(57)【要約】【課題】様々な方向から画像を見ることができ、さらに、従来よりも画像の重複を低減した表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、複数のレンズ２、支持部材１、複数の画像供給源３、及び複数のプリズム４ａを備える。各レンズ２は円柱の形状を有する。支持部材１は、各レンズ２が互いに隣接して所定の支持面に沿って配置されるように、各レンズ２を支持する。各画像供給源３は、各レンズ２と支持面とが互いに対向する各位置において各レンズ２に固定され、各レンズ２に対して同一の画像を入射させる。各プリズム４ａは、各レンズ２に対して支持部材１の反対側に設けられる。各プリズム４ａは、各画像供給源３から各レンズ２に入射し、各レンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して傾斜角θ３で交差する各レンズ２の断面に沿って伝搬した光の向きを、各レンズ２の長手方向の軸Ａ０に対して予め決められた方向に変化させるように形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱の形状をそれぞれ有する複数のレンズと、
前記複数のレンズが前記各レンズの側面において互いに隣接するように、かつ、前記複数のレンズが所定の支持面に沿って配置されるように、前記複数のレンズを支持する第１の支持部材と、
前記複数のレンズと前記支持面とが互いに対向する各位置において前記複数のレンズにそれぞれ固定され、前記複数のレンズに対して同一の画像をそれぞれ入射させる複数の画像供給源と、
前記各レンズに対して前記第１の支持部材の反対側に設けられた複数のプリズムとを備え、
前記各プリズムは、前記各画像供給源から前記各レンズに入射し、前記各レンズの長手方向の軸に垂直な平面に対して０度より大きくかつ９０度より小さい傾斜角で交差する前記各レンズの断面に沿って伝搬した光の向きを、前記各レンズの長手方向の軸に対して予め決められた方向に変化させるようにそれぞれ形成された、
表示装置。
【請求項２】
前記複数のプリズムは、前記各レンズに対して前記第１の支持部材の反対側に設けられた第２の支持部材によって支持された、
請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記複数のプリズムは前記各レンズに一体的に形成された、
請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記支持面は凸形状を有する、
請求項１〜３のうちの１つに記載の表示装置。
【請求項５】
前記支持面は円筒形状を有する、
請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記傾斜角は、前記各レンズの長手方向の軸に垂直な平面に対して前記傾斜角で交差する前記各レンズの断面と同じ断面形状を有する楕円レンズが当該楕円レンズの外部に焦点を有するように設定された、
請求項４又は５記載の表示装置。
【請求項７】
前記支持面は凹形状を有する、
請求項１〜３のうちの１つに記載の表示装置。
【請求項８】
前記傾斜角は、前記各レンズの長手方向の軸に垂直な平面に対して前記傾斜角で交差する前記各レンズの断面と同じ断面形状を有する楕円レンズが当該楕円レンズの内部に焦点を有するように設定された、
請求項７記載の表示装置。
【請求項９】
前記各プリズムの表面は、前記各レンズの長手方向の軸に対して、前記傾斜角と、前記各レンズ及び前記各プリズムの屈折率とによって決まる角度を有する、
請求項１〜８のうちの１つに記載の表示装置。
【請求項１０】
前記各プリズムは、前記各レンズの長手方向において、前記表示装置の閲覧者の位置から見て１／６０度以下の長さを有するように形成された、
請求項１〜９のうちの１つに記載の表示装置。
【請求項１１】
前記複数のプリズムは螺線状に形成された、
請求項１〜１０のうちの１つに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、画像を表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公共空間、公共施設、商業施設などにおいて多数の閲覧者に向けて画像を表示する場合、閲覧者は画像に対してさまざまな方向に位置している。平面状の表示画面を有する一般的な表示装置では、限られた方向からしか画像を見ることができない。従って、表示装置に対して様々な方向にいる閲覧者が画像を見ることができるように、表示装置の視認性を向上させることが求められる。
【０００３】
例えば、特許文献１は、視認性を向上させた表示装置を開示している。
【０００４】
特許文献１の表示装置は、円形状の断面を有し、光を屈折する屈折手段と、複数の屈折手段を、視点側に対して凸形状に配置して支持する配置支持手段と、屈折手段に対して視点側と反対側に画像を形成する画像形成手段とを備える。配置支持手段は、画像の中心とする部分が凸形状の法線方向に向くように、各屈折手段を支持する。画像形成手段は、隣り合った各屈折手段において同一または類似する画像を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−２１８４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のように複数の屈折手段を備える表示装置では、互いに隣接する屈折手段に画像の同じ部分が重複して見えることがある。正確な画像の表示のために、このような画像の重複を低減することが求められる。
【０００７】
本開示の目的は、様々な方向から画像を見ることができ、さらに、従来よりも画像の重複を低減した表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る表示装置は、表示装置は、複数のレンズ、支持部材、複数の画像供給源、及び複数のプリズムを備える。複数のレンズは、円柱の形状をそれぞれ有する。第１の支持部材は、複数のレンズが各レンズの側面において互いに隣接するように、かつ、複数のレンズが所定の支持面に沿って配置されるように、複数のレンズを支持する。複数の画像供給源は、複数のレンズと支持面とが互いに対向する各位置において複数のレンズにそれぞれ固定され、複数のレンズに対して同一の画像をそれぞれ入射させる。複数のプリズムは、各レンズに対して第１の支持部材の反対側に設けられる。各プリズムは、各画像供給源から各レンズに入射し、各レンズの長手方向の軸に垂直な平面に対して０度より大きくかつ９０度より小さい傾斜角で交差する各レンズの断面に沿って伝搬した光の向きを、各レンズの長手方向の軸に対して予め決められた方向に変化させるようにそれぞれ形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、様々な方向から画像を見ることができ、さらに、従来よりも画像の重複を低減した表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の表示装置によって表示される画像の光の経路を示す表示装置の縦断面図である。
【図３】図１のレンズ２をさまざまな方位角から見る場合のレンズ２の切断面Ｓ０〜Ｓ３を示す図である。
【図４】図３のレンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な断面に沿って伝搬する光の経路を示す図である。
【図５】図３のレンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して約２５度で交差する断面に沿って伝搬する光の経路を示す図である。
【図６】図３のレンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して約４０度で交差する断面に沿って伝搬する光の経路を示す図である。
【図７】図２のレンズ２において光が伝搬する経路の傾斜角θ３に対する、画像供給源３の画像のうち、閲覧者１０に見える元像の幅を示すグラフである。
【図８】図２のプリズム４ａの角度θ０に対する、レンズ２において光が伝搬する経路の傾斜角θ３を示すグラフである。
【図９】図１の表示装置から閲覧者１０までの距離ｄ１と、プリズム４ａの長さｄ２との関係を説明するための図である。
【図１０】第１の実施形態の第１の変形例に係る表示装置の構成を示す縦断面図である。
【図１１】第１の実施形態の第２の変形例に係る表示装置の構成を示す縦断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】図１２の各レンズ２Ａの構成を示す上面図である。
【図１４】図１２の表示装置によって表示される画像の光の経路を示す表示装置の縦断面図である。
【図１５】第３の実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図１６】図１５の表示装置の動作原理を示す上面図である。
【図１７】図１５のレンズ２Ａにおいて光が伝搬する経路の傾斜角θ３に対する、画像供給源３の画像のうち、閲覧者１０に見える元像の幅を示すグラフである。
【図１８】比較例に係る表示装置の構成を示す斜視図である。
【図１９】図１８の表示装置の詳細構成を示す上面図である。
【図２０】比較例に係る表示装置が２１個のレンズ２を備える場合、表示装置によって表示される画像の光の経路を示す表示装置の横断面図である。
【図２１】比較例に係る表示装置が３４個のレンズ２を備える場合、表示装置によって表示される画像の光の経路を示す表示装置の横断面図である。
【図２２】比較例に係る表示装置が１６個のレンズ２を備える場合、画像供給源３の画像のうち、各レンズ２を介して閲覧者１０に見える各元像の領域Ａ１〜Ａ７をまとめて示す図である。
【図２３】比較例に係る表示装置が１７個のレンズ２を備える場合、画像供給源３の画像のうち、各レンズ２を介して閲覧者１０に見える各元像の領域Ａ１１〜Ａ１７をまとめて示す図である。
【図２４】比較例に係る表示装置が２１個のレンズ２を備える場合、画像供給源３の画像のうち、各レンズ２を介して閲覧者１０に見える各元像の領域Ａ３１〜Ａ３９をまとめて示す図である。
【図２５】比較例に係る表示装置が３４個のレンズ２を備える場合、画像供給源３の画像のうち、各レンズ２を介して閲覧者１０に見える各元像の領域Ａ４１〜Ａ５３をまとめて示す図である。
【図２６】屈折率ｎ＝１．４９を有するレンズ２において光が伝搬する経路を示す図である。
【図２７】屈折率ｎ＝１．５８を有するレンズ２において光が伝搬する経路を示す図である。
【図２８】楕円レンズ２Ｅにおいて光が伝搬する経路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。各図面において、同様の構成要素は、同じ参照番号により示す。各図面において、各構成要素の寸法、縮尺、及びそれらの比率は厳密なものではなく、説明の目的で一部の構成要素の大きさを拡大又は縮小している可能性がある。
【００１２】
［動作原理及び課題］
まず、図１８〜図２８を参照して、本開示の実施形態に係る表示装置の前提となる概略的な動作原理と、本願発明者らが新たに発見した課題とについて説明する。
【００１３】
図１８は、比較例に係る表示装置の構成を示す斜視図である。図１９は、図１８の表示装置の詳細構成を示す上面図である。
【００１４】
比較例に係る表示装置は、支持部材１と、複数のレンズ２と、複数の画像供給源３とを備える。複数のレンズ２は円柱の形状をそれぞれ有する。支持部材１は、複数のレンズ２が各レンズ２の側面において互いに隣接するように、かつ、複数のレンズ２が所定の支持面に沿って配置されるように、複数のレンズ２を支持する。複数の画像供給源３は、複数のレンズ２と支持面とが互いに対向する各位置において複数のレンズ２にそれぞれ固定され、複数のレンズ２に対して同一の画像をそれぞれ入射させる。
【００１５】
ここで、「支持面」とは、支持部材１の側面である。支持面は、表示装置の閲覧者１０から見て、例えば凸形状を有する。支持部材１は、例えば、円柱の形状を有してもよい。この場合、支持面は、図１９に示すように中心Ｏ１及び半径Ｒを有する円筒形状を有する。
【００１６】
複数の画像供給源３は、例えば、画像が印刷された紙又は他の媒体であってもよい。画像は、レンズ２に直接に印刷されていてもよい。それに代わって、複数の画像供給源３は、例えば、静止画像又は動画像の電子的な画像データを表示する表示デバイスであってもよい。
【００１７】
各レンズ２は、ケイ酸塩を主成分とするガラス材料から形成されてもよく、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネートなどのプラスチック材料から形成されてもよい。
【００１８】
複数のレンズ２は、それらの側面において互いに接するように配置されてもよい。
【００１９】
次に、図１９を参照して、比較例に係る表示装置の動作原理について説明する。
【００２０】
図１９は、閲覧者１０が表示装置の画像を閲覧する場合を示す。複数のレンズ２のうちの互いに隣り合ういくつかのレンズ２−１〜２−３からの光線が閲覧者１０に到達する。閲覧者１０は、レンズ２−１〜２−３から閲覧者１０への光線が実質的に平行になるように、十分に離れた位置から表示装置の画像を閲覧する。画像供給源３−１〜３−３は、レンズ２−１〜２−３に対して同一の画像（三角形、ハート、及び矢印を含む画像）をそれぞれ入射させる。閲覧者１０が画像供給源３の画像をレンズ２を介して正面から（支持面の法線方向で）見る場合、画像供給源３の画像の中心（図１９のように上から見たときの中心）が見える。一方、閲覧者１０が画像供給源３の画像をレンズ２を介してＸＹ面内において斜めから見る場合、画像供給源３の画像の中心から離れた部分が見える。画像供給源３−１の三角形の画像が、レンズ２−１を介して閲覧者１０に到達する。画像供給源３−２のハートの画像が、レンズ２−２を介して閲覧者１０に到達する。画像供給源３−３の矢印の画像が、レンズ２−３を介して閲覧者１０に到達する。これにより、閲覧者１０は、表示装置において、拡大された三角形、ハート、及び矢印の像を見ることができる。
【００２１】
すべての画像供給源３は、対応するレンズ２に対して同一の画像をそれぞれ入射させる。閲覧者１０は、ＸＹ面内において図１９とは異なる方向から表示装置の画像を閲覧する場合も、図１９と同様の画像を見ることができる。表示装置は、ＸＹ面内においてどの方向から見ても同じ画像を表示することができる。
【００２２】
各画像供給源３の位置は、閲覧者１０が画像供給源３の画像をレンズ２を介して正面から見るときに画像供給源３の画像の中心が見えるように、予め調整される。
【００２３】
複数のレンズ２を備える表示装置では、前述したように、互いに隣接するレンズ２に画像の同じ部分が重複して見えることがある。図１８を参照すると、例えば、レンズ２−１の左端のハッチング領域と、レンズ２−２の右端のハッチング領域とに、画像の同じ部分が重複して見えることがある。同様に、レンズ２−２の左端のハッチング領域と、レンズ２−３の右端のハッチング領域とに、画像の同じ部分が重複して見えることがある。次に、図２０〜図２５を参照して、このような画像の重複についてさらに検討する。
【００２４】
図２０は、比較例に係る表示装置が２１個のレンズ２を備える場合、表示装置によって表示される画像の光の経路を示す表示装置の横断面図である。図２０の例では、支持部材１は半径３０ｍｍを有し、各レンズ２は半径５ｍｍ及び屈折率ｎ＝１．４９を有する。図２０に示すように、画像供給源３の画像のうち、互いに異なるが部分的に重複する領域Ａ３１〜Ａ３９の画像が、各レンズ２を介して閲覧者１０に到達する。
【００２５】
図２１は、比較例に係る表示装置が３４個のレンズ２を備える場合、表示装置によって表示される画像の光の経路を示す表示装置の横断面図である。図２１の例では、支持部材１は半径５０ｍｍを有し、各レンズ２は半径５ｍｍ及び屈折率ｎ＝１．４９を有する。図２１に示すように、画像供給源３の画像のうち、互いに異なるが部分的に重複する領域Ａ４１〜Ａ５３の画像が、各レンズ２を介して閲覧者１０に到達する。
【００２６】
図２２〜図２５を参照して以下に説明するように、レンズ２の寸法及び屈折率が一定である場合、レンズ２の本数が増えるほど画像の重複が生じやすくなる。
【００２７】
図２２は、比較例に係る表示装置が１６個のレンズ２を備える場合、画像供給源３の画像のうち、各レンズ２を介して閲覧者１０に見える各元像（原像）の領域Ａ１〜Ａ７をまとめて示す図である。図２２の例では、支持部材１は半径２０．７ｍｍを有し、各レンズ２は半径５ｍｍ及び屈折率ｎ＝１．４９を有する。閲覧者１０には、各レンズ２を介して、画像供給源３の画像のうち互いに異なる領域Ａ１〜Ａ７の画像（元像）が見える。図２２の例では、画像の重複は生じていない。
【００２８】
図２３は、比較例に係る表示装置が１７個のレンズ２を備える場合、画像供給源３の画像のうち、各レンズ２を介して閲覧者１０に見える各元像の領域Ａ１１〜Ａ１７をまとめて示す図である。図２３の例では、支持部材１は半径２２．４ｍｍを有し、各レンズ２は半径５ｍｍ及び屈折率ｎ＝１．４９を有する。閲覧者１０には、各レンズ２を介して、画像供給源３の画像のうち互いに異なる領域Ａ１１〜Ａ１７の画像（元像）が見える。図２３の例では、わずかに画像の重複が生じている。
【００２９】
図２４は、比較例に係る表示装置が２１個のレンズ２を備える場合、画像供給源３の画像のうち、各レンズ２を介して閲覧者１０に見える各元像の領域Ａ３１〜Ａ３９をまとめて示す図である。図２４の例では、支持部材１は半径３０ｍｍを有し、各レンズ２は半径５ｍｍ及び屈折率ｎ＝１．４９を有する。閲覧者１０には、各レンズ２を介して、画像供給源３の画像のうち互いに異なる領域Ａ３１〜Ａ３９の画像（元像）が見える。図２４の例では、図２３の場合よりも画像の重複が大きくなっている。
【００３０】
図２５は、比較例に係る表示装置が３４個のレンズ２を備える場合、画像供給源３の画像のうち、各レンズ２を介して閲覧者１０に見える各元像の領域Ａ４１〜Ａ５３をまとめて示す図である。図２５の例では、支持部材１は半径５０ｍｍを有し、各レンズ２は半径５ｍｍ及び屈折率ｎ＝１．４９を有する。閲覧者１０には、各レンズ２を介して、画像供給源３の画像のうち互いに異なる領域Ａ４１〜Ａ５３の画像（元像）が見える。図２５の例では、図２４の場合よりも画像の重複がさらに大きくなっている。
【００３１】
図２２〜図２５によれば、レンズ２の寸法及び屈折率が一定である場合、レンズ２の本数が増えるほど画像の重複が生じやすくなることがわかる。レンズ２の寸法及び屈折率が一定であることは、各レンズ２を介して閲覧者１０に到達する元像の大きさが一定であることに相当する。従って、多数のレンズ２を備える表示装置であっても、元像の大きさ、すなわちレンズ２の中心Ｏ２から見たときの元像の角度幅を小さくすることにより、画像の重複を低減することができると考えられる。
【００３２】
元像の大きさは、例えば、レンズ２の屈折率を増大させることにより小さくなる。
【００３３】
図２６は、屈折率ｎ＝１．４９を有するレンズ２において光が伝搬する経路を示す図である。図２７は、屈折率ｎ＝１．５８を有するレンズ２において光が伝搬する経路を示す図である。図２６及び図２７の例では、レンズ２は直径１０ｍｍを有する。図２６によれば、画像供給源３の長さ２ｍｍにわたる部分の画像（元像）がレンズ２に入射し、長さ７．７ｍｍを有する拡大された正立像の画像を生じる。図２７によれば、画像供給源３の長さ１．４ｍｍにわたる部分の画像（元像）がレンズ２に入射し、長さ７．１ｍｍを有する拡大された正立像の画像を生じる。このように、レンズ２の屈折率を増大させることにより元像の大きさが小さくなることがわかる。しかし、レンズ２の屈折率の増大には限界がある。また、レンズ２の材料として容易に入手可能な材料の屈折率はいくつかの値に限定されるので、レンズ２の本数に応じて任意の最適な屈折率を設定することは困難である。従って、支持部材１の寸法、レンズ２の寸法及び本数は、レンズ２の屈折率に依存して制約を受ける。
【００３４】
また、元像の大きさは、レンズ２の形状、例えば曲率半径を変化させることによっても変化する。
【００３５】
図２８は、楕円レンズ２Ｅにおいて光が伝搬する経路を示す図である。レンズの断面形状を、光が出射する方向（図２８のＸ軸に沿った方向）に引き延ばすことにより、円形の断面形状を有する場合よりも、元像の幅ｗ１１を小さくすることができる。しかしながら、楕円レンズ２Ｅは、方向によって倍率（すなわち元像の大きさ）が変化する。例えば、図２８に示すように、閲覧者１０が楕円レンズ２Ｅの右下に位置している場合には、元像の幅ｗ１２は、閲覧者１０が楕円レンズ２Ｅの右に位置している場合よりも大きくなる。
【００３６】
以上説明したように、複数のレンズを備える表示装置において、正確な画像の表示のために画像の重複を低減することが求められる。このとき、レンズ等の材料の屈折率による構造上の制約を受けにくいことが求められる。また、表示装置に対して閲覧者が位置する方向によらずに画像の重複を低減できることが求められる。以下、これらの課題を解決する実施形態に係る表示装置について説明する。
【００３７】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。図２は、図１の表示装置によって表示される画像の光の経路を示す表示装置の縦断面図である。
【００３８】
第１の実施形態に係る表示装置は、支持部材１と、複数のレンズ２と、複数の画像供給源３と、プリズム装置４とを備える。これらの支持部材１、各レンズ２、及び各画像供給源３は、図１８及び図１９を参照して説明した比較例に係る表示装置の支持部材１、各レンズ２、及び各画像供給源３と同様に構成される。
【００３９】
プリズム装置４は、支持部材１の長手方向の軸の周りに回転対称に形成される。
【００４０】
図２に示すように、プリズム装置４は、複数のプリズム４ａからなるプリズムアレイと、各プリズム４ａを支持する支持部材４ｂとを備える。各プリズム４ａ及び支持部材４ｂは、各レンズ２に対して支持部材１の反対側に設けられる。支持部材４ｂは、例えば、中空の円筒の形状に形成される。支持部材４ｂの円筒の外側に各プリズム４ａが設けられる。また、支持部材４ｂは、その円筒の内側において各レンズ２と対向する。図２は、レンズ２と支持部材４ｂとの間に隙間が存在する位置における縦断面図を示す。ただし、各レンズ２及び支持部材４ｂが互いに最も近接した位置において、支持部材４ｂは各レンズ２に接していてもよい。
【００４１】
各プリズム４ａ及び支持部材４ｂは、一体的に形成されてもよい。各プリズム４ａ及び支持部材４ｂは、ケイ酸塩を主成分とするガラス材料から形成されてもよく、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネートなどのプラスチック材料から形成されてもよい。各プリズム４ａ及び支持部材４ｂは、レンズ２と同じ屈折率を有する材料から形成されてもよく、異なる屈折率を有する材料から形成されてもよい。
【００４２】
プリズム４ａは、支持部材４ｂの周りに螺線状に形成されてもよい。これにより、プリズム装置４を容易に加工することができる。プリズム４ａが螺線状に一体的に形成されていても、１つのレンズ２に近接した螺線の部分は、複数のプリズム４ａからなるプリズムアレイとして機能する。図９を参照して後述するように、プリズム４ａが閲覧者１０の目の分解能以下のサイズを有する場合、プリズム４ａを螺線状に形成しても、ほとんど傾斜しているようには見えない。
【００４３】
各プリズム４ａは、支持部材４ｂの周りに複数のリングとして形成されてもよい。
【００４４】
本明細書において、支持部材１を「第１の支持部材」ともいい、支持部材４ｂを「第２の支持部材」ともいう。
【００４５】
図２を参照すると、画像供給源３からレンズ２に入射した光は、Ｘ軸に対して０度より大きくかつ９０度より小さい傾斜角θ３の方向に進み、レンズ２と支持部材４ｂとの間の空間に出射する。レンズ２から出射した光は、レンズ２と支持部材４ｂとの間の空間において、Ｘ軸に対して角度θ２の方向に進み、プリズム装置４に入射する。プリズム装置４に入射した光は、Ｘ軸に対して角度θ１の方向に進み、プリズム４ａの表面４ａａから出射する。プリズム４ａの表面４ａａから出射した光は、Ｘ軸に平行な方向に進む。プリズム４ａの表面４ａａは、画像供給源３からレンズ２に入射し、ＸＹ面に対して傾斜角θ３で交差するレンズ２の断面に沿って伝搬した光の向きを、Ｘ軸に平行な方向に変化させるように、Ｚ軸に対して角度θ０を有して形成される。
【００４６】
図３は、図１のレンズ２をさまざまな方位角から見る場合のレンズ２の切断面Ｓ０〜Ｓ３を示す図である。レンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０によりレンズ２を切断するとき、その切断面Ｓ０は円形になる。一方、平面Ｐ０に対してさまざまな方向に傾斜する平面によりレンズ２を切断するとき、それらの切断面Ｓ１〜Ｓ３はいずれも楕円形になる。画像供給源３からレンズ２に入射した光が楕円形の切断面Ｓ１〜Ｓ３に沿って伝搬するとき、レンズ２は楕円レンズとして機能する。従って、このとき、図２８の楕円レンズ２Ｅと同様に、円形の切断面Ｓ０に沿って伝搬する場合よりも元像の幅を小さくすることができる。また、レンズ２において光が伝搬する切断面が平面Ｐ０に対してさまざまな方向に同じ傾斜角で傾斜するとき、レンズを見る方位角にかかわらず、レンズ２は同じ倍率の楕円レンズとして機能する。
【００４７】
次に、図４〜図６を参照して、画像供給源３からレンズ２に入射した光が伝搬する好ましい傾斜角について説明する。図４〜図６の例において、レンズ２は屈折率ｎ＝１．４９を有する。
【００４８】
図４は、図３のレンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な断面に沿って伝搬する光の経路を示す図である。この場合、閲覧者１０には、画像供給源３の画像のうち幅ｗ１を有する領域の画像（元像）が見える。
【００４９】
図５は、図３のレンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して約２５度で交差する断面に沿って伝搬する光の経路を示す図である。この場合、閲覧者１０には、画像供給源３の画像のうち、幅ｗ１よりも小さい幅ｗ２を有する領域の画像（元像）が見える。これにより、画像供給源３からレンズ２に入射した光が楕円形の切断面に沿って伝搬するとき、円形の切断面に沿って伝搬する場合（図４）よりも元像の幅が小さくなることがわかる。
【００５０】
図６は、図３のレンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して約４０度で交差する断面に沿って伝搬する光の経路を示す図である。光が伝搬するレンズ２の切断面が図５の場合よりもさらに傾斜すると、レンズ２の内部に焦点が現れる。この場合、閲覧者１０には、画像供給源３の画像のうち、幅ｗ３を有する領域の反転像が見える。
【００５１】
図１に示すように、支持部材１の支持面が凸形状を有する場合、各レンズ２は、元像の拡大された正立像を生じる。従って、図２の傾斜角θ３は、各レンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して傾斜角θ３で交差する各レンズ２の断面と同じ断面形状を有する楕円レンズが当該楕円レンズの外部に焦点を有するように設定される。
【００５２】
プリズム装置４は、閲覧者１０の側に位置する各レンズ２において、各画像供給源３から各レンズ２に入射し、閲覧者１０から見て斜め上に傾斜する各レンズ２の切断面に沿ってそれぞれ伝搬した光の向きを、閲覧者１０の方向に変化させる。言い換えると、プリズム装置４を用いることにより、閲覧者１０は、各レンズ２の楕円形の切断面に沿って伝搬した光を見ることができる。また、プリズム装置４は、閲覧者１０の側に位置する各レンズ２において、各画像供給源３から各レンズ２に入射し、ほぼ同じ方向に、かつ、ほぼ同じ傾斜角で傾斜する各レンズ２の切断面に沿って伝搬した光の向きを、閲覧者１０の方向に変化させる。従って、閲覧者１０の側に位置する各レンズ２の大部分（又は、少なくとも、閲覧者１０に最も近接したレンズ２及びその近傍のレンズ２）は、ほぼ同じ倍率を有する楕円レンズとして機能する。
【００５３】
図７は、図２のレンズ２において光が伝搬する経路の傾斜角θ３に対する、画像供給源３の画像のうち、閲覧者１０に見える元像の幅を示すグラフである。図７は、レンズ２が半径５ｍｍ及び屈折率ｎ＝１．４９又は１．５８を有する場合の特性を示す。このとき、閲覧者１０に見える元像の幅は、傾斜角θ３が増大するにつれて減少する。従って、所望の元像の幅に応じて、傾斜角θ３を決めることができる。なお、図７は、傾斜角θ３で傾斜する各レンズ２の切断面と同じ断面形状を有する楕円レンズが当該楕円レンズの外部に焦点を有する場合を示す。楕円レンズの焦点が画像供給源３の位置に一致するとき、元像の幅はゼロになる。
【００５４】
傾斜角θ３は、プリズム４ａの角度θ０に応じて決まる。まず、図２の角度θ１は、プリズム装置４が屈折率ｎを有するとき、次式を満たす。
【００５５】
θ１＝θ０−ｓｉｎ−１（ｓｉｎ（θ０）／ｎ）
【００５６】
角度θ２は、角度θ１及びプリズム装置４の屈折率に応じて決まる。また、傾斜角θ３は、角度θ２及びレンズ２の屈折率に応じて決まる。レンズ２の屈折率がプリズム装置４の屈折率に等しいとき、θ３＝θ１が成り立つ。
【００５７】
図８は、図２のプリズム４ａの角度θ０に対する、レンズ２において光が伝搬する経路の傾斜角θ３を示すグラフである。図８は、レンズ２及びプリズム装置４が同じ屈折率ｎ＝１．４９又は１．５８を有する場合の特性を示す。このとき、傾斜角θ３は、プリズム４ａの角度θ０が増大するにつれて増大する。従って、所望の傾斜角θ３に応じて、プリズム４ａの角度θ０を決めることができる。
【００５８】
各プリズム４ａは、各画像供給源３から各レンズ２に入射し、各レンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して傾斜角θ３で交差する各レンズ２の断面に沿って伝搬した光の向きを、軸Ａ０に対して予め決められた方向に変化させるようにそれぞれ形成される。ここで、「予め決められた方向」とは、各プリズム４ａから見て閲覧者１０が位置する方向であり、例えば、軸Ａ０に対して垂直な方向である。各プリズム４ａの表面４ａａは、各レンズ２の長手方向の軸Ａ０に対して、傾斜角θ３と、各レンズ２及び各プリズム４ａの屈折率とによって決まる角度θ０を有する。
【００５９】
図９は、図１の表示装置から閲覧者１０までの距離ｄ１と、プリズム４ａの長さｄ２との関係を説明するための図である。閲覧者１０から見て十分に微細なプリズム４ａを形成することにより、閲覧者１０は、プリズム４ａの存在をあまり認識することなく、重複が低減された正確な画像を見ることができる。
【００６０】
閲覧者１０の目の分解能は、例えば、閲覧者１０の視力の値に基づいて、次式によって与えられる。
【００６１】
分解能＝１／（視力の値）  ［分］
【００６２】
例えば、閲覧者１０が視力１を有する場合、各プリズム４ａは、各レンズ２の長手方向において、表示装置の閲覧者１０の位置から見て角度α＝１分（１／６０度）以下の長さｄ２を有するように形成される。具体的には、閲覧者１０が距離ｄ１＝１ｍ程度の位置から表示装置を見る場合、プリズム４ａの長さｄ２は、次式で与えられる。
【００６３】
ｄ２
≒１ｍ×１分
＝１０００ｍｍ×π／（１８０×６０）ラジアン
≒０．３ｍｍ
【００６４】
これにより、プリズム４ａは、閲覧者１０の目の分解能以下のサイズを有する。従って、閲覧者１０から見て、プリズム４ａの存在を目立たなくすることができる。
【００６５】
プリズム４ａの長さｄ２の下限は、プリズム装置４の加工精度に依存して、例えば数十μｍである。
【００６６】
第１の実施形態に係る表示装置によれば、プリズム装置４を備えたことにより、各レンズ２によって表示される元像の幅を低減して画像の重複を低減し、より正確な画像を表示することができる。また、第１の実施形態に係る表示装置によれば、所望の元像の幅に応じてプリズム４ａの角度θ０を決めることができるので、レンズ等の材料の屈折率による構造上の制約を受けにくくすることができる。また、第１の実施形態に係る表示装置によれば、表示装置（すなわち各レンズ２）に対して閲覧者１０が位置する方向によらずに画像の重複を低減できることができる。
【００６７】
図１０は、第１の実施形態の第１の変形例に係る表示装置の構成を示す縦断面図である。図１０の表示装置は、図２のプリズム装置４に代えて、プリズム装置４Ａを備える。プリズム装置４Ａは、位置に応じて異なる角度θ０１〜θ０３をそれぞれ有するプリズム４ａ１〜４ａ３からなるプリズムアレイと、各プリズム４ａ１〜４ａ３を支持する支持部材４ｂとを備える。
【００６８】
表示装置から閲覧者１０までの距離に対して、Ｚ軸に沿った方向における画像供給源３の画像のサイズが大きい場合、表示装置から閲覧者１０まで進む光の経路は、ＸＹ面に対して、表示装置から出射する位置に応じて異なる角度を有する。例えば、画像の上部の領域からの光は下方に向かって進み、画像の下部の領域からの光は上方に向かって進むことがある。このため、各プリズム４ａ１〜４ａ３の表面は、各プリズム４ａ１〜４ａ３のＺ軸に沿った位置に応じて、レンズ２の長手方向の軸に対して異なる角度を有するように形成される。図１０の例では、プリズム４ａ１は、画像供給源３からレンズ２に入射し、ＸＹ面に対して傾斜角θ３で交差するレンズ２の断面に沿って伝搬した光の向きを、閲覧者１０に向けて下方に変化させるように、Ｚ軸に対して角度θ０１を有する。また、プリズム４ａ２は、画像供給源３からレンズ２に入射し、ＸＹ面に対して傾斜角θ３で交差するレンズ２の断面に沿って伝搬した光の向きを、閲覧者１０に向けて、Ｘ軸にほぼ平行な方向に変化させるように、Ｚ軸に対して角度θ０２を有する。また、プリズム４ａ３は、画像供給源３からレンズ２に入射し、ＸＹ面に対して傾斜角θ３で交差するレンズ２の断面に沿って伝搬した光の向きを、閲覧者１０に向けて上方に変化させるように、Ｚ軸に対して角度θ０３を有する。
【００６９】
図１０の表示装置によれば、プリズム装置４Ａは、画像供給源３からレンズ２に入射し、ＸＹ面に対して傾斜角θ３で交差するレンズ２の断面に沿って伝搬した光の向きを、Ｚ軸に沿った位置によらず、閲覧者１０に向けて変化させることができる。
【００７０】
図１１は、第１の実施形態の第２の変形例に係る表示装置の構成を示す縦断面図である。図１１の表示装置は、各レンズ２と各画像供給源３との間に設けられた追加のプリズム装置５を備える。
【００７１】
プリズム装置５は、複数のプリズム５ａからなるプリズムアレイと、各プリズム５ａを支持する支持部材５ｂとを備える。各プリズム５ａ及び支持部材５ｂは、各レンズ２と各画像供給源３との間に設けられる。支持部材５ｂは、例えば、中空の円筒の形状に形成される。支持部材５ｂの円筒の内側に各プリズム５ａが設けられる。また、支持部材５ｂは、その円筒の外側において各レンズ２と対向する。図１１は、レンズ２と支持部材５ｂとの間に隙間が存在する位置における縦断面図を示す。ただし、各レンズ２及び支持部材５ｂが互いに最も近接した位置において、支持部材５ｂは各レンズ２に接していてもよい。
【００７２】
各プリズム５ａ及び支持部材５ｂは、一体的に形成されてもよい。各プリズム５ａ及び支持部材５ｂは、ケイ酸塩を主成分とするガラス材料から形成されてもよく、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネートなどのプラスチック材料から形成されてもよい。各プリズム５ａ及び支持部材５ｂは、レンズ２及びプリズム装置４と同じ屈折率を有する材料から形成されてもよく、異なる屈折率を有する材料から形成されてもよい。
【００７３】
図１１を参照すると、画像供給源３から出射した光は、Ｘ軸に平行な方向に進み、プリズム装置５に入射する。プリズム装置５に入射した光は、Ｘ軸に対して角度θ１の方向に進み、支持部材５ｂとレンズ２との間の空間に出射する。レンズ２に入射した光は、Ｘ軸に対して０度より大きくかつ９０度より小さい傾斜角θ３の方向に進み、以後、図２の場合と同様に進む。各プリズム５ａは、各プリズム４ａと同じ角度θ０を有する。
【００７４】
図１１の表示装置によれば、画像供給源３から出射してプリズム装置５に入射する光の向きと、プリズム装置４から出射する光の向きとを互いに平行にすることができる。これにより、必要に応じて、図２の場合よりも、表示装置の構成上の自由度を向上することができる。
【００７５】
次に、第１の実施形態に係る表示装置の他の変形例について説明する。
【００７６】
支持部材は、図１に示すような中実な立体ではなく、例えば円筒面などの面状の部材であってもよい。また、支持部材は、複数のレンズ２の上面、下面、及び側面の一部においてのみ各レンズを支持するフレームのみであってもよい。この場合、レンズ２を配置する支持面は実際には存在しないが、複数のレンズ２に内接する円筒面が仮想的な支持面になる。フレームの支持部材は、複数のレンズ２が各レンズ２の側面において互いに隣接するように、かつ、複数のレンズ２が仮想的なの支持面に沿って配置されるように、複数のレンズ２を支持する。複数の画像供給源３は、複数のレンズ２と仮想的な支持面とが互いに対向する各位置において複数のレンズ２にそれぞれ固定され、複数のレンズ２に対して同一の画像をそれぞれ入射させる。
【００７７】
支持面は、表示装置の閲覧者１０から見て凸形状を有することに限定されず、平面であってもよく、凹面であってもよい。
【００７８】
第１の実施形態に係る表示装置は、以下の構成を備えたことを特徴とする。
【００７９】
第１の実施形態によれば、表示装置は、複数のレンズ２、支持部材１、複数の画像供給源３、及び複数のプリズム４ａを備える。複数のレンズ２は、円柱の形状をそれぞれ有する。支持部材１は、複数のレンズ２が各レンズ２の側面において互いに隣接するように、かつ、複数のレンズ２が所定の支持面に沿って配置されるように、複数のレンズ２を支持する。複数の画像供給源３は、複数のレンズ２と支持面とが互いに対向する各位置において複数のレンズ２にそれぞれ固定され、複数のレンズ２に対して同一の画像をそれぞれ入射させる。複数のプリズム４ａは、各レンズ２に対して支持部材１の反対側に設けられる。各プリズム４ａは、各画像供給源３から各レンズ２に入射し、各レンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して０度より大きくかつ９０度より小さい傾斜角θ３で交差する各レンズ２の断面に沿って伝搬した光の向きを、軸Ａ０に対して予め決められた方向に変化させるようにそれぞれ形成される。
【００８０】
これにより、プリズム装置４を備えたことにより、各レンズ２によって表示される元像の幅を低減して画像の重複を低減し、より正確な画像を表示することができる。また、所望の元像の幅に応じてプリズム４ａの角度θ０を決めることができるので、レンズ等の材料の屈折率による構造上の制約を受けにくくすることができる。また、表示装置（すなわち各レンズ２）に対して閲覧者１０が位置する方向によらずに画像の重複を低減できることができる。従って、様々な方向から画像を見ることができ、さらに、従来よりも画像の重複を低減した表示装置を提供することができる。
【００８１】
第１の実施形態によれば、複数のプリズム４ａは、各レンズ２に対して支持部材１の反対側に設けられた支持部材４ｂによって支持されてもよい。
【００８２】
これにより、各レンズ２に対して各プリズム４ａを適切に配置することができる。
【００８３】
第１の実施形態によれば、支持面は凸形状を有してもよい。
【００８４】
これにより、様々な方向から画像を見ることができ、さらに、従来よりも画像の重複を低減した表示装置を提供することができる。
【００８５】
第１の実施形態によれば、支持部材１の支持面は円筒形状を有してもよい。
【００８６】
これにより、様々な方向から画像を見ることができ、さらに、従来よりも画像の重複を低減した表示装置を提供することができる。
【００８７】
第１の実施形態によれば、傾斜角θ３は、各レンズ２の長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して傾斜角θ３で交差する各レンズ２の断面と同じ断面形状を有する楕円レンズが当該楕円レンズの外部に焦点を有するように設定されてもよい。
【００８８】
これにより、各レンズ２により元像の拡大された正立像を生じることができる。
【００８９】
第１の実施形態によれば、各プリズム４ａの表面は、各レンズ２の長手方向の軸Ａ０に対して、傾斜角θ３と、各レンズ２及び各プリズム４ａの屈折率とによって決まる角度θ０を有してもよい。
【００９０】
これにより、所望の元像の幅に応じてプリズム４ａの角度θ０を決めることができるので、レンズ等の材料の屈折率による構造上の制約を受けにくくすることができる。
【００９１】
第１の実施形態によれば、各プリズム４ａは、各レンズ２の長手方向において、表示装置の閲覧者１０の位置から見て１／６０度以下の長さを有するように形成されてもよい。
【００９２】
これにより、閲覧者１０から見て、プリズム４ａの存在を目立たなくすることができる。
【００９３】
第１の実施形態によれば、複数のプリズム４ａは螺線状に形成されてもよい。
【００９４】
これにより、プリズム装置４を容易に加工することができる。
【００９５】
［第２の実施形態］
複数のプリズムからなるプリズムアレイは、図１のように支持部材４ｂに設けられることに限定されない。例えば、以下に説明するように、プリズムアレイは各レンズに一体化されてもよい。
【００９６】
図１２は、第２の実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。図１３は、図１２の各レンズ２Ａの構成を示す上面図である。図１４は、図１２の表示装置によって表示される画像の光の経路を示す表示装置の縦断面図である。
【００９７】
第２の実施形態に係る表示装置は、支持部材１と、複数のレンズ２Ａと、複数の画像供給源３とを備える。これらの支持部材１及び各画像供給源３は、図１８及び図１９を参照して説明した比較例に係る表示装置の支持部材１及び各画像供給源３と同様に構成される。
【００９８】
図１３及び図１４に示すように、各レンズ２Ａは、複数のプリズム２Ａａからなるプリズムアレイと、各プリズム２Ａａを支持する円柱部材２Ａｂとを備える。円柱部材２Ａｂは、円柱の形状をそれぞれ有する。円柱部材２Ａｂは、図１等のレンズ２と同様に機能する。プリズム２Ａａは、円柱部材２Ａｂに対して支持部材１の反対側に設けられる。プリズム２Ａａは、円柱部材２Ａｂの側面において、円柱部材２Ａｂの中心Ｏ２から見て例えばβ＝約１８０度の角度範囲にわたって形成される。円柱部材２Ａｂの側面の残りの角度範囲には、画像供給源３が固定される。
【００９９】
各プリズム２Ａａは、各円柱部材２Ａｂに一体的に形成されてもよい。各プリズム２Ａａ及び円柱部材２Ａｂは、ケイ酸塩を主成分とするガラス材料から形成されてもよく、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネートなどのプラスチック材料から形成されてもよい。
【０１００】
プリズム２Ａａは、円柱部材２Ａｂの周りに螺線状に形成されてもよい。例えば、半周分の螺線の型と、半周分の円柱の型とを用いることにより、レンズ２Ａを容易に加工することができる。プリズム２Ａａが閲覧者１０の目の分解能以下のサイズを有する場合、プリズム２Ａａを螺線状に形成しても、ほとんど傾斜しているようには見えない。
【０１０１】
プリズム２Ａａは、円柱部材２Ａｂの周りに複数の半周分のリングとして形成されてもよい。
【０１０２】
図１４を参照すると、画像供給源３から円柱部材２Ａｂに入射した光は、Ｘ軸に対して０度より大きくかつ９０度より小さい傾斜角θ３の方向に進み、プリズム２Ａａの表面２Ａａａから出射する。プリズム２Ａａの表面２Ａａａから出射した光は、Ｘ軸に平行な方向に進む。プリズム２Ａａの表面２Ａａａは、画像供給源３から円柱部材２Ａｂに入射し、ＸＹ面に対して傾斜角θ３で交差する円柱部材２Ａｂの断面に沿って伝搬した光の向きを、Ｘ軸に平行な方向に変化させるように、Ｚ軸に対して角度θ０を有して形成される。
【０１０３】
各プリズム２Ａａは、各画像供給源３から各円柱部材２Ａｂに入射し、各円柱部材２Ａｂの長手方向の軸に垂直な平面に対して傾斜角θ３で交差する各円柱部材２Ａｂの断面に沿って伝搬した光の向きを、この軸に対して予め決められた方向に変化させるようにそれぞれ形成される。ここで、「予め決められた方向」とは、各プリズム２Ａａから見て閲覧者１０が位置する方向であり、例えば、各円柱部材２Ａｂの長手方向の軸に対して垂直な方向である。各プリズム２Ａａの表面は、各円柱部材２Ａｂの長手方向の軸に対して、傾斜角θ３と、各円柱部材２Ａｂ及び各プリズム２Ａａの屈折率とによって決まる角度θ０を有する。
【０１０４】
第２の実施形態に係る表示装置によれば、プリズム２Ａａが一体化されたレンズ２Ａを備えたことにより、各レンズ２Ａによって表示される元像の幅を低減して画像の重複を低減し、より正確な画像を表示することができる。また、第２の実施形態に係る表示装置によれば、所望の元像の幅に応じてプリズム２Ａａの角度θ０を決めることができるので、レンズ等の材料の屈折率による構造上の制約を受けにくくすることができる。また、第２の実施形態に係る表示装置によれば、表示装置（すなわち各レンズ２Ａ）に対して閲覧者１０が位置する方向によらずに画像の重複を低減できることができる。
【０１０５】
第２の実施形態に係る表示装置は、以下の構成を備えたことを特徴とする。
【０１０６】
第２の実施形態によれば、表示装置は、複数の円柱部材２Ａｂ、支持部材１、複数の画像供給源３、及び複数のプリズム２Ａａを備える。複数の円柱部材２Ａｂは、円柱の形状をそれぞれ有する。支持部材１は、複数の円柱部材２Ａｂが各円柱部材２Ａｂの側面において互いに隣接するように、かつ、複数の円柱部材２Ａｂが所定の支持面に沿って配置されるように、複数の円柱部材２Ａｂを支持する。複数の画像供給源３は、複数の円柱部材２Ａｂと支持面とが互いに対向する各位置において複数の円柱部材２Ａｂにそれぞれ固定され、複数の円柱部材２Ａｂに対して同一の画像をそれぞれ入射させる。複数のプリズム２Ａａは、各円柱部材２Ａｂに対して支持部材１の反対側に設けられる。各プリズム２Ａａは、各画像供給源３から各円柱部材２Ａｂに入射し、各円柱部材２Ａｂの長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して０度より大きくかつ９０度より小さい傾斜角θ３で交差する各円柱部材２Ａｂの断面に沿って伝搬した光の向きを、軸Ａ０に対して予め決められた方向に変化させるようにそれぞれ形成される。
【０１０７】
これにより、プリズム２Ａａが一体化されたレンズ２Ａを備えたことにより、各レンズ２Ａによって表示される元像の幅を低減して画像の重複を低減し、より正確な画像を表示することができる。また、所望の元像の幅に応じてプリズム２Ａａの角度θ０を決めることができるので、レンズ等の材料の屈折率による構造上の制約を受けにくくすることができる。また、表示装置（すなわち各レンズ２Ａ）に対して閲覧者１０が位置する方向によらずに画像の重複を低減できることができる。従って、様々な方向から画像を見ることができ、さらに、従来よりも画像の重複を低減した表示装置を提供することができる。
【０１０８】
第２の実施形態によれば、複数のプリズム２Ａａは各円柱部材２Ａｂに一体的に形成されてもよい。
【０１０９】
これにより、各円柱部材２Ａｂに対して各プリズム２Ａａを適切に配置することができる。
【０１１０】
第２の実施形態によれば、複数のプリズム２Ａａは螺線状に形成されてもよい。
【０１１１】
これにより、レンズ２Ａを容易に加工することができる。
【０１１２】
［第３の実施形態］
表示装置の複数のレンズは、凸形状の支持面に限らず、凹形状の支持面に沿って配置されてもよい。
【０１１３】
図１５は、第３の実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。図１６は、図１５の表示装置の動作原理を示す上面図である。
【０１１４】
第３の実施形態に係る表示装置は、支持部材１Ａと、複数のレンズ２Ａと、複数の画像供給源３とを備える。これらの各レンズ２Ａ及び各画像供給源３は、図１２の各レンズ２Ａ及び各画像供給源３と同様に構成される。支持部材１Ａは、複数のレンズ２Ａが各レンズ２Ａの側面において互いに隣接するように、かつ、複数のレンズ２Ａが所定の支持面に沿って配置されるように、複数のレンズ２Ａを支持する。複数の画像供給源３は、複数のレンズ２Ａと支持面とが互いに対向する各位置において複数のレンズ２Ａにそれぞれ固定され、複数のレンズ２Ａに対して同一の画像をそれぞれ入射させる。支持面は、表示装置の閲覧者１０から見て、凹形状を有する。この場合、支持面は、図１６に示すように中心Ｏ３及び所定の半径を有する円筒形状を有してもよい。
【０１１５】
図１６を参照すると、複数のレンズ２Ａのうちの互いに隣り合ういくつかのレンズ２Ａ−１〜２Ａ−３からの光線が閲覧者１０に到達する。閲覧者１０は、レンズ２Ａ−１〜２Ａ−３から閲覧者１０への光線が実質的に平行になるように、十分に離れた位置から表示装置の画像を閲覧する。画像供給源３−１〜３−３は、レンズ２Ａ−１〜２Ａ−３に対して同一の画像（三角形、ハート、及び矢印を含む画像）をそれぞれ入射させる。
【０１１６】
複数のレンズ２Ａが凹形状の支持面に沿って配置される場合、各画像供給源３は、表示装置により表示しようとする所望の画像を各レンズ２Ａの長手方向の軸に関して反転した反転像（元像）を、各レンズ２Ａに対してそれぞれ入射させる。また、複数のレンズ２Ａが凹形状の支持面に沿って配置される場合、各レンズ２Ａは、入射した像（元像）の拡大された反転像を生じる。これにより、閲覧者１０は、各レンズ２Ａを介して、所望の画像の拡大された正立像を見る。
【０１１７】
通常のアクリル樹脂と同程度の屈折率（例えば１．４９）を有する従来技術の円柱レンズは、その外部に焦点を有するので、入射した像を反転することができない。従来技術によれば、入射した像を反転する円柱レンズを作るためには、例えば２以上の高い屈折率を有する材料が必要であった。一方、第３の実施形態に係る表示装置は、各円柱部材２Ａｂの屈折率を増大することに代えて、各プリズム２Ａａを備える。各プリズム２Ａａは、各画像供給源３から各円柱部材２Ａｂに入射し、各円柱部材２Ａｂの長手方向の軸に垂直な平面に対して傾斜角θ３で交差する各円柱部材２Ａｂの断面に沿って伝搬した光の向きを、この軸に対して予め決められた方向に変化させる。傾斜角θ３は、各円柱部材２Ａｂの長手方向の軸に垂直な平面に対して傾斜角θ３で交差する各円柱部材２Ａｂの断面と同じ断面形状を有する楕円レンズが当該楕円レンズの内部に焦点を有するように設定される。従って、低い屈折率（例えば１．４９）を有するレンズ２Ａであっても、図６を参照して説明したように、入射した像を反転することができる。
【０１１８】
図１７は、図１５のレンズ２Ａにおいて光が伝搬する経路の傾斜角θ３に対する、画像供給源３の画像のうち、閲覧者１０に見える元像の幅を示すグラフである。図１７は、傾斜角θ３で傾斜する各レンズ２の切断面と同じ断面形状を有する楕円レンズが当該楕円レンズの内部に焦点を有する場合を示す。図７のグラフにおいて傾斜角θ３をさらに増大したとき、図１７のグラフが得られる。図１７の縦軸における負の長さは、画像が反転していることを示す。図１７は、円柱部材２Ａｂが半径５ｍｍ及び屈折率ｎ＝１．４９又は１．５８を有する場合の特性を示す。このとき、閲覧者１０に見える元像（反転像）の幅は、傾斜角θ３が増大するにつれて増大する。従って、所望の元像の幅に応じて、傾斜角θ３を決めることができる。
【０１１９】
第３の実施形態に係る表示装置によれば、プリズム２Ａａが一体化されたレンズ２Ａを備えたことにより、各レンズ２Ａによって表示される元像の幅を低減して画像の重複を低減し、より正確な画像を表示することができる。また、第３の実施形態に係る表示装置によれば、所望の元像の幅に応じてプリズム２Ａａの角度θ０を決めることができるので、レンズ等の材料の屈折率による構造上の制約を受けにくくすることができる。また、第３の実施形態に係る表示装置によれば、表示装置に対して閲覧者１０が位置する方向によらずに画像の重複を低減できることができる。
【０１２０】
第３の実施形態に係る表示装置は、以下の構成を備えたことを特徴とする。
【０１２１】
第３の実施形態によれば、支持部材１Ａの支持面は凹形状を有する。
【０１２２】
これにより、様々な方向から画像を見ることができ、さらに、従来よりも画像の重複を低減した表示装置を提供することができる。
【０１２３】
第３の実施形態によれば、傾斜角θ３は、各円柱部材２Ａｂの長手方向の軸Ａ０に垂直な平面Ｐ０に対して傾斜角θ３で交差する各円柱部材２Ａｂの断面と同じ断面形状を有する楕円レンズが当該楕円レンズの内部に焦点を有するように設定されてもよい。
【０１２４】
これにより、各レンズ２により元像の拡大された反転像を生じることができる。
【０１２５】
第３の実施形態では、第２の実施形態に係るプリズム２Ａａが一体化されたレンズ２Ａを凹形状の支持面に沿って配置する場合について説明した。同様に、第１の実施形態に係るレンズ２及びプリズム装置４を凹形状の支持面に沿って配置してもよい。このような表示装置もまた、第３の実施形態に係る表示装置のものと同様の動作原理及び効果を有する。
【符号の説明】
【０１２６】
１，１Ａ…支持部材、
２，２Ａ…レンズ、
２Ａａ…プリズム、
２Ａｂ…円柱部材、
３…画像供給源、
４，４Ａ…プリズム装置、
４ａ，４ａ１，４ａ２，４ａ３…プリズム、
４ｂ…支持部材、
５…プリズム装置、
５ａ…プリズム、
５ｂ…支持部材。
【図１】
2019184872.tif 000003
【図２】
2019184872.tif 000004
【図３】
2019184872.tif 000005
【図４】
2019184872.tif 000006
【図５】
2019184872.tif 000007
【図６】
2019184872.tif 000008
【図７】
2019184872.tif 000009
【図８】
2019184872.tif 000010
【図９】
2019184872.tif 000011
【図１０】
2019184872.tif 000012
【図１１】
2019184872.tif 000013
【図１２】
2019184872.tif 000014
【図１３】
2019184872.tif 000015
【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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