JP5021389B2

JP5021389B2 - 画像表示装置

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Publication number: JP5021389B2
Application number: JP2007198158A
Authority: JP
Inventors: 俊介吉田; 直己井ノ上; 文男岡野
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: JP2009031692A

Description

本発明は、画像表示装置に関し、特に、１つの表示面を複数方向から視認する各観察者に対して、当該１つの表示面により、それぞれ異なる画像を表示する技術に関する。

従来から、１つの表示面を複数方向から視認する各観察者に対して、当該１つの表示面によりそれぞれ異なる画像を表示する画像表示装置が知られている。例えば、下記非特許文献１に示されるように、画像投影機等でコンピュータの画面をテーブルに表示する技術が提案されている。また、下記非特許文献２に示されるように、特別な方向依存性を持つスクリーンを使って、４方向から異なる映像を観察可能としたテーブル型のディスプレイがある。このディスプレイは、テーブルの透明な天板に、特定角度にのみ特定角度にのみ光を透過させる特殊フィルムを貼り、テーブルの下方から４台の画像投影機で、テーブル（投影面）に対して所定の角度で映像を投影することによって、当該テーブルの四方を囲む４人の観察者に各々異なる映像を視認させるものである。
テーブル上での作業をコンピュータ支援するための初期研究The Digital Desk Calculator: Tangible manipulation on a desk top displayWellner ,P.,ACM UIST `91, pp.27-34(1991) インタラクティブな多人数用方向依存ディスプレイテーブル Lumisight Table の提案FIT 2003 情報科学技術フォーラム情報技術レターズ, Vol.2,LK-012,pp.293-294 (2003.9)４方向から異なる映像が観察可能なテーブル型ディスプレイ

しかしながら、上記非特許文献１に示される技術の場合、テーブル上に投影された同一の２次元映像を、当該テーブルを囲む全員が観察することになるため、この投影された画像の正面側に位置する者は投影される画像の文字等を読みやすいが、反対側等の他の位置から観察する者にとっては文字が逆に見えるために文字が読みにくいという問題がある。また、上記非特許文献２に示される技術の場合、上記テーブルを囲む各観察者に対して異なる映像を視認させるので、各観察者の視認方向に合わせて文字等を見易くできるが、各観察者用にそれぞれ別個の画像投影機が必要となるため、構造が大掛かりになる。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、テーブルを囲む複数の観察者のいずれにも見易い画像を表示することができ、しかも、従来技術のような大掛かりな構造を必要としない画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、表示対象とする複数の画像について、当該各画像を構成する画素群の各画素毎に、当該各画像を表す画像信号に応じた光を照射する画像表示部と、
前記画像表示部からの前記各画素毎の光が照射される表示面と、
前記表示面上に設けられ、前記表示面から発せられる前記各画素毎の光を、当該各画素が属する画像の別に応じて定められた各画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させる光拡散方向規制部材と
を備える画像表示装置である。

本発明によれば、光拡散方向規制部材が、表示面から発せられる各画素毎の光を、当該各画素が属する画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させるので、上記複数の画像の内、１つの画像についての視域方向に位置する観察者に対しては、当該画像の画素のみが拡散され、他の画像の画素は当該観察者には届かない。また、別の画像についての視域方向に位置する観察者に対しては、当該別の画像の画素のみが拡散され、他の画像の画素は当該観察者には届かない。このため、本発明によれば、異なる場所に位置する各観察者に対して、観察者の位置に応じた異なる画像を視認させることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示装置であって、前記画像表示部は、表示対象とする２つの画像について、当該各画像に属するそれぞれの画素の光を一定方向に交互に並べて前記表示面に照射し、
前記光拡散方向規制部材は、前記交互に並ぶ前記各画像に属するそれぞれの画素からなる１組毎の間隔で前記表示面に対して垂直に設けられ、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該表示面から予め定められた角度までの領域において遮蔽する高さを有するものである。

本発明は、光拡散方向規制部材が、表示面から発せられる各画素の光を、当該表示面から予め定められた角度までの領域において遮蔽することで、当該各画素毎の光を、当該各画素が属する画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させるので、例えば、微小ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイや、極薄型のスクリーンに背面投影する方式のディスプレイ等、表示面として適用される例えばガラスの厚み等を考慮しなくても、表示面から発せられる光を直接に遮蔽して視域方向を制御できる装置に適用が可能である。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示装置であって、前記画像表示部は、表示対象とする２つの画像について、当該各画像に属するそれぞれの画素の光を一定方向に交互に並べて前記表示面に照射し、
前記光拡散方向規制部材は、前記交互に並ぶ前記各画像に属するそれぞれの画素からなる１組毎の間隔で前記表示面に対して垂直に設けられ、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該各画素が属する画像についての前記画像別視域方向に向けて反射させる反射部と、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該各画素が属する画像にとっての前記画像別視域方向ではない他方の前記画像別視域方向において遮蔽する遮蔽部とを有するものである。

本発明は、光拡散方向規制部材が反射部及び遮蔽部を備え、表示面から発せられる各画素の光を、反射部により、当該各画素が属する画像についての視域方向に反射させ、遮蔽部により、当該各画素が属する画像にとっての視域方向ではない他方の視域方向においては遮蔽することで、当該各画素毎の光を、当該各画素が属する画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させるので、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、プラズマディスプレイ等、表示面上に例えばガラス等が設けられており、表示面から発せられる光を直接に遮蔽するだけでは視域方向を制御できない装置に対して適用が可能である。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像表示装置であって、前記画像表示部は、前記表示対象とする各画像のそれぞれを、右目視認用画素群で構成される右目視認用画像と、左目視認用画素群で構成される左目視認用画像とで構成される画像とし、当該右目視認用画素と左目視認用画素とを予め定められた一定方向に並べてなる２画素を、前記表示面に照射する画素として、前記表示面に照射し、
前記光拡散規制部材によって前記各画素の光が拡散される位置に設けられ、前記右目視認用画素の光と左目視認用画素の光とを、それぞれに予め定められた異なる方向にのみ向かうように制御する光線方向制御部材を備えるものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像表示装置であって、前記光線方向制御部材は、レンティキュラレンズからなる。

これらの発明は、上記光線方向制御部材が、光拡散規制部材によって拡散される右目視認用画素及び左目視認用画素の光を、それぞれに予め定められた異なる方向にのみ向かうように制御するので、観察者の右目及び左目の位置に合わせた方向に、右目視認用画素及び左目視認用画素の各画素の光線方向を制御することが可能となり、当該観察者に両眼立体視による立体像を視認させることができる。また、これらの発明では、観察者の位置に応じて異なる画像を表示するために上記光拡散方向規制部材を備えるが、当該光線方向制御部材は、光拡散規制部材によって表示面からの各画素の光が拡散される位置に設けられて、当該各画素の光線方向を制御する構成であるので、上記光拡散規制部材に簡単に組み合せることが可能である。これにより、光拡散規制部材によって、観察者の位置に応じて異なる画像を表示しつつ、当該異なる画像のそれぞれを各観察者に対して両眼立体視による立体像で視認させることができる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の画像表示装置であって、前記画像表示部は、表示対象とする４つの画像について、当該各画像に属するそれぞれの画素をマトリクス状に並べ、当該マトリクス状に並ぶ各画像別の画素の組を一定方向に並べて前記表示面に照射し、
前記光拡散方向規制部材は、前記マトリクス状に並ぶ各画像別の画素の組毎の間隔で前記表示面に対して垂直に設けられ、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該各画素が属する画像についての前記画像別視域方向に向けて反射させる反射部と、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該各画素が属する画像についての前記画像別視域方向とは異なる別の画像別視域方向においては遮蔽する遮蔽部とを有するものである。

本発明によれば、上記マトリクス状に並ぶ各画像別の画素が、光拡散方向規制部材により、各画像別にそれぞれ異なる画像別視域方向に向けて拡散されるので、当該４つの画像の別に応じて異なる各視域方向に位置するそれぞれの観察者に対して、各観察者の位置に応じた異なる画像を視認させることができる。すなわち、本発明は、互いに異なる画像を視認可能な視域を４つ作ることができ、各視域に位置する合計４人の観察者に対して互いに異なる画像を視認させることができる。

また、本発明は、光拡散方向規制部材が反射部及び遮蔽部を備え、表示面から発せられる各画素の光を、反射部により、当該各画素が属する画像についての視域方向に反射させ、遮蔽部により、当該各画素が属する画像にとっての視域方向ではない他方の視域方向においては遮蔽することで、当該各画素毎の光を、当該各画素が属する画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させるので、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、プラズマディスプレイ等、表示面上に例えばガラス等が設けられており、表示面から発せられる光を直接に遮蔽するだけでは視域方向を制御できない装置に適用が可能である。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像表示装置であって、前記画像表示部は、前記表示対象とする各画像のそれぞれを、右目視認用画素群で構成される右目視認用画像と、左目視認用画素群で構成される左目視認用画像とで構成されるものとし、前記マトリクス状とされた画素の組が、各画像別に予め定められた方向において、左目視認用画素と右目視認用画素とを交互に有するように並べて、前記表示面に照射し、
前記光拡散規制部材によって前記表示面からの各画素の光が拡散される位置に設けられ、前記右目視認用画素の光と左目視認用画素の光とを、それぞれに予め定められた異なる方向にのみ向かうように制御する光線方向制御部材を備えるものである。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の画像表示装置であって、前記光線方向制御部材は、蝿の目レンズからなり、
前記画像表示部は、前記表示面に照射する右目視認用画素と左目視認用画素の各位置を、前記蝿の目レンズによって制御される光線方向に合わせて配置するものである。

また、請求項９に記載の発明は、表示対象となる複数の画像を構成する各画像別の画素の光が照射される表示面と、
前記表示面上に設けられ、前記表示面から発せられる前記各画素毎の光を、当該各画素が属する画像の別に応じて定められた各画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させる光拡散方向規制部材と
を備える画像表示装置である。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の画像表示装置であって、前記光拡散方向規制部材は、表示対象とする２つの画像に属するそれぞれの画素であって前記表示面に交互に並ぶ２つの画素でなる１組毎の間隔で当該表示面に対して垂直に設けられ、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該表示面から予め定められた角度までの領域において遮蔽する高さを有するものである。

本発明は、光拡散方向規制部材が、表示面から発せられる各画素の光を、当該表示面から予め定められた角度までの領域において遮蔽することで、当該各画素毎の光を、当該各画素が属する画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させるので、例えば、微小ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイや、極薄型のスクリーンに背面投影する方式のディスプレイ等、表示面に適用される例えばガラスの厚み等を考慮せずに、表示面から発せられる光を直接に遮蔽して視域方向を制御できる装置に適用が可能である。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の画像表示装置であって、前記光拡散方向規制部材は、表示対象とする２つの画像に属するそれぞれの画素であって前記表示面に交互に並ぶ２つの画素でなる１組毎の間隔で当該表示面に対して垂直に設けられ、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該各画素が属する画像についての前記画像別視域方向に向けて反射させる反射部と、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該各画素が属する画像にとっての前記画像別視域方向ではない他方の前記画像別視域方向においては遮蔽する遮蔽部とを有するものである。

本発明は、光拡散方向規制部材が反射部及び遮蔽部を備え、表示面から発せられる各画素の光を、反射部により、当該各画素が属する画像についての視域方向に反射させ、遮蔽部により、当該各画素が属する画像にとっての視域方向ではない他方の視域方向においては遮蔽することで、当該各画素毎の光を、当該各画素が属する画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させるので、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、プラズマディスプレイ等、表示面上に例えばガラス等が設けられており、表示面から発せられる光を直接に遮蔽するだけでは視域方向を制御できない装置に適用が可能である。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項９に記載の画像表示装置であって、前記光拡散方向規制部材は、表示対象となる４つの画像に属するそれぞれの画素であって前記表示面にマトリクス状に並ぶ各画像別の画素の組毎の間隔で前記表示面に対して垂直に設けられ、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該各画素が属する画像についての前記画像別視域方向に向けて反射させる反射部と、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該各画素が属する画像についての前記画像別視域方向とは異なる別の画像別視域方向においては遮蔽する遮蔽部とを有するものである。

本発明によれば、上記マトリクス状に並ぶ各画像別の画素が、光拡散方向規制部材により、各画像別にそれぞれ異なる画像別視域方向に向けて拡散されるので、当該４つの画像の別に応じて異なる各視域方向に位置するそれぞれの観察者に対して、各観察者の位置に応じた異なる画像を視認させることができる。すなわち、本発明は、互いに異なる画像を視認可能な視域を４つ作ることができ、各視域に位置する合計４人の観察者に対して互い異なる画像を視認させることができる。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項９乃至請求項１２のいずれかに記載の画像表示装置であって、前記光拡散規制部材によって前記各画素の光が拡散される位置に設けられ、前記各画像に属するそれぞれの画素として前記表示面に照射される前記右目視認用画素及び左目視認用画素の光を、それぞれに予め定められた異なる方向にのみ向かうように制御する光線方向制御部材を備えるものである。

これらの発明は、光線方向制御部材が、光拡散規制部材によって拡散される右目視認用画素及び左目視認用画素を、それぞれに予め定められた異なる方向にのみ向かうように制御するので、観察者の右目及び左目の位置に合わせた方向に、右目視認用画素及び左目視認用画素の各画素の光線方向をそれぞれ制御することが可能となり、当該観察者に両眼立体視による立体像を視認させることができる。また、これらの発明では、観察者の位置に応じて異なる画像を表示するために上記光拡散方向規制部材を備えるが、当該光線方向制御部材は、光拡散規制部材によって表示面からの各画素の光が拡散される位置に設けることで、当該各画素の光線方向を制御する構成であるので、上記光拡散規制部材に簡単に組み合せることが可能である。これにより、光拡散規制部材によって、観察者の位置に応じて異なる画像を表示しつつ、当該異なる画像のそれぞれを各観察者に対して両眼立体視による立体像で視認させる視認させることができる。

本願発明によれば、異なる場所に位置する各観察者に対して、観察者の位置に応じた異なる画像を視認させることができるため、本発明に係る画像表示装置を囲む複数の観察者のいずれにも見易い画像を表示することができる。しかも、本願発明は、従来技術のような例えば複数の画像投影機等による画像投影を行うといった大掛かりな構造を必要としない。

以下、本発明の実施形態に係る画像表示装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。図１に、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の一例を示す。

画像表示装置１は、例えばテーブルのように平置きとされたスクリーン（表示面）１１を備え、画像表示装置１の内部から当該平置きのスクリーン１１に対して表示画像を投射し、スクリーン１１から画像表示装置１の外側に向けて照射される光を観察者に視認させる所謂背面投影型である。スクリーン１１は、例えば極薄型で四角形状からなる。スクリーン１１の下方には、当該スクリーン１１に対してその背面から画像を投影するプロジェクタ（画像表示部の一部をなす）１２が備えられている。なお、微小ＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイ方式の画像表示装置の場合、パッケージングされた素子からなるＬＥＤが画像表示に用いられ、発光面を保護するためのガラス板等が不要とされるので、当該微小ＬＥＤアレイ方式の画像表示装置であっても、以下に説明する本発明の構成を適用することが可能である。

プロジェクタ１２には、画像生成部（画像表示部の一部をなす）１３が接続されている。当該画像生成部１３は、後述する第２実施形態の図６に示す画像制御部３０と同様の構成である。画像生成部１３は、スクリーン１１の側方であって、スクリーン１１を挟んで互いに向かい合う場所に位置する２人の観察者Ａ，Ｂ（図１参照）に対してそれぞれ異なる画像を視認させるために、異なる２つの画像を生成する。画像生成部１３は、プロジェクタ１２による投影対象とする画像を、予め定められた画素数からなるものとし、上記２つの異なる画像を、上記縦又は横のいずれか一方向であって、上記両観察者を結ぶ直線に直交する方向に並ぶ画素で構成される複数のラインにおいて、上記異なる２つの画像のうちの一方の画像の画素からなるラインと、他方の画像の画素からなるラインとを交互に配置することによって生成する。すなわち、画像生成部１３は、プロジェクタ１２によってスクリーン１１に投影させる１つの投影画像を、上記２人のうちの一方である観察者Ａに視認させる画像Ａ１をなす画素が上記縦方向又は横方向のいずれか１ラインおきに並び、他方の観察者Ｂに視認させる画像Ｂ１をなす画素が、上記画像Ａ１と同方向に延びるラインであって、当該画像Ａ１の画素からなるラインに挟まれて１ラインおきに並ぶように構成する。

なお、本実施形態では、プロジェクタ１２と画像生成部１３とで特許請求の範囲でいう画像表示部の一例をなし、スクリーン１１が特許請求の範囲でいう表示面の一例をなす。

図２は、画像表示装置１のスクリーン１１部分の側断面図である。なお、図２は、上記画像Ａ１をなす画素からなるラインと、画像Ｂ１をなす画素からなるラインとが延びる方向に直交する方向でスクリーン１１を切断した断面を示す。

図２に示すように、スクリーン１１の上面（すなわち、スクリーン１１の外側面）には、光拡散方向規制子１５が貼り付けられている。光拡散方向規制子１５は、スクリーン１１から発せられる上記画像Ａ１及び画像Ｂ１をなす各画素の光を、当該各画素が属する画像の別に応じて定められた各画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させる。すなわち、光拡散方向規制子１５は、スクリーン１１から発せられる上記画像Ａ１をなす各画素ａの光を、上述した場所に位置する観察者Ａの方向に拡散させ、また、スクリーン１１から発せられる上記画像Ｂ１をなす各画素ｂの光を観察者Ｂの方向に拡散させる。上記各画像毎に異なる視域とは、本実施形態では、画像Ａ１については上記場所に位置する観察者Ａが視認できる領域であり、画像Ｂ１については上記場所に位置する観察者Ｂが視認できる領域である。

光拡散方向規制子１５は、図２に示すように交互に並ぶ各画像に属するそれぞれの画素ａ及び画素ｂからなる１組毎の間隔で、スクリーン１１の上面に対して垂直に設けられた光拡散方向規制部材（光線制御子）１５１を有する。光拡散方向規制部材１５１は、スクリーン１１から発せられる各画素の光を、当該スクリーン１１の上面から予め定められた角度までの領域において遮蔽するものであり、当該各画素の光を遮蔽する領域の角度に応じた高さを有する。

光拡散方向規制部材１５１による上記画素ａ及び画素ｂの視界制限（スクリーン１１からの各画素の光の拡散制御）について説明する。図３は、光拡散方向規制部材１５１による上記画素ａ及び画素ｂの視界制限を模式的に示す図である。なお、図３は、スクリーン１１に存在する複数の画素ａ及び画素ｂの内の１つの画素ａ及び画素ｂ部分を示している。

上述したように、光拡散方向規制部材１５１は、画素ａ及び画素ｂを１組として当該１組毎の間隔で、スクリーン１１の上面に対して垂直に設けられている。光拡散方向規制部材１５１は、画素ａ及び画素ｂの各ラインに沿って延びる。

プロジェクタ１２がスクリーン１１の背面から上記画像Ａ１及画像Ｂ１を投影するため、スクリーン１１から発せられる画素ａ及び画素ｂの光は、スクリーン１１から画像表示装置１の外側に拡散する（本実施形態では、画像表示装置１はスクリーン１１を水平とした平置きであるため、画素ａ及び画素ｂの光は、スクリーン１１から画像表示装置１の上側に拡散する）。ここで、光拡散方向規制部材１５１は、図３に示すように、スクリーン１１から光拡散方向規制部材１５１の高さの範囲において、スクリーン１１からの画素ａ及び画素ｂの光を遮蔽する。

図３において、例えば、画素ａについて見ると、スクリーン１１の上方に向けて拡散する画素ａの光は、スクリーン１１の上面から、画素ａの左端部分と光拡散方向規制部材１５１ｂの上端部とを結ぶ線までの角度の領域においては、光拡散方向規制部材１５１ｂによって遮蔽される。また、画素ａの光は、スクリーン１１の上面から、画素ａの右端部分と光拡散方向規制部材１５１ａの上端部とを結ぶ線までの角度の領域においても、光拡散方向規制部材１５１ｂによって遮蔽される。画素ａの光は、これら以外の領域では光拡散方向規制部材１５１ａ及び１５１ｂによっては遮蔽されない。

一方、スクリーン１１の上方に向けて拡散する画素ｂの光は、スクリーン１１の上面から、画素ｂの左端部分と光拡散方向規制部材１５１ｂの上端部とを結ぶ線までの角度の領域においては、光拡散方向規制部材１５１ｂによって遮蔽される。また、画素ｂの光は、画素ｂの右端部分と光拡散方向規制部材１５１ａの上端部とを結ぶ線までの角度の領域においても、光拡散方向規制部材１５１ａによって遮蔽される。画素ｂの光は、これら以外の領域では光拡散方向規制部材１５１ａ及び１５１ｂによっては遮蔽されない。

従って、図３に上部視野角領域ｋとして示す領域では、画素ａ及び画素ｂの両方の光が照射されるため、この領域内に位置する観察者には画素ａ及び画素ｂの両方が視認される。また、領域ｋ１においては、画素ａの光のみが照射されて、この領域内に位置する観察者には画素ａのみが視認される。領域ｋ２においては、画素ｂの光のみが照射されて、この領域内に位置する観察者には画素ｂのみが視認される。従って、上記光拡散方向規制部材１５１ａ及び１５１ｂにより、スクリーン１１の上方において、画素ａのみが視認される領域ｋ１と、画素ｂのみが視認される領域ｋ２とを設けることができる。

図４は、スクリーン１１の上方において画素ａ群のみが視認される領域を模式的に表した図である。なお、図４は、画素ａ群のみが視認される領域を分かりやすく図示するために、画素ａ及び画素ｂの数を少なく記載している。図４に示すように、スクリーン１１上に存在する複数の画素ａのそれぞれについて視認可能領域ｋ１が光拡散方向規制部材１５１ｂによって形成される。そして、全ての画素ａについての視認可能領域ｋ１が重なる視認領域ｋ１０が、スクリーン１１上に存在する全ての画素ａの視認が可能であり、かつ、画素ｂの視認不可能な領域となる。このため、当該画像Ａ１の視認領域ｋ１０内に、観察者の両眼が位置する場合には、当該観察者に対して画像Ａ１のみを視認させることができる。同様に、光拡散方向規制部材１５１ａによって、スクリーン１１の反対側（図４における左側）には、観察者に画素ｂ群でなる画像Ｂ１のみが視認される画像Ｂ１の視認領域が形成される。

上記視認領域ｋ１０（画像Ｂ１の視認領域も同様）のスクリーン１１の端部からの距離W2及び高さ位置dは、以下に示すように、スクリーン１１の幅W1、各画素の幅Wp、光拡散方向規制部材１５１の高さhにより定まる。上記図４を参照して説明する。

tanθ1=h／2*Wp θ1=tan^-1(h／2*Wp) …(a)
tanθ2=h／Wp θ2=tan^-1(h／Wp) …(b)
θ3＝θ2−θ1
画像Ａ１の像が視認可能な条件（視域）としては、
tanθ1=d／(W1−2*Wp＋W2) …(1)
tanθ2= d／W2 …(2)
を満たすW2，dの位置で、俯角θ1〜θ2のθ3の範囲となる。
(1)と(a)より h／2*Wp＝d／(W1−2*Wp＋W2)
d*Wp／h=(W1−2*Wp＋W2)／2 …(5)
(2)と(b)より h／Wp＝d／W2
d*Wp／h= W2 …(6)
(5)と(6)より
2*W2= W1−2*Wp＋W2
W2＝W1−2*Wp
d= h*W2／Wp
このように、スクリーン１１の幅W1、各画素の幅Wp、光拡散方向規制部材１５１の高さhの調整により、視認領域ｋ１０，ｋ２０のスクリーン１１の端部からの距離W2及び高さ位置dを適宜設定可能である。

以上のように、プロジェクタ１２により画像Ａ１及び画像Ｂ１が投射されるスクリーン１１において、当該スクリーン１１の上面に、上記構成でなる光拡散方向規制子１５（光拡散方向規制部材１５１）を設けることで、図１に示す画像表示装置１の両側にそれぞれ位置する各観察者Ａ，Ｂに対して、それぞれ異なる画像（画像Ａ１又は画像Ｂ１）を視認させることができる。

ここで、光拡散方向規制部材１５１を備える光拡散方向規制子１５の製造方法としては、例えば、以下の製造方法がある。(1)光を遮蔽せずに透過させる透明な合成樹脂等からなる光透過層と、光を遮蔽して透過させない不透明な合成樹脂等からなる光遮蔽層とを交互に積層し、当該積層後、当該積層方向に直交する方向に薄切りにして、光拡散方向規制部材１５１を得る。この方法により得られる光線制御子の例としては、住友３Ｍライトコントロールフィルム等がある。また、(2)透明な合成樹脂等の素材を切削して溝を形成し、当該切削部に不透明な合成樹脂等の素材を注入する、或いは、不透明な合成樹脂等の素材を切削して溝を形成し、当該切削部に透明な合成樹脂等の素材を注入して、光拡散方向規制部材１５１を得る。(2)の場合、スクリーン１１に投影される画素ａ及び画素ｂの１組毎に、不透明な合成樹脂等の素材を配置する必要があるためにマイクロメートルオーダーの切削加工となるが、マイクロメートルオーダーの切削加工は現状のＮＣ工作機で可能であり、また近年のＭＥＭＳ技術により精度よく光拡散方向規制部材１５１を製造可能である。(3)また更には、型等に合成樹脂等の素材を流し込んで成形する方法によって光拡散方向規制部材１５１を得てもよい。

次に、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置１０を説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の一例の概略構成を示す図である。

第２実施形態に係る画像表示装置１０は、画像表示機構としてＬＣＤ（Liquid Crystal Display）２０を有する。本実施形態では、ＬＣＤ２０は、背後から照射される光が用いられる方式としているが、自発的に発光する方式であってもよい。なお、以下には、ＬＣＤを例にして説明を行うが、例えば、プラズマディスプレイ等であっても構わない。

ＬＣＤ（画像表示部の一例）２０は、液晶パネル２１と、偏光板２２，２３とを備える。液晶パネル２１は、多数の液晶セルからなり、透明基板間に液晶を挟持してなる。液晶パネル２１において、１つの液晶セルには３原色（RGB）のカラーフィルタがかけられ、三色の液晶セルが合わさって一画素を形成する。この画素が集まり、液晶セルを通って届く光量とRGBカラーフィルタとにより画像（映像）が形成される。さらに、液晶パネル２１は、上記液晶セル及びカラーフィルタを上下から挟むガラス基板を備える。偏光板２２，２３は、液晶パネル２１を上下から挟み込む形で取り付けられている。偏光板２２の下方には、バックライト（画像表示部の一部をなす）２５が備えられている。

図６は画像表示装置１０の制御ブロック図である。画像制御部（画像表示部の一部をなす）３０は、グラフィックコントローラ３１とＣＰＵ３２とを備える。グラフィックコントローラ３１は、ＬＣＤ２０に表示する画像データを記憶する画像データ記憶部３１１と、ＬＣＤ１の画像表示制御を行なうディスプレイコントローラ３１２を備える。ＣＰＵ３２は、画像データ記憶部３１１内の画像データをディスプレイコントローラ３１２経由でＬＣＤ２０に送出する。ＬＣＤ２０内のＬＣＤドライバは、当該画像データに基づいて、液晶パネル２１を駆動制御することで、観察者に対して画像を視認させる。この画像制御部３０は、第１実施形態と同様に、スクリーン１１の側方であって、互いに向かい合う場所に位置する２人の観察者に対してそれぞれ異なる画像を視認させるために、異なる２つの画像を生成する。

なお、本実施形態では、ＬＣＤ２０とバックライト２５と画像制御部３０とで特許請求の範囲でいう画像表示部の一例をなし、ＬＣＤ２０の画素発光面L1が特許請求の範囲でいう表示面の一例をなす。

図７は、画像表示装置１０のＬＣＤ２０部分の側断面図である。なお、図７は、上述した画像Ａ１をなす画素からなるラインと、画像Ｂ１をなす画素からなるラインとが延びる方向に直交する方向でＬＣＤ２０を切断した断面を示す。

図７に示すように、ＬＣＤ２０の上面（すなわち、ＬＣＤ２０の外側面）には、光拡散方向規制子１５０が貼り付けられている。光拡散方向規制子１５０は、その作用としては第１実施形態で示した光拡散方向規制子１５と同様であり、ＬＣＤ２０から発せられる上記画像Ａ１及び画像Ｂ１２をなす各画素毎の光をそれぞれ異なる画像別の視域方向に向けて拡散させることで、ＬＣＤ２０の画素発光面（表示面）L1から発せられる上記画像Ａ１をなす各画素ａの光を、上述した場所に位置する観察者Ａの方向に拡散させ、また、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる上記画像Ｂ１をなす各画素ｂの光を観察者Ｂの方向に拡散させる。

但し、光拡散方向規制子１５０は、その構成が、光拡散方向規制子１５とは異なる。光拡散方向規制子１５０の場合、図７に示すように交互に並ぶ画素ａ及び画素ｂからなる１組毎の間隔で、スクリーン１１の上面に対して垂直に設けられた反射部１５０１及び遮蔽部１５０２からなる光拡散方向規制部材（光線制御子）を有する。反射部１５０１及び遮蔽部１５０２は、画素ａ及び画素ｂの各ラインに沿って延びる。

反射部１５０１は、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる各画素ａ，画素ｂの光を、当該画素ａ及び画素ｂが属する各画像について定められたそれぞれの画像別視域方向に向けて反射させる。

また、遮蔽部１５０２は、図７に示すように、反射部１５０１の上部に重ねて設けられる。遮蔽部１５０２は、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる各画素ａ及び画素ｂの光が、当該画素ａ及び画素ｂの属する各画像の画像別視域方向ではない他方の画像別視域方向に拡散することを防止する（すなわち、各画素ａ及び画素ｂの光を当該他方の画像別視域方向において遮蔽する）。

ＬＣＤ２０によって観察者Ａ及びＢに対して、それぞれ異なる画像Ａ１又は画像Ｂ１を視認させるために、画素ａ又は画素ｂを観察者Ａ及びＢに視認させる場合において、ＬＣＤ２０は、上記のように偏光板２３やガラス板（以下、これらをＬＣＤガラスという）を有しているため、ＬＣＤ２０の画素発光面L1に対して、第１実施形態で示した光拡散方向規制部材１５１を直接設けることはできない。そのため、画素発光面L1からの画素ａ及び画素ｂの各光を、それぞれの画像別視域方向にのみ拡散させるには、図７に示すように、ＬＣＤガラスの上面に光拡散方向規制子１５０を貼り付け、反射部１５０１を、ＬＣＤガラスの上面に、ＬＣＤガラスの上面及び画素発光面L1に対して垂直となるようにして設ける。そして、画素発光面L1からＬＣＤガラスの厚みd1だけ離れた当該位置において、反射部１５０１により、画素ａ及び画素ｂの光を、それぞれの画像別視域方向に向けて反射させる。当該反射部１５０１による反射方向は、遮蔽部１５０２よりも上方となるように、反射部１５０１の高さ及び遮蔽部１５０２の高さを設定する。

遮蔽部１５０２は、反射部１５０１の上部位置に設けられて、画素発光面L1からの画素ａ及び画素ｂの光を遮蔽する。この遮蔽部１５０２は、図７に示すように、反射部１５０１によって反射されずに画素発光面L1から直接到達する画素ａ及び画素ｂの光を遮蔽するように、反射部１５０１の高さ及び遮蔽部１５０２の高さが設定される。

例えば、本実施形態の場合、以下に示すように、ＬＣＤガラスの厚みd1と、反射部１５０１の高さrと、遮蔽部１５０２の高さhとは、同じに設定される。
入射角θ＝tan^-1(P／d1)＝反射角θ’
反射部長（高さ）r θ＝tan^-1(2P／(d1＋r))
∴ d1=r
遮蔽部長（高さ）h θ＝tan^-1(3P／(d1＋r＋h))
∴ d1＝r＝h
このようにして、図７に示すように、観察者Ａに対しては画素発光面L1から発光されて反射部１５０１により反射される画素ａの光のみを視認させ、観察者Ｂに対しては画素発光面L1から発光されて反射部１５０１により反射される画素ｂの光のみを視認させる。これにより、画像表示装置１０は、観察者Ａに対しては画像Ａ１を視認させ、観察者Ｂに対しては画像Ｂ１を視認させる。

反射部１５０１及び遮蔽部１５０２による上記画素ａ及び画素ｂの視界制限（スクリーン１１からの各画素の光の拡散制御）について説明する。図８は、ＬＣＤ２０の上方において画素ｂ群のみが視認される領域を模式的に表した図である。なお、図８は、画素ｂ群のみが視認される領域を分かりやすく図示するために、画素ａ及び画素ｂの数を少なく記載している。

図８に示すように、画素ｂの画像別視域方向に位置する観察者Ｂに対しては、反射部１５０１によって反射される画素ｂの光のみが届き、画素ａの光は遮蔽部１５０２によって遮蔽されて届かない。これにより、観察者Ｂは、第１実施形態に係る画像表示装置１よりも比較的広範囲において、画素ｂ群からなる画像Ｂ１の像のみを視認することができる。同様に、反射部１５０１によって、ＬＣＤ２０の反対側（図８における左側）では、当該場所に位置する観察者Ａは、画素ａ群からなる画像Ａ１の像のみを視認することができる。

ここで、反射部１５０１及び遮蔽部１５０２を備える光拡散方向規制子１５０の製造方法としては、例えば、以下の製造方法がある。(1)光を遮蔽せずに透過させる透明な合成樹脂等からなる光透過層と、光を反射させる鏡板とを交互に積層し、当該積層後、当該積層方向に直交する方向に薄切りにして、反射層１５０１Ａを得る。さらに、光を遮蔽せずに透過させる透明な合成樹脂等からなる光透過層と、光を遮蔽して透過させない不透明な合成樹脂等からなる光遮蔽層とを交互に積層し、この積層後、当該積層方向に直交する方向に薄切りにして、遮蔽層１５０２Ａを得る。そして、これら反射層１５０１Ａと遮蔽層１５０２Ａとを、反射部１５０１と遮蔽部１５０２の位置を合わせて貼り付ける。これにより、光拡散方向規制子１５０を得る。また、(2)透明な合成樹脂等の素材を切削して溝を形成し、当該切削の精度を上げて当該切削面を鏡面に仕上げる、又は切削した溝の側面にアルミ等を蒸着させることで、反射層１５０１Ａを得る。そして、当該反射層１５０１Ａを、上記(1)と同様にして得た遮蔽層１５０２Ａと、反射部１５０１と遮蔽部１５０２の位置を合わせて貼り付けることで、光拡散方向規制子１５０を得る。(3)或いは、透明な合成樹脂等の素材を切削して溝を形成し、この切削時に、当該合成樹脂素材の厚さ方向における上部をマスクしつつ、下部のみ鏡面生成物質を蒸着させることで、光拡散方向規制子１５０を得てもよい。

次に、本発明の第３実施形態に係る画像表示装置１００を説明する。図９（ａ）は第３実施形態に係る画像表示装置が表示対象とする４つの画像について、当該各画像に属するそれぞれの画素をマトリクス状に並べて１組とした状態を示す平面図、（ｂ）は当該マトリクス状の画素の組が複数並ぶ状態を示す図である。図１０は、図９（ａ）の断面線Ｅでの画像表示装置１００のＬＣＤ２０部分の側断面図である。図１１は、図９（ａ）の断面線Ｆでの画像表示装置１００のＬＣＤ２０部分の側断面図である。

第３実施形態に係る画像表示装置１００は、第２実施形態に係る画像表示装置１０と同様に、ＬＣＤ２０により画像を表示する構成を有する。但し、当該第３実施形態に係る画像表示装置１００は、画像表示装置１００のスクリーンであるＬＣＤ２０を囲む四方に位置する４人の観察者に対して、それぞれ異なる画像を視認させるための構成を備える。

すなわち、第３実施形態に係る画像表示装置１００は、ＬＣＤ２０を囲む四方に位置する４人の観察者Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対してそれぞれ異なる画像Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１を視認させるために、その画像制御部３０が、図９（ａ）に示すように、表示対象とする４つの画像Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１について、当該各画像に属するそれぞれの画素１つずつマトリクス状に並べ、当該マトリクス状に並ぶ各画像別の画素の組を、一定方向に並べてなる画像データをＬＣＤ２０に送出する。ＬＣＤ２０は、画像制御部３０からの当該画像データに基づいて、当該マトリクス状に並ぶ各画像別の画素の組を、一定方向に並べて画素発光面L1に照射する。ここで、上記マトリクス状とされた画素の組が並ぶ上記一定方向とは、本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、ＬＣＤ２０を上方から見た平面におけるｘ方向及びｙ方向の両方向である。

また、図１０及び図１１に示すように、ＬＣＤ２０の上面（すなわち、ＬＣＤ２０の外側面）には、光拡散方向規制子１５００が貼り付けられている。光拡散方向規制子１５００は、その作用としては第２実施形態で示した光拡散方向規制子１５０と同様である。但し、光拡散方向規制子１５００は、その構成が、光拡散方向規制子１５０とは異なる。

光拡散方向規制子１５００は、図９（ａ）に示す矢印Ｃ方向の側方からみた場合、図１０に示すように交互に並ぶ画素ａ及び画素ｄからなる１組毎の間隔で、ＬＣＤ２０のＬＣＤガラスの上面に対して垂直に設けられた反射部１５０１ｄ又は１５０１ａと遮蔽部１５０２とからなる光拡散方向規制部材（光線制御子）を有する。反射部１５０１ｄは、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる各画素ｄの光を、当該各画素ｄが属する画像Ｄ１について定められた視域方向に向けて反射させる。また、反射部１５０１ａは、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる各画素ａの光を、当該各画素ａが属する画像Ａ１について定められた視域方向に向けて反射させる。そして、当該反射部１５０１ａ及び１５０１ｄの上部に設けられている遮蔽部１５０２は、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる各画素ｄ及び画素ａの光が、当該各画素ｄ及び画素ａの属するそれぞれの画像の画像別視域方向ではない他方の画像別視域方向に拡散することを防止する（すなわち、各画素ｄ及び画素ａの光を当該他方の画像別視域方向において遮蔽する）。

なお、図１０に示すａ列には、紙面奥行き方向に、２種の画素がａ，ｃ，ａ，ｃ…と交互に並んでいるが、図９（ａ）（ｂ）に示すように、これら各種の画素の配置に対応させて、画素ａに対応する位置に反射部１５０１ａ、画素ｃに対応する位置に遮蔽部１５０２（反射部１５０１ｄの遮蔽面（非拡散面））が交互に並んでいるので、図１０に示す画素ａの光が向かう方向においては、画素ｃの光が遮蔽される。図１０に示すｄ列に並ぶ２種の画素がｄ，ｂ，ｄ，ｂ…についても同様である。

さらに、光拡散方向規制子１５００は、図９（ａ）に示す矢印Ａ方向からみた場合、図１１に示すように交互に並ぶ画素ｂ及び画素ｃからなる１組毎の間隔で、スクリーン１１の上面に対して垂直に設けられた反射部１５０１ｂ又は１５０１ｃと遮蔽部１５０２からなる光拡散方向規制部材（光線制御子）を有する。反射部１５０１ｂは、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる各画素ｂの光を、当該各画素ｂが属する画像Ｂ１について定められた視域方向に向けて反射させる。また、反射部１５０１ｃは、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる各画素ｃの光を、当該各画素ｃが属する画像Ｃ１について定められた視域方向に向けて反射させる。そして、当該反射部１５０１ｂ及び１５０１ｃの上部に設けられている遮蔽部１５０２は、ＬＣＤ２０の画素発光面L1から発せられる各画素ｂ及び画素ｃの光が、当該各画素ｂ及び画素ｃの属するそれぞれの画像の画像別視域方向ではない他方の画像別視域方向に拡散することを防止する（すなわち、各画素ｂ及び画素ｃの光を当該他方の画像別視域方向において遮蔽する）。

なお、図１１に示すｂ列には、紙面奥行き方向に、２種の画素がｂ，ａ，ｂ，ａ…と交互に並んでいるが、図９（ａ）（ｂ）に示すように、これら各種の画素の配置に対応させて、画素ｂに対応する位置に反射部１５０１ｂ、画素ａに対応する位置に遮蔽部１５０２（反射部１５０１ｃの遮蔽面（非拡散面））が交互に並んでいるので、図１１に示す画素ｂの光が向かう方向においては、画素ａの光が遮蔽される。図１１に示すｄ列に並ぶ２種の画素がｃ，ｄ，ｃ，ｄ…についても同様である。

上画素ａ，ｂ，ｃ，ｄを反射させるために、画素ａ，ｂ，ｃ，ｄのそれぞれに対応して設けられている反射部１５０１ａ，１５０１ｂ，１５０１ｃ，１５０１ｄの配置は、上方から見ると、図９（ａ）に示す配置となる。これにより、矢印Ａ方向からＬＣＤ２０を視認する観察者Ａは画素ａのみを視認し、矢印Ｂ方向からＬＣＤ２０を視認する観察者Ｂは画素ｂのみを視認し、矢印Ｃ方向からＬＣＤ２０を視認する観察者Ｃは画素ｃのみを視認し、矢印Ｄ方向からＬＣＤ２０を視認する観察者Ｄは画素ｄのみを視認することになる。

また、当該画素ａ，ｂ，ｃ，ｄからなるマトリクス状の画素の組が、上記一定方向に複数並べてＬＣＤ２０の画素発光面L1に表示される場合における反射部１５０１ａ，１５０１ｂ，１５０１ｃ，１５０１ｄの配置は、図９（ｂ）に示すものとなる。このようにマトリクス状の画素の組を複数並べた表示に対応させて、反射部１５０１ａ，１５０１ｂ，１５０１ｃ，１５０１ｄを設ける場合、例えば、マトリクスＭ２内の画素ｂを反射させるために設けられている反射部１５０１ｂは、マトリクスＭ２内の画素ｂに対向する面が鏡面とされ、隣り合うマトリクスＭ４に向いている面は遮蔽面（非拡散面，非鏡面）とされて、マトリクスＭ４内の画素ｄの光を反射させずに遮蔽する。

他のマトリクスＭ１，Ｍ３，Ｍ４〜Ｍｎ及びそのマトリクスＭ１，Ｍ３，Ｍ４〜Ｍｎ内の画素反射用の反射部についても同様であり、反射させるべきマトリクス内の画素に対向する面は鏡面とされるが、反射させないマトリクス側に向く他方の面は遮蔽面とされる。これにより、各観察者Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに向けて、上記した視認させるべき画素以外の画素の光が反射しないようにして、各観察者Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄによって、それぞれ対応する１つの画像の画素のみが視認されるようにする。

ここで、上記の反射部１５０１ａ，１５０１ｂ，１５０１ｃ，１５０１ｄ及び遮蔽部１５０２を備える光拡散方向規制子１５００の製造方法としては、例えば、以下の製造方法がある。(1)透明な合成樹脂等の素材を切削して溝を形成し、図９（ａ）に示すような上面視「田」の字型の切削面を形成する。そして、当該切削面は、反射させるべきマトリクス内の画素に対向する面を、厚み方向における下部のみを高精度な切削で鏡面に仕上げて反射部とし、上部は当該高精度な切削とせずに遮蔽部とする。又は、当該切削面を当該合成樹脂素材の厚さ方向における上部をマスクしつつ、下部のみ鏡面生成物質を蒸着させることで反射部及び遮蔽部を形成して、光拡散方向規制子１５０を得てもよい。そして、反射させないマトリクス側に向く他方の面に対しては、上記高精度な切削やアルミ等の蒸着を行わずに上部及び下部を遮蔽面として仕上げる。これにより、光拡散方向規制子１５００を得る。なお、これらに適用する加工技術としては、ＭＥＭＳのような微細加工技術を用いることができる。

次に、本発明の第４実施形態に係る画像表示装置を説明する。図１２は、第４実施形態に係る画像表示装置におけるＬＣＤ２０上の光拡散方向規制子及びレンティキュラレンズ部分を示す斜視図である。

上述した第１及び第２実施形態に係る画像表示装置１，１０は、スクリーン１１上の光拡散方向規制子１５、又はＬＣＤ２０上の光拡散方向規制子１５０の上に、図１２に示すように、更にレンティキュラレンズ（光線方向制御部材）７を設けることで、観察者に対して立体映像を視認させることが可能である。第４実施形態に係る画像表示装置１０１は、第２実施形態に係る画像表示装置１０のＬＣＤ２０の画素発光面L1上に設けられた光拡散方向規制子１５０の上に、更にレンティキュラレンズ７設けた構成として説明する。

第４実施形態に係る画像表示装置１０１は、第２実施形態に係る画像表示装置１０と同様に、ＬＣＤ２０により画像を表示する構成を有する。但し、当該第４実施形態に係る画像表示装置１０１は、画像表示装置１０１のスクリーンであるＬＣＤ２０に対して特定の２方向に位置する２人の観察者（第２実施形態と同様）に対して、それぞれ異なる画像を立体的に視認させるための構成を備える。

当該第４実施形態に係る画像表示装置１０１でも、第２実施形態に係る画像表示装置１０と同様に、画像制御部３０により、ＬＣＤ２０の側方であって、互いに向かい合う場所に位置する２人の観察者Ａ，Ｂに対してそれぞれ異なる画像を視認させるために、上記２人のうちの一方である観察者Ａに視認させる画像Ａ１をなす画素ａが上記縦方向又は横方向のいずれか１ラインおきに並び、他方の観察者Ｂに視認させる画像Ｂ１をなす画素ｂが、上記画像Ａ１と同方向に延びるラインであって、当該画像Ａ１の画素からなるラインに挟まれて１ラインおきに並ぶように構成される。

但し、第４実施形態に係る画像表示装置１０１では、画像制御部３０が、上記画像Ａ１又は画像Ｂ１を構成する画素ａ又は画素ｂからなる各ラインを、観察者の左目に視認させる左目視認用画素と、観察者の右目に視認させる右目視認用画素とを交互に並べてなる画素列とし、当該各ラインからなる画像データをＬＣＤ２０に送出する。観察者の右目と左目の視差により、例えば、ある物体等を右目で見た場合に当該右目で視認される映像と、当該物体等を左目で見た場合に当該左目で視認される映像とが異なることに基づき、画像制御部３０は、表示対象とする１つの画像を、右目で視認されると想定される右目視認用映像と、左目で視認される左目視認用映像の両方の映像のデータで構成する。画像制御部３０は、右目視認用映像を構成する各画素を右目視認用画素とし、左目視認用映像を構成する各画素を左目視認用画素とする。

図１２に示すように、画像制御部３０により、ｙ方向には、画像Ａ１を構成する画素ａからなるラインと、画像Ｂ１を構成する画素ｂからなるラインが交互に並べられる。そして、ｘ方向においては、例えば、画像Ａ１を構成する画素ａでなる各ラインについて見ると、左目視認用画素ａＬと、右目視認用画素ａＲとが当該ｘ方向に交互に並べられている。同様に、例えば、画像Ｂ１を構成する画素ｂでなる各ラインについて見ると、左目視認用画素ｂＬと、右目視認用画素ｂＲとがｘ方向に交互に並べられている。

上述したように、レンティキュラレンズ７は、ＬＣＤ２０の画素発光面L1上の光拡散方向規制子１５０上に貼り付けられている。このレンティキュラレンズ７は、一定方向に延びる半円柱状レンズ７１を複数有する。この画像表示装置１０１では、レンティキュラレンズ７は、半円柱状レンズ７１の延びる方向が、画像Ａ１及び画像Ｂ１を構成する画素ａ又は画素ｂでなる各ラインに直交するようにして、光拡散方向規制子１５０上に取り付けられる。すなわち、図１２に示すように、画素ａ又は画素ｂでなる各ラインがｘ方向に延びる場合、レンティキュラレンズ７の半円柱状レンズ７１の延びる方向はｙ方向とされる。

さらに、１つの半円柱状レンズ７１の幅は、上記ｘ方向に並ぶ左目視認用画素ａＬ及び右目視認用画素ａＲからなる１組の幅と、左目視認用画素ｂＬ及び右目視認用画素ｂＲからなる１組の幅を覆うように設定される（左目視認用画素ａＬ及び右目視認用画素ａＲからなる１組の幅、左目視認用画素ｂＬ及び右目視認用画素ｂＲからなる１組の幅に対して、半円柱状レンズ７１の幅は同一とされるのが好ましい）。

半円柱状レンズ７１は、図１２に矢印Ｒ，Ｌで示す方向に、ＬＣＤ２０の画素発光面L1に表示されて光拡散方向規制子１５０によって拡散される左目視認用画素ａＬ及び右目視認用画素ａＲと、左目視認用画素ｂＬ及び右目視認用画素ｂＲとを拡散させる。この半円柱状レンズ７１のレンズ効果により、レンズ右下側より入射した光線は左上方向にのみ進み、左下側より入射した光線は右上方向にのみ進むように制御される。すなわち、レンティキュラレンズ７は、右目視認用画素の光と左目視認用画素の光とを、それぞれに予め定められた異なる方向にのみ向かうように制御する。よって、ＬＣＤ２０を挟んで向かい合った場所に位置する上述した観察者Ａ，Ｂであって、この観察者Ａ，ＢがＬＣＤ２０に対する予め定められた立体視可能位置にいる場合に、当該観察者Ａの右目の位置に右目視認用画素ａＲが届き、観察者Ａの左目の位置に左目視認用画素ａＬが届くように設定される。同様に、当該観察者Ｂの右目の位置に右目視認用画素ｂＲが届き、観察者Ｂの左目の位置に左目視認用画素ｂＬが届くように設定される。

このように、第２実施形態に係る画像表示装置１０と同様に、ＬＣＤ２０の画素発光面L1からの各画素の光は、光拡散方向規制子１５０により観察者Ａ又はＢに向けて拡散され、更に、レンティキュラレンズ７により、各観察者Ａ，Ｂの両眼のそれぞれの位置に合わせて方向を定めて、右目視認用画素及び左目視認用画素が拡散されるので、ＬＣＤ２０を挟んで向かい合って位置する観察者Ａ，Ｂに対して、それぞれ異なる画像を視認させつつ、更に各画像を立体的な画像として視認させることができる。

また、上記では、画像制御部３０が、ＬＣＤ２０に対して予め定められた立体視可能位置にいる観察者Ａ，Ｂにとって立体視映像の視認が可能となる左目視認用画素及び右目視認用画素を画像データとして用意しているが、更に、観察者Ａ，Ｂが頭を動かして当該予め定められた立体視可能位置から目の位置を外した場合であっても、観察者Ａ，Ｂにより立体視映像の視認（多眼立体視）が可能となるように、画像制御部３０が左目視認用画素及び右目視認用画素を複数視点分用意して画像データを構成するようにしてもよい。この場合、画像制御部３０からの画像データに基づいて、ＬＣＤ２０により、レンティキュラレンズ７の１つの半円柱状レンズ７１の幅方法の範囲内に、当該複数視点数分の画素が表示される。すなわち、多眼立体視の場合、立体可能位置がｎ箇所とすると、半円柱状レンズ７１の幅は、ｎ視点数分に必要なｎ画素分とされる。これにより、画像表示装置１０１により、観察者Ａ，Ｂに対して多眼立体視を実現することができる。

また、当該第４実施形態では、立体視を可能にするためにレンティキュラレンズを用いる方式を示したが、当該レンティキュラレンズを用いる方式に限られず、パララクスバリア方式等を用いることも可能である。

なお、第４実施形態に係る画像表示装置１０１は、第２実施形態に係る画像表示装置１０と同様にＬＣＤ２０により画像を表示する構成としているが、第１実施形態に係る画像表示装置１と同様に背面投影型や微小ＬＥＤアレイ方式により画像を表示する構成であっても構わない。この場合、第１実施形態で示したスクリーン１１上に、上記第４実施形態で示した構成と同様にして、レンティキュラレンズを用いる方式又はパララクスバリア方式等を採用する。

次に、本発明の第５実施形態に係る画像表示装置を説明する。図１３は、第５実施形態に係る画像表示装置におけるＬＣＤ２０上の光拡散方向規制子１５００及び蝿の目レンズ部分を示す斜視図である。

上述した第３実施形態に係る画像表示装置１００は、ＬＣＤ２０上の光拡散方向規制子１５００の上に、更に蝿の目レンズ（光線方向制御部材）９を設けることで、観察者に対して立体映像を視認させることが可能である。すなわち、第５実施形態に係る画像表示装置１０２は、第３実施形態に係る画像表示装置１００におけるＬＣＤ２０の画素発光面L1上に設けられた光拡散方向規制子１５００の上に、更に蝿の目レンズ９を設けたものである。蝿の目レンズ９は、小さなレンズ９１の集合であり、各レンズ９１はその中心を通る光束を要素画像として結像させる。この蝿の目レンズ９により、右目視認用画素の光と左目視認用画素の光とを、それぞれに予め定められた異なる方向にのみ向かうように制御する。

第５実施形態に係る画像表示装置１０２は、第３実施形態に係る画像表示装置１００と同様に、ＬＣＤ２０により画像を表示する構成を有する。但し、当該第５実施形態に係る画像表示装置１０２は、画像表示装置１０２のスクリーンであるＬＣＤ２０を囲む４方に位置する４人の観察者（第３実施形態と同様）に対して、それぞれ異なる画像を立体的に視認させるための構成を備える。

第５実施形態に係る画像表示装置１０２においても、第３実施形態に係る画像表示装置１００と同様に、画像制御部３０により、上述した図９（ａ）に示すように、表示対象とする４つの画像Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１について、当該各画像に属するそれぞれの画素をマトリクス状に並べ、当該マトリクス状に並ぶ各画像別の画素の組を、一定方向に並べてなる画像データをＬＣＤ２０に送出する。

但し、第５実施形態に係る画像表示装置１０２では、画像制御部３０が、上述した図９（ｂ）のｘ方向及びｙ方向に並ぶ各マトリクスＭ１〜Ｍｎが、各画像に属するそれぞれの画素ａ，ｂ，ｃ，ｄについて定められた各方向（ｘ方向又はｙ方向のいずれか）において、画素ａ，ｂ，ｃ，ｄのそれぞれについて、当該左目視認用画素と右目視認用画素とを交互に有する画像データをＬＣＤ２０に送出する。

この左目視認用画素と右目視認用画素の並びについて図１４を参照して説明する。図１４は、第５実施形態に係る画像表示装置１０２のＬＣＤ２０において、マトリクス状の画素の組が複数並ぶ状態を示す図である。

図１４において、例えば、画像Ａ１を構成する画素ａについて見ると、ｘ方向に並ぶマトリクスＭ１１，Ｍ１４，Ｍ１７において、図１４の左上端となるマトリクスＭ１１内における画像Ａ１を構成する画素ａは左目視認用画素ａＬとされ、そして、マトリクスＭ１１に対して下方向に隣接するマトリクスＭ１４内における画像Ａ１を構成する画素ａは右目視認用画素ａＲとされる。次のマトリクスＭ１７内における画像Ａ１を構成する画素ａは左目視認用画素ａＬである。

そして、同じくマトリクスＭ１１内における画像Ｄ１を構成する画素ｄは左目視認用画素ｄＬとされ、マトリクスＭ１４内における画像Ｄ１を構成する画素ｄは右目視認用画素ｄＲとされる。次のマトリクスＭ１７内における画像Ｄ１を構成する画素ｄは左目視認用画素ｄＬである。

さらに、図１４に示すように、このｘ方向において画素ａと画素ｄは、画素単位の並びで見た場合に、それぞれ２画素おきに並べて配置されている。なお、上記画素ａ及び画素ｄに対応する反射部１５０１ａ及び１５０１ｄと遮蔽部１５０２は、上記左目視認用画素ａＬ、右目視認用画素ａＲ、左目視認用画素ｄＬ、右目視認用画素ｄＲの配置に合わせた位置に、光拡散方向規制子１５００に設けられる。

また、図１４において、例えば、画像Ｂ１を構成する画素ｂについて見ると、ｙ方向に並ぶマトリクスＭ１１，Ｍ１２，Ｍ１３において、図１４の左上端となるマトリクスＭ１１内における画像Ｂ１を構成する画素ｂは左目視認用画素ｂＬとされ、そして、当該マトリクスＭ１１に隣接するマトリクスＭ１２内における画像Ｂ１を構成する画素ｂは右目視認用画素ｂＲとされる。次のマトリクスＭ１３内における画像Ｂ１を構成する画素ｂは左目視認用画素ｂＬである。

そして、同じくマトリクスＭ１１内における画像Ｃ１を構成する画素ｃは左目視認用画素ｃＬとされ、マトリクスＭ１２内における画像Ｃ１を構成する画素ｃは右目視認用画素ｃＲとされる。次のマトリクスＭ１３内における画像Ｃ１を構成する画素ｃは左目視認用画素ｃＬである。

この場合も、図１４に示すように、このｙ方向において画素ｂと画素ｃは、画素単位の並びで見た場合に、それぞれ２画素おきに並べて配置されている。なお、上記画素ｂ及び画素ｃに対応する反射部１５０１ｂ及び１５０１ｃと遮蔽部１５０２は、上記左目視認用画素ｂＬ、右目視認用画素ｂＲ、左目視認用画素ｃＬ、右目視認用画素ｃＲの配置に合わせた位置に、光拡散方向規制子１５００に設けられる。

図１３に示すように、蝿の目レンズ９は、当該蝿の目レンズ９をなす複数のレンズ９１を有する。蝿の目レンズ９は、上記マトリクス状とされた４画素（２×２画素）の１組に対して１つのレンズ９１を対向させて、光拡散方向規制子１５００上に取り付けられる。この各マトリクス状の画素の各組に対するレンズ９１の配設により、図１５に示すように、レンズ９１は、その作用により、画像表示装置１０２のＬＣＤ２０に対して観察者Ａが予め定められた立体視可能位置にいる場合に、当該観察者Ａの右目の位置に右目視認用画素ａＲが届き、観察者Ａの左目の位置に左目視認用画素ａＬが届くように設定される。同様に、レンズ９１は、観察者Ｄが、画像表示装置１０２のＬＣＤ２０に対して予め定められた立体視可能位置にいる場合に、当該観察者Ｄの右目の位置に右目視認用画素ｄＲが届き、観察者Ｄの左目の位置に左目視認用画素ｄＬが届くように設定される。

また、図１６に示すように、レンズ９１は、その作用により、画像表示装置１０２のＬＣＤ２０に対して観察者Ｃが予め定められた立体視可能位置にいる場合に、当該観察者Ｃの右目の位置に右目視認用画素ｃＲが届き、観察者Ｃの左目の位置に左目視認用画素ｃＬが届くように設定される。同様に、レンズ９１は、観察者Ｂが、画像表示装置１０２のＬＣＤ２０に対して予め定められた立体視可能位置にいる場合に、当該観察者Ｂの右目の位置に右目視認用画素ｂＲが届き、観察者Ｂの左目の位置に左目視認用画素ｂＬが届くように設定される。

上記図１５及び図１６は、各画素の拡散方向を分かりやすくするために、各図において２種の画素のみに着目して示している。

なお、第５実施形態に係る画像表示装置１０２では、立体視映像を実現させるために蝿の目レンズ９を用いているが、これに代えて、ピンホールアレイ、回折格子光学素子等を用いてもよく、これらにより立体視映像を実現させるためには、インテグラルフォトグラフィの技法により画像制御部３０が立体画像を生成する。

また、画像表示装置１０２において、蝿の目レンズ９に代えて、焦点距離の異なるレンティキュラレンズを上記ｘ方向及びｙ方向に２枚重ねて設けることで、上述した蝿の目レンズ９による場合と同様の作用を得るようにしてもよい。例えば、図１７（ａ）に示すように、ｘ方向に並ぶ各画素、ａＬ，ｄＬ，ｄＲ，ａＲに対しては、ＬＣＤ２０の画素発光面L1上の光拡散方向規制子１５００の上に設けられたレンティキュラレンズ７の半円柱状レンズ７１（図１７（ａ）の奥行方向に延びる）により、図１５に示した光の屈折作用と同様の光の屈折作用を得ると共に、図１７（ｂ）に示すように、ｙ方向に並ぶ各画素、ｃＬ，ｂＬ，ｂＲ，ｃＲに対しては、上記レンティキュラレンズ７の上に更に設けられたレンティキュラレンズ８の半円柱状レンズ８１（図１７（ｂ）の奥行方向に延びる）により、図１６に示した光の屈折作用と同様の光の屈折作用を得る。各レンティキュラレンズ７，８は、半円柱状レンズ７１，８１の長さ方向に直交する曲面方向（画素ａＬ，ｄＬ，ｄＲ，ａＲにとっての図１７（ａ）のｘ方向、画素ｃＬ，ｂＬ，ｂＲ，ｃＲにとっての図１７（ｂ）のｙ方向）では、各画素の光をレンズ効果により屈折させる作用を有するが、半円柱状レンズ７１，８１の長さ方向では、各画素の光を素通りさせるだけで、各画素の光を屈折させる作用を有しないことに基づくものである。

以上のような画像表示装置１，１０，１００，１０１，１０２は、コンピュータのディスプレイとして用いられることで、複数人がテーブルを囲んで行うような作業全般を支援することが可能である。さらには、以下のような用途に適用される。
(1)公共：画像表示装置１等により、見る方向で文字の向きを変えたり、異なる情報を提示するなど、観察位置に応じてパーソナライズできる画像表示を行うことができる。例えば、同一の地図が表示されたディスプレイを４方から囲んで複数の観察者が視認する場合に、画像表示装置１等により、地図をなす図形部分は各人に同一の画像を視認させ、文字については各人の視認方向に応じた天地方向として各別に表示する、又は各人に応じて異なる情報を表示する。
(2)産業：画像表示装置１０１，１０２により、複数人に対して、仮想的なモックアップ（外見を実物そっくりに似せた模型）試作支援が可能となる。
(3)医療：画像表示装置１等により、医師と患者が対面からディスプレイを囲んで行うインフォームドコンセントの支援が可能である。画像表示装置１０１，１０２により、術式シミュレーションのためのテーブル型立体映像表示装置を実現できる。
(4)娯楽：ディスプレイの四方を囲んで複数人で行う対戦型ボードゲーム機器について、画像表示装置１等により、各人に対して異なる表示を行ってアミューズメント性を高めることができる。また、画像表示装置１等により、オンラインゲームの個人端末での戦術表示に対する共有画面での戦略表示を各人に対して異なる表示とすることができる。
(5)広告：画像表示装置１０１，１０２により、床や天井等に埋め込む立体広告を行うことができる。この場合、視認の場所が異なる各人に対して異なる画像を視認させることも可能になる。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。上記各実施形態として示した本発明に係る画像表示装置の構成及び処理は、単なる一例に過ぎず、本発明に係る画像表示装置の構成及び処理を、上述した構成及び処理に限定する趣旨ではない。

本発明の第１実施形態に係る画像表示装置の概略構成を示す図である。画像表示装置のスクリーン部分の側断面図である。光拡散方向規制部材による画素の視界制限を模式的に示す図である。スクリーンの上方において画素ａ群のみが視認される領域を模式的に表した図である。本発明の第２実施形態に係る画像表示装置の一例の概略構成を示す図である。画像表示装置の制御ブロック図である。画像表示装置のＬＣＤ部分の側断面図である。ＬＣＤの上方において画素ｂ群のみが視認される領域を模式的に表した図である。（ａ）は第３実施形態に係る画像表示装置が表示対象とする４つの画像について、当該各画像に属するそれぞれの画素をマトリクス状に並べて１組とした状態を示す平面図、（ｂ）は当該マトリクス状の画素の組が複数並ぶ状態を示す図である。図９（ａ）の断面線Ｅでの画像表示装置のＬＣＤ部分の側断面図である。図９（ａ）の断面線Ｆでの画像表示装置のＬＣＤ部分の側断面図である。第４実施形態に係る画像表示装置におけるＬＣＤ上の光拡散方向規制子及びレンティキュラレンズ部分を示す斜視図である。第５実施形態に係る画像表示装置におけるＬＣＤ上の光拡散方向規制子及び蝿の目レンズ部分を示す斜視図である。第５実施形態に係る画像表示装置のＬＣＤにおいて、マトリクス状の画素の組が複数並ぶ状態を示す図である。各画素の光線制御方向を示す図である。各画素の光線制御方向を示す図である。（ａ）（ｂ）は、第５実施形態に係る画像表示装置において、蝿の目レンズに代えて、レンティキュラレンズを用いた例を示す図である。

符号の説明

１，１０，１００，１０１，１０２画像表示装置
１１スクリーン
１２プロジェクタ
１３画像生成部
１５，１５０，１５００光拡散方向規制子
１５０１反射部
１５０１ａ，１５０１ｂ，１５０１ｃ，１５０１ｄ反射部
１５０２遮蔽部，
１５１，１５１ａ，１５１ｂ光拡散方向規制部材
２０ＬＣＤ
２１液晶パネル
２２，２３偏光板
２５バックライト
３０画像制御部
３１グラフィックコントローラ
３１１画像データ記憶部
３１２ディスプレイコントローラ
７レンティキュラレンズ
７１，８１半円柱状レンズ
９蝿の目レンズ
９１レンズ
ａ，ｂ，ｃ，ｄ画素
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ観察者
Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１画像
Ｍ１〜Ｍ４マトリクス
Ｍ１１〜Ｍ１９マトリクス

Claims

表示対象とする複数の画像について、当該各画像を構成する画素群の各画素毎に、当該各画像を表す画像信号に応じた光を照射する画像表示部と、
前記画像表示部からの前記各画素毎の光が照射される表示面と、
前記表示面上に設けられ、前記表示面から発せられる前記各画素毎の光を、当該各画素が属する画像の別に応じて定められた各画像毎に異なる画像別視域方向に向けて拡散させる光拡散方向規制部材と、
光線方向制御部材と
を備え、
前記画像表示部は、表示対象とする２つの画像について、当該各画像に属するそれぞれの画素の光を一定方向に交互に並べて前記表示面に照射し、
前記光拡散方向規制部材は、前記交互に並ぶ前記各画像に属するそれぞれの画素からなる１組毎の間隔で前記表示面に対して垂直に設けられ、当該表示面から発せられる各画素の光を、当該表示面から予め定められた角度までの領域において遮蔽する高さを有し、
前記画像表示部は、前記表示対象とする各画像のそれぞれを、右目視認用画素群で構成される右目視認用画像と、左目視認用画素群で構成される左目視認用画像とで構成される画像とし、当該右目視認用画素と左目視認用画素とを前記一定方向に並べてなる２画素を、前記表示面に照射する画素として、前記表示面に照射し、
前記光線方向制御部材は、前記光拡散規制部材によって前記各画素の光が拡散される位置に設けられ、前記右目視認用画素の光と左目視認用画素の光とを、それぞれに予め定められた異なる方向にのみ向かうように制御し、
前記表示面の前記一定方向における一端から前記一定方向の一方の外側に距離Ｗ２離れ、かつ、前記光拡散方向規制部材の先端から前記表示面に垂直に距離ｄ離れた第１の位置から、前記表示面に対し前記一定方向の前記一方の外側に上向きの角度θ１から角度θ２までの範囲の視認領域に位置する観察者Ａに対して画像が表示され、
前記表示面の前記一定方向における他端から前記一定方向の他方の外側に距離Ｗ２離れ、かつ、前記光拡散方向規制部材の先端から前記表示面に垂直に距離ｄ離れた第２の位置から、前記表示面に対し前記一定方向の他方の外側に上向きの角度θ１から角度θ２までの範囲の視認領域に位置する観察者Ｂに対して画像が表示され、
前記表示面の前記一定方向における幅をＷ１とし、前記画素の前記一定方向における幅をＷｐとし、前記光拡散方向規制部材の高さをｈとしたとき、θ１＝ｔａｎ ^−１｛ｈ／（２×Ｗｐ）｝であり、θ２＝ｔａｎ ^−１（ｈ／Ｗｐ）であり、Ｗ２＝Ｗ１−２×Ｗｐであり、ｄ＝ｈ×Ｗ２／Ｗｐである画像表示装置。
前記光線方向制御部材は、レンティキュラレンズからなる請求項１に記載の画像表示装置。
前記レンティキュラレンズは、前記一定方向に延びる半円柱状レンズが前記一定方向の直交方向に複数並んで構成され、
前記半円柱状レンズの前記直交方向における幅は、前記左目視認用画素及び前記右目視認用画素からなる１組の幅を覆うように設定される請求項２に記載の画像表示装置。
前記光線方向制御部材は、パララクスバリアからなる請求項１に記載の画像表示装置。