JP2014002235A - 立体画像表示装置、照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置自体の姿勢によらず立体画像を特定方向へ向けることが可能な立体画像表示装置を提供する。
【解決手段】立体画像表示装置は、画像表示部１と、画像表示部の前面側に配置された光変調部２と、画像表示部の傾きを検出するセンサー３と、センサーによって検出される画像表示部の傾きの大きさに応じた駆動電圧を光変調部へ供給する電圧供給部４を含む。光変調部は、対向配置された第１基板及び第２基板と、第１基板上に配置されたプリズムアレイと、第１基板とプリズムアレイの間又はプリズムアレイ上のいずれかに配置された第１電極と、第２基板上に配置された第２電極と、第１基板と第２基板の相互間に配置された液晶層を有する。
【選択図】図１
【解決手段】立体画像表示装置は、画像表示部１と、画像表示部の前面側に配置された光変調部２と、画像表示部の傾きを検出するセンサー３と、センサーによって検出される画像表示部の傾きの大きさに応じた駆動電圧を光変調部へ供給する電圧供給部４を含む。光変調部は、対向配置された第１基板及び第２基板と、第１基板上に配置されたプリズムアレイと、第１基板とプリズムアレイの間又はプリズムアレイ上のいずれかに配置された第１電極と、第２基板上に配置された第２電極と、第１基板と第２基板の相互間に配置された液晶層を有する。
【選択図】図１
Description
本発明は、立体画像表示装置および照明装置に関する。
一般に、立体画像表示装置は、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画像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画像表示装置の先行例は、例えば国際公開第２００４／０２７４９２号（特許文献２）にも開示されている。
ところで、上記の特許文献１，２に開示されるような先行例の立体画像表示装置では、例えば、利用者が立体画像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。特に、手に持って利用する携帯型機器（例えばゲーム機）では、その筐体が利用者の眼の位置に対して常に正面に相対するとは限らず、むしろ手振れや利用者の姿勢変化などにより利用者と携帯型機器との位置関係が常時変動しがちである。このような場合に、利用者に対して立体画像を常に良好な状態で視認させることは難しい。
また、上記と同様な問題は照明装置に関しても生じ得る。具体例としては、車両用前照灯におけるオートレベリング機構が挙げられる。この場合には、前方車両等への眩惑を防ぐために、路面状況等により車両が前後に傾いたとしても路面に対して一定角度を保つ方向へ光を照射し続けることが望まれる。これについての先行例は、例えば特開２００４−３１４８５６号公報（特許文献３）に開示されている。
ところで、この特許文献３に代表される先行例においては、光を出射する前照灯自体を揺動させることによって光の照射方向を制御している。このため、前照灯自体を揺動させるための機構が必要となり構成が複雑になる。このため、簡素な構成で、照明装置としての前照灯自体の姿勢が変動した場合でも特定の方向へ光を照射し続けられる照明装置が望まれる。
本発明に係る具体的態様は、装置自体の姿勢によらず立体画像を特定方向へ向けることが可能な立体画像表示装置を提供することを目的の１つとする。
本発明に係る具体的態様は、装置自体の姿勢によらず光照射方向を特定方向へ向けることが可能な照明装置を提供することを他の目的の１つとする。
本発明に係る具体的態様は、装置自体の姿勢によらず光照射方向を特定方向へ向けることが可能な照明装置を提供することを他の目的の１つとする。
本発明に係る一態様の立体画像表示装置は、（ａ）画像表示部と、（ｂ）画像表示部の前面側に配置された光変調部と、（ｃ）画像表示部の傾きを検出するセンサーと、（ｄ）センサーによって検出される画像表示部の傾きの大きさに応じた駆動電圧を光変調部へ供給する電圧供給部を含む。上記した光変調部は、（ｅ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｆ）第１基板上に配置されたプリズムアレイと、（ｇ）第１基板とプリズムアレイの間又はプリズムアレイ上のいずれかに配置された第１電極と、（ｈ）第２基板上に配置された第２電極と、（ｉ）第１基板と第２基板の相互間に配置された液晶層を有する。
上記構成によれば、画像表示部の傾きに応じて光変調部が駆動されることにより、この光変調部を通過する光である立体画像の表示位置を画像表示部の傾きに対応して変化させることができる。したがって、画像表示部自体あるいはこれを含む立体画像表示装置自体の姿勢によらず、立体画像を特定方向へ向けることが可能となる。例えば、この立体画像表示装置が携帯型機器（例えばゲーム機）に搭載される場合であれば、この携帯型機器の傾きによらず常に立体画像を利用者の顔方向へ向けるように制御することができる。
上記の立体画像表示装置において、センサーは、少なくとも画像表示部の左右方向の傾きを検出することが好ましい。
これにより、画像表示部の左右方向の傾きに対応して立体画像の表示位置を変えることができる。
上記の立体画像表示装置において、光変調部は、プリズムアレイの屈折率が液晶層の異常光屈折率ｎｅと常光屈折率ｎｏの平均値（ｎｅ＋ｎｏ）／２と実質的に等しいことも好ましい。
これにより、光変調部の液晶層へ最大電圧（飽和電圧）を印加したときと電圧無印加時のときのそれぞれにおいて光が曲げられる角度を光変調部の基板面法線に対してほぼ対称にすることができる。
本発明に係る他の態様の照明装置は、（ａ）光源と、（ｂ）光源の光出射側に配置された光変調部と、（ｃ）光源の傾きを検出するセンサーと、（ｄ）センサーによって検出される光源の傾きの大きさに応じた駆動電圧を光変調部へ供給する電圧供給部を含む。上記した光変調部は、（ｅ）対向配置された第１基板及び第２基板と、（ｆ）第１基板上に配置されたプリズムアレイと、（ｇ）第１基板とプリズムアレイの間又はプリズムアレイ上のいずれかに配置された第１電極と、（ｈ）第２基板上に配置された第２電極と、（ｉ）第１基板と第２基板の相互間に配置された液晶層を有する。
上記構成によれば、光源の傾きに応じて光変調部が駆動されることにより、この光源から出射する光の進行方向を光源の傾きに対応して変化させることができる。したがって、光源自体あるいはこれを含む照明装置自体の姿勢によらず、光源からの光を特定方向へ向けることが可能となる。例えば、この照明装置が車両用に搭載される前照灯として用いられる場合であれば、この前照灯あるいは車両の前後方向の傾きによらず常に光を一定方向へ向けるように制御することができる。
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。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の立体画像表示装置の概略構成を示す図である。図１に示す立体画像表示装置は、例えば携帯型機器に搭載して用いられるものであり、画像表示部１と、この画像表示部１の前面側（画像表示面側）に配置された光変調部２と、画像表示部１の傾き状態を検出するジャイロセンサー３と、このジャイロセンサー３によって検出された画像表示部１の傾き状態に対応して光変調部２を駆動する電圧供給部４を含んで構成されている。
図１は、第１実施形態の立体画像表示装置の概略構成を示す図である。図１に示す立体画像表示装置は、例えば携帯型機器に搭載して用いられるものであり、画像表示部１と、この画像表示部１の前面側（画像表示面側）に配置された光変調部２と、画像表示部１の傾き状態を検出するジャイロセンサー３と、このジャイロセンサー３によって検出された画像表示部１の傾き状態に対応して光変調部２を駆動する電圧供給部４を含んで構成されている。
ここで、携帯型機器とは概ね人が手に持って運べる程度の大きさ、重量の機器をいい、例えば小型のゲーム機器、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯電話機などが挙げられる。また、ジャイロセンサー３としては、例えば回転に応じて作用するコリオリ力に基づく振動の変化を検出することによって角速度を検出するタイプのものが好適に用いられる。本実施形態では、少なくとも立体画像表示装置の左右方向の傾きを検出できればよいため、ジャイロセンサー３は１つで足りる。なお、さらに多くの方向への傾きを検出したい場合には２つまたは３つのジャイロセンサーを用いればよい。
図２は、立体画像表示装置の画像表示部１の構成例を示す模式図である。例示された画像表示部１は、導光板１１、２つの光源１２ａ、１２ｂ、プリズムフィルム１３、液晶パネル１４および駆動回路１５を備える。導光板１１は、２つの光源１２ａ、１２ｂから入射する光を所定の方向に出射するために用いられる。プリズムフィルム１３は、導光板１１からの出射光の進行方向を変化させ、液晶パネル１４の表面に対して法線方向から出射光を入射させるために用いられる。液晶パネル１４は、右目用画像および左目用画像（図１参照）のそれぞれを表示するために用いられる。駆動回路１５は、２つの光源１２ａ、１２ｂと液晶パネル１４をそれぞれ同期させて視差像を表示させる。これにより、液晶パネル１４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。液晶パネル１４は、例えば一対の基板と、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。
図３は、光変調部２の構成例を示す模式的な断面図である。例示された光変調部２は、第１基板２１、第１電極２２、プリズムアレイ２３、配向膜（第１配向膜）２４、第２基板２５、第２電極２６、配向膜（第２配向膜）２７、液晶層２８、スペーサー２９およびシール材３０を含んで構成される。この光変調部２は、外観上ほぼ透明な薄板状の素子であり、液晶パネル１４の前面側に配置される。この光変調部２は、電圧供給部４から供給される駆動信号に応じて、液晶パネル１４から出射される光の状態を自在に制御する。この光変調部２は、液晶パネル１４の前面側と密着させて配置されることが好ましい。なお、本実施形態の光変調部２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、光変調部２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。
第１基板２１および第２基板２５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２１と第２基板２５との相互間には、例えば多数のスペーサー（粒状体）２９が分散して配置されており、それらのスペーサー２９によって第１基板２１と第２基板２５との相互間隔が保たれる。
第１電極２２は、第１基板２１の一面側に設けられている。同様に、第２電極２６は、第２基板２５の一面側に設けられている。第１電極２２および第２電極２６、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２２、第２電極２６ともに、基板一面に形成されている。なお、第１電極２２、第２電極２６は、適宜パターニングされていてもよい。なお、ここに例示した光変調部２は、第１電極２２の上側にプリズムアレイ２３が配置されていたが、プリズムアレイ上に第１電極が配置されていてもよい。
プリズムアレイ２３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４にプリズムアレイ２３の模式的な斜視図を示す。本実施形態における各プリズムの断面形状は二等辺三角形（例えば頂角４５°、底角４５°と９０°）である。また、各プリズムの配置ピッチは例えば２０μｍ程度、高さｔは例えば２０μｍ程度である。プリズムアレイ２３は、上面から見ると一方向へ延びた溝が並んだ形状に形成されている。このプリズムアレイ２３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。
配向膜２４は、第１基板２１の一面側に、第１電極２２およびプリズムアレイ２３を覆うようにして設けられている。また、配向膜２７は、第２基板２５の一面側に、第２電極２６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２４および配向膜２７として、液晶層２８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２４、２７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。
液晶層２８は、第１基板２１の一面と第２基板２５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２８が構成されている。電圧無印加時における液晶分子は、第１基板２１および第２基板２５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。液晶層２８の周囲はシール材３０によって封止されている。
ここで、光変調部２の動作原理について説明する。第１電極２２および第２電極２６を介して液晶層２８に電圧を印加することにより、液晶分子の配列が変化する。これにより、液晶層２８の実効的な屈折率の大きさが変化するため、複数の微少な傾斜状の突起形状であるプリズムアレイ２３と液晶層２８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２８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２３と液晶層２８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２３の形状や液晶層２８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。このように液晶層２８に印加する電圧の大きさを変化させることにより、光変調部２を介して視認される表示画像の位置が変化する。
なお、液晶層２８に印加する電圧の大きさは数ボルト程度で十分である。光変調部２の構造例の比較では、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２８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２８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。
次に、液晶層２８の液晶材料とプリズムアレイ２３の材料のそれぞれの屈折率の値について好適な条件を説明する。本実施形態では、光変調部２へ入射する光（すなわち画像表示部１からの画像）をこの光変調部２の基板面法線を基準に左右へ略均等に曲げるために、プリズムアレイ２３の材料の屈折率を、液晶材料の異常光屈折率ｎｅと常光屈折率ｎｏの平均値（ｎｅ＋ｎｏ）／２と実質的に同じ若しくそれに近い値とする。具体的には、例えば、プリズムアレイ２３の材料として屈折率が１．６程度のポリウレタン系紫外線硬化樹脂を用いることができる。この場合、液晶材料としては、屈折率異方性Δｎが０．２程度で、ｎｏが１．５程度、ｎｅが１．７程度のものを用いる。例えば、プリズムアレイ２３の材料として屈折率１．５７７程度を有する特殊アクリレート（ベンゼン環を２個含むもの）系紫外線硬化樹脂を用いることができる。この場合、Δｎが０．１３程度で、ｎｏが１．５１程度、ｎｅが１．６４程度の液晶材料を用いることができる。このような条件を満たすことにより、液晶層２８へ最大電圧（飽和電圧）を印加したときと電圧無印加時のときのそれぞれにおいて光が曲げられる角度を光変調部２の基板面法線に対してほぼ対称にすることができる。
図５は、画像表示部１からの出射光の偏光方向と、光変調部２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５に示すように、画像表示部１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、画像表示部１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２１は、配向膜２４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２３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２５は、配向膜２７へ施された配向処理の方向ａ４が上記した第１基板２１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。
第１基板２１の配向処理の方向ａ２を画像表示部１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２８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、画像表示部１からの出射光の偏光方向ａ１と、光変調部２において画像表示部１側に配置される第１基板２１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。これに対して、例えば画像表示部１からの出射光の偏光方向ａ１と光変調部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、光変調部２によって画像表示部１の出射光を制御することができなくなる。
したがって、画像表示部１からの出射光の偏光方向ａ１と、光変調部２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２３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２３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２３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、上記したように画像表示部１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。
次に、光変調部２の製造方法の一例について詳述する。
まず、第１基板２１および第２基板２５として用いるためのガラス基板を用意する。これらのガラス基板としては、予めＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明導電材料からなる導電膜を有するものがより好ましい。例えば、厚さが１５００ÅのＩＴＯ膜を有し、板厚が０．７ｍｍ、ガラス材質が無アルカリガラスである一対のガラス基板を用意する。第１基板２１、第２基板２５のそれぞれについて、ＩＴＯ膜を適宜パターニングすることにより、第１電極２２、第２電極２６を形成する。
次に、第１基板２１の第１電極２２上にプリズムアレイ２３を形成する。ここでは、断面が三角形状であり、そのピッチＰが２０μｍ、高さｔが約２０μｍ、頂角４５°、底角が４５°と９０°であり、上面から見るとスリット形状を有する金型（全体の大きさが例えば横６０ｍｍ×縦６０ｍｍ）を用いてプリズムアレイ２３を形成する。
具体的には、第１基板２１上に光硬化性樹脂を滴下し、その上に金型を置き、かつ第１基板２１の裏面側を厚手の石英基板等で補強した状態でプレスを行う。プレス後にある程度の時間（例えば１分間以上）だけ放置し、光硬化性樹脂材料を十分に広げた後、第１基板２１側から光を照射することで光硬化性樹脂材料を硬化させる。光の照射量は光硬化性樹脂材料が硬化するのに十分な値を適宜に設定する。
以上により第１基板２１上に透明樹脂膜からなるプリズムアレイ２３が形成される。その後、このプリズムアレイ２３が形成された第１基板２１を洗浄機により洗浄する。洗浄は、例えば、アルカリ洗剤を用いたブラシ洗浄、純水洗浄、エアーブロー、紫外線（ＵＶ）照射、赤外線（ＩＲ）乾燥の順に行うことができるがこれに限定されない。高圧スプレー洗浄やプラズマ洗浄などを行ってもよい。
次いで、プリズムアレイ２３が形成された第１基板２１に配向膜２４を形成する。同様に、第２基板２５に配向膜２７を形成する。ここでは例えばポリイミドを配向膜として用いる。フレキソ印刷法、インクジェット法、スピンコート法、スリットコート法、スリット法とスピンコート法の組みあわせ等の適宜の方法で配向膜材料を第１基板２１上、第２基板２５上にそれぞれ適当な膜厚（例えば８００Å程度）で塗布し、熱処理（例えば１８０℃で１．５時間の焼成）を行う。そして、熱処理によって得られた配向膜２４、配向膜２７のそれぞれに対して配向処理を行う。この配向処理は、第１基板２１と第２基板２５とを重ね合わせたときに各基板上の液晶分子の配向方向がアンチパラレル配向になるように行う。また、配向処理は、配向膜２４への配向処理の方向がプリズムアレイ２３の各プリズムの延在方向に対して４５°となるようにする。
ここでは配向処理として、例えばラビング処理を行うが、光配向処理等の配向処理であってもよいし、複数種の配向処理を組み合わせてもよい。例えば、第１基板２１に対しては光配向処理を行い、第２基板２５にはラビング処理を行うなどの組み合わせが考えられる。第１基板２１に対して光配向処理を施す場合には、例えば紫外線を偏光した光を第１基板２１に対して法線方向から照射する方法を用いることができる。このときの紫外線は、第１基板２１に対しては垂直方向から照射しているが、プリズムアレイ２３の各プリズムの斜面部分に対しては相対的に４５°傾いた方向から照射しているに等しいことになる。露光に用いる偏光フィルタの波長は例えば３１０ｎｍである。
次いで、一方の基板（例えば第１基板２１）上に、ギャップコントロール材を適量（例えば２〜５ｗｔ％）含んだシール材３０を形成する。シール材３０の形成は、例えばスクリーン印刷やディスペンサーによる。また、ギャップコントロール材の径は、プリズムアレイ２３のベース層とプリズムの高さを含め、液晶層２８の厚さが５〜３５μｍ程度となるように材料を選ぶことができる。また、他方の基板（例えば第２基板２５）上にはスペーサー２９を散布する。
次いで、第１基板２１と第２基板２５とを重ね合わせ、プレス機などで圧力を一定に加えた状態で熱処理することにより、シール材３０を硬化させる。ここでは、例えば１５０℃で３時間の熱処理を行う。その後、第１基板２１と第２基板２５の間隙に液晶材料を充填することにより液晶層２８を形成する。液晶材料の充填は、例えば真空注入法によって行う。液晶材料の注入後、その注入口にエンドシール材を塗布し封止する。そして、封止後に適宜熱処理（例えば１２０℃で１時間）を行うことにより、液晶層２８の液晶分子の配向状態を整える。以上のようにして本実施形態の光変調部２が得られる。
以上のような光変調部２と、ジャイロセンサー３、電圧供給部４を組み合わせることにより、画像表示部１で表示される立体画像を観察者の位置する方向(例えば法線方向)へ向けて移動させることができる。例えば、図６（Ａ）に示すように立体画像表示装置が観察者の正面を基準にして左側に傾いている場合であれば、立体画像表示装置の傾き角度をジャイロセンサー３によって検出し、この検出角度に応じた駆動電圧を電圧供給部４から光変調部２へ供給することで、立体画像表示装置による表示画像を観察者の正面方向へ移動させることができる。すなわち、常に適切な方向へ表示画像を移動させることができる。立体画像表示装置が観察者の正面を基準にして右側に傾いている場合も同様である（図６（Ｂ）参照）。
例えば、本実施形態の立体画像表示装置が携帯型ゲーム機に搭載された場合であれば以下のような効果が得られる。従来の携帯型ゲーム機では、利用者の手振れ等により携帯型ゲーム機が傾くと利用者には画像が立体表示として視認されにくい状況となるため、ゲームを楽しむことができなくなる。これに対して、本実施形態の立体画像表示装置が搭載された携帯型ゲーム機によれば、刻々と変化する携帯型ゲーム機の傾き状態をリアルタイムに検知しその傾き角の情報をフィードバックすることで、立体表示の表示画像が常に利用者の正面へ向かうようにコントロールすることができる。したがって、常に良好な立体表示画像を得ることができる。
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態の照明装置の概略構成を示す図である。図７に示す照明装置は、例えば、車両用に搭載して前照灯として用いられるものであり、光源５１と、この光源５１の前面側（光出射側）に配置された光変調部５２と、光源５１の傾き状態を検出するジャイロセンサー５３と、このジャイロセンサー５３によって検出された光源５１の傾き状態に対応して光変調部５２を駆動する電圧供給部５４を含んで構成されている。この照明装置は、上記した第１実施形態の立体画像表示装置における画像表示部１を光源５１に置き換えた以外は同様の構成を備えている。光源５１は、点光源、面光源、線光源のいずれでも構わないが指向性の高い光を出射する光源のほうがより効果的である。
図７は、第２実施形態の照明装置の概略構成を示す図である。図７に示す照明装置は、例えば、車両用に搭載して前照灯として用いられるものであり、光源５１と、この光源５１の前面側（光出射側）に配置された光変調部５２と、光源５１の傾き状態を検出するジャイロセンサー５３と、このジャイロセンサー５３によって検出された光源５１の傾き状態に対応して光変調部５２を駆動する電圧供給部５４を含んで構成されている。この照明装置は、上記した第１実施形態の立体画像表示装置における画像表示部１を光源５１に置き換えた以外は同様の構成を備えている。光源５１は、点光源、面光源、線光源のいずれでも構わないが指向性の高い光を出射する光源のほうがより効果的である。
光変調部５２は、例えば上記した第１実施形態における光変調部２と同様に構成することが可能である。あるいは、光変調部５２は、本願出願人による他の出願に係る特許文献である特開２０１１−１４５５７１号公報、特開２０１１−８１９８５号公報、特開２０１２−７３３７０号公報などに開示された技術を用いて構成することもできる。ここでは光変調部５２の詳細構成については説明を省略する。
以上のような光変調部５２、ジャイロセンサー５３、電圧供給部５４を組み合わせることにより、光源５１から出射する光の照射方向を、照明装置全体（あるいは光源５１自体）が傾いたとしても所定の一方向(例えば法線方向や水平方向など)へ向けて移動させることができる。例えば、図８（Ａ）に示すように照明装置が正面からみて左側に傾いている場合であれば、照明装置の傾き角度をジャイロセンサー５３によって検出し、その検出角度に応じた駆動電圧を電圧供給部５４から光変調部５２へ供給することで、照明装置による照明方向を所望の方向(例えば法線方向)へ移動させることができる。すなわち、常に適切な方向へ照射する照明装置を実現することができる。照明装置が正面からみて右側に傾いている場合も同様である（図８（Ｂ）参照）。
例えば、本実施形態の照明装置を用いて、オートレベリング機構を備える車両用前照灯を構成することができる。オートレベリング機構とは、路面状況や掲載する荷物の重量などにより車両が前後に傾いた場合に、その傾きに応じて光照射方向を補正するものであり、前方車両等へ眩惑を与えることを防ぐために用いられる。例えば、車両が完全に水平な状態の時に車両用前照灯の最適な配光状態が得られるとすると、車両の後方に重い荷物を載せた場合には車両の後ろ側が沈み込み、車両用前照灯の照射方向が上向きになってしまう。このような場合に、車両の傾き状態をジャイロセンサー５３で検出してその傾き角の情報を電圧供給部５４にフィードバックし、光変調部５２を駆動することにより、車両用前照灯の光照射方向を下向きにさせることができる。このように、荷物による車両の傾きを想定した場合には、それほど高速な光変調が必要とはならないため、例えば上記した特開２０１１−８１９８５号公報に記載の技術を用いて光変調部５２を構成してもよい。
また、路面状況によっても車両の前後の傾斜状態が変化することがあり、そのように刻々と変化する車両の傾き状態をジャイロセンサー５３でリアルタイムに検出し、その傾き角の情報を電圧供給部５４にフィードバックし、光変調部５２を駆動することにより、車両用前照灯の光照射方向を常に水平方向となるようにさせることができる。このような場合は比較的高速な光変調が求められるため、例えば上記した特開２０１１−１４５５７１号公報に記載された技術（ブルー相液晶を用いて高速化を図る技術）を用いて光変調部５２を構成してもよい。
なお、本発明は上述した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、上記した第１実施形態では画像表示装置の一例として液晶表示装置を示していたが、これに限定されない。また、プリズムアレイの断面形状は、上記した三角形状にのみ限定されない。断面形状は、例えば正弦波（サインカーブ）状でもよい。また、プリズムアレイの上面形状は、上記したストライプ状にのみ限定されない。上面形状は、例えば格子状、同心円状、楕円状、フレネルレンズ状、ドット状などでもよい。
また、上記した第１、第２実施形態では、プリズムアレイの各プリズムの配置ピッチを２０μｍ程度、高さｔは２０μｍ程度としたが、光変調部の応答性をより高速化して用いる場合には、光干渉の影響を受けず所望の光変調を行える範囲として、光波長の５〜１０倍程度以上にすることが望ましく、各プリズムの配置ピッチとして例えば３μｍ程度以上として配置する。その際、シール材について、ギャップコントロール材の径はプリズムのベース層と、プリズムの高さを含め液晶層が２〜４μｍとなるように材料を適宜選択する。
１：画像表示部
２：光変調部
３：ジャイロセンサー
４：電圧供給部
１１：導光板
１２：光源
１３：プリズムフィルム
１４：液晶パネル
１５：駆動回路
２１：第１基板
２２：第１電極
２３：プリズムアレイ
２４：配向膜（第１配向膜）
２５：第２基板
２６：第２電極
２７配向膜（第２配向膜）
２８：液晶層
２９：スペーサー
３０：シール材
５１：光源
５２：光変調部
５３：ジャイロセンサー
５４：電圧供給部
２：光変調部
３：ジャイロセンサー
４：電圧供給部
１１：導光板
１２：光源
１３：プリズムフィルム
１４：液晶パネル
１５：駆動回路
２１：第１基板
２２：第１電極
２３：プリズムアレイ
２４：配向膜（第１配向膜）
２５：第２基板
２６：第２電極
２７配向膜（第２配向膜）
２８：液晶層
２９：スペーサー
３０：シール材
５１：光源
５２：光変調部
５３：ジャイロセンサー
５４：電圧供給部
Claims (4)
- 画像表示部と、
前記画像表示部の前面側に配置された光変調部と、
前記画像表示部の傾きを検出するセンサーと、
前記センサーによって検出される前記画像表示部の傾きの大きさに応じた駆動電圧を前記光変調部へ供給する電圧供給部、
を含み、
前記光変調部は、
対向配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板上に配置されたプリズムアレイと、
前記第１基板と前記プリズムアレイの間又は前記プリズムアレイ上のいずれかに配置された第１電極と、
前記第２基板上に配置された第２電極と、
前記第１基板と前記第２基板の相互間に配置された液晶層、
を有する、立体画像表示装置。 - 前記センサーは、少なくとも前記画像表示部の左右方向の傾きを検出する、請求項１に記載の立体画像表示装置。
- 前記光変調部は、前記プリズムアレイの屈折率が前記液晶層の異常光屈折率ｎｅと常光屈折率ｎｏの平均値（ｎｅ＋ｎｏ）／２と実質的に等しい、請求項１又は２に記載の立体画像表示装置。
- 光源と、
前記光源の光出射側に配置された光変調部と、
前記光源の傾きを検出するセンサーと、
前記センサーによって検出される前記光源の傾きの大きさに応じた駆動電圧を前記光変調部へ供給する電圧供給部、
を含み、
前記光変調部は、
対向配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板上に配置されたプリズムアレイと、
前記第１基板と前記プリズムアレイの間又は前記プリズムアレイ上のいずれかに配置された第１電極と、
前記第２基板上に配置された第２電極と、
前記第１基板と前記第２基板の相互間に配置された液晶層、
を有する、照明装置。
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