(57)【要約】【課題】高品質の立体画像表示が可能な画像表示装置及び電子機器を提供する。【解決手段】複数の画像を第１色で表示する第１画像表示手段１１０Ｇと、複数の画像を第２色で表示する第２画像表示手段１１０Ｒと、第１画像表示手段１１０Ｇで表示された画像と第２画像表示手段１１０Ｒで表示された画像とを合成する色合成素子２００と、第１画像表示手段１１０Ｇと色合成素子２００との間に配置された第１画像分離素子１４０Ｇと、第２画像表示手段１１０Ｒと色合成素子２００との間に配置された第２画像分離素子１４０Ｒとを有し、第１画像分離素子１４０Ｇは、第１画像表示手段１１０Ｇで表示された複数の画像のうち、第１画像と第２画像とを分離し、第２画像分離素子１４０Ｒは、第２画像表示手段１１０Ｒで表示された複数の画像のうち、第３画像と第４画像とを分離し、色合成素子２００は、第１画像と第３画像とを合成し、第２画像と第４画像とを合成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像を第１色で表示する第１画像表示手段と、
複数の画像を前記第１色とは異なる色である第２色で表示する第２画像表示手段と、
前記第１画像表示手段で表示された画像と前記第２画像表示手段で表示された画像とを合成する色合成素子と、
前記第１画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第１画像分離素子と、
前記第２画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第２画像分離素子と、を有し、
前記第１画像分離素子は、前記第１画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第１画像と第２画像とを分離し、
前記第２画像分離素子は、前記第２画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第３画像と第４画像とを分離し、
前記色合成素子は、前記第１画像と前記第３画像とを合成し、かつ、前記第２画像と前記第４画像とを合成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記色合成素子から前記色合成素子で合成された画像が射出される側に拡大光学系が設けられ、
前記第１画像表示手段で表示された画像の実像と、前記第２画像表示手段で表示された画像の実像と、が、前記拡大光学系と前記拡大光学系の前側焦点との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１画像分離素子及び第２画像分離素子は、複数のシリンドリカルレンズが配置されたレンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１画像分離素子及び前記第２画像分離素子は、前記色合成素子において前記第１画像と前記第３画像とが重なり、かつ、前記第２画像と前記第４画像とが重なるように、前記第１画像分離素子及び前記第２画像分離素子の各々の焦点位置が調整されていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１画像分離素子のレンチキュラーレンズのピッチは、前記第１画像の画素のピッチより大きく、
前記第２画像分離素子のレンチキュラーレンズのピッチは、前記第３画像の画素のピッチより大きいことを特徴とする請求項３または４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記第１画像表示手段及び第２画像表示手段は、各々がマトリクス状に配列した複数の画素を備え、
前記第１画像分離素子及び第２画像分離素子は、各々が複数の開口部と複数の遮光部とを備えた視差バリアであり、
前記第１画像分離素子の開口部は、各々が前記第１画像表示手段において対応した隣り合う２つの画素と重なり、
前記第２画像分離素子の複数の開口部は、各々が前記第２画像表示手段において対応した隣り合う２つの画素と重なることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記色合成素子から前記色合成素子で合成された画像が射出される側に、ハーフミラーが設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記ハーフミラーは、導光体の内部に配置された複数の半透過反射膜を備え、
前記複数の半透過反射膜は、各々が同じ方向に延在し、かつ、各々が前記導光体の一方の面と同じ角度で交差するように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記色合成素子から前記色合成素子で合成された画像が射出される側に、反射型の回折光学素子が配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記回折光学素子は、前記第１色の光の波長帯域の光を反射回折する第１体積ホログラムと、
前記第２色の光の波長帯域の光を反射回折する第２体積ホログラムと、が積層されていることを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記第１画像表示手段及び前記第２画像表示手段は、各々が画像表示パネルと、前記画像表示パネルで表示した画像を拡大して実像を形成する拡大光学系と、を備えることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記第１色は、緑色であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
複数の画像を第１色で表示する第１画像表示手段と、
複数の画像を前記第１色とは異なる色である第２色で表示する第２画像表示手段と、
複数の画像を前記第１色及び前記第２色とは異なる色である第３色で表示する第３画像表示手段と、
前記第１画像表示手段で表示された画像と前記第２画像表示手段で表示された画像と前記第３画像表示手段で表示された画像とを合成する色合成素子と、
前記第１画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第１画像分離素子と、
前記第２画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第２画像分離素子と、
前記第３画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第３画像分離素子と、を有し、
前記第１画像分離素子は、前記第１画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第１画像と第２画像とを分離し、
前記第２画像分離素子は、前記第２画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第３画像と第４画像とを分離し、
前記第３画像分離素子は、前記第３画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第５画像と第６画像とを分離し、
前記色合成素子は、前記第１画像と前記第３画像と前記第５画像とを合成し、かつ、前記第２画像と前記第４画像と前記第６画像とを合成することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
前記第１色は、緑色であり、
前記第２色は、赤色であり、
前記第３色は、青色であることを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の画像表示装置を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特殊な眼鏡を必要とせずに多視点表示を実現する画像表示装置として、パララックスバリア方式やレンチキュラー方式等の画像分離手段を用いた画像表示装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の三次元画像表示装置では、３枚の液晶パネルで赤色画像、緑色画像、青色画像を形成し、形成した各色の画像を合成して１つのカラー画像とした後に、合成したカラー画像をインテグラルプレートと称する複数の凸レンズを介して射出することで立体画像を表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１５９９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記方法には次のような問題がある。すなわち、特許文献１に記載された構成では、組み立て誤差や製造誤差に起因して、合成されるカラー画像において本来一致すべき赤色画像、緑色画像、青色画像の空間位置がずれることがある。このようなズレが生じると、カラー画像の合成後に入射するインテグラルプレートで表示する立体像でもズレが生じ、ズレが拡大して、表示画像の品質が低下するおそれがある。
【０００６】
このような組み立て誤差や製造誤差は、装置の小型化を図る際には顕在化しやすく、立体表示画像の品質低下を生じやすかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、高品質の立体画像表示が可能な画像表示装置を提供することを目的とする。また、このような画像表示装置を備え、高品質な立体画像表示が可能な電子機器を提供することをあわせて目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の画像表示装置は、複数の画像を第１色で表示する第１画像表示手段と、複数の画像を前記第１色とは異なる色である第２色で表示する第２画像表示手段と、前記第１画像表示手段で表示された画像と前記第２画像表示手段で表示された画像とを合成する色合成素子と、前記第１画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第１画像分離素子と、前記第２画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第２画像分離素子と、を有し、前記第１画像分離素子は、前記第１画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第１画像と第２画像とを分離し、前記第２画像分離素子は、前記第２画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第３画像と第４画像とを分離し、前記色合成素子は、前記第１画像と前記第３画像とを合成し、かつ、前記第２画像と前記第４画像とを合成することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、複数の画像表示手段が協働して立体画像を表示するため、１つの画像表示手段だけ用いて立体画像を表示する場合と比べて解像度の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、画像表示手段と色合成素子との間に画像分離素子が設けられているため、第１画像表示手段で表示する第１画像及び第２画像について、色合成素子に入射する前に分離することができる。同様に、第２画像表示手段で表示する第３画像及び第４画像について、色合成素子に入射する前に分離することができる。そのため、第１画像と第３画像とを用い、第２画像と第４画像とを用いて合成画像を合成後に空間的に分離させる場合と比べ、第１画像と第３画像、第２画像と第４画像の空間位置を合わせやすい。
【００１１】
したがって、上記構成によれば、高品質の立体画像表示が可能な画像表示装置を提供することができる。
【００１２】
本発明においては、前記色合成素子から前記色合成素子で合成された画像が射出される側に拡大光学系が設けられ、前記第１画像表示手段で表示された画像の実像と、前記第２画像表示手段で表示された画像の実像と、が、前記拡大光学系と前記拡大光学系の前側焦点との間に配置されている構成としてもよい。
この構成によれば、高品質の立体虚像を表示する画像表示装置を提供することができる。
【００１３】
本発明においては、前記第１画像分離素子及び第２画像分離素子は、複数のシリンドリカルレンズが配置されたレンチキュラーレンズである構成としてもよい。
この構成によれば、遮光することなく画像分離が可能であるため、高輝度で高品質の立体虚像を表示する画像表示装置を提供することができる。
【００１４】
本発明においては、前記第１画像分離素子及び前記第２画像分離素子は、前記色合成素子において前記第１画像と前記第３画像とが重なり、かつ、前記第２画像と前記第４画像とが重なるように、前記第１画像分離素子及び前記第２画像分離素子の各々の焦点位置が調整されている構成としてもよい。
この構成によれば、透過する画像の色に応じた画像分離素子を用いることができるため、色収差による画質低下を抑制することができる。
【００１５】
本発明においては、前記第１画像分離素子のレンチキュラーレンズのピッチは、前記第１画像の画素のピッチより大きく、前記第２画像分離素子のレンチキュラーレンズのピッチは、前記第３画像の画素のピッチより大きい構成としてもよい。
この構成によれば、高品質の立体虚像を表示する画像表示装置を提供することができる。
【００１６】
本発明においては、前記第１画像表示手段及び第２画像表示手段は、各々がマトリクス状に配列した複数の画素を備え、前記第１画像分離素子及び第２画像分離素子は、各々が複数の開口部と複数の遮光部とを備えた視差バリアであり、前記第１画像分離素子の開口部は、各々が前記第１画像表示手段において対応した隣り合う２つの画素と重なり、前記第２画像分離素子の複数の開口部は、各々が前記第２画像表示手段において対応した隣り合う２つの画素と重なる構成としてもよい。
この構成によれば、レンズを製造する場合と比べて画像分離素子の製造が容易であるため、容易に高品質の立体虚像を表示する画像表示装置を提供することができる。
【００１７】
本発明においては、前記色合成素子から前記色合成素子で合成された画像が射出される側に、ハーフミラーが設けられている構成としてもよい。
この構成によれば、ハーフミラーの前方に浮かぶようなカラー立体虚像を表示可能な画像表示装置とすることができる。さらに、ハーフミラーにより虚像の形成方向を制御可能であるため、配置姿勢の自由度が高い画像表示装置を提供することができる。
【００１８】
本発明においては、前記ハーフミラーは、導光体の内部に配置された複数の半透過反射膜を備え、前記複数の半透過反射膜は、各々が同じ方向に延在し、かつ、各々が前記導光体の一方の面と同じ角度で交差するように配置されている構成としてもよい。
この構成によれば、ハーフミラーによる反射方向は、半透過半反射膜が形成されている面の角度に依存するため、ハーフミラー自体を傾斜させることなく虚像の形成方向を制御可能である。そのため、ハーフミラーの配置姿勢の自由度が高い画像表示装置を提供することができる。
【００１９】
本発明においては、前記色合成素子から前記色合成素子で合成された画像が射出される側に、反射型の回折光学素子が配置されている構成としてもよい。
この構成によれば、回折光学素子の前方に浮かぶようなカラー立体虚像を表示可能な画像表示装置とすることができる。さらに、回折角を制御することで、回折光学素子自体を傾斜させることなく虚像の形成方向を制御可能である。そのため、回折光学素子の配置姿勢の自由度が高い画像表示装置を提供することができる。
【００２０】
本発明においては、前記回折光学素子は、前記第１色の光の波長帯域の光を反射回折する第１体積ホログラムと、前記第２色の光の波長帯域の光を反射回折する第２体積ホログラムと、が積層されている構成としてもよい。
この構成によれば、色光毎に適切な回折角を制御することができるため、光の利用効率が高く高輝度で高品質な立体虚像を表示することが可能となる。
【００２１】
本発明においては、前記第１画像表示手段及び前記第２画像表示手段は、各々が画像表示パネルと、前記画像表示パネルで表示した画像を拡大して実像を形成する拡大光学系と、を備える構成としてもよい。
小型の画像表示手段を用いた場合、品質要求を満たす画像分離素子の形成が困難となるおそれがあるが、拡大光学系を用いることで、画像分離素子の大きさを拡大画像に合わせることとすればよく、装置の設計が容易となる。
【００２２】
前記第１色は、緑色である構成としてもよい。
この構成によれば、第１画像表示手段では視感度の高い緑色のみ用いた画像を表示することができるため、緑色について解像度の低下を抑制することができる。そのため、高品質の立体画像表示が可能な画像表示装置を提供することができる。
【００２３】
本発明においては、本発明の画像表示装置は、複数の画像を第１色で表示する第１画像表示手段と、複数の画像を前記第１色とは異なる色である第２色で表示する第２画像表示手段と、複数の画像を前記第１色及び前記第２色とは異なる色である第３色で表示する第３画像表示手段と、前記第１画像表示手段で表示された画像と前記第２画像表示手段で表示された画像と前記第３画像表示手段で表示された画像とを合成する色合成素子と、前記第１画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第１画像分離素子と、前記第２画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第２画像分離素子と、前記第３画像表示手段と前記色合成素子との間に配置された第３画像分離素子と、を有し、前記第１画像分離素子は、前記第１画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第１画像と第２画像とを分離し、前記第２画像分離素子は、前記第２画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第３画像と第４画像とを分離し、前記第３画像分離素子は、前記第３画像表示手段で表示された前記複数の画像のうち、第５画像と第６画像とを分離し、前記色合成素子は、前記第１画像と前記第３画像と前記第５画像とを合成し、かつ、前記第２画像と前記第４画像と前記第６画像とを合成することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、複数の画像表示手段が協働して立体画像を表示するため、１つの画像表示手段だけ用いて立体画像を表示する場合と比べて解像度の低下を抑制することができる。
【００２５】
また、画像表示手段と色合成素子との間に画像分離素子が設けられているため、第１画像表示手段で表示する第１画像及び第２画像について、色合成素子に入射する前に分離することができる。同様に、第２画像表示手段で表示する第３画像及び第４画像について、色合成素子に入射する前に分離することができ、第３画像表示手段で表示する第５画像及び第６画像について、色合成素子に入射する前に分離することができる。そのため、第１画像と第３画像と第５画像とを用い、第２画像と第４画像と第６画像とを用いて合成画像を合成後に空間的に分離させる場合と比べ、第１画像と第３画像と第５画像、第２画像と第４画像と第６画像の空間位置を合わせやすい。
【００２６】
したがって、上記構成によれば、高品質の立体画像表示が可能な画像表示装置を提供することができる。
【００２７】
本発明においては、前記第１色は、緑色であり、前記第２色は、赤色であり、前記第３色は、青色である構成としてもよい。
この構成によれば、第１画像表示手段では視感度の高い緑色のみ用いた画像を表示することができるため、緑色について解像度の低下を抑制することができる。そのため、高品質の立体画像表示が可能な画像表示装置を提供することができる。
【００２８】
本発明の電子機器は、上記の画像表示装置を有することを特徴とする。
この構成によれば、上述の画像表示装置を有するため、高品質の立体画像表示が可能な電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１実施形態に係る画像表示装置及び立体表示装置を示す模式図である。
【図２】第１画像表示手段の変形例を示す模式図である。
【図３】第２実施形態に係る画像表示装置の説明図である。
【図４】第３実施形態に係る画像表示装置の説明図である。
【図５】第３実施形態に係る画像表示装置の説明図である。
【図６】第３実施形態に係る画像表示装置の説明図である。
【図７】第４実施形態に係る画像表示装置の説明図である。
【図８】電子機器の一実施形態を示す概略構成図である。
【図９】電子機器の一実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［第１実施形態］
以下、図を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置及び電子機器について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
【００３１】
図１は、本実施形態の画像表示装置１及び立体表示装置（電子機器）１０００を示す模式図である。立体表示装置１０００は、例えば、本実施形態の画像表示装置を有するディスプレイ装置である。以下の説明においては、立体表示装置１０００の主要な構成部分である画像表示装置１について主として説明する。
【００３２】
図に示すように画像表示装置１は、画像表示モジュール１００、色合成素子２００を含んでいる。画像表示モジュール１００は、赤色画像表示モジュール１００Ｒ、緑色画像表示モジュール１００Ｇ、青色画像表示モジュール１００Ｂを有している。
【００３３】
緑色画像表示モジュール１００Ｇは、第１画像表示手段１１０Ｇ、第１画像分離素子１４０Ｇを有している。第１画像表示手段１１０Ｇは、バックライト１２０Ｇ、液晶パネル１３０Ｇを有している。
【００３４】
バックライト１２０Ｇは、緑色光を射出する光源である。バックライト１２０Ｇとしては、緑色光を射出することができれば種々の構成を採用することができ、例えばレーザー光源であってもよく、白色光源と緑色カラーフィルターとを組み合わせて形成する光源装置であってもよい。「緑色」は、本発明における「第１色」に該当する。
【００３５】
液晶パネル１３０Ｇは、一対の透明な基板１３１，１３２間に挟持された液晶層１３３を有する透過型の液晶パネル等の光変調装置により構成される。基板１３１，１３２は、それぞれ偏光板（不図示）を有している。基板１３１に設けられた偏光板と、基板１３２に設けられた偏光板とは、例えばクロスニコル配置となるように配置されている。
【００３６】
液晶パネル１３０Ｇは、マトリクス状に配列する複数の画素を有しており、両眼視差に対応した右眼用画像と左眼用画像とを同時に表示する。液晶パネル１３０Ｇの表示領域には、図１（ｂ）に示すように左眼用画素１３５Ｌと右眼用画素１３５Ｒとが列毎に交互に配列されている。例えば、液晶パネル１３０Ｇの画素のうち、奇数番目の列に配列された右眼用画素１３５Ｒでは右眼用画像を表示し、偶数番目の列に配列された左眼用画素１３５Ｌでは左眼用画像を表示する。これにより、例えば縦ｍ行×横ｎ列の液晶パネルであれば、縦ｍ行×横ｎ／２列の解像度を有する右眼用の緑色画像と、縦ｍ行×横ｎ／２列の解像度を有する左眼用の緑色画像と、を表示することができる。
【００３７】
液晶パネル１３０Ｇは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続されている。液晶パネル１３０Ｇは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。
【００３８】
第１画像分離素子１４０Ｇは、液晶パネル１３０Ｇで表示される右眼用画像と左眼用画像とを空間的に分離する。第１画像分離素子１４０Ｇは、画像光の射出方向から見た視野において、液晶パネル１３０Ｇと同等の大きさを有している。本実施形態の第１画像分離素子１４０Ｇは、複数のシリンドリカルレンズ１４１が、シリンドリカルレンズ１４１の延在方向と交差する方向に配列したレンチキュラーレンズである。複数のシリンドリカルレンズ１４１は、ストライプ状に設けられている。
【００３９】
複数のシリンドリカルレンズ１４１は、図１（ｂ）に示すように液晶パネル１３０Ｇの隣り合う２画素分（右眼用画素１３５Ｒ及び左眼用画素１３５Ｌ）に対応して配置される。
【００４０】
液晶パネル１３０Ｇで表示される右眼用画像及び左眼用画像は、第１画像分離素子１４０Ｇを透過することで、各画像を表示する画素の位置と、シリンドリカルレンズ１４１の屈折方向と、の関係により、それぞれ異なる方向に射出される。射出方向は、シリンドリカルレンズ１４１の屈折率や曲率を変更することで制御することができる。ここでは、観察者の右眼ＲＥに右眼用画像が届き、観察者の左眼ＬＥに左眼用画像が届くように射出方向が制御されている。
「液晶パネル１３０Ｇで表示される右眼用画像」は、本発明の「第１画像」に該当し、「液晶パネル１３０Ｇで表示される左眼用画像」は、本発明の「第２画像」に該当する。
【００４１】
赤色画像表示モジュール１００Ｒは、第２画像表示手段１１０Ｒ、第２画像分離素子１４０Ｒを有している。第２画像表示手段１１０Ｒは、バックライト１２０Ｒ、液晶パネル１３０Ｒを有している。液晶パネル１３０Ｒは、マトリクス状に配列する複数の画素を有しており、赤色の右眼用画像と左眼用画像とを同時に表示する。本実施形態の第２画像分離素子１４０Ｒは、第１画像分離素子１４０Ｇと同様にレンチキュラーレンズを用いる。
【００４２】
「赤色」は、本発明における「第２色」に該当する。「液晶パネル１３０Ｒで表示される右眼用画像」は、本発明の「第３画像」に該当し、「液晶パネル１３０Ｒで表示される左眼用画像」は、本発明の「第４画像」に該当する。
【００４３】
青色画像表示モジュール１００Ｂは、第３画像表示手段１１０Ｂ、第３画像分離素子１４０Ｂを有している。第３画像表示手段１１０Ｂは、バックライト１２０Ｂ、液晶パネル１３０Ｂを有している。液晶パネル１３０Ｂは、マトリクス状に配列する複数の画素を有しており、青色の右眼用画像と左眼用画像とを同時に表示する。本実施形態の第３画像分離素子１４０Ｂは、第１画像分離素子１４０Ｇと同様にレンチキュラーレンズを用いる。
【００４４】
「青色」は、本発明における「第３色」に該当する。「液晶パネル１３０Ｂで表示される右眼用画像」は、本発明の「第５画像」に該当し、「液晶パネル１３０Ｂで表示される左眼用画像」は、本発明の「第６画像」に該当する。
【００４５】
第１画像分離素子１４０Ｇ、第２画像分離素子１４０Ｒ、第３画像分離素子１４０Ｂは、それぞれ入射する色光を好適に屈折させるため、入射する色光の波長に応じた設計がなされている。具体的には、赤色画像表示モジュール１００Ｒ、緑色画像表示モジュール１００Ｇ及び青色画像表示モジュール１００Ｂから射出される右眼用画像が丁度重なるように、また赤色画像表示モジュール１００Ｒ、緑色画像表示モジュール１００Ｇ及び青色画像表示モジュール１００Ｂから射出される左眼用画像が丁度重なるように、光源の波長に応じて形成材料の屈折率やレンズの曲率を調整し、焦点位置が調整されている。これにより、色収差が解消され、高品質の画像表示が可能となる。
【００４６】
赤色画像表示モジュール１００Ｒ、緑色画像表示モジュール１００Ｇ及び青色画像表示モジュール１００Ｂから射出された光は、色合成素子２００に入射する。
【００４７】
色合成素子２００は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、右眼用及び左眼用のカラー画像が表示される。
【００４８】
すなわち、色合成素子２００では、第１画像と第３画像と第５画像とを合成し、かつ、第２画像と第４画像と第６画像とを合成する。
【００４９】
なお、色合成素子２００は、複数枚のダイクロイックミラーを用い、ダイクロイックプリズムと同様の機能を実現するものでもよい。
【００５０】
本実施形態の画像表示装置１、立体表示装置１０００は、以上のような構成となっている。
【００５１】
以上のような構成の画像表示装置１によれば、第１画像表示手段１１０Ｇ，第２画像表示手段１１０Ｒ，第３画像表示手段１１０Ｂで表示する右眼用画像、左眼用画像は、それぞれ第１画像分離素子１４０Ｇ，第２画像分離素子１４０Ｒ，第３画像分離素子１４０Ｂの空間分離作用によって、観測者の右眼ＲＥ、左眼ＬＥに到達する。観測者は、右眼で右眼用画像、左眼で左眼用画像を認識することで、両眼視差に対応した立体映像を認識する。
【００５２】
このとき、第１画像表示手段１１０Ｇ，第２画像表示手段１１０Ｒ，第３画像表示手段１１０Ｂが協働して立体画像を表示するため、１つの画像表示手段だけ用いて立体画像を表示する場合と比べて解像度の低下を抑制することができる。すなわち、３つの画像表示手段に分けて赤色画像、緑色画像、青色画像を表示する場合には、同じ解像度の画像表示手段を１つのみ用いて立体画像を表示する場合と比べ、各画像表示手段の解像度が３倍となる。そのため左眼用画像と右眼用画像とを同時に表示したとしても、同じ解像度の画像表示手段を１つのみ用いて通常の画像（立体表示ではない画像）を表示する場合と比べ３／２倍の解像度となり、解像度の低下を抑制することができる。
【００５３】
また、例えば第１画像表示手段１１０Ｇと色合成素子２００との間に第１画像分離素子１４０Ｇが設けられているため、第１画像表示手段１１０Ｇで表示する第１画像及び第２画像について、色合成素子２００に入射する前に分離することができる。そのため、第１画像と第２画像とを用いて合成画像を合成後に空間的に分離させる場合と比べ、第１画像と第２画像との空間位置を合わせやすい。
【００５４】
したがって、上記構成によれば、高品質の立体画像表示が可能な画像表示装置を提供することができる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、赤色画像、緑色画像、青色画像をそれぞれ対応する画像表示モジュールで表示することとしたが、これに限らない。例えば緑色画像のみ表示する画像表示手段を有する画像表示モジュールと、青色画像及び赤色画像を共通して表示する画像表示手段を有する画像表示モジュールとを用いて画像表示装置を構成することとしてもよい。
【００５６】
この場合、第１画像表示手段では視感度の高い緑色のみ用いた画像を表示することができるため、緑色について解像度の低下を抑制することができる。そのため、高品質の立体画像表示が可能な画像表示装置とすることができる。
【００５７】
また、単色表示をする第１画像表示手段で、赤色画像を表示する構成とすることも可能であり、青色画像を表示する構成とすることも可能である。
【００５８】
また、図２に示すように、第１画像表示手段１１０Ｇは、液晶パネル（画像表示パネル）１３０Ｇの視認側に両側テレセントリックの第２拡大光学系１５０を有することとしてもよい。第２拡大光学系１５０は、液晶パネル１３０Ｇで表示する画像を拡大した実像Ｓを形成する。
【００５９】
小型の液晶パネル１３０Ｇを用いた場合、品質要求を満たす第１画像分離素子１４０Ｇの形成が困難となるおそれがあるが、第２拡大光学系１５０Ｇを用いることで、第１画像分離素子１４０Ｇの大きさを拡大画像に合わせることとすればよく、装置の設計が容易となる。図では、第１画像分離素子１４０Ｇが有するシリンドリカルレンズのピッチは、第１画像分離素子１４０Ｇに入射する実像Ｓの画素のピッチと同等となっている。
【００６０】
もちろん、第２拡大光学系１５０は、第２画像表示手段１１０Ｒ、第３画像表示手段１１０Ｂでも採用可能である。
【００６１】
また、第１画像分離素子１４０Ｇ，第２画像分離素子１４０Ｒ，第３画像分離素子１４０Ｂにおいて、複数のシリンドリカルレンズ１４１は、図１（ｂ）に示すように液晶パネル１３０Ｇの隣り合う２画素分（右眼用画素１３５Ｒ及び左眼用画素１３５Ｌ）に対応して配置されることとしたが、これに限らない。例えば、複数のシリンドリカルレンズ１４１を、隣り合う４画素分に対応して配置することとすると、４つの方向から見た画像である４視点画像を表示することができ、より滑らかな立体表示が可能な画像表示装置とすることができる。
【００６２】
また、本実施形態においては、緑色を第１色、赤色を第２色、青色を第３色として説明したが、もちろんこれに限らず、第１色として赤色や青色を設定してもよく、第２色として緑色や青色を設定してもよく、第３色として緑色や赤色を設定してもよい。ただし、第１色、第２色、第３色は互いに重複しないように設定するものとする。
【００６３】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置２の説明図である。本実施形態の画像表示装置２は、第１実施形態の画像表示装置１と一部共通している。異なるのは、色合成素子２００の視認側に第１拡大光学系３００が設けられていることである。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６４】
第１拡大光学系３００は、前側焦点３００Ｐが、液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂよりもバックライト側に位置するように設計されている。液晶パネル１３０Ｒでは、赤色の右眼用画像及び左眼用画像の実像を表示しており、液晶パネル１３０Ｇでは、緑色の右眼用画像及び左眼用画像の実像を表示しており、液晶パネル１３０Ｂでは、青色の右眼用画像及び左眼用画像の実像を表示している。すなわち、各液晶パネル１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂで表示する実像が、第１拡大光学系３００と第１拡大光学系３００の前側焦点３００Ｐとの間に配置されている。
【００６５】
画像表示装置２では、第１画像分離素子１４０Ｇが有するシリンドリカルレンズのピッチは、液晶パネル１３０Ｇの２画素分のピッチより大きくしてある。すなわち、第１画像分離素子１４０Ｇが有するシリンドリカルレンズのピッチは、第１画像分離素子１４０Ｇに入射する実像の画素のピッチより大きくしてある。同様に、第２画像分離素子１４０Ｒのピッチは、液晶パネル１３０Ｒの２画素分のピッチより大きくしてあり、第３画像分離素子１４０Ｂのピッチは、液晶パネル１３０Ｂの２画素分のピッチより大きくしてある。すなわち、第２画像分離素子１４０Ｒが有するシリンドリカルレンズのピッチは、第２画像分離素子１４０Ｒに入射する実像の画素のピッチより大きくしてあり、第３画像分離素子１４０Ｂが有するシリンドリカルレンズのピッチは、第３画像分離素子１４０Ｂに入射する実像の画素のピッチより大きくしてある。
【００６６】
このような構成の画像表示装置２によれば、第１画像表示手段１１０Ｇ，第２画像表示手段１１０Ｒ，第３画像表示手段１１０Ｂで表示する右眼用画像、左眼用画像は、それぞれ第１画像分離素子１４０Ｇ，第２画像分離素子１４０Ｒ，第３画像分離素子１４０Ｂの空間分離作用によって、観測者の右眼ＲＥ、左眼ＬＥに到達する。このとき観測者は、第１拡大光学系３００を通して右眼用画像及び左眼用画像の虚像Ｎ（赤色の虚像ＮＲ、緑色の虚像ＮＧ、青色の虚像ＮＢ）を観察することになる。なお、図では便宜上赤色の虚像ＮＲ、緑色の虚像ＮＧ、青色の虚像ＮＢの位置をずらして示しているが、３つの虚像は重なって表示される。そのため、この構成によれば、高品質の立体虚像を表示する画像表示装置を提供することができる。
【００６７】
また、画像分離素子が有するシリンドリカルレンズのピッチを、液晶パネルの２画素分のピッチより大きくすることで、高品質の立体虚像を表示することが可能となる。
【００６８】
なお、画像分離素子が有するシリンドリカルレンズのピッチは、液晶パネルの２画素分のピッチと同等とすることもできる。
【００６９】
［第３実施形態］
図４〜６は、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置の説明図である。本実施形態の画像表示装置は、第２実施形態の画像表示装置２が有する第１拡大光学系３００の視認側に、ハーフミラー４００が設けられた構成となっている。したがって、本実施形態において第１実施形態及び第２実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７０】
図４に示すように、画像表示装置３が有するハーフミラー４００は、第１拡大光学系３００から射出された右眼用画像及び左眼用画像を観察者側に反射する。例えば、画像表示装置２から右眼用画像及び左眼用画像を＋ｚ方向に射出することとし、さらにハーフミラー４００の傾斜角度θ１を４５°として配置しておく。
【００７１】
このような画像表示装置３を用いる観察者は、第１拡大光学系３００を介し、さらにハーフミラー４００で反射された右眼用画像及び左眼用画像を認識し、右眼用画像及び左眼用画像の虚像を観察する。
【００７２】
一方で、観察者は、光透過性を有するハーフミラー４００を介して、ハーフミラー４００の前方（＋ｙ方向）を視認することができる。
【００７３】
そのため、このような構成の画像表示装置３では、ハーフミラー４００の前方に浮かぶようなカラー立体虚像を表示可能な画像表示装置とすることができる。
【００７４】
また、ハーフミラー４００の配置は、図４の例に限らず、例えば、図５に示すように、ハーフミラー４００の傾斜角度θ２を４５°よりも小さい角度とすることもできる。この場合、画像表示装置２から射出する右眼用画像及び左眼用画像の射出方向を＋ｙ方向に傾斜させることとするとよい。
【００７５】
このように、ハーフミラー４００により虚像の形成方向を制御可能であるため、画像表示装置２の配置姿勢の自由度が高くなる。
【００７６】
また、ハーフミラーの構成は、図４，５に示したハーフミラー４００に限らない。例えば、図６に示す画像表示装置４は、縞状に延在し光透過性を有する複数の凸条部４１１と、凸条部４１１のうち色合成素子２００側を向く面４１２に設けられた半透過半反射膜４１３と、を含むハーフミラー４１０を採用している。凸条部４１１の表面は、凸条部４１１と同じ屈折率の媒質で充填されており、両面４１０ａ，４１０ｂが平行になっている。
【００７７】
この構成によれば、ハーフミラー４１０による反射方向は、凸条部４１１において半透過半反射膜４１３が形成されている面４１２の角度に依存するため、ハーフミラー４１０自体を傾斜させることなく虚像の形成方向を制御可能である。そのため、ハーフミラー４１０の配置姿勢の自由度が高い画像表示装置４とすることができる。
【００７８】
［第４実施形態］
図７は、本発明の第４実施形態に係る画像表示装置の説明図である。本実施形態の画像表示装置５は、第３実施形態の画像表示装置４が有するハーフミラー４１０に代えて、回折光学素子５００が設けられた構成となっている。したがって、本実施形態において第１〜第３実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７９】
回折光学素子５００は、反射型の回折光学素子である。回折光学素子５００は、緑色の右眼用画像及び左眼用画像を構成する緑色光（第１色光）の波長帯域の光を反射回折する体積ホログラム（第１体積ホログラム）５０１と、赤色の右眼用画像及び左眼用画像を構成する赤色光（第２色光）の波長帯域の光を反射回折する体積ホログラム（第２体積ホログラム）５０２と、青色の右眼用画像及び左眼用画像を構成する青色光（第２色光）の波長帯域の光を反射回折する体積ホログラム（第２体積ホログラム）５０３と、が透明基板５０４上に積層された構成を有している。
【００８０】
この構成によれば、回折光学素子５００の前方に浮かぶようなカラー立体虚像を表示可能な画像表示装置５とすることができる。さらに、回折角を制御することで、回折光学素子５００自体を傾斜させることなく虚像の形成方向を制御可能である。そのため、回折光学素子５００の配置姿勢の自由度が高い画像表示装置５を提供することができる。
【００８１】
さらに、各体積ホログラムにおいて、色光毎に適切な回折角を制御することができるため、光の利用効率が高く高輝度で高品質な立体虚像を表示することが可能となる。
【００８２】
なお、回折光学素子として、回折光学素子５００のように、色光ごとに対応した体積ホログラムを積層させる構成ではなく、各色光に共通する回折構造が設けられた回折光学素子を採用することもできる。
【００８３】
［電子機器］
次に、本発明の電子機器の実施形態について説明する。
図８は、電子機器の一実施形態であるヘッドアップディスプレイ（電子機器）１１００の概略構成図である。
【００８４】
図８において車両７０はセダンタイプの乗用自動車である。ヘッドアップディスプレイ１１００は、例えば、上述の画像表示装置３を備えている。
【００８５】
画像表示装置３のうち、第２実施形態の画像表示装置２に対応する部分は、ダッシュボード７３の内部に収納されている。また、画像表示装置３が有するハーフミラー４００は、フロントウィンドウ７２に設けられている。
【００８６】
ダッシュボード７３には、フロントウィンドウ７２の下部に、光Ｌを透過するための開口部７３Ｈが設けられており、該開口部７３Ｈを介して画像光を射出する。フロントウィンドウ７２上に設けられたハーフミラー４００は、投射された画像光を運転席に向けて反射する。このように投影された画像（右眼用画像、左眼用画像）は虚像Ｎとして車両の乗員Ｃに視認される。
【００８７】
ハーフミラー４００は、例えばシート状の膜として構成されるが、フロントウィンドウ７２の表面を処理することにより光Ｌの一部を反射させるようにしてもよい。
【００８８】
このような構成のヘッドアップディスプレイ１１００では、上述の画像表示装置を有するため、高品質の立体画像表示が可能な電子機器を提供することができる。
【００８９】
図９は、電子機器の一実施形態であるゲーム機器（電子機器）１２００の概略構成図である。ゲーム機器１２００は、例えば、上述の画像表示装置３を備えている。
【００９０】
画像表示装置３のうち、第２実施形態の画像表示装置２に対応する部分は、筐体１２１０の内部に収納されている。また、画像表示装置３が有するハーフミラー４００は、ゲーム機器１２００の表示部に設けられている。さらに、ゲーム機器１２００は、筐体１２１０から離間した位置に、空間的に固定されプレイヤーの視線を認識するカメラ１２２０と、カメラ１２２０が認識したプレイヤーの視線に応じて、筐体１２１０ごと画像表示装置３をｘｙｚ三軸回りに回動させる不図示の駆動装置と、を有している。
【００９１】
このような構成のゲーム機器１２００では、上述の画像表示装置を有するため、高品質の立体画像表示が可能な電子機器を提供することができる。また、このような構成のゲーム機器１２００では、カメラ１２２０により認識したプレイヤーの視線に応じて画像表示装置３が回動するため、プレイヤーの視線方向に虚像を表示しつづけることができるため、没入感が高い画像表示が可能となる。
【００９２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００９３】
例えば、上記実施形態においては、第１画像表示手段１１０Ｇ，第２画像表示手段１１０Ｒ，第３画像表示手段１１０Ｂがバックライトと液晶パネルとを有する構成としたが、これに限らず、画像表示手段として有機エレクトロルミネッセンスパネル（有機ＥＬパネル）を用いることとしてもよい。
【００９４】
また、上記実施形態においては、画像分離素子としてレンチキュラーレンズを採用することとしたが、これに限らず、複数の開口部と複数の遮光部とを有する視差バリアであることとしてもよい。この場合、開口部は、液晶パネルにおいて対応した隣り合う２つの画素と重なっていることとするとよい。
【符号の説明】
【００９５】
１，２，３，４，５…画像表示装置、１１０Ｂ…第３画像表示手段，１１０Ｇ…第１画像表示手段，１１０Ｒ…第２画像表示手段、１３０Ｇ…液晶パネル（画像表示パネル）、１４０Ｂ…第３画像分離素子、１４０Ｒ…第２画像分離素子、１４０Ｇ…第１画像分離素子、１４１…シリンドリカルレンズ、１５０，１５０Ｇ…第２拡大光学系、２００…色合成素子、３００…第１拡大光学系、３００Ｐ…前側焦点、４００，４１０…ハーフミラー、４１１…凸条部、４１２…面、４１３…半透過半反射膜、５００…回折光学素子、５０１…体積ホログラム（第１体積ホログラム）、５０２，５０３…体積ホログラム（第２体積ホログラム）、１０００…立体表示装置（電子機器）、１１００…ヘッドアップディスプレイ（電子機器）、１２００…ゲーム機器（電子機器）、Ｎ…虚像、Ｓ…実像
【図１】
2015203765.tif 000003
【図２】
2015203765.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015203765.tif 000006
【図５】
2015203765.tif 000007
【図６】
2015203765.tif 000008
【図７】
2015203765.tif 000009
【図８】
2015203765.tif 000010
【図９】
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