(57)【要約】      （修正有）【課題】立体画像の表示位置を自在に変えることができる立体表示装置を提供する。【解決手段】立体表示装置は、表示手段１００、前記表示手段１００の前面（画像表示面）側に配置された光変調手段１０１、前記表示手段１００の前方に存在する物体（例えば人間）２００の位置を検出するセンサー１０２、前記センサー１０２によって検出された物体２００の位置に対応して光変調手段１０１を駆動する電圧供給装置１０３を含んで構成される。【選択図】図１
2012133128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示手段と光変調手段を含み、
前記表示手段は、
導光手段と、
前記導光手段の対向する第１及び第２の入射面に設けられた第１及び第２の光源と、
前記導光手段の出射面側に配置された透過型表示パネルと、
前記透過型表示パネルに前記第１及び第２の光源を同期させて視差像を表示させる同期駆動装置を有し、
前記光変調手段は、
対向配置された第１の基板及び第２の基板と、
前記第１の基板上に設けられたプリズムアレイと、
前記第１の基板上又は前記プリズムアレイ上のいずれかに設けられた第１の電極と、
前記第２の基板上に設けられた第２の電極と、
前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられた液晶層を有し、
前記表示手段の前記導光手段の出射面と観察者間の光路中に前記光変調手段が設けられた、
立体表示装置。
【請求項２】
前記光変調手段の前方に存在する物体の位置を検出するセンサーと、
前記センサーによって検出された前記物体の位置に対応して前記光変調手段の前記第１及び第２の電極に駆動電圧を供給する電圧供給装置を更に含む、
請求項１に記載の立体表示装置。
【請求項３】
前記導光手段と前記透過型表示パネルの間に配置されたプリズムシートを更に含む、
請求項１又は２に記載の立体表示装置。
【請求項４】
前記導光手段は、１つの導光板を有し、
前記導光板は、
前記出射面と反対の配光制御面に設けられた複数の鏡面部と、
前記配光制御面のうち、前記複数の鏡面部が存在しない領域に設けられたプリズム列、
を有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の立体表示装置。
【請求項５】
前記導光手段は、第１及び第２の導光板を有し、
前記第１及び第２の導光板の各々は、
前記出射面と反対の配光制御面に設けられた複数の鏡面部と、
前記配光制御面のうち、前記複数の鏡面部が存在しない領域に設けられたプリズム列、
を有する、請求項１〜３の何れか１項に記載の立体表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に立体的な画像を視認させることが可能な立体表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、立体表示装置は、観察者の左右眼に各々の視点からの視差像を提供するものであり、特殊な眼鏡を利用する方式と眼鏡を利用しない方式とがある。眼鏡を利用しない方式の立体表示装置の先行例は、例えば特開２００１−６６５４７号公報（特許文献１）に開示されている。また、眼鏡を利用しない方式の立体表示装置の先行例は、例えばＷＯ２００４／０２７４９２Ａ１（特許文献２）に開示されている。
【０００３】
ところで、上記のような先行例の立体表示装置では、例えば、観察者が立体表示装置の正面から右方向にいる場合には、そちらの方向へ立体画像の表示位置をシフトさせるというように、立体画像の表示位置を自在に変えるという演出は実現できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６６５４７号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４／０２７４９２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明に係る具体的態様は、立体画像の表示位置を自在に変えることができる立体表示装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る一態様の立体表示装置は、（ａ）表示手段と光変調手段を含んで構成される。前記表示手段は、（ｂ）導光手段と、（ｃ）前記導光手段の対向する第１及び第２の入射面に設けられた第１及び第２の光源と、（ｄ）前記導光手段の出射面側に配置された透過型表示パネルと、（ｅ）前記透過型表示パネルに前記第１及び第２の光源を同期させて視差像を表示させる同期駆動装置を有する。前記光変調手段は、（ｆ）対向配置された第１の基板及び第２の基板と、（ｇ）前記第１の基板上に設けられたプリズムアレイと、（ｈ）前記第１の基板上又は前記プリズムアレイ上のいずれかに設けられた第１の電極と、（ｉ）前記第２の基板上に設けられた第２の電極と、（ｊ）前記第１基板と前記第２基板の相互間に設けられた液晶層を有する。そして、（ｋ）前記表示手段の前記導光手段の出射面と観察者間の光路中に前記光変調手段が設けられる。
【０００７】
上記構成によれば、表示手段によって表示される立体画像の表示位置を光変調手段によって自在に変えることができる。
【０００８】
上記の立体表示装置は、前記光変調手段の前方に存在する物体の位置を検出するセンサーと、前記センサーによって検出された前記物体の位置に対応して前記光変調手段の前記第１及び第２の電極に駆動電圧を供給する電圧供給装置を更に含むことも好ましい。
【０００９】
これにより、観察者の位置をセンサーによって検出し、その位置に応じて自律的に立体画像の表示位置を設定することができる。
【００１０】
好ましくは、前記導光手段と前記透過型表示パネルの間に配置されたプリズムシートを更に含む。
【００１１】
また、前記導光手段は、１つの導光板を有し、当該導光板は、前記出射面と反対の配光制御面に設けられた複数の鏡面部と、前記配光制御面のうち、前記複数の鏡面部が存在しない領域に設けられたプリズム列を有することも好ましい。
【００１２】
また、前記導光手段は、第１及び第２の導光板を有し、当該第１及び第２の導光板の各々は、前記出射面と反対の配光制御面に設けられた複数の鏡面部と、前記配光制御面のうち、前記複数の鏡面部が存在しない領域に設けられたプリズム列を有することも好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る立体表示装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態における表示手段１００の構成を示す図である。
【図３】導光板１の構成例を示す平面図である。
【図４】導光板１の構成例を示す平面図である。
【図５】図３および図４のIII-III線断面図である。
【図６】左目用の光源２ａを点灯した場合の導光板１からの光の左目用配光分布を示す図である。
【図７】片面異形三角プリズムシート３の１つのプリズムを示す図である。
【図８】片面異形三角プリズムシート３の光路を説明する図である。
【図９】片面異形三角プリズムシート３の光路について示す図である。
【図１０】左目用の光源２ａを点灯した場合の片面異形三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布を示す図である。
【図１１】光変調手段（光学素子）１０１の構造を示す模式的な断面図である。
【図１２】プリズムアレイ５３の模式的な斜視図である。
【図１３】光変調手段（光学素子）１０１の他の構造例を示す模式的な断面図である。
【図１４】光変調手段（光学素子）１０１の他の構造例を示す模式的な断面図である。
【図１５】表示手段１００からの出射光の偏光方向と、光変調手段１０１における配向処理の方向との関係を説明するための図である。
【図１６】第２の実施形態における表示手段１００の構成を示す図である。
【図１７】導光板の構成例を示す平面図である。
【図１８】図１７（Ａ）の導光板１ａのIII-III線断面図である。
【図１９】図１７（Ａ）、（Ｂ）の導光板１ａ、１ｂを重ね合わせたときのIV-IV線断面図である。
【図２０】左目用の光源２ｂおよび右目用の光源２ｂを点灯した場合の各導光板１ａ、１ｂからの光の左目用配光分布および右目用配光分布を示す図である。
【図２１】導光板の変形例を用いた場合の導光板からの配光分布を示す図である。
【図２２】片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布および右目用配光分布との関係を示す図である。
【図２３】片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布および右目用配光分布との関係を示す図である。
【図２４】片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布および右目用配光分布との関係を示す図である。
【図２５】片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布および右目用配光分布との関係を示す図である。
【図２６】片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布および右目用配光分布との関係を示す図である。
【図２７】片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布および右目用配光分布との関係を示す図である。
【図２８】導光板の他の構成例を示す平面図である。
【図２９】導光板の他の構成例を示す平面図である。
【図３０】導光板１ａ’のXV-XV断面図である。
【図３１】導光板１ａ’、１ｂ’を重ね合わせたときのXVI-XVI線断面図である。
【図３２】左目用の光源２ａおよび右目用の光源２ｂを点灯した場合の導光板１ａ’からの光の左目用配光分布および右目用配光分布を示す図である。
【図３３】複数の光源２ａ、２ｂを分割オン、オフするように点灯制御を行う場合の同期駆動回路と光源の構成を示す図である。
【図３４】同期駆動回路５の動作を説明するための図である。
【図３５】第３の実施形態における導光板の構成例を示す平面図である。
【図３６】図３５（Ａ）の導光板１ａのIII-III線断面図である。
【図３７】導光板１ａ、１ｂを重ね合わせたときのIV-IV線断面図である。
【図３８】左目用の光源２ａ及び右目用の光源２ｂを点灯した場合の導光板１ａ、１ｂからの光の左目用配光分布及び右目用配光分布を示す図である。
【図３９】片面三角プリズムシート３の三角形状を示す図である。
【図４０】片面三角プリズムシート３からの配光分布（左目用配光分布）を示す図である。
【図４１】片面三角プリズムシート３の光の配光分布を示すグラフである。
【図４２】片面三角プリズムシート３の左右のクロストークを示すグラフである。
【図４３】導光板１ｂからの出光効率を示すグラフである。
【図４４】導光板１ｂからの出光効率を示すグラフである。
【図４５】図４２、図４３、図４４を合わせたグラフである。
【図４６】導光板の他の構成例を示す平面図である。
【図４７】導光板の他の構成例を示す平面図である。
【図４８】図４６、図４７の導光板１ａ’のXV-XV線、XVI-XVI線断面図である。
【図４９】図４６、図４７の導光板１ａ’、１ｂ’を重ね合わせたときのXVI-XVI線、XVII-XVII線断面図である。
【図５０】左目用の光源２ａ及び右目用の光源２ｂを点灯した場合の導光板１ａ’からの光の左目用配光分布及び右目用配光分布を示す図である。
【図５１】第４の実施形態の導光板１ａ、１ｂの平面図である。
【図５２】図５１（Ａ）の導光板１ａのIII-III線断面図である。
【図５３】導光板１ａ、１ｂを重ね合わせたときのIV-IV線断面図である。
【図５４】導光板の他の構成例を示す断面図である。
【図５５】導光板の他の構成例を示す断面図である。
【図５６】導光板の他の構成例を示す断面図である。
【図５７】導光板の他の構成例を示す断面図である。
【図５８】導光板の他の構成例を示す断面図である。
【図５９】非対称三角プリズム形状ドットよりなる非対称三角プリズム形状ドット列を備えた導光板に各種の光吸収手段を設けた場合の構成例を示す平面図である。
【図６０】非対称三角プリズム形状ドットよりなる非対称三角プリズム形状ドット列を備えた導光板に各種の光吸収手段を設けた場合の構成例を示す平面図である。
【図６１】光変調手段の配置の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る立体表示装置の構成を示す図である。詳細には、図１（Ａ）は立体表示装置の上面図、図１（Ｂ）は立体表示装置の側面図である。各図に示す第１の実施形態の立体表示装置は、表示手段１００、この表示手段１００の前面（画像表示面）側に配置された光変調手段１０１、表示手段１００の前方に存在する物体（例えば人間）２００の位置を検出するセンサー１０２、このセンサー１０２によって検出された物体２００の位置に対応して光変調手段１０１を駆動する電圧供給装置１０３を含んで構成されている。
【００１６】
図２は、第１の実施形態における表示手段１００の構成を示す図である。図２に示す第１の実施形態の表示手段１００は、導光板１と、導光板１の２つの入射面Sina、Sinbに設けられた２つの光源２ａ、２ｂと、導光板１の出射面Sout1側に設けられた片面異形三角プリズムシート３と、片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3上に設けられた透過型液晶表示パネル（透過型表示パネル）４と、透過型液晶表示パネル４に２つの光源２ａ、２ｂを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路５を含んで構成されている。これにより、透過型液晶表示パネル４の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。透過型液晶表示パネル４は、例えば一対の基板間と、それらの間に設けられた液晶層と、基板外側にそれぞれ設けられた偏光板などを備える。
【００１７】
図３および図４は、それぞれ図１の導光板１の構成例を示す平面図である。尚、導光板１はアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。図３に示すように、導光板１は、入射面Sina、Sinbに関して対称となっている。また、導光板１の出射面Sout1と反対の配光制御面には、入射面Sina、Sinb間方向に延在する複数の平坦鏡面部１１が設けられている。この平坦鏡面部１１は、光を奥まで均一にするためのものである。
【００１８】
また、導光板１の配光制御面には、平坦鏡面部１１が形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムよりなる、光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２が設けられている。さらに、入射面Sina、Sinb特に平坦鏡面部１１の入射面Sina、Sinbには、戻り光抑止のために、三角形状、円弧形状及びマイクロレンズアレイ等のシボ面１３が設けられている。ここでいうシボ面１３とは、微細な凹凸を生じさせる加工（シボ加工）が施された面をいう。尚、図３に示すように、光源２ａ、２ｂは、それぞれ、複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。
【００１９】
図３においては、光源２ａ、２ｂの幅は三角形状プリズム列１２の幅と同一である。この場合、光源２ａ、２ｂ付近から三角形状プリズム列１２のプリズム面にて全反射した多くの光が出光され、均一性が減少する。一般に、光源２ａ、２ｂの幅に対する三角形状プリズム列１２の数は製品の大きさや面輝度に求められる均一性に依存して異なる。そこで、図４に示すように、光源２ａ、２ｂの幅に対して平坦鏡面部１１及び三角形状プリズム列１２を複数個（図４においては３個づつ）配置し、光源２ａ、２ｂを左右交互に配置すると、均一性は増加する。
【００２０】
また、図３においては、光源２ａ、２ｂを三角形状プリズム列１２に対して対称に配置している。この場合、互いの導光板の反対側側面つまり入射面Sina、Sinbが平坦面となり、この平坦面から戻り光が発生するという問題がある。これに対し、図４においては、光源２ａ、２ｂの反対側側面はシボ面となっているので、戻り光は抑止される。
【００２１】
図５は、図３および図４のIII-III線断面図である。図５（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１より三角形状プリズム列１２を下側に突出させてもよく、他方、図５（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２より平坦鏡面部１１を下側に突出させてもよい。尚、図５（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示しているが、光源２ａ、２ｂは対称に設けられているので、光源２ｂの動作も同様である。
【００２２】
図５（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光Ｒ１は、入射面Sinaから入射して三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光Ｒ２は、入射面Sinaから入射して平坦鏡面部１１において全反射された後に三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。他方、シボ面１３が存在しない場合には、点線で示す光源２ａからの光Ｒ３は、入射面Sinbから入射して平坦鏡面部１１において全反射され、入射面Sinbにて戻り光となり、最後に、三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光Ｒ１、Ｒ２は左目用視差像に役立つが、角度−方向の戻り光Ｒ３は不要な出射光であって、右目用視差像に悪影響するものである。本実施形態では、この戻り光Ｒ３がシボ面１３によって乱反射されて抑止されるので、出射光とならないようにすることができる。
【００２３】
三角形状プリズム列１２の三角形状プリズムは、光源２ａ、２ｂから左右対称な出射光を必要とするので、二等辺三角形であり、かつ等間隔に列されている。また、その頂角は大きく、例えば１６４°であり、戻り光を抑制している分、光の立ち上がり量を少なくしてある。
【００２４】
図６は、左目用の光源２ａを点灯した場合の導光板１からの光の左目用配光分布を示す図である。図６において、点線はシボ面１３が存在せず、図５に示した戻り光Ｒ３が抑制されない場合の導光板１からの光の配光分布である。図６に示すように、図５の戻り光Ｒ３が抑制された分、角度０°〜−９０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。図６においては、出光強度は＋５０°〜＋８０°方向で大きく、＋６４°で最大となる。尚、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、図６の場合と０°を軸とした対称の配光分布となり、角度０°〜＋９０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００２５】
図７は、図１に示した片面異形三角プリズムシート３の１つのプリズムを示す図である。図７に示すように、片面異形三角プリズムシート３の１つのプリズムは異形三角プリズムである（図示の例では３段三角プリズム）。この３段三角プリズムにおいては、辺部Ｅ１、Ｆ１（稜部からの距離０μｍ〜９μｍの範囲）は頂角８１°であり、辺部Ｅ２、Ｆ２（稜部からの距離９μｍ〜３９μｍの範囲）は頂角７１°であり、辺部Ｅ３、Ｆ３（稜部からの距離３９μｍ〜６３μｍの範囲）は頂角６５°である。尚、このような片面異形三角プリズムシート３は、例えば成形用スタンパにより精度よく所望の傾斜角度で形成できる。
【００２６】
図８は、図１の片面異形三角プリズムシート３の光路を説明する図である。図８に示すように、導光板１の出射面Sout1から出光した光は、辺部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３において屈折し、辺部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３において全反射して上面へ出光する。図６に示す導光板１からの左目用配光分布は５０°〜８０°で強いので、図１の片面異形三角プリズムシート３は５０°〜８０°のいずれの出射角の光でも+方向へ出射させるように作用している。以下、導光板１からの光が配光角＋５０°、＋６０°、＋７０°、＋８０°の場合について片面異形三角プリズムシート３の光路について図９に基づいて詳述する。
【００２７】
図９（Ａ）は、導光板１からの光の出射角が＋５０°の場合の光路を示す。図９（Ａ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を透過し、辺部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が＋２２°〜＋５０°方向に出光する。図９（Ｂ）は導光板１からの光の出射角が＋６０°の場合の光路を示す。図９（Ｂ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部Ｅ１、Ｅ２を透過し、辺部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が＋１０°〜＋３９°方向に出光する。
【００２８】
図９（Ｃ）は導光板１からの光の出射角が＋７０°の場合の光路を示す。図９（Ｃ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部Ｅ１、Ｅ２を透過し、辺部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が＋１°〜＋２８°方向に出光する。図９（Ｄ）は導光板１からの光の出射角が＋８０°の場合の光路を示す。図９（Ｄ）に示すように、導光板１からの光はプリズムの辺部Ｅ１を透過し、辺部Ｆ１で全反射する。この結果、片面異形三角プリズムシート３の出射角が＋１°〜＋１７．５°方向に出光する。
【００２９】
尚、導光板１からの光の出射角が０°（垂直）〜５０°の場合には、片面異形三角プリズムシート３のプリズムへの入射角及びプリズムの上面において臨界角を超える角度でプリズムに入射する成分が増加し、この結果、プリズムの上面からは出光しづらくなる。
【００３０】
図１０は、左目用の光源２ａを点灯した場合の片面異形三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布を示す図である。図１０において、点線はシボ面１３が存在せず図５の戻り光Ｒ３が抑制されない場合の片面異形三角プリズムシート３からの光の配光分布である。図１０に示すように、図３の戻り光Ｒ３が抑制された分、角度０°〜−３０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。図１０においては、出光強度は０°〜＋３０°方向で大きく、０°〜−３０°方向でほとんど出光しない。尚、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、図１０の場合と０°を軸とした対称の配光分布となり、角度０〜＋３０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００３１】
尚、上記においては、平坦鏡面部の幅は一定であったが、平坦鏡面部の幅を変化させることもできる。この場合にあっても、入射面Sina、Sinbに関して対称である。さらに、片面異形三角プリズムシート３は１部材に限らず、少なくとも２種類以上の屈折率が異なる部材を貼り合わせてもよい。また、片面異形三角プリズムシート３のプリズムは３段三角プリズムであったが、配光分布に合わせて２段もしくは４段の多段三角プリズムにしてもよい。
【００３２】
次に、光変調手段１０１について詳細に説明する。
【００３３】
図１１は、光変調手段（光学素子）１０１の構造を示す模式的な断面図である。なお、図１１においては便宜上、一部構成を除いてハッチング記載を省略する（後述する図面においても同様）。図１１に示す本実施形態の光変調手段１０１は、第１基板５１、第１電極５２、プリズムアレイ５３、配向膜（第１配向膜）５４、第２基板５５、第２電極５６、配向膜（第２配向膜）５７、液晶層５８を含んで構成される。
【００３４】
第１基板５１および第２基板５５は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。第１基板５１と第２基板５５との相互間には、例えば多数のスペーサー（粒状体）が分散して配置されており、それらのスペーサーによって第１基板５１と第２基板５５との相互間隔が保たれる。
【００３５】
第１電極５２は、第１基板５１の一面側に設けられている。同様に、第２電極５６は、第２基板５５の一面側に設けられている。第１電極５２および第２電極５６、それぞれ、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電膜を用いて構成される。例えば本実施形態では、第１電極５２、第２電極５６ともに、基板一面に形成されている。なお、第１電極５２、第２電極５６は、適宜パターニングされていてもよい。
【００３６】
プリズムアレイ５３は、複数の微少な傾斜状の突起形状(プリズム)を一方向に列して構成されている。図１２にプリズムアレイ５３の模式的な斜視図を示す。図１２のように、本実施形態における各プリズムの断面形状は直角三角形（例えば頂角７５°、底角が１５°と９０°）である。また、各プリズムの配置ピッチＰは例えば２０μｍ程度、高さｔは例えば５．２μｍ程度である。図１２に示すように、プリズムアレイ５３は、上面から見るとスリット形状に形成されている。このプリズムアレイ５３は、例えば耐熱性および密着性に優れた樹脂材料を成形することにより得られる。
【００３７】
配向膜５４は、第１基板５１の一面側に、第１電極５２およびプリズムアレイ５３を覆うようにして設けられている。また、配向膜５７は、第２基板５５の一面側に、第２電極５６を覆うようにして設けられている。本実施形態においては、配向膜５４および配向膜５７として、液晶層５８の液晶分子の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を水平配向状態に規制するもの（水平配向膜）が用いられている。これらの配向膜５４、５７に対しては、所定の表面処理（ラビング処理、光配向処理等）が施されている。
【００３８】
液晶層５８は、第１基板５１の一面と第２基板５５の一面の相互間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが正（Δε＞０）のネマティック液晶材料を用いて液晶層５８が構成されている。液晶層５８に図示された太線は、液晶層５８内の液晶分子を模式的に示したものである。電圧無印加時における液晶分子は、第１基板５１および第２基板５５の各基板面に対して所定のプレティルト角を有してほぼ水平に配向する。
【００３９】
図１３は、光変調手段（光学素子）１０１の他の構造例を示す模式的な断面図である。上述した図１１に示した光変調手段１０１は、第１電極５２の上側にプリズムアレイ５３が配置されていたが、プリズムアレイ上に第１電極を配置してもよい。すなわち、図１３に示す構造例の光変調手段１０１は、第１基板５１、第１電極５２ａ、プリズムアレイ５３ａ、配向膜５４ａ、第２基板５５、第２電極５６、配向膜５７、液晶層５８を含んで構成される。図１１に示した光変調手段１０１との相違点は、第１基板５１上にプリズムアレイ５３ａが設けられ、その上側に第１電極５２ａ、配向膜５４ａが設けられている点である。
【００４０】
図１４は、光変調手段（光学素子）１０１の他の構造例を示す模式的な断面図である。上述した図１３に示した光変調手段１０１は、プリズムアレイ５３ａ上に形成された第１電極５２ａには特段のパターニングが施されていなかったが、プリズムアレイ上の第１電極をパターニングすることも好ましい。すなわち、図１４に示す構造例の光変調手段１０１は、第１基板５１、複数の第１電極５２ｂ、プリズムアレイ５３ｂ、配向膜５４ｂ、第２基板５５、複数の第２電極５６ｂ、配向膜５７、液晶層５８を含んで構成される。図１３に示した光変調手段１０１との相違点は、各第１電極５２ｂ、各第２電極５２ｂともに、ストライプ状（短冊状）の複数の電極からなる点である。
【００４１】
図１５は、表示手段１００からの出射光の偏光方向と、光変調手段１０１における配向処理の方向との関係を説明するための図である。図１５（Ａ）に示すように、本実施形態の表示手段１００は、例えば偏光板を備えた液晶表示装置であり、当該偏光板を通過した出射光が方向ａ１に偏光している。図示の例では、表示手段１００の左右方向を基準として４５°の方向に出射光が偏光している。これに対して、第１基板５１は、配向膜５４へ施された配向処理の方向ａ２が上記した出射光の偏光方向ａ１と略平行になるように配置されている。図示の例では、配向処理の方向ａ２は、プリズムアレイ５３の各プリズムの長手方向（延在方向）ａ３との間で略４５°に設定されている。また、第２基板５５は、配向膜５７へ施された配向処理の方向ａ４が上記した第１基板１１の配向処理の方向ａ２との間でアンチパラレルの関係になるように配置されている。なお、図１４に示した構造例の光変調手段１０１を用いる場合には、図１５（Ｂ）に示すように、配向処理の方向ａ２と各第２電極１６ｂの延在方向ａ５のなす角度を略４５°に設定される。
【００４２】
ここで、第１基板５１の配向処理の方向ａ２を表示手段１００の出射光の偏光方向ａ１と略平行とすることによる利点について説明する。通常、液晶層５８の液晶分子は、細長い形状を有しており、ある方向の偏光（液晶分子の長軸方向）は曲げることができるが、ある方向の偏光はそのまま透過する。したがって、表示手段１００からの出射光の偏光方向ａ１と、光変調手段１０１において表示手段１００側に配置される第１基板５１に施される配向処理の方向ａ２とが平行になるように配置することにより、原理的には、出射光の全成分を曲げることができる。すなわち、光の利用効率が高くなる。
【００４３】
これに対して、例えば表示手段１００からの出射光の偏光方向ａ１と光学素子２における配向処理の方向ａ２が４５°になるように配置した場合には、原理的に、出射光のうち約１／２の成分は曲げられるが残りの成分は制御することができなくなる。さらに、偏光方向ａ１と配向処理の方向ａ２とが直交するように配置した場合には、原理的に、光学素子２によって表示手段１００の出射光を制御することができなくなる。
【００４４】
したがって、表示手段１００からの出射光の偏光方向ａ１と、光変調手段１０１における配向処理の方向ａ２とが略平行になるように配置することがより望ましいといえる。なお、プリズムアレイ５３の各プリズムの長手方向ａ３については、表示画像全体をどちらの方向に移動させるかという点では考慮する必要があるが、表示画像を移動可能かという点ではどの方向に設定しても影響がない。本実施形態では、配向処理の方向ａ２がプリズムアレイ５３の各プリズムの延在方向ａ３に対して４５°となるように配向処理が行われるが、配向処理の方向ａ２と各プリズムの延在方向ａ３との相対的関係はこれに限定されない。本例においてプリズムアレイ５３の各プリズムの延在方向ａ３に対して、配向処理の方向ａ２を４５°としたのは、上記したように表示手段１００からの出射光が４５°方向に偏光しているので、その画像を左右(もしくは上下)に動かすのには配向処理の方向ａ２を４５°とするのがよいためである。なお、画像を斜め方向(斜め４５°)に動かしたい場合には、プリズムの延在方向ａ３と平行方向(もしくは直交方向)に配向処理の方向ａ２を設定すればよい。
【００４５】
以上に説明したような光変調手段１０１を表示手段１００の前面に配置し、光変調手段１００の第１電極５２および第２電極５６を用いて液晶層５８に駆動電圧を印加することにより、この光変調手段１０１を介して観察される表示手段１００の表示画像を自在に移動させることができる。この原理は以下のように考えられる。
【００４６】
すなわち、第１電極５２および第２電極５６を介して液晶層５８に電圧を印加することにより、液晶分子の列が変化する。これにより、液晶層５８の屈折率値が変化するため、複数の微少な傾斜状の突起形状であるプリズムアレイ５３と液晶層５８との界面を透過する光の屈折角が変化する（スネルの法則）。液晶層５８へ印加される電圧を適宜に設定することにより、プリズムアレイ５３と液晶層５８との界面を通過する光の屈折角の大きさを自在に変化させることができる。屈折角の大きさは、プリズムアレイ５３の形状や液晶層５８の屈折率異方性の大きさなどにより一概にいえないが、数°〜２０°程度の範囲である。
【００４７】
本実施形態の光変調手段１０１では、複数の微小プリズムを一方向に列してなるプリズムアレイ５３を設けているため、必然的に場所によりセル厚（液晶層５８の層厚）が異なることになる。一般には、液晶層５８の液晶分子の応答速度はセル厚に依存し、セル厚の２乗に比例すると言われている。このため、液晶層５８に印加する電圧を少しずつ連続的に変えると、セル厚が一番厚い位置での応答速度より電圧を変える速度が速い場合には、セル厚の違いによるレスポンスの違いにより、画像の位置を変える角度（上記の屈折角）に微妙なずれが生じる。その屈折角のずれを積極的に利用することにより、表示手段１００の表示画像に視覚効果を与えることができる。例えば、図１１に示した構造例の光変調手段１０１を用いた場合には、光変調手段１０１を介して観察者によって視認される表示画像は、ゆらゆらと陽炎のように揺れて見える。また、液晶層５８に印加する電圧の大きさを徐々に上げていくと、光変調手段１０１を介して視認される表示画像の位置が連続的に変化する。また、図１３または図１４に示した構造例の光変調手段１０１を用いた場合には、光変調手段１０１を介して観察者によって視認される表示画像は、同じ形のまま元の位置から特定方向に移動した位置に存在するように観察される。
【００４８】
なお、液晶層１８に印加する電圧の大きさは数ボルト程度で十分である。光変調手段１０１の各構造例の比較では、プリズムアレイ上に電極を設ける構造例（図１３、図１４）のほうがより低電圧化が図られる傾向にある。これは、第１電極によって直接的に液晶層１８へ電圧を印加できることが一因であると考え得る。また、プリズムアレイにより液晶層の厚み（セル厚）が場所によって異なるが、配向処理の方向をアンチパラレルとしていることから液晶層の厚さに対して閾値がほとんど依存しないため、プリズムアレイと液晶層界面の屈折率変化の場所による差異がほとんどないことも一因であると考え得る。また、本実施形態の光変調手段１０１は、一般的な液晶素子とは異なり偏光板が不要であるため原理的に高透過率である。具体的には、光学素子自体の透過率として９０％以上が見込まれ、光変調手段１０１の表面に反射防止コート（ＡＲコート）を施した場合には９５％以上の透過率が見込まれる。
【００４９】
以上のような光変調手段１０１と、センサー１０２、電圧供給装置１０３を組み合わせることにより、表示手段１００により表示される立体画像を、観察者の位置する方向へ向けて移動させることができる。例えば、観察者が表示手段１００の正面からみて左側にいる場合であれば、その観察者の位置をセンサー１０２によって検出する。そして、この検出位置に応じた駆動電圧を電圧供給手段１０３から光変調手段１０１に供給することで、表示手段１００による表示画像を左方向へ移動させることができる。すなわち、観察者の位置に応じた適切な方向へ表示画像を移動させることができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態の立体表示装置は、上記した第１の実施形態の立体表示装置とは表示手段１００の構成のみが異なる。以下、詳述する。
【００５１】
図１６は、第２の実施形態における表示手段１００の構成を示す図である。図１６に示す第２の実施形態の表示手段１００は、２つの導光板１ａ、１ｂと、導光板１の２つの入射面Sina、Sinbに設けられた２つの光源２ａ、２ｂと、導光板１ａの出射面Souta側に設けられた片面異形三角プリズムシート３と、片面異形三角プリズムシート３の出射面Sout3上に設けられた透過型液晶表示パネル（透過型表示パネル）４と、透過型液晶表示パネル４に２つの光源２ａ、２ｂを同期させて視差像を表示させる同期駆動回路５を含んで構成されている。これにより、透過型液晶表示パネル４の画素数と同数の画素数を有する立体画像を表示できる。
【００５２】
図１７は、図１６の導光板１ａ、１ｂの構成例を示す平面図である。尚、導光板１ａ、１ｂはアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透光性材料よりなる。図１７（Ａ）に示すように、導光板１ａは、導光板１ａの出射面Soutaと反対の配光制御面に入射面Sinaの長手方向に延在する複数の平坦鏡面部１１ａを有する。平坦鏡面部１１ａは、光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面部１１ａの幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って小さくなるように形成されている。また、平坦鏡面部１１ａが形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムからなる、光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２ａが設けられている。三角形状プリズム１２ａの幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥にいく光をより多く全反射させて均一に面発光させる。この三角形状は非対称であり、例えば、光源２ａ側の傾斜角が４８°（４５°〜５０°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（４２°〜４８°）である。尚、図１７（Ａ）に示すように、光源２ａは、複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。この場合、発光ダイオードは、三角形状プリズム列１２ａではなく、平坦鏡面部１１ａに対向させることで、光をより奥まで到達するようにできる。
【００５３】
他方、図１７（Ｂ）に示すように、導光板１ｂは、導光板１ｂの出射面Soutbと反対の配光制御面に入射面Sinbの長手方向に延在する複数の平坦鏡面部１１ｂを有する。平坦鏡面部１１ｂは、光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面部１１ｂの幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って小さくなるように形成されている。また、平坦鏡面部１１ｂが形成されていない領域に等間隔の三角形状の複数のプリズムからなる、光を立ち上げるための三角形状プリズム列１２ｂが設けられている。三角形状プリズム１２ｂの幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥にいく光をより多く全反射させて均一に面発光させる。この三角形状は非対称であり、例えば、光源２ｂ側の傾斜角が４８°（４５°〜５０°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が４５°（４２°〜４８°）である。尚、図１７（Ｂ）に示すように、光源２ｂは、複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。この場合、発光ダイオードは、三角形状プリズム列１２ｂではなく、平坦鏡面部１１ｂに対向させることで、光をより奥まで到達するようにできる。
【００５４】
図１７（Ａ）に示す導光板１ａを図１７（Ｂ）に示す導光板１ｂに重ね合わせると、導光板１ａの三角形状プリズム列１２ａは導光板１ｂの平坦鏡面部１１ｂの全体に対向し、他方、導光板１ｂの三角形状プリズム列１２ｂは導光板１ａの平坦鏡面部１１ａの全体に対向する。この結果、導光板１ｂの三角形状プリズム列１２ｂから出射面Soutbを介して出光する光は導光板１ａのパターンに影響されることなく、導光板１ａを透過する。同様に、導光板１ａの三角形状プリズム列１２ａから出射面Soutaを介して出光する光は導光板１ｂのパターンに影響されない。
【００５５】
図１８は、図１７（Ａ）の導光板１ａのIII-III線断面図である。図１８（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１ａにより三角形状プリズム列１２ａを下側に突出させてもよく、他方、図１８（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２ａより平坦鏡面部１１ａを下側に突出させてもよい。図１８（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。
【００５６】
図１８（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光Ｒ１ａは入射面Sinaから入射して三角形状プリズム列１２ａの三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光Ｒ２ａは入射面Sinaから入射して平坦鏡面部１１ａにおいて全反射された後に三角形状プリズム列１２ａの三角形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光Ｒ１ａ、Ｒ２ａは左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００５７】
図１９は、図１７（Ａ）、（Ｂ）の導光板１ａ、１ｂを重ね合わせたときのIV-IV線断面図である。図１９（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１ｂにより三角形状プリズム列１２ｂを下側に突出させてもよく、他方、図１９（Ｂ）に示すように、三角形状プリズム列１２ｂより平坦鏡面部１１ｂを下側に突出させてもよい。図１９（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。
【００５８】
図１９（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光Ｒ１ｂは入射面Sinbから入射して三角形状プリズム列１２ｂの三角形状プリズムによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａの平坦鏡面部１１ａを透過する。また、光源２ｂからの光Ｒ２ｂは入射面Sinbから入射して平坦鏡面部１１ｂにおいて全反射された後に三角形状プリズム列１２ｂの三角形状プリズムによって全反射されて出射光となり、導光板１ａの平坦鏡面部１１ａを透過する。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光Ｒ１ａ、Ｒ２ａは右目用視差像に役立ち、角度＋方向の不要な出射光はほとんどなく、左目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００５９】
図２０は、左目用の光源２ａおよび右目用の光源２ｂを点灯した場合の各導光板１ａ、１ｂからの光の左目用配光分布および右目用配光分布を示す図である。図２０に示すように、光源２ａを点灯した場合には、角度０°〜−９０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。他方、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、角度０°〜＋９０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像には悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００６０】
図２１は、導光板の変形例を用いた場合の導光板からの配光分布を示す図である。図２１においては、上側の導光板１ａに設けられるプリズムの断面形状が、例えば、光源２ａ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）である。また、下側の導光板１ｂに設けられるプリズムの断面形状が、例えば光源２ｂ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）である。
【００６１】
図２１の配光分布においては、導光板１ａからの出射光である左目用配光分布の最大強度の角度（以下、ピーク角度とする）は＋７６°であり、他方、導光板１ｂからの出射光である右目用配光分布のピーク角度は−７３°であり、従って、左右非対称の配光分布となる。これは、導光板１ａと片面三角プリズムシート３との距離が導光板１ｂと片面三角プリズムシート３との距離より小さいこと、導光板１ｂからの出射光が空気の屈折率と異なる導光板１ａ内を通過すること等によるものと考えられる。また、ピーク角度の差は１４９°と大きい。
【００６２】
図２１に示すピーク角度の差が大きい左右非対称の配光分布は、片面三角プリズムシート３によって観察者の裸眼の視差像のピーク角度の差が小さい左右対称の配光分布に変換される。この場合、観察者の左目用配光分布のピーク角度は＋５°であり、右目用配光分布のピーク角度は−５°であり、ピーク角度の差は１０°であることが好ましいものとする。
【００６３】
次に、片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布および右目用配光分布とを考察する。尚、配光分布の測定には、図２１において適用した導光板を用いた。
【００６４】
図２２（Ａ）に示すように、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度を段差なしの対称な最適角度、例えば３４°とし、三角形状の高さを１３μｍとする。この場合、図２２（Ｂ）に示すように、左目用配光分布のピーク角度が０°であり、右目用配光分布のピーク角度が−５°であり、従って非対称となる。しかも、ピーク角度の差が５°と小さ過ぎ、かつ、各配向分布は緩やかに変化している。この結果、配光分布の非対称が解決されておらず、また、左右のクロストークが大きくなる。
【００６５】
次に、図２３（Ａ）に示すように、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度を段差なしの対称な最適角度、例えば３６．５°、３７°とし、三角形状の高さを１３μｍとする。この場合、図２３（Ｂ）に示すように、左目用配光分布のピーク角度が＋１０°であり、右目用配光分布のピーク角度が−１０°であり、従って対称となる。しかしながら、ピーク角度の差が２０°と大き過ぎ、かつ、各配向分布は緩やかに変化している。この結果、配光分布の非対称が解決されているとともに、左右のクロストークは小さくなるが、右目用と左目用で同一画像を表示することで立体視を行わずに２次元画像で用いた場合に中央部の強度が小さくなるので不都合である。
【００６６】
次に、図２４（Ａ）に示すように、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度を段差ありの対称な最適角度、例えば３６．５°、３４°とし、三角形状の高さを４μｍ、８μｍ（合計１２μｍ）とする。この場合、図２４（Ｂ）に示すように、左目用配光分布のピーク角度が＋４°であり、右目用配光分布のピーク角度が−６°であり、従って非対称となる。しかし、ピーク角度の差が１０°であり、かつ、各配向分布は急峻に変化している。この結果、左右のクロストークは小さくなる。つまり、配光分布の非対称が解消されていない。
【００６７】
次に、図２５（Ａ）に示すように、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度を段差ありの対称な最適角度、例えば３６．５°、３７°；３４°、３４°；３３°、３４°とし、三角形状の高さを４μｍ、４μｍ、４μｍ（合計１２μｍ）とする。この場合、図２５（Ｂ）に示すように、左目用配光分布のピーク角度が＋５°であり、右目用配光分布のピーク角度が−５°であり、従って対称となる。しかも、ピーク角度の差が１０°であり、かつ、各配向分布は急峻に変化している。この結果、配光分布の非対称が解消されているとともに、左右のクロストークは小さくなる。
【００６８】
このように、片面三角プリズムシート３に段差を設けるとともに非対称な角度を与えると、左目用配光分布のピーク角度および右目用配光分布のピーク角度が対称になるとともに、各配向分布も急峻に変化しているので、左右のクロストークも小さくなる。尚、この場合でも、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度が狭角となり過ぎると、図２６に示すように、ピーク角度が０°に近く、立体表示に不適切となり、他方、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度が広角となり過ぎると、図２７に示すように、ピーク角度の差が大きくなり過ぎ、やはり、立体表示に不適切となる。尚、片面三角プリズムシート３の段差の数および非対称の角度は適宜変更し得る。
【００６９】
次に、上記した導光板１ａ、１ｂの他の構成例を説明する。
【００７０】
図２８は、導光板の他の構成例を示す平面図である。本構成例の導光板１ａ’は、導光板１ａ’の出射面Soutaと反対の配光制御面に平坦鏡面部１１ａ’を有する。平坦鏡面部１１ａ’は、光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面部１１ａ’が形成されていない領域には、三角形状もしくは円弧形状の複数のドット形状プリズムからなる、光を立ち上げるためのドット形状プリズム列１２ａ’が設けられている。このドット形状は非対称であり、例えば、光源２ａ側の傾斜角が４８°（４５°〜５０°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（４２°〜４８°）である。
【００７１】
他方、本構成例の導光板１ｂ’は、導光板１ｂ’の出射面Soutbと反対の配光制御面に平坦鏡面部１１ｂ’を有する。平坦鏡面部１１ｂ’は、光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面部１１ｂ’が形成されていない領域には、三角形状もしくは円弧形状の複数のドット形状プリズムからなる、光を立ち上げるためのドット形状プリズム列１２ｂ’が設けられている。このドット形状は非対称であり、例えば、光源２ａ側の傾斜角が４８°（４５°〜５０°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が４５°（４２°〜４８°）である。
【００７２】
図２９は、導光板の他の構成例を示す平面図である。本構成例では、図２９（Ａ）に示すようにドット形状プリズム列１２ａ’の幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥へ行く光をより多く全反射させて均一に面発光させることができる。また、図２９（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム列１２ｂ’の幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥へ行く光をより多く全反射させて均一に面発光させることができる。
【００７３】
図２８または図２９に示した導光板１ａ’を導光板１ｂ’に重ね合わせると、導光板１ａ’のドット形状プリズム列１２ａ’は導光板１ｂ’の平坦鏡面部１１ｂ’の一部に対向し、他方、導光板１ｂ’のドット形状プリズム列１２ｂ’は導光板１ａ’の平坦鏡面部１１ａ’の一部と対向する。つまり、ドット形状プリズム列１２ａ’とドット形状プリズム列１２ｂ’とが同一でない。この結果、導光板１ｂ’のドット形状プリズム列１２ｂ’から出射面Soutbを介して出光する光は導光板１ａ’のパターンに影響されることなく、導光板１ａ’を透過する。同様に、導光板１ａ’のドット形状プリズム列１２ａ’から出射面Soutaを介して出光する光が導光板１ｂ’のパターンに影響されることはない。
【００７４】
図３０は、導光板１ａ’のXV-XV断面図である。図３０（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１ａ’よりドット形状プリズム列１２ａ’を下側に突出させてもよく、他方、図３０（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム列１２ａ’より平坦鏡面部１１ａ’を下側に突出させてもよい。図３０（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。
【００７５】
図３０（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光Ｒ１ａ’は入射面Sinaから入射してドット形状プリズム列１２ａ’のドット形状プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光Ｒ２ａ’は入射面Sinaから入射して平坦鏡面部１１ａ’において全反射された後にドット形状プリズム列１２ａ’のドット形状プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光Ｒ１ａ’、Ｒ２ａ’は左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７６】
図３１は、導光板１ａ’、１ｂ’を重ね合わせたときのXVI-XVI線断面図である。図３１（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１ｂ’によりドット形状プリズム列１２ｂ’を下側に突出させてもよく、他方、図３１（Ｂ）に示すように、ドット形状プリズム列１２ｂ’より平坦鏡面部１１ｂ’を下側に突出させてもよい。図３１（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。
【００７７】
図３１（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光Ｒ１ｂ’は入射面Sinbから入射してドット形状プリズム列１２ｂ’のドット形状プリズムによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａ’の平坦鏡面部１１ａ’を透過する。また、光源２ｂからの光Ｒ２ｂ’は入射面Sinbから入射して平坦鏡面部１１ｂ’において全反射された後にドット形状プリズム列１２ｂ’のドット形状プリズムによって全反射されて出射光となり、導光板１ａ’の平坦鏡面部１１ａ’を透過する。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光Ｒ１ｂ’、Ｒ２ｂ’は右目用視差像に役立ち、角度＋方向の不要な出射光はほとんどなく、左目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７８】
図３２は、左目用の光源２ａおよび右目用の光源２ｂを点灯した場合の導光板１ａ’からの光の左目用配光分布および右目用配光分布を示す図である。図３２に示すように、光源２ａを点灯した場合には、上記した導光板１ａを用いる場合に比較して光の強さは小さいが、角度０°〜−９０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。他方、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、やはり上記した導光板１ａを用いる場合に比較して光の強さは小さいが、角度０°〜＋９０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像には悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００７９】
尚、ドット形状プリズム列１２’の各ドット形状プリズムは台形もしくは円弧形状とすることもできる。また、導光板は楔形にしてもよい。また、上記のドット形状プリズムについて、導光板１ａのプリズム断面形状を例えば光源２ａ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ａと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）とし、導光板１ｂのプリズム断面形状を例えば光源２ｂ側の傾斜角が４°（１°〜８°）、光源２ｂと反対側の傾斜角が４５°（１０°〜９０°）としてもよい。
【００８０】
次に、同期駆動回路５による光源の点灯制御について説明する。同期駆動回路５は、画面のスキャニング時間に同期させて、光源２ａ、２ｂのいずれか一方をオン、他方をオフするように構成されている。この場合、透過型表示パネル４の左右の画像データの書換に同期させて光源２ａ、２ｂを切り替える際に、表示メモリの画像データの書換中は光源２ａ、２ｂをともにオフにする。このオフ時間が長いために左右の視差像が立体視しにくい表示となる。このため、図３３に示すように、同期駆動回路５は、複数の光源２ａ、２ｂを分割オン、オフするように点灯制御を行うことも好ましい。
【００８１】
図３３においては、光源２ａを３つの光源２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３とし、光源２ｂを３つの光源２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３としている。各光源２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３と各光源２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３とは対向している。つまり、透過型表示パネル４のスキャニングラインは３つのブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３に分割されている。尚、このブロック分割数は他の数にしてもよい。
【００８２】
図３４は、同期駆動回路５の動作を説明するための図である。図３４においては、透過型表示パネル４の画像データを格納する表示メモリの上述のブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３に対応する内容を時系列的に示している。
【００８３】
始めに、図３４（Ａ）を参照すると、同期駆動回路５は光源２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３をオンにし、光源２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３をオフにしているとともに、表示メモリのブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３は左目用画像データを記憶しているものとする。この結果、透過型表示パネル４には左目用画像が表示される。
【００８４】
次に、図３４（Ｂ）を参照すると、同期駆動回路５は、表示メモリのブロックＢ１の画像データを右目用画像データに書き換えると同時もしくはその直前に光源２ａ−１をオフとする。これにより、透過型表示パネル４のブロックＢ１に対応する部分がオフとされている間に、ブロックＢ１の右目用画像データへの書換が行われることになる。
【００８５】
次に、図３４（Ｃ）を参照すると、同期駆動回路５は、光源２ｂ−１をオンにして透過型表示パネル４のブロックＢ１に対応する部分に右目用画像を表示させる。また、同期駆動回路５は、表示メモリのブロックＢ２の画像データを右目用画像データに書き換えると同時もしくはその直前に光源２ａ−２をオフとする。これにより、透過型表示パネル４のブロックＢ２に対応する部分がオフとされている間に、ブロックＢ２の右目用画像データへの書換が行われることになる。
【００８６】
次に、図３４（Ｄ）を参照すると、同期駆動回路５は、光源２ｂ−２をオンにして透過型表示パネル４のブロックＢ２に対応する部分に右目用画像を表示させる。また、同期駆動回路５は、表示メモリのブロックＢ３の画像データを右目用画像データに書き換えると同時もしくはその直前に光源２ａ−３をオフとする。これにより、透過型表示パネル４のブロックＢ３に対応する部分がオフとされている間に、ブロックＢ３の右目用画像データへの書換が行われることになる。
【００８７】
次に、図３４（Ｅ）を参照すると、同期駆動回路５は、光源２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３をオフにし、光源２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３をオンにしているとともに、表示メモリのブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３は右目用画像データを記憶している。この結果、透過型表示パネル４には右目用画像が表示される。
【００８８】
次に、図３４（Ｆ）を参照すると、同期駆動回路５は、表示メモリのブロックＢ１の画像データを左目用画像データに書き換えると同時もしくはその直前に光源２ｂ−１をオフとする。これにより、透過型表示パネル４のブロックＢ１に対応する部分がオフとされている間に、ブロックＢ１の左目用画像データへの書換が行われることになる。
【００８９】
次に、図３４（Ｇ）を参照すると、同期駆動回路５は、光源２ａ−１をオンにして透過型表示パネル４のブロックＢ１に対応する部分に左目用画像を表示させる。また、同期駆動回路５は、表示メモリのブロックＢ２の画像データを左目用画像データに書き換えると同時もしくはその直前に光源２ｂ−２をオフとする。これにより、透過型表示パネル４のブロックＢ２に対応する部分がオフとされている間に、ブロックＢ２の左目用画像データへの書換が行われることになる。
【００９０】
次に、図３４（Ｈ）を参照すると、同期駆動回路５は、光源２ａ−２をオンにして透過型表示パネル４のブロックＢ２に対応する部分に左目用画像を表示させる。また、同期駆動回路５は、表示メモリのブロックＢ３の画像データを左目用画像データに書き換えると同時もしくはその直前に光源２ｂ−３をオフとする。これにより、透過型表示パネル４のブロックＢ３に対応する部分がオフとされている間に、ブロックＢ２の左目用画像データへの書換が行われることになる。この左目用画像データへの書換が完了すると、上記した図３４（Ａ）で説明した動作に戻り、それ以降の動作が繰り返される。
【００９１】
このようにして、ブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３ごとに光源を分割してオン、オフ制御することにより、左右の画像表示の切り替えが急峻になり、より良好な立体表示が可能となる。
【００９２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態の立体表示装置は、上記した第２の実施形態の立体表示装置における表示手段１００の導光板の構造をさらに変更したものである。以下、詳述する。なお、第１、第２の各実施形態の共通する事項については説明を省略する。
【００９３】
図３５（Ａ）に示すように、導光板１ａは、導光板１ａの出射面Soutaと反対の配光制御面に入射面Sinaの長手方向に延在する複数の平坦鏡面部１１ａを有する。平坦鏡面部１１ａは光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面部１１ａの幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って小さくなるように形成されている。また、平坦鏡面部１１ａが形成されていない領域には、等間隔の複数の非対称三角プリズムよりなる、光を立ち上げるための非対称三角プリズム列１２ａが設けられている。非対称三角プリズム列１２ａの幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。この非対称三角形状は、例えば光源２ａからの光を受ける面の傾斜角αが１°〜３°（最適値２°）、光源２ａからの光を受けない面の傾斜角βが６°〜３０（最適値１５°）である。つまり、
α＜β
とし、導光板１ａの出光効率を確保して左目用配光分布を確保する。さらに、戻り光抑止のために、入射面Sinaと対向する面にシボ面１３ａを有するが、シボ面１３ａの代わりに三角形状、円弧形状あるいはマイクロレンズアレイ等のプリズムやレンズカットを設けてもよい。また、シボ、プリズム、レンズのように反射や屈折の方向を制御する方法の他に、光吸収により戻り光抑止を行ってもよい。光吸収には黒色樹脂の塗布や、黒色樹脂からなるシートの貼り付けなどを行ってもよい。尚、図３５（Ａ）に示すように、光源２ａは、複数個の発光ダイオード（LED）とすることができる。この場合、発光ダイオードは、非対称三角プリズム列１２ａではなく、平坦鏡面部１１ａに対向させて光をより奥まで到達するようにする。
【００９４】
他方、図３５（Ｂ）に示すように、導光板１ｂは、導光板１ｂの出射面Soutbと反対の配光制御面に入射面Sinbの長手方向に延在する複数の平坦鏡面部１１ｂを有する。平坦鏡面部１１ｂは光を奥まで均一にするためのものであり、平坦鏡面部１１ｂの幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って小さくなるように形成されている。また、平坦鏡面部１１ｂが形成されていない領域には、等間隔の複数の非対称三角プリズムよりなる光を立ち上げるための非対称三角プリズム列１２ｂが設けられている。非対称三角プリズム列１２ｂの幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。この非対称三角形状は、例えば、光源２ｂからの光を受ける面の傾斜角γが１°〜３°（最適値２°）、光源２ｂからの光を受けない面の傾斜角δが３０°〜５２°（最適値５２°）である。つまり、
γ＜δ
とし、導光板１ｂの出光効率を確保して右目用配光分布を確保する。さらに、戻り光抑止のために、入射面Sinbと対向する面にシボ面１３ｂを有するが、シボ面１３ｂの代りに三角形状、円弧形状あるいはマイクロレンズアレイ等のプリズムやレンズカットを設けてもよい。また、シボ、プリズム、レンズのように反射や屈折の方向を制御する方法の他に、光吸収により戻り光抑止を行ってもよい。光吸収には黒色樹脂の塗布や、黒色樹脂からなるシートの貼り付けなどを行ってもよい。尚、図２の（Ｂ）に示すように、光源２ｂは、複数個の発光ダイオード（LED）とすることができる。この場合、発光ダイオードは、非対称三角プリズム列１２ｂではなく、平坦鏡面部１１ｂに対向させて光をより奥まで到達するようにする。
【００９５】
図３５に示す導光板１ａと導光板１ｂを重ね合わせると、導光板１ａの非対称三角プリズム列１２ａは導光板１ｂの平坦鏡面部１１ｂの全体に対向し、他方、導光板１ｂの非対称三角プリズム列１２ｂは導光板１ａの平坦鏡面部１１ａの全体に対向する。この結果、導光板１ｂの非対称三角プリズム列１２ｂから出射面Soutbを介して出光する光は導光板１ａのパターンに影響されることなく、導光板１ａを透過する。同様に、導光板１ａの非対称三角プリズム列１２ａから出射面Soutaを介して出光する光は導光板１ｂのパターンに影響されない。
【００９６】
図３６は、図３５（Ａ）の導光板１ａのIII-III線断面図である。図３６（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１ａより非対称三角プリズム列１２ａを下側に突出させてもよく、他方、図３６（Ｂ）に示すように、非対称三角プリズム列１２ａより平坦鏡面部１１ａを下側に突出させてもよい。図３６（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。
【００９７】
図３６（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光Ｒ１ａは入射面Sinaから入射して非対称三角プリズム列１２ａの非対称三角プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光Ｒ２ａは入射面Sinaから入射して平坦鏡面部１１ａにおいて全反射された後に非対称三角プリズム列１２ａの非対称三角プリズムによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光Ｒ１ａ、Ｒ２ａは左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【００９８】
図３７は、導光板１ａ、１ｂを重ね合わせたときのIV-IV線断面図である。図３７（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１ｂより非対称三角プリズム列１２ｂを下側に突出させてもよく、他方、図３７（Ｂ）に示すように、非対称三角プリズム列１２ｂより平坦鏡面部１１ｂを下側に突出させてもよい。図３７（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。
【００９９】
図３７（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光Ｒ１ｂは入射面Sinbから入射して非対称三角プリズム列１２ｂの非対称三角プリズムによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａの平坦鏡面部１１ａを透過する。また、光源２ｂからの光Ｒ２ｂは入射面Sinbから入射して平坦鏡面部１１ｂにおいて全反射された後に非対称三角プリズム列１２ｂの非対称三角プリズムによって全反射されて出射光となり、導光板１ｂの平坦鏡面部１１ｂを透過する。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂは右目用視差像に役立つ。他方、角度＋方向の光Ｒ３ｂが、非対称三角プリズム列１２ｂの非対称三角プリズムによって全反射された後に導光板１ａ内面で全反射を繰り返すことで発生し、この結果、左目用視差像に影響し、左右のクロストークは僅かに発生する。なお、図面のこの光線の軌跡は、断面図内のみで成立するものではなく、図面の紙面前後方向への光線を考慮したものである。本実施形態は導光板１ａ、１ｂからの出光効率を維持しながら左右のクロストークを最小にする。
【０１００】
図３８は、左目用の光源２ａ及び右目用の光源２ｂを点灯した場合の導光板１ａ、１ｂからの光の左目用配光分布及び右目用配光分布を示す図である。図３８の配光分布においては、導光板１ａからの出射光である左目用配光分布の最大強度の角度（以下、ピーク角度とする）＋（θ＋Δθ）と、導光板１ｂからの出射光である右目用配光分布のピーク角度−θとは、左右非対称の配光分布となる。これは導光板１ａと片面三角プリズムシート３との距離が導光板１ｂと片面三角プリズムシート３との距離より小さいこと、導光板１ｂからの出射光が空気の屈折率と異なる導光板１ａ内を通過すること等によるものと考えられる。また、ピーク角度の差も大きい。
【０１０１】
図３８に示すピーク角度の差が大きい左右非対称の配光分布は片面三角プリズムシート３によって観察者の裸眼の視差像のピーク角度の差が小さい左右対称の配光分布に変換される。この場合、観察者の左目用配光分布のピーク角度は＋５°であり、右目用配光分布のピーク角度は−５°であり、ピーク角度の差は１０°であることが好ましいものとする。
【０１０２】
次に、片面三角プリズムシート３の三角形状と片面三角プリズムシート３からの光の左目用配光分布及び右目用配光分布とを考察する。
【０１０３】
図３９に示すように、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度を段差ありの非対称な角度、例えば３６．５°、３７°；３４°、３４°；３３°、３４°とし、三角形状の各段差の高さを４μｍ、４μｍ、４μｍ（合計１２μｍ）とする。この場合、図４０に示すように、左目用配光分布のピーク角度が＋５°であり、右目用配光分布のピーク角度が−５°であり、従って、対称となる。しかも、ピーク角度の差が１０°で、かつ、各配光分布は急峻に変化している。この結果、配光分布の非対称が解消されていると共に、左右のクロストークが小さくなる。尚、左右のクロストークとは、図３９の左目用配光分布と右目用配光分布との重複部分／（左目用配光分布＋右目用配光分布）、で表わされる。
【０１０４】
このように、片面三角プリズムシート３に段差を設けると共に非対称な角度を与えると、左目用配光分布のピーク角度及び右目用配光分布のピーク角度が対称となると共に、各配光分布も急峻に変化しているので、左右のクロストークも小さくなる。尚、この場合でも、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度が狭角となり過ぎると、ピーク角度が０°に近く、立体表示に不適切となり、他方、片面三角プリズムシート３の三角形状の角度が広角となり過ぎると、ピーク角度の差が大きくなり過ぎ、やはり、立体表示に不適切となる。尚、片面三角プリズムシート３の段差の数及び非対称の角度は適宜変更し得る。
【０１０５】
また、片面三角プリズムシート３に段差を設けるが、対称な角度を与えると、配光分布は非対称となり、さらに、片面三角プリズムシート３に段差なしとすると、ピーク角度の差が１０°より小さくもしくは大きくなる。
【０１０６】
図４１は、片面三角プリズムシート３の光の配光分布を示すグラフであって、導光板１ａの非対称三角プリズム列１２ａの傾斜角α、β及び導光板１ｂの非対称三角プリズム列１２ｂの傾斜角γ、δを
α＝２°
γ＝２°
δ＝５２°
と固定し、β＝１５°、５２°と変化させた場合のシミュレーション結果である。図４１からは、β＝５２°の場合よりもβ＝１５°の場合の方が右目用配光分布の左目用視差像に対する影響が少なくなり、左右のクロストークが小さくなることが分かる。尚、α＝１°〜３°、γ＝１°〜３°、δ＝３０°〜５２°と変化させてもシミュレーション結果はほとんど変化しなかった。
【０１０７】
図４２は、片面三角プリズムシート３の左右のクロストークを示すグラフであって、導光板１ａの非対称三角プリズム列１２ａの傾斜角α、β及び導光板１ｂの非対称三角プリズム列１２ｂの傾斜角γ、δを
α＝２°
γ＝２°
δ＝５２°
と固定し、βを２°〜５２°と変化させた場合のシミュレーション結果である。図４２からは、βが小さい方が右目用配光分布の左目用視差像に対する影響が少なくなり、左右のクロストークが小さくなることが分かる。尚、α＝１°〜３°、γ＝１°〜３°、δ＝３０°〜５２°と変化させてもシミュレーション結果はほとんど変化しなかった。
【０１０８】
図４２に示すように、導光板１ａの非対称三角プリズム列１２ａの傾斜角βが小さくなるにつれて、左右のクロストークが小さくなり、この結果、図４３に示すように、導光板１ｂからの出光効率も上昇するが、逆に、図４４に示すように、導光板１ａからの出光効率は低下する。
【０１０９】
図４５は、図４２、図４３、図４４を合わせたグラフである。図４５に示すように、β＝２°では、左右のクロストークは小さく、導光板１ｂからの出光効率は高く、導光板１ａからの出光効率は低い。また、β＝５２°では、左右のクロストークは大きく、導光板１ｂからの出光効率は低く、導光板１ａからの出光効率は高い。さらに、β＝１５°では、左右のクロストークは小さく、導光板１ｂ及び導光板１ａからの出光効率は同程度に高い。従って、導光板１ａ、１ｂの出光効率を維持して左右のクロストークをできるだけ小さくするためには、βは６°〜３０°の範囲が良く、β＝１５°が最適値である。
【０１１０】
次に、上記した導光板１ａ、１ｂの他の構成例を説明する。
【０１１１】
図４６は、導光板の他の構成例を示す平面図である。本構成例の導光板１ａ’は、導光板１ａ’の出射面Soutaと反対の配光制御面に平坦鏡面部１１ａ’を有する。平坦鏡面部１１ａ’は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面部１１ａ’が形成されていない領域には、複数の非対称三角プリズム形状ドットよりなる光を立ち上げるための非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’が設けられている。この非対称三角プリズムは、例えば、光源２ａからの光を受ける面の傾斜角αが１°〜３°（最適値２°）、光源２ａからの光を受けない面の傾斜角βが６°〜３０°（最適値１５°）である。つまり、上記と同様に、α＜βである。さらに、戻り光抑止のために、入射面Sinaと対向する面にシボ面１３ａ’を有するが、シボ面１３ａ’の代わりに三角形状、円弧形状あるいはマイクロレンズアレイ等のプリズムやレンズカットを設けてもよい。また、シボ、プリズム、レンズのように反射や屈折の方向を制御する方法の他に、光吸収により戻り光抑止を行ってもよい。光吸収には黒色樹脂の塗布や、黒色樹脂からなるシートの貼り付けなどを行ってもよい。
【０１１２】
他方、図４６（Ｂ）に示すように、導光板１ｂ’は、導光板１ｂ’の出射面Soutbと反対の配光制御面に平坦鏡面部１１ｂ’を有する。平坦鏡面部１１ｂ’は光を奥まで均一にするためのものである。また、平坦鏡面部１１ｂ’が形成されていない領域には、複数の非対称三角プリズム形状ドットプリズムよりなる、光を立ち上げるための非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’が設けられている。この非対称三角プリズム形状は、例えば、光源２ｂからの光を受ける面の傾斜角δが１°〜３°（最適値２°）、光源２ｂからの光を受けない面の傾斜角δが３０°〜５２°（最適値５２°）である。つまり、上記と同様にγ＜δである。さらに、戻り光抑止のために、入射面Sinbと対向する面にシボ面１３ｂ’を有するが、シボ面１３ｂ’の代りに三角形状、円弧形状あるいはマイクロレンズアレイ等のプリズムやレンズカットを設けてもよい。また、シボ、プリズム、レンズのように反射や屈折の方向を制御する方法の他に、光吸収により戻り光抑止を行ってもよい。光吸収には黒色樹脂の塗布や、黒色樹脂からなるシートの貼り付けなどを行ってもよい。
【０１１３】
図４７は、導光板の他の構成例を示す平面図である。本構成例では、図４７（Ａ）に示すように、非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’の幅は入射面Sinaから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。また、図４７（Ｂ）に示すように、非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’の幅は入射面Sinbから遠ざかるに伴って大きくなるように形成されている。これにより、奥に行く光をより多く全反射させて均一に面発光させる。
【０１１４】
図４６または図４７に示した導光板１ａ’を導光板１ｂ’上に重ね合わせると、導光板１ａ’の非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’は導光板１ｂ’の平坦鏡面部１１ｂ’の一部に対向し、他方、導光板１ｂ’の非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’は導光板１ａ’の平坦鏡面部１１ａ’の一部に対向する。つまり、非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’と非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’とが同一でない。この結果、導光板１ｂ’の非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’から出射面Soutbを介して出光する光は導光板１ａ’のパターンに影響されることなく、導光板１ａ’を透過する。同様に、導光板１ａ’の非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’から出射面Soutaを介して出光する光は導光板１ｂ’のパターンに影響されない。
【０１１５】
また、本例の非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’、１２ｂ’では、非対称三角プリズムの図面上下方向の幅が導光板全域にわたって狭い構成とすることができる。このため導光板１ａ’、１ｂ’の内面反射により紙面上下方向に大きなベクトルをもつ光線が出光しにくい構造とできる。上記したように、導光体内部で全反射を繰り返す光成分はクロストークの原因となるため、本実施の形態はクロストーク抑制に効果的である。
【０１１６】
図４８は、図４６、図４７の導光板１ａ’のXV-XV線、XVI-XVI線断面図である。図４８（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１ａ’より非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’を下側に突出させてもよく、他方、図４８（Ｂ）に示すように、非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’より平坦鏡面部１１ａ’を下側に突出させてもよい。図４８（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。
【０１１７】
尚、図４８（Ａ）においては、非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’の１つのドットにおいて、傾斜角βが光源２ａ側であり、傾斜角αが光源２ａと反対側になるのに対し、図４８（Ｂ）においては、非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’の１つのドットにおいて、傾斜角αが光源２ａ側であり、傾斜角βが光源２ａと反対側になる。
【０１１８】
図４８（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光Ｒ１ａ’は入射面Sinaから入射して非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’の非対称三角プリズム形状ドットによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光Ｒ２ａ’は入射面Sinaから入射して平坦鏡面部１１ａ’において全反射された後に非対称三角プリズム形状ドット列１２ａ’の非対称三角プリズム形状ドットによって全反射されて出射光となる。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光Ｒ１ａ’、Ｒ２ａ’は左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【０１１９】
図４９は、図４６、図４７の導光板１ａ’、１ｂ’を重ね合わせたときのXVI-XVI線、XVII-XVII線断面図である。図４９（Ａ）に示すように、平坦鏡面部１１ｂ’より非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’を下側に突出させてもよく、他方、図４９（Ｂ）に示すように、非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’より平坦鏡面部１１ｂ’を下側に突出させてもよい。図４９（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。
【０１２０】
図４９（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光Ｒ１ｂ’は入射面Sinbから入射して非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’の非対称三角プリズム形状ドットによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａ’の平坦鏡面部１１ａ’を透過する。また、光源２ｂからの光Ｒ２ｂ’は入射面Sinbから入射して平坦鏡面部１１ｂ’において全反射された後に非対称三角プリズム形状ドット列１２ｂ’の非対称三角プリズム形状ドットによって全反射されて出射光となり、導光板１ａ’の平坦鏡面部１１ａ’を透過する。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光Ｒ１ｂ’、Ｒ２ｂ’は右目用視差像に役立つ。他方、角度＋方向の光Ｒ３ｂ’が非対称三角プリズム列１２ｂ’の非対称三角プリズムによって全反射された後に非対称三角プリズム列１２ａ’の非対称三角プリズムによって全反射されて発生し、この結果、左目用視差像に影響し、左右のクロストークは僅かに発生し、この結果、左目用視差像に悪影響し、左右のクロストークは僅かに発生する。すなわち、本例においても、導光板１ａ’、１ｂ’からの出光効率を維持しながら左右のクロストークを最小にできる。
【０１２１】
図５０は、左目用の光源２ａ及び右目用の光源２ｂを点灯した場合の導光板１ａ’からの光の左目用配光分布及び右目用配光分布を示す図である。図５０に示すように、光源２ａを点灯した場合には光の強さは小さいが、角度０°〜−９０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、右目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。他方、右目用の光源２ｂを点灯した場合には、やはり、光の強さは小さいが、角度０〜＋９０°方向には弱い強度の光しか出光しない。従って、左目用の視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【０１２２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態の立体表示装置は、上記した第３の実施形態の立体表示装置における表示手段１００の導光板の構造をさらに変更したものである。以下、詳述する。なお、第１〜第３の各実施形態の共通する事項については説明を省略する。
【０１２３】
図５１は、第４の実施形態の導光板１ａ、１ｂの平面図である。図５１（Ａ）に示すように、本実施形態では、導光板１ａ、１ｂの光源対向面に戻り光抑止のための塗装型光吸収部材６ａ、６ｂが設けられている。塗装型光吸収部材６ａ、６ｂは、光吸収材料たとえばカーボンブラック、黒色樹脂、黒顔料、黒染料等よりなり、印刷法、スプレー法、槽に浸漬する方法、スポンジ等に押し付ける方法等によって形成できる。尚、塗装型光吸収部材６ａ、６ｂは屈折率の低い空気層を介さずに導光板１ａ、１ｂに密着していることが好ましい。
【０１２４】
図５２は、図５１（Ａ）の導光板１ａのIII-III線断面図である。図５２（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａのみが動作した場合を図示している。図５２（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ａからの光Ｒ１ａは入射面Sinaから入射して非対称三角プリズム列１２ａの非対称三角プリズムによって直接全反射されて出射光となる。また、光源２ａからの光Ｒ２ａは入射面Sinaから入射して平坦鏡面部１１ａにおいて全反射された後に非対称三角プリズム列１２ａの非対称三角プリズムによって全反射されて出射光となる。さらに、光源２ａからの光Ｒ３ａは入射面Sinaから入射して出射面Soutaで全反射して光源対向面に到達し、この結果、光Ｒ３ａは塗装型光吸収部材６ａに吸収されて戻り光とならない。つまり、光源２ａが左目用の視差像を表示させるものとすれば、角度＋方向の光Ｒ１ａ、Ｒ２ａは左目用視差像に役立ち、角度−方向の不要な出射光及び戻り光はほとんどなく、右目用視差像に悪影響せず、左右のクロストークは少ない。
【０１２５】
図５３は、導光板１ａ、１ｂを重ね合わせたときのIV-IV線断面図である。図５３（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ｂのみが動作した場合を図示している。図５３（Ａ）、（Ｂ）において、光源２ｂからの光Ｒ１ｂは入射面Sinbから入射して非対称三角プリズム列１２ｂの非対称三角プリズムによって直接全反射されて出射光となり、導光板１ａの平坦鏡面部１１ａを透過する。また、光源２ｂからの光Ｒ２ｂは入射面Sinbから入射して平坦鏡面部１１ｂにおいて全反射された後に非対称三角プリズム列１２ｂの非対称三角プリズムによって全反射されて出射光となり、導光板１ａの平坦鏡面部１１ａを透過する。さらに、光源２ｂからの光Ｒ４ｂは入射面Sinbから入射して出射面Soutbで全反射して光源対向面に到達し、この結果、光Ｒ４ｂは塗装型光吸収部材６ｂに吸収されて戻り光とならない。つまり、光源２ｂが右目用の視差像を表示させるものとすれば、角度−方向の光Ｒ１ｂ、Ｒ２ｂは右目用視差像に役立つ。他方、角度＋方向の光Ｒ３ｂが、非対称三角プリズム列１２ｂの非対称三角プリズムによって全反射された後に導光板１ａ内面で全反射を繰り返すことで発生し、この結果、左目用視差像に影響し、左右のクロストークは僅かに発生する。なお、図面のこの光線の軌跡は、断面図内のみで成立するものではなく、図面の紙面前後方向への光線を考慮したものである。本実施形態は導光板１ａ、１ｂからの出光効率を維持しながら左右のクロストークを最小にする。
【０１２６】
次に、上記した導光板１ａ、１ｂの他の構成例を説明する。
【０１２７】
図５４は、導光板の他の構成例を示す平面図である。図５４（Ａ）においては、導光板１ａ、１ｂの光源２ａ、２ｂの近傍のみを厚くし、他の部分を薄くする。これにより、光源２ａ、２ｂの入射効率を維持する一方、立体表示装置をより軽量化する。尚、図５４（Ａ）においても、導光板１ａ、１ｂの配光制御面（非対称三角プリズム列１２ａ、１２ｂ）を通過せずに出射する光Ｒ０ａ、Ｒ０ｂがあり、導光板１ａ、１ｂの面内を不均一に光らせる原因となる。また、図５４（Ｂ）においては、図５４（Ａ）の導光板１ａ、１ｂを左右にずらして導光板１ａ、１ｂを互いに近づける。これにより、立体表示装置をより薄型化する。尚、図５４（Ｂ）においては、光Ｒ０ａ、Ｒ０ｂは導光板１ａ、１ｂを通過しないので、導光板１ａ、１ｂの面内を不均一に光らせる原因とはならない。
【０１２８】
図５５は、導光板の他の構成例を示す平面図である。図５５（Ａ）においては、塗装型光吸収部材６ａ、６ｂの代わりに、接着テープ型Ｌ字光吸収部材７ａ、７ｂを設けてある。各接着テープ型Ｌ字光吸収部材７ａ、７ｂはポリエチレン・テレフタレート（PET）等よりなる支持体７１及びその内側に光吸収材料、例えばカーボンブラック、黒色樹脂、黒顔料、黒染料等を含む光吸収接着層７２により構成されている。また、各接着テープ型Ｌ字光吸収部材７ａ、７ｂの支持体７１には、ミシン目７１ａを入れてあり、これにより、接着テープ型Ｌ字光吸収部材７ａ、７ｂはミシン目７１ａにおいて折り曲げ易くなる。また、図５５（Ｂ）においては、図５５（Ａ）の導光板１ａ、１ｂの光源２ａ、２ｂの近傍のみを厚くし、他の部分を薄くする。これにより、光源２ａ、２ｂの入射効率を維持する一方、立体表示装置をより軽量化する。さらに、図５５（Ｃ）においては、図５５（Ｂ）の導光板１ａ、１ｂを左右にずらして導光板１ａ、１ｂを互いに近づける。これにより、立体表示装置をより薄型化する。尚、図５５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のいずれにおいても、光源２ａ、２ｂの近傍において、導光板１ａ、１ｂの配光制御面（非対称三角プリズム列１２ａ、１２ｂ）を通過せずに出射する光Ｒ０ａ、Ｒ０ｂは接着テープ型Ｌ字光吸収部材７ａ、７ｂに吸収されるので、導光板１ａ、１ｂの面内を不均一に光らせる原因とならない。
【０１２９】
図５６は、導光板の他の構成例を示す平面図である。図５６（Ａ）においては、塗装型光吸収部材６ａ、６ｂの代りに、接着テープ型コ字光吸収部材７’ａ、７’ｂを設けてある。各接着テープ型コ字光吸収部材７’ａ、７’ｂはポリエチレン・テレフタレート（PET）等よりなる支持体７１’及びその内側に光吸収材料たとえばカーボンブラック、黒色樹脂、黒顔料、黒染料等を含む光吸収接着層７２’により構成されている。また、各接着テープ型コ字光吸収部材７’ａ、７’ｂの支持体７１’には、ミシン目７１’ａを入れてあり、これにより、接着テープ型コ字光吸収部材７’ａ、７’ｂはミシン目７１’ａにおいて折り曲げ易くなる。また、図５６（Ｂ）においては、図５６（Ａ）の導光板１ａ、１ｂの光源２ａ、２ｂの近傍のみを厚くし、他の部分を薄くする。これにより、光源２ａ、２ｂの入射効率を維持する一方、立体表示装置をより軽量化する。さらに、図５６（Ｃ）においては、図５６（Ｂ）の導光板１ａ、１ｂを左右にずらして導光板１ａ、１ｂを互いに近づける。これにより、立体表示装置をより薄型化する。尚、図５６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のいずれにおいても、図５５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の場合と同様に、光源２ａ、２ｂの近傍において、導光板１ａ、１ｂの配光制御面（非対称三角プリズム列１２ａ、１２ｂ）を通過せずに出射する光Ｒ０ａ、Ｒ０ｂは接着テープ型コ字光吸収部材７’ａ、７’ｂに吸収されるので、導光板１ａ、１ｂの面内を不均一に光らせる原因とならない。
【０１３０】
図５７は、導光板の他の構成例を示す平面図である。図５７（Ａ）においては、塗装型光吸収部材６ａ、６ｂの代わりに、接着テープ型Ｌ字光吸収部材８ａ、８ｂを設けてある。各接着テープ型Ｌ字光吸収部材８ａ、８ｂはPET等よりなる支持体８１、その内側に光吸収材料たとえばカーボンブラック、黒色樹脂、黒顔料、黒染料等を含む光吸収接着層８２、及び支持体８１の外側に、蒸着による金、銀あるいはアルミニウム、または酸化チタン、酸化バリアムを含む樹脂よりなる光反射層８３により構成されている。また、各接着テープ型Ｌ字光吸収部材８ａ、８ｂの支持体８１には、ミシン目８１ａを入れてあり、これにより、接着テープ型Ｌ字光吸収部材８ａ、８ｂはミシン目８１ａにおいて折り曲げ易くなる。また、図５７（Ｂ）においては、図５７（Ａ）の導光板１ａ、１ｂの光源２ａ、２ｂの近傍のみを厚くし、他の部分を薄くする。これにより、光源２ａ、２ｂの入射効率を維持する一方、立体表示装置をより軽量化する。さらに、図５７（Ｃ）においては、図５７（Ｂ）の導光板１ａ、１ｂを左右にずらして導光板１ａ、１ｂを互いに近づける。これにより、立体表示装置をより薄型化する。尚、図５７（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、光源２ａ、２ｂの近傍において、導光板１ａ、１ｂの配光制御面（非対称三角プリズム列１２ａ、１２ｂ）を通過せずに出射する光Ｒ０ａ、Ｒ０ｂは接着テープ型Ｌ字光吸収部材８ａ、８ｂの反射層８３によって反射されて導光板１ａ、１ｂに戻されるので、導光板１ａ、１ｂの面内を不均一に光らせる原因とならず、光の利用効率が上昇する。他方、図５７（Ｃ）においては、光Ｒ０ａ、Ｒ０ｂは不均一に光らせる原因とならないが、光の利用効率の上昇はほとんどない。
【０１３１】
図５８は、導光板の他の構成例を示す平面図である。図５８（Ａ）においては、塗装型光吸収部材６ａ、６ｂの代わりに、接着テープ型コ字光吸収部材８’ａ、８’ｂを設けてある。各接着テープ型コ字光吸収部材８’ａ、８’ｂはPET等よりなる支持体８１’、その内側に光吸収材料たとえばカーボンブラック、黒色樹脂、黒顔料、黒染料等を含む光吸収接着層８２’、及び支持体８１の外側に、蒸着による金、銀あるいはアルミニウム、または酸化チタン、酸化バリアムを含む樹脂よりなる光反射層８３’により構成されている。また、各接着テープ型コ字光吸収部材８’ａ、８’ｂの支持体８１’には、ミシン目８１’ａを入れてあり、これにより、接着テープ型コ字光吸収部材８’ａ、８’ｂはミシン目８１’ａにおいて折り曲げ易くなる。また、図５８（Ｂ）においては、図５８（Ａ）の導光板１ａ、１ｂの光源２ａ、２ｂの近傍のみを厚くし、他の部分を薄くする。これにより、光源２ａ、２ｂの入射効率を維持する一方、立体表示装置をより軽量化する。さらに、図５８（Ｃ）においては、図５８（Ｂ）の導光板１ａ、１ｂを左右にずらして導光板１ａ、１ｂを互いに近づける。これにより、立体表示装置をより薄型化する。尚、図５８（Ａ）、（Ｂ）のいずれにおいても、図５７（Ａ）、（Ｂ）の場合と同様に、光源２ａ、２ｂの近傍において、導光板１ａ、１ｂの配光制御面（非対称三角プリズム列１２ａ、１２ｂ）を通過せずに出射する光Ｒ０ａ、Ｒ０ｂは接着テープ型コ字光吸収部材８’ａ、８’ｂの反射層８３’によって反射されて導光板１ａ、１ｂに戻されるので、導光板１ａ、１ｂの面内を不均一に光らせる原因とならず、光の利用効率が上昇する。他方、図５８（Ｃ）においては、光Ｒ０ａ、Ｒ０ｂは不均一に光らせる原因とならないが、光の利用効率の上昇はほとんどない。
【０１３２】
尚、上記では、等間隔の複数の非対称三角プリズムよりなる非対称三角プリズム列を備えた導光板に塗装型光吸収部材ほか各種の光吸収手段を設けた場合について説明したが、同様にして、非対称三角プリズム形状ドットよりなる非対称三角プリズム形状ドット列を備えた導光板（図４６、図４７参照）に各種の光吸収手段を設けてもよい。その場合の構成例（平面図）を図５９および図６０に示す。尚、これらの詳細な説明は第３の実施形態と同様になるため、ここでは省略する。尚、図５９および図６０では光吸収手段の一例として塗装型光吸収部材６ａ’、６ｂ’が図示されているが、これらの代わりに上記同様の接着テープ型Ｌ字光吸収部材、接着テープ型コ字光吸収部材を用いることもできる。また、導光板１ａ、１ｂは図５４〜５８に示す構成とすることもできる。
【０１３３】
なお、本発明は上述した各実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態においては光変調手段が表示手段の前面（透過型表示パネルの前面）に配置されていたが、光変調手段の配置はこれに限定されず、表示手段の導光手段（導光板）の出射面と観察者間の光路中に配置されていればよい。例えば、図６１（Ａ）に示すように透過型表示パネル４が上側偏光板４ａ、液晶セル４ｂおよび下側偏光板４ｃを備えているとすると、この液晶セル４ｂと下側偏光板４ｃの間に光変調手段１０１を配置することもできる。また、図６１（Ｂ）に示すように光変調手段１０１は、下側偏光板４ｃの後面に配置することもできる。
【符号の説明】
【０１３４】
１ａ、１ｂ、１ａ’、１ｂ’：導光板
２ａ、２ｂ、２ａ−１、２ａ−２、２ａ−３、２ｂ−１、２ｂ−２、２ｂ−３：光源
３：片面三角プリズムシート
４：透過型表示パネル
５：同期駆動回路
６ａ、６ｂ、６ａ’、６ｂ’：塗装型光吸収部材
７ａ、７ｂ：接着テープ型Ｌ字光吸収部材
７ａ’、７ｂ’：接着テープ型コ字光吸収部材
８ａ、８ｂ：接着テープ型Ｌ字光吸収部材
８ａ’、８ｂ’：接着テープ型コ字光吸収部材
７１、７１’：支持体
７１ａ、７１’ａ：ミシン目
７２、７２’：光吸収接着層
８１、８１’：支持体
８１ａ、８１’ａ：ミシン目
８２、８２’：光吸収接着層
８３、８３’：光反射層
１１ａ、１１ｂ、１１ａ’、１１ｂ’：平坦鏡面部
１２ａ、１２ｂ、１２ａ’、１２ｂ’：非対称三角プリズム列
５１：第１基板
５２、５２ａ：第１電極
５３、５３ａ：プリズムアレイ
５４、５４ａ、５４ｂ：配向膜
５５：第２基板
５６、５６ｂ：第２電極
５７：配向膜
１００：表示手段
１０１：光変調手段
１０２：センサー
１０３：電圧供給装置
２００：物体
【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】
2012133128.tif 000019
【図１８】
2012133128.tif 000020
【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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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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