(57)【要約】【課題】収差の少ない立体画像を提供する。【解決手段】観視者の右眼に与えるべき右眼用画像と観視者の左眼に与えるべき左眼用画像とを表示する表示パネルと、表示パネルを裏面から照らして右眼用画像に光を透過させる右眼用光源と、表示パネルを裏面から照らして左眼用画像に光を透過させる左眼用光源と、右眼用画像および左眼用画像を透過する光および透過した光の少なくとも一方を観視者の右眼および左眼に集光する、水平方向に湾曲した第１平面レンズを有するレンズ部と、を備える表示装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観視者の右眼に与えるべき右眼用画像と前記観視者の左眼に与えるべき左眼用画像とを表示する表示パネルと、
前記表示パネルを裏面から照らして前記右眼用画像に光を透過させる右眼用光源と、
前記表示パネルを裏面から照らして前記左眼用画像に光を透過させる左眼用光源と、
前記右眼用画像および前記左眼用画像を透過する光および透過した光の少なくとも一方を前記観視者の右眼および左眼に集光する、水平方向に湾曲した第１平面レンズを有するレンズ部と、
を備える表示装置。
【請求項２】
前記第１平面レンズは、光源側に対して湾曲される請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１平面レンズは、前記表示パネルの正面に位置する基準観視位置と共役な基準光源位置を中心とする円筒面上に設けられる請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記レンズ部は、水平方向に観視者側に対して湾曲された第２平面レンズを更に有する請求項２または３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記第２平面レンズは、前記表示パネルの正面に位置する基準観視位置を中心とする円筒面上に設けられる請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第１平面レンズおよび前記第２平面レンズの少なくとも一方は、
水平方向に湾曲された、水平方向に集光する水平集光シリンドリカルレンズと、
垂直方向に集光する垂直集光シリンドリカルレンズと、
を含む
請求項４または５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記右眼用光源および前記左眼用光源からの光を上下方向に拡散して前記表示パネルに与える拡散板をさらに備える請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
【請求項８】
配列された複数の発光素子を有する光源アレイと、
前記光源アレイが有する対応する発光素子からの光を入射端から入射して出射端から出射する配列された複数のカレイドスコープを、複数の前記右眼用光源および複数の前記左眼用光源のそれぞれの光源として設けられたカレイドスコープアレイと、
を備え、
前記カレイドスコープアレイにおける各カレイドスコープの出射端は、前記表示パネルに対して斜めに配列される
請求項１から７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項９】
前記観視者の位置を検出する検出部と、
前記表示パネルに対する前記観視者の左右方向の位置および前記表示パネルに対する前記観視者の距離に応じて、前記複数の発光素子のうち、前記カレイドスコープアレイにおけるいずれのカレイドスコープに対応する発光素子を発光させるかを制御する発光制御部と、
を備える請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記右眼用光源および前記左眼用光源の位置を、前記観視者の移動に伴って変更する位置変更部を更に備える請求項１から７のいずれかに記載の表示装置。
【請求項１１】
観視者の右眼に与えるべき右眼用画像と前記観視者の左眼に与えるべき左眼用画像とを表示パネルに表示し、
右眼用光源により前記表示パネルを裏面から照らして前記右眼用画像に光を透過させ、
左眼用光源により前記表示パネルを裏面から照らして前記左眼用画像に光を透過させ、
水平方向に湾曲した第１平面レンズを有するレンズ部により、前記右眼用画像および前記左眼用画像を透過する光および透過した光の少なくとも一方を前記観視者の右眼および左眼に集光する
表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置および表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
専用メガネを用いずに立体画像を提供する裸眼用の立体表示装置として、透過型表示モニタを用いた装置が知られている。この立体表示装置は、透過型表示モニタと、透過型表示モニタの裏面側から光を照射する右眼用光源および左眼用光源と、透過型表示モニタと略同一の大きさのレンズとを備える。
【０００３】
透過型表示モニタは、一例として、第１偏光成分（例えばＳ偏光）のみを透過するラインと第２偏光成分（例えばＰ偏光）のみを透過するラインとを交互に有する。透過型表示モニタは、第１偏光成分のみを透過するラインに右眼用画像を表示し、第２偏光成分のみを透過するラインに左眼用画像を表示する。右眼用の点光源は、第１偏光成分の光を照射する。また、左眼用の点光源は、第１偏光成分の光を照射する。
【０００４】
レンズは、透過型表示モニタと点光源との間における透過型表示モニタに近接した位置に設けられる。そして、レンズは、右眼用の点光源からの光を観視者の右眼上に結像し、左眼用の点光源からの光を観視者の左眼上に結像する。このような立体表示装置は、右眼用画像を観視者の右眼のみに与え、左眼用画像を観視者の左眼のみに与えることができる。これにより、立体表示装置は、専用メガネを用いない裸眼の観視者に対して立体画像を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この立体表示装置は、透過型表示モニタと点光源との間のレンズにコマ収差が含まれる。従って、この立体表示装置では、このレンズによるコマ収差が含まれる立体画像を観視者に与えてしまっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、観視者の右眼に与えるべき右眼用画像と前記観視者の左眼に与えるべき左眼用画像とを表示する表示パネルと、前記表示パネルを裏面から照らして前記右眼用画像に光を透過させる右眼用光源と、前記表示パネルを裏面から照らして前記左眼用画像に光を透過させる左眼用光源と、前記右眼用画像および前記左眼用画像を透過する光および透過した光の少なくとも一方を前記観視者の右眼および左眼に集光する、水平方向に湾曲した第１平面レンズを有するレンズ部と、を備える表示装置を提供する。
【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る表示装置１０の構成を示す。
【図２】本実施形態に係る表示部２０の構成を示す。
【図３】比較例に係るフレネルレンズの光路を表す図を示す。
【図４】比較例に係るフレネルレンズの、眼の瞳孔位置におけるメリジオナル方向の収差を示す。
【図５】比較例に係るフレネルレンズの、眼の瞳孔位置におけるサジタル方向の収差を示す。
【図６】第１平面レンズ３２と第２平面レンズ３４とを有する本実施形態に係るレンズ部２８の光路を表す図を示す。
【図７】本実施形態に係るレンズ部２８の、眼の瞳孔位置におけるメリジオナル方向の収差を示す。
【図８】本実施形態に係るレンズ部２８の、眼の瞳孔位置におけるサジタル方向の収差を示す。
【図９】本実施形態に係る第１平面レンズ３２の構成の一例を示す。
【図１０】本実施形態の第１変形例に係る表示部２０の構成を示す。
【図１１】本実施形態の第２変形例に係る表示部２０の構成を示す。
【図１２】本実施形態の第３変形例に係る表示部２０の構成を示す。
【図１３】本実施形態の第４変形例に係る表示部２０の構成を示す。
【図１４】本実施形態に係る生成部１２による右眼用画像および左眼用画像の生成方法の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る表示装置１０の構成を示す。表示装置１０は、観視者の右眼に右眼用画像を与え、観視者の左眼に右眼用画像を与える。これにより、表示装置１０は、観視者に立体画像を提供することができる。
【００１２】
生成部１２は、観視者の右眼に与えるべき右眼用画像と観視者の左眼に与えるべき左眼用画像とを生成する。生成部１２は、一例として、右眼に対応する視点および左眼に対応する視点から被写体を撮像して右眼用画像および左眼用画像を生成する撮像装置であってよい。
【００１３】
また、生成部１２は、一例として、右眼に対応する視点および左眼に対応する視点から仮想的な３次元物体を見た右眼用画像および左眼用画像を、コンピュータグラフィックス等により生成する装置であってもよい。また、生成部１２は、このように生成された右眼用画像および左眼用画像を記録媒体から再生する再生装置であっても、外部から与えられたデータを復号して右眼用画像および左眼用画像を生成する装置であってもよい。
【００１４】
表示部２０は、生成部１２により生成された右眼用画像および左眼用画像を観視者に表示する。本実施形態において、表示部２０は、観視者に画像分離用の専用メガネを装着させずに、右眼用画像を観視者の右眼のみに与え、左眼用画像を観視者の左眼のみに与えることができる。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る表示部２０の構成を示す。表示部２０は、表示パネル２２と、右眼用光源２４と、左眼用光源２６と、レンズ部２８とを有する。
【００１６】
表示パネル２２は、右眼用画像と左眼用画像とを表示する。表示パネル２２は、裏面側から照射された光を透過して、表面側から観賞する観視者に表示した画像に応じた光を与える透過型の表示装置である。
【００１７】
例えば、表示パネル２２は、第１偏光成分の光を透過する第１領域と、第１偏光成分の光と直交関係となる第２偏光成分の光を透過する第２領域とを有する。そして、表示パネル２２は、第１領域に右眼用画像を表示し、第２領域に左眼用画像を表示する。第１偏光成分の光および第２偏光成分の光は、偏光方向が互いに直交する直線偏光（Ｓ偏光およびＰ偏光）であってもよいし、回転方向が互いに逆の円偏光であってもよい。
【００１８】
また、表示パネル２２は、このような第１領域と第２領域とが空間的に交互に配置される。表示パネル２２は、一例として、第１領域および第２領域を上下方向（垂直方向）に交互に有する。例えば、表示パネル２２は、第1偏光成分の光を透過する水平ラインと、第２偏光成分の光を透過する水平ラインとを交互に含む構成であってよい。
【００１９】
表示パネル２２は、このような第１領域と第２領域とを有する構成に代えて、例えば、右眼用画像と左眼用画像とを時間的に交互に表示してもよい。例えば、表示パネル２２は、右眼用画像を表示する第１期間と、左眼用画像を表示する第２期間とを所定数フレーム毎に交互に切り替える。
【００２０】
右眼用光源２４は、表示パネル２２を裏面から照らして右眼用画像を透過させた光を観視者の右眼に与える。即ち、右眼用光源２４は、観視者の右眼に対して、レンズ部２８および表示パネル２２を介して光を照射して右眼用画像の光を与える。
【００２１】
左眼用光源２６は、表示パネル２２を裏面から照らして左眼用画像を透過させた光を観視者の左眼に与える。即ち、左眼用光源２６は、観視者の左眼に対して、レンズ部２８および表示パネル２２を介して光を照射して左眼用画像の光を与える。
【００２２】
右眼用光源２４および左眼用光源２６は、例えば表示パネル２２よりも発光領域の面積が十分に小さい点光源である。右眼用光源２４および左眼用光源２６は、片眼の周囲の領域に相当する発光領域（例えば直径７〜８ｃｍの円周程度）を有する光源であってよい。
【００２３】
レンズ部２８は、表示パネル２２に表示された右眼用画像および左眼用画像を透過させる光および透過させた光の少なくとも一方を観視者の右眼および左眼に集光する。表示パネル２２と、右眼用光源２４および左眼用光源２６との間、または、表示パネル２２と観視者との間に設けられる。レンズ部２８は、表示パネル２２と略同一または表示パネル２２よりも大きく、例えば表示パネル２２に近接した位置に設けられる。
【００２４】
このような構成の表示部２０において、右眼用光源２４は、レンズ部２８における、観視者の右眼と共役な位置に設けられる。これにより、レンズ部２８は、右眼用光源２４から照射されて表示パネル２２に表示された右眼用画像を透過させる光または透過した光を観視者の右眼に集光することができる。
【００２５】
また、左眼用光源２６は、レンズ部２８における、観視者の左眼の共役な位置に設けられる。これにより、レンズ部２８は、左眼用光源２６から照射されて表示パネル２２に表示された左眼用画像を透過させる光または透過した光を、観視者の左眼に集光することができる。
【００２６】
そして、例えば表示パネル２２が第１領域と第２領域とを有する構成である場合、右眼用光源２４は、第１偏光成分の光を表示パネル２２の裏面に照射する。また、左眼用光源２６は、第２偏光成分の光を表示パネル２２の裏面に照射する。これにより、右眼用光源２４は、右眼用画像を観視者の右眼のみに与えることができる。また、左眼用光源２６は、左眼用画像を観視者の左眼のみに与えることができる。
【００２７】
また、例えば表示パネル２２が右眼用画像と左眼用画像とを時間的に交互に表示する構成である場合、右眼用光源２４は、第１期間において点灯し、第２期間において消灯する。これにより、右眼用光源２４は、右眼用画像を観視者の右眼のみに与えることができる。また、この場合、左眼用光源２６は、第２期間において点灯し、第１期間において消灯する。これにより、左眼用光源２６は、左眼用画像を観視者の左眼のみに与えることができる。
【００２８】
ここで、以上のような表示部２０において、レンズ部２８は、一枚または複数枚の平面レンズを有する。平面レンズは、例えばフレネルレンズである。また、平面レンズは、回折レンズであってもよい。これにより、表示部２０は、レンズ部２８を薄くすることができる。
【００２９】
更に、レンズ部２８が有する一枚または複数枚の平面レンズのうち少なくとも一枚は、水平方向に湾曲している。水平方向とは、表示パネル２２の水平ラインと平行な方向である。即ち、水平方向に湾曲した平面レンズは、表示パネル２２の水平ラインに平行な方向に切断した断面が湾曲した形状となっている。
【００３０】
水平方向に湾曲した平面レンズは、例えば、予め右眼用画像および左眼用画像を透過する光および透過した光の少なくとも一方を観視者の右眼および左眼に集光するように設計された湾曲していない平面レンズを、水平方向に湾曲させた形状であってよい。この場合、表示部２０への組込時に平面レンズを湾曲させてもよいし、予め湾曲して成形された平面レンズを表示部２０に組み込んでもよい。
【００３１】
本例においては、レンズ部２８は、右眼用画像および左眼用画像を透過する光および透過した光の少なくとも一方を観視者の右眼および左眼に集光する第１平面レンズ３２および第２平面レンズ３４を有する。第１平面レンズ３２は、右眼用光源２４および左眼用光源２６の側に設けられる。また、第２平面レンズ３４は、観視者側に設けられる。
【００３２】
第１平面レンズ３２は、水平方向に光源側に対して湾曲される。即ち、第１平面レンズ３２は、光源側がくぼんだ形状となるように湾曲される。例えば、第１平面レンズ３２は、表示パネル２２の正面に位置する基準観視位置と共役な基準光源位置を中心とする円筒面上に設けられるように湾曲される。これにより、第１平面レンズ３２は、光源から出射される光が屈折面に対して垂直に照射されるので、コマ収差を小さくすることができる。なお、第１平面レンズ３２は、基準光源位置を中心とする球面状に設けられるように湾曲されてもよい。
【００３３】
また、本例においては、第２平面レンズ３４は、水平方向に観視者側に対して湾曲される。即ち、第２平面レンズ３４は、観視者側がくぼんだ形状となるように湾曲される。例えば、第２平面レンズ３４は、表示パネル２２の正面に位置する基準観視位置を中心とする円筒面上に設けられるように湾曲される。これにより、第２平面レンズ３４は、屈折面から垂直に観視者へと光が出射されるので、コマ収差を小さくすることができる。なお、第２平面レンズ３４は、基準観察位置を中心とする球面状に設けられるように湾曲されてもよい。
【００３４】
以上のような表示部２０は、右眼用画像を観視者の右眼のみに与え、左眼用画像を観視者の左眼のみに与えることができる。これにより、表示装置１０によれば、画像分離用の専用メガネを装着しない裸眼の観視者に立体画像を提供することができる。
【００３５】
更に、以上のようなレンズ部２８は、湾曲した平面レンズにより光源からの光を観視者の右眼および左眼に集光するので、コマ収差を小さくすることができる。これにより、表示装置１０によれば、観視者に鮮明な立体画像を提供することができる。
【００３６】
また、図２中には、レンズ部２８が第１平面レンズ３２および第２平面レンズ３４の２枚を含む構成を示しているが、レンズ部２８は、１枚の平面レンズを含む構成であっても、３枚以上の平面レンズを含む構成であってもよい。また、レンズ部２８が３枚以上の平面レンズを含む場合、少なくとも１枚の平面レンズが湾曲した形状であれば、他の平面レンズが湾曲した形状でなくてもよい。
【００３７】
図３は、比較例に係るフレネルレンズの光路を表す図を示す。比較例に係るフレネルレンズは、湾曲しておらず、レンズ中心から６００ｍｍの位置の右眼用光源および左眼用光源から発光された光を、レンズ中心から３０００ｍｍの位置の観視者の両眼の瞳孔に集光するように設計されている。なお、観視者の両眼の瞳孔間の距離は６５ｍｍで設計される。下記表１は、比較例に係るフレネルレンズのレンズデータを示す。
【００３８】
【表１】
2011133672.tif 000003
【００３９】
また、表１に示されるフレネルレンズ形状は、フレネルレンズのレリーフ形状のパラメータを示し、具体的には下記の数１により表される。なお、数１において、ｚはサグ量を表し、ｈは光軸からの高さを表す。また、フレネルレンズのレリーフ形状は、光軸上において収差が最小になるように設計されている。
【００４０】
【数１】
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【００４１】
図４は、比較例に係るフレネルレンズの、眼の瞳孔位置におけるメリジオナル方向の収差を示す。図５は、比較例に係るフレネルレンズの、眼の瞳孔位置におけるサジタル方向の収差を示す。
【００４２】
図４および図５に示されるように、比較例に係るフレネルレンズは、メリジオナル方向に１０ｍｍ以上のコマ収差を発生する。このように光軸近傍においてコマ収差が発生するのは、正弦条件を満たされないことによると考えられる。
【００４３】
図６は、第１平面レンズ３２と第２平面レンズ３４とを有する本実施形態に係るレンズ部２８の光路を表す図を示す。本実施形態に係るレンズ部２８は、レンズ中心から６００ｍｍの位置の右眼用光源および左眼用光源から発光された光を、レンズ中心から３０００ｍｍの位置の観視者の両眼の瞳孔に集光するように設計されている。なお、観視者の両眼の瞳孔間の距離は６５ｍｍで設計される。下記表２は、本実施形態に係るレンズ部２８が有する第１平面レンズ３２および第２平面レンズ３４のレンズデータを示す。
【００４４】
【表２】
2011133672.tif 000005
【００４５】
また、表２に示されるフレネルレンズ形状は、フレネルレンズのレリーフ形状のパラメータを示し、具体的には上述の数１により表される。
【００４６】
図７は、本実施形態に係るレンズ部２８の、眼の瞳孔位置におけるメリジオナル方向の収差を示す。図８は、本実施形態に係るレンズ部２８の、眼の瞳孔位置におけるサジタル方向の収差を示す。
【００４７】
図７および図８に示されるように、本実施形態に係るレンズ部２８は、メリジオナル方向のコマ収差が３ｍｍ程度となっている。このように本実施形態に係るレンズ部２８は、湾曲されていない比較例に係るフレネルレンズと比べて、コマ収差を改善することができる。
【００４８】
図９は、本実施形態に係る第１平面レンズ３２の構成の一例を示す。第１平面レンズ３２は、一例として、光軸上に並んで配置され、水平集光シリンドリカルレンズ３６および垂直集光シリンドリカルレンズ３８を含む構成であってよい。
【００４９】
水平集光シリンドリカルレンズ３６は、水平方向に湾曲した、光を水平方向に集光する平面レンズである。水平集光シリンドリカルレンズ３６は、一例として、光を水平方向に集光するシリンドリカルレンズの表面形状を垂直方向に分解して平面化した、水平方向に湾曲したフレネルレンズである。
【００５０】
垂直集光シリンドリカルレンズ３８は、光を垂直方向に集光する平面レンズである。垂直集光シリンドリカルレンズ３８は、一例として、光を垂直方向に集光するシリンドリカルレンズの表面形状を水平方向に分解して平面化したフレネルレンズである。
【００５１】
このような構成の第１平面レンズ３２は、レンズの表面形状を垂直方向に分解して平面化した構造のシリンドリカルレンズを水平方向に湾曲させるので、湾曲成形をし易い構造とすることができる。なお、第２平面レンズ３４も、第１平面レンズ３２同様に水平集光シリンドリカルレンズ３６および垂直集光シリンドリカルレンズ３８を含む構成であってよい。
【００５２】
図１０は、本実施形態の第１変形例に係る表示部２０の構成を示す。なお、本変形例に係る表示部２０は、図２に示された表示部２０と略同一の構成および機能を採るので、図２に示された表示部２０が備える部材と略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、以下相違点を除き説明を省略する。
【００５３】
本変形例に係る表示部２０は、検出部４０と、位置変更部４２とを更に有する。本変形例において、右眼用光源２４および左眼用光源２６は、表示パネル２２に対して移動可能に設けられている。右眼用光源２４および左眼用光源２６は、一例として、表示パネル２２に対して左右方向および上下方向に移動可能に設けられる。更に、右眼用光源２４および左眼用光源２６は、一例として、表示パネル２２に対して距離方向にも移動可能に設けられてもよい。
【００５４】
検出部４０は、観視者の位置を検出する。検出部４０は、一例として、カメラにより撮影された観視者の顔および頭等を認識して観視者の位置を検出する。
【００５５】
位置変更部４２は、右眼用光源２４および左眼用光源２６の位置を、観視者の移動に伴って変更する。位置変更部４２は、一例として、予め定められた範囲内の観視者の移動に伴って、レンズ部２８における、当該観視者の右眼および左眼と共役な位置に右眼用光源２４および左眼用光源２６を移動させる。
【００５６】
以上のように、本変形例に係る表示部２０は、観視者が移動した場合であっても、当該観視者に立体画像を提供することができる。これにより、本変形例に係る表示装置１０によれば、観視者が自由な位置から立体画像を観賞することができる。
【００５７】
図１１は、本実施形態の第２変形例に係る表示部２０の構成を示す。なお、本変形例に係る表示部２０は、図２および図１０に示された表示部２０と略同一の構成および機能を採るので、図２および図１０に示された表示部２０が備える部材と略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、以下相違点を除き説明を省略する。
【００５８】
本変形例に係る表示部２０は、拡散板４４を更に有する。拡散板４４は、右眼用光源２４および左眼用光源２６からの光を上下方向に拡散して表示パネル２２に与える。拡散板４４は、一例として、表示パネル２２と略同一または表示パネル２２よりも大きく、例えば表示パネル２２の裏面側における、表示パネル２２に近接した位置に設けられる。
【００５９】
以上のような表示部２０は、上下方向に長い発光領域を有する光源を用いた場合と同様に、観視者による画像の観賞可能な位置を上下方向に延ばすことができる。これにより、本変形例に係る表示装置１０によれば、観視者が上下方向に広い範囲の位置から立体画像を観賞することができる。
【００６０】
図１２は、本実施形態の第３変形例に係る表示部２０の構成を示す。なお、本変形例に係る表示部２０は、図２、図１０および図１１に示された表示部２０と略同一の構成および機能を採るので、図２、図１０および図１１に示された表示部２０が備える部材と略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、以下相違点を除き説明を省略する。
【００６１】
本変形例に係る表示部２０は、表示パネル２２と、レンズ部２８と、拡散板４４と、光源アレイ５０と、カレイドスコープアレイ５２と、検出部４０と、発光制御部５４とを有する。光源アレイ５０は、配列された複数の発光素子６２を有する。複数の発光素子６２は、一例として、表示パネル２２に対して左右方向および上下方向に沿って配列される。
【００６２】
カレイドスコープアレイ５２は、配列された複数のカレイドスコープ６４を有する。複数のカレイドスコープ６４のそれぞれは、光源アレイ５０が有する複数の発光素子６２のそれぞれに対応して設けられる。複数のカレイドスコープ６４のそれぞれは、光源アレイ５０が有する対応する発光素子６２からの光を入射端から入射して出射端から出射する。複数のカレイドスコープ６４のそれぞれは、対応する発光素子６２からの光を均一化して出射する。複数のカレイドスコープ６４のそれぞれは、ロッドインテグレータと呼ばれる光学素子であってよい。
【００６３】
そして、カレイドスコープアレイ５２は、このような複数のカレイドスコープ６４を、複数の右眼用光源２４および複数の左眼用光源２６のそれぞれとして設ける。例えば、複数のカレイドスコープ６４のそれぞれは、図２に示された右眼用光源２４および左眼用光源２６と同様の位置に配置される。
【００６４】
発光制御部５４は、検出部４０により検出された、表示パネル２２に対する観視者の左右方向の位置に応じて、光源アレイ５０が有する複数の発光素子６２のうち、カレイドスコープアレイ５２におけるいずれのカレイドスコープ６４に対応する発光素子６２を発光させるかを制御する。例えば、発光制御部５４は、レンズ部２８における、観視者の右眼および左眼のそれぞれの共役な位置に設けられたカレイドスコープ６４に対応する発光素子６２を発光させる。
【００６５】
以上のような表示部２０は、観視者が表示パネル２２に対する左右方向のいずれの位置にいても、観視者の右眼および左眼に対して右眼用画像および左眼用画像を与えることができる。これにより、本変形例に係る表示装置１０によれば、観視者が自由な位置から立体画像を観賞することができる。
【００６６】
また、例えば、観視者が複数存在する場合、検出部４０は、それぞれの観視者の位置を検出してもよい。そして、発光制御部５４は、それぞれの観視者に対応して発光素子６２を発光させる。これにより、表示部２０は、複数の観視者に対して同時に立体画像を提供することができる。
【００６７】
図１３は、本実施形態の第４変形例に係る表示部２０の構成を示す。なお、本変形例に係る表示部２０は、図１２に示された表示部２０と略同一の構成および機能を採るので、図１２に示された表示部２０が備える部材と略同一の構成および機能の部材に同一の符号を付け、以下相違点を除き説明を省略する。
【００６８】
本変形例に係る表示部２０は、光路調整用レンズ７０を更に有する。本変形例において、光源アレイ５０は、表示パネル２２に対して、上下方向および左右方向に並んだ複数の発光素子６２を有する。
【００６９】
また、本変形例において、カレイドスコープアレイ５２における各カレイドスコープ６４の出射端は、表示パネル２２に対して斜めに配列される。カレイドスコープアレイ５２は、一例として、各カレイドスコープ６４の出射端とレンズ部２８までの光学距離が、ライン毎に異なるように配置される。光路調整用レンズ７０は、カレイドスコープアレイ５２の各カレイドスコープ６４の出射端から出射された光を屈折させて表示パネル２２に照射する。
【００７０】
このような光源アレイ５０およびカレイドスコープアレイ５２は、表示パネル２２に対する左右方向の任意の位置で結像する光を照射することができる。更に、このような光源アレイ５０およびカレイドスコープアレイ５２は、表示パネル２２に対する任意の距離で結像する光を照射することができる。
【００７１】
検出部４０は、表示パネル２２に対する観視者の左右方向の位置および表示パネル２２に対する観視者の距離を検出する。発光制御部５４は、表示パネル２２に対する観視者の左右方向の位置および表示パネル２２に対する観視者の距離に応じて、複数の発光素子６２のうち、カレイドスコープアレイ５２におけるいずれのカレイドスコープ６４に対応する発光素子６２を発光させるかを制御する。
【００７２】
例えば、発光制御部５４は、表示パネル２２に対する観視者の左右方向の位置および表示パネル２２に対する観視者の距離に応じて、カレイドスコープ６４の出射端の表示パネル２２からの距離を算出する。そして、発光制御部５４は、算出した距離に応じた出射端を有するカレイドスコープ６４に対応する発光素子６２を発光させる。
【００７３】
以上のように、本変形例に係る表示部２０は、表示パネル２２に対する左右方向の位置および表示パネル２２までの距離に関わらず、観視者の右眼および左眼に対して右眼用画像および左眼用画像を与えることができる。これにより、本変形例に係る表示部２０によれば、観視者が自由な位置から立体画像を観賞することができる。
【００７４】
図１４は、右眼用画像および左眼用画像の生成方法の一例を示す。生成部１２は、一例として、共通の画像を左右にずらして右眼用画像および左眼用画像を生成する。これにより、生成部１２は、立体視用に生成されていない画像から、簡単な処理で立体視用の右眼用画像および左眼用画像を生成することができる。
【００７５】
より具体的には、生成部１２は、共通の画像を右側に水平にシフトして右眼用画像を生成し、共通の画像を左側に水平にシフトして左眼用画像を生成する。この場合において、生成部１２は左眼用画像および右眼用画像の水平方向における相対位置の差を、観視者の瞳孔間距離Ｌ以下とする。例えば、生成部１２は、共通の画像を左にＬ／２シフトした画像を左眼用画像とし、共通の画像を右にＬ／２シフトした画像を右眼用画像とする。
【００７６】
ここで、瞳孔間距離Ｌは、観視者の瞳間の距離（４０ｍｍから９０ｍｍ）である。瞳孔間距離Ｌだけ離した位置に左眼用画像および右眼用画像を表示すると、観視者は、左眼で見た左眼用画像の表示物と右眼で見た右眼用画像の表示物とを融合して一つの像として認識することができ、且つ、融合した像を無限遠に認識することができる。従って、生成部１２は、右眼用画像と左眼用画像との相対位置の差を瞳孔間距離Ｌ以下とすることにより、観視者に立体像を提示することができる。
【００７７】
また、共通の画像を左右にずらして右眼用画像および左眼用画像を生成した場合、右眼用画像の左端に空白部分が生じる。同様に、左眼用画像の右端にも空白部分が生じる。これらの領域は、右眼または左眼の一方のみにしか画像を与えることができないので、観視者に自然な立体感を与える上で障害となることがある。
【００７８】
そこで、生成部１２は、一例として、右眼用画像の左端の空白部分に左端画像を付加し、左眼用画像の右端の空白部分に右端画像を付加してもよい。生成部１２は、一例として、右眼用画像の右端領域の画像をコピーして右端画像を生成し、左眼用画像の左端領域の画像をコピーして左端画像を生成する。また、この場合において、生成部１２は、右端画像および左端画像をぼかしてもよい。これにより、生成部１２は、端部部分において右眼および左眼に同一の画像を提示して、端部における不自然さを軽減することができる。
【００７９】
また、生成部１２は、一例として、右眼用画像の表示領域の左端から所定範囲を左側に拡大して左端画像を生成し、左眼用画像の表示領域の右端から所定範囲の画像を右側に拡大して右端画像を生成する。これにより、生成部１２は、端部部分において画像が連続した自然な立体像を観視者に提示することができる。
【００８０】
また、生成部１２は、一例として、右眼用画像および左眼用画像のそれぞれにおける右端部分および左端部分に、黒等の枠画像を表示してもよい。これにより、生成部１２は、左端および右端における立体感を与えない領域を無くして、枠内の全ての領域で立体感を与えることができる。さらに、このような枠画像を表示することにより、枠（窓枠および虫眼鏡の枠等）を通して物体を見るような感覚を観視者に与えることができるので、自然な立体感を観視者に提供することができる。
【００８１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８２】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００８３】
１０  表示装置、１２  生成部、２０  表示部、２２  表示パネル、２４  右眼用光源、２６  左眼用光源、２８  レンズ部、３２  第１平面レンズ、３４  第２平面レンズ、３６  水平集光シリンドリカルレンズ、３８  垂直集光シリンドリカルレンズ、４０  検出部、４２  位置変更部、４４  拡散板、５０  光源アレイ、５２  カレイドスコープアレイ、５４  発光制御部、６２  発光素子、６４  カレイドスコープ、７０  光路調整用レンズ
【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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