(57)【要約】【課題】小型で、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減し、高品質の画像を表示する、立体画像表示装置を提供する。【解決手段】互いに対向する第１主面３および第２主面４を有し、第１主面３と第２主面４とを繋ぐ第１側面５および第１側面５とは異なる第２側面６を含む、板状の導光部２を備えている。また、導光部２の第１側面５に対向するように配置され、第１側面５から導光部２の内部に光を入射させる第１光源部１４と、導光部２の第２側面６に対向するように配置され、第２側面６から導光部２の内部に光を入射させる第２光源部１５とを備えている。さらに、導光部２の内部には、第２主面４から第１主面３に向けて立設された複数の反射部７が設けられる。【選択図】図１
2011033803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに視差を有する複数の平面画像を表示することにより立体画像を表示する立体画像表示装置であって、
互いに対向する第１主面および第２主面を有し、該第１主面と該第２主面とを繋ぐ第１側面および該第１側面とは異なる第２側面を含む、板状の導光部と、
前記導光部の前記第１側面に対向するように配置され、前記第１側面から前記導光部の内部に光を入射させる第１光源部と、
前記導光部の前記第２側面に対向するように配置され、前記第２側面から前記導光部の内部に光を入射させる第２光源部と、
前記導光部の前記第１主面に対向するように配置され、複数の画素が行列状に形成された画像表示部と
を備え、
前記画像表示部において、前記平面画像の構成単位である絵素、および、互いに視差を有する前記平面画像の前記絵素が集合して配置された要素画像が構成され、
各前記絵素は、直線上でかつ互いに異なる行および列に配列された前記画素により構成され、
前記要素画像は、所定の距離を置いて並列に配置された複数の前記絵素により構成され、
前記導光部の内部には、前記第２主面から前記第１主面に向けて立設された複数の反射部が設けられ、
前記反射部は、前記画像表示部の前記絵素の各々を構成する前記画素の配列方向に対応して直線上に延在し、前記第１光源および前記第２光源から入射した前記光を前記画像表示部に向けて反射することで線光源として機能し、
それぞれの前記反射部では、前記反射部の延在方向において、前記反射部の頂点の前記第２主面からの高さが、前記反射部に到達する前記光の輝度に対応して異なっている、
立体画像表示装置。
【請求項２】
各前記反射部の頂点の前記第２主面からの高さが、前記反射部の延在方向において、境界部を境に高部と底部とに２分された、請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記反射部の頂点の前記第２主面からの高さが、前記反射部の延在方向における前記高部と前記底部との前記境界部において、緩やかに変化した、請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記第１光源部および前記第２光源部のそれぞれが、光を出射する光源と、該光源からの光が入射する導光体とを含み、
前記導光体の内部には前記光を前記導光部に向けて反射する配光部が形成された、請求項１から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１光源および前記第２光源から出射されたそれぞれの光が、前記配光部により反射されて、前記導光部の内部に、前記反射部の延在方向に対して直交する方向に入射される、請求項４に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記配光部の高さが、前記第１光源または前記第２光源から離れるにしたがって高くなる、請求項４または５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】
立体的に映像を知覚させる３次元映像表示装置は、次世代映像技術として様々な方式による開発が行われている。現在商品化されている方式は立体視用の専用眼鏡を必要とするものが主流であるが、簡便さの観点から、専用眼鏡を使用しないで立体視を実現する立体画像表示方式が強く望まれている。
【０００３】
専用眼鏡が不要な立体画像表示装置の構成として、パララックスバリア方式、または、レンチキュラ方式などがある。これらの方式は、ベースとなる液晶表示パネルなどの画素型ディスプレイの上面に、光学素子としてパララックスバリアまたはレンチキュラレンズを配置している。光学素子により表示パネルから出射される光線の方向を制限することにより、表示される画像を方向別に複数に分離することができる。３次元画像表示装置では、左右の眼のそれぞれに対応した視差画像を観察者に知覚させることで、立体視を実現している。
【０００４】
上記方式のうち、パララックスバリア方式については、表示パネル上に遮光部を設けるため、光の利用効率が低下するという問題がある。特に、視差数の多い多眼式に適用する場合には、遮光部の面積が増加してバリアの開口率が低下するため、この問題が顕著になる。
【０００５】
レンチキュラレンズ方式の画像表示装置を開示した先行文献として、たとえば、特許文献１(特開２００９−１５３３７号公報)がある。特許文献１に記載された画像表示装置には、光利用効率が低下する問題はない。ただし、表示パネルの上面に、表示パネルから出射される光線の方向を制限する光学素子が配置されているため、立体画像表示装置の小型化を図るうえで障害となる。
【０００６】
また、線光源を表示パネルの下方に配置することで、表示パネル上に配置する光学素子を不要とする立体画像表示装置の方式も提案されている。このような立体画像表示装置を開示した先行文献として、たとえば、特許文献２(特表２００７−５０７０７１号公報)がある。
【０００７】
特許文献２に記載された３Ｄディスプレイ装置用バックライトは、導光部とその側面に設けられた光源とから構成されており、導光部の上面に形成された複数の溝が、線光源としての役割を果たしている。バックライトの上面側に配置された表示パネルへ照射される光は、線光源から出射した光とみなすことができる。よって、立体画像の観察者は、線光源の位置と目の位置とにより決定される特定の平面画像を、それぞれの目で観察することにより、立体画像を認識することができる。
【０００８】
さらに、導光部の面内輝度の分布を均一に保ちつつ、出射光の出射特性を切り替えることができる液晶表示装置を開示した先行文献として、特許文献３(特開２００８−２６９８６６号公報)がある。特許文献３に記載された液晶表示装置では、導光部の一側面に対向する第１光源と、導光部の他の側面に対向する第２光源とを配置している。導光部には、第１光源および第２光源から入射した光を出射する際の出射特性を調整する特性調整部が、第１光源および第２光源のそれぞれに対応するように設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１５３３７号公報
【特許文献２】特表２００７−５０７０７１号公報
【特許文献３】特開２００８−２６９８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
立体画像表示装置では、互いに視差を有する平面画像を水平方向に配置して、立体画像を表示するが、立体視時の解像度の低下を抑えるため、平面画像を構成する１絵素を表示パネル上の垂直方向に配置する方法がある。この方法を縦ストライプ配置のカラーフィルタを備えた表示パネルに適用する場合、表示パネル上の１絵素の配置は斜めになる。
【００１１】
特許文献２の図４，５に記載されているように、線光源方式の立体画像表示装置に、１絵素の配置を斜めにした表示パネルを適用する場合、導光部に形成される溝は、表示パネルの絵素の配置に対応して、導光部の側面に対して斜めに形成される。
【００１２】
図１５は、導光部の内部に導光部の側面に対して斜めに反射部を形成した従来の立体画像表示装置を示す模式平面図である。図１５に示すように、従来の立体画像表示装置には、板状の導光部７１の一側面に対向するように光源部７９が配置されている。導光部７１の内部には、上記のように、表示パネルの絵素の配置に対応して、導光部７１の側面に対して斜めに複数の反射部７２〜７７により構成される反射部７８が形成されている。
【００１３】
光源部７９から出射された光は、導光部７１の内部に入射され、導光部７１の内部を反射しながら伝搬する。反射部７８は、所定の距離を置いて並列に配置された反射部７２〜７７で構成されている。反射部７２〜７７は、それぞれ導光部７１の側面に対して斜めに形成されているため、導光部７１内を伝搬する光のうち、反射部７８に対して直交する方向に伝搬する光が多くなるに従って、表示パネルの正面方向から出射される光の輝度が高くなる。
【００１４】
図１５中の矢印方向に伝搬する光が、反射部７８に対して直交する方向に伝搬する光である。図１５に示すように、導光部７１には、光源部７９から出射されて図中の矢印方向に平行に伝搬する光が到達する領域であり、導光部７１から出射される光の輝度の高い明領域８０が形成される。また、導光部７１には、光源部７９から出射されて図中の矢印方向に平行に伝搬する光が到達しない領域であり、導光部７１から出射される光の輝度の低い暗領域８１が形成される。
【００１５】
導光部７１の内部を伝搬する光は、光源部７９から離れるにつれて輝度が低下する。そのため、明領域８０の範囲内において、光源部７９に近い所と遠い所とでは、輝度が異なる。同様に、暗領域８１の範囲内において、光源部７９に近い所と遠い所とでは、輝度が異なる。
【００１６】
このように、導光部７１から出射される光の輝度分布にムラが発生すると、立体画像表示装置から表示される画像の品質が低下してしまう。明領域８０と暗領域８１との輝度ムラを解消するためには、大きな導光部７１を用いて、明領域８０の上方のみに表示パネルを配置することも可能であるが、装置が大型化するため好ましくない。
【００１７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、小型で、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減し、高品質の画像を表示する、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】
【００１８】
本発明に基づく立体画像表示装置は、互いに視差を有する複数の平面画像を表示することにより立体画像を表示する立体画像表示装置である。立体画像表示装置は、互いに対向する第１主面および第２主面を有し、第１主面と第２主面とを繋ぐ第１側面および第１側面とは異なる第２側面を含む、板状の導光部を備えている。また、立体画像表示装置は、導光部の第１側面に対向するように配置され、第１側面から導光部の内部に光を入射させる第１光源部と、導光部の第２側面に対向するように配置され、第２側面から導光部の内部に光を入射させる第２光源部とを備えている。さらに、立体画像表示装置は、導光部の第１主面に対向するように配置され、複数の画素が行列状に形成された画像表示部とを備えている。画像表示部において、平面画像の構成単位である絵素、および、互いに視差を有する平面画像の絵素が集合して配置された要素画像が構成される。各絵素は、直線上でかつ互いに異なる行および列に配列された画素により構成される。要素画像は、所定の距離を置いて並列に配置された複数の絵素により構成される。導光部の内部には、第２主面から第１主面に向けて立設された複数の反射部が設けられる。反射部は、画像表示部の絵素の各々を構成する画素の配列方向に対応して直線上に延在し、第１光源および第２光源から入射した光を画像表示部に向けて反射することで線光源として機能する。それぞれの反射部では、反射部の延在方向において、反射部の頂点の第２主面からの高さが、反射部に到達する光の輝度に対応して異なっている。
【００１９】
上記の立体画像表示装置によると、線光源として機能する反射部が、反射部に到達する光の輝度に応じて高さが異なるように形成されるため、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減して、高品質の画像を表示することができる。
【００２０】
好ましくは、各反射部の頂点の第２主面からの高さが、反射部の延在方向において、境界部を境に高部と底部とに２分されている。上記の立体画像表示装置によると、反射部に到達する光の輝度が高い領域に位置する反射部は低くし、輝度が低い領域に位置する反射部は高くすることにより、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減することができる。
【００２１】
好ましくは、反射部の頂点の第２主面からの高さが、反射部の延在方向における高部と底部との境界部において、緩やかに変化している。上記の立体画像表示装置によると、反射部に到達する光の輝度が高い領域に位置する反射部から画像表示部に入射する光と、反射部に到達する光の輝度が低い領域に位置する反射部から画像表示部に入射する光との境界を不明確にして、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラをさらに低減することができる。
【００２２】
好ましくは、第１光源部および第２光源部のそれぞれが、光を出射する光源と、光源からの光が入射する導光体とを含み、導光体の内部には光を導光部に向けて反射する配光部が形成されている。上記の立体画像表示装置によると、光源から出射された光を高い割合でを導光部に入射させることができるため、光の利用効率を高めることができる。
【００２３】
好ましくは、第１光源および第２光源から出射されたそれぞれの光が、配光部により反射されて、導光部の内部に、反射部の延在方向に対して直交する方向に入射される。上記の立体画像表示装置によると、導光部の内部を伝搬する光が表示パネルの正面方向から最も出射されやすくなる方向に向けて、光源部から導光部へ光を入射させることができるため、導光部から画像表示部に出射する光の割合を高めることができ、光の利用効率を高めることができる。
【００２４】
好ましくは、配光部の高さが、第１光源または第２光源から離れるにしたがって高くなる。上記の立体画像表示装置によると、光源部から導光部に入射される光の輝度を均一にすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、線光源として機能する複数の反射部が、画像表示部の絵素の配置に対応して形成され、反射部に到達する光の輝度に応じてそれぞれの反射部の高さが異なるように形成されるため、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減して、小型の装置で高品質の立体画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る立体画像表示装置の構成を示す模式斜視図である。
【図２】６台のカメラで被写体を撮影している状態を示す模式図である。
【図３】互いに視差を有する平面画像から表示画像を形成する方法を説明するための模式図である。
【図４】要素画像を拡大して示す一部拡大図である。
【図５】反射部から出射された光が表示画面を透過して観察されるところを示す模式図である。
【図６】同実施形態の立体画像表示装置の構造を示す模式平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢印方向から見た模式断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た模式断面図である。
【図９】第１変形例の立体画像表示装置を、図６のＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た模式断面図である。
【図１０】第１変形例の立体画像表示装置を、図６のＸ−Ｘ線矢印方向から見た模式断面図である。
【図１１】同実施形態に係る立体画像表示装置の光源部の構成を示す模式平面図である。
【図１２】第２変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。
【図１３】第３変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。
【図１４】第４変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。
【図１５】導光部の内部に導光部の側面に対して斜めに反射部を形成した従来の立体画像表示装置を示す模式平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に基づいた一実施の形態における立体画像表示装置について、図を参照しながら説明する。以下の実施の形態の説明においては、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
【００２８】
図１は、本発明の一実施の形態に係る立体画像表示装置の構成を示す模式斜視図である。図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る立体画像表示装置１は、導光部２、第１光源部１４、第２光源部１５および画像表示部１６から構成されている。
【００２９】
画像表示部１６としては、観察される画像のもととなる表示画像を形成する透過型の表示パネルであり、たとえば、液晶パネルを用いることができる。画像表示部１６には、その観察者側とは反対側の主面から光が入射され、光が画像表示部１６を透過する際に、表示画像により入射した光の透過量および透過波長が制御される。画像表示部１６を透過した光は、観察者側に出射され、観察者に立体画像として認識される。
【００３０】
ここで、表示画像の作製方法として、６視差を有する多眼式の表示画像の作製方法を例にして説明する。
【００３１】
図２は、６台のカメラで被写体を撮影している状態を示す模式図である。図２に示すように、立体画像を表示するための元となる平面画像を得る目的で、観察者の視差方向を水平方向とした場合に、被写体１７を水平方向の異なる６方向から６台のカメラ１８〜２３を用いて撮影する。
【００３２】
図３は、互いに視差を有する平面画像から表示画像を形成する方法を説明するための模式図である。図３に示すように、カメラ１８による撮影により平面画像１８Ａが得られる。同様に、カメラ１９〜２３による撮影により、平面画像１９Ａ〜２３Ａが得られる。６つの平面画像１８Ａから２３Ａは、互いに水平方向の視差を有している。
【００３３】
平面画像１８Ａ〜２３Ａは、構成単位である絵素から構成されている。本実施形態では、絵素(pixel)は、Ｒ，Ｇ，Ｂ(赤、緑、青)の３色にそれぞれ対応した３つの画素(subpixel)すなわちＲ画素、Ｇ画素およびＢ画素から構成されている。
【００３４】
この６枚の平面画像１８Ａ〜２３Ａを元にして、以下の画像処理を施すことにより画像表示部１６に表示画像６５を形成する。本実施形態では、カラーフィルタの配列は、縦ストライプ型となっている。まず、得られた６枚の平面画像１８Ａ〜２３Ａの解像度をｍ／２×ｎ／３の画素数の平面画像に変換する。このように変換することで、表示画像６５と平面画像１８Ａ〜２３Ａとの画像の寸法および縦横比を同一にすることができる。
【００３５】
図３に示すように、平面画像１８Ａには、座標(０，０)に絵素２４が形成され、座標(1，０)に絵素２５、座標(２．０)に絵素２６および座標(３，０)に絵素２７が形成され、平面画像１８Ａの全体に複数の絵素が形成されている。同様に、平面画像１９Ａには、絵素２８〜３１を含む複数の絵素が形成されている。平面画像２０Ａには、絵素３２〜３５を含む複数の絵素が形成されている。平面画像２１Ａには、絵素３６〜３９を含む複数の絵素が形成されている。平面画像２２Ａには、絵素４０〜４３を含む複数の絵素が形成されている。平面画像２３Ａには、絵素４４〜４７を含む複数の絵素が形成されている。
【００３６】
次に、それぞれの平面画像１８Ａ〜２３Ａの座標(０，０)の絵素２４，２８，３２，３６，４０，４４を表示画像６５の座標(０，０)に配置する。この６枚の平面画像１８Ａ〜２３Ａの絵素が集合して配置されたものを、表示画像６５の要素画像４８と呼ぶ。
【００３７】
図４は、要素画像を拡大して示す一部拡大図である。図４に示すとおり、画像表示部１６には、複数の画素が行列状に形成されている。平面画像１８Ａの座標(０，０)の絵素２４は、直線Ｌ１８上でかつ互いに異なる行および列に配列されている。具体的には、再配置された絵素２４は、Ｒ画素２４Ａ、Ｇ画素２４Ｂ、Ｂ画素２４Ｃにより構成される。
【００３８】
同様に、平面画像１９Ａの座標(０，０)の絵素２８は、Ｒ画素２８Ａ、Ｇ画素２８Ｂ、Ｂ画素２８Ｃにより構成される。平面画像２０Ａの座標(０，０)の絵素３２は、Ｒ画素３２Ａ、Ｇ画素３２Ｂ、Ｂ画素３２Ｃにより構成される。平面画像２１Ａの座標(０，０)の絵素３６は、Ｒ画素３６Ａ、Ｇ画素３６Ｂ、Ｂ画素３６Ｃにより構成される。平面画像２２Ａの座標(０，０)の絵素４０は、Ｒ画素４０Ａ、Ｇ画素４０Ｂ、Ｂ画素４０Ｃにより構成される。平面画像２３Ａの座標(０，０)の絵素４４は、Ｒ画素４４Ａ、Ｇ画素４４Ｂ、Ｂ画素４４Ｃにより構成される。このように、要素画像４８は、所定の距離を置いて並列に配置された複数の絵素により構成されている。
【００３９】
この画像処理をすべての平面画像の絵素に対して行なうことで、画像表示部１６に表示画像６５が形成される。このとき、各絵素は、直線上でかつ互いに異なる行および列に配列された画素により構成されている。このように画像処理した場合、平面画像の１絵素を水平方向に単純に６絵素を並べて要素画像４８を形成した場合よりも、１絵素の配置を斜め方向とすることで、水平方向の解像度の低下を抑制することができる。使用される平面画像は、実写画像またはコンピュータグラフィックスにより作成された画像のどちらでもよい。
【００４０】
図５は、反射部から出射された光が表示画面を透過して観察されるところを示す模式図である。図５に示すように、反射部７から出射された光は、画像表示部１６の表示画像を透過して観察者に到達する。図５においては、要素画像４８を絵素単位で表記している。絵素２４(２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ)は、上記のＲ画素２４Ａ、Ｇ画素２４Ｂ、Ｂ画素２４Ｃから構成された絵素を意味している。
【００４１】
観察者は、画像表示部１６から出射する光を右目４９および左目５０で観察する。図５に示すように、右目４９に、反射部７Ａから出射された光線７ＡＬ１９が平面画像１９Ａの絵素２８を通過して入射する。同様に、右目４９に、各反射部７Ｂ〜７Ｄから出射された光線７ＢＬ１９，７ＣＬ１９，７ＤＬ１９が各要素画像４８における平面画像１９Ａの各絵素２９，３０，３１を通過して入射する。
【００４２】
左目５０には、反射部７Ａから出射された光線７ＡＬ２０が平面画像２０Ａの絵素３２を通過して入射する。同様に、左目５０に、各反射部７Ｂ〜７Ｄから出射された光線７ＢＬ２０，７ＣＬ２０，７ＤＬ２０が各要素画像４８における平面画像２０Ａの各絵素３３，３４，３５を通過して入射する。
【００４３】
このように、右目４９には平面画像１９Ａが、左目５０には平面画像２０Ａが投影される。平面画像１９Ａおよび平面画像２０Ａは、同じ被写体１７を異なる方向から見た画像であるため視差を有している。右目４９と左目５０に視差を有する平面画像を観察させることにより、観察者に立体画像を認識させることができる。いいかえると、本実施形態の立体画像表示装置１は、互いに視差を有する複数の平面画像を表示することにより立体画像を表示するものである。表示内容は、図示しないマイクロコンピュータにより制御される。
【００４４】
上記のように、観察者の右目４９および左目５０に、等間隔で配置された要素画像４８を通過する光を入射させるために、反射部７は、等間隔に配置されていることが好ましい。本実施形態では、反射部７は、要素画像４８において各画素が配置された直線Ｌ１８〜Ｌ２３の傾きに対応して、導光部２の側面に対して斜めに形成されている。
【００４５】
次に、導光部２の構成について図１を参照して説明する。導光部２は、可視光が透過する板状の材料で形成され、たとえば、アクリル樹脂またはガラスなどで形成される。導光部２は、光源部１４，１５から入射した光を出射する第１主面３、および、第１主面３に対向する第２主面４を有する。導光部２は、第１主面３と第２主面４とを繋ぐ第１側面５および第１側面５とは異なる第２側面６を有している。
【００４６】
導光部２の第１主面３に対向するように、画像表示部１６が配置される。導光部２の第１側面５に対向するように第１光源部１４が配置される。導光部２の第２側面６に対向するように第２光源部１５が配置される。本実施形態では、第１側面５と第２側面６とは、対向する側面である。
【００４７】
第１光源部１４から導光部２の内部に光が入射される。第２光源部１５から導光部２の内部に光が入射される。第１光源部１４および第２光源部１５には、導光部２の第１側面５および第２側面６の全体から光を入射させることができるように、線状に発光する光源をそれぞれ配置する。光源としては、冷陰極管またはＬＥＤを複数並べたものを用いることができるが、特にＬＥＤは、導光部２への結合性が良好であるため好ましい。
【００４８】
導光部２の内部には、第２主面４から第１主面３に向けて立設された複数の反射部７が設けられている。本実施形態では、６本の反射部８〜１３を形成したが、反射部の数はこれに限られない。また、反射部７の形状は、三角柱としたが、光を第１主面３側に反射する形状であれば他の形状でもよい。反射部７は、導光部２に形成された溝で構成されてもよいし、導光部２を形成する材料より屈折率の小さい材料で形成されてもよい。
【００４９】
反射部７は、画像表示部１６の表示画像６５における絵素の各々を構成する画素の配列方向である図４に示す直線Ｌ１８〜Ｌ２３に対応して直線上に延在して形成される。第１光源部１４および第２光源部１５から入射して導光部２内を伝搬した光は、反射部７により伝搬方向を変えられ、導光部２の第１主面３から外部に出射されて画像表示部１６に入射する。このように、反射部７は、第１光源部１４および第２光源１５から入射した光を画像表示部１６に向けて反射することで線光源として機能する。
【００５０】
図６は、本実施形態の立体画像表示装置の構造を示す模式平面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢印方向から見た模式断面図である。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線矢印方向から見た模式断面図である。
【００５１】
図６においては、画像表示部１６の表記を省略している。上述の通り、導光部２の側面に対して反射部７が斜めに形成されているため、導光部２の内部において、反射部７に直交する方向に伝搬する光は、表示パネルの正面方向から出射されやすく、表示パネルの正面輝度を高めている。そのため、従来の立体画像表示装置では、反射部７に直交する方向に伝搬する光がほとんど到達しない領域があるため、導光部２の第１主面３から出射される光の輝度にムラが発生してしまっていた。
【００５２】
図６に示すように、線分５１からＹ方向における上側の領域では、第１光源部１４から反射部７と直交する方向に伝搬する光が、各反射部８〜１３に到達する。線分５１からＹ方向における下側の領域では、第２光源部１５から反射部７と直交する方向に伝搬する光が、各反射部８〜１３に到達する。また、第１光源部１４および第２光源部１５から出射された光は、第１光源部１４および第２光源部１５に遠くなるにしたがって輝度が低下する。
【００５３】
それぞれの反射部８〜１３は、画像表示部１６に均一な輝度の光を入射させるため、反射部７の延在する方向において、導光部２の第２主面４からの反射部７の頂点の高さが、反射部７に到達する光の輝度に対応して異なるように調整されている。よって、線分５１からＹ方向における上側の領域と下側の領域とでは、反射部７の頂点の位置の調整の仕方が異なっている。
【００５４】
図７に示すように、線分５１からＹ方向における下側の領域では、第２光源部１５から遠くなるにしたがって、徐々に反射部７の頂点の位置が高くなるように形成されている。図８に示すように、線分５１からＹ方向における上側の領域では、、第１光源部１４から遠くなるにしたがって、徐々に反射部７の頂点の位置が高くなるように形成されている。
【００５５】
このように、導光部２の第２主面４からの反射部７の頂点の高さが、反射部７の延在方向において、線分５１に対応した境界部を境に高部と低部とに２分されている。図１に示すように、反射部８は、境界部８Ｃを境に高部８Ａと低部８Ｂとに２分されている。同様に、反射部９は、境界部９Ｃを境に高部９Ａと低部９Ｂとに２分されている。反射部１０は、境界部１０Ｃを境に高部１０Ａと低部１０Ｂとに２分されている。反射部１１は、境界部１１Ｃを境に高部１１Ａと低部１１Ｂとに２分されている。反射部１２は、境界部１２Ｃを境に高部１２Ａと低部１２Ｂとに２分されている。反射部１３は、境界部１３Ｃを境に高部１３Ａと低部１３Ｂとに２分されている。
【００５６】
その結果、図６に示すように、線分５１のＹ方向における上側の領域では、第２光源部１５からの入射光に対して均一化が図られる。一方、線分５１のＹ方向における下側の領域では、第１光源部１４からの入射光に対して均一化が図られる。
【００５７】
本実施形態の立体画像表示装置１では、第１光源部１４から入射する光のうち、反射部７と直交する方向に伝搬する光が到達しない、線分５１のＹ方向における下側の領域に、第２光源部１５からの光を伝搬させる。また、第２光源部１５から入射する光のうち、反射部７と直交する方向に伝搬する光が到達しない、線分５１のＹ方向における上側の領域に、第１光源部１４からの光を伝搬させる。このようにして、導光部２内での輝度ムラを低減している。
【００５８】
さらに、導光部２の内部に、第１光源部１４および第２光源部１５から反射部７に到達する光の輝度に対応して、反射部７の頂点の位置の高さを調整することにより、画像表示部１６に入射する光の輝度を均一にしている。
【００５９】
図６においては、線分５１を直線で示しているが、これは直線に限られるものでなく、単独の光源部のみで生じる輝度不足の領域が他の光源部からの入射光によって補完されていれば、２つの領域の境線は曲線でもよく、また、２つの領域の面積は同じでなくてもよい。
【００６０】
本実施形態では、導光部２の第２主面４からの反射部７の頂点の位置の高さは、反射部８〜１３の延在方向における高部８Ａ〜１３Ａと底部８Ｂ〜１３Ｂとの境界部８Ｃ〜１３Ｃにおいて、断続的に変化している。好ましくは、境界部８Ｃ〜１３Ｃにおいて、導光部２の第２主面４からの反射部８〜１３の頂点の位置の高さが、緩やかに変化している。このように高さを変化させることによって、線分５１の境界領域から出射される光の急激な輝度変化を低減することができる。
【００６１】
反射部７の頂点の位置の別の調整方法として、反射部７自体の高さは変更せずに、反射部７を形成する位置を導光部２の第２主面から徐々に離していくことで調整することもできる。図９は、第１変形例の立体画像表示装置を、図６のＩＸ−ＩＸ線矢印方向から見た模式断面図である。図１０は、第１変形例の立体画像表示装置を、図６のＸ−Ｘ線矢印方向から見た模式断面図である。
【００６２】
図９に示すように、第１変形例の立体画像表示装置においては、線分５１からＹ方向における下側の領域では、第２光源部１５から遠くなるにしたがって、徐々に反射部７が形成される位置が高くなるように形成されている。図１０に示すように、第１変形例の立体画像表示装置においては、線分５１からＹ方向における上側の領域では、第１光源部１４から遠くなるにしたがって、徐々に反射部７が形成される位置が高くなるように形成されている。
【００６３】
反射部７を導光部２に形成された溝で構成している場合には、線分５１からＹ方向における下側の領域では、第２光源部１５から遠くなるにしたがって、導光部２の厚さが徐々に薄くなるようにする。また、線分５１からＹ方向における上側の領域では、第１光源部１４から遠くなるにしたがって、導光部２の厚さが徐々に薄くなるようにする。
【００６４】
上記の場合も、反射部８は、高部８Ａ’と低部８Ｂ’とに２分されている。同様に、反射部９は、高部９Ａ’と低部９Ｂ’とに２分されている。反射部１０は、高部１０Ａ’と低部１０Ｂ’とに２分されている。反射部１１は、高部１１Ａ’と低部１１Ｂ’とに２分されている。反射部１２は、高部１２Ａ’と低部１２Ｂ’とに２分されている。反射部１３は、高部１３Ａ’と低部１３Ｂ’とに２分されている。
【００６５】
このようにした場合にも、線分５１のＹ方向における上側の領域では、第２光源部１５からの入射光に対して均一化が図られる。一方、線分５１のＹ方向における下側の領域では、第１光源部１４からの入射光に対して均一化が図られる。
【００６６】
次に、第１光源部および第２光源部について説明する。
本実施形態の第１光源部および第２光源部として、光源である冷陰極管またはＬＥＤから直接的に導光部２に光を入射する構成だけではなく、それらの光源から出射した光を、導光体を通過させて導光部２に入射させるような構成にすることもできる。
【００６７】
図１１は、本実施形態に係る立体画像表示装置の光源部の構成を示す模式平面図である。図１１に示すように、第１光源部１４および第２光源部１５は、導光部２の側面に対向するように配置された導光体５３と、導光体５３の両方の側面に対向するように配置された光源５２とから構成されている。光源５２としては、ＬＥＤを使用した。光源５２から出射された光は、導光体５３の内部に入射する。導光体５３は、可視光が透過する材料で形成され、たとえば、アクリル樹脂またはガラスなどで形成される。
【００６８】
導光体５３の内部には、導光部２と隣接する面と対向する面に配光部５４が形成されている。光源５２から導光体５３に入射した光は、配光部５４によって反射されて伝搬方向を変えられて、導光部２に向けて出射する。
【００６９】
導光体５３に形成される配光部５４としては、上記の導光部２に形成される反射部７と同様の構造を用いることができる。また、配光部５４の他の構造として、たとえば、白色インクまたはビーズインクを反射面に印刷して構成してもよい。また、配光部５４を形成する間隔は等ピッチでなくてもよい。さらに、配光部５４が形成された面の近傍に、反射シートなどを設けて、光の利用効率を高める構成にしてもよい。
【００７０】
図１１に示すように、配光部５４は、光源５２から離れるに従って高くなるように形成される。導光体５３の内部を伝搬する光は、光源５２から離れるに従って輝度が低減する。そのため、光源５２から離れるにしたがって配光部５４を高くすることで、導光部２に入射する光の輝度を均一化することができる。
【００７１】
このように、光源５２から出射された光を、導光体５３を通過させることにより、導光部２の側面に入射する光の輝度分布を制御することができる。その結果、導光部２の内部を伝搬する光の輝度分布を制御しやすくなり、画像表示部１６から出射する光の輝度分布の均一性を高めることができる。
【００７２】
また、一方の光源部からの光を、導光部２の内部において、反射部７が好適に形成されていない領域には入射しないように、配光部５４を形成するようにしてもよい。このようにすることにより、導光部２の内部において乱反射して外部に取り出すことのできない光を低減することができる。
【００７３】
図１２は、第２変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。図１２に示すように、第２変形例の立体画像表示装置においては、第２光源部５５は、光源５２と、導光部２の側面の一部に対向するように配置された導光体５６とから構成されている。導光体５６の内部には、光源５２から入射した光を導光部２側に向けて反射する配光部５７が形成されている。
【００７４】
上述のように、導光部２の内部において、第１光源部１４から入射した光のうち、反射部７と直交する方向に伝搬する光が、到達する領域と到達しない領域との境界である線分５１の位置は、様々な位置に変化する。そのため、図１２に示すように、線分５１より下側の領域の面積が小さい場合には、第２光源部５５から光を入射させる面積を少なくすることにより、装置の小型化が図れる。
【００７５】
また、配光部５４の反射角度を調整することにより、導光体５３からの配光方向を制御することで、導光部２から画像表示部１６に出射する光の輝度を向上させることができる。特に、第１光源および第２光源である光源５２から出射されたそれぞれの光が、配光部５４により反射されて、導光部２の内部に、反射部７の延在方向に対して直交する方向に入射されるようにすることが好ましい。このようにすることにより、画像表示部１６の主面方向へ向かう光量を増加させて、立体画像表示装置１の正面輝度を向上させることができる。
【００７６】
また、立体画像表示装置１の正面方向の輝度に限らず、導光部２の反射部７による光の反射角度と、導光体５３から出射する光の配光特性を最適化することで、立体画像表示装置１の所望の観察位置に対応して輝度を向上させることができる。
【００７７】
図１３は、第３変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。図１３に示すように、第３変形例の立体画像表示装置においては、第２光源部５８は、第１光源部１４に直交する位置に配置されている。このようにした場合、線分５１からＹ方向における上側の領域では、第１光源部１４から反射部７に直交する方向に伝搬する光が、各反射部８〜１３に到達する。線分５１からＹ方向における下側の領域では、第２光源部１５から反射部７に直交する方向に伝搬する光が、各反射部８〜１３に到達する。
【００７８】
第２光源部５８を、線分５１からＹ方向における下側の領域に近い側面に対向するように配置することにより、第２光源部５８からこの領域に光を入射させて、導光部２に出射する光の輝度分布の均一化を図ることができる。さらに、第２光源部５８を構成する導光体５６の内部に形成される配光部６０の配光特性、および光源５９からの位置に対応して配光部６０の高さを調整することにより、輝度均一性をより向上させることができる。
【００７９】
図１４は、第４変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。図１４に示すように、第４変形例の立体画像表示装置においては、導光部２の両方の側面に対向するように、複数の導光体６３が配置されている。光源６２は、導光体６３の側面のうち、導光部２と隣接する面と対向する面に隣接して配置されている。また、導光体６３の側面は、光源６２から出射された光を導光部２に効率よく導くために、光源６２に近くなるに従い狭くなるテーパ状に形成されている。
【００８０】
また、導光体６３の側面のうち、光源６２対向する側面、および、導光部２と対向する側面の一方、あるいは両方に配光部を形成することにより、導光部２を伝搬する光の効率または均一性を向上させることができる。さらに、上記のテーパ形状を非対称にすることで、導光体６３からの配光特性を変化させることが可能となり、導光部２に入射する光の輝度を制御することができる。
【００８１】
上記の立体画像表示装置１によると、線光源として機能する反射部７が、反射部７に到達する光の輝度に応じて高さが異なるように形成されるため、導光部２から画像表示部１６に出射される光の輝度ムラを低減して、高品質の画像を表示することができる。
【００８２】
また、立体画像を表示するために、光線制御用の遮光部を設けないことから、光利用効率の低下を避けることができる。さらに、表示パネルの上面に、表示パネルから出射する光線の方向を制限する光学素子を配置する必要がないため、装置の小型化を図ることができる。液晶などを利用した光拡散制御手段などを併用することで、二次元表示と三次元表示の切り替えも可能になり、パララックスバリアやレンチキュラレンズ方式の問題を解消した小型の立体画像表示装置を実現することができる。
【００８３】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、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。
【符号の説明】
【００８４】
１  立体画像表示装置、２  導光部、３  第１主面、４  第２主面、５  第１側面、６  第２側面、７，８，９，１０，１１，１２，１３  反射部、８Ａ，９Ａ，１０Ａ，１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ  高部、８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂ，１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ  低部、１４，１５，５５，５８  光源部、１６  画像表示部、１７  被写体、１８，１９，２０，２１，２２，２３  カメラ、１８Ａ，１９Ａ，２０Ａ，２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ  平面画像、２４，２５，２６，２７  絵素、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ  画素、４８  要素画像、４９  右目、５０  左目、５１  線分、５２，５９，６２  光源、５３，５６，６３  導光体、５４，５７，６０  配光部、６５  表示画像、７１  導光部、７２，７８  反射部、７８  反射部、７９  光源部、８０  明領域、８１  暗領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【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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