表示装置の位相差板の開口率に対する適視領域の変化を示したグラフである。
【図２０】本発明の第４実施形態による画像表示装置の分解斜視図である。
【図２１】図２０に示した本発明の第４実施形態による画像表示装置の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図２２】本発明の第５実施形態による画像表示装置の原理を説明するための観察者が側方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図２３】図１に示した本発明の第１実施形態の変形例による画像表示装置の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図２４】図１に示した本発明の第１実施形態の変形例による画像表示装置の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図２５】図２２に示した本発明の第５実施形態の変形例による画像表示装置の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【図２６】従来の一例によるパララックスバリア方式を用いた２画面表示装置の原理を説明するための観察者が上方から表示パネルを見た状態を示した図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１００、２００、３００、４００  画像表示装置
２、２０２  表示パネル
２ａ、２０２ａ  画素列（第１画素列）
２ｂ  ２０２ｂ  画素列（第２画素列）
２０２ｃ  遮光部材
５  バックライト（光源）
７  偏光制御液晶パネル（偏光軸制御手段）
７ａ  偏光制御領域（第１偏光制御領域）
７ｂ  偏光制御領域（第２偏光制御領域）
７ｄ  電極
８、６８  レンチキュラーレンズ（レンズ、第１レンチキュラーレンズ）
８ａ、６８ａ  レンズ部
９、２０９  位相差板（第１位相差板）
９ａ、２０９ａ  透過領域（第３偏光制御領域）
９ｂ、２０９ｂ  偏光領域（第４偏光制御領域）
５８  プリズムレンズ（レンズ）
２０９ｃ  遮光領域
１３０  位置検出センサ（位置検出手段）
１４０  制御部
３０７  位相差板（偏光軸制御手段、第２位相差板）
３０７ａ  透過領域（第１偏光制御領域）
３０７ｂ  偏光領域（第２偏光制御領域）
４０１  レンチキュラーレンズ（第２レンチキュラーレンズ）
４０１ａ  レンズ部（第２レンズ部）
【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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