画像表示装置及びそのための光学部材
【課題】指向性画像表示と非指向性画像表示とを切り替えて実行可能な画像表示装置を実現する技術を提供する。
【解決手段】指向性表示／非指向性表示を切替え可能な画像表示装置は、画像形成部と、表示モード切替用の光学部材と、を備え、光学部材は、透光性を有する２つの板状部材と、２つの板状部材間に配置された所定屈折率のレンズ部材と、レンズ部材と２つの板状部材との間に充填された屈折率可変媒質と、屈折率可変媒質の屈折率を調整する屈折率調整部と、を備え、屈折率調整部は、指向性表示モードとするために、屈折率可変媒質の屈折率を所定屈折率と異なる屈折率にして、光学部材をレンズ作用を有する第１の使用状態とし、非指向性表示モードとするために、屈折率可変媒質の屈折率を所定屈折率と同一にして、光学部材をレンズ作用を有さない透光性板材として機能する第２の使用状態とする。
【解決手段】指向性表示／非指向性表示を切替え可能な画像表示装置は、画像形成部と、表示モード切替用の光学部材と、を備え、光学部材は、透光性を有する２つの板状部材と、２つの板状部材間に配置された所定屈折率のレンズ部材と、レンズ部材と２つの板状部材との間に充填された屈折率可変媒質と、屈折率可変媒質の屈折率を調整する屈折率調整部と、を備え、屈折率調整部は、指向性表示モードとするために、屈折率可変媒質の屈折率を所定屈折率と異なる屈折率にして、光学部材をレンズ作用を有する第１の使用状態とし、非指向性表示モードとするために、屈折率可変媒質の屈折率を所定屈折率と同一にして、光学部材をレンズ作用を有さない透光性板材として機能する第２の使用状態とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性画像表示と非指向性画像表示とを切り替え可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の方向から見た場合に、それぞれの視方向ごとに異なる画像（映像）を表示（以下、「指向性画像表示」と呼ぶ）する画像表示装置が提案されている。指向性画像表示装置としては、１人の観察者の両眼に異なる画像光を入射させることによって立体的な画像表示を行う３Ｄ画像表示装置がある。また、２人の観察者に別々の画像を視認させる指向性画像表示装置も存在する。このような指向性画像表示装置においては、表示部の有する全画素のうち、半分の画素で第１画像を表示し、残りの画素で第２画像を表示する。そして、表示部の手前（観察者側）に画像光の射出方向を制限する光学部材（パララックスバリアやレンチキュラレンズ等）を配置して、一方の視方向には第１画像のみを表示し、他方の視方向には第２画像のみを表示する（下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０６６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
指向性画像表示装置において、指向性表示モードと、いずれの視方向にも同一の画像を表示（「非指向性画像表示」と呼ぶ）する非指向性表示モードとを切り替えられれば便利である。しかしながら、従来は、同一の画像表示装置で指向性表示モードと非指向性表示モードとを切り替えられるものは知られていなかった。
【０００５】
本発明は、指向性画像表示と非指向性画像表示とを切り替えて実行可能な画像表示装置を実現する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］第１の視方向には第１の画像を表示し、第２の視方向には第２の画像を表示する指向性表示モードと、前記第１の視方向と前記第２の視方向の双方に同一の画像を表示する非指向性表示モードと、を切り替え可能な画像表示装置であって、画像を形成して前記画像を表す画像光を射出する画像形成部と、前記画像形成部の射出側に配置され、表示モードの切り替えのために用いられる光学部材と、を備え、光学部材は、透光性を有する２つの板状部材と、前記２つの板状部材の間に配置された所定の屈折率のレンズ部材と、前記レンズ部材と前記２つの板状部材との間に充填された屈折率可変媒質と、前記屈折率可変媒質の屈折率を調整するための屈折率調整部と、を備え、前記屈折率調整部は、（ｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と異なる屈折率となるように調整することによって、前記光学部材を、レンズ作用を有する第１の使用状態とすると共に、（ｉｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記非指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と同一となるように調整することによって、前記光学部材を、前記レンズ作用を有さない透光性板材として機能する第２の使用状態とすることを特徴とする画像表示装置。
【０００８】
適用例１の画像表示装置では、指向性表示モードにおいて、屈折率可変媒質の屈折率がレンズ部材の屈折率と異なる屈折率となり、光学部材においてレンズ作用が働くので、第１の視方向には第１の画像を表示し、第２の視方向には第２の画像を表示することが可能となる。また、非指向性表示モードにおいて、屈折率可変媒質の屈折率がレンズ部材の屈折率と同一となるために光学部材においてレンズ作用が働かず、１つの透光性板材として機能するので、いずれの視方向にも同一の画像を表示することが可能となる。また、非指向性表示モードでは、指向性表示モードに比べて高い解像度での画像表示が可能となる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の画像表示装置において、前記レンズ部材は、前記２つの板状部材にそれぞれ接触する２つの接触面を有すると共に、前記２つの接触面間の側面部分が曲面で構成され、前記光学部材は、前記第１の使用状態において、前記側面部分を透過する光について前記レンズ作用が働くと共に、前記２つの接触面をいずれも透過する光について前記レンズ作用が働かないように構成されている画像表示装置。
【００１０】
このような構成とすることで、レンズ部材が、２つの板状部材のいずれかと接触していない構成に比べて、レンズ部材と２つの板状部材との間に充填される屈折率可変媒質の量を減らすことができ、画像表示装置の製造コストの上昇を抑制することができる。また、指向性表示モードにおいて、レンズ部材の側面部分によってレンズ作用を働かせることができ、指向性画像表示を行うことができる。また、２つ接触面のいずれも透過する光についてはレンズ作用が働かないものの、これら２つの接触面によって透過する画像光の射出方向を制限することができ、指向性画像表示が可能となる。
【００１１】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の画像表示装置において、前記屈折率変化媒質は液晶である、画像表示装置。
【００１２】
このような構成とすることで、液晶の屈折率を変化させて指向性表示モードと非指向性表示モードとを切り替えることができる。
【００１３】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の画像表示装置において、前記レンズ部材は、前記２つの板状部材のうち、すくなくとも一方と一体形成されている画像表示装置
【００１４】
このような構成とすることで、レンズ部材を、２つの板状部材の間の適当な位置に配置する工程を省くことが可能となり、画像表示装置の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、画像表示装置において用いられる光学部材としても実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．第４の実施例：
Ｅ．第５の実施例：
Ｆ．変形例：
【００１７】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての画像表示装置の外観を示す説明図である。この画像表示装置１０００は、立体視を可能とする立体ディスプレイとして機能することができ、また、通常のディスプレイ（２次元ディスプレイ）としても機能することができる。画像表示装置１０００は、立体ディスプレイとして機能する場合には、ユーザの左目方向（第１の視方向）と右目方向（第２の視方向）とで異なる画像を表示する指向性表示モードで動作する。一方、画像表示装置１０００は、２次元ディスプレイとして機能する場合には、第１の視方向及び第２の視方向のいずれの方向にも同一の画像を表示する非指向性表示モードで動作する。
【００１８】
図２は、図１に示す画像表示装置１０００の内部構成を模式的に示すブロック図である。画像表示装置１０００は、液晶表示部１００と、バックライト１５０と、液晶レンズ２００と、第１駆動回路１０と、第２駆動回路２０と、後述する制御部（図示省略）を備えている。液晶レンズ２００は、液晶表示部１００に対してユーザ側に配置されている。液晶レンズ２００は、下部ガラス板材２４０と、上部ガラス板材２３０と、複数のレンズ部材２１０と、複数の液晶層２２０と、を備えている。２つのガラス板材２３０，２４０は、表面に透明電極（図示省略）を備え、基板全体として透光性を有している。
【００１９】
レンズ部材２１０は、透光性を有する物質からなる。透光性物質としては、紫外線硬化樹脂であるウレタンアクリレート等の合成樹脂や、ガラスなど、屈折率がほぼ一定である物質を採用することができる。レンズ部材２１０は、図１にも示すように、シリンドリカルレンズがＸ軸方向に並んだレンチキュラレンズの先端部分を削除した形状を有している。各レンズ部材２１０は、上部ガラス板材２３０に接する第１の底面部２１２と、下部ガラス板材２４０に接する第２の底面部２１４を有している。なお、これらの底面部２１２，２１４を「平面部」とも呼ぶ。第１の底面部２１２の大きさは、例えば、第２の平面部２１４のおよそ３０％程度とすることができる。図２の例では、液晶レンズ２００が備えるレンズ部材２１０の数は３つであるものとして描いているが、実際には、多数のレンズ部材がＸ軸方向に並んで配置されている（図１参照）。
【００２０】
液晶層２２０（図２）は、レンズ部材２１０と上部ガラス板材２３０との間に充填された液晶からなる。この液晶は、２つのガラス板材２３０，２４０が備える透明電極（図示省略）間の印加電圧に応じて配向方向が変化することで屈折率が変化する。具体的には、印加電圧が０Ｖの場合には屈折率がＮ１となり、印加電圧が所定の電圧Ｖ１の場合には屈折率がＮ２（＞Ｎ１）となる特性を有している。ここで、所定の電圧Ｖ１を印加した場合の屈折率Ｎ２は、レンズ部材２１０を構成する透光性物質の屈折率（Ｎ２）と同一となる。なお、液晶層２２０を構成する液晶としては、例えば、ターフェニル系液晶やトラン系液晶等を採用することができる。そして、これら複数種類の液晶の中から、屈折率の変化範囲内に屈折率Ｎ１，Ｎ２を含む光学特性の液晶を選択する。屈折率がＮ２となる場合の電圧Ｖ１は、実験により求めて設定することができる。
【００２１】
液晶表示部１００は、下部偏光板１１６と、下部ガラス基板１１５と、液晶層１１４と、カラーフィルタ層１１３と、上部ガラス基板１１２と、上部偏光板１１１と、を備えており、それぞれが積層された構成を有する。下部ガラス基板１１５には画素電極（図示省略）が設けられている。また、上部ガラス基板１１２には共通電極（図示省略）が設けられている。そして、これら２つのガラス基板１１２，１１５によって挟まれた液晶層１１４において、第１駆動回路１０が出力する駆動信号の変化（画素電極と共通電極との間の電圧の変化）に応じて液晶分子の配向が変化する。ここで、第１駆動回路１０は、後述する制御部から与えられた画像信号ＦＳに基づいて駆動信号を生成して液晶表示部１００に出力し、これに応じて液晶表示部１００に画像が表示される。なお、液晶表示部１００において、各画素電極（図示省略）に対応したＺ軸方向の領域を「画素」と呼ぶ。図２の例では、６つの画素（第１画素〜第６画素）をそれぞれ破線の矩形で示しているが、実際には、より多数の画素がＸ−Ｙ平面上にマトリクス状に配置されている。
【００２２】
図３は、画像表示装置１０００が備える制御部の概略構成を示すブロック図である。この制御部１６０は、ＣＰＵ１１と、ユーザインタフェース（ＵＩ）処理部１２と、操作パネル１３と、リモコン１４と、画像処理部１５と、入力インタフェース部１６と、を備えている。入力インタフェース部１６は、図示せざる画像再生装置（ＤＶＤプレーヤやコンピュータ等）から入力される画像信号を所定フォーマットの画像データとして画像処理部１５に渡す。入力インタフェース部１６には、立体表示用の画像信号（左目用の第１画像と右目用の第２画像との合成画像の画像信号）または通常表示用（２次元表示用）の画像信号が入力され得る。画像処理部１５は、入力した画像データについて、リサイズを行ったり明るさやコントラスト等の調整を行った上で、画像信号ＦＳを第１駆動回路１０に出力する。ＵＩ処理部１２は、操作パネル１３やリモコン１４から入力されるユーザからの指示をＣＰＵ１１に伝える。そして、ＣＰＵ１１は、ユーザからの指示に従って、画像処理部１５や第２駆動回路２０等を制御する。
【００２３】
操作パネル１３及びリモコン１４には、指向性表示モードと非指向性表示モードとを切り替えるための表示モード切替スイッチ（図示省略）が設けられている。ユーザは、この表示モード切替スイッチ（図示省略）を操作することで、入力される画像の種類（立体表示用画像／通常表示用画像）に応じて表示モードを切り替える（指定する）ことができる。ユーザが表示モードを切り替えると、指定された表示モードの情報がＵＩ処理部１２からＣＰＵ１１に通知される。そして、ＣＰＵ１１は、指定された表示モードを示す表示モード信号ＭＳを第２駆動回路２０に送信する。第２駆動回路２０は、受信した表示モード信号ＭＳの示す表示モードに応じて、２つのガラス板材２３０，２４０が備える透明電極（図示省略）に駆動信号を出力する。具体的には、指向性表示モードの場合には電圧０Ｖを印加し、非指向性表示モードの場合には電圧Ｖ１を印加する。
【００２４】
なお、前述の液晶表示部１００が請求項における画像形成部に相当する。また、液晶レンズ２００が請求項における光学部材に、２つのガラス板材２３０，２４０が請求項における２つの板状部材に、ＣＰＵ１１及び第２駆動回路２０が請求項における屈折率調整部に、それぞれ相当する。
【００２５】
図４は、指向性表示モードにおける画像表示装置１０００の状態を示す説明図である。なお、図４では、制御部１６０を省略して描いている。指向性表示モードでは、第１，３，５画素には第１画像が表示され、第２，４，６画素には第２画像が表示される。このとき、液晶層２２０の屈折率はＮ１に設定される。この屈折率（Ｎ１）はレンズ部材２１０の屈折率（Ｎ２）よりも小さいので、液晶レンズ２００は、レンズ作用を有する状態（屈折力のある状態）となる。
【００２６】
図５は、指向性表示モードにおいてレンズ部材２１０を透過する画像光を模式的に示す説明図である。上述したように、レンズ部材２１０はシリンドリカルレンズの先端部を削除した形状を有しているので、側面の曲面部分はシリンドリカルレンズとして作用することとなる。具体的には、レンズ部材２１０は、その曲面部分において第３画素から射出された画像光ＳＬ１を屈折させ、第３画素の表す像の結像点がユーザの左目の位置となるように作用する。同様に、レンズ部材２１０は、その曲面部分において第４画素から射出された画像光ＳＲ１を屈折させ、第４画素の表す像の結像点がユーザの右目の位置となるように作用する。なお、図示は省略しているが、同様にして、第１画素及び第３画素の表す像の結像点は左目の位置となり、第２画素及び第６画素の表す像の結像点は右目の位置となる。上述したように、第１，３，５画素には第１画像が表示され、第２，４，６画素には第２画素が表示されるので、ユーザの左目には第１画像が映り、右目には第２画像が映ることとなる。
【００２７】
ここで、上部の第１の底面部２１２は、シリンドリカルレンズとしての機能を有していない。しかしながら、この第１の底面部２１２は、あたかもパララックスバリアの開口部のように機能する。具体的には、例えば、第３画素から射出されて第１の底面部２１２を透過する画像光ＳＬ２は、ユーザの左目に届くが右目には届かない。同様に、第４の画素から射出されて第１の底面部２１２を透過する画像光ＳＲ２は、ユーザの右目に届くが左目には届かない。このように、各レンズ部材２１０は、その中央にある平行平板状の底面部においてパララックスバリアの開口部として機能し、また、両側面の曲面部分においてレンチキュラレンズとして機能し、これによって指向性表示モードを実現している。
【００２８】
図６は、非指向性表示モードにおける画像表示装置１０００の状態を示す説明図である。非指向性表示モードでは、全ての画素（第１画素〜第６画素）を用いて１つの画像（第３画像）が表示されている。上述した指向性表示モードでは、合成画像を構成する２つの画像が、それぞれ全画素の半分の画素で表示されていた。これに対して、非指向性表示モードでは、全画素を用いて同一の画像が表示される。このように、非指向性表示モードで表示される通常表示用画像は、指向性表示モードで表示される立体表示用画像の２倍の解像度で表示することができる。
【００２９】
非指向性表示モードでは、液晶層２２０の屈折率は、レンズ部材２１０の屈折率と同じ値（Ｎ２）に設定される。その結果、液晶レンズ２００は、光学的には１枚の透光性板材とみなせる状態になる。
【００３０】
図７は、非指向性表示モードにおいてレンズ部材２１０を透過する画像光を模式的に示す説明図である。上述したように、非指向性表示モードでは、液晶レンズ２００は、１枚の透光性板材とみなすことができる。したがって、第３画素及び第４画素から射出された画像光は、いずれもユーザの両眼に届くこととなる。したがって、ユーザは、液晶表示部１００において表示された比較的高い解像度の画像を、その解像度のままの画像として観察することができる。
【００３１】
以上説明したように、画像表示装置１０００では、液晶層２２０の屈折率をレンズ部材２１０の屈折率と同一の値に設定することによって、液晶レンズ２００を１枚の透光性板とみなせる状態とし、これによって非指向性表示モードを実現することができる。一方、液晶層２２０の屈折率をレンズ部材２１０の屈折率と異なる値に設定することによって、液晶レンズ２００をレンズ作用を有する状態とし、これによって指向性表示モードを実現することができる。また、液晶レンズ２００において、レンズ部材２１０は、２つのガラス板材２３０，２４０に面接触しているので、液晶層２２０における液晶量を、いずれかのガラス板材２３０，２４０と接触していない構成に比べて減少することができる。それゆえ、画像表示装置１０００の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００３２】
Ｂ．第２の実施例：
図８は、第２の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図である。この液晶レンズ２００ａは、レンズ部材２６０の形状において液晶レンズ２００（図２）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。第２の実施例のレンズ部材２６０は、Ｙ軸方向に伸びたフレネルレンズの中央先端部分を削除して底面部２６２を設けた形状を有している。第１の底面部２６２は、上部ガラス板材２３０と接している。この第２の実施例における液晶レンズ２００ａも、第１の実施例における液晶レンズ２００と同様な効果を有している。
【００３３】
Ｃ．第３の実施例：
図９は、第３の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図である。この液晶レンズ２００ｂは、レンズ部材２７０の形状において第１の実施例の液晶レンズ２００（図１）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。なお、図９では、説明の便宜上、ユーザの側から上部ガラス板材２３０を透過して見た液晶レンズ２００ｂを示している。第３の実施例のレンズ部材２７０は、小レンズがＸ−Ｙ平面においてアレイ状に配置されたいわゆるハエの目レンズの先端部分を削除して第１の底面部２７２を設けた形状を有している。第１の底面部２７２は、上部ガラス板材２３０と接している。この第３の実施例における液晶レンズ２００ｂも、第１の実施例における液晶レンズ２００とほぼ同様な効果を有している。
【００３４】
Ｄ．第４の実施例：
図１０は、第４の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図である。この液晶レンズ２００ｃは、レンズ部材２１０及び液晶層２２０からなる部分が、Ｚ軸方向について逆になっている点において、第１の実施例の液晶レンズ２００（図２）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。この第４の実施例における液晶レンズ２００ｃも、第１の実施例における液晶レンズ２００と同様な効果を有している。
【００３５】
Ｅ．第５の実施例：
図１１は、第５の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図である。この液晶レンズ２００ｄは、レンズ部材２８０の形状と液晶層２２０の形状とにおいて、第１の実施例の液晶レンズ２００（図２）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。第５の実施例のレンズ部材２８０は、Ｙ軸方向に伸びた凹レンズの周囲の先端部分を削除して第２の底面部２１３を設けた形状を有している。換言すると、第１の実施例における液晶層２２０に相当する部分をレンズ部材２８０に置き換え、また、第１の実施例におけるレンズ部材２１０に相当する部分を液晶層２２０に置き換えた構成となっている。
【００３６】
このような構成において、液晶層２２０を構成する液晶は、印加電圧が所定の電圧Ｖ１の場合には屈折率がＮ２となり、印加電圧が所定の電圧Ｖ３の場合には屈折率がＮ２よりも大きいＮ３となる。なお、液晶の屈折率がＮ３となるときの電圧Ｖ３は、実験によって定めて設定することができる。本実施例において、第２駆動回路２０が印加する電圧は、第１の実施例と異なる。具体的には、第２駆動回路２０は、指向性表示モードの場合には電圧Ｖ３を印加し、非指向性表示モードの場合には電圧Ｖ２を印加する。
【００３７】
このような構成とすることで、指向性表示モードの場合には、液晶層２２０の屈折率はＮ３となり、周囲のレンズ部材２８０の屈折率（Ｎ２）よりも大きくなる。それゆえ、液晶層２２０は、その両側面の曲面を有する部分においてシリンドリカルレンズとして機能し、また、上部ガラス板材２３０と接する上部の底面部２８２においてパララックスバリアの開口部として機能し、これによって指向性表示モードを実現する。一方、非指向性モードの場合には、液晶層２２０の屈折率はＮ２となり、周囲のレンズ部材２８０の屈折率と同じになる。それゆえ、第１の実施例と同様に、液晶レンズ２００ｄは１枚の透光性板材とみなせる状態となり、指向性表示モードを実現する。このような構成によって、第５の実施例における液晶レンズ２００ｄも、第１の実施例における液晶レンズ２００とほぼ同様な効果を有する。
【００３８】
Ｆ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３９】
Ｆ１．変形例１：
上述した各実施例の画像表示装置１０００は、立体ディスプレイの機能を有していたが、本発明は、複数のユーザにそれぞれ異なる２次元画像を表示するディスプレイの機能を有する画像表示装置にも適用可能である。すなわち、第１のユーザに向かう方向を第１の視方向とし、第２のユーザに向かう方向を第２の視方向として、それぞれの視方向ごとに異なる画像を表示するようにしてもよい。このような構成であっても、指向性表示モードにおいては、各ユーザにそれぞれ異なる画像を表示することができると共に、非指向性表示モードでは、指向性表示モードに比べて高い解像度で画像（２次元画像）を表示することができる。
【００４０】
Ｆ２．変形例２：
上述した各実施例では、レンズ部材は、上部ガラス板材２３０と下部ガラス板材２４０とにそれぞれ面接触するように構成されていたが、これに代えて、これら２つのガラス板材２３０，２４０のうちいずれか一方のみと面接触し、他方のガラス基板とは点で接触するように構成してもよい。また、２つのガラス板材２３０，２４０のうちいずれか一方のみと面接触し、他方には接触しない構成としてもよい。この構成では、各レンズ部材において底面部を設けないようにしても構わない。これらの構成でも、指向性表示モードと非指向性表示モードの双方を実現可能である。以上の実施例及び変形例から理解できるように、レンズ部材は、２つのガラス板材２３０，２４０の間において、任意の位置に設置することができる。
【００４１】
Ｆ３．変形例３：
上述した各実施例では、レンズ部材は、上部ガラス板材２３０及び下部ガラス板材２４０とは別に形成された構成であったが、上部ガラス板材２３０と下部ガラス板材２４０とのうち、少なくとも一方と一体形成された構成としてもよい。このような構成とすることで、レンズ部材を２つのガラス板材２３０，２４０の間において、適切な位置に配置する工程を省くことができ、画像表示装置１０００の製造コストの上昇を抑制することが可能となる。
【００４２】
Ｆ４．変形例４：
上述した各実施例では、屈折率が変化する媒質として液晶を用いていたが、液晶に限らず、屈折率が可変の任意の媒質を用いることができる。具体的には、例えば、ＰＬＺＴ（Plomb Lanthanum Zirconate Titanate）などを用いるようにしてもよい。
【００４３】
Ｆ５．変形例５：
上述した各実施例では、レンズ部材の形状は、シリンドリカルレンズに近似した形状、または、Ｙ軸方向に伸びたフレネルレンズに近似した形状、或いは、Ｙ軸方向に伸びた凹レンズに近似した形状であったが、これら形状に限らず、任意の形状のレンズを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例としての画像表示装置の外観を示す説明図。
【図２】図１に示す画像表示装置１０００の内部構成を模式的に示すブロック図。
【図３】画像表示装置１０００が備える制御部の概略構成を示すブロック図。
【図４】指向性表示モードにおける画像表示装置１０００の状態を示す説明図。
【図５】指向性表示モードにおいてレンズ部材２１０を透過する画像光を模式的に示す説明図。
【図６】非指向性表示モードにおける画像表示装置１０００の状態を示す説明図。
【図７】非指向性表示モードにおいてレンズ部材２１０を透過する画像光を模式的に示す説明図。
【図８】第２の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図。
【図９】第３の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図。
【図１０】第４の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図。
【図１１】第５の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…第１駆動回路
１１…ＣＰＵ
１２…ユーザインタフェース処理部
１３…操作パネル
１４…リモコン
１５…画像処理部
１６…入力インタフェース部
２０…第２駆動回路
１００…液晶表示部
１１１…上部偏光板
１１２…上部ガラス基板
１１３…カラーフィルタ層
１１４…液晶層
１１５…下部ガラス基板
１１６…下部偏光板
１５０…バックライト
１６０…制御部
２００，２００ａ〜２００ｄ…液晶レンズ
２１０…レンズ部材
２１２，２６２，２７２，２８２…第１の底面部（平面部）
２１３，２１４…第２の底面部（平面部）
２２０…液晶層
２３０…上部ガラス板材
２４０…下部ガラス板材
２６０ａ〜２６０ｃ，２７０，２８０ａ〜２８０ｄ…レンズ部材
１０００…画像表示装置
ＦＳ…画像信号
ＭＳ…表示モード信号
ＳＬ１，ＳＲ１，ＳＬ２，ＳＬ１…画像光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指向性画像表示と非指向性画像表示とを切り替え可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の方向から見た場合に、それぞれの視方向ごとに異なる画像（映像）を表示（以下、「指向性画像表示」と呼ぶ）する画像表示装置が提案されている。指向性画像表示装置としては、１人の観察者の両眼に異なる画像光を入射させることによって立体的な画像表示を行う３Ｄ画像表示装置がある。また、２人の観察者に別々の画像を視認させる指向性画像表示装置も存在する。このような指向性画像表示装置においては、表示部の有する全画素のうち、半分の画素で第１画像を表示し、残りの画素で第２画像を表示する。そして、表示部の手前（観察者側）に画像光の射出方向を制限する光学部材（パララックスバリアやレンチキュラレンズ等）を配置して、一方の視方向には第１画像のみを表示し、他方の視方向には第２画像のみを表示する（下記特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０６６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
指向性画像表示装置において、指向性表示モードと、いずれの視方向にも同一の画像を表示（「非指向性画像表示」と呼ぶ）する非指向性表示モードとを切り替えられれば便利である。しかしながら、従来は、同一の画像表示装置で指向性表示モードと非指向性表示モードとを切り替えられるものは知られていなかった。
【０００５】
本発明は、指向性画像表示と非指向性画像表示とを切り替えて実行可能な画像表示装置を実現する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］第１の視方向には第１の画像を表示し、第２の視方向には第２の画像を表示する指向性表示モードと、前記第１の視方向と前記第２の視方向の双方に同一の画像を表示する非指向性表示モードと、を切り替え可能な画像表示装置であって、画像を形成して前記画像を表す画像光を射出する画像形成部と、前記画像形成部の射出側に配置され、表示モードの切り替えのために用いられる光学部材と、を備え、光学部材は、透光性を有する２つの板状部材と、前記２つの板状部材の間に配置された所定の屈折率のレンズ部材と、前記レンズ部材と前記２つの板状部材との間に充填された屈折率可変媒質と、前記屈折率可変媒質の屈折率を調整するための屈折率調整部と、を備え、前記屈折率調整部は、（ｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と異なる屈折率となるように調整することによって、前記光学部材を、レンズ作用を有する第１の使用状態とすると共に、（ｉｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記非指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と同一となるように調整することによって、前記光学部材を、前記レンズ作用を有さない透光性板材として機能する第２の使用状態とすることを特徴とする画像表示装置。
【０００８】
適用例１の画像表示装置では、指向性表示モードにおいて、屈折率可変媒質の屈折率がレンズ部材の屈折率と異なる屈折率となり、光学部材においてレンズ作用が働くので、第１の視方向には第１の画像を表示し、第２の視方向には第２の画像を表示することが可能となる。また、非指向性表示モードにおいて、屈折率可変媒質の屈折率がレンズ部材の屈折率と同一となるために光学部材においてレンズ作用が働かず、１つの透光性板材として機能するので、いずれの視方向にも同一の画像を表示することが可能となる。また、非指向性表示モードでは、指向性表示モードに比べて高い解像度での画像表示が可能となる。
【０００９】
［適用例２］適用例１に記載の画像表示装置において、前記レンズ部材は、前記２つの板状部材にそれぞれ接触する２つの接触面を有すると共に、前記２つの接触面間の側面部分が曲面で構成され、前記光学部材は、前記第１の使用状態において、前記側面部分を透過する光について前記レンズ作用が働くと共に、前記２つの接触面をいずれも透過する光について前記レンズ作用が働かないように構成されている画像表示装置。
【００１０】
このような構成とすることで、レンズ部材が、２つの板状部材のいずれかと接触していない構成に比べて、レンズ部材と２つの板状部材との間に充填される屈折率可変媒質の量を減らすことができ、画像表示装置の製造コストの上昇を抑制することができる。また、指向性表示モードにおいて、レンズ部材の側面部分によってレンズ作用を働かせることができ、指向性画像表示を行うことができる。また、２つ接触面のいずれも透過する光についてはレンズ作用が働かないものの、これら２つの接触面によって透過する画像光の射出方向を制限することができ、指向性画像表示が可能となる。
【００１１】
［適用例３］適用例１または適用例２に記載の画像表示装置において、前記屈折率変化媒質は液晶である、画像表示装置。
【００１２】
このような構成とすることで、液晶の屈折率を変化させて指向性表示モードと非指向性表示モードとを切り替えることができる。
【００１３】
［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の画像表示装置において、前記レンズ部材は、前記２つの板状部材のうち、すくなくとも一方と一体形成されている画像表示装置
【００１４】
このような構成とすることで、レンズ部材を、２つの板状部材の間の適当な位置に配置する工程を省くことが可能となり、画像表示装置の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、画像表示装置において用いられる光学部材としても実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．第４の実施例：
Ｅ．第５の実施例：
Ｆ．変形例：
【００１７】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての画像表示装置の外観を示す説明図である。この画像表示装置１０００は、立体視を可能とする立体ディスプレイとして機能することができ、また、通常のディスプレイ（２次元ディスプレイ）としても機能することができる。画像表示装置１０００は、立体ディスプレイとして機能する場合には、ユーザの左目方向（第１の視方向）と右目方向（第２の視方向）とで異なる画像を表示する指向性表示モードで動作する。一方、画像表示装置１０００は、２次元ディスプレイとして機能する場合には、第１の視方向及び第２の視方向のいずれの方向にも同一の画像を表示する非指向性表示モードで動作する。
【００１８】
図２は、図１に示す画像表示装置１０００の内部構成を模式的に示すブロック図である。画像表示装置１０００は、液晶表示部１００と、バックライト１５０と、液晶レンズ２００と、第１駆動回路１０と、第２駆動回路２０と、後述する制御部（図示省略）を備えている。液晶レンズ２００は、液晶表示部１００に対してユーザ側に配置されている。液晶レンズ２００は、下部ガラス板材２４０と、上部ガラス板材２３０と、複数のレンズ部材２１０と、複数の液晶層２２０と、を備えている。２つのガラス板材２３０，２４０は、表面に透明電極（図示省略）を備え、基板全体として透光性を有している。
【００１９】
レンズ部材２１０は、透光性を有する物質からなる。透光性物質としては、紫外線硬化樹脂であるウレタンアクリレート等の合成樹脂や、ガラスなど、屈折率がほぼ一定である物質を採用することができる。レンズ部材２１０は、図１にも示すように、シリンドリカルレンズがＸ軸方向に並んだレンチキュラレンズの先端部分を削除した形状を有している。各レンズ部材２１０は、上部ガラス板材２３０に接する第１の底面部２１２と、下部ガラス板材２４０に接する第２の底面部２１４を有している。なお、これらの底面部２１２，２１４を「平面部」とも呼ぶ。第１の底面部２１２の大きさは、例えば、第２の平面部２１４のおよそ３０％程度とすることができる。図２の例では、液晶レンズ２００が備えるレンズ部材２１０の数は３つであるものとして描いているが、実際には、多数のレンズ部材がＸ軸方向に並んで配置されている（図１参照）。
【００２０】
液晶層２２０（図２）は、レンズ部材２１０と上部ガラス板材２３０との間に充填された液晶からなる。この液晶は、２つのガラス板材２３０，２４０が備える透明電極（図示省略）間の印加電圧に応じて配向方向が変化することで屈折率が変化する。具体的には、印加電圧が０Ｖの場合には屈折率がＮ１となり、印加電圧が所定の電圧Ｖ１の場合には屈折率がＮ２（＞Ｎ１）となる特性を有している。ここで、所定の電圧Ｖ１を印加した場合の屈折率Ｎ２は、レンズ部材２１０を構成する透光性物質の屈折率（Ｎ２）と同一となる。なお、液晶層２２０を構成する液晶としては、例えば、ターフェニル系液晶やトラン系液晶等を採用することができる。そして、これら複数種類の液晶の中から、屈折率の変化範囲内に屈折率Ｎ１，Ｎ２を含む光学特性の液晶を選択する。屈折率がＮ２となる場合の電圧Ｖ１は、実験により求めて設定することができる。
【００２１】
液晶表示部１００は、下部偏光板１１６と、下部ガラス基板１１５と、液晶層１１４と、カラーフィルタ層１１３と、上部ガラス基板１１２と、上部偏光板１１１と、を備えており、それぞれが積層された構成を有する。下部ガラス基板１１５には画素電極（図示省略）が設けられている。また、上部ガラス基板１１２には共通電極（図示省略）が設けられている。そして、これら２つのガラス基板１１２，１１５によって挟まれた液晶層１１４において、第１駆動回路１０が出力する駆動信号の変化（画素電極と共通電極との間の電圧の変化）に応じて液晶分子の配向が変化する。ここで、第１駆動回路１０は、後述する制御部から与えられた画像信号ＦＳに基づいて駆動信号を生成して液晶表示部１００に出力し、これに応じて液晶表示部１００に画像が表示される。なお、液晶表示部１００において、各画素電極（図示省略）に対応したＺ軸方向の領域を「画素」と呼ぶ。図２の例では、６つの画素（第１画素〜第６画素）をそれぞれ破線の矩形で示しているが、実際には、より多数の画素がＸ−Ｙ平面上にマトリクス状に配置されている。
【００２２】
図３は、画像表示装置１０００が備える制御部の概略構成を示すブロック図である。この制御部１６０は、ＣＰＵ１１と、ユーザインタフェース（ＵＩ）処理部１２と、操作パネル１３と、リモコン１４と、画像処理部１５と、入力インタフェース部１６と、を備えている。入力インタフェース部１６は、図示せざる画像再生装置（ＤＶＤプレーヤやコンピュータ等）から入力される画像信号を所定フォーマットの画像データとして画像処理部１５に渡す。入力インタフェース部１６には、立体表示用の画像信号（左目用の第１画像と右目用の第２画像との合成画像の画像信号）または通常表示用（２次元表示用）の画像信号が入力され得る。画像処理部１５は、入力した画像データについて、リサイズを行ったり明るさやコントラスト等の調整を行った上で、画像信号ＦＳを第１駆動回路１０に出力する。ＵＩ処理部１２は、操作パネル１３やリモコン１４から入力されるユーザからの指示をＣＰＵ１１に伝える。そして、ＣＰＵ１１は、ユーザからの指示に従って、画像処理部１５や第２駆動回路２０等を制御する。
【００２３】
操作パネル１３及びリモコン１４には、指向性表示モードと非指向性表示モードとを切り替えるための表示モード切替スイッチ（図示省略）が設けられている。ユーザは、この表示モード切替スイッチ（図示省略）を操作することで、入力される画像の種類（立体表示用画像／通常表示用画像）に応じて表示モードを切り替える（指定する）ことができる。ユーザが表示モードを切り替えると、指定された表示モードの情報がＵＩ処理部１２からＣＰＵ１１に通知される。そして、ＣＰＵ１１は、指定された表示モードを示す表示モード信号ＭＳを第２駆動回路２０に送信する。第２駆動回路２０は、受信した表示モード信号ＭＳの示す表示モードに応じて、２つのガラス板材２３０，２４０が備える透明電極（図示省略）に駆動信号を出力する。具体的には、指向性表示モードの場合には電圧０Ｖを印加し、非指向性表示モードの場合には電圧Ｖ１を印加する。
【００２４】
なお、前述の液晶表示部１００が請求項における画像形成部に相当する。また、液晶レンズ２００が請求項における光学部材に、２つのガラス板材２３０，２４０が請求項における２つの板状部材に、ＣＰＵ１１及び第２駆動回路２０が請求項における屈折率調整部に、それぞれ相当する。
【００２５】
図４は、指向性表示モードにおける画像表示装置１０００の状態を示す説明図である。なお、図４では、制御部１６０を省略して描いている。指向性表示モードでは、第１，３，５画素には第１画像が表示され、第２，４，６画素には第２画像が表示される。このとき、液晶層２２０の屈折率はＮ１に設定される。この屈折率（Ｎ１）はレンズ部材２１０の屈折率（Ｎ２）よりも小さいので、液晶レンズ２００は、レンズ作用を有する状態（屈折力のある状態）となる。
【００２６】
図５は、指向性表示モードにおいてレンズ部材２１０を透過する画像光を模式的に示す説明図である。上述したように、レンズ部材２１０はシリンドリカルレンズの先端部を削除した形状を有しているので、側面の曲面部分はシリンドリカルレンズとして作用することとなる。具体的には、レンズ部材２１０は、その曲面部分において第３画素から射出された画像光ＳＬ１を屈折させ、第３画素の表す像の結像点がユーザの左目の位置となるように作用する。同様に、レンズ部材２１０は、その曲面部分において第４画素から射出された画像光ＳＲ１を屈折させ、第４画素の表す像の結像点がユーザの右目の位置となるように作用する。なお、図示は省略しているが、同様にして、第１画素及び第３画素の表す像の結像点は左目の位置となり、第２画素及び第６画素の表す像の結像点は右目の位置となる。上述したように、第１，３，５画素には第１画像が表示され、第２，４，６画素には第２画素が表示されるので、ユーザの左目には第１画像が映り、右目には第２画像が映ることとなる。
【００２７】
ここで、上部の第１の底面部２１２は、シリンドリカルレンズとしての機能を有していない。しかしながら、この第１の底面部２１２は、あたかもパララックスバリアの開口部のように機能する。具体的には、例えば、第３画素から射出されて第１の底面部２１２を透過する画像光ＳＬ２は、ユーザの左目に届くが右目には届かない。同様に、第４の画素から射出されて第１の底面部２１２を透過する画像光ＳＲ２は、ユーザの右目に届くが左目には届かない。このように、各レンズ部材２１０は、その中央にある平行平板状の底面部においてパララックスバリアの開口部として機能し、また、両側面の曲面部分においてレンチキュラレンズとして機能し、これによって指向性表示モードを実現している。
【００２８】
図６は、非指向性表示モードにおける画像表示装置１０００の状態を示す説明図である。非指向性表示モードでは、全ての画素（第１画素〜第６画素）を用いて１つの画像（第３画像）が表示されている。上述した指向性表示モードでは、合成画像を構成する２つの画像が、それぞれ全画素の半分の画素で表示されていた。これに対して、非指向性表示モードでは、全画素を用いて同一の画像が表示される。このように、非指向性表示モードで表示される通常表示用画像は、指向性表示モードで表示される立体表示用画像の２倍の解像度で表示することができる。
【００２９】
非指向性表示モードでは、液晶層２２０の屈折率は、レンズ部材２１０の屈折率と同じ値（Ｎ２）に設定される。その結果、液晶レンズ２００は、光学的には１枚の透光性板材とみなせる状態になる。
【００３０】
図７は、非指向性表示モードにおいてレンズ部材２１０を透過する画像光を模式的に示す説明図である。上述したように、非指向性表示モードでは、液晶レンズ２００は、１枚の透光性板材とみなすことができる。したがって、第３画素及び第４画素から射出された画像光は、いずれもユーザの両眼に届くこととなる。したがって、ユーザは、液晶表示部１００において表示された比較的高い解像度の画像を、その解像度のままの画像として観察することができる。
【００３１】
以上説明したように、画像表示装置１０００では、液晶層２２０の屈折率をレンズ部材２１０の屈折率と同一の値に設定することによって、液晶レンズ２００を１枚の透光性板とみなせる状態とし、これによって非指向性表示モードを実現することができる。一方、液晶層２２０の屈折率をレンズ部材２１０の屈折率と異なる値に設定することによって、液晶レンズ２００をレンズ作用を有する状態とし、これによって指向性表示モードを実現することができる。また、液晶レンズ２００において、レンズ部材２１０は、２つのガラス板材２３０，２４０に面接触しているので、液晶層２２０における液晶量を、いずれかのガラス板材２３０，２４０と接触していない構成に比べて減少することができる。それゆえ、画像表示装置１０００の製造コストの上昇を抑制することができる。
【００３２】
Ｂ．第２の実施例：
図８は、第２の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図である。この液晶レンズ２００ａは、レンズ部材２６０の形状において液晶レンズ２００（図２）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。第２の実施例のレンズ部材２６０は、Ｙ軸方向に伸びたフレネルレンズの中央先端部分を削除して底面部２６２を設けた形状を有している。第１の底面部２６２は、上部ガラス板材２３０と接している。この第２の実施例における液晶レンズ２００ａも、第１の実施例における液晶レンズ２００と同様な効果を有している。
【００３３】
Ｃ．第３の実施例：
図９は、第３の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図である。この液晶レンズ２００ｂは、レンズ部材２７０の形状において第１の実施例の液晶レンズ２００（図１）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。なお、図９では、説明の便宜上、ユーザの側から上部ガラス板材２３０を透過して見た液晶レンズ２００ｂを示している。第３の実施例のレンズ部材２７０は、小レンズがＸ−Ｙ平面においてアレイ状に配置されたいわゆるハエの目レンズの先端部分を削除して第１の底面部２７２を設けた形状を有している。第１の底面部２７２は、上部ガラス板材２３０と接している。この第３の実施例における液晶レンズ２００ｂも、第１の実施例における液晶レンズ２００とほぼ同様な効果を有している。
【００３４】
Ｄ．第４の実施例：
図１０は、第４の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図である。この液晶レンズ２００ｃは、レンズ部材２１０及び液晶層２２０からなる部分が、Ｚ軸方向について逆になっている点において、第１の実施例の液晶レンズ２００（図２）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。この第４の実施例における液晶レンズ２００ｃも、第１の実施例における液晶レンズ２００と同様な効果を有している。
【００３５】
Ｅ．第５の実施例：
図１１は、第５の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図である。この液晶レンズ２００ｄは、レンズ部材２８０の形状と液晶層２２０の形状とにおいて、第１の実施例の液晶レンズ２００（図２）と異なり、他の構成については第１の実施例と同じである。第５の実施例のレンズ部材２８０は、Ｙ軸方向に伸びた凹レンズの周囲の先端部分を削除して第２の底面部２１３を設けた形状を有している。換言すると、第１の実施例における液晶層２２０に相当する部分をレンズ部材２８０に置き換え、また、第１の実施例におけるレンズ部材２１０に相当する部分を液晶層２２０に置き換えた構成となっている。
【００３６】
このような構成において、液晶層２２０を構成する液晶は、印加電圧が所定の電圧Ｖ１の場合には屈折率がＮ２となり、印加電圧が所定の電圧Ｖ３の場合には屈折率がＮ２よりも大きいＮ３となる。なお、液晶の屈折率がＮ３となるときの電圧Ｖ３は、実験によって定めて設定することができる。本実施例において、第２駆動回路２０が印加する電圧は、第１の実施例と異なる。具体的には、第２駆動回路２０は、指向性表示モードの場合には電圧Ｖ３を印加し、非指向性表示モードの場合には電圧Ｖ２を印加する。
【００３７】
このような構成とすることで、指向性表示モードの場合には、液晶層２２０の屈折率はＮ３となり、周囲のレンズ部材２８０の屈折率（Ｎ２）よりも大きくなる。それゆえ、液晶層２２０は、その両側面の曲面を有する部分においてシリンドリカルレンズとして機能し、また、上部ガラス板材２３０と接する上部の底面部２８２においてパララックスバリアの開口部として機能し、これによって指向性表示モードを実現する。一方、非指向性モードの場合には、液晶層２２０の屈折率はＮ２となり、周囲のレンズ部材２８０の屈折率と同じになる。それゆえ、第１の実施例と同様に、液晶レンズ２００ｄは１枚の透光性板材とみなせる状態となり、指向性表示モードを実現する。このような構成によって、第５の実施例における液晶レンズ２００ｄも、第１の実施例における液晶レンズ２００とほぼ同様な効果を有する。
【００３８】
Ｆ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３９】
Ｆ１．変形例１：
上述した各実施例の画像表示装置１０００は、立体ディスプレイの機能を有していたが、本発明は、複数のユーザにそれぞれ異なる２次元画像を表示するディスプレイの機能を有する画像表示装置にも適用可能である。すなわち、第１のユーザに向かう方向を第１の視方向とし、第２のユーザに向かう方向を第２の視方向として、それぞれの視方向ごとに異なる画像を表示するようにしてもよい。このような構成であっても、指向性表示モードにおいては、各ユーザにそれぞれ異なる画像を表示することができると共に、非指向性表示モードでは、指向性表示モードに比べて高い解像度で画像（２次元画像）を表示することができる。
【００４０】
Ｆ２．変形例２：
上述した各実施例では、レンズ部材は、上部ガラス板材２３０と下部ガラス板材２４０とにそれぞれ面接触するように構成されていたが、これに代えて、これら２つのガラス板材２３０，２４０のうちいずれか一方のみと面接触し、他方のガラス基板とは点で接触するように構成してもよい。また、２つのガラス板材２３０，２４０のうちいずれか一方のみと面接触し、他方には接触しない構成としてもよい。この構成では、各レンズ部材において底面部を設けないようにしても構わない。これらの構成でも、指向性表示モードと非指向性表示モードの双方を実現可能である。以上の実施例及び変形例から理解できるように、レンズ部材は、２つのガラス板材２３０，２４０の間において、任意の位置に設置することができる。
【００４１】
Ｆ３．変形例３：
上述した各実施例では、レンズ部材は、上部ガラス板材２３０及び下部ガラス板材２４０とは別に形成された構成であったが、上部ガラス板材２３０と下部ガラス板材２４０とのうち、少なくとも一方と一体形成された構成としてもよい。このような構成とすることで、レンズ部材を２つのガラス板材２３０，２４０の間において、適切な位置に配置する工程を省くことができ、画像表示装置１０００の製造コストの上昇を抑制することが可能となる。
【００４２】
Ｆ４．変形例４：
上述した各実施例では、屈折率が変化する媒質として液晶を用いていたが、液晶に限らず、屈折率が可変の任意の媒質を用いることができる。具体的には、例えば、ＰＬＺＴ（Plomb Lanthanum Zirconate Titanate）などを用いるようにしてもよい。
【００４３】
Ｆ５．変形例５：
上述した各実施例では、レンズ部材の形状は、シリンドリカルレンズに近似した形状、または、Ｙ軸方向に伸びたフレネルレンズに近似した形状、或いは、Ｙ軸方向に伸びた凹レンズに近似した形状であったが、これら形状に限らず、任意の形状のレンズを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例としての画像表示装置の外観を示す説明図。
【図２】図１に示す画像表示装置１０００の内部構成を模式的に示すブロック図。
【図３】画像表示装置１０００が備える制御部の概略構成を示すブロック図。
【図４】指向性表示モードにおける画像表示装置１０００の状態を示す説明図。
【図５】指向性表示モードにおいてレンズ部材２１０を透過する画像光を模式的に示す説明図。
【図６】非指向性表示モードにおける画像表示装置１０００の状態を示す説明図。
【図７】非指向性表示モードにおいてレンズ部材２１０を透過する画像光を模式的に示す説明図。
【図８】第２の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図。
【図９】第３の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図。
【図１０】第４の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図。
【図１１】第５の実施例における液晶レンズの概略構成を示す説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１０…第１駆動回路
１１…ＣＰＵ
１２…ユーザインタフェース処理部
１３…操作パネル
１４…リモコン
１５…画像処理部
１６…入力インタフェース部
２０…第２駆動回路
１００…液晶表示部
１１１…上部偏光板
１１２…上部ガラス基板
１１３…カラーフィルタ層
１１４…液晶層
１１５…下部ガラス基板
１１６…下部偏光板
１５０…バックライト
１６０…制御部
２００，２００ａ〜２００ｄ…液晶レンズ
２１０…レンズ部材
２１２，２６２，２７２，２８２…第１の底面部（平面部）
２１３，２１４…第２の底面部（平面部）
２２０…液晶層
２３０…上部ガラス板材
２４０…下部ガラス板材
２６０ａ〜２６０ｃ，２７０，２８０ａ〜２８０ｄ…レンズ部材
１０００…画像表示装置
ＦＳ…画像信号
ＭＳ…表示モード信号
ＳＬ１，ＳＲ１，ＳＬ２，ＳＬ１…画像光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の視方向には第１の画像を表示し、第２の視方向には第２の画像を表示する指向性表示モードと、前記第１の視方向と前記第２の視方向の双方に同一の画像を表示する非指向性表示モードと、を切り替え可能な画像表示装置であって、
画像を形成して前記画像を表す画像光を射出する画像形成部と、
前記画像形成部の射出側に配置され、表示モードの切り替えのために用いられる光学部材と、
を備え、
前記光学部材は、
透光性を有する２つの板状部材と、
前記２つの板状部材の間に配置された所定の屈折率のレンズ部材と、
前記レンズ部材と前記２つの板状部材との間に充填された屈折率可変媒質と、
前記屈折率可変媒質の屈折率を調整するための屈折率調整部と、
を備え、
前記屈折率調整部は、
（ｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と異なる屈折率となるように調整することによって、前記光学部材を、レンズ作用を有する第１の使用状態とすると共に、
（ｉｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記非指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と同一となるように調整することによって、前記光学部材を、前記レンズ作用を有さない透光性板材として機能する第２の使用状態とすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記レンズ部材は、前記２つの板状部材にそれぞれ接触する２つの接触面を有すると共に、前記２つの接触面間の側面部分が曲面で構成され、
前記光学部材は、前記第１の使用状態において、前記側面部分を透過する光について前記レンズ作用が働くと共に、前記２つの接触面をいずれも透過する光について前記レンズ作用が働かないように構成されている画像表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像表示装置において、
前記屈折率変化媒質は液晶である、画像表示装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記レンズ部材は、前記２つの板状部材のうち、すくなくとも一方と一体形成されている、画像表示装置。
【請求項５】
第１の視方向には第１の画像を表示し、第２の視方向には第２の画像を表示する指向性表示モードと、前記第１の視方向と前記第２の視方向の双方に同一の画像を表示する非指向性表示モードと、を切り替え可能な画像表示装置において、表示モードの切り替えのために用いられる光学部材であって、
透光性を有する２つの板状部材と、
前記２つの板状部材の間に配置された所定の屈折率のレンズ部材と、
前記レンズ部材と前記２つの板状部材との間に充填された屈折率可変媒質と、
前記屈折率可変媒質の屈折率を調整するための屈折率調整部と、
を備え、
前記屈折率調整部は、
（ｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と異なる屈折率となるように調整することによって、前記光学部材を、レンズ作用を有する第１の使用状態とすると共に、
（ｉｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記非指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と同一となるように調整することによって、前記光学部材を、前記レンズ作用を有さない透光性板材として機能する第２の使用状態とすることを特徴とする光学部材。
【請求項１】
第１の視方向には第１の画像を表示し、第２の視方向には第２の画像を表示する指向性表示モードと、前記第１の視方向と前記第２の視方向の双方に同一の画像を表示する非指向性表示モードと、を切り替え可能な画像表示装置であって、
画像を形成して前記画像を表す画像光を射出する画像形成部と、
前記画像形成部の射出側に配置され、表示モードの切り替えのために用いられる光学部材と、
を備え、
前記光学部材は、
透光性を有する２つの板状部材と、
前記２つの板状部材の間に配置された所定の屈折率のレンズ部材と、
前記レンズ部材と前記２つの板状部材との間に充填された屈折率可変媒質と、
前記屈折率可変媒質の屈折率を調整するための屈折率調整部と、
を備え、
前記屈折率調整部は、
（ｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と異なる屈折率となるように調整することによって、前記光学部材を、レンズ作用を有する第１の使用状態とすると共に、
（ｉｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記非指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と同一となるように調整することによって、前記光学部材を、前記レンズ作用を有さない透光性板材として機能する第２の使用状態とすることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置において、
前記レンズ部材は、前記２つの板状部材にそれぞれ接触する２つの接触面を有すると共に、前記２つの接触面間の側面部分が曲面で構成され、
前記光学部材は、前記第１の使用状態において、前記側面部分を透過する光について前記レンズ作用が働くと共に、前記２つの接触面をいずれも透過する光について前記レンズ作用が働かないように構成されている画像表示装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の画像表示装置において、
前記屈折率変化媒質は液晶である、画像表示装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像表示装置において、
前記レンズ部材は、前記２つの板状部材のうち、すくなくとも一方と一体形成されている、画像表示装置。
【請求項５】
第１の視方向には第１の画像を表示し、第２の視方向には第２の画像を表示する指向性表示モードと、前記第１の視方向と前記第２の視方向の双方に同一の画像を表示する非指向性表示モードと、を切り替え可能な画像表示装置において、表示モードの切り替えのために用いられる光学部材であって、
透光性を有する２つの板状部材と、
前記２つの板状部材の間に配置された所定の屈折率のレンズ部材と、
前記レンズ部材と前記２つの板状部材との間に充填された屈折率可変媒質と、
前記屈折率可変媒質の屈折率を調整するための屈折率調整部と、
を備え、
前記屈折率調整部は、
（ｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と異なる屈折率となるように調整することによって、前記光学部材を、レンズ作用を有する第１の使用状態とすると共に、
（ｉｉ）前記画像表示装置の表示モードを前記非指向性表示モードとするために、前記屈折率可変媒質の屈折率を前記所定の屈折率と同一となるように調整することによって、前記光学部材を、前記レンズ作用を有さない透光性板材として機能する第２の使用状態とすることを特徴とする光学部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２２５３３４（Ｐ２００８−２２５３３４Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６６７５９（Ｐ２００７−６６７５９）
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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