(57)【要約】【課題】各映像を複数の方向に確実に大きな分離層で分離して射出するとともに、左右映像のクロストークのない見やすい映像を表示することが可能な映像表示装置を提供する。【解決手段】照明用の光源１０−１，１０−２と、光源１０−１，１０−２から射出される照明光を複数受ける光入射面と、照明光を所定の複数の互いに散開する方向のそれぞれ所定の範囲に対してそれぞれ同時に映像光として射出する表示面とを持つ、複数の透過型画素で構成された表示素子１４とを備えた、一つの表示面から複数の映像光を射出する映像表示装置であって、照明光の少なくとも一部が、表示素子１４の各透過型画素のうち所定の複数の各透過型画素に対して、選択的にかつそれぞれ所定の角度を持って照射されるように、各照明光と各透過型画素との各配置がそれぞれ対応付けられている。【選択図】    図１
2004212648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明用の光源と、
前記光源から射出される照明光を複数受ける光入射面と、前記照明光を所定の複数の互いに散開する方向のそれぞれ所定の範囲に対してそれぞれ同時に映像光として射出する表示面とを持つ、複数の透過型画素で構成された表示素子と、
を備えた、一つの表示面から複数の映像光を射出する映像表示装置であって、前記照明光の少なくとも一部が、前記表示素子の前記各透過型画素のうち所定の複数の前記各透過型画素に対して、選択的にかつそれぞれ所定の角度を持って照射されるように、前記各照明光と前記各透過型画素との各配置がそれぞれ対応付けられている
ことを特徴とする映像表示装置。
【請求項２】
前記照明光のうち少なくとも一部の光の指向性を制御する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記光の指向性を制御する前記手段は、
前記光源から射出される前記照明光を受け、前記照明光のうち少なくとも一部の光の指向性を制御して射出する第１の光学部材であることを特徴とする請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記第１の光学部材はコリメーションレンズを含むことを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記表示素子を構成する前記各透過型画素のうちのそれぞれ定められた複数の前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を選択的に照射する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項６】
前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、
前記第１の光学部材から射出される前記照明光を受け、前記表示素子を構成する前記各透過型画素のうちのそれぞれ定められた複数の前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を選択的に照射する第２の光学部材であることを特徴とする請求項５に記載の映像表示装置。
【請求項７】
前記第２の光学部材はレンチキュラ、マイクロレンズアレイ、パララックスバリア、偏光部材のいずれかを含むことを特徴とする、請求項６に記載の映像表示装置。
【請求項８】
前記表示素子からそれぞれ射出される複数の映像光を受け、前記各映像光の視野角をそれぞれ制御して射出する手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１または請求項２または請求項５に記載の映像表示装置。
【請求項９】
前記各映像光の視野角をそれぞれ制御して射出する前記手段は、
前記表示素子からそれぞれ射出される複数の映像光を受け、前記各映像光の視野角をそれぞれ制御して射出する第３の光学部材であることを特徴とする、請求項８に記載の映像表示装置。
【請求項１０】
前記第３の光学部材は、レンチキュラ、マイクロレンズアレイ、拡散板、偏光板のうちいずれかを含むことを特徴とする、請求項９に記載の映像表示装置。
【請求項１１】
前記光源または前記光の指向性を制御する前記手段から射出される前記照明光を受け、
前記照明光のうち所定の偏光を選択的に射出する偏光手段をさらに備えたことを特徴とする、請求項１または請求項５に記載の映像表示装置。
【請求項１２】
前記光源から射出される前記照明光を受け、前記照明光の輝度のむらを補正して前記照明光を射出する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項１３】
前記照明光は、複数の前記光源から複数射出されることを特徴とする、請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項１４】
前記各光源は、それぞれ独立に各照明光の光強度を変化させる機構を備えたことを特徴とする、請求項１３に記載の映像表示装置。
【請求項１５】
前記照明光は一つまたは複数の光源から射出され、
複数の開口部を備え、前記光源から射出される前記照明光を受ける遮光手段をさらに有し、
前記遮光手段は前記複数の開口部から前記照明光を通過させることで、複数の前記照明光としてそれぞれ前記光の指向性を制御する前記手段または前記表示素子に対して射出することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項１６】
前記遮光部材における前記各開口部の大きさ、もしくは前記各開口部の前記表示素子に対する相対的な位置を、それぞれ独立に調整する機構をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の映像表示装置。
【請求項１７】
前記光源は、前記表示素子に対する相対的な位置または向きをそれぞれ独立に調整する機構を備えることを特徴とする、請求項１または請求項１３に記載の映像表示装置。
【請求項１８】
前記光源は、前記表示素子の略焦平面に沿って位置し、前記表示素子の略焦平面に対して略垂直方向を向いていることを特徴とする請求項１または請求項１７に記載の映像表示装置。
【請求項１９】
前記表示素子の略中心と、前記表示素子の略中心から射出される所定の照明光の略中心とを結ぶ直線を第１の直線とし、
前記表示素子の略中心と、前記表示素子の略中心から射出される他の少なくとも１つの所定の照明光の略中心とを結ぶ直線を第２の直線とすると、
前記第１の直線と前記第２の直線とがなす相対的な角度の範囲を、
所定の角度の範囲内で任意に調節できることを特徴とする、請求項１または請求項１６から請求項１８のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項２０】
前記第１の直線と前記第２の直線とがなす相対的な角度の範囲は、略２０度以上略１２０度以下であることを特徴とする、請求項１８に記載の映像表示装置。
【請求項２１】
前記透過型画素はそれぞれＬＣＤであり、前記表示素子は前記ＬＣＤを含んで構成されるＬＣＤパネルであることを特徴とする、請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項２２】
前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、複数の同一の集光素子から構成されて周期的構造をなす光学素子であり、前記周期的構造をもつ光学素子の１つの集光素子が照明する複数の画素において、前記複数の画素間に１画素またはそれ以上の画素が配置されていることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項２３】
前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、複数の同一の集光素子から構成されて周期的構造をなす光学素子であり、前記周期的構造をもつ光学素子の１つの集光素子が照明する２つの画素において、前記２つの画素間隔は、前記光学素子のピッチよりも大きいことを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項２４】
請求項１に記載の映像表示装置における前記光源が、複数の光源を規則的に並べたものであり、前記規則的に並べられた複数の光源の各々と、請求項１に記載の映像表示装置における前記表示素子とを組み合わせることにより規則的に並べた映像表示装置群を構成し、
前記各映像表示装置が、複数の映像光を複数方向にそれぞれ射出することによって、前記映像表示装置全体で複数の映像を表示することを特徴とする映像表示装置。
【請求項２５】
照明用の光源と、
前記光源から射出される照明光を複数受ける光入射面と前記照明光を所定の複数の互いに散開する方向のそれぞれ所定の範囲に対してそれぞれ同時に映像光として射出する表示面とをそれぞれ持つ、複数の透過型画素で構成された表示素子と
を用いた、一つの表示面から複数の映像光を射出する映像表示方法であって、前記表示素子を構成する前記各透過型画素のうちそれぞれ所定の複数の前記透過型画素が、前記照明光の少なくとも一部をそれぞれ所定の角度から選択的に受けることにより、
前記各透過型画素が、前記表示面から、定められた各方向に対してそれぞれ前記映像光を射出することを特徴とする映像表示方法。
【請求項２６】
前記照明光のうち少なくとも一部の光の指向性を制御する手段をさらに用いたことを特徴とする請求項２５に記載の映像表示方法。
【請求項２７】
前記表示素子を構成する前記各透過型画素のうちのそれぞれ定められた複数の前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を選択的に照射する手段をさらに用いたことを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載の映像表示方法。
【請求項２８】
前記表示素子からそれぞれ射出される複数の映像光を受け、前記各映像光の視野角をそれぞれ制御して射出する手段をさらに用いたことを特徴とする、請求項２５または請求項２６または請求項２７に記載の映像表示方法。
【請求項２９】
前記光源から射出される前記照明光を受け、前記照明光の輝度のむらを補正して前記照明光を射出する手段をさらに用いたことを特徴とする請求項２５に記載の映像表示方法。
【請求項３０】
前記光源または前記光の指向性を制御する前記手段から射出される前記照明光を受け、
前記照明光のうち所定の偏光を選択的に射出する偏光手段をさらに用いたことを特徴とする、請求項２５または請求項２７のいずれかに記載の映像表示方法。
【請求項３１】
前記照明光は、複数の前記光源から複数射出されることを特徴とする、請求項２５に記載の映像表示方法。
【請求項３２】
前記各光源は、それぞれ独立に各照明光の光強度を変化させられることを特徴とする、請求項３１に記載の映像表示方法。
【請求項３３】
複数の開口部を備えた遮光手段をさらに用い、
前記照明光は、一つまたは複数の光源から前記遮光手段に対して射出され、前記遮光手段の前記開口部を通過させることで、複数の前記照明光としてそれぞれ前記光の指向性を制御する前記手段または前記表示素子に対して射出することを特徴とする、請求項２５または請求項２６に記載の映像表示方法。
【請求項３４】
前記遮光部材における前記各開口部の大きさ、もしくは前記各開口部の前記表示素子に対する相対的な位置を、それぞれ独立に調整できることを特徴とする請求項３３に記載の映像表示方法。
【請求項３５】
前記光源は、前記表示素子に対する相対的な位置または向きをそれぞれ独立に調整できることを特徴とする、請求項２５または請求項３１に記載の映像表示方法。
【請求項３６】
前記表示素子の略中心と、前記表示素子の略中心から射出される所定の照明光の略中心とを結ぶ直線を第１の直線とし、
前記表示素子の略中心と、前記表示素子の略中心から射出される他の少なくとも１つの所定の照明光の略中心とを結ぶ直線を第２の直線とすると、
前記第１の直線と前記第２の直線とがなす相対的な角度の範囲を、
所定の角度の範囲内で任意に調節できることを特徴とする、請求項２５または請求項３４または請求項３５に記載の映像表示方法。
【請求項３７】
前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、複数の同一の集光素子から構成されて周期的構造をなす光学素子であり、前記周期的構造をもつ光学素子の１つの集光素子が照明する複数の画素において、前記複数の画素間に１画素またはそれ以上の画素が配置されていることを特徴とする請求項２７に記載の映像表示方法。
【請求項３８】
前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、複数の同一の集光素子から構成されて周期的構造をなす光学素子であり、前記周期的構造をもつ光学素子の１つの集光素子が照明する２つの画素において、前記２つの画素間隔は、前記光学素子のピッチよりも大きいことを特徴とする請求項２７に記載の映像表示方法。
【請求項３９】
請求項１に記載の映像表示装置における前記光源を、複数の光源を規則的に並べて構成し、前記規則的に並べられた複数の光源の各々と、請求項１に記載の映像表示装置における前記表示素子とを組み合わせることにより、前記映像表示装置を規則的に並べた映像表示装置群を構成し、
前記各映像表示装置が、複数の映像光を複数方向にそれぞれ射出することによって、前記映像表示装置全体で複数の映像を表示することを特徴とする映像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像表示装置及び映像表示方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３１は、ＬＣＤ（液晶表示装置）を用いた従来の多画面表示装置（３Ｄ表示装置）の構成を示す図であり、平面バックライト１と、ＬＣＤ画素３と、レンチキュラシート６とを備え、ＬＣＤ画素３の裏面及び前面にはカバーガラス２，５がそれぞれ貼り付けられている。平面バックライト１から射出された拡散光４−１はＬＣＤ画素３に入射され、ＬＣＤ画素３からは拡散光４−２として射出され、レンチキュラシート６を介して観察者７に映像光が届く。
【０００３】
以下に記載の特許文献１や、非特許文献１には、このような３Ｄ表示装置の一例が開示されている。また、以下に記載の特許文献２には、ＬＣＤにレンチキュラを貼り付けた構造をもつ立体表示装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−６０５３８号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平７−５９１１７号公報
【０００６】
【非特許文献１】
シャープ株式会社によるニュースリリース「カメラ付き携帯電話ＳＨ２５１ｉＳ」、２００２年１１月１３日発行
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の多画面表示装置には、以下の欠点がある。
【０００８】
平面バックライトの拡散光を用いたＬＣＤ多画面映像表示装置では、拡散光をＬＣＤの裏面から照射するために、ある映像を構成する画素を通過する光が、その映像を提供する領域以外の方向にも射出されているため、その光が不要光や迷光となり画質の劣化につながるという問題がある。
【０００９】
また、図３１に示す構成では、ＬＣＤ画素３にレンチキュラシート５、６を貼り付けた構造を取っている。このような構造において表示装置が３Ｄ表示用途（ステレオ立体映像表示装置）であれば左右映像をそれぞれ左右の眼球に対して照射すれば良いので左右映像の分離角が小さくとも映像を観察する上での支障はないが、複数の観察者に異なる映像を表示する場合には以下のような問題が生じる。すなわち、通常のＬＣＤでは画素ピッチに対してカバーガラスの厚みが厚いためレンチキュラを貼り付けても、映像の分離角を大きく取れないので、ある程度離れた複数の観察者に異なる映像を表示することはできない。
【００１０】
また、通常の平面バックライトでは拡散が強いため、他方向への画素ラインからの光が漏れこみクロストークの原因になったり、観察する位置の少しのずれで他方向の映像が見えてしまうという問題がある。例えば図３１において、ある１つのレンズから射出される映像としてＬ２，Ｒ２という２つの画素からの映像を左右に分離したい場合においても、例えば、Ｒ３やＬ１といった画素からの映像も観察する位置によっては見えてしまう。
【００１１】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、１つの表示面において見る方向により違った映像を見ることができる映像表示装置において、各映像を複数の方向に確実に大きな分離角で分離して射出することができ、かつ各映像間のクロストークのない見やすい映像を表示することが可能な映像表示装置及び映像表示方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、照明用の光源と、前記光源から射出される照明光を複数受ける光入射面と、前記照明光を所定の複数の互いに散開する方向のそれぞれ所定の範囲に対してそれぞれ同時に映像光として射出する表示面とを持つ、複数の透過型画素で構成された表示素子と、を備えた、一つの表示面から複数の映像光を射出する映像表示装置であって、前記照明光の少なくとも一部が、前記表示素子の前記各透過型画素のうち所定の複数の前記各透過型画素に対して、選択的にかつそれぞれ所定の角度を持って照射されるように、前記各照明光と前記各透過型画素との各配置がそれぞれ対応付けられている。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明に係る映像表示装置において、前記照明光のうち少なくとも一部の光の指向性を制御する手段をさらに備える。
【００１４】
また、第３の発明は、第２の発明に係る映像表示装置において、前記光の指向性を制御する前記手段は、前記光源から射出される前記照明光を受け、前記照明光のうち少なくとも一部の光の指向性を制御して射出する第１の光学部材である。
【００１５】
また、第４の発明は、第２または第３の発明に係る映像表示装置において、前記第１の光学部材はコリメーションレンズを含む。
【００１６】
また、第５の発明は、第１または第２の発明に係る映像表示装置において、前記表示素子を構成する前記各透過型画素のうちのそれぞれ定められた複数の前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を選択的に照射する手段をさらに備える。
【００１７】
また、第６の発明は、第５の発明に係る映像表示装置において、前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、前記第１の光学部材から射出される前記照明光を受け、前記表示素子を構成する前記各透過型画素のうちのそれぞれ定められた複数の前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を選択的に照射する第２の光学部材である。
【００１８】
また、第７の発明は、第６の発明に係る映像表示装置において、前記第２の光学部材はレンチキュラ、マイクロレンズアレイ、パララックスバリア、偏光部材のいずれかを含む。
【００１９】
また、第８の発明は、第１または第２または第５の発明に係る映像表示装置において、前記表示素子からそれぞれ射出される複数の映像光を受け、前記各映像光の視野角をそれぞれ制御して射出する手段をさらに備える。
【００２０】
また、第９の発明は、第８の発明に係る映像表示装置において、前記各映像光の視野角をそれぞれ制御して射出する前記手段は、前記表示素子からそれぞれ射出される複数の映像光を受け、前記各映像光の視野角をそれぞれ制御して射出する第３の光学部材である。
【００２１】
また、第１０の発明は、第９の発明に係る映像表示装置において、前記第３の光学部材は、レンチキュラ、マイクロレンズアレイ、拡散板、偏光板のうちいずれかを含む。
【００２２】
また、第１１の発明は、第１または第５の発明に係る映像表示装置において、前記光源または前記光の指向性を制御する前記手段から射出される前記照明光を受け、前記照明光のうち所定の偏光を選択的に射出する偏光手段をさらに備える。
【００２３】
また、第１２の発明は、第１の発明に係る映像表示装置において、前記光源から射出される前記照明光を受け、前記照明光の輝度のむらを補正して前記照明光を射出する手段をさらに備える。
【００２４】
また、第１３の発明は、第１の発明に係る映像表示装置において、前記照明光は、複数の前記光源から複数射出される。
【００２５】
また、第１４の発明は、第１３の発明に係る映像表示装置において、前記各光源は、それぞれ独立に各照明光の光強度を変化させる機構を備える。
【００２６】
また、第１５の発明は、第１または第２の発明に係る映像表示装置において、前記照明光は一つまたは複数の光源から射出され、複数の開口部を備え、前記光源から射出される前記照明光を受ける遮光手段をさらに有し、前記遮光手段は前記複数の開口部から前記照明光を通過させることで、複数の前記照明光としてそれぞれ前記光の指向性を制御する前記手段または前記表示素子に対して射出する。
【００２７】
また、第１６の発明は、第１５の発明に係る映像表示装置において、前記遮光部材における前記各開口部の大きさ、もしくは前記各開口部の前記表示素子に対する相対的な位置を、それぞれ独立に調整する機構をさらに備える。
【００２８】
また、第１７の発明は、第１または第１３の発明に係る映像表示装置において、前記光源は、前記表示素子に対する相対的な位置または向きをそれぞれ独立に調整する機構を備える。
【００２９】
また、第１８の発明は、第１または第１７の発明に係る映像表示装置において、前記光源は、前記表示素子の略焦平面に沿って位置し、前記表示素子の略焦平面に対して略垂直方向を向いている。
【００３０】
また、第１９の発明は、第１または第１６から第１８のいずれかの発明に係る映像表示装置において、前記表示素子の略中心と、前記表示素子の略中心から射出される所定の照明光の略中心とを結ぶ直線を第１の直線とし、前記表示素子の略中心と、前記表示素子の略中心から射出される他の少なくとも１つの所定の照明光の略中心とを結ぶ直線を第２の直線とすると、前記第１の直線と前記第２の直線とがなす相対的な角度の範囲を、所定の角度の範囲内で任意に調節できる。
【００３１】
また、第２０の発明は、第１８の発明に係る映像表示装置において、前記第１の直線と前記第２の直線とがなす相対的な角度の範囲は、略２０度以上略１２０度以下である。
【００３２】
また、第２１の発明は、第１の発明に係る映像表示装置において、前記透過型画素はそれぞれＬＣＤであり、前記表示素子は前記ＬＣＤを含んで構成される。
【００３３】
また、第２２の発明は、第５から第７のいずれかの発明に係る映像表示装置において、前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、複数の同一の集光素子から構成されて周期的構造をなす光学素子であり、前記周期的構造をもつ光学素子の１つの集光素子が照明する複数の画素において、前記複数の画素間に１画素またはそれ以上の画素が配置されている。
【００３４】
また、第２３の発明は、第５から第７のいずれかの発明に係る映像表示装置において、前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、複数の同一の集光素子から構成されて周期的構造をなす光学素子であり、前記周期的構造をもつ光学素子の１つの集光素子が照明する２つの画素において、前記２つの画素間隔は、前記光学素子のピッチよりも大きい。
【００３５】
また、第２４の発明は、第１の発明に係る映像表示装置における前記光源が、複数の光源を規則的に並べたものであり、前記規則的に並べられた複数の光源の各々と、請求項１に記載の映像表示装置における前記表示素子とを組み合わせることにより規則的に並べた映像表示装置群を構成し、前記各映像表示装置が、複数の映像光を複数方向にそれぞれ射出することによって、前記映像表示装置全体で複数の映像を表示する。
【００３６】
また、第２５の発明は、照明用の光源と、前記光源から射出される照明光を複数受ける光入射面と前記照明光を所定の複数の互いに散開する方向のそれぞれ所定の範囲に対してそれぞれ同時に映像光として射出する表示面とをそれぞれ持つ、複数の透過型画素で構成された表示素子とを用いた、一つの表示面から複数の映像光を射出する映像表示方法であって、前記表示素子を構成する前記各透過型画素のうちそれぞれ所定の複数の前記透過型画素が、前記照明光の少なくとも一部をそれぞれ所定の角度から選択的に受けることにより、前記各透過型画素が、前記表示面から、定められた各方向に対してそれぞれ前記映像光を射出する。
【００３７】
また、第２６の発明は、第２５の発明に係る映像表示方法において、前記照明光のうち少なくとも一部の光の指向性を制御する手段をさらに用いる。
【００３８】
また、第２７の発明は、第２５または第２６の発明に係る映像表示方法において、前記表示素子を構成する前記各透過型画素のうちのそれぞれ定められた複数の前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を選択的に照射する手段をさらに用いる。
【００３９】
また、第２８の発明は、第２５または第２６または第２７の発明に係る映像表示方法において、前記表示素子からそれぞれ射出される複数の映像光を受け、前記各映像光の視野角をそれぞれ制御して射出する手段をさらに用いる。
【００４０】
また、第２９の発明は、第２５の発明に係る映像表示方法において、前記光源から射出される前記照明光を受け、前記照明光の輝度のむらを補正して前記照明光を射出する手段をさらに用いる。
【００４１】
また、第３０の発明は、第２５または第２７の発明に係る映像表示方法において、前記光源または前記光の指向性を制御する前記手段から射出される前記照明光を受け、前記照明光のうち所定の偏光を選択的に射出する偏光手段をさらに用いる。
【００４２】
また、第３１の発明は、第２５の発明に係る映像表示方法において、前記照明光は、複数の前記光源から複数射出される。
【００４３】
また、第３２の発明は、第３１の発明に係る映像表示方法において、前記各光源は、それぞれ独立に各照明光の光強度を変化させられる。
【００４４】
また、第３３の発明は、第２５または第２６の発明に係る映像表示方法において、複数の開口部を備えた遮光手段をさらに用い、前記照明光は、一つまたは複数の光源から前記遮光手段に対して射出され、前記遮光手段の前記開口部を通過させることで、複数の前記照明光としてそれぞれ前記光の指向性を制御する前記手段または前記表示素子に対して射出する。
【００４５】
また、第３４の発明は、第３３の発明に係る映像表示方法において、前記遮光部材における前記各開口部の大きさ、もしくは前記各開口部の前記表示素子に対する相対的な位置を、それぞれ独立に調整できる。
【００４６】
また、第３５の発明は、第２５または第３１の発明に係る映像表示方法において、前記光源は、前記表示素子に対する相対的な位置または向きをそれぞれ独立に調整できる。
【００４７】
また、第３６の発明は、第３４または第３５の発明に係る映像表示方法において、前記表示素子の略中心と、前記表示素子の略中心から射出される所定の照明光の略中心とを結ぶ直線を第１の直線とし、前記表示素子の略中心と、前記表示素子の略中心から射出される他の少なくとも１つの所定の照明光の略中心とを結ぶ直線を第２の直線とすると、前記第１の直線と前記第２の直線とがなす相対的な角度の範囲を、所定の角度の範囲内で任意に調節できる。
【００４８】
また、第３７の発明は、第２７の発明に係る映像表示方法において、前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、複数の同一の集光素子から構成されて周期的構造をなす光学素子であり、前記周期的構造をもつ光学素子の１つの集光素子が照明する複数の画素において、前記複数の画素間に１画素またはそれ以上の画素が配置されている。
【００４９】
また、第３８の発明は、第２７の発明に係る映像表示方法において、前記透過型画素に対して、前記照明光のうち少なくとも一部を複数の前記透過型画素に対して選択的に照射する前記手段は、複数の同一の集光素子から構成されて周期的構造をなす光学素子であり、前記周期的構造をもつ光学素子の１つの集光素子が照明する２つの画素において、前記２つの画素間隔は、前記光学素子のピッチよりも大きい。
【００５０】
また、第３９の発明は、第１の発明に係る映像表示装置における前記光源を、複数の光源を規則的に並べて構成し、前記規則的に並べられた複数の光源の各々と、第１の発明に係る映像表示装置における前記表示素子とを組み合わせることにより、前記映像表示装置を規則的に並べた映像表示装置群を構成し、前記各映像表示装置が、複数の映像光を複数方向にそれぞれ射出することによって、前記映像表示装置全体で複数の映像を表示する。
【００５１】
【発明の実施の形態】
まず、発明の実施の形態の概略を説明する。本実施の形態の映像表示装置は、例えばＬＣＤのような透過型の画素で構成された透過型表示素子を用いた、１つの表示面から複数の映像光を射出する多画面映像表示装置であり、２方向以上の異なる角度で光（照明光）を射出する光源と、この光源からの照明光をそれぞれの映像に対応した、前記透過型表示素子の画素に入射させる入射側光学素子（光学シート１）とで構成される。このとき、例えば光源が２つである場合には、この２つの光源を光源１、光源２とし、２人の観察者を観察者１、観察者２とすると、観察者１には光源１からの光しか提供されず、また観察者２には光源２からの光しか提供されない、もしくは、１つ以上の光源からの光を複数に振り分けて、第１の方向からの光は観察者１に、第２の方向からの光は観察者２にだけしか提供されないようにすることを特徴とする。このとき観察者１に用いられる透過型表示素子上の画素１には光源１からの光のみが入射され、観察者２に用いられる透過型表示素子上の画素２には光源２からの光のみが入射されるように構成することが好ましい。また、光源から射出された照明光は第１の光学部材で少なくとも水平方向でコリメートされて入射側光学素子に射出されたり、前記透過型表示素子の各画素から射出される光（映像光）を射出側光学素子（光学シート２）で特定の領域にのみ射出するようにしても良い。
【００５２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００５３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る映像表示装置の全体構成を説明するための図である。本映像表示装置は、基本構成（第１の構成）として、右側観察用照明光１１−１を射出する例えば点光源といった光源（以下、光源と呼ぶ）１０−１と、左側観察用照明光１１−２を射出する例えば点光源といった光源（以下、光源と呼ぶ）１０−２と、照明光１１−１，１１−２をそれぞれ受けて、照明光１１−１，１１−２をそれぞれ所定の角度を持って射出する第１の光学シート（例えば図１に示すような光学シート１３）と、前記第１の光学シートから射出される照明光１１−１，１１−２をそれぞれ受けて映像光を射出する、例えばＬＣＤなどの複数の透過型画素で構成された透過型表示素子（以下、表示素子と呼ぶ）１４とを、それぞれ具備する。
【００５４】
照明光１１−１と照明光１１−２は、前記光学シート１３に対してそれぞれ異なる方向から射出され、光学シート１３は、照明光１１−１，１１−２を、表示素子１４を構成する各透過型画素のうち所定の（対応付けられた）複数の各透過型画素に対して、選択的にかつそれぞれ所定の角度を持たせて照射する。
【００５５】
光学シート１３から射出された照明光１１−１及び１１−２を受けた表示素子１４は、照明光１１−１及び１１−２を、それぞれ映像光１６−１，１６−２として、複数の方向の観察者１７−１，１７−２に対してそれぞれ同時に射出する。
【００５６】
映像光１６−１，１６−２は、それぞれの光束の中心光線（主光線）が複数の互いに散開する方向であり、かつ、それぞれの光束が所定の範囲で射出されるようになっている。
【００５７】
また、光学シート１３を配置する位置は、表示素子１４の背面が望ましい。ここで、「背面」とは、表示素子から見て観察者寄りでない側、つまり光源側を指す。
【００５８】
光学シート１３の例としては、例えばレンチキュラ、マイクロレンズアレイ、パララックスバリア、偏光部材などが考えられる。
【００５９】
以上の構成に加えて第２の構成として、照明光１１−１及び照明光１１−２の指向性を制御する手段として、光源１０−１，１０−２からそれぞれ射出される照明光１１−１，１１−２をそれぞれ受け、照明光１１−１，１１−２の指向性をそれぞれ制御して射出する第１の光学部材（例えば図１に示すようなコリメーションレンズ１２）を、光源１０−１，１０−２と光学シート１３との間に設けるようにしても良い。光の指向性を制御することには、照明光を例えば略平行光にしたり所定の向きに方向付けたりすることが含まれる。
【００６０】
さらに第３の構成として、表示素子１４からそれぞれ射出される複数の映像光１６−１，１６−２を受け、各映像光１６−１，１６−２の視野角をそれぞれ制御して射出する手段として、表示素子１４からそれぞれ射出される複数の映像光１６−１，１６−２を受け、各映像光１６−１，１６−２の視野角をそれぞれ制御して射出する第２の光学シート（例えば図１に示すような光学シート１５）を、表示素子１４の前面に設けるようにしてもよい。ここで、「前面」とは表示素子１４から見て照明側でない側つまり観察者側を指す。光学シート１５の例としては、例えばレンチキュラ、マイクロレンズアレイ、拡散板、または偏光部材などが考えられる。
【００６１】
上記した構成において、光源１０−１から射出された照明光１１−１と、光源１０−２から射出された照明光１１−２とは、コリメーションレンズ１２の作用により、その指向性が制御されて（ここでは異なる方向の略平行光とされて）射出され、光学シート１３に入射される。この入射光は光学シート１３の作用により、表示素子１４を構成する各透過型画素のうちのそれぞれ定められた複数の透過型画素に対して選択的に照射される。表示素子１４からそれぞれ射出される映像光１６−１，１６−２は、光学シート１５の作用により、その視野角が、対応する観察者１７−１，１７−２に対して適切な視野角となるように拡げられたり狭められたりしてそれぞれ制御されて射出される。このときそれぞれの観察者１７−１，１７−２には、映像光１６−１，１６−２が時分割的に交互に提供されているわけではなく、それぞれ同時に観察者ごとの映像情報が提供される。
【００６２】
上記した第１の構成によれば、各照明光は、表示素子の定められた複数の画素へそれぞれ入射され、この定められた複数の画素から定められた複数の方向に別々に映像光として射出される。各映像光は、互いに散開する方向に向かって射出される。つまり、ある方向へ射出する映像光を作る画素と別の方向へ射出する映像光を作る画素とを分離配置しているので、射出される複数の映像の分離角を簡単な方法で大きく取ることができる。
【００６３】
また、それぞれの映像光を射出する画素を、射出される各映像光ごとに分離しているため、射出される映像光は必要な所定の範囲に限定でき、また各映像光が混じったり視点をずらせば他の映像が見えてしまったりするといったことがない。
【００６４】
また、レンチキュラなどの光学シートによって複数方向からの照明光をそれぞれ別々の画素へ選択的に集光することで、遮られる光が少なくなり、光の利用効率も上昇する。
【００６５】
また、上記した第２の構成によれば、コリメーションレンズにより照明光を例えば略平行光にしたり所定の向きに方向付けたりすることで、漏れ光や迷光などの不要光の発生が抑えられる。
【００６６】
また、上記した第３の構成によれば、レンチキュラなどの光学シートは、画素から射出された映像光をそれぞれ異なる複数の限定された視野領域に必要な広さにだけ拡散させる効果を持つので、余分な射出光がなく必要な範囲にだけ映像光を射出でき、また消費電力の低減にも役立つ。
【００６７】
なお、ここでは複数の光源が用いられているが、光源が複数であった場合、各光源からの各照明光を、それぞれ定められた複数の前記透過型画素に対して選択的に照射されるようにそれぞれ対応付けたり、映像光の射出方向別と光源をそれぞれ関連付けたりすることができ、余分な射出光や迷光が低減できる。また、光源の数を必要に応じて増減させたり光源の配置方法を工夫したりすることによって、各映像光の射出方向別に映像光の視野角や明るさを異ならせるということも可能である。このような効果は複数の光源を用いた以下の実施形態にも適用されることは勿論である。
【００６８】
（変形例１）
図２（Ａ）、（Ｂ）は、上記した第１実施形態の変形例を説明するための図である。本変形例に係る映像表示装置は、図１に示す第１実施形態の構成と比較して以下の点が異なっている。すなわち、図２（Ａ）に示すように、光源１０−１からの照明光を受けて、当該照明光のうちＰ偏光を吸収してＳ偏光のみを選択的に射出する偏光板１８−１と、光源１０−２からの照明光を受けて、当該照明光のうちＳ偏光を吸収してＰ偏光のみを選択的に射出する偏光板１８−２とが新たに追加になっている。また、図１の光学シート１３は、Ｐ偏光のみを通過させる領域１３−２とＳ偏光のみを通過させる領域１３−３とを画素ごとに（各画素に対応する位置ごとに）交互に配置した偏光板１３−１により実現され、光学シート１５は、Ｓ偏光のみを通過させる領域１５−２とＰ偏光のみを通過させる領域１５−３とを画素ごとに交互に配置した偏光板１５−１により実現されている。ここでの偏光板１３−１，１５−１は表示素子１４に接触して配置されている。
【００６９】
さらに、偏光板１３−１のＰ偏光のみを通過させる領域１３−２は、偏光板１５−１のＳ偏光のみを通過させる領域１５−２に対峙するように設けられている。これは、表示素子１４に入射したＰ偏光は素子内で９０度の偏光の回転を受けることにより、Ｓ偏光となって素子から出射されるためである。同様にして、表示素子１４に入射したＳ偏光は素子内で９０度の偏光の回転を受けることにより、Ｐ偏光となって素子から出射されるので、偏光板１３−１のＳ偏光のみを通過させる領域１３−３は、偏光板１５−１のＰ偏光のみを通過させる領域１５−３に対峙するように設けられる。
【００７０】
また、表示素子１４は、偏光板１３−１のＰ偏光のみを通過させる領域１３−２とＳ偏光のみを通過させる領域１３−３との境界及び、偏光板１５−１のＳ偏光のみを通過させる領域１５−２とＰ偏光のみを通過させる領域１５−３との境界に、ブラックマトリックス部１４−１を有している。
【００７１】
Ｐ偏光のみを通過させる領域１３−２とＳ偏光のみを通過させる領域１３−３とを交互に配置した偏光板１３−１の構成及び、Ｓ偏光のみを通過させる領域１５−２とＰ偏光のみを通過させる領域１５−３とを交互に配置した偏光板１５−１の構成は、図２（Ｂ）に示すような、Ｐ偏光のみを通過させる領域のみからなる偏光板５０と表示素子５１とＳ偏光のみを通過させる領域のみからなる偏光板５２とから構成される通常の液晶表示装置とは異なるものである。
【００７２】
上記した構成において、光源１０−１からの照明光は、偏光板１８−１の作用によりそのＰ偏光が吸収されてＳ偏光のみが選択的に照明光１１−１として射出される。また、光源１０−２からの照明光は、偏光板１８−２の作用によりそのＳ偏光が吸収されてＰ偏光のみが選択的に照明光１１−２として射出される。このようにして入射角度により異なった偏光をもつ照明光は、コリメーションレンズ１２に入射されて角度をもった略平行光へと変換される。略平行光とされた照明光は次に、透過できる偏光を画素ごとに異ならせた領域１３−２，１３−３をもつ偏光板１３−１を通過した上で表示素子１４に入射される。
【００７３】
上記した構成によれば、照明光を画素単位で各偏光毎の複数の照明光に振り分けて射出することができる。右方向へ射出する映像光を表示する画素と左方向へ射出する映像光を表示する画素とは分離されるので、表示面には見る方向に応じた映像が表示される。また、照明光が例えば一つの場合には、所定の複数の方向にそれぞれ所定の偏光の照明光を振り分けて射出し、コリメーションレンズ１２に照射するような偏光分離部材であってもよい。
【００７４】
（変形例２）
図３は、上記した第１実施形態の他の変形例を説明するための図である。この変形例では、表示素子とこれを挟む２枚の偏光板で構成される表示部を図２（Ｂ）で説明したような、Ｓ偏光のみを通過させる偏光板１３−４と表示素子１４とＰ偏光のみを通過させる偏光板１５−４とからなる通常の液晶表示装置で構成するとともに、偏光板１３−４の裏面に、Ｓ偏光またはＰ偏光をそれぞれ９０度回転させてＰ偏光またはＳ偏光にそれぞれ変換するための処理が施された領域１９−１とこのような処理が施されていない領域１９−２とを表示素子１４の画素ごとに設けた波長板１９を配置したことを特徴とする。
【００７５】
上記した構成において、光源１０−１からの照明光は、偏光板１８−１の作用によりそのＰ偏光が吸収されてＳ偏光のみが選択的に照明光１１−１として射出される。また、光源１０−２からの照明光は、偏光板１８−２の作用によりそのＳ偏光が吸収されてＰ偏光のみが選択的に照明光１１−２として射出される。このように左右で異なった偏光を持った照明光は、コリメーションレンズ１２に入射されて角度をもった略平行光へと変換される。略平行光とされた照明光は、偏光を９０度回転させるための処理が施された領域１９−１とこのような処理が施されていない領域１９−２をもつ波長板１９に入射される。
【００７６】
例えば、処理が施されていない領域１９−２に入射したＳ偏光はＳ偏光のみを通過させる偏光板１３−４を透過し、表示素子１４の液晶層で偏光が９０度回転してＰ偏光となり、Ｐ偏光のみを通過させる偏光板１５−４を介して射出されるが、同領域１９−２に入射したＰ偏光はＳ偏光のみを通過させる偏光板１３−４を透過できずに遮られる。
【００７７】
また、処理が施された領域１９−１に入射したＳ偏光は波長板１９の作用により偏光が９０度回転されてＰ偏光となるので、Ｓ偏光のみを通過させる偏光板１３−４により遮られるが、入射したＰ偏光は波長板１９の作用により偏光が９０度回転されてＳ偏光となり、Ｓ偏光のみを通過させる偏光板１３−４を透過する。その後、表示素子１４の液晶層で９０度偏光が回転されてＰ偏光となり、Ｐ偏光のみを通過させる偏光板１５−４を介して射出される。また、図２の例と同様、表示素子を構成する画素の境界にブラックマトリックス部１４−１を有していても良い。
【００７８】
上記した構成によれば、ある画素を見ると決まった方向への光しか射出されず、見る位置に応じた映像が供給される。
【００７９】
（変形例３）
図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、光源からの照明光の偏光を制御する偏光制御機構の一例を説明するための図である。ここでは偏光特性を持たない部材１８−３と、Ｐ偏光を吸収してＳ偏光のみを射出する偏光板１８−１と、Ｓ偏光を吸収してＰ偏光のみを射出する偏光板１８−２とを接合した偏光板を光源１０−１（１０−２）の近くに配置する。そして、この偏光板を適宜移動させることにより、光源１０−１（１０−２）からの照明光が主として照射される部分を順次切り換えるようにする。なお、偏光を持たない部材１８−３は省略してもよい。
【００８０】
図４（Ａ）は、光源１０−１（１０−２）からの照明光が照射される位置に偏光板１８−１を移動させてＳ偏光のみを透過させたときのようすを示している。図４（Ｂ）は、光源１０−１（１０−２）からの照明光が照射される位置に偏光板１８−２を移動させてＰ偏光のみを透過させたときのようすを示している。図４（Ｃ）は、光源１０−１（１０−２）からの照明光が照射される位置に偏光特性を持たない部材１８−３を移動させて照明光を無偏光の状態で透過させたときのようすを示している。
【００８１】
上記した図３の光源１０−１（１０−２）の前面に、本偏光制御機構をそれぞれ配置することにより種々の偏光制御を行なうことができる。例えば、光源１０−１からの照明光のうち偏光板１８−１によりＳ偏光のみを射出させた後、波長板１９の処理が施されていない領域１９−２に入射させるとともに、光源１０−２からの照明光のうち偏光板１８−２によりＰ偏光のみを射出させて波長板１９の処理が施された領域１９−１に入射させることにより、偏光方向により画素を透過する偏光を異ならせることができる。
【００８２】
また、本偏光制御機構により左右光源１０−１，１０−２からの照明光が同じ偏光状態（Ｓ偏光またはＰ偏光）になるように切り替えることで、２人の観察者で同じ映像を見るようにすることができる。
【００８３】
さらに、本偏光制御機構により、左右光源１０−１，１０−２からの照明光を無偏光で出射させれば、照明光は表示素子１４上のすべての画素を透過するので観察時の画素数が半減することなく映像を鑑賞することができる。
【００８４】
図５は、偏光制御機構の変形例を説明するための図である。本偏光制御機構では、光源１０−２からの照明光の照射位置にＰ偏光のみを射出させる偏光板１８−２を配置するとともに、この偏光板１８−２の前面に液晶セル２０を配置した構成となっている。液晶セル２０は電源２１からの供給エネルギをスイッチ２２によりオンオフさせることにより駆動状態あるいは非駆動状態になる。すなわち、電源２１からのエネルギが供給されて液晶セル２０が駆動された状態においてＰ偏光１１−２が入射された場合にはそのまま透過するのでＰ偏光が射出され、電源２１からのエネルギが遮断されて液晶セル２０が非駆動の状態においてＰ偏光１１−２が入射された場合には９０度回転されてＳ偏光の状態で射出される。
【００８５】
このように、偏光板と入射する偏光を液晶セルを利用すれば、電気的なＯＮ、ＯＦＦのみで射出光の偏光状態を制御することができる。
【００８６】
（変形例４）
図６は、上記した第１実施形態のさらに他の変形例を説明するための図であり、コリメーションレンズ１２と、レンチキュラ、マイクロレンズアレイなどで実現される光学シート１３と、透過画素１４−２とブラックマトリックス部１４−１とを交互に配置した表示素子１４とから構成される。
【００８７】
図示せぬ左右２つの光源からの照明光１１−１及び１１−２はコリメーションレンズ１２により略平行光に変換された後、光学シート１３によって表示素子１４のそれぞれ別個の透過画素１４−２へ集光されて左右別々の方向へ射出される。このように、右方向へ射出する光を制御する画素と左方向へ射出する光を制御する画素とは異なる別々の画素になっているので、表示面には見る方向に応じた２種類の映像が表示される。
【００８８】
また、ブラックマトリクス部１４−１で遮られる光が少なくなることで光の利用効率も上昇し消費電力を低減する効果もある。
【００８９】
なお、図では、説明を簡単にするために光学シート１３のうちレンズ１３−５，１３−６，１３−７に入射した光線のみを記載している。
【００９０】
（変形例５）
図７は、上記した第１実施形態のさらに他の変形例を説明するための図であり、コリメーションレンズ１２と、レンチキュラ、マイクロレンズアレイなどで実現される光学シート１２と、透過画素１４−２とブラックマトリックス部１４−１とを交互に配置した表示素子１４と、レンチキュラ、マイクロレンズアレイなどで実現される光学シート１５とから構成される。この構成は図６に示す構成に加えて表示素子１４の射出側に集光調整用の光学シート１５を追加した構成となっている。
【００９１】
図示せぬ左右２つの光源からの照明光１１−１及び１１−２はコリメーションレンズ１２により略平行光に変換された後、光学シート１３によって表示素子１４のそれぞれ別々の透過画素１４−２へ集光または拡散されて左右別々の方向へ射出される。この射出光は、射出側の光学シート１５によって視野角の広さに合わせて集光又は拡散される。
【００９２】
このような構成によれば、右側観察用に使用する画素と左側観察用に使用する画素が異なるため、それぞれの観察位置に応じた映像を表示することができる。
【００９３】
ここで、射出側の光学シート１５の曲率は必要な視野角に応じて設計され、場合により、凹、凸、平面などの形状で構成されるレンチキュラまたはマイクロレンズアレイが用いられる。
【００９４】
（変形例６）
図８は、上記した図７の実施形態の変形例を説明するための図であり、実際のＬＣＤ構成を考慮して、表示素子１４の前後に例えばカバーガラス２３，２４を配置している。このため、表示素子１４と光学シート１３または１５間の距離は、カバーガラスを配置しない図７の構成よりも大きくなっている。このような構成においても左右の映像を確実に分離しかつ各映像間のクロストークをなくすようにすることが必要である。
【００９５】
そこで、本変形例では、左右方向から射出される照明光を受ける、複数の同一の集光素子で構成されて周期的構造をなす光学素子としての光学シート１３の１つのレンズ（例えば１３−８）によって照明（集光）される２つの画素（ここでは１４−３，１４−４）の間隔は、１画素またはそれ以上の画素（図では４つの画素）が配置可能なように設定する。言い換えると、光学シート１３の１つのレンズ（例えば１３−８）によって照明される２つの画素（ここでは１４−３，１４−４）の間隔は、光学シート１３のピッチよりも大きくなるように設定される。
【００９６】
また、１つの光線が通る、光学シート１３の１つのレンズ（例えば１３−８）の主点と、表示素子１４の画素（例えば１４−３）と、光学シート１５の１つのレンズ（例えば１５−５）の主点とを通る直線Ｌつまり画素１４−３を通過する光の主光線を表示素子１４の表示面に対して１０度以上傾けてもよい。
【００９７】
本構成の作用は基本的に図７に示す構成の作用と同様であるのでここでの説明は省略する。
【００９８】
（変形例７）
図９は、上記した第１実施形態のさらに他の変形例を説明するための図である。図６の構成における光学シート１３の代わりにパララックスバリア２４を配置したことを特徴とする。パララックスバリア２４には、開口部２４−１，２４−２，２４−３が設けられている。開口部２４−１，２４−２，２４−３の大きさは、画素ピッチとほぼ同じ大きさかあるいはそれよりも小さくなるようにする。
【００９９】
このような構成において、図示せぬ左右２つの光源からの照明光はコリメーションレンズ１２により略平行光とされた後、パララックスバリア２４に入射するが、このパララックスバリア２４を通過するとき開口部２４−１，２４−２，２４−３に向かう光はそのまま通過するが、開口部２４−１，２４−２，２４−３以外の部分に向かう光は遮られる。これによって、表示素子１４のある特定の画素１４−２に入射する光は、右側観察用照明光１１−１または左側観察照明光１１−２のいずれか一方となり、左右観察位置に応じた複数の映像を表示可能となる。
【０１００】
射出側の光学シート１５は画素から射出された光を適当な広さに拡散させる効果をもち、曲率は必要な視野角によって設計される。また、光学シート１５はレンチキュラ、マイクロレンズアレイ、拡散板などで実現される。
【０１０１】
なお、ここでは説明を簡単にするために、開口部２４−１と２４−３のみを通る光線のみを図示している。
【０１０２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、例えば上記した映像表示装置に用いられる照明系の改良に関している。
【０１０３】
図１０は、第２実施形態の第１の構成を説明するための図である。ここでは、右側観察用光源（ここでは点光源）１００−１と左側観察用光源（ここでは点光源）１００−２とを、第１実施形態で説明したようなコリメーションレンズ、光学シート、透過型表示素子などで構成される表示部１０１の略焦平面に沿って配置し、かつ表示部１０１の略焦平面に対して略垂直方向を向くようにする。
【０１０４】
具体的には、右側観察用光源１００−１と左側観察用光源１００−２とから表示部１０１の略中心に射出される左右の光線１０２−１，１０２−２がなす角θ１を、映像光の観察者の位置に対して映像を射出するのに適した角度に調整する。ここでは、略５度〜略１２０度の範囲で調整可能である。また、本装置を車載用として搭載する場合には、映像光の観察者の位置、特に運転席と助手席、さらに後席にいる各観察者に対して映像を射出するのに適した角度は略２０度〜略１２０度であることが望ましい。
【０１０５】
さらに、ステレオ立体映像表示装置などに対してこの装置を用いる場合には、視野の分離角θ２は１５度以下であることが望ましい。
【０１０６】
このような方法により、右側及び左側観察用光源１００−１，１００−２の最適な向きや位置さらには角度を決定することができる。
【０１０７】
また、車載用で運転席と助手席とで別々の映像を見る用途に対しては視野の分離角θ２は２０度以上であることが望ましい。この場合、θ１とθ２とがほぼ等しい角度になっていてもよい。
【０１０８】
また、光源１００−１，１００−２の明るさ（光強度）は左右独立に調整することができ、例えばそれぞれ左右で異なった映像を見ていても、各映像に必要な光強度を例えばある観察者にはカーナビゲーションの表示に必要な光強度、別の観察者には映像などを表示するのに適した光強度といったように各観察者の好みで調節することが可能である。
【０１０９】
また、光源１００−１，１００−２の視野角度の位置を調整する機構として、光源１００−１，１００−２の位置を、コリメーションレンズの焦平面に沿って例えば図の矢印で示す方向に移動させることにより、視野領域の中心角度を調整することができる。
【０１１０】
図１１は、第２実施形態の第２の構成を説明するための図である。ここでは、光源として図１１に示すような右側及び左側観察用の柱状光源１００−３，１００−４を用い、各柱状光源１００−３，１００−４の略中心位置から射出され、第１実施形態で説明したようなコリメーションレンズ、光学シート、透過型表示素子などで構成される表示部１０１の中央を通る２つの光線１０３，１０４がなす角θ１が５度〜１２０度であることを特徴とする。また、ステレオ立体映像表示装置などに対してこの装置を用いる場合、視野の分離角は１５度以下であることが望ましい。
【０１１１】
また、例えば車載用で運転席と助手席とで別々の映像を見る用途に対しては視野の分離角は２０度以上であることが望ましい。この場合、θ１がθ２とほぼ等しくなっていてもよい。
【０１１２】
また、柱状光源１００−３，１００−４の視野角度の位置を調整する機構として、柱状光源１００−３，１００−４はコリメーションレンズの焦平面に沿って例えば図の矢印で示す方向に移動可能で、視野角分布の中心位置の角度を調整可能である。さらに柱状光源１００−３，１００−４は柱状の蛍光管や点光線を縦方向に並べたものでもよい。
【０１１３】
図１２は、第２実施形態の第３の構成を説明するための図である。ここでは、光源に図１２に示すような右側及び左側観察用の面光源１００−５，１００−６を用い、各面光源１００−５，１００−６の略中心位置から射出され、第１実施形態で説明したようなコリメーションレンズ、光学シート、透過型表示素子などで構成される表示部１０１の中央を通る左右の光線１０５，１０６がなす角θ１が５度〜１２０度であることを特徴とする。また、ステレオ立体映像表示装置などに対してこの装置を用いる場合、視野の分離角θ２は１５度以下であることが望ましい。また、例えば車載用で運転席と助手席とで別々の映像を見る用途に対しては視野の分離角θ２は２０度以上であることが望ましい。この場合、θ１がθ２とほぼ等しいものとなっていてもよい。
【０１１４】
また、面光源１００−５，１００−６の視野角度の位置を調整する機構を備えており、面光源１００−５，１００−６を例えば図の矢印で示す方向に移動したり、面光源１００−５，１００−６の向きを調整したりすることができるが、ここでは、特に表示部１０１近傍のコリメーションレンズの焦平面上に沿って移動し、常に表示部１０１の中心を向いていることが望ましい。
【０１１５】
また、面光源１００−５，１００−６は平面バックライトや点光源を２次元に敷き詰めたものでもよい。点光源を２次元に敷き詰めた光源では、観察に利用していない領域への光線、つまり観察に利用していない点光源を消灯することで、省電力化できる。このとき視野角が狭まることとなるが、観察映像としては特に変化することはない。
【０１１６】
図１０〜図１２に示す方法によれば、光源の向きや位置や角度をそれぞれ独立に調整することができるので、それぞれの観察者にとって最適な映像光の向きの調節が独立に可能である。
【０１１７】
図１３（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態の第４の構成を説明するための図であり、図１３（Ａ）は斜視図であり、図１３（Ｂ）は断面図である。第４の構成は、図１０〜図１２に示すような照明系を、第１実施形態で説明したようなコリメーションレンズ、光学シート、透過型表示素子、光源などで構成される表示部１０１上に分割して配置したことを特徴とする。このような構成、特に光源を比較的表示素子に近い位置に分割して配置する構成を採用することにより奥行きを短くすることが可能となり、省スペース化を図ることができる。また、複数の透過型表示素子を用いて１つ以上の大きな画面を形成させたり、各透過型表示素子ごとに別々の映像を表示させたりすることもできる。
【０１１８】
図１３（Ａ）、（Ｂ）は、例えば図１０に示す点光源１００−１を表示部１０１上に多数分割して配置したようすを示している。図に示すように、分割した領域の境目に仕切り１０７を配置してもよく、このような構成によれば、隣の領域への漏れ光がなくなるのでクロストークが無くなる。
【０１１９】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は、第２実施形態の第５の構成を説明するための図であり、図１４（Ａ）は斜視図であり、図１４（Ｂ）は断面図である。第５の構成は、図１０〜図１２に示すような照明系を、表示部１０１の画素の境界線上に配置したことを特徴とする。このような構成を採用することにより複数の表示素子を照明する光源を、より少ない数の光源で兼用させることができ、それによって光源の数を減らすことができ、光の利用効率が向上するとともに、製作コストを低減させられる。
【０１２０】
図１４（Ａ）、（Ｂ）は、例えば図１１に示すような柱状光源１０３を表示素子１４の各画素の境界線上に配置したようすを示している。図に示すように、各境界に仕切り１０７を入れても良い。仕切り１０７を入れることで不要光をカットでき迷光を減少させることができる。
【０１２１】
図１５は、第２実施形態の第６の構成を説明するための図（断面図）である。図１５は、図１４に示す構成の変形例であり、仕切り１０７を配置する位置を変更したことを特徴とする。図１５に示す構成の作用，効果は図１４に示す構成の作用，効果と同様である。
【０１２２】
例えば、図１５に示すように、光源１０３Ａと１０３Ｂとが配置され、光源１０３Ａが光源１０３Ｂの位置の境界とを結ぶ線と、光源１０３Ｂが光源１０３Ａの位置の境界とを結ぶ線の交点１０８に仕切り１０７の端が来るように設定することにより、余分な迷光の発生を防ぐことができる。
【０１２３】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態は、例えば上記した映像表示装置に用いられる光源の数を削減することに関する。図１６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の第３実施形態を説明するための図であり、図１６（Ａ）は全体構成を示しており、図１６（Ｂ）は照明系の構成を示している。図１６（Ｃ）は第３実施形態の効果を説明するための図である。
【０１２４】
第３実施形態は、図１６（Ａ）に示すように、コリメーションレンズ２０１と光学シート２０３の間に偏光分離シート２０２を配置したことを特徴としており、このような方法により光源２００の数を削減することができる。ここで、偏光分離シート２０２とは、図１６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、光源２００からの入射光を角度を付けて入射させると、その射出光はＰ偏光とＳ偏光とに分離されて違った角度で射出されるというものである。
【０１２５】
ここでの光学シート２０３とは、２つの方向に分離された光をそれぞれ対応する画素へのみ入射させる手段であり、レンチキュラ、マイクロレンズアレイ、さらには図３に示す波長板１９や偏光板１３などにより実現することができる。
【０１２６】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態は、例えば上記した映像表示装置に平面バックライトを利用したことを特徴とする。図１７（Ａ）はその概略構成を示しており、平面バックライト３００、指向性制御素子３０１、視野分割素子３０２、光学シート３０３、透過型表示素子３０４、光学シート３０５により構成される。
【０１２７】
指向性制御素子３０１には、ルーバー、輝度上昇フィルム、レンズアレイシートなどが利用可能である。ルーバーは、図１７（Ｂ）に示すような遮光部材３０６が仕切りとして配置されているため、ある角度以上の光線を遮断する機能をもたせることができる。輝度上昇フィルムの具体例は、例えば特開平０５−３１３００４号に調光シートとして開示されている。図１７（Ｃ）は、レンズアレイシートのプリズムアレイ構造３０７を示している。レンズアレイシートの一例は、例えば、特開平１０−２５５５２９号に指向性面状光源として開示されている。
【０１２８】
また、視野分割素子３０２には、偏光分離シートやプリズムアレイシートなどが利用できる。光学シート３０３，３０５には、レンチキュラやマイクロレンズアレイ、波長板などが利用できる。
【０１２９】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態は、例えば上記した映像表示装置において、光源の輝度ムラ補正に関している。光源は通常、射出角度によって異なる発光強度分布をもっている。さらに、光源位置と照射面の関係から照射角がきつくなるほど、コサイン３乗則により強度は減衰していく。そのため、光源をそのまま表示部に向けて照射したのでは見た目の輝度のムラが見えてしまうこととなる。そのため、光源から射出される照明光の輝度のむらを補正する手段を設ける必要がある。しかし、特に、第１実施形態の映像表示装置のように、２方向から同じ表示面に向けて照射し、それぞれの光源による映像をそれぞれ別の人が観察する場合には、輝度ムラを補正する場所が限定される。
【０１３０】
そこで本実施形態では、図１８において、光源４００−１，４００−２から射出される照明光の輝度むらを補正する輝度ムラ補正部材４０１−１，４０１−２を所定の輝度ムラ補正部材配置の範囲４０３に設けるようにしている。輝度ムラ補正部材配置の範囲４０３は例えば、光源４００−１，４００−２からの両照明光の光束が交わる位置までとすることができる。また、輝度ムラ補正部材（例えば４０１−１，４０１−２）とは、透過率分布型ＮＤフィルター、拡散率分布型拡散板、輝度ムラ補正レンズ等である。
【０１３１】
このような構成によれば、照射される照明光について、照射角度によって光強度が異なることによって起こる照明光の輝度むらをぞれぞれ補正しておくことによって、コリメーションレンズに対して均一な光強度の照明光が射出される。
【０１３２】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態は、例えば上記した映像表示装置において、１つの光源により複数の照明光を実現することに関する。
【０１３３】
図１９（Ａ）は、平面バックライトなどにより構成される光源５００の前面に２つの開口部５０１−１，５０１−２を有する遮光マスク５０１を遮光手段として配置してこの２つの開口部５０１−１，５０１−２から照明光を射出させることにより、２つの柱状光源を実現している。また、図１９（Ｂ）は、矩形状の２つの開口部５０１−３，５０１−４を設けて面光源を実現した例を示している。遮光マスクの代わりにスリットを用いても良い。
【０１３４】
このような方法により１つの光源から複数の光源を実現した場合には、構成が簡単になるという利点がある。また、第１実施形態で説明した透過型表示素子の光源として通常用いられる平面バックライトも利用できるため、実現が容易である。
【０１３５】
このようにして遮光手段の開口部の数により照明光の数を制御すれば、光源の数を削減させたり、必要な部分にだけ選択的に照明光が射出されるようにして無駄な光を削減させたりすることができる。
【０１３６】
特に複数の開口をもつ遮光マスクを用いて複数光源を実現しながら、２方向の光線を実現するためにはマスクは１枚では実現できず、図２０に示すように２枚のマスク５０１，５０２を配置することが必要である。このような構成によれば、方向の異なる照明光を透過型表示素子５０３の異なる画素に入射することができ、透過型表示素子５０３から射出する各方向の映像を角度（分離角θ）をもたせてそれぞれ第１観察者領域５０４−１，第２観察者領域５０４−２に射出することができる。また、複数個のマスクを利用することにより、奥行きを短くする効果がある。各方向の映像の分離角θは例えば略２０度〜略１２０度であることが望ましい。
【０１３７】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態は、例えば上記した映像表示装置において、観察者の位置における輝度の角度分布に関する。
【０１３８】
図２１は、輝度の角度分布を示している。図に示すように光源輝度の角度分布ではピークが２つ（６００−１，６００−２）存在し、このピーク間角度６０１は、例えば略２０度〜略１２０度であることが好ましい。
【０１３９】
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態は、例えば上記した映像表示装置において、コリメーションレンズの詳細に関する。図２２（Ａ）は照明系を真上から見た水平断面図であり、図２２（Ｂ）及び図２２（Ｃ）は真横から見た垂直断面図である。
【０１４０】
本実施形態でのコリメーションレンズの機能としては、水平、垂直両方を略平行光に変換する同心円レンズ形状のものと（図２２（Ａ）及び図２２（Ｂ）に示すタイプ）、また水平のみ平行光にするシリンドリカルレンズ形状のもの（図２２（Ａ）及び図２２（Ｃ）に示すタイプ）とが考えられ、装置設計時に表示素子近傍の光学シートの組合わせや、視野角の設定などの仕様により使いわける。
【０１４１】
またコリメーションレンズはコリメーション機能をもつものならばどのような素子でもよく、フレネルレンズやレンチキュラ、マイクロレンズアレイなどの素子も利用できる。
【０１４２】
（第９実施形態）
本発明の第９実施形態は、例えば上記した映像表示装置において、１つの光源を複数の光源（光源群）により構成した実施形態である。
【０１４３】
図２３（Ａ）は第９実施形態の第１の構成を示しており、左右方向それぞれの光源について、単一の光源８００−１（または８０１−１）を複数個並置して光源群８００（または８０１）を構成している。８１０はこれら光源群８００，８０１からの照明光が入射する表示部である。ここで、光源群として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）などの単色の光源を並べてもよい。
【０１４４】
また、図２３（Ｂ）の光源群８０２，８０３で示すように、光源の大きさは左右異なる大きさとなっていてもよく、光源の大きさを左右で変えることにより、視野角の大きさを左右で変えることができるという効果がある。例えば図２４において、映像８０４は観察者８０６，８０７の２人で観察し、映像８０５は観察者８０８の１人で観察したいという場合には、視野角を映像８０４側は広く、映像８０５側は狭く設定することにより、より観察しやすい状況を作り出すことが可能である。
【０１４５】
（第１０実施形態）
本発明の第１０実施形態は、上記した第６実施形態において説明したマスクの移動機構に関する。
【０１４６】
図２５に示すように、固定した光源９００に対して各マスク９０１，９０２を移動できるようにしてもよく、その場合には光源９００を移動したときと同様の効果が得られ、視野角の中心方向を変えることができる。
【０１４７】
また、各マスク９０１，９０２の開口部９０１−１，９０２−１のサイズを調節するための遮光扉９０３，９０４を取り付けてもよく、その場合には光線サイズを変えたときと同様の効果が得られ、視野角の大きさを変えることができる。
【０１４８】
図２６（Ａ）〜（Ｃ）はマスク移動の具体例を説明するための図である。図２６（Ａ）に示すようなマスク９０１，９０２の配置において、図２６（Ｂ）に示すように、一方のマスク（ここでは９０２）を光源９００に沿った方向（矢印で示す方向）に移動させることにより左右の視野角を変えることができる。また、図２６（Ｃ）に示すように、一方のマスク（ここでは９０２）を光源９００と直交する方向（矢印で示す方向）に移動させることにより視野角を狭くすることができる。
【０１４９】
このように、どちらかのマスクを移動させることで、それぞれの映像の視野角や、それぞれの映像の視野における中心の方向を変えることができる。
【０１５０】
図２７（Ａ），（Ｂ）は、第１０実施形態の変形例（マスク開閉機構）を説明するための図である。ここでは図２０で説明したような２枚のマスクからなる構造を想定している。すなわち、図２７（Ａ）に示すようにマスクが、２枚マスク構造（１００１−１と１００１−２、または１００２−１と１００２−２）であっても、図２７（Ｂ）に示すように各マスク（１００１−１、１００１−２、１００２−１、１００２−２）の開口の大きさを調整できる構造にすることにより、視野角の範囲を制限することができる。
【０１５１】
上記のように、マスク等の開口部の位置や開口部の大きさをぞれぞれ独立に調整可能にしたので、それぞれの観察者にとって最適な映像光の向きを独立に調節できる。
【０１５２】
（第１１実施形態）
本発明の第１１実施形態は、本発明の映像表示装置を特定のモニタに応用した例に関している。
【０１５３】
図２８は、本装置を車載用モニタとして使用する場合に必要となる分離角の一例について説明するための図である。この場合には光源からの２つの映像光の光束の中心光線の分離角は以下の理由により２０度以上が望ましい。すなわち、図２８において、表示部１１００と、観察者の観察位置（助手席の観察者１１０１の平均的観察位置１１０１−１、運転席の観察者１１０２の平均的観察位置１１０２−１、最近接観察位置１１０３−１）との距離と、観察位置関係とから、分離角θが最も小さいときで、
θ＝２×ａｔａｎ（２００／１０００）＝２２．６°
である。これより分離角θは少なくとも約２０度以上であることが必要となる。車載用モニターにおける平均的観察位置における分離角θは約６０度である。これにより、運転席と助手席とでそれぞれに応じた映像を観察することができ、クロストークが少ない見やすい映像を提供することができる。
【０１５４】
図２９は、本装置をステレオ立体映像表示装置用モニタとして使用した場合に必要となる分離角の一例について説明するための図である。図２９において、表示部１２００から最も疲労感なく観察できる距離である“明視の距離１２０３”＝２５０ｍｍとし、眼幅１２０４（左目１２０１と右目１２０２の各中心間の距離）＝約６０ｍｍとして、立体表示装置用モニターの分離角θを計算すると、
θ＝２×ａｔａｎ（３０／２５０）＝１３．７°
である。よって、通常のステレオ立体映像表示装置への用途では分離角θは１５度以下で利用される。
【０１５５】
上記した各実施形態において使用した「画素」という文言について説明を追加しておく。「画素」は、単一の色のみを表示するものであっても良いが、例えば図３０（Ａ）に示すように、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の色を表示する部分をひとまとめにした画素でもよい。この場合には、一まとめにした「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の画素ごとに左右の観察者１３０３，１３０４に対して映像光１３０１，１３０２がそれぞれ射出される。また、図３０（Ｂ）に示すように、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」をそれぞれ１画素としても良い。この場合には、「Ｒ」「Ｇ」「Ｂ」の各画素ごとに左右の観察者１３０３，１３０４に対して映像光１３０１，１３０２が射出される。
【０１５６】
また、上記した映像表示装置を複数２次元的に規則的に並べて映像表示装置群を形成し、各映像表示装置が、複数の映像光を複数方向にそれぞれ射出することによって、映像表示装置全体で複数の映像を表示するようにしてもよい。このような構成を用いれば、大きな多画面表示装置を作る際に、小さな表示装置を２次元的に並べて配置することができる。
【０１５７】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの表示面において見る方向に応じた映像を表示する場合に、各映像を複数の方向に確実に大きな分離角で分離して射出することができ、かつ各映像間のクロストークのない見やすい複数の映像を表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る映像表示装置の全体構成を説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施形態の変形例を説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施形態の他の変形例を説明するための図である。
【図４】光源からの照明光の偏光を制御する偏光制御機構の一例を説明するための図である。
【図５】偏光制御機構の変形例を説明するための図である。
【図６】本発明の第１実施形態のさらに他の変形例を説明するための図である。
【図７】本発明の第１実施形態のさらに他の変形例を説明するための図である。
【図８】図７の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図９】本発明の第１実施形態のさらに他の変形例を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の第１の構成を説明するための図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の第２の構成を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の第３の構成を説明するための図である。
【図１３】本発明の第２実施形態の第４の構成を説明するための図である。
【図１４】本発明の第２実施形態の第５の構成を説明するための図である。
【図１５】本発明の第２実施形態の第６の構成を説明するための図である。
【図１６】本発明の第３実施形態を説明するための図である。
【図１７】本発明の第４実施形態を説明するための図である。
【図１８】本発明の第５実施形態を説明するための図である。
【図１９】本発明の第６実施形態を説明するための図である。
【図２０】本発明の第６実施形態においてマスクを２枚配置した構成を示す図である。
【図２１】本発明の第７実施形態を説明するための図である。
【図２２】本発明の第８実施形態を説明するための図である。
【図２３】本発明の第９実施形態を説明するための図である。
【図２４】第９実施形態において、視野角の大きさを左右で変える具体例を説明するための図である。
【図２５】本発明の第１０実施形態を説明するための図である。
【図２６】第１０実施形態において、マスク移動の具体例を説明するための図である。
【図２７】第１０実施形態の変形例（マスク開閉機構）を説明するための図である。
【図２８】本発明の第１１実施形態を説明するための図であり、車載用モニタに用いた実施形態を説明するためのものである。
【図２９】本発明の第１１実施形態を説明するための図であり、ステレオ立体映像表示装置用モニタに用いた実施形態を説明するためのものである。
【図３０】「画素」の定義について説明するための図である。
【図３１】従来の画像表示装置について説明するための図である。
【符号の説明】
１０−１…右側観察用光源、１０−２…左側観察用光源、１１−１…右側観察用照明光、１１−２…左側観察用照明光、１２…コリメーションレンズ、１３…光学シート、１４…透過型表示素子、１５…光学シート、１６−１…左側観察用映像光、１６−２…右側観察用映像光、１７−１…左側観察者、１７−２…右側観察者。
【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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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