JP2005018056A - 三次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶式の立体画像表示で、観察位置が移動した場合並びに観察位置が多数個所の場合、光源部の偏光切替部の位置を変更し対応する。
【解決手段】 特定の偏光の光を透過する第１領域と、特定の偏光の光と直交する偏光の光を透過する第２領域とが、縦方向に繰り返して設けられたフィルタを備え、光源２０１は、発光源２１０と、その光を特定の偏光の光と特定の偏光と直交する偏光の光とで出力する偏光手段２１２と、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させて液晶表示パネル２０５に照射する光学手段２０３と、を含んで構成された画像表示装置において、前記発光源は、前記液晶表示パネルに対して、水平方向配置されて線状に発光する線状発光源であって、前記特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを作製する手段としてＴＮ液晶を利用することを特徴とする三次元画像表示装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶式の三次元画像表示装置に関するものである。

従来三次元画像表示装置は、光源の前面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィルタ部と左眼用偏光フィルタ部とを配置し、この各フィルタ部を通過した各光をフレネルレンズで平行光として液晶表示素子に照射し、この液晶表示素子の両面の偏光フィルタのそれぞれを、１水平ライン毎に互いに直交する直線偏光フィルタライン部を交互に配置し、且つ、光源側と観察側の対向する直線偏光フィルタライン部を直交する偏光方向とし、液晶表示素子の液晶パネルには２枚の偏光フィルタの透光ラインに合わせて１水平ライン毎に右眼用と左眼用の映像情報を交互に表示する構成であった。また、光源側の偏光フィルタを１水平ライン毎に互いに直交する直線偏光フィルタライン部を交互に配置し、観察側の偏光フィルタを光源側の偏光フィルタの一方の直線偏光フィルタライン部を有する直線偏光フィルタとし、液晶表示素子の液晶パネルには光源側の偏光フィルタの透光ラインに合わせて１水平ライン毎に右眼用と左眼用の映像情報を交互に表示する構成であった（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−６３１９９号公報

しかし、前述した従来の画像表示装置においては、偏光フィルタ等の数が多く、また光源を液晶パネルの後方中央のみに配設した、いわゆる点光源であるため画像の明るさに難点があった。また、光源の光をフレネルレンズを介して左眼用の平行光と右眼用の平行光にさせるものの、これらの光が重なるクロストークがあり、その分、立体画像を認識しにくくなっていた。また、三次元画像の最適観察位置が正面１ヶ所に限定されるという問題があった。

本発明は、このような問題点を解決した三次元画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の要旨を説明する。

第１の発明は、後方から照射された光を透過可能な液晶表示パネルと、特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを、前記液晶表示パネルに照射する光源と、前記液晶表示パネルと前記光源との間に配置され、前記特定の偏光の光を透過する第１領域と、前記特定の偏光の光と直交する偏光の光を透過する第２領域とが、縦方向に繰り返して設けられたフィルタと、を備え、前記光源は、偏光が特定されない光を放射する発光源と、前記偏光が特定されない光を前記特定の偏光の光と前記特定の偏光と直交する偏光の光とで出力する偏光手段と、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させて前記液晶表示パネルに照射する光学手段と、を含んで構成された画像表示装置において、前記発光源は、前記液晶表示パネルに対して、水平方向に配置されて線状に発光する線状発光源であって、
前記、特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを作製する手段としてＴＮ液晶を利用し、観察者側の位置情報に合わせ、偏光の切替部を移動させる。又、観察者が多数人の場合は、偏光の切替部を多数箇所設ける。

第２の発明は、第１の発明において、前記線状発光源は、発光源の照射範囲を絞って輝度を高めるプリズムを配設する。

第３の発明は、第２の発明において、前記線状発光源は、線状に配置された複数の点状発光源から構成され、前記プリズムは、前記点状発光源からの光を入光させる入光面と、該入光面から入光して光路が補正された光を出光させる出光面とを、それぞれ点状発光源に対して一対一に備える。

第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記プリズムの出光面及び又は、前記発光源及び前記偏光手段が、前記液晶表示パネルの中心部に向かって湾曲するように形成される。

本発明は、上述のように構成したから、第１の発明では、前記特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを作製する手段としてＴＮ液晶を利用するので、画像表示装置の正面以外の場所でも三次元画像を見ることができる。又観察者が多数人の場合には、偏光の切替部を各観察者の位置情報に合わせて多数箇所設けることにより、多数人で三次元画像を見ることができる。

第２の発明では、第１の発明において、光源には、照射範囲を絞って輝度を高めるプリズムを配設しているのでより明るい三次元画像を任意の位置から見ることができる。

第３の発明では、線状発光源は、線状に配置された複数の点状発光源から構成され、プリズムは、点状発光源からの光を入光させる入光面と、該入光面から入光して光路が補正された光を出光させる出光面とを、それぞれ点状発光源に対して一対一に備えるので、点状発光源からの光を好適に入光させ、液晶表示パネル面に好適に出光させることができる。

第４の発明では、前記プリズムの出光面が、液晶表示パネルの中心に向かって湾曲するように形成されるので、集光特性が改善され明るい三次元画像を任意の位置から見ることができる。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

観察者が画像表示装置の正面にいる場合は（図３）、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２の偏光切替部２１２ｃは中央部になり、右側領域２１２ａを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により観察者の左眼に集光する（実線）。

又、左側領域２１２ｂを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により、観察者の右目に集光する（点線）。

観察者が画像表示装置の正面以外にいる場合は（図４）、ＴＮ液晶２１２の偏光切替部２１２ｃは、観察者の位置に対応した中央よりはずれた位置になり、右側領域２１２ａを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により観察者の左眼に集光する（実線）。

又、左側領域２１２ｂを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により、観察者の右目に集光する（点線）。

観察者が、多数人の場合は（例えば図５は３名の場合）、偏光フィルター付ＴＮ液晶２１２の偏光切替部２１２ｃは多数箇所となり、それぞれの観察者３箇所の右側領域２１２ａを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により３人の観察者の左眼に集光する（実線）。又、３箇所の左側領域２１２ｂを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により３人の観察者の右眼に集光する（点線）。

従って、本発明は、前記特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを作製する手段としてＴＮ液晶を利用し、観察者側の位置情報に合わせ、偏光の切替部を移動させることができるので、画像表示装置の正面以外の場所でも三次元画像を見ることができる三次元画像表示装置となる。

本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例の画像表示装置の機能説明図である。

図２は、偏光フィルタ付ＴＮ液晶の断面略図である。

光源２０１は、発光源２１０、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２（偏光手段）、フレネルレンズ２０３（光学手段）によって構成されている。発光源２１０は白色発光ダイオード等（または冷陰極管等）を左右方向に配置したものが用いられている。偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２は図２の構成であり、発光源２１０より射出された光は、偏光フィルタを透過し、特定の偏光の光となる。ＴＮ液晶は、液晶に電圧が加わっていない部分では、入射した特定の偏光の光は、偏光軸が９０゜ずれた状態で射出される。電圧が加わっている部分では、液晶のねじれが解けるので、入射した特定の偏光の光は、そのままの偏光軸の状態で射出される。従って上記電圧が加わっていない部分と電圧が加わっている部分の境界部（偏光切替部２１２ｃ）の、右側領域２１２ａと左側領域２１２ｂとで透過する光の偏光軸が異なるように設定されている。フレネルレンズ２０３は一側面に同心円上の凹凸を有するレンズ面を有している。

発光源２１０から放射された光は、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２によって一定の偏光の光のみが透過される。すなわち、発光源２１０から放射された光のうち、偏光フィルタ付ＴＮ液晶の２１２の右側領域２１２ａを通過した光と、左側領域２１２ｂを通過した光とが異なる偏光の光としてフレネルレンズ２０３に照射される。後述するように、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２の右側領域２１２ａを通過した光は観察者の左目に到達し、左側領域２１２ｂを通過した光は観察者の右目に到達するようになっている。

偏光フィルタ付ＴＮ液晶の２１２を透過した光はフレネルレンズ２０３に照射される。フレネルレンズ２０３は凸レンズであり、フレネルレンズ２０３では発光源２１０から拡散するように放射された光の光路を略収束光に交換して微細位相差板２０４を透過して、液晶表示パネル２０５に照射する。

このとき、微細位相差板２０４から照射される光は、上下方向に広がることがないように出射され、液晶表示パネル２０５に照射される。すなわち、微細位相差板２０４の特定の領域を透過した光が、液晶表示パネル２０５の特定の表示単位の部分を透過するようになっている。

また、液晶表示パネル２０５に照射される光のうち、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２の右側領域２１２ａを通過した光と左側領域２１２ｂを通過した光とは、異なる角度でフレネルレンズ２０３に入射し、フレネルレンズ２０３で屈折して左右異なる経路で液晶表示パネル２０５から放射される。

液晶表示パネル２０５の光源２０１側には、微細位相差板２０４及び偏光板２０５ａ（第２偏光板）が配置されており（微細位相差板２０４と偏光板２０５ａ（第２偏光板）とでフィルタと称する）、観察者側には、偏光板２０５ｂ（第１偏光板）が配置されている。

微細位相差板２０４は、透過する光の位相を変える領域が、微細な間隔で繰り返して配置されている。具体的には、光透過性の基材２３０に、微細な幅の１／２波長板２３１が設けられた領域２０４ａと、１／２波長板２３１の幅と同一の微細な間隔で、１／２波長板２３１が設けられていない領域２０４ｂとが微細な間隔で繰り返して設けられている。すなわち、設けられた１／２波長板２３１によって透過する光の位相を変える領域２０４ａと、１／２波長板２３１が設けられていないために透過する光の位相を変えない領域２０４ｂとが微細な間隔で繰り返して設けられている。２０４ｂの部分は、光の位相を変えない領域であれば良く、１／２波長板であっても光軸方向を調整することにより使用は可能である。

１／２波長板２３１は、その光軸を偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２の右側領域２１２ａを透過する光の偏光軸と４５度傾けて配置して、右側領域２１２ａを透過した光の偏光軸を９０度回転させて出射する。すなわち、右側領域２１２ａを透過した光の偏光を９０度回転させて、左側領域２１２ｂを透過する光の偏光と等しくする。すなわち、１／２波長板２３１が設けられていない領域２０４ｂは左側領域２１２ｂを透過した、偏光板２０５ａと同一の偏光を有する光を透過し、１／２波長板２３１が設けられた領域２０４ａは右側領域２１２ａを通過した、偏光板２０５ａと偏光軸が直交した光を、偏光板２０５ａの偏光軸と等しくなるように回転させて出射する。

この微細位相差板２０４の光学特性の繰り返しは、液晶表示パネル２０５の表示単位と略同一のピッチとして、表示単位毎（すなわち、表示単位の横方向の水平ライン毎）に透過する光の偏光が異なるようにする。よって、液晶表示パネル２０５の表示単位の水平ライン（走査線）毎に対応する微細位相差板の偏光特性が異なるようになって、水平ライン毎に出射する光の方向が異なる。

このように、微細位相差板の光学特性の繰り返し毎に異なる光を液晶表示パネル２０５の表示素子（水平ライン）に照射する必要があるため、微細位相差板２０４を透過して液晶表示パネル２０５に照射される光は、上下方向の拡散を抑制したものである必要がある。

すなわち、微細位相差板２０４の光の位相を変化させる領域２０４ａは、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２の右側領域２１２ａを透過した光を、左側領域２１２ｂを透過した光の偏光と等しくして透過する。また、微細位相差板２０４の光の位相を変化させない領域２０４ｂは、偏光フィルタ２１２の左側領域２１２ｂを透過した光をそのまま透過する。そして微細位相差板２０４を出射した光は、左側領域２１２ｂを透過した光と同じ偏光を有して、液晶表示パネル２０５の光源側に設けられた偏光板２０５ａより透過する。

偏光板２０５ａは第２偏光板として機能し、微細位相差板２０４を透過した光の特定の偏光の光を透過する偏光特性を有する。すなわち、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２の左側領域２１２ｂを透過した光は微細位相差板２０４の光の位相を変化させない領域２０４ｂを通過した光のみ第２偏光板２０５ａを透過し、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２の右側領域２１２ａを透過した光は微細位相差板２０４の光の位相を変化させる領域２０４ａを通った光のみ偏光軸を９０度回転させられて第２偏光板２０５ａを透過する。また、偏光板２０５ｂは第１偏光板として機能し、偏光板２０５ａと９０度異なる偏光の光を透過する偏光特性を有する。

このような微細位相差板２０４、偏光板２０５ａ及び偏光板２０５ｂを液晶表示基板２０５ｃに貼り合わせて、微細位相差板２０４、偏光板２０５ａ、液晶表示基板２０５ｃ及び偏光板２０５ｂを組み合わせて画像表示装置を構成する。このとき、液晶に電圧が加わった状態では、偏光板２０５ａを透過した光は偏光板２０５ｂを透過する。一方、液晶に電圧が加わっていない状態では、偏光板２０５ａを透過した光は偏光が９０度ねじれて液晶表示パネル２０５から出射されるので、偏光板２０５ｂを透過しない。

ここで微細位相差板２０４の、光の位相を変化させる領域２０４ａと光の位相を変化させない領域２０４ｂに、それぞれ対応する液晶表示パネル２０５の表示素子にそれぞれ左眼用画像と右眼用画像を映し出すことによって、観察者は両眼視差に基づく三次元知覚により容易に立体画像を認識する事ができる。

ディフューザ２０６は、第１偏光板２０５ｂの前面側（観察者側）に取り付けられており、液晶表示パネルを透過した光を上下方向に拡散する拡散手段として機能する。具体的には、縦方向にかまぼこ状の凹凸が繰り返し設けられたレンチキュラーレンズを用い液晶表示パネルを透過した光を、上下に拡散する。

なお、表面に微少な凹凸が形成されたマット状拡散面をもって拡散手段としても良い。その表面には長径が略水平方向を向くように配置された楕円又は長円形状の微小突起が多数設けられて凹凸面が形成されており、マット状加工を横方向につぶれた楕円状とすることで光を上下方向に強く拡散する。また、ディフューザの両面に拡散手段を設けるようにして、光をより強く上下方向に拡散するようにしても良い。その場合に、拡散手段としてレンチキュラーレンズとマット状拡散面とを組み合わせても良い。

図３と図４と図５は、第１の発明の効果説明図である。

観察者が画像表示装置の正面にいる場合は（図３）、偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２の偏光切替部２１２ｃは中央部になり、右側領域２１２ａを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により観察者の左眼に集光する（実線）。

又、左側領域２１２ｂを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により、観察者の右目に集光する（点線）。

観察者が画像表示装置の正面以外にいる場合は（図４）、ＴＮ液晶２１２の偏光切替部２１２ｃは、観察者の位置に対応した中央よりはずれた位置になり、右側領域２１２ａを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により観察者の左眼に集光する（実線）。

又、左側領域２１２ｂを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により、観察者の右目に集光する（点線）。

観察者が、多数人の場合は（例えば図５は３名の場合）、偏光フィルター付ＴＮ液晶２１２の偏光切替部２１２ｃは多数箇所となり、それぞれの観察者３箇所の右側領域２１２ａを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により３人の観察者の左眼に集光する（実線）。又、３箇所の左側領域２１２ｂを通過した光は、フレネルレンズ２０３の作用により３人の観察者の右眼に集光する（点線）。

図６と図７は、本実施例の画像表示装置の斜視図と分解斜視図である。

画像表示装置２００は、所定形状のホルダ２０８に発光源（線状発光源）２１０を配設した光源本体ユニット２５０、反射板（ミラー）２０２、フレネルレンズ２０３、微細位相差板２０４、液晶表示パネル２０５、ディフューザ２０６等がケース２０７に組み付けられる。

光源本体ユニット２５０は、ケース２０７の光源本体収納部２１１の下部壁に、後傾して、液晶表示パネル２０５に対して線状発光源２１０が左右方向に配置されるように、取り付けられる。

反射板２０２は、線状発光源２１０の光をフレネルレンズ２０３に照射するように、光源本体収納部２１１の上半壁に前傾して、取り付けられる。

線状発光源２１０は、光源本体ユニット２５０を介して、線状の発光部位がフレネルレンズ２０３の中心に向かって湾曲するように、かつその焦点距離より離れた距離に来るように、配置される（線状発光源２１０の光、フレネルレンズ２０３の中心部からの距離は、反射板２０２を経路にする）。

光源本体ユニット２５０の前面には、後述するように、線状発光源２１０のうち、右側の発光部位２１０ａの光を左眼用の偏光の光に、左側の発光部位２１０ｂの光を右眼用の偏光の光にする偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２が取り付けられる。

フレネルレンズ２０３、微細位相差板２０４、液晶表示パネル２０５、ディフューザ２０６は、ケース２０７のパネル枠２１３ならびにカバー枠２１４に嵌められ、パネル枠２１３、カバー枠２１４を光源本体収納部２１１に固定して組み付けられる。パネル枠２１３の下部には、光源本体収納部２１１に光源本体カバー２１５が組み付けられる。

図８、図９は、光源本体ユニット２５０の分解斜視図、断面図である。線状発光源２１０は、線状に配置された複数の点状発光源（ＬＥＤ（発光素子）：白色発光ダイオード等）あるいは細長い冷陰極管等から構成するが、本実施例においては、点状発光源を用いたものを説明する。

ホルダ２０８は、液晶表示パネルの中心部に向かって湾曲する様に収納部３００を形成する分割構造の収納ケース３０１ａ、３０１ｂとカバー３０２とにより構成される。

線状発光源２１０は、所定数のＬＥＤ（発光素子：白色発光ダイオード等）３０５が線状に配列して取り付けられ、各ＬＥＤ３０５の前面には、ＬＥＤ３０５の光に指向性を持たせるプリズム３０６がＬＥＤ３０５の各々に一対一に備えられる。ＬＥＤ３０５からの光を入光させる入光面（後述する）と、該入光面から入光して光路が補正された光を出光させる出光面（後述する）とが、それぞれＬＥＤ３０５に対して一対一に備えられる。

プリズム３０６をＬＥＤ３０５の各々に一対一に備えるので、プリズムに入光した光の損失を少なくして出光させることができる。また、プリズムの入光面と出光面とをそれぞれＬＥＤ３０５に対して一対一に備えるので、ＬＥＤ３０５からの光を好適に入光させ、液晶表示パネル面に好適に出光させることができる。

ホルダ２０８の収納ケース３０１ａ、３０１ｂに、ＬＥＤ３０５を配列した基板３０８を収納して、各プリズム体３０６の前面に偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２をカバー３０２を介して取り付けて、光源本体ユニット２５０が形成される。

線状発光源２１０は、基板３０８にＬＥＤ３０５とプリズム体３０６は、プリズムの出光面が、液晶表示パネル２０５の中心に向かって湾曲するように形成される。

偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２は、図５のように線状発光源２１０の任意の位置に偏光切替部を設けることが可能であり、右側の発光部位２１０ａと左側の発光部位２１０ｂとで特性を異ならせた光を透過することができる。

なお、線状発光源２１０は単一の基板に構成したが、基板を直線状の中央部３０８ａの基板と直線状の周辺部３０８ｂの基板とに分割して、それぞれの基板にＬＥＤ３０５を線状に配列して、それぞれユニットに形成して、この複数の直線状の線状発光源のユニットを折れ線状に配設して、線状発光源２１０を構成するようにして良い。

図８において、ホルダ２０８の収納ケース３０１ａ、３０１ｂには、空冷用の吸気口３２０と排気口３２１とが形成される。基板３０８は放熱性を良くするためにアルミ製の基板からなり、また面積の大きいものが用いられる。空冷用のファン２２２（図７参照）の駆動によって、吸気口３２０より吸引された空気は、基板３０８の両面に沿い周辺部から中央部に向かって流れ、排気口３２１より排出される。

図１０、図１１は、プリズム（レンズ体）３０６単体の斜視図、平面図である。

プリズム３０６は、入光面４００から入光したＬＥＤ３０５の光の拡散を防ぎ指向性を持たせて所定角度の拡がりで出光面４０１から出射させるように、楔形状に形成される。入光面４００が楔形状の先端となり、出光面４０１が楔形状の後端となる。

図１１のように、プリズム３０６は、ＬＥＤ３０５からほぼ真っ直ぐに入光した光はそのまま出光面４０１から出射させるが、一定角度以上で入光した光（矢印で示す）は、プリズム３０６の側面を全反射しながら大部分が出光面４０１から所定角度範囲の方向に出射される。

各入光面４００の大きさは、ＬＥＤ３０５の発光面の大きさと略同一もしくはこれよりいくらか大きく形成される。

プリズム３０６は、ＬＥＤ３０５の照射範囲を絞ると同時に、光速のスループットを損失しない範囲で出光面積を小さくすることにより輝度を高める役割を任っている。

プリズムは、胴部の各面つまり上下方向（液晶表示パネルに対して）側面４０２の形状および左右方向（液晶表示パネルに対して）側面４０３の形状を直線状（平面）に形成した楔形状にしているが、図１２のように上下方向（液晶表示パネルに対して）側面４０２の形状を入光面４００側から出光面４０１側に向かって曲率を変化させた曲面、例えばいわゆるベジエ曲線の曲面に形成して良い。

このような曲面にプリズム３０６の上下方向側面４０２を形成すれば、図１２のように、前図１１のものと比べて、相対的に大きな入射角で入光した光（矢印で示す）も、プリズム３０６の側面４０２での全反射によって、液晶表示パネルの範囲に出射範囲が絞られると同時に、照明の均一性を改善するべく、出光面４０１から適切に所定角度範囲の方向に出射される。したがって、出光する光が上下方向（液晶表示パネルに対して）へ拡散するのを好適に抑えることができる。このような曲面は、液晶表示パネルの特に狭い方に対応する側面に使用するのが効果的である。また、プリズムの左右方向側面４０３を直線状に形成すれば、出光する光が左右方向（液晶表示パネルに対して）の視野角を広げることができると同時に、研磨等の加工を容易にすることが可能となる。又、一般的に出光面積を大きくしてゆくと、照射範囲が狭まる傾向を持ち、液晶パネルよりも小さくなる場合もある。これを避けるために、入出光面積の比や側面形状を制御することで、出光面積を大きくすると同時に、適切な照射範囲を保つようにする。

更にフィルタの配列方向に出光面を大きくしすぎると、フィルタに入射する光束の角度範囲が大きくなり、液晶表示パネルの隣接する画素を光束が通過するようになるため、クロストークが大きくなる。

図１３、図１４は、別例の光源本体ユニット２５０の斜視図、分解斜視図である。線状発光源２１０は、線状に配置された複数の点状発光源（ＬＥＤ（発光素子）：白色発光ダイオード等）あるいは細長い冷陰極管等から構成するが、別例においては、点状発光源を用いたものを説明する。

ホルダ３５０は、分割構造の収納ケース３５２ａ、３５２ｂとカバー３５３とにより構成され、収納ケース３５２ａ、３５２ｂとカバー３５３とにより所定の曲率（この例の場合フレネルレンズ２０３の焦点距離を半径とする）の弧状（曲線状）の収納部３５１が形成される。

線状発光源２１０は、所定の曲率（フレネルレンズ２０３の焦点距離を半径とする）の弧状（曲線状）に曲げ形成された基板（図示しない）に所定数のＬＥＤ（発光素子：白色発光ダイオード等）３０５が線状に配列して取り付けられる。

各ＬＥＤ３０５は、等間隔に設けられ、各ＬＥＤ３０５の前面には、ＬＥＤ３０５の光に指向性を持たせるプリズム３０６がＬＥＤ３０５の各々に一対一に備えられる。

プリズム３０６は、前図１０、前図１１あるいは前図１２のように、ＬＥＤ３０５の光の拡散を防ぎ指向性を持たせて所定角度の拡がりで出射させる楔形状に形成される。

各プリズムの前面に偏光フィルタ付ＴＮ液晶２１２（図示しない）をカバー３５３を介して取り付けて、光源本体ユニット２５０が形成される。

線状発光源２１０は、左右対称の曲線状に、各プリズム３０６の出光面が、液晶表示パネル２０５の中心部から略等距離に位置するように形成される。

これによれば、前述の実施例のものと比べて、線状発光源２１０の線状の発光部位が、フレネルレンズ２０３の中心から等距離に位置するように、線状発光源２１０と観察者が略共役の位置となるように、配置できる。

したがって、左眼ゾーン、右眼ゾーンの輝度のむらを確実に無くすことができ、立体画像を一層認識しやすくできる。

なお、本実施例では、線状発光源２１０として、複数の点状発光源（ＬＥＤ（発光素子）：白色発光ダイオード等）を線状に配置したものを示したが、冷陰極管等を用いるようにしても良く、この場合は細長い冷陰極管等を折れ線状にあるいは所定の弧状（曲線状）に形成して用いれば良い。

フレネルレンズ２０３の働きとしては、中央部のＬＥＤ３０５からの光束を観察者の眼の位置に集光し、視野の確保と観測位置における立体可能な左右の領域を効果的に分離する事が主目的である。線状発行源２１０が直線状の場合、線状発光源２１０の周辺部から入射する光束の集光特性が悪化し、光の利用効率を低下させる原因となる。この集光特性悪化の要因のひとつがフレネルレンズ２０３の像面画湾曲であるため、上記のような湾曲配置とすることで補正できる。なお、湾曲の度合いは、像面湾曲にきっちり一致させる必要は無く、配置や製造上の便宜を考慮し、適宜設定する事ができる。

したがって、左眼ゾーン、右眼ゾーンの輝度のむらを十分に削減でき、光の有効利用が可能となり、立体画像を一層認識しやすくできる。

なお、今回開示された実施例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施例の画像表示装置の機能説明図である。 偏光フィルタ付ＴＮ液晶の断面略図である。 第一の発明の効果説明図である。 第一の発明の効果説明図である。 第一の発明の効果説明図である。 本発明の実施例の斜視図である。 本発明の実施例の分解斜視図である。 光源本体ユニットの分解斜視図である。 光源本体ユニットの断面図である。 プリズム単体の斜視図である。 プリズム単体の平面図である。 プリズム単体の平面図(局面タイプ)である。 光源本体ユニット(別例)の斜視図である。 光源本体ユニット(別例)の分解斜視図である。

符号の説明

２０１ 光源
２０２ 反射板（ミラー）
２０３ フレネルレンズ
２０４ 微細位相差板
２０５ 液晶表示パネル
２０６ ディフューザ
２０７ ケース
２０８ ホルダ
２１０ 線状発光源
２１０ａ 右側の発光部位
２１０ｂ 左側の発光部位
２１２ 偏光フィルタ付ＴＮ液晶
２１２ａ 偏光フィルタ付ＴＮ液晶(右側領域)
２１２ｂ 偏光フィルタ付ＴＮ液晶(左側領域)
２１２ｃ 偏光切替部
２１２ｄ 偏光フィルタ
２１２ｅ ＴＮ液晶パネル用ガラス基板
２１２ｆ ＴＮ液晶
２１２ｇ ＴＮ液晶駆動用透明電極
２１６ 表示ユニット
２５０ 光源本体ユニット
３００ 収納部
３０１ａ、３０１ｂ 収納ケース
３０２ カバー
３０５ ＬＥＤ
３０６ プリズム
３０８ 基板
３２０ 吸気口
３２１ 排気口
３５０ ホルダ
３５１ 収納部
３５２ａ、３５２ｂ 収納ケース
３５３ カバー
４００ プリズム入光面
４０１ プリズム出光面

Claims (4)

1. 後方から照射された光を透過可能な液晶表示パネルと、特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを、前記液晶表示パネルに照射する光源と、
   前記液晶表示パネルと前記光源との間に配置され、前記特定の偏光の光を透過する第１領域と、前記特定の偏光の光と直交する偏光の光を透過する第２領域とが、縦方向に繰り返して設けられたフィルタと、を備え、
   前記光源は、偏光が特定されない光を放射する発光源と、前記偏光が特定されない光を前記特定の偏光の光と前記特定の偏光と直交する偏光の光とで出力する偏光手段と、異なる偏光の光を左右各々の目に到達する方向に屈折させて前記液晶表示パネルに照射する光学手段と、を含んで構成された画像表示装置において、
   前記発光源は、前記液晶表示パネルに対して、水平方向配置されて線状に発光する線状発光源であって、
   前記特定の偏光の光と、前記特定の偏光と直交する偏光の光とを作製する手段としてＴＮ液晶を利用することを特徴とする三次元画像表示装置。
2. 前記線状発光源には、発光源の照射範囲を絞って輝度を高めるプリズムを配設したことを特徴とする請求項１に記載の三次元画像表示装置。
3. 前記線状発光源は、線状に配置された複数の点状発光源から構成され、
   前記プリズムは、前記点状発光源からの光を入光させる入光面と、該入光面から入光して光路が補正された光を出光させる出光面とを、それぞれ点状発光源に対して一対一に備えることを特徴とする請求項２に記載の三次元画像表示装置。
4. 前記プリズムの出光面及び又は、前記発光源及び前記偏光手段が液晶表示パネルの中心部発光源に向かって湾曲するように形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の三次元画像表示装置。
   

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