KR20130030818A - 렌즈 부품 및 화상 표시 장치 - Google Patents

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스미토모덴코파인폴리머 가부시키가이샤
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Abstract

일 실시 형태의 렌즈 부품은 K개의 단위 렌즈를 구비한다. K(≥2)개의 단위 렌즈는, 제 1 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖고, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 최소 주기 PL로 병렬 배치되어 있다. 각 단위 렌즈는, 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 구분되는 M(≥2)개의 부분 렌즈를 포함한다. 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각이, 제 1 방향 및 제 2 방향의 양쪽에 수직인 제 3 방향에 평행하고 서로 다른 광축을 갖고, 물체면 위의 공통점을 상면 위의 서로 다른 위치에 결상한다.

Description

렌즈 부품 및 화상 표시 장치{LENS COMPONENT AND IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 복수의 시점 각각을 향해 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치, 및, 이 화상 표시 장치에 포함되는 렌즈 부품에 관한 것이다.
복수의 시점 각각을 향해 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치는, 예컨대 카 네비게이션 시스템에 있어서 운전석 및 조수석 각각에 앉아 있는 사람에 대하여 서로 다른 화상을 표시하거나, 혹은, 동일 인물의 우안 및 좌안 각각에 대하여 서로 다른 화상을 표시하는 것에 의해 입체 화상으로 인식시키거나 할 수 있다.
이러한 화상 표시 장치로서, 액정 등을 이용한 표시 패널과, 원통 렌즈(cylindrical lens)가 병렬 배치된 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 구비하는 것이 알려져 있다. 표시 패널로서 액정 표시 패널이 이용되는 경우, 블랙 매트릭스라고 불리는 차폐 영역으로 개개의 화소가 둘러싸여 있다. 표시 패널에 있어서 화소 사이에 차폐 영역이 존재하고 있는 것에 의해, 화상 표시 장치가 화상을 표시하는 상면(image surface) 위에서는, 차폐 영역에 대응하는 검은 영역이 발생하여 버린다.
이 검은 영역이 상면 위의 위치에 따라서는 인식되게 되어, 화상 내에서 검은 줄무늬가 되어 관찰되므로, 화질이 저하된다. 그래서, 특허 문헌 1에 개시된 발명은, 액정 표시 패널과 렌티큘러 렌즈의 사이에 이방성 산란 시트를 마련하는 것에 의해, 화소 사이의 차폐 영역에 기인하는 화질의 저하를 회피하는 것을 도모하고자 하고 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2008-134617호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 개시된 발명에서는, 화상을 형성하기 위해 필요한 빛도 이방성 산란 시트에 의해 산란시키게 되므로, 이에 의해 화질이 저하된다.
본 발명은, 상기 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것이며, 복수의 시점 각각을 향해 고품질의 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치, 및, 이 화상 표시 장치에 있어서 적합하게 이용되는 렌즈 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 렌즈 부품은, 물체면 위의 화상을 상면 위에 결상하는 렌즈 부품으로서, (1) 각각 제 1 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖는 K개의 단위 렌즈이며, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 최소 주기 PL로 병렬 배치된 상기 K개의 단위 렌즈를 구비하고, (2) K개의 단위 렌즈 각각이, 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 구분되는 M개의 부분 렌즈를 포함하고, (3) 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각이, 제 1 방향 및 제 2 방향의 양쪽에 수직인 제 3 방향에 평행하고 서로 다른 광축을 갖고, 물체면 위의 공통점을 상면 위의 서로 다른 위치에 결상하는 것을 특징으로 한다. 단, K, M은 2 이상의 정수이다.
일 실시 형태의 렌즈 부품에서는, 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각이, 서로 같은 초점 거리를 갖고 있더라도 좋다. 또한, 일 실시 형태의 렌즈 부품에서는, 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각이 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 차지하는 비율이 서로 같더라도 좋다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 화상 표시 장치는, (1) 서로 수직인 제 1 방향 및 제 2 방향의 양쪽에 평행한 면 위에 복수의 단위 화소 세트가 2차원 배열되고, 복수의 단위 화소 세트 각각이 제 2 방향을 따라 배열된 N개의 부분 화소를 포함하는 표시 패널과, (2) 표시 패널을 물체면으로 하여 그 물체면 위의 화상을 상면 위에 결상하고, 제 2 방향에 대하여 단위 화소 세트에 대응하여 단위 렌즈가 마련되어 있는 상기 렌즈 부품을 구비하는 것을 특징으로 한다. 단, N은 2 이상의 정수이다.
일 실시 형태의 화상 표시 장치에서는, 표시 패널의 복수의 단위 화소 세트 각각에 있어서 제 2 방향을 따라 N개의 부분 화소의 서로의 사이에 차폐 영역이 존재하고, 차폐 영역의 제 2 방향에서의 폭이, 렌즈 부품의 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각의 광축의 제 2 방향에서의 간격과 같더라도 좋다. 또한, 일 실시 형태의 화상 표시 장치에서는, 표시 패널의 복수의 단위 화소 세트 각각에 있어서, 제 2 방향에서의 N개의 부분 화소의 각 폭과 차폐 영역의 폭이 서로 같더라도 좋다.
일 실시 형태의 화상 표시 장치에서는, M의 값이 2이며, 렌즈 부품의 K개의 단위 렌즈 중 제 2 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 렌즈에 포함되는 2개의 부분 렌즈 각각의 광축의 제 2 방향에서의 중간 위치와, 표시 패널의 복수의 단위 화소 세트 중 제 2 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 화소 세트의 중앙 위치가, 서로 같더라도 좋다. 또한, 일 실시 형태의 화상 표시 장치에서는, 렌즈 부품 및 표시 패널 각각이, 양자를 조립할 때의 위치 맞춤을 위한 마크를 갖고 있더라도 좋다.
본 발명에 의하면, 복수의 시점 각각을 향해 화상을 표시할 수 있고, 그 화상의 화질의 열화를 억제할 수 있다.
도 1은 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시의 원리를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시에 있어서의 표시 패널(20)의 화소와 상면 A 위의 상의 관계를 설명하는 도면이다.
도 3은 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시에 있어서의 표시 패널(20)의 화소와 상면 A 위의 상의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태의 화상 표시 장치의 렌즈 부품(10)을 설명하는 도면이다.
도 5는 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이다.
도 6은 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이다.
도 8은 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 실시 형태에 있어서의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시 형태에 있어서의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 제 1 비교예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 12는 제 1 비교예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 제 1 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 14는 제 1 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 제 2 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 16은 제 2 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은 제 3 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 18은 제 3 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 19는 제 2 비교예의 화상 표시 장치(2)에 의한 화상 표시의 원리를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 20은 제 2 비교예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 21은 제 2 비교예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 22는 제 4 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 23은 제 4 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 24는 비구면 렌즈의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 25는 비구면 렌즈의 최적화 조건을 나타내는 도면이다.
도 26은 제 5 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 27은 제 5 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 실시 형태의 화상 표시 장치의 중앙에서의 단위 렌즈와 단위 화소 세트의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 29는 렌즈 부품(10) 및 표시 패널(20)의 조립시의 위치 맞춤을 위한 마크를 설명하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세히 설명한다. 또, 도면의 설명에 있어서 동일 또는 동등한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 먼저 비교예의 화상 표시 장치에 대하여 설명한 후에, 실시 형태의 화상 표시 장치에 대하여 설명한다. 또한, 설명의 편의를 위해 도면에 있어서 XYZ 직교 좌표계를 나타내고 있다.
도 1은, 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시의 원리를 모식적으로 나타내는 도면이다. 화상 표시 장치(1)는, 렌즈 부품(10) 및 표시 패널(20)을 구비하고, 표시 패널(20)을 물체면으로 하여 그 물체면 위의 화상을 렌즈 부품(10)에 의해 상면 A 위에 결상한다.
렌즈 부품(10)은, 각각 X 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖는 원통 렌즈(111~11K)가 단위 렌즈로서 일정 주기로 Y 방향으로 병렬 배치된 렌티큘러 렌즈이다. K는 2 이상의 정수이다. 원통 렌즈(111~11K) 각각의 광축은 Z 방향에 평행이다. 렌즈 부품(10)은 개략적으로는 평판 형상으로서, 표시 패널(20)에 대향하는 면이 평면이며, 상면 A에 대향하는 면이 볼록면으로 되어 있다. 이 도면에서는 렌즈 부품(10)의 볼록면의 형상이 나타나 있다.
표시 패널(20)은, XY 평면 위에 복수의 단위 화소 세트(21)가 2차원 배열된 것이다. 각 단위 화소 세트(21)는, Y 방향을 따라 배열된 2개의 부분 화소(22L, 22R)를 포함한다. 좌안용 부분 화소(22L)와 우안용 부분 화소(22R)는 Y 방향으로 교대로 배치되어 있다. 또한, 블랙 매트릭스라고 불리는 차폐 영역(23)이 좌안용 부분 화소(22L)와 우안용 부분 화소(22R)의 사이에 존재한다.
단위 화소 세트(21k)가 원통 렌즈(11k)에 대응하고 있는 것으로 하면, 단위 화소 세트(21k)의 좌안용 부분 화소(22L)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 좌안용 상 IL이 형성되고, 단위 화소 세트(21k)의 우안용 부분 화소(22R)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 우안용 상 IR이 형성된다. 그리고, 상면 A 위의 좌안용 상 IL의 형성 범위에 있는 좌안 EL의 망막에는 좌안용 화상이 결상되고, 상면 A 위의 우안용 상 IR의 형성 범위에 있는 우안 ER의 망막에는 우안용 화상이 결상된다. 따라서, 각 단위 화소 세트(21)의 좌안용 부분 화소(22L) 및 우안용 부분 화소(22R) 각각에 적절한 화상 데이터가 주어지는 것에 의해, 좌안 EL 및 우안 ER에 의해 입체 화상이 시인된다.
그러나, 상면 A 위에는, 좌안용 상 IL과 우안용 상 IR의 사이에, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB가 발생하여 버린다. 이 검은 영역 IB가 상면 A 위의 위치에 따라서는 인식되게 되어, 입체 화상 내에서 검은 줄무늬가 되어 관찰되므로, 화질이 저하된다.
도 2 및 도 3 각각은, 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시에 있어서의 표시 패널(20)의 화소와 상면 A 위의 상의 관계를 설명하는 도면이다. 도 2 및 도 3 각각의 영역 (b)에는, 화상 표시 장치(1)의 화소가 개략적으로 나타나 있다. 또한, 도 2 및 도 3 각각의 영역 (a)에는, 상면 A에 있어서의 광강도가 나타나 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 단위 화소 세트(21k)에 포함되는 부분 화소(22L, 22R) 각각의 Y 방향의 폭을 WP로 한다. 단위 화소 세트(21k)에 포함되는 부분 화소(22L)와 부분 화소(22R)의 사이의 차폐 영역(23)의 Y 방향의 폭을 WB로 한다. 단위 화소 세트(21k)의 Y 방향의 폭을 P(=2(WP+WB))로 한다. 렌즈 부품(10)의 출사측 주평면과 상면 A의 사이의 거리를 L1로 한다. 렌즈 부품(10)의 입사측 주평면과 표시 패널(20)의 사이의 거리를 L2로 한다.
부분 화소(22L, 22R)의 Y 방향의 폭을 밑변으로 하고 거리 L2를 높이로 하는 삼각형과, 상면 A에 있어서의 상 IL, IR의 Y 방향의 폭을 밑변으로 하고 거리 L1을 높이로 하는 삼각형은, 상사(相似) 관계에 있다. 또, 엄밀히는, 렌즈 부품(10)과 표시 패널(20)의 사이에는 다른 부재(유리, 편광판, 접착제 등)가 존재하는 경우가 있다. 렌즈 두께가 위치에 관계없이 일정하게 렌즈 선단까지의 두께라고 가정한 근축 계산(paraxial calculation)에서는, 거리 L2는 각 층의 두께를 각 층의 굴절률로 나눈 것의 합이 된다. L1, L2는, 각 부재의 두께 및 굴절률이나 설정한 상면의 위치(관찰 위치)에 근거하여 광선 행렬을 푸는 것에 의해 구해진다.
도 2의 영역 (b)에서는, 단위 화소 세트(21k)의 Y 방향 중심, 및, 단위 화소 세트(21k)에 대응하는 원통 렌즈(11k)의 Y 방향 중심은, 모두 Y=0에 위치하고 있다. 이때, 도 2의 영역 (a)에 나타나는 바와 같이, 상면 A 위에 있어서, 좌안용 부분 화소(22L)에 대응하는 좌안용 상 IL은 하기 (1)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성되고, 우안용 부분 화소(22R)에 대응하는 우안용 상 IR은 하기 (2)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성된다. 또한, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB는 하기 (3)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성된다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
도 3의 영역 (b)에서는, 단위 화소 세트(21k)의 Y 방향 중심은 Y=0에 위치하고 있는 것에 비하여, 단위 화소 세트(21k)에 대응하는 원통 렌즈(11k)의 Y 방향 중심은 Y=-t에 위치하고 있다. 이때, 도 3의 영역 (a)에 나타나는 바와 같이, 상면 A 위에 있어서, 좌안용 부분 화소(22L)에 대응하는 좌안용 상 IL은 하기 (4)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성되고, 우안용 부분 화소(22R)에 대응하는 우안용 상 IR은 하기 (5)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성된다. 또한, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB는 하기 (6)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성된다.
Figure pct00004
Figure pct00005
Figure pct00006
즉, 도 2의 경우와 비교하여 도 3의 경우에는, 단위 화소 세트(21k)에 대하여 원통 렌즈(11k)가 Y 방향으로 -t만큼 이동하고 있는 것에 의해, 상면 A 위에 있어서 좌안용 상 IL, 우안용 상 IR 및 검은 영역 IB는 모두 Y 방향으로 -t(1+L1/L2)만큼 시프트하게 된다. 즉, 상면 A 위에 있어서 도 2에서는 광강도 0인 부분에도 도 3에서는 빛이 도달한다.
도 4는, 본 실시 형태의 화상 표시 장치의 렌즈 부품(10)을 설명하는 도면이다. 도 4에서도 렌즈 부품의 볼록면의 형상이 나타나 있다. 도 4의 영역 (a) 및 영역 (b)는, 각각 X 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖는 복수의 원통 렌즈가 일정 주기 PL로 Y 방향으로 병렬 배치된 렌티큘러 렌즈(4A, 4B)를 나타낸다. 이 렌티큘러 렌즈는, 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 포함되는 것과 같은 것이다. 도 4의 영역 (a)의 렌티큘러 렌즈에 대하여 도 4의 영역 (b)의 렌티큘러 렌즈는 Y 방향으로 t만큼 시프트하고 있다.
도 4의 영역 (c)에 나타나는 본 실시 형태의 렌즈 부품(10)은, 각각 X 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖고 Y 방향으로 최소 주기 PL로 병렬 배치된 K개의 단위 렌즈(11)를 구비한다. 각 단위 렌즈(11)는, Y 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 구분되는 2개의 부분 렌즈(121, 122)를 포함한다. 최소 주기 PL 내의 0~PL'의 범위에 있는 부분 렌즈(121)는 도 4의 영역 (a) 중의 실선 부분에 상당한다. 최소 주기 PL 내의 PL'~PL의 범위에 있는 부분 렌즈(122)는 도 4의 영역 (b) 중의 실선 부분에 상당한다.
즉, 각 단위 렌즈(11)에 포함되는 2개의 부분 렌즈(121, 122) 각각은, Z 방향에 평행하고 서로 다른 광축(Y 방향으로 t만큼 서로 떨어져 있는 광축)을 갖고, 물체면 위의 공통점을 상면 A 위의 서로 다른 위치(Y 방향으로 -t(1+L1/L2)만큼 서로 시프트한 위치)에 결상할 수 있다. 이에 의해, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB(관찰할 때에 검은 줄무늬가 되어 보이는 영역)를 좁게 할 수 있고, 혹은, 검은 영역 IB를 없앨 수 있다.
도 2의 영역 (a) 및 도 3의 영역 (a) 각각에 나타난 광강도 분포로부터, 하기 (7)식에 나타나는 조건이 성립될 때, 상면 A 위에 있어서 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 존재한다. 하기 (8)식에 나타나는 조건이 성립될 때, 상면 A 위에 있어서 좌안용 상 IL과 우안용 상 IR이 서로 일부 겹쳐 크로스토크가 발생한다. 따라서, 하기 (9)식에 나타나는 조건이 성립되는 경우에는, 크로스토크가 발생하는 일 없이, 영역 IB의 Y 방향의 폭이 제로가 된다. 또, (7)식~(9)식 각각에 있어서, 좌변은 도 2에서의 검은 영역 IB의 좌측 경계 위치를 나타내고, 우변은 도 3에서의 검은 영역 IB의 우측 경계 위치를 나타낸다.
Figure pct00007
Figure pct00008
Figure pct00009
상기 (9)식으로부터 하기 (10)식을 얻을 수 있다. 통상, 거리 L2는 수백 ㎛~수 ㎜인 것에 비하여, 거리 L1은 수백 ㎜로 충분히 크다. 따라서, (10)식은 하기 (11)식으로 근사될 수 있다.
Figure pct00010
Figure pct00011
또, 렌즈 부품(10)의 각 단위 렌즈(11)에 포함되는 부분 렌즈(121, 122) 각각은, YZ 단면에 있어서, 구면 렌즈 형상을 갖고 있더라도 좋고, 비구면 렌즈 형상을 갖고 있더라도 좋다. 부분 렌즈(121, 122) 각각의 렌즈 형상은, 광선 행렬을 푸는 것에 의해 얻을 수 있다. 그러나, 부분 렌즈(121, 122) 각각의 렌즈 형상이 광선 행렬의 해(solution)로부터 수 % 정도 다르더라도, 충분히 시점 분리가 가능하므로 실용상의 문제는 없다. 단, 상면 A 위에 있어서의 Y 방향의 화질의 균일성의 관점으로부터, 각 단위 렌즈(11)에 포함되는 부분 렌즈(121, 122) 각각은 서로 같은 초점 거리를 가질 수 있다.
다음으로, 도 5~도 10을 이용하여 제 1 비교예 및 본 실시 형태 각각의 화상 표시 장치의 동작을 설명한다. 도 5는, 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이며, 도 6은, 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 7은, 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이며, 도 8은, 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9는, 본 실시 형태에 있어서의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이며, 도 10은, 본 실시 형태에 있어서의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
제 1 비교예에 있어서, 도 5 및 도 6에 나타나는 바와 같이, 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때(도 4의 영역 (a)의 경우), 상면 A 위의 우안용 상 IR1 및 좌안용 상 IL1도 -Y 방향으로 시프트한다. 한편, 도 7 및 도 8에 나타나는 바와 같이, 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때(도 4의 영역 (b)의 경우), 상면 A 위의 우안용 상 IR2 및 좌안용 상 IL2도 +Y 방향으로 시프트한다.
이에 비하여, 본 실시 형태에 있어서는, 도 9 및 도 10에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈(11) 중 부분 렌즈(121)를 지나 상면 A에 형성되는 우안용 상 IR1 및 좌안용 상 IL1과, 단위 렌즈(11) 중 부분 렌즈(122)를 지나 상면 A에 형성되는 우안용 상 IR2 및 좌안용 상 IL2는, 상면 A 위에 있어서 서로 다른 영역에 형성된다(도 10의 영역 (a)). 따라서, 본 실시 형태에서는, 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR1과 우안용 상 IR2가 겹친 우안용 상 IR이 형성되고, 또한, 좌안용 상 IL1과 좌안용 상 IL2가 겹친 좌안용 상 IL이 형성된다(도 10의 영역 (b)).
다음으로, 제 1 비교예, 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 3 실시예 각각에 있어서의 상면 A 위에서의 광강도 분포의 계산예를 설명한다. 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 3 실시예는, 상기의 본 실시 형태의 구체적인 예이다. 이하의 계산예에서는, 렌즈는 구면 렌즈인 것으로 했다.
도 11은, 제 1 비교예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 12는, 제 1 비교예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 1 비교예에서는, 도 11에 나타나는 바와 같이, 단위 화소 세트의 Y 방향의 폭 P를 0.2㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 각각의 Y 방향의 폭 WP를 0.08㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 사이의 차폐 영역의 Y 방향의 폭 WB를 0.02㎜로 했다.
렌즈의 출사측 주평면과 상면의 사이의 거리 L1을 350㎜로 하고, 렌즈의 입사측 주평면과 표시 패널의 사이의 거리 L2를 0.52㎜로 했다. 또, 렌즈의 두께를 0.3㎜로 하고, 렌즈의 굴절률을 1.6으로 하고, 렌즈와 표시 패널의 사이에 두께 0.5㎜이고 굴절률 1.5인 유리가 있는 것으로 하여, 거리 L2를 0.52㎜(=0.3/1.6+0.5/1.5)로 했다. 또한, 실제로는 렌즈와 표시 패널의 사이에 편광판이나 접착제가 존재하는 경우가 있지만, 이들을 무시했다.
이들의 파라미터의 값을 이용하여 광선 행렬을 푸는 것에 의해, 렌즈의 곡률반경은 0.31㎜로 계산되었다. 표시 패널의 Y 방향의 폭을 32.2㎜로 하여, 표시 패널이 161개의 단위 화소 세트를 구비하는 것으로 했다.
도 11 중에 있어서, Y=80P=16㎜에 위치하는 가장 바깥의 단위 화소 세트는, 중앙(Y=0)에 위치하는 단위 화소 세트로부터 세어 80번째의 단위 화소 세트이다. 상면 A 위에 있어서 각 단위 화소 세트로부터 도달한 상을 시인 범위에서 대략 겹치기 위해, Y=80P에 위치하는 80번째의 단위 화소 세트의 중심 위치의 상이, Y=80PL에 위치하는 80번째의 렌즈를 지나, 상면 A 위의 Y=0의 위치에 오도록 했다. 상술한 바와 같은 삼각형의 상사 관계로부터, 단위 렌즈의 Y 방향의 폭 PL은 0.1997㎜로 계산되었다.
제 1 비교예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 12에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR과 좌안용 상 IL의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 존재하고 있다.
도 13은, 제 1 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 14는, 제 1 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 1 실시예에서는, 도 13에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈 형상 이외의 파라미터에 대한 계산 조건은 상기 제 1 비교예의 계산 조건과 같다. 이 제 1 실시예의 렌즈 부품(10)에서는, 단위 렌즈는, 제 1 비교예의 렌즈(13A)를 -Y 방향(좌측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(13B)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(121)와, 제 1 비교예의 렌즈(13A)를 +Y 방향(우측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(13C)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(122)를 포함한다. t/2=WB/2=0.01㎜이다.
부분 렌즈(121, 122) 각각의 광축은, Z 방향에 평행하고, 서로 거리 t만큼 떨어져 있다. 렌즈 부품의 중앙에 위치하는 단위 렌즈에 포함되는 부분 렌즈(121, 122) 각각의 광축의 Y 방향 중심 위치는, 표시 패널의 중앙에 위치하는 단위 화소 세트의 Y 방향 중심 위치와 일치하고 있다. 각 단위 렌즈의 Y 방향의 폭 PL(0.1997㎜)에 있어서, -Y 방향측의 0.05㎜ 폭의 영역에 부분 렌즈(121)가 존재하고, +Y 방향측의 0.1497㎜ 폭의 영역에 부분 렌즈(122)가 존재한다.
제 1 실시예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 14에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR과 좌안용 상 IL의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 없어져 있으며, 화상을 관찰했을 때의 검은 줄무늬가 없어진다. 또, 도 14에서는, 광강도가 위치에 따라 계단 형상으로 변화하고 있어 광강도가 낮은 영역이 있지만, 광강도 0에서 흑색이 되어 관찰되는 영역보다, 인간의 눈에는 훨씬 인식되기 어렵다.
도 15는, 제 2 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 16은, 제 2 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 2 실시예에서는, 도 15에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈 형상 이외의 파라미터에 대한 계산 조건은 상기 제 1 비교예의 계산 조건과 같다. 즉, 제 2 실시예의 렌즈 부품(10)에서는, 단위 렌즈는, 제 1 비교예의 렌즈(15A)를 -Y 방향(좌측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(15B)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(121)와, 제 1 비교예의 렌즈(15A)를 +Y 방향(우측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(15C)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(122)를 포함한다. 앞의 제 1 실시예에서는 부분 렌즈(121, 122)의 Y 방향의 폭의 비가 대략 1:3이었던 것에 비하여, 이 제 2 실시예의 렌즈 부품(10)에서는 부분 렌즈(121, 122)의 Y 방향의 폭의 비를 1:1로 했다.
제 2 실시예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 16에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR과 좌안용 상 IL의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 없어져 있으며, 화상을 관찰했을 때의 검은 줄무늬가 없어진다. 또한, 제 2 실시예에서는, 상면 A 위의 광강도 분포는 Y=0의 위치를 중심으로 하여 대칭이 되므로, 보다 자연스러운 화상을 얻을 수 있다. 또한, 제 2 실시예의 렌즈 부품은, 제 1 실시예와 달리 불연속 부분이 없어지므로, 제조가 보다 용이하게 된다.
도 17은, 제 3 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 18은, 제 3 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 3 실시예의 렌즈 부품(10)에서는, 단위 렌즈는, 제 1 비교예의 렌즈(17A)를 -Y 방향(좌측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(17B)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(121)와, 제 1 비교예의 렌즈(17A)를 +Y 방향(우측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(17C)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(122)를 포함한다. 제 3 실시예에서는, 도 17에 나타나는 바와 같이, 제 1 비교예, 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 마찬가지로, 단위 화소 세트의 Y 방향의 폭 P를 0.2㎜로 하고, 렌즈의 출사측 주평면과 상면의 사이의 거리 L1을 350㎜로 하고, 렌즈의 입사측 주평면과 표시 패널의 사이의 거리 L2를 0.52㎜로 하고, 단위 렌즈의 Y 방향의 폭 PL을 0.1997㎜로 했다.
제 3 실시예에서는, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 각각의 Y 방향의 폭 WP를 0.05㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소의 사이의 차폐 영역의 Y 방향의 폭 WB를 0.05㎜로 하여, 양자를 같게 했다. 또한, 부분 렌즈(121, 122)의 Y 방향의 폭의 비를 1:1로 했다.
제 1 비교예에 있어서, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 각각의 Y 방향의 폭 WP와 각 부분 화소의 사이의 차폐 영역의 Y 방향의 폭 WB를 서로 같게 하면, 상면 A에 있어서, 우안용 상 IR, 좌안용 상 IL 및 검은 영역 IB 각각의 Y 방향의 폭도 서로 같아진다. 이에 비하여, 제 3 실시예에서는, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 18에 나타나는 바와 같이, 부분 렌즈(121, 122)에 의해 ±t/2만큼 시프트된 우안용 상 IR 및 좌안용 상 IL의 중첩이 되므로, 대략 균일한 강도 분포가 된다.
따라서, 제 3 실시예에서는, 제 2 실시예의 효과에 더하여, 강도 분포가 균일하며 보다 자연스러운 화상을 얻을 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상면 A에서의 실질적인 시인 범위(즉, 광강도 분포가 대략 균일한 범위)는, 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서는, 우안용 상 IR에 대해서는 Y=-55㎜~-13㎜이고, 좌안용 상 IL에 대해서는 Y=+13㎜~+55㎜인 것에 비하여, 제 3 실시예에서는, 우안용 상 IR에 대해서는 Y=-65㎜~0이고, 좌안용 상 IL에 대해서는 Y=0~+65㎜이며, 각각 시인 범위를 넓게 취할 수 있다.
또, 도 18의 영역 (a)에 있어서, 우안용 상 IR 및 좌안용 상 IL 각각의 중앙 부근에, 국소적으로 강도가 큰 부분을 볼 수 있다. 이것은, +Y 방향으로 시프트한 부분 렌즈에 의한 상과, -Y 방향으로 시프트한 부분 렌즈에 의한 상의 전환 부분에서, 렌즈의 구면수차에 의해 약간 광강도 분포가 아래를 끌어 약간의 오버랩(도 18의 영역 (b) 중의 점선으로 둘러싸인 부분)이 발생한 것에 따른다. 그러나, 인간의 눈에는, 이러한 국소적인 강도의 변화는 인식되기 어렵다. 이 약간의 오버랩은, 화소의 폭이나 렌즈의 시프트의 양에 약간의 수정을 가하는 것 등에 의해 개선이 가능하다.
지금까지 설명한 비교예 및 실시 형태에서는 시점의 수가 2였지만, 본 발명은 일반적으로 시점의 수가 2 이상인 경우에 적용 가능하다. 시점의 수가 N인 경우, 표시 패널의 각 단위 화소 세트는 Y 방향으로 배열된 N개의 부분 화소를 포함한다. 즉, N매의 그림을 화소마다 분할하고, 표시 패널 위에서는 Y 방향으로, 1번째의 그림을 구성하는 부분 화소, 2번째의 그림을 구성하는 부분 화소, …, N번째의 그림을 구성하는 부분 화소의 차례로 배치한 것을 단위 화소 세트로 하여, 렌즈에 의해 각 시점의 상을 분배한다.
다음으로, 시점의 수가 3인 경우에 대하여 설명한다. 도 19는, 제 2 비교예의 화상 표시 장치(2)에 의한 화상 표시의 원리를 모식적으로 나타내는 도면이다. 화상 표시 장치(2)는, 렌즈 부품(10) 및 표시 패널(20)을 구비하고, 표시 패널(20)을 물체면으로 하여 그 물체면 위의 화상을 렌즈 부품(10)에 의해 상면 A 위에 결상한다. 렌즈 부품(10)은, 도 1에 나타난 것과 같다.
표시 패널(20)은, XY 평면 위에 복수의 단위 화소 세트(21)가 2차원 배열된 것이다. 시점의 수가 3인 경우, 각 단위 화소 세트(21)는, Y 방향을 따라 배열된 3개의 제 1 부분 화소(221), 제 2 부분 화소(222) 및 제 3 부분 화소(223)를 포함한다. 부분 화소(221, 222, 223)는 Y 방향으로 차례로 배치되어 있다. 또한, 블랙 매트릭스라고 불리는 차폐 영역(23)이, 부분 화소(221)와 부분 화소(222)의 사이에 존재하고, 부분 화소(222)와 부분 화소(223)의 사이에 존재한다.
단위 화소 세트(21k)가 원통 렌즈(11k)에 대응하고 있는 것으로 하면, 단위 화소 세트(21k)의 제 1 부분 화소(221)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 제 1 상 I1이 형성되고, 단위 화소 세트(21k)의 제 2 부분 화소(222)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 제 2 상 I2가 형성되고, 또한, 단위 화소 세트(21k)의 제 3 부분 화소(223)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 제 3 상 I3이 형성된다. 그리고, 상면 A 위의 제 1 및 제 2 상의 형성 범위에 있는 좌안ㆍ우안에 의해 입체 화상이 시인되고, 상면 A 위의 제 2 및 제 3 상의 형성 범위에 있는 좌안ㆍ우안에 의해 다른 입체 화상이 시인된다.
그러나, 이 경우에도, 상면 A 위에는, 제 1 상 I1과 제 2 상 I2의 사이, 및, 제 2 상 I2와 제 3 상 I3의 사이에, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB가 발생하여 버린다. 이 검은 영역 IB가 상면 A 위의 위치에 따라서는 인식되게 되어, 입체 화상 내에서 검은 줄무늬가 되어 관찰되므로, 화질이 저하된다.
이러한 3시점의 경우에도, 이미 설명한 2시점의 경우와 같이, 도 4의 영역 (c)에 나타나는 바와 같은 렌즈 부품을 이용하는 것에 의해, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB(관찰시에 검은 줄무늬가 되어 보이는 영역)를 좁게 할 수 있고, 혹은, 검은 영역 IB를 없앨 수 있다.
다음으로, 3시점인 경우의 제 2 비교예 및 제 4 실시예 각각에 있어서의 상면 A 위에서의 광강도 분포의 계산예를 설명한다. 제 4 실시예는, 상기 3시점인 경우의 실시 형태의 구체적인 예이다. 이하의 계산예에서는, 렌즈는 구면 렌즈인 것으로 했다.
도 20은, 제 2 비교예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 21은, 제 2 비교예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 2 비교예에서는, 도 20에 나타나는 바와 같이, 단위 화소 세트의 Y 방향의 폭 P를 0.21㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 각각의 Y 방향의 폭 WP를 0.056㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소의 사이의 차폐 영역의 Y 방향의 폭 WB를 0.014㎜로 했다.
렌즈의 출사측 주평면과 상면의 사이의 거리 L1을 350㎜로 하고, 렌즈의 입사측 주평면과 표시 패널의 사이의 거리 L2를 0.39㎜로 했다. 또, 렌즈의 두께를 0.2㎜로 하고, 렌즈의 굴절률을 1.6으로 하고, 렌즈와 표시 패널의 사이에 두께 0.4㎜이고 굴절률 1.5인 유리가 있는 것으로 하여, 거리 L2를 0.39㎜(=0.2/1.6+0.4/1.5)로 했다. 또한, 실제로는 렌즈와 표시 패널의 사이에 편광판이나 접착제가 존재하는 경우가 있지만, 이들을 무시했다.
이들의 파라미터의 값을 이용하여 광선 행렬을 푸는 것에 의해, 렌즈의 곡률반경은 0.235㎜로 계산되었다. 표시 패널의 Y 방향의 폭을 33.81㎜로 하여, 표시 패널이 161개의 단위 화소 세트를 구비하는 것으로 했다.
도 20 중에 있어서, Y=80P=16.8㎜에 위치하는 가장 바깥의 단위 화소 세트는, 중앙(Y=0)에 위치하는 단위 화소 세트로부터 세어 80번째의 단위 화소 세트이다. 상면 A 위에 있어서 각 단위 화소 세트로부터 도달한 상을 시인 범위에서 대략 겹치기 위해, Y=80P에 위치하는 80번째의 단위 화소 세트의 중심 위치의 상이, Y=80PL에 위치하는 80번째의 렌즈를 지나, 상면 A 위의 Y=0의 위치에 오도록 했다. 상술한 바와 같은 삼각형의 상사 관계로부터, 단위 렌즈의 Y 방향의 폭 PL은 0.2098㎜로 계산되었다.
제 2 비교예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 3개의 부분 화소(221~223)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 21에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 상 I1~상 I3의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 존재하고 있다.
도 22는, 제 4 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 23은, 제 4 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 4 실시예에서는, 도 22에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈 형상 이외의 파라미터에 대한 계산 조건은 상기 제 2 비교예의 계산 조건과 같다. 제 4 실시예의 렌즈 부품(10)에서는, 단위 렌즈는, 제 2 비교예의 렌즈(참조 부호 22A)를 -Y 방향(좌측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(참조 부호 22B)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(121)와, 제 2 비교예의 렌즈(참조 부호 22A)를 +Y 방향(우측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(참조 부호 22C)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(122)를 포함한다. t/2=WB/2=0.007㎜이다.
부분 렌즈(121, 122) 각각의 광축은, Z 방향에 평행하고, 서로 거리 t만큼 떨어져 있다. 렌즈 부품의 중앙에 위치하는 단위 렌즈에 포함되는 부분 렌즈(121, 122) 각각의 광축의 Y 방향 중심 위치는, 표시 패널의 중앙에 위치하는 단위 화소 세트의 Y 방향 중심 위치와 일치하고 있다. 부분 렌즈(121, 122)의 Y 방향의 폭의 비를 1:1로 했다.
제 4 실시예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(221~223)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 23에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 상 I1~상 I3의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 없어져 있으며, 화상을 관찰했을 때의 검은 줄무늬가 없어진다. 또한, 광강도가 위치에 따라 계단 형상으로 변화하고 있어 광강도가 낮은 영역이 있지만, 광강도 0에서 흑색이 되어 관찰되는 영역보다, 인간의 눈에는 훨씬 인식되기 어렵다.
지금까지 설명한 비교예 및 실시 형태에서는, 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈가 구면 렌즈 형상이었지만, 본 발명은, 비구면 렌즈 형상인 경우에도 적용 가능하다. 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈를 비구면 렌즈 형상으로 하는 것에 의해, 화소 위 1점으로부터 나온 빛을 상면 위의 가능한 한 지름이 작은 1점에 결상시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는, 렌즈가 X 방향으로 연장되고 있으므로, 상면 A 위의 가능한 한 가는 선에 결상시킬 수 있다.
다음으로, 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈가 비구면 렌즈 형상인 경우에 대하여 설명한다. 도 24는, 비구면 렌즈의 단면 형상을 나타내는 도면이다. 광축을 Z축에 일치시키고, 광축으로부터의 거리를 r로 하고, r=0일 때의 렌즈 높이와의 차를 Δz로 하면, 비구면 렌즈의 볼록면의 형상은 하기 (12)식에 나타난다. c는 곡률이며, k는 코닉 계수이며, c2m은 비구면 계수이다.
Figure pct00012
이들 c, k, c2m의 렌즈 파라미터는, 시판되고 있는 렌즈 설계 소프트를 이용하여 최적화하여 결정할 수 있다. 최적화시의 조건으로서, 중앙 단위 화소 세트로부터 가장 바깥의 단위 화소 세트까지의 수를 N으로 하고, 물체 높이(렌즈 중심으로부터 가장 먼 발광점의 Y 방향 거리)를 예컨대 N(P-PL)+P/2로 하고, 렌즈 배율을 L1/L2로 하면 된다.
본 실시 형태에 있어서의 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈는, 구면 렌즈 형상인 경우와 마찬가지로, 비구면 렌즈 형상인 경우에도, 차폐 영역(23)의 Y 방향의 폭 t만큼 서로 시프트한 렌즈의 일부끼리 조합하는 것에 의해, 상면 A 위에 있어서 빛이 도달하지 않는 부분을 없앨 수 있고, 화상의 질을 높이면서, 화면 위에 나타나는 검은 줄무늬를 없앨 수 있다.
비구면 렌즈의 파라미터는 이하와 같이 하여 계산된다. 도 25에 나타나는 바와 같이, 굴절률 1.5이고 두께 0.5㎜인 평행 평판 유리에, 굴절률 1.6이고 두께 0.3㎜인 단면 평면이고 단면 비구면 볼록 형상의 렌즈가, 평면측에서 밀착한 렌즈계에 있어서, 렌즈와 밀착하고 있는 유리의 면에 대향하는 면을 광원면으로 한다. 물체 높이 0, 0.124㎜(=80×(0.2-0.1997)+0.2/2)에 대하여, 렌즈 부품(10)의 출사측 주평면과 상면 A의 사이의 거리 L1을 350㎜로 하고, 렌즈 부품(10)의 입사측 주평면과 표시 패널(20)의 사이의 거리 L2를 0.52㎜로 한다. 이 조건 아래에서 최적화하는 것에 의해, c=3.1[㎜-1], k=-0.76, c4=3.9, c6=-145.5가 얻어졌다. 또, c2 및 c2m(m≥4)을 0으로 했다.
다음으로, 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈가 비구면 렌즈인 경우의 제 5 실시예에 있어서의 상면 A 위에서의 광강도 분포의 계산예를 설명한다.
도 26은, 제 5 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 27은, 제 5 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 5 실시예에서는, 도 26에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈 형상(비구면 렌즈 형상의 부분 렌즈를 포함하는 것) 이외의 파라미터에 대한 계산 조건은 상기 제 2 실시예의 계산 조건과 같다. 이 제 5 실시예에서는, 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈를 상기와 같은 비구면 렌즈 형상으로 했다.
제 5 실시예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 27에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR과 좌안용 상 IL의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 없어져 있으며, 화상을 관찰했을 때의 검은 줄무늬가 없어진다. 또한, 제 5 실시예에서는, 상면 A 위의 광강도 분포는 Y=0의 위치를 중심으로 하여 대칭이 되므로, 보다 자연스러운 화상을 얻을 수 있다. 또한, 제 5 실시예의 렌즈 부품은, 불연속 부분이 없어지므로, 제조가 보다 용이하게 된다.
지금까지의 실시형태에서는, 입체 화상을 시인시키는 경우에 대하여 주로 설명했다. 입체 화상을 표시하는 화상 표시 장치나, 시점을 비대칭으로 분배하는 것을 목적으로 하고 있지 않은 화상 표시 장치에서는, 도 28에 나타나는 바와 같이, 화상 표시 장치의 정면 중앙에서 보았을 때에, 좌우로 균등하게 각 시점의 상이 형성될 수 있다. 도 28은, 본 실시 형태의 화상 표시 장치의 중앙에서의 단위 렌즈와 단위 화소 세트의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 28에 나타나는 바와 같이, 상면 A 위에 있어서, Y 방향 중앙(Y=0)의 위치에 대하여 부의 방향을 우측 시점으로 하고, 정의 방향을 좌측 시점으로 하면, 표시 패널(20)에 있어서 중앙의 단위 화소 세트(21k)의 중심이 Y=0에 위치한다. 화소와 상은 서로 반전하므로, 부측에 좌안용 부분 화소(22L)가 배치되고, 정측에 우안용 부분 화소(22R)가 배치되어 있을 필요가 있다. 이것이 크게 벗어나면, 양 시점의 바깥쪽의 허상의 부분이 보여 버린다. 허상은, 화소 세트(21k)의 상이 해당 화소 세트(21k)에 대응하는 단위 렌즈(11k)의 이웃의 단위 렌즈(11k-1 또는 11k+1)에 의해 결상면 위에 결상된 상이다. 또한, 완전히 우안용 부분 화소와 좌안용 부분 화소가 교체되면, 우측과 좌측에서 상이 교체되어 버린다. 따라서, 렌즈 부품(10)의 Y 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 렌즈에 포함되는 2개의 부분 렌즈 각각의 광축의 Y 방향에서의 중간 위치와, 표시 패널(20)의 Y 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 화소 세트의 중앙 위치가, 서로 같게 될 수 있다.
도 28에 나타나는 바와 같은 형태의 단위 렌즈(11)와 단위 화소 세트(21)의 위치 관계를 얻기 위해서는, 렌즈 부품(10)과 표시 패널(20)을 조립할 때에 화상을 표시시키는 것에 의해 해당 화상의 위치를 확인하면서 렌즈 부품과 표시 패널을 조립하는 방법을 채용할 수 있다. 혹은, 도 29에 나타나는 바와 같이, 렌즈 부품(10)이 위치 맞춤을 위한 마크(14)를 가장자리에 갖고, 표시 패널(20)이 위치 맞춤을 위한 마크(24)를 가장자리에 갖도록 하여, 렌즈 부품(10)과 표시 패널(20)을 조립할 때에 마크(14)와 마크(24)를 서로 일치시키는 방법도 채용할 수 있다.
1, 2 : 화상 표시 장치 10 : 렌즈 부품
11 : 단위 렌즈 12 : 부분 렌즈
20 : 표시 패널 21 : 단위 화소 세트
22 : 부분 화소 23 : 차폐 영역

Claims (8)

  1. 물체면 위의 화상을 상면(image surface) 위에 결상하는 렌즈 부품으로서,
    각각 제 1 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖고, 상기 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 최소 주기 PL로 병렬 배치된 K개의 단위 렌즈를 구비하고,
    상기 K개의 단위 렌즈 각각이, 상기 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 구분되는 M개의 부분 렌즈를 포함하고,
    각 단위 렌즈에 포함되는 상기 M개의 부분 렌즈 각각이, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향의 양쪽에 수직인 제 3 방향에 평행하고 서로 다른 광축을 갖고, 상기 물체면 위의 공통점을 상기 상면 위의 서로 다른 위치에 결상하는
    것을 특징으로 하는 렌즈 부품(단, K, M은 2 이상의 정수).
  2. 제 1 항에 있어서,
    각 단위 렌즈에 포함되는 상기 M개의 부분 렌즈 각각이, 서로 같은 초점 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 부품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각 단위 렌즈에 포함되는 상기 M개의 부분 렌즈 각각이, 상기 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 차지하는 비율이 서로 같은 것을 특징으로 하는 렌즈 부품.
  4. 서로 수직인 제 1 방향 및 제 2 방향의 양쪽에 평행한 면 위에 복수의 단위 화소 세트가 2차원 배열되고, 상기 복수의 단위 화소 세트 각각이 상기 제 2 방향을 따라 배열된 N개의 부분 화소를 포함하는 표시 패널과,
    상기 표시 패널을 물체면으로 하여 그 물체면 위의 화상을 상면 위에 결상하고, 상기 제 2 방향에 대하여 상기 단위 화소 세트에 대응하여 상기 단위 렌즈가 마련되어 있는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 렌즈 부품
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치(단, N은 2 이상의 정수).
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 상기 복수의 단위 화소 세트 각각에 있어서 상기 제 2 방향을 따라 상기 N개의 부분 화소의 서로의 사이에 차폐 영역이 존재하고,
    상기 차폐 영역의 상기 제 2 방향에서의 폭이, 상기 렌즈 부품의 각 단위 렌즈에 포함되는 상기 M개의 부분 렌즈 각각의 광축의 상기 제 2 방향에서의 간격과 같은
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 표시 패널의 상기 복수의 단위 화소 세트 각각에 있어서, 상기 제 2 방향에서의 상기 N개의 부분 화소의 각 폭과 상기 차폐 영역의 폭이 서로 같은 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    M의 값이 2이며,
    상기 렌즈 부품의 상기 K개의 단위 렌즈 중 상기 제 2 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 렌즈에 포함되는 2개의 부분 렌즈 각각의 광축의 상기 제 2 방향에서의 중간 위치와, 상기 표시 패널의 상기 복수의 단위 화소 세트 중 상기 제 2 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 화소 세트의 중앙 위치가, 서로 같은
    것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 렌즈 부품 및 상기 표시 패널 각각이, 양자를 조립할 때의 위치 맞춤을 위한 마크를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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