立体画像表示装置及びその駆動方法
【課題】機械的な手段を用いること無く、広い空間領域において立体画像の観察を可能とし、しかも、高精細な立体画像を容易に表示し得る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４０、複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部１０、及び、レンズ制御部５６を備え、複数の円柱レンズの配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸をＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部１０は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室１８を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室１８の複数によって構成されたフレネルレンズから成り、電極を備えた各レンズ室は液体レンズを構成し、レンズ制御部５６は、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加を制御する。
【解決手段】立体画像表示装置は、画像表示部４０、複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部１０、及び、レンズ制御部５６を備え、複数の円柱レンズの配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸をＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部１０は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室１８を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室１８の複数によって構成されたフレネルレンズから成り、電極を備えた各レンズ室は液体レンズを構成し、レンズ制御部５６は、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置及びその駆動方法に関し、詳しくは、所謂レンチキュラー方式の立体画像表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、視差のある２つの画像を画像観察者が観察することで立体視を実現する裸眼２眼式の立体画像表示装置が、種々、知られている。その中でも、液晶表示装置等の画像表示部（２次元画像表示装置）とレンチキュラーレンズとを組み合わせたレンチキュラー方式の立体画像表示装置の実用化が、鋭意、進められている。ここで、レンチキュラーレンズとは、複数の円柱レンズ（シリンドリカルレンズ）を並置したものである。そして、レンチキュラーレンズを構成する円柱レンズの焦点面が画像表示部の表示面に一致するように、レンチキュラーレンズと画像表示部とを配置する。画像表示部とレンチキュラーレンズとの最も単純な配置として、円柱レンズの軸線と画像表示部の縦方向とが平行になるように配置する方法を挙げることができる。
【０００３】
ところで、画像表示部は、通常、水平方向（横方向）及び垂直方向（縦方向）に２次元マトリクス状に配置された複数の画素から構成されており、水平方向に配列された所定数の画素に１つの円柱レンズが対応して配置されている。そして、図１７に概念図を示すように、例えば、「Ａ」を表示する画素群（図１７では、この画素群に属する画素を「１」で示す）から出射された光線群が、レンチキュラーレンズによって第１番目の視点（空間「ａ」）において結像する。一方、例えば、「Ｂ」を表示する画素群（図１７では、この画素群に属する画素を「２」で示す）から出射された光線群が、レンチキュラーレンズによって第２番目の視点（空間「ｂ」）において結像する。尚、図１７において、実線及び一点鎖線で表示した光線群は、空間「ａ」あるいは空間「ｂ」に到達するが、点線で表示した光線群は、空間「ａ」あるいは空間「ｂ」に到達しない。そして、空間「ａ」及び空間「ｂ」に画像観察者の左目及び右目が位置するとすれば、適切な画像「Ａ」及び「Ｂ」を画像表示部に同時に表示することで、画像観察者は、画像を立体画像として認識することができる。ここで、図１７に示した例にあっては、画像「Ａ」及び「Ｂ」の２種類の画像が画像表示部に同時に表示されるので、２点の視点が得られる。一般には、ＮPOV種類の画像が画像表示部に表示される場合、ＮPOV点の視点が得られる。
【０００４】
レンチキュラーレンズを、エレクトロウェッティング現象を応用した液体レンズから構成した立体画像表示装置が、例えば、特表２００６−５２１５７２や特表２００８−５２９０４５から周知である。
【０００５】
ここで、エレクトロウェッティング現象とは、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに電極表面と液体との固液界面におけるエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象を云う。図１８の（Ａ）及び（Ｂ）に、エレクトロウェッティング現象を説明するための原理図を示す。図１８の（Ａ）に模式的に示すように、例えば、電極１０１の表面に絶縁膜１０２が形成されており、この絶縁膜１０２の上に電解液から成る導電性の液滴１０３が置かれているとする。絶縁膜１０２の表面には撥水処理が施されており、図１８の（Ａ）に示すように、電圧を印加していない状態では、絶縁膜１０２の表面と液滴１０３との間の相互作用エネルギーは低く、接触角θ0は大きい。ここで、接触角θ0は、絶縁膜１０２の表面と液滴１０３の正接線との成す角度であり、液滴１０３の表面張力や絶縁膜１０２の表面エネルギー等の物性に依存する。
【０００６】
一方、図１８の（Ｂ）に模式的に示すように、電極１０１と液滴１０３との間に電圧を印加すると、液滴側の電解質イオンが絶縁膜１０２の表面に集中することによって電荷二重層の帯電量変化が生じ、液滴１０３の表面張力の変化が誘発される。この現象がエレクトロウェッティング現象であり、印加電圧の大きさによって液滴１０３の接触角θvが変化する。即ち、図１８の（Ｂ）において、接触角θvは、印加電圧Ｖの関数として、以下の式（Ａ）の Lippman-Young の式で表される。
【０００７】
ｃｏｓ（θv）＝ｃｏｓ（θ0）＋（１／２）（ε0・ε）／（γLG・ｔ）×Ｖ2 （Ａ）
【０００８】
ここで、
ε0 ：真空の誘電率
ε ：絶縁膜の比誘電率
γLG：電解液の表面張力
ｔ ：絶縁膜の膜厚
である。
【０００９】
以上のように、電極１０１と液滴１０３との間に印加する電圧Ｖの大きさによって、液滴１０３の表面形状（曲率）が変化する。従って、液滴１０３をレンズ素子として用いた場合、焦点位置（焦点距離）を電気的に制御できる光学素子を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００６−５２１５７２
【特許文献２】特表２００８−５２９０４５
【特許文献３】特開２００９−０４８１１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、レンチキュラー方式の立体画像表示装置において、立体視できる空間領域を拡大するためには、視点数を増やすことが必要とされる。然るに、上述したとおり、ＮPOV点の視点を得るためには、ＮPOV種類の画像を画像表示部に表示する必要がある。それ故、視点数を増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題がある。
【００１２】
上述した特許公表公報には、このような問題点を解決するための手段は、何ら、開示されていない。
【００１３】
このような問題を解決するための一手段が、例えば、特開２００９−０４８１１６に開示されている。この特許公開公報に開示された立体画像表示装置は、レンチキュラーレンズ又は画像表示部の少なくとも一方を画像表示部の表示面に平行（略平行）な面内で往復移動させることで、各シリンドリカルレンズと画像表示部の各画素との相対的な位置を機械的に周期的に変位させ、各シリンドリカルレンズによる任意の画素からの表示画像光の放射方向を周期的に変位させる変位手段を備えている。係る技術は、視点数を増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題の解決には優れた技術である。しかしながら、変位手段が、機械的な変位手段、具体的には、圧電素子から成るが故に、各シリンドリカルレンズと画像表示部の各画素との相対的な位置の周期的な変位を高速にて制御することが困難であるし、より高い信頼性への要求、立体画像表示装置の大型化への対応が困難である。
【００１４】
従って、本発明の目的は、機械的な手段を用いること無く、広い空間領域において立体画像の観察を可能とし、しかも、高精細な立体画像を容易に表示し得る立体画像表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の立体画像表示装置は、
（イ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像表示部、
（ロ）複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部、及び、
（ハ）レンズ制御部、
を備え、
複数の円柱レンズの配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸をＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室の複数によって構成されたフレネルレンズから成り、
電極を備えた各レンズ室は、屈折率の異なる第１の液体及び第２の液体によって占められており（封止されており）、電極への電圧の印加によって第１の液体と第２の液体の界面が構成するレンズ面が変化する液体レンズを構成する立体画像表示装置である。そして、レンズ制御部は、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する。
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明の立体画像表示装置の駆動方法は、上述した本発明の立体画像表示装置を用いた駆動方法である。そして、レンズ制御部による各レンズ室における電極への電圧の印加の制御によって、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる。
【００１７】
ここで、『円柱レンズの光軸』とは、円柱レンズをＸＺ平面において切断したときの円柱レンズの２つの光学表面の曲率中心を結んだ線である。また、電極に電圧を印加し、円柱レンズが光学パワーを発揮しているとき、ＹＺ平面（あるいは、ＹＺ平面と平行な平面）における円柱レンズの光学パワーは実質的に０であり、ＸＺ平面における円柱レンズの光学パワーは有限の値（正の値あるいは負の値）である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の立体画像表示装置あるいはその駆動方法において、レンズ制御部は円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために各レンズ室における電極への電圧の印加を制御し、あるいは又、レンズ制御部による各レンズ室における電極への電圧の印加の制御によって円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる。そして、このような円柱レンズの光軸のＸ方向への移動によって、画像表示部の見掛けの解像度の増加を図ることができ、視点数を増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題を解決することができるし、広い空間領域において立体画像の観察が可能となる。また、円柱レンズの光軸のＸ方向への移動は、液体レンズの作動に基づくものであり、機械的な手段を用いてはおらず、高速にて制御することができ、長寿命、高信頼性、音が全く発生しないといった利点を有し、電圧制御であり、電流は殆ど流れないため、低消費電力を実現できるし、大面積の立体画像表示装置へ対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の立体画像表示装置の概念図、及び、レンチキュラーレンズ部の模式的な一部断面図である。
【図２】図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施例１の立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸がＸ方向に移動する状態を示す模式的な一部断面図である。
【図３】図３は、実施例１の立体画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施例１の立体画像表示装置において、レンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸がＸ方向に移動することで、視点において得られる画像がどのような画像となるかを説明するための図である。
【図５】図５は、図４に引き続き、実施例１の立体画像表示装置において、レンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸がＸ方向に移動することで、視点において得られる画像がどのような画像となるかを説明するための図である。
【図６】図６は、図５に引き続き、実施例１の立体画像表示装置において、レンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸がＸ方向に移動することで、視点において得られる画像がどのような画像となるかを説明するための図である。
【図７】図７の（Ａ）は、１つのレンズ室を図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿って切断したときの模式的な断面図であり、図７の（Ｂ）は、１つのレンズ室を図７の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿って切断したときの模式的な断面図であり、図７の（Ｃ）は、１つのレンズ室を図７の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿って切断したときの模式的な断面図である。
【図８】図８の（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、１つのレンズ室を図７の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿って切断したときの模式的な断面図であり、液体レンズの原理を模式的に説明する図である。
【図９】図９は、実施例１のレンチキュラーレンズ部の一部を図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿って切断したと同様の模式的な断面図である。
【図１０】図１０の（Ａ）〜（Ｃ）は、ぞれぞれ、実施例１のレンチキュラーレンズ部の一部を図９の矢印Ｃ−Ｃに沿って切断したときの模式的な断面図であり、液体レンズの挙動を模式的に説明する図である。
【図１１】図１１の（Ａ）〜（Ｃ）は、ぞれぞれ、実施例２、実施例３及び実施例４のレンチキュラーレンズ部の一部を図９の矢印Ｃ−Ｃに沿って切断したと同様の模式的な断面図である。
【図１２】図１２は、実施例５の立体画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施例５の立体画像表示装置において、画素ピッチと視点間距離と円柱レンズのピッチとの関係を説明するための模式図である。
【図１４】図１４は、実施例６の立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部の概念図である。
【図１５】図１５は、実施例７の立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部、画像表示部等の配置を説明するための概念図である。
【図１６】図１６は、実施例７の立体画像表示装置の変形例におけるレンチキュラーレンズ部、画像表示部等の配置を説明するための概念図である。
【図１７】図１７は、従来のレンチキュラー方式の立体画像表示装置の概念図である。
【図１８】図１８は、の（Ａ）及び（Ｂ）は、電気毛管現象を説明するための原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明の立体画像表示装置及びその駆動方法、全般に関する説明
２．実施例１（本発明の立体画像表示装置及びその駆動方法）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１の別の変形）
５．実施例４（実施例１の更に別の変形）
６．実施例５（実施例１の更に別の変形）
７．実施例６（実施例１の更に別の変形）
８．実施例７（実施例１の更に別の変形、その他）
【００２１】
［本発明の立体画像表示装置及びその駆動方法、全般に関する説明］
本発明の立体画像表示装置にあっては、画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する形態とすることが好ましい。また、本発明の立体画像表示装置の駆動方法においては、画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる形態とすることが好ましい。
【００２２】
上記の好ましい形態を含む本発明の立体画像表示装置あるいは本発明の立体画像表示装置の駆動方法における立体画像表示装置（以下、これらを総称して、『本発明の立体画像表示装置等』と呼ぶ）にあっては、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御して、円柱レンズの配置ピッチを変更する構成とすることができる。そして、この場合、円柱レンズの配置ピッチを変更することで視聴距離を変更することができ、更には、画像観察者の位置を測定する位置測定手段を更に有し、位置測定手段によって得られた画像観察者の位置情報に基づき、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する構成とすることが好ましい。これらの構成を採用することで、立体画像の観察（視聴）領域の最適化を図ることができる。尚、連続するレンズ室の複数によって構成されたフレネルレンズから円柱レンズが成るが故に、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御することで、円柱レンズの配置ピッチを容易に変更することができる。位置測定手段として、静止画あるいは動画を撮影することができる固体撮像素子を備えたビデオカメラやウエブカメラ、赤外線を用いた位置測定装置を挙げることができる。ここで、視聴距離とは、レンチキュラーレンズ部が画像観察者に面している場合、レンチキュラーレンズ部から画像観察者までの距離を指し、画像表示部が画像観察者に面している場合、画像表示部から画像観察者までの距離を指す。
【００２３】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の立体画像表示装置等にあっては、レンズ制御部の制御によって、円柱レンズと円柱レンズとの間に、円柱レンズの有する光学パワーとは逆符号の光学パワーを有するレンズ室（以下、便宜上、『境界レンズ室』と呼ぶ）を配置する形態とすることができ、これによって、境界レンズ室を通過する光が画像観察者に到達することが無くなる結果、画像観察者は円柱レンズと円柱レンズとの境界領域を視認し難くなり、表示される立体画像の画像品質の向上を図ることができる。境界レンズ室の数は、１あるいは２以上であればよい。ここで、円柱レンズを凸レンズとして機能させる場合、境界レンズ室を凹レンズとして機能させればよいし、円柱レンズを凹レンズとして機能させる場合、境界レンズ室を凸レンズとして機能させればよい。
【００２４】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の立体画像表示装置等にあっては、光源を更に備え、光源、画像表示部、及び、レンチキュラーレンズ部の順に配置されている構成とすることができるし、光源、レンチキュラーレンズ部、及び、画像表示部の順に配置されている構成とすることもできる。前者の場合、円柱レンズを凸レンズとして機能させればよいし、後者の場合、円柱レンズを凸レンズあるいは凹レンズとして機能させればよい。これらの場合、画像表示部を、例えば、液晶表示装置から構成することができ、光源を、所謂バックライトから構成することができる。但し、本発明の立体画像表示装置等は、これらの構成に限定するものではなく、画像表示部を、自発光形式の画像表示部、具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置やプラズマ表示装置とすることもできる。
【００２５】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の立体画像表示装置等において、レンチキュラーレンズ部は、
（Ａ）第１側面部材、
第１側面部材と対向した第２側面部材、
第１側面部材の一端部と第２側面部材の一端部とを結ぶ第３側面部材、
第１側面部材の他端部と第２側面部材の他端部とを結ぶ第４側面部材、
第１側面部材、第２側面部材、第３側面部材及び第４側面部材の頂面に取り付けられた天板、及び、
第１側面部材、第２側面部材、第３側面部材及び第４側面部材の底面に取り付けられた底板、
を備えたハウジング、並びに、
（Ｂ）それぞれが、第１側面部材と第２側面部材との間に平行に配置された、（Ｍ−１）個の隔壁部材、
を備え、
Ｍ個のレンズ室が並置されており、
（ａ）第１番目のレンズ室は、第１側面部材、第３側面部材、第１番目の隔壁部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第１番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第１番目のレンズ室を構成する第１側面部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第１番目のレンズ室を構成する第１番目の隔壁部材の部分の内面には、第３電極が設けられており、
（ｂ）第（ｍ＋１）番目のレンズ室は、第ｍ番目（但し、ｍ＝１，２・・・Ｍ−２）の隔壁部材、第３側面部材、第（ｍ＋１）番目の隔壁部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する第ｍ番目の隔壁部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する第（ｍ＋１）番目の隔壁部材の部分の内面には、第３電極が設けられており、
（ｃ）第Ｍ番目のレンズ室は、第（Ｍ−１）番目の隔壁部材、第３側面部材、第２側面部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する第（Ｍ−１）番目の隔壁部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する第２側面部材の部分の内面には、第３電極が設けられている構造とすることができる。尚、このような構造を有するレンチキュラーレンズ部を、便宜上、『Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部』と呼ぶ。
【００２６】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する第１側面部材、第２側面部材及び隔壁部材のそれぞれの表面には、撥水処理が施されていることが好ましい。各レンズ室において、第２電極に印加する電圧と第３電極に印加する電圧とを変化させることで、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる構成とすることができる。撥水処理として、例えば、ポリパラキシリレンをＣＶＤ法で成膜する方法、フッ素系のポリマーであるＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の材料をコーティングする方法を挙げることができる。高誘電率材料と撥水性材料とを複数組み合わせた積層構造で、少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する第１側面部材、第２側面部材及び隔壁部材のそれぞれの表面、あるいは又、少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する外壁部材及び隔壁部材のそれぞれの表面を被覆してもよい。
【００２７】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、隔壁部材の底面は底板まで延びており、隔壁部材の頂面は天板まで延びている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第Ａの構成』と呼ぶ。ここで、隔壁部材の頂面とは天板に対向した面を指し、隔壁部材の底面とは底板に対向した面を指す。以下においても同様である。あるいは又、隔壁部材の底面は底板まで延びており、隔壁部材の頂面と天板との間には隙間が存在する構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第Ｂの構成』と呼ぶ。あるいは又、隔壁部材の底面と底板との間には隙間が存在し、隔壁部材の頂面は天板まで延びている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第Ｃの構成』と呼ぶ。あるいは又、隔壁部材の底面と底板との間には隙間が存在し、隔壁部材の頂面と天板との間には隙間が存在する構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第Ｄの構成』と呼ぶ。尚、第Ｄの構成にあっては、隔壁部材を適切な方法で、外壁部材や底板、天板等に固定すればよい。
【００２８】
本発明において、第１の液体と第２の液体とは、不溶、不混合であることが好ましい。また、Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、
第１の液体は導電性を有し、第２の液体は絶縁性を有し、
第１電極は、第１の液体と接しており、
第２電極は、絶縁膜を介して第１の液体及び第２の液体と接しており、
第３電極は、絶縁膜を介して第１の液体及び第２の液体と接している構成とすることができる。また、天板、底板、及び、第１電極は、レンチキュラーレンズ部に入射する光に対して透明な材料から構成されていることが好ましい。
【００２９】
ここで、導電性を有する液体（あるいは有極性を有する液体であり、以下、これらを総称して、導電性液体と呼ぶ場合がある）として、例えば、水、電解液（塩化カリウムや塩化ナトリウム、塩化リチウム、硫酸ナトリウム等の電解質の水溶液）、これらの電解質を溶かし込んだ例えばトリエチレングリコール水溶液、分子量の小さなメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、常温溶融塩（イオン性液体）、純水等の有極性液体、これらの液体の混合物を挙げることができる。尚、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類は、水溶液として導電性を持たせたり、塩を溶かして導電性を持たせて使用すればよい。また、絶縁性を有する液体（あるいは無極性を有する液体であり、以下、これらを総称して、絶縁性液体と呼ぶ場合がある）として、例えば、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、ウンデカン等の炭化水素系の材料、シリコーンオイル、フッ素系の材料等の無極性溶媒を挙げることができる。導電性液体と絶縁性液体とは、互いに異なる屈折率を有すると共に、互いに混和することなく存在できることが要求される。また、導電性液体の密度と絶縁性液体の密度を、出来る限り同じ値とすることが望ましい。導電性液体及び絶縁性液体は、レンチキュラーレンズ部に入射する光（入射光と呼ぶ）に対して透明な液体であることが望ましいが、場合によっては、着色されていてもよい。
【００３０】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、入射光が通過する部材（具体的には、少なくとも天板及び底板）を構成する材料は、上述したとおり、入射光に対して透明であることが要求される。ここで、「入射光に対して透明である」とは、入射光の光透過率が８０％以上であることを意味する。入射光が通過する部材を構成する材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ガラスを例示することができる。入射光が通過する各部材を構成する材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。天板から光が入射し、底板から光が出射する構成としてもよいし、底板から光が入射し、天板から光が出射する構成としてもよい。
【００３１】
電極は、使用される部位、要求される特性に応じて、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯ、銀添加ＩＴＯを含む）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、Ｉｎ2Ｏ3系材料（ＦドープのＩｎ2Ｏ3であるＩＦＯを含む）、酸化錫系材料（ＳｂドープＳｎＯ2であるＡＴＯやＦドープのＳｎＯ2であるＦＴＯを含む）、酸化亜鉛系材料（ＺｎＯ、ＡｌドープのＺｎＯやＢドープのＺｎＯ、ＧａドープのＺｎＯを含む）、Ｓｂ2Ｏ5系材料、Ｉｎ4Ｓｎ3Ｏ12、ＩｎＧａＺｎＯ、酸化チタン（ＴｉＯ2）、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物等の導電性金属酸化物や、金属、合金、半導体材料等から構成された透明電極とすることもできるし、不透明な金属や合金から構成された電極とすることもできる。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属；これらの金属元素を含む合金（例えばＭｏＷ）あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜を例示することができる。これらの電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ；スクリーン印刷法；メッキ法（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル・ゲル法等を挙げることができる。
【００３２】
絶縁膜は、電気絶縁性の物質であれば特に制限されず、好適には、比誘電率が比較的高い物質が選択される。また、比較的大きな静電容量を得るために絶縁膜の膜厚は薄い方が好ましいが、絶縁強度を確保できる膜厚以上であることが必要である。絶縁膜を構成する材料として、例えば、ＳｉＯX材料やＳｉＮ、ＳｉＯＮ、酸化フッ化シリコン、ポリイミド樹脂、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ2系材料、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化クロム（ＣｒＯx）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、又は、酸化バナジウム（ＶＯx）を挙げることができる。絶縁膜の形成方法として、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法等の公知のプロセスを挙げることができる。
【００３３】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、レンズ室におけるＸ方向に沿った隔壁部材間の距離、Ｘ方向に沿った外壁部材と第１番目あるいは第（Ｍ−１）番目の隔壁部材との間の距離は、各レンズ室において同じ値としてもよいし、異なる値として変化させてもよい。レンズ室における第２電極と第３電極との間の距離（あるいは、Ｘ方向に沿った隔壁部材間の距離、Ｘ方向に沿った外壁部材と第１番目あるいは第（Ｍ−１）番目の隔壁部材との間の距離）は、毛管長κ-1以下に設定することが望ましい。ここで、毛管長κ-1とは、界面張力に対して重力の影響を無視できる最大の長さを云い、具体的には、導電性液体と絶縁性液体との間の界面張力をΔγ、導電性液体と絶縁性液体との間の密度差をΔρ、重力加速度をｇとしたとき、以下の式（Ｂ）で表すことができる。
【００３４】
κ-1＝｛Δγ／（Δρ・ｇ）｝1/2 （Ｂ）
【００３５】
記号Ｍ，ＮCL，ＮLC-unit，ＮPOV，Ｎpx，Ｎunit-TLがどうような値を指すか、以下に纏めた。尚、本発明の立体画像表示装置における『画素サブユニット』（詳細は後述する）は、通常の２次元画像表示装置における「画素，ピクセル」に相当し、本発明の立体画像表示装置における『画素』は、通常の２次元画像表示装置における「副画素，サブピクセル」に相当する。
Ｍ ：レンズ室の数
ＮCL ：円柱レンズの数
ＮLC-unit ：１つの円柱レンズを構成するレンズ室の数
ＮPOV ：視点の数
Ｎpx ：画素サブユニット（後述する）を構成する画素の数
Ｎunit-TL ：画像表示部の水平方向に沿った画素ユニットの数
【００３６】
以上の好ましい各種の形態、構成を含む本発明の立体画像表示装置等（以下、これらを総称して、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある）において、連続するレンズ室の複数によって円柱レンズ（フレネルレンズ）が構成されているが、ここで、連続するレンズ室の数（１つの円柱レンズを構成するレンズ室の数）ＮLC-unitとして、
２≦ＮLC-unit≦３０
好ましくは、
５≦ＮLC-unit≦２０
を挙げることができる。尚、
ＮCL×ＮLC-unit≦Ｍ
である。ここで、境界レンズ室を配さない場合には、
Ｍ＝ＮCL×ＮLC-unit
であり、境界レンズ室を配する場合には、境界レンズ室の総数は
（Ｍ−ＮCL×ＮLC-unit）
である。
【００３７】
また、画像表示部の水平方向に配列された１つの画素サブユニットを構成する画素の数をＮpxとしたとき、１つの画素サブユニットは、例えば、赤色表示の画素、緑色表示の画素、青色表示の画素の３種類の画素から構成され（画素の数としては、例えば、赤色表示の画素×１、緑色表示の画素×１、青色表示の画素×１の３つであり、Ｎpx＝３）、あるいは、例えば、赤色表示の画素×１、緑色表示の画素×２、青色表示の画素×１の４つであり、Ｎpx＝４）、あるいは又、これらの３種の画素に加え、輝度向上のために白色光を発光する画素、色再現範囲を拡大するために補色を発光する画素、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する画素、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する画素等、４種、あるいはそれ以上の画素から構成することもできる。（画像表示部の水平方向におけるＮpxの値，画像表示部の垂直方向におけるＮpxの値）として、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（８５４，４８０）、（１２８０，９６０）、（４０９６，２１６０）、（３８４０，２１６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
【００３８】
ＮPOV点の視点を得るためには、ＮPOV種類の画像を画像表示部に表示する必要があるが、ＮPOVの値は２以上であればよい。ＮPOV種類の画像を画像表示部に表示するために、ＮPOV個の画素サブユニットが集合して１つの画素ユニットを構成している。１つの画素ユニットを構成する画素の数は、
ＮPOV×Ｎpx
である。ここで、画像表示部の水平方向に沿った画素ユニットの数をＮunit-TLとすれば、Ｎunit-TLの値が画像表示部における水平方向の解像度（立体画像表示装置としての水平方向の解像度）に相当し、画像表示部の水平方向に配列された画素の総数は、
Ｎunit-TL×ＮPOV×Ｎpx
である。１つの画素に対するレンズ室の数として、０．２５個乃至４個、好ましくは０．５個乃至２個を挙げることができる。
【００３９】
ＮLC-unitの値は、一定であってもよいし、円柱レンズの占める位置に依存して、変化させてもよい。また、円柱レンズの中心点を通るＹＺ平面にて円柱レンズを切断したときのＸＺ平面に含まれる光学表面は、このＹＺ平面に対して対称であってもよいし、場合によっては非対称であってもよい。Ｘ方向は、画像表示部の水平方向と平行であってもよいし、画像表示部の水平方向に対して或る角度をもって傾いていてもよい。レンチキュラーレンズ部が画像観察者に面している場合、円柱レンズの焦点面が画像表示部の表示面に一致するように、レンチキュラーレンズ部と画像表示部とを配置することが好ましいが、これに限定するものではない。一方、画像表示部が画像観察者に面しており、円柱レンズが凸レンズとして機能する場合、円柱レンズから画像表示部の表示面までの距離が円柱レンズの焦点距離の２倍となるように、レンチキュラーレンズ部と画像表示部とを配置することが好ましく、円柱レンズが凹レンズとして機能する場合、円柱レンズから画像表示部の表示面までの距離が円柱レンズの焦点距離と一致するように、レンチキュラーレンズ部と画像表示部とを配置することが好ましいが、これらに限定するものではない。連続するレンズ室の複数によって円柱レンズが構成され、各レンズ室によってフレネルレンズの一部が構成されるが、このような「フレネルレンズ」の一部の形状は、キノフォーム形状と呼ばれる場合もある。画素の配列として、例えば、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、デルタ配列、レクタングル配列を挙げることができる。
【実施例１】
【００４０】
実施例１は、本発明の立体画像表示装置及びその駆動方法に関する。実施例１の立体画像表示装置の概念図を図１の（Ａ）に示し、レンチキュラーレンズ部の模式的な一部断面図を図１の（Ｂ）、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。尚、レンチキュラーレンズ部を、便宜上、凸レンズ及び凹レンズの形状を有するように図示している場合があるが、実際には、外観形状は平板状である。
【００４１】
実施例１の立体画像表示装置１は、
（イ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素４１を有する画像表示部４０、
（ロ）複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部１０、及び、
（ハ）レンズ制御部５６、
を備えている。
【００４２】
ここで、実施例１にあっては、光源を更に備え、光源、画像表示部４０、及び、レンチキュラーレンズ部１０の順に配置されている。画像表示部４０は液晶表示装置から構成されており、光源は周知のバックライト４２から構成されている。
【００４３】
立体画像表示装置１には、図３に示す制御回路５０が備えられている。制御回路５０は、画像表示部４０を構成する各画素４１に画像信号に基づく駆動電圧を供給するデータドライバ５４と、各画素４１を図示しない走査線に沿って線順次駆動するゲートドライバ５５と、これらデータドライバ５４及びゲートドライバ５５を制御するタイミング制御部（タイミング・ジェネレータ）５２と、外部からの画像信号を処理して分割画像信号を生成する画像信号処理部５１（シグナル・ジェネレータ）と、この画像信号処理部５１からの分割画像信号を記憶するフレームメモリである画像メモリ５３と、レンズ制御部５６とを備えている。
【００４４】
画像信号処理部５１は、外部から供給される１つの画像データを、所定数（例えば、２あるいは４個）の画像データ（分割画像データ）に分割する。即ち、１つの画像データを構成する画像信号を所定数の画像表示フレームを構成する画像信号（所定数の画像信号群）に分割し、画像メモリ５３に送出する。また、画像信号処理部５１は、画像表示フレームの切り替えのタイミングに同期してデータドライバ５４、ゲートドライバ５５及びレンズ制御部５６が動作するように、所定の制御信号をタイミング制御部５２に供給する。レンズ制御部５６は、タイミング制御部５２によるタイミング制御に従って、レンズ室１８を構成する電極２１，２２，２３に種々の値の電圧を供給する。尚、このような分割画像信号は、表示対象とする撮像対象物を様々な角度から撮像することによって予め作成しておいてもよい。
【００４５】
そして、複数の円柱レンズ（ＮCL個の円柱レンズ）の配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸ＯＡをＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部１０は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室１８（Ｍ個のレンズ室１８）を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室１８の複数（ＮLC-unit個の連続するレンズ室１８）によって構成されたフレネルレンズから成る。各レンズ室１８は、電極２１，２２，２３を備え、屈折率の異なる第１の液体３１及び第２の液体３２によって占められている（封止されている）。各レンズ室１８は、電極２１，２２，２３への電圧の印加によって第１の液体３１と第２の液体３２の界面が構成するレンズ面が変化する液体レンズを構成する。円柱レンズは凸レンズとして機能する。
【００４６】
レンズ制御部５６は、円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させるために各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加を制御する。具体的には、画像表示部４０における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。尚、Ｘ方向を、画像表示部の水平方向と平行とした。また、円柱レンズの焦点面が画像表示部４０の表示面に一致するように、レンチキュラーレンズ部１０と画像表示部４０とを配置した。
【００４７】
具体的には、図１の（Ｂ）に示すように、第ｓ番目のレンズ室１８sの第３電極２３に電圧Ｖs-Rを印加し、第（ｓ＋１）番目のレンズ室の第２電極２２に電圧Ｖ(s+1)-Lを印加し、第（ｓ＋１）番目のレンズ室の第３電極２３に電圧Ｖ(s+1)-Rを印加し、・・・・・、第（ｓ＋１０）番目のレンズ室１８(s+10)の第３電極２３に電圧Ｖ(s+10)-Rを印加し、第（ｓ＋１１）番目のレンズ室の第２電極２２に電圧Ｖ(s+11)-Lを印加するとする。図１の（Ｂ）に示した状態においては、以下の表１のように、電極２２，２３への電圧の印加をレンズ制御部５６において制御する。表１の上段に記載した電圧ほど、値が高い。そして、電極２２，２３への電圧の印加をレンズ制御部５６において制御することで、より具体的には、画像表示フレームが切り替わる毎に電極２２，２３への電圧の印加を変えることで、図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、円柱レンズの光軸ＯＡ（図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）にあっては、点線で示す）をＸ方向に移動させることができる。実施例１にあっては、電極２１は、共通電極として接地されている。
【００４８】
［表１］
Ｖ(s+1)-R＝Ｖ(s+5)-L＝Ｖ(s+6)-R＝Ｖ(s+10)-L
Ｖ(s+2)-R＝Ｖ(s+4)-L＝Ｖ(s+7)-R＝Ｖ(s+9)-L
Ｖ(s+3)-L＝Ｖ(s+3)-R＝Ｖ(s+8)-L＝Ｖ(s+8)-R
Ｖ(s+2)-L＝Ｖ(s+4)-R＝Ｖ(s+7)-L＝Ｖ(s+9)-R
Ｖ(s+1)-L＝Ｖ(s+5)-R＝Ｖ(s+6)-L＝Ｖ(s+10)-R
【００４９】
実施例１の立体画像表示装置の駆動方法は、実施例１の立体画像表示装置１を用いた駆動方法である。そして、レンズ制御部５６による各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加の制御によって、円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。ここで、画像表示部４０における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。
【００５０】
実施例１の立体画像表示装置において、レンチキュラーレンズ部１０を構成する円柱レンズの光軸ＯＡがＸ方向に移動することで、視点において得られる画像がどのような画像となるかを、以下、図４、図５及び図６を参照して説明する。尚、図４、図５及び図６にあっては、円柱レンズと円柱レンズとの間に、円柱レンズを構成しない領域が存在するかのように表示しているが、実際には、円柱レンズと円柱レンズとの間に円柱レンズを構成しない領域は存在していない。
【００５１】
ＮPOV種類の画像が画像表示部に表示されたとき、各画像は、ＮCL個の円柱レンズによって１つの視点に集光される。ＮPOV種類の画像を画像表示部に表示するために、画素サブユニットは、ＮPOV個の画素サブユニット群に分けられる。ここで、ＮPOV＝３として説明を行うが、ＮPOVの値は３に限定するものではない。図４に示すように、第１番目の画素サブユニット群［１］によって表示された「Ａ1」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第１番目の視点に集光され（図４では、実線で示す）、第２番目の画素サブユニット群［２］によって表示された「Ｂ1」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第２番目の視点に集光され（図４では、点線で示す）、第３番目の画素サブユニット群［３］によって表示された「Ｃ1」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第３番目の視点に集光されたとする（図４では、一点鎖線で示す）。これらの「Ａ1」，「Ｂ1」，「Ｃ1」の画像は、同時に画像表示部に表示される。次いで、画像表示部において画像の表示が切り替えられる。このとき、画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。そして、図５に示すように、第２番目の画素サブユニット群［２］によって表示された「Ａ2」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第１番目の視点に集光され（図５では、点線で示す）、第３番目の画素サブユニット群［３］によって表示された「Ｂ2」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第２番目の視点に集光され（図５では、一点鎖線で示す）、第１番目の画素サブユニット群［１］によって表示された「Ｃ2」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第３番目の視点に集光される（図５では、実線で示す）。これらの「Ａ2」，「Ｂ2」，「Ｃ2」の画像も、同時に画像表示部に表示される。更に、画像表示部において画像の表示が切り替えられる。このとき、同様に、画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。そして、図６に示すように、第３番目の画素サブユニット群［３］によって表示された「Ａ3」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第１番目の視点に集光され（図６では、一点鎖線で示す）、第１番目の画素サブユニット群［１］によって表示された「Ｂ3」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第２番目の視点に集光され（図６では、実線で示す）、第２番目の画素サブユニット群［２］によって表示された「Ｃ3」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第３番目の視点に集光される（図６では、点線で示す）。これらの「Ａ3」，「Ｂ3」，「Ｃ3」の画像も、同時に画像表示部に表示される。また、「Ａ1」，「Ａ2」，「Ａ3」の画像は、１つの画像データ「Ａ0」から作成される同じ画像である。同様に、「Ｂ1」，「Ｂ2」，「Ｂ3」の画像は、１つの画像データ「Ｂ0」から作成される同じ画像であるし、「Ｃ1」「Ｃ2」，「Ｃ3」の画像は、１つの画像データ「Ｃ0」から作成される同じ画像である。即ち、１つの画像データが、空間的にＮPOV個の画素４１にて表示される。
【００５２】
このようにして、１つの画像データが時間的に所定数（例えば、２あるいは４個）の画像データ（分割画像データ）に分割され、所定数の画像表示によって、或る画像が、第１番目の画素サブユニット群［１］、第２番目の画素サブユニット群［２］、第３番目の画素サブユニット群［３］、・・・・、第ＮPOV番目の画素サブユニット群［ＮPOV］に、順次、表示される。即ち、空間的に１つの画像データが、画像表示部、全体において表示される。従って、画像表示部の見掛けの解像度の増加を図ることができ、視点数を増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題を解決することができる。
【００５３】
即ち、立体画像表示装置１にあっては、画像信号処理部５１から供給される分割画像信号に基づき、データドライバ５４及びゲートドライバ５５から画素４１に備えられた画素電極（図示せず）に駆動電圧（画素印加電圧）が供給される。具体的には、ゲートドライバ５５から画像表示部４０の１水平ライン分のＴＦＴ素子のゲート電極へパルス電圧が印加され、それと共に、データドライバ５４からその１水平ライン分の画素電極へ、分割画像信号に基づく画素印加電圧が印加される。これにより、バックライトから出射された光が図示しない液晶層で変調され、画像を構成する光（表示画像光）が画像表示部４０の各画素４１から出射され、２次元表示画像が生成される。そして、画像表示部４０から出射された表示画像光は、レンチキュラーレンズ部１０を通過する。この際、レンズ制御部５６から供給される制御信号に基づき、円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させるために各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加を制御する。すると、画像表示フレーム毎に分割画像信号が切り替えられる度に、画素４１から出射される表示画像光の方向が変化する。ここで、表示画像光は両眼視差及び輻輳角に関する情報を含んでいる。そして、画像観察者から画像表示部までの距離に応じて適切な表示画像光が出射されるため、画像観察者から画像表示部までの距離に応じた所望の立体画像の表示がなされる。
【００５４】
このように、実施例１の立体画像表示装置１あるいはその駆動方法において、レンズ制御部５６は、円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させるために各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加を制御し、また、レンズ制御部５６による各レンズ室における電極２１，２２，２３への電圧の印加の制御によって円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。そして、このような円柱レンズの光軸ＯＡのＸ方向への移動によって、上述したとおり、画像表示部４０の見掛けの解像度の増加を図ることができ、視点数ＮPOVを増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題を解決することができるし、視点数ＮPOVを増加させることができるが故に、広い空間領域において立体画像の観察が可能となる。また、円柱レンズの光軸ＯＡのＸ方向への移動は、液体レンズの作動に基づくものであり、機械的な手段を用いてはおらず、高速にて制御することができるし、大面積の立体画像表示装置へ対応することができる。
【００５５】
立体画像表示装置によって立体画像を観察するとき、逆視状態になる空間領域が存在する場合があり、画面全体の視認性に悪影響が生じる。ここで、逆視状態とは、本来、画像観察者の左目で視認すべき画像が画像観察者の右目に侵入し、画像観察者の右目で視認すべき画像が画像観察者の左目に侵入する現象を指す。即ち、画像観察者が左右画像を正常な順視（正視）でみることができる場合には立体画像を知覚できるが、左右画像が反転する逆視位置に画像観察者が位置する場合、立体画像を正常に知覚できない。従って、逆視状態が生じた場合、画像観察者は自ら正常に立体画像を知覚できる位置へ移動する必要がある。従来の立体画像表示装置では、逆視状態を解決するために、逆視位置を立体画像表示装置側の操作で移動させて、画像観察者が位置する場所では必ず正視となるように画像表示させるヘッドトラッキングという技術が議論されているが、これまで高精度な視域調整はできなかった。
【００５６】
実施例１にあっては、円柱レンズの光軸ＯＡのＸ方向への移動によって、逆視状態になる空間領域を移動させることができ、高精度な逆視位置調整を可能とし、逆視位置を避け、観察位置の拡大を図ることができる。画像観察者は、基本的に、正常に立体画像を知覚できる位置へ移動する必要が無い。尚、後述する実施例５において説明する画像観察者の位置を測定する位置測定手段５７を立体画像表示装置に備えれば、自動的に、逆視位置を画像観察者の位置する空間領域から移動させることができる。
【００５７】
以下、レンチキュラーレンズ部１０を構成するレンズ室等を説明する。
【００５８】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部１０は、ハウジングを備えている。図７の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、１つのレンズ室１８によってレンチキュラーレンズ部１０が構成されていると仮定したときのレンズ室１８を構成するハウジングを模式的に図示する。ここで、図７の（Ａ）は、図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な断面図であり、図７の（Ｂ）は、図７の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図（但し、第１の液体の図示は省略）であり、図７の（Ｃ）、図８の（Ａ）〜（Ｃ）は、図７の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿った模式的な断面図である。液体レンズのＸＺ平面で切断したときの形状は模式的な形状であり、実際の形状とは異なっている。
【００５９】
このハウジングは、
第１側面部材１１、
第１側面部材１１と対向した第２側面部材１２、
第１側面部材１１の一端部と第２側面部材１２の一端部とを結ぶ第３側面部材１３、
第１側面部材１１の他端部と第２側面部材１２の他端部とを結ぶ第４側面部材１４、
第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３及び第４側面部材１４の頂面に取り付けられた天板１５、及び、
第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３及び第４側面部材１４の底面に取り付けられた底板１６、
から成る。レンズ室１８は、軸線が第１側面部材１１及び第２側面部材１２の延びる方向（Ｙ方向）に延びる円柱レンズとしての液体レンズを構成する第１の液体３１及び第２の液体３２によって占められている。
【００６０】
そして、天板１５の部分の内面には第１電極２１が設けられており、第１側面部材１１の内面には第２電極２２が設けられており、第２側面部材１２の内面には第３電極２３が設けられている。ここで、図７に示す状態にあっては、第１電極２１、第２電極２２、第３電極２３には電圧を印加していない。
【００６１】
この状態から、第１電極２１、第２電極２２、第３電極２３に適切な電圧を印加すると、図８の（Ａ）、（Ｂ）あるいは（Ｃ）に示す状態に第１の液体３１と第２の液体３２の界面の状態が変化する。ここで、図８の（Ａ）に示す状態は、第２電極２２と第３電極２３に同じ電圧を印加したときの状態を示し、レンズ室内で形成される液体レンズのＸＺ平面で切断したときの形状は、光軸ＯＡに対して対称である。また、図８の（Ｂ）及び（Ｃ）に示す状態は、第２電極２２と第３電極２３に異なる電圧を印加したときの状態を示し、レンズ室内で形成される液体レンズのＸＺ平面で切断したときの形状は、光軸ＯＡに対して非対称である。尚、第２電極２２と第３電極２３との間の電位差は、図８の（Ｃ）に示す状態の方が、図８の（Ｂ）に示す状態よりも大きい。図８の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、第２電極２２と第３電極２３との間の電位差に応じて、各レンズ室における光学パワーを変化させることができるし、液体レンズの光軸ＯＡ（点線で表示する）をＹ方向と直交するＸ方向に移動させることができる。そして、ＮLC-unit個の連続するレンズ室１８によって、全体としてフレネルレンズを構成することができる。
【００６２】
このような複数のレンズ室１８によってＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部１０が構成される。ここで、複数のレンズ室１８の模式的な断面図を、図９及び図１０の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。尚、図９は、図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿ったと同様の模式的な断面図であり、図１０の（Ａ）〜（Ｃ）は、図９の矢印Ｃ−Ｃに沿った模式的な断面図である。また、図９の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図は、図７の（Ｂ）に示したと同様である。このようなＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部は第Ａの構成を有する。
【００６３】
そして、実施例１の第Ａの構成を有するＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部１０は、
（Ａ）第１側面部材１１、
第１側面部材１１と対向した第２側面部材１２、
第１側面部材１１の一端部と第２側面部材１２の一端部とを結ぶ第３側面部材１３、
第１側面部材１１の他端部と第２側面部材１２の他端部とを結ぶ第４側面部材１４、
第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３及び第４側面部材１４の頂面に取り付けられた天板１５、及び、
第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３及び第４側面部材１４の底面に取り付けられた底板１６、
を備えたハウジング、並びに、
（Ｂ）それぞれが、第１側面部材１１と第２側面部材１２との間に平行に配置された、（Ｍ−１）個の隔壁部材１７、
を備えている。
【００６４】
ここで、図示した例では、レンズ室１８（１８1，１８2，１８3，１８4，１８5）が並置されている状態を示しているが、これは、あくまでも、図面の簡素化のためである。各レンズ室１８（１８1，１８2，１８3，１８4，１８5）は、軸線が隔壁部材１７の延びる方向と平行な方向（Ｙ方向）である円柱レンズとしての液体レンズを構成する第１の液体３１及び第２の液体３２によって占められている。
【００６５】
第１番目のレンズ室１８1は、第１側面部材１１、第３側面部材１３、第１番目の隔壁部材１７、第４側面部材１４、天板１５、及び、底板１６から構成されている。そして、第１番目のレンズ室１８1を構成する天板１５の部分の内面には、第１電極２１が設けられており、第１番目のレンズ室１８1を構成する第１側面部材１１の部分の内面には、第２電極２２が設けられており、第１番目のレンズ室１８1を構成する第１番目の隔壁部材１７の部分の内面には、第３電極２３が設けられている。
【００６６】
また、第（ｍ＋１）番目のレンズ室１８(m+1)は、第ｍ番目（但し、ｍ＝１，２・・・Ｍ−２）の隔壁部材１７、第３側面部材１３、第（ｍ＋１）番目の隔壁部材１７、第４側面部材１４、天板１５、及び、底板１６から構成されている。そして、第（ｍ＋１）番目のレンズ室１８(m+1)を構成する天板１５の部分の内面には、第１電極２１が設けられており、第（ｍ＋１）番目のレンズ室１８(m+1)を構成する第ｍ番目の隔壁部材１７の部分の内面には、第２電極２２が設けられており、第（ｍ＋１）番目のレンズ室１８(m+1)を構成する第（ｍ＋１）番目の隔壁部材１７の部分の内面には、第３電極２３が設けられている。
【００６７】
更には、第Ｍ番目のレンズ室１８M（＝１８5）は、第（Ｍ−１）番目の隔壁部材１７、第３側面部材１３、第２側面部材１２、第４側面部材１４、天板１５、及び、底板１６から構成されている。そして、第Ｍ番目のレンズ室１８M（＝１８5）を構成する天板１５の部分の内面には、第１電極２１が設けられており、第Ｍ番目のレンズ室１８M（＝１８5）を構成する第（Ｍ−１）番目の隔壁部材１７の部分の内面には、第２電極２２が設けられており、第Ｍ番目のレンズ室１８M（＝１８5）を構成する第２側面部材１２の部分の内面には、第３電極２３が設けられている。
【００６８】
尚、図示した例では、各レンズ室毎に第１電極２１が設けられているが、図１あるいは図２に示したように、天板１５の内面に１枚の第１電極２１を設けてもよい。
【００６９】
実施例１のＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部１０において、少なくとも第１の液体３１と第２の液体３２との界面が位置する第１側面部材１１、第２側面部材１２及び隔壁部材１７のそれぞれの表面には、撥水処理が施されている。また、図１あるいは図２においては隔壁部材１７の頂面と天板１５との間に隙間があるように図示しているが、隔壁部材１７の底面は底板１６まで延びており、隔壁部材１７の頂面は天板１５まで延びている。ハウジングの外形形状は矩形形状である。そして、底板１６から光が入射し、天板１５から光が出射する。
【００７０】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例７のレンチキュラーレンズ部において、第１の液体３１と第２の液体３２とは、不溶、不混合であり、第１の液体３１と第２の液体３２との界面がレンズ面を構成する。ここで、第１の液体３１は導電性を有し、第２の液体３２は絶縁性を有し、第１電極２１は第１の液体３１と接しており、第２電極２２は絶縁膜２４を介して第１の液体３１及び第２の液体３２と接しており、第３電極２３は絶縁膜２４を介して第１の液体３１及び第２の液体３２と接している。また、天板１５、底板１６、及び、第１電極２１は、レンチキュラーレンズ部１０に入射する光に対して透明な材料から構成されている。
【００７１】
より具体的には、天板１５、底板１６、第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３、第４側面部材１４及び隔壁部材１７は、ガラス、あるいは、アクリル系樹脂等の樹脂から作製されている。導電性を有する第１の液体３１は塩化リチウム水溶液から成り、密度は１．０６グラム／ｃｍ3であり、屈折率は１．３４である。一方、絶縁性を有する第２の液体３２はシリコーンオイル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社（旧ＧＥ東芝シリコーン株式会社））製ＴＳＦ４３７から成り、密度は１．０２グラム／ｃｍ3であり、屈折率は１．４９である。第１電極２１はＩＴＯから成り、第１電極２２及び第３電極２３は、例えば、金、アルミニウム、銅、銀等の金属電極から成る。絶縁膜２４は、ポリパラキシレンや酸化タンタル、酸化チタン等の金属酸化物から成る。尚、絶縁膜２４の上に撥水処理層（図示せず）が設けられている。撥水処理層はポリパラキシリレンやフッ素系のポリマーから成る。第１電極２１の表面に親水処理を施し、第３側面部材１３や第４側面部材１４の内面に撥水処理を施すことが好ましい。後述する実施例２〜実施例７のレンチキュラーレンズ部においても、以上に説明した事項は、特に断りの無い限り同様とすることができる。
【００７２】
第１電極２１、第２電極２２及び第３電極２３は、図示しない接続部を介してレンズ制御部５６に接続され、所望の電圧が印加される構成、構造となっている。そして、第１電極２１、第２電極２２及び第３電極２３に電圧を印加すると、第１の液体３１と第２の液体３２との界面によって構成されたレンズ面が、図１０の（Ａ）に示す下に凸の状態から、図１０の（Ｂ）に示す上に凸の状態に向かって変化する。レンズ面の変化状態は、電極２１，２２，２３に印加する電圧によって変化する（式（Ａ）参照）。図１０の（Ｂ）に示した例においては、第２電極２２と第３電極２３に同じ電圧を印加している。それ故、レンズ室内で形成される液体レンズのＸＺ平面で切断したときの形状は、液体レンズの光軸に対して対称である。また、図１０の（Ｃ）に示す状態は、第２電極２２と第３電極２３とに異なる電圧を印加したときの状態を示し、フレネルレンズが構成される。そして、レンチキュラーレンズ部１０全体としての光軸を移動させることができる。しかも、第２電極２２と第３電極２３との間の電位差に応じて、１つのレンズ室における光学パワーを変化させることができる。尚、第１電極２１、第２電極２２及び第３電極２３に電圧を印加し、フレネルレンズが光学パワーを発揮しているとき、ＹＺ平面（あるいは、ＹＺ平面と平行な平面）におけるフレネルレンズの光学パワーは実質的に０であり、ＸＺ平面におけるフレネルレンズの光学パワーは有限の値である。ここで、『フレネルレンズの光軸』とは、フレネルレンズをＸＺ平面において切断したときにフレネルレンズ全体として得られる仮想レンズ（フレネルレンズ全体としての１枚のレンズ）の２つの仮想光学表面の曲率中心を結んだ線である。
【００７３】
以上に説明した実施例１のレンチキュラーレンズ部１０の基本的な動作は、後述する実施例２〜実施例７のレンチキュラーレンズ部においても同様である。
【実施例２】
【００７４】
実施例２は、実施例１の変形であり、第Ｂの構成に関する。図１１の（Ａ）に模式的な断面図を示すように、実施例２のＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、隔壁部材１７の底面は底板１６まで延びており、隔壁部材１７の頂面と天板１５との間には隙間が存在する。尚、図１１の（Ａ）あるいは後述する図１１の（Ｂ）、（Ｃ）は、図９の矢印Ｃ−Ｃに沿ったと同様の模式的な断面図である。この点を除き、実施例２の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００７５】
実施例３も、実施例１の変形であり、第Ｃの構成に関する。図１１の（Ｂ）に模式的な断面図を示すように、実施例３のＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、隔壁部材１７の底面と底板１６との間には隙間が存在し、隔壁部材１７の頂面は天板１５まで延びている。この点を除き、この点を除き、実施例３の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例４】
【００７６】
実施例４も、実施例１の変形であり、第Ｄの構成に関する。図１１の（Ｃ）に模式的な断面図を示すように、実施例４のＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、隔壁部材１７の底面と底板１６との間には隙間が存在し、隔壁部材１７の頂面と天板１５との間には隙間が存在する。この点を除き、実施例４の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
例えば、実施例４において説明したレンチキュラーレンズ部は、以下の方法で作製することができる。
【００７８】
先ず、第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３、第４側面部材１４、天板１５、底板１６、隔壁部材１７を作製する。尚、第２側面部材１２及び第４側面部材１４には、液体を注入し、また、液体を排出するための注入口及び排出口を適宜設けておく。そして、第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３、第４側面部材１４、底板１６及び、隔壁部材１７を、接着剤等を用いて組み立てる。次いで、第１側面部材１１、第３側面部材１３及び隔壁部材１７の上に、例えば、スパッタリング法やメッキ法に基づき第２電極２２及び第３電極２３を形成する。一方、天板１５には、第１電極２１を、例えば、スパッタリング法やメッキ法に基づき形成しておき、天板１５を側面部材１１，１２，１３，１４に固定する。
【００７９】
次いで、レンズ室１８を減圧しながら、第２側面部材１２に設けられた注入口（図示せず）から第２の液体３２を注入し、次いで、第１の液体３１を注入する。このとき、第１の液体３１は、第２の液体３２との間で界面を形成しながら注入され、第２の液体３２の一部は排出口（図示せず）から排出される。最後に、注入口及び排出口を封止し、電極をレンズ制御部５６と接続することで、レンチキュラーレンズ部を完成させることができる。
【００８０】
尚、他の実施例において説明したレンチキュラーレンズ部も、実質的に同様の方法で作製することができる。
【実施例５】
【００８１】
実施例５は、実施例１〜実施例４の変形である。実施例５の立体画像表示装置にあっては、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御して、円柱レンズの配置ピッチを変更する。ここで、円柱レンズの配置ピッチを変更することで画像観察者から画像表示部までの距離である視聴距離を変更することができる。実施例５の立体画像表示装置において、画素ピッチと視点間距離と円柱レンズのピッチとの関係を説明するための模式図を図１３に示す。また、実施例５の立体画像表示装置の全体構成を示すブロック図を図１２に示す。
【００８２】
第１番目の画素サブユニット群［１］に含まれる或る画素（『画素−１』と呼ぶ）と、第２番目の画素サブユニット群［２］に含まれる或る画素（『画素−２』と呼ぶ）とを想定する。ここで、画素−１によって得られる画像（一種、点状の画像である）と画素−２によって得られる画像（一種、点状の画像である）とが隣接するように、画像表示部において、画素−１と画素−２とは隣接して配置されているとする。図１３に示すように、画素−１と画素−２との間の距離（画素−１と画素−２のピッチ）を「Ｐ1」とする。また、画像表示部４０からレンチキュラーレンズ部１０までの距離をｄ1、第１番目の視点と第２番目の視点との間の距離（視点間距離）をＰ2、画像表示部４０から２つの視点を含む仮想平面までの距離をｄ2とし、隣接する円柱レンズのピッチ（円柱レンズの配置における空間的な周波数）をＰ3とする。図１３から、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，ｄ1，ｄ2の関係は、以下の式（１）及び式（２）のとおりとなる。
【００８３】
ｄ2＝（Ｐ1＋Ｐ2）ｄ21／Ｐ1 （１）
Ｐ3＝｛（ｄ2−ｄ1）／ｄ2｝ＮPOV・Ｐ1 （２）
【００８４】
式（１）及び式（２）から、以下の式（３）、式（４）が導かれる。
【００８５】
ｄ2＝ＮPOV・Ｐ1・ｄ1／（ＮPOV・Ｐ1−Ｐ3） （３）
Ｐ2＝Ｐ1・Ｐ3／（ＮPOV・Ｐ1−Ｐ3） （４）
【００８６】
ところで、従来の立体画像表示装置にあっては、一般に、レンチキュラーレンズ部のピッチＰ3で決まる距離ｄ2（上記の式（３）を参照）を変化させることができないため、特定の大きさの部屋を想定して視聴距離（ｄ2−ｄ1）を予め決めたうえで、立体画像表示装置を設計している。それ故、想定した視聴距離（ｄ2−ｄ1）から外れた位置で画像観察者が画像を観察する場合、立体画像の知覚に悪影響が生じる場合がある。つまり、画像を観察する部屋の大きさに応じた多種のモデルが必要となり、量産を考慮した場合に問題となる。
【００８７】
上記の式（３）から、隣接する円柱レンズのピッチＰ3の設定を変更することができれば、ｄ2、即ち、視聴距離（ｄ2−ｄ1）を変えることができる。従って、画像を観察する部屋の大きさに応じた多種のモデルが必要となることが無い。このように、画像観察者の位置が変わったときでも、即ち、距離ｄ2が変化したときでも、実施例５の立体画像表示装置にあっては、隣接する円柱レンズのピッチをＰ3を変えることができるので、画像観察者による立体画像の観察に支障をきたすことが無い。尚、隣接する円柱レンズのピッチをＰ3を変えるためには、各レンズ室１８における電極２１，２２，２３に印加する電圧をレンズ制御部５６によって適切に制御すればよい。
【００８８】
実施例５の立体画像表示装置にあっては、画像観察者の位置を測定する位置測定手段５７を更に有し、位置測定手段５７によって得られた画像観察者の位置情報に基づき、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する。図１２に示すように、位置測定手段５７として、静止画あるいは動画を撮影することができる固体撮像素子を備えたビデオカメラやウエブカメラ、赤外線を用いた位置測定装置を挙げることができる。位置測定手段５７からの出力を受け取ったレンズ制御部５６は、周知の方法に基づき画像観察者の位置を決定し、係る画像観察者の位置情報に基づき、上述したとおり、各レンズ室１８における電極２１，２２，２３に印加する電圧を制御すればよい。
【００８９】
あるいは又、立体画像表示装置に、例えば、「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」等の画像観察者のおおよその位置（立体画像表示装置から画像観察者までの距離）を入力するスイッチ等を設けておき、どのスイッチが操作されたかをレンズ制御部５６は調べ、上述したとおり、各レンズ室１８における電極２１，２２，２３に印加する電圧を制御してもよい。
【００９０】
以上の点を除き、実施例５の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例６】
【００９１】
実施例６は、実施例１〜実施例５の変形である。レンチキュラーレンズ部１０Ａの概念図を図１４に示すが、実施例６にあっては、レンズ制御部５６の制御によって、円柱レンズと円柱レンズとの間に、円柱レンズの有する光学パワーとは逆符号の光学パワーを有する境界レンズ室１９を配置する。具体的には、円柱レンズは、凸レンズとして機能し、境界レンズ室１９によって構成されるレンズは、凹レンズとして機能する。
【００９２】
以上の点を除き、実施例６の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。そして、実施例６にあっては、境界レンズ室１９を通過する光が画像観察者に到達することが無くなる結果、画像観察者は、円柱レンズと円柱レンズとの境界領域を視認し難くなり、表示される立体画像の画像品質の向上を図ることができる。
【実施例７】
【００９３】
実施例７は、実施例１〜実施例６の変形である。立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部、画像表示部等の配置を説明するための概念図を図１５に示すように、実施例７にあっては、光源、レンチキュラーレンズ部１０Ｂ、及び、画像表示部４０の順に配置されている。また、レンチキュラーレンズ部１０Ｂにおいて、円柱レンズは凸レンズとして機能する。指向性を有する光源からの光、即ち、光源から出射された平行光は、レンチキュラーレンズ部１０Ｂを通過し、画像表示部４０に入射する。図１５において、一点鎖線で示す領域が円柱レンズの焦点面である。円柱レンズから画像表示部の表示面までの距離が円柱レンズの焦点距離の２倍となるように、レンチキュラーレンズ部１０Ｂと画像表示部４０とを配置した。
【００９４】
あるいは又、立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部、画像表示部等の配置を説明するための概念図を図１６に示すように、レンチキュラーレンズ部１０Ｃにおいて、円柱レンズを凹レンズとして機能させてもよい。指向性を有する光源からの光、即ち、光源から出射された平行光は、レンチキュラーレンズ部１０Ｃを通過し、画像表示部４０に入射する。図１６において、一点鎖線で示す領域が円柱レンズの焦点面である。円柱レンズから画像表示部の表示面までの距離が円柱レンズの焦点距離と一致するように、レンチキュラーレンズ部１０Ｃと画像表示部とを配置した。
【００９５】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した立体画像表示装置やレンチキュラーレンズ部の構成、構造は例示であるし、レンチキュラーレンズ部等を構成する材料等も例示であり、適宜、変更することができる。また、第１電極、第２電極、第３電極の構成、構造、配置状態も、これらの電極と直接、あるいは絶縁膜を介して接する液体の性質（導電性、絶縁性）に応じて、適宜、変更することができる。レンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸のＸ方向への移動によって、視点の位置を移動させてもよい。そのためには、立体画像表示装置に、例えば、「立体画像表示装置の正面位置」、「立体画像表示装置の正面から右側に０．５ｍずれた位置」、「立体画像表示装置の正面から左側に０．５ｍずれた位置」等の画像観察者のおおよその観察位置を入力するスイッチ等を設けておき、どのスイッチが操作されたかをレンズ制御部５６は調べ、上述したとおり、各レンズ室１８における電極２１，２２，２３に印加する電圧を制御すればよいし、位置測定手段５７によって得られた画像観察者の位置情報に基づき、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御することで視点の位置を移動させてもよい。あるいは又、画像観察者が立体画像表示装置に表示された画像を観察しながら、視聴距離の調整、視点位置の調整を適切なスイッチを操作することで、レンズ制御部５６による各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への印加電圧の制御を行うこともできる。また、実施例にあっては、立体画像表示装置によって動画を表示する例を示したが、立体画像表示装置によって静止画を表示することもできる。実施例にあっては、画像表示部を液晶表示装置から構成したが、画像表示部を、自発光形式の画像表示部、具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置やプラズマ表示装置から構成することもできる。レンチキュラーレンズ部における天板及び底板の概念は相対的なものである。従って、天板を第１光透過部材と読み替え、底板を第２光透過部材と読み替えてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１・・・立体画像表示装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・レンチキュラーレンズ部、１１・・・第１側面部材、１２・・・第２側面部材、１３・・・第３側面部材、１４・・・第４側面部材、１５・・・天板、１６・・・底板、１７・・・隔壁部材、１８・・・レンズ室、２１・・・第１電極、２２・・・第２電極、２３・・・第３電極、２４・・・絶縁膜、３１・・・第１の液体、３２・・・第２の液体、４０・・・画像表示部、４１・・・画素、４２・・・バックライト、５０・・・制御回路、５１・・・画像信号処理部（シグナル・ジェネレータ）、５２・・・タイミング制御部（タイミング・ジェネレータ）、５３・・・画像メモリ、５４・・・データドライバ、５５・・・ゲートドライバ、５６・・・レンズ制御部、５７・・・位置測定手段、ＯＡ・・・光軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置及びその駆動方法に関し、詳しくは、所謂レンチキュラー方式の立体画像表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、視差のある２つの画像を画像観察者が観察することで立体視を実現する裸眼２眼式の立体画像表示装置が、種々、知られている。その中でも、液晶表示装置等の画像表示部（２次元画像表示装置）とレンチキュラーレンズとを組み合わせたレンチキュラー方式の立体画像表示装置の実用化が、鋭意、進められている。ここで、レンチキュラーレンズとは、複数の円柱レンズ（シリンドリカルレンズ）を並置したものである。そして、レンチキュラーレンズを構成する円柱レンズの焦点面が画像表示部の表示面に一致するように、レンチキュラーレンズと画像表示部とを配置する。画像表示部とレンチキュラーレンズとの最も単純な配置として、円柱レンズの軸線と画像表示部の縦方向とが平行になるように配置する方法を挙げることができる。
【０００３】
ところで、画像表示部は、通常、水平方向（横方向）及び垂直方向（縦方向）に２次元マトリクス状に配置された複数の画素から構成されており、水平方向に配列された所定数の画素に１つの円柱レンズが対応して配置されている。そして、図１７に概念図を示すように、例えば、「Ａ」を表示する画素群（図１７では、この画素群に属する画素を「１」で示す）から出射された光線群が、レンチキュラーレンズによって第１番目の視点（空間「ａ」）において結像する。一方、例えば、「Ｂ」を表示する画素群（図１７では、この画素群に属する画素を「２」で示す）から出射された光線群が、レンチキュラーレンズによって第２番目の視点（空間「ｂ」）において結像する。尚、図１７において、実線及び一点鎖線で表示した光線群は、空間「ａ」あるいは空間「ｂ」に到達するが、点線で表示した光線群は、空間「ａ」あるいは空間「ｂ」に到達しない。そして、空間「ａ」及び空間「ｂ」に画像観察者の左目及び右目が位置するとすれば、適切な画像「Ａ」及び「Ｂ」を画像表示部に同時に表示することで、画像観察者は、画像を立体画像として認識することができる。ここで、図１７に示した例にあっては、画像「Ａ」及び「Ｂ」の２種類の画像が画像表示部に同時に表示されるので、２点の視点が得られる。一般には、ＮPOV種類の画像が画像表示部に表示される場合、ＮPOV点の視点が得られる。
【０００４】
レンチキュラーレンズを、エレクトロウェッティング現象を応用した液体レンズから構成した立体画像表示装置が、例えば、特表２００６−５２１５７２や特表２００８−５２９０４５から周知である。
【０００５】
ここで、エレクトロウェッティング現象とは、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに電極表面と液体との固液界面におけるエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象を云う。図１８の（Ａ）及び（Ｂ）に、エレクトロウェッティング現象を説明するための原理図を示す。図１８の（Ａ）に模式的に示すように、例えば、電極１０１の表面に絶縁膜１０２が形成されており、この絶縁膜１０２の上に電解液から成る導電性の液滴１０３が置かれているとする。絶縁膜１０２の表面には撥水処理が施されており、図１８の（Ａ）に示すように、電圧を印加していない状態では、絶縁膜１０２の表面と液滴１０３との間の相互作用エネルギーは低く、接触角θ0は大きい。ここで、接触角θ0は、絶縁膜１０２の表面と液滴１０３の正接線との成す角度であり、液滴１０３の表面張力や絶縁膜１０２の表面エネルギー等の物性に依存する。
【０００６】
一方、図１８の（Ｂ）に模式的に示すように、電極１０１と液滴１０３との間に電圧を印加すると、液滴側の電解質イオンが絶縁膜１０２の表面に集中することによって電荷二重層の帯電量変化が生じ、液滴１０３の表面張力の変化が誘発される。この現象がエレクトロウェッティング現象であり、印加電圧の大きさによって液滴１０３の接触角θvが変化する。即ち、図１８の（Ｂ）において、接触角θvは、印加電圧Ｖの関数として、以下の式（Ａ）の Lippman-Young の式で表される。
【０００７】
ｃｏｓ（θv）＝ｃｏｓ（θ0）＋（１／２）（ε0・ε）／（γLG・ｔ）×Ｖ2 （Ａ）
【０００８】
ここで、
ε0 ：真空の誘電率
ε ：絶縁膜の比誘電率
γLG：電解液の表面張力
ｔ ：絶縁膜の膜厚
である。
【０００９】
以上のように、電極１０１と液滴１０３との間に印加する電圧Ｖの大きさによって、液滴１０３の表面形状（曲率）が変化する。従って、液滴１０３をレンズ素子として用いた場合、焦点位置（焦点距離）を電気的に制御できる光学素子を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００６−５２１５７２
【特許文献２】特表２００８−５２９０４５
【特許文献３】特開２００９−０４８１１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、レンチキュラー方式の立体画像表示装置において、立体視できる空間領域を拡大するためには、視点数を増やすことが必要とされる。然るに、上述したとおり、ＮPOV点の視点を得るためには、ＮPOV種類の画像を画像表示部に表示する必要がある。それ故、視点数を増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題がある。
【００１２】
上述した特許公表公報には、このような問題点を解決するための手段は、何ら、開示されていない。
【００１３】
このような問題を解決するための一手段が、例えば、特開２００９−０４８１１６に開示されている。この特許公開公報に開示された立体画像表示装置は、レンチキュラーレンズ又は画像表示部の少なくとも一方を画像表示部の表示面に平行（略平行）な面内で往復移動させることで、各シリンドリカルレンズと画像表示部の各画素との相対的な位置を機械的に周期的に変位させ、各シリンドリカルレンズによる任意の画素からの表示画像光の放射方向を周期的に変位させる変位手段を備えている。係る技術は、視点数を増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題の解決には優れた技術である。しかしながら、変位手段が、機械的な変位手段、具体的には、圧電素子から成るが故に、各シリンドリカルレンズと画像表示部の各画素との相対的な位置の周期的な変位を高速にて制御することが困難であるし、より高い信頼性への要求、立体画像表示装置の大型化への対応が困難である。
【００１４】
従って、本発明の目的は、機械的な手段を用いること無く、広い空間領域において立体画像の観察を可能とし、しかも、高精細な立体画像を容易に表示し得る立体画像表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の立体画像表示装置は、
（イ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像表示部、
（ロ）複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部、及び、
（ハ）レンズ制御部、
を備え、
複数の円柱レンズの配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸をＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室の複数によって構成されたフレネルレンズから成り、
電極を備えた各レンズ室は、屈折率の異なる第１の液体及び第２の液体によって占められており（封止されており）、電極への電圧の印加によって第１の液体と第２の液体の界面が構成するレンズ面が変化する液体レンズを構成する立体画像表示装置である。そして、レンズ制御部は、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する。
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明の立体画像表示装置の駆動方法は、上述した本発明の立体画像表示装置を用いた駆動方法である。そして、レンズ制御部による各レンズ室における電極への電圧の印加の制御によって、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる。
【００１７】
ここで、『円柱レンズの光軸』とは、円柱レンズをＸＺ平面において切断したときの円柱レンズの２つの光学表面の曲率中心を結んだ線である。また、電極に電圧を印加し、円柱レンズが光学パワーを発揮しているとき、ＹＺ平面（あるいは、ＹＺ平面と平行な平面）における円柱レンズの光学パワーは実質的に０であり、ＸＺ平面における円柱レンズの光学パワーは有限の値（正の値あるいは負の値）である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の立体画像表示装置あるいはその駆動方法において、レンズ制御部は円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために各レンズ室における電極への電圧の印加を制御し、あるいは又、レンズ制御部による各レンズ室における電極への電圧の印加の制御によって円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる。そして、このような円柱レンズの光軸のＸ方向への移動によって、画像表示部の見掛けの解像度の増加を図ることができ、視点数を増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題を解決することができるし、広い空間領域において立体画像の観察が可能となる。また、円柱レンズの光軸のＸ方向への移動は、液体レンズの作動に基づくものであり、機械的な手段を用いてはおらず、高速にて制御することができ、長寿命、高信頼性、音が全く発生しないといった利点を有し、電圧制御であり、電流は殆ど流れないため、低消費電力を実現できるし、大面積の立体画像表示装置へ対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、実施例１の立体画像表示装置の概念図、及び、レンチキュラーレンズ部の模式的な一部断面図である。
【図２】図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、実施例１の立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸がＸ方向に移動する状態を示す模式的な一部断面図である。
【図３】図３は、実施例１の立体画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施例１の立体画像表示装置において、レンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸がＸ方向に移動することで、視点において得られる画像がどのような画像となるかを説明するための図である。
【図５】図５は、図４に引き続き、実施例１の立体画像表示装置において、レンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸がＸ方向に移動することで、視点において得られる画像がどのような画像となるかを説明するための図である。
【図６】図６は、図５に引き続き、実施例１の立体画像表示装置において、レンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸がＸ方向に移動することで、視点において得られる画像がどのような画像となるかを説明するための図である。
【図７】図７の（Ａ）は、１つのレンズ室を図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿って切断したときの模式的な断面図であり、図７の（Ｂ）は、１つのレンズ室を図７の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿って切断したときの模式的な断面図であり、図７の（Ｃ）は、１つのレンズ室を図７の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿って切断したときの模式的な断面図である。
【図８】図８の（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、１つのレンズ室を図７の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿って切断したときの模式的な断面図であり、液体レンズの原理を模式的に説明する図である。
【図９】図９は、実施例１のレンチキュラーレンズ部の一部を図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿って切断したと同様の模式的な断面図である。
【図１０】図１０の（Ａ）〜（Ｃ）は、ぞれぞれ、実施例１のレンチキュラーレンズ部の一部を図９の矢印Ｃ−Ｃに沿って切断したときの模式的な断面図であり、液体レンズの挙動を模式的に説明する図である。
【図１１】図１１の（Ａ）〜（Ｃ）は、ぞれぞれ、実施例２、実施例３及び実施例４のレンチキュラーレンズ部の一部を図９の矢印Ｃ−Ｃに沿って切断したと同様の模式的な断面図である。
【図１２】図１２は、実施例５の立体画像表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、実施例５の立体画像表示装置において、画素ピッチと視点間距離と円柱レンズのピッチとの関係を説明するための模式図である。
【図１４】図１４は、実施例６の立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部の概念図である。
【図１５】図１５は、実施例７の立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部、画像表示部等の配置を説明するための概念図である。
【図１６】図１６は、実施例７の立体画像表示装置の変形例におけるレンチキュラーレンズ部、画像表示部等の配置を説明するための概念図である。
【図１７】図１７は、従来のレンチキュラー方式の立体画像表示装置の概念図である。
【図１８】図１８は、の（Ａ）及び（Ｂ）は、電気毛管現象を説明するための原理図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本発明の立体画像表示装置及びその駆動方法、全般に関する説明
２．実施例１（本発明の立体画像表示装置及びその駆動方法）
３．実施例２（実施例１の変形）
４．実施例３（実施例１の別の変形）
５．実施例４（実施例１の更に別の変形）
６．実施例５（実施例１の更に別の変形）
７．実施例６（実施例１の更に別の変形）
８．実施例７（実施例１の更に別の変形、その他）
【００２１】
［本発明の立体画像表示装置及びその駆動方法、全般に関する説明］
本発明の立体画像表示装置にあっては、画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する形態とすることが好ましい。また、本発明の立体画像表示装置の駆動方法においては、画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる形態とすることが好ましい。
【００２２】
上記の好ましい形態を含む本発明の立体画像表示装置あるいは本発明の立体画像表示装置の駆動方法における立体画像表示装置（以下、これらを総称して、『本発明の立体画像表示装置等』と呼ぶ）にあっては、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御して、円柱レンズの配置ピッチを変更する構成とすることができる。そして、この場合、円柱レンズの配置ピッチを変更することで視聴距離を変更することができ、更には、画像観察者の位置を測定する位置測定手段を更に有し、位置測定手段によって得られた画像観察者の位置情報に基づき、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する構成とすることが好ましい。これらの構成を採用することで、立体画像の観察（視聴）領域の最適化を図ることができる。尚、連続するレンズ室の複数によって構成されたフレネルレンズから円柱レンズが成るが故に、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御することで、円柱レンズの配置ピッチを容易に変更することができる。位置測定手段として、静止画あるいは動画を撮影することができる固体撮像素子を備えたビデオカメラやウエブカメラ、赤外線を用いた位置測定装置を挙げることができる。ここで、視聴距離とは、レンチキュラーレンズ部が画像観察者に面している場合、レンチキュラーレンズ部から画像観察者までの距離を指し、画像表示部が画像観察者に面している場合、画像表示部から画像観察者までの距離を指す。
【００２３】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の立体画像表示装置等にあっては、レンズ制御部の制御によって、円柱レンズと円柱レンズとの間に、円柱レンズの有する光学パワーとは逆符号の光学パワーを有するレンズ室（以下、便宜上、『境界レンズ室』と呼ぶ）を配置する形態とすることができ、これによって、境界レンズ室を通過する光が画像観察者に到達することが無くなる結果、画像観察者は円柱レンズと円柱レンズとの境界領域を視認し難くなり、表示される立体画像の画像品質の向上を図ることができる。境界レンズ室の数は、１あるいは２以上であればよい。ここで、円柱レンズを凸レンズとして機能させる場合、境界レンズ室を凹レンズとして機能させればよいし、円柱レンズを凹レンズとして機能させる場合、境界レンズ室を凸レンズとして機能させればよい。
【００２４】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の立体画像表示装置等にあっては、光源を更に備え、光源、画像表示部、及び、レンチキュラーレンズ部の順に配置されている構成とすることができるし、光源、レンチキュラーレンズ部、及び、画像表示部の順に配置されている構成とすることもできる。前者の場合、円柱レンズを凸レンズとして機能させればよいし、後者の場合、円柱レンズを凸レンズあるいは凹レンズとして機能させればよい。これらの場合、画像表示部を、例えば、液晶表示装置から構成することができ、光源を、所謂バックライトから構成することができる。但し、本発明の立体画像表示装置等は、これらの構成に限定するものではなく、画像表示部を、自発光形式の画像表示部、具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置やプラズマ表示装置とすることもできる。
【００２５】
更には、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の立体画像表示装置等において、レンチキュラーレンズ部は、
（Ａ）第１側面部材、
第１側面部材と対向した第２側面部材、
第１側面部材の一端部と第２側面部材の一端部とを結ぶ第３側面部材、
第１側面部材の他端部と第２側面部材の他端部とを結ぶ第４側面部材、
第１側面部材、第２側面部材、第３側面部材及び第４側面部材の頂面に取り付けられた天板、及び、
第１側面部材、第２側面部材、第３側面部材及び第４側面部材の底面に取り付けられた底板、
を備えたハウジング、並びに、
（Ｂ）それぞれが、第１側面部材と第２側面部材との間に平行に配置された、（Ｍ−１）個の隔壁部材、
を備え、
Ｍ個のレンズ室が並置されており、
（ａ）第１番目のレンズ室は、第１側面部材、第３側面部材、第１番目の隔壁部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第１番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第１番目のレンズ室を構成する第１側面部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第１番目のレンズ室を構成する第１番目の隔壁部材の部分の内面には、第３電極が設けられており、
（ｂ）第（ｍ＋１）番目のレンズ室は、第ｍ番目（但し、ｍ＝１，２・・・Ｍ−２）の隔壁部材、第３側面部材、第（ｍ＋１）番目の隔壁部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する第ｍ番目の隔壁部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する第（ｍ＋１）番目の隔壁部材の部分の内面には、第３電極が設けられており、
（ｃ）第Ｍ番目のレンズ室は、第（Ｍ−１）番目の隔壁部材、第３側面部材、第２側面部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する第（Ｍ−１）番目の隔壁部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する第２側面部材の部分の内面には、第３電極が設けられている構造とすることができる。尚、このような構造を有するレンチキュラーレンズ部を、便宜上、『Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部』と呼ぶ。
【００２６】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する第１側面部材、第２側面部材及び隔壁部材のそれぞれの表面には、撥水処理が施されていることが好ましい。各レンズ室において、第２電極に印加する電圧と第３電極に印加する電圧とを変化させることで、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる構成とすることができる。撥水処理として、例えば、ポリパラキシリレンをＣＶＤ法で成膜する方法、フッ素系のポリマーであるＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の材料をコーティングする方法を挙げることができる。高誘電率材料と撥水性材料とを複数組み合わせた積層構造で、少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する第１側面部材、第２側面部材及び隔壁部材のそれぞれの表面、あるいは又、少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する外壁部材及び隔壁部材のそれぞれの表面を被覆してもよい。
【００２７】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、隔壁部材の底面は底板まで延びており、隔壁部材の頂面は天板まで延びている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第Ａの構成』と呼ぶ。ここで、隔壁部材の頂面とは天板に対向した面を指し、隔壁部材の底面とは底板に対向した面を指す。以下においても同様である。あるいは又、隔壁部材の底面は底板まで延びており、隔壁部材の頂面と天板との間には隙間が存在する構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第Ｂの構成』と呼ぶ。あるいは又、隔壁部材の底面と底板との間には隙間が存在し、隔壁部材の頂面は天板まで延びている構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第Ｃの構成』と呼ぶ。あるいは又、隔壁部材の底面と底板との間には隙間が存在し、隔壁部材の頂面と天板との間には隙間が存在する構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、『第Ｄの構成』と呼ぶ。尚、第Ｄの構成にあっては、隔壁部材を適切な方法で、外壁部材や底板、天板等に固定すればよい。
【００２８】
本発明において、第１の液体と第２の液体とは、不溶、不混合であることが好ましい。また、Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、
第１の液体は導電性を有し、第２の液体は絶縁性を有し、
第１電極は、第１の液体と接しており、
第２電極は、絶縁膜を介して第１の液体及び第２の液体と接しており、
第３電極は、絶縁膜を介して第１の液体及び第２の液体と接している構成とすることができる。また、天板、底板、及び、第１電極は、レンチキュラーレンズ部に入射する光に対して透明な材料から構成されていることが好ましい。
【００２９】
ここで、導電性を有する液体（あるいは有極性を有する液体であり、以下、これらを総称して、導電性液体と呼ぶ場合がある）として、例えば、水、電解液（塩化カリウムや塩化ナトリウム、塩化リチウム、硫酸ナトリウム等の電解質の水溶液）、これらの電解質を溶かし込んだ例えばトリエチレングリコール水溶液、分子量の小さなメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、常温溶融塩（イオン性液体）、純水等の有極性液体、これらの液体の混合物を挙げることができる。尚、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類は、水溶液として導電性を持たせたり、塩を溶かして導電性を持たせて使用すればよい。また、絶縁性を有する液体（あるいは無極性を有する液体であり、以下、これらを総称して、絶縁性液体と呼ぶ場合がある）として、例えば、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、ウンデカン等の炭化水素系の材料、シリコーンオイル、フッ素系の材料等の無極性溶媒を挙げることができる。導電性液体と絶縁性液体とは、互いに異なる屈折率を有すると共に、互いに混和することなく存在できることが要求される。また、導電性液体の密度と絶縁性液体の密度を、出来る限り同じ値とすることが望ましい。導電性液体及び絶縁性液体は、レンチキュラーレンズ部に入射する光（入射光と呼ぶ）に対して透明な液体であることが望ましいが、場合によっては、着色されていてもよい。
【００３０】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、入射光が通過する部材（具体的には、少なくとも天板及び底板）を構成する材料は、上述したとおり、入射光に対して透明であることが要求される。ここで、「入射光に対して透明である」とは、入射光の光透過率が８０％以上であることを意味する。入射光が通過する部材を構成する材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ガラスを例示することができる。入射光が通過する各部材を構成する材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。天板から光が入射し、底板から光が出射する構成としてもよいし、底板から光が入射し、天板から光が出射する構成としてもよい。
【００３１】
電極は、使用される部位、要求される特性に応じて、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ，Indium Tin Oxide，ＳｎドープのＩｎ2Ｏ3、結晶性ＩＴＯ及びアモルファスＩＴＯ、銀添加ＩＴＯを含む）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ，Indium Zinc Oxide）、Ｉｎ2Ｏ3系材料（ＦドープのＩｎ2Ｏ3であるＩＦＯを含む）、酸化錫系材料（ＳｂドープＳｎＯ2であるＡＴＯやＦドープのＳｎＯ2であるＦＴＯを含む）、酸化亜鉛系材料（ＺｎＯ、ＡｌドープのＺｎＯやＢドープのＺｎＯ、ＧａドープのＺｎＯを含む）、Ｓｂ2Ｏ5系材料、Ｉｎ4Ｓｎ3Ｏ12、ＩｎＧａＺｎＯ、酸化チタン（ＴｉＯ2）、スピネル型酸化物、ＹｂＦｅ2Ｏ4構造を有する酸化物等の導電性金属酸化物や、金属、合金、半導体材料等から構成された透明電極とすることもできるし、不透明な金属や合金から構成された電極とすることもできる。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属；これらの金属元素を含む合金（例えばＭｏＷ）あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜を例示することができる。これらの電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ；スクリーン印刷法；メッキ法（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル・ゲル法等を挙げることができる。
【００３２】
絶縁膜は、電気絶縁性の物質であれば特に制限されず、好適には、比誘電率が比較的高い物質が選択される。また、比較的大きな静電容量を得るために絶縁膜の膜厚は薄い方が好ましいが、絶縁強度を確保できる膜厚以上であることが必要である。絶縁膜を構成する材料として、例えば、ＳｉＯX材料やＳｉＮ、ＳｉＯＮ、酸化フッ化シリコン、ポリイミド樹脂、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ2系材料、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化クロム（ＣｒＯx）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、又は、酸化バナジウム（ＶＯx）を挙げることができる。絶縁膜の形成方法として、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法等の公知のプロセスを挙げることができる。
【００３３】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、レンズ室におけるＸ方向に沿った隔壁部材間の距離、Ｘ方向に沿った外壁部材と第１番目あるいは第（Ｍ−１）番目の隔壁部材との間の距離は、各レンズ室において同じ値としてもよいし、異なる値として変化させてもよい。レンズ室における第２電極と第３電極との間の距離（あるいは、Ｘ方向に沿った隔壁部材間の距離、Ｘ方向に沿った外壁部材と第１番目あるいは第（Ｍ−１）番目の隔壁部材との間の距離）は、毛管長κ-1以下に設定することが望ましい。ここで、毛管長κ-1とは、界面張力に対して重力の影響を無視できる最大の長さを云い、具体的には、導電性液体と絶縁性液体との間の界面張力をΔγ、導電性液体と絶縁性液体との間の密度差をΔρ、重力加速度をｇとしたとき、以下の式（Ｂ）で表すことができる。
【００３４】
κ-1＝｛Δγ／（Δρ・ｇ）｝1/2 （Ｂ）
【００３５】
記号Ｍ，ＮCL，ＮLC-unit，ＮPOV，Ｎpx，Ｎunit-TLがどうような値を指すか、以下に纏めた。尚、本発明の立体画像表示装置における『画素サブユニット』（詳細は後述する）は、通常の２次元画像表示装置における「画素，ピクセル」に相当し、本発明の立体画像表示装置における『画素』は、通常の２次元画像表示装置における「副画素，サブピクセル」に相当する。
Ｍ ：レンズ室の数
ＮCL ：円柱レンズの数
ＮLC-unit ：１つの円柱レンズを構成するレンズ室の数
ＮPOV ：視点の数
Ｎpx ：画素サブユニット（後述する）を構成する画素の数
Ｎunit-TL ：画像表示部の水平方向に沿った画素ユニットの数
【００３６】
以上の好ましい各種の形態、構成を含む本発明の立体画像表示装置等（以下、これらを総称して、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある）において、連続するレンズ室の複数によって円柱レンズ（フレネルレンズ）が構成されているが、ここで、連続するレンズ室の数（１つの円柱レンズを構成するレンズ室の数）ＮLC-unitとして、
２≦ＮLC-unit≦３０
好ましくは、
５≦ＮLC-unit≦２０
を挙げることができる。尚、
ＮCL×ＮLC-unit≦Ｍ
である。ここで、境界レンズ室を配さない場合には、
Ｍ＝ＮCL×ＮLC-unit
であり、境界レンズ室を配する場合には、境界レンズ室の総数は
（Ｍ−ＮCL×ＮLC-unit）
である。
【００３７】
また、画像表示部の水平方向に配列された１つの画素サブユニットを構成する画素の数をＮpxとしたとき、１つの画素サブユニットは、例えば、赤色表示の画素、緑色表示の画素、青色表示の画素の３種類の画素から構成され（画素の数としては、例えば、赤色表示の画素×１、緑色表示の画素×１、青色表示の画素×１の３つであり、Ｎpx＝３）、あるいは、例えば、赤色表示の画素×１、緑色表示の画素×２、青色表示の画素×１の４つであり、Ｎpx＝４）、あるいは又、これらの３種の画素に加え、輝度向上のために白色光を発光する画素、色再現範囲を拡大するために補色を発光する画素、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する画素、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する画素等、４種、あるいはそれ以上の画素から構成することもできる。（画像表示部の水平方向におけるＮpxの値，画像表示部の垂直方向におけるＮpxの値）として、ＶＧＡ（６４０，４８０）、Ｓ−ＶＧＡ（８００，６００）、ＸＧＡ（１０２４，７６８）、ＡＰＲＣ（１１５２，９００）、Ｓ−ＸＧＡ（１２８０，１０２４）、Ｕ−ＸＧＡ（１６００，１２００）、ＨＤ−ＴＶ（１９２０，１０８０）、Ｑ−ＸＧＡ（２０４８，１５３６）の他、（１９２０，１０３５）、（７２０，４８０）、（８５４，４８０）、（１２８０，９６０）、（４０９６，２１６０）、（３８４０，２１６０）等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
【００３８】
ＮPOV点の視点を得るためには、ＮPOV種類の画像を画像表示部に表示する必要があるが、ＮPOVの値は２以上であればよい。ＮPOV種類の画像を画像表示部に表示するために、ＮPOV個の画素サブユニットが集合して１つの画素ユニットを構成している。１つの画素ユニットを構成する画素の数は、
ＮPOV×Ｎpx
である。ここで、画像表示部の水平方向に沿った画素ユニットの数をＮunit-TLとすれば、Ｎunit-TLの値が画像表示部における水平方向の解像度（立体画像表示装置としての水平方向の解像度）に相当し、画像表示部の水平方向に配列された画素の総数は、
Ｎunit-TL×ＮPOV×Ｎpx
である。１つの画素に対するレンズ室の数として、０．２５個乃至４個、好ましくは０．５個乃至２個を挙げることができる。
【００３９】
ＮLC-unitの値は、一定であってもよいし、円柱レンズの占める位置に依存して、変化させてもよい。また、円柱レンズの中心点を通るＹＺ平面にて円柱レンズを切断したときのＸＺ平面に含まれる光学表面は、このＹＺ平面に対して対称であってもよいし、場合によっては非対称であってもよい。Ｘ方向は、画像表示部の水平方向と平行であってもよいし、画像表示部の水平方向に対して或る角度をもって傾いていてもよい。レンチキュラーレンズ部が画像観察者に面している場合、円柱レンズの焦点面が画像表示部の表示面に一致するように、レンチキュラーレンズ部と画像表示部とを配置することが好ましいが、これに限定するものではない。一方、画像表示部が画像観察者に面しており、円柱レンズが凸レンズとして機能する場合、円柱レンズから画像表示部の表示面までの距離が円柱レンズの焦点距離の２倍となるように、レンチキュラーレンズ部と画像表示部とを配置することが好ましく、円柱レンズが凹レンズとして機能する場合、円柱レンズから画像表示部の表示面までの距離が円柱レンズの焦点距離と一致するように、レンチキュラーレンズ部と画像表示部とを配置することが好ましいが、これらに限定するものではない。連続するレンズ室の複数によって円柱レンズが構成され、各レンズ室によってフレネルレンズの一部が構成されるが、このような「フレネルレンズ」の一部の形状は、キノフォーム形状と呼ばれる場合もある。画素の配列として、例えば、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、デルタ配列、レクタングル配列を挙げることができる。
【実施例１】
【００４０】
実施例１は、本発明の立体画像表示装置及びその駆動方法に関する。実施例１の立体画像表示装置の概念図を図１の（Ａ）に示し、レンチキュラーレンズ部の模式的な一部断面図を図１の（Ｂ）、図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示す。尚、レンチキュラーレンズ部を、便宜上、凸レンズ及び凹レンズの形状を有するように図示している場合があるが、実際には、外観形状は平板状である。
【００４１】
実施例１の立体画像表示装置１は、
（イ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素４１を有する画像表示部４０、
（ロ）複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部１０、及び、
（ハ）レンズ制御部５６、
を備えている。
【００４２】
ここで、実施例１にあっては、光源を更に備え、光源、画像表示部４０、及び、レンチキュラーレンズ部１０の順に配置されている。画像表示部４０は液晶表示装置から構成されており、光源は周知のバックライト４２から構成されている。
【００４３】
立体画像表示装置１には、図３に示す制御回路５０が備えられている。制御回路５０は、画像表示部４０を構成する各画素４１に画像信号に基づく駆動電圧を供給するデータドライバ５４と、各画素４１を図示しない走査線に沿って線順次駆動するゲートドライバ５５と、これらデータドライバ５４及びゲートドライバ５５を制御するタイミング制御部（タイミング・ジェネレータ）５２と、外部からの画像信号を処理して分割画像信号を生成する画像信号処理部５１（シグナル・ジェネレータ）と、この画像信号処理部５１からの分割画像信号を記憶するフレームメモリである画像メモリ５３と、レンズ制御部５６とを備えている。
【００４４】
画像信号処理部５１は、外部から供給される１つの画像データを、所定数（例えば、２あるいは４個）の画像データ（分割画像データ）に分割する。即ち、１つの画像データを構成する画像信号を所定数の画像表示フレームを構成する画像信号（所定数の画像信号群）に分割し、画像メモリ５３に送出する。また、画像信号処理部５１は、画像表示フレームの切り替えのタイミングに同期してデータドライバ５４、ゲートドライバ５５及びレンズ制御部５６が動作するように、所定の制御信号をタイミング制御部５２に供給する。レンズ制御部５６は、タイミング制御部５２によるタイミング制御に従って、レンズ室１８を構成する電極２１，２２，２３に種々の値の電圧を供給する。尚、このような分割画像信号は、表示対象とする撮像対象物を様々な角度から撮像することによって予め作成しておいてもよい。
【００４５】
そして、複数の円柱レンズ（ＮCL個の円柱レンズ）の配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸ＯＡをＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部１０は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室１８（Ｍ個のレンズ室１８）を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室１８の複数（ＮLC-unit個の連続するレンズ室１８）によって構成されたフレネルレンズから成る。各レンズ室１８は、電極２１，２２，２３を備え、屈折率の異なる第１の液体３１及び第２の液体３２によって占められている（封止されている）。各レンズ室１８は、電極２１，２２，２３への電圧の印加によって第１の液体３１と第２の液体３２の界面が構成するレンズ面が変化する液体レンズを構成する。円柱レンズは凸レンズとして機能する。
【００４６】
レンズ制御部５６は、円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させるために各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加を制御する。具体的には、画像表示部４０における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。尚、Ｘ方向を、画像表示部の水平方向と平行とした。また、円柱レンズの焦点面が画像表示部４０の表示面に一致するように、レンチキュラーレンズ部１０と画像表示部４０とを配置した。
【００４７】
具体的には、図１の（Ｂ）に示すように、第ｓ番目のレンズ室１８sの第３電極２３に電圧Ｖs-Rを印加し、第（ｓ＋１）番目のレンズ室の第２電極２２に電圧Ｖ(s+1)-Lを印加し、第（ｓ＋１）番目のレンズ室の第３電極２３に電圧Ｖ(s+1)-Rを印加し、・・・・・、第（ｓ＋１０）番目のレンズ室１８(s+10)の第３電極２３に電圧Ｖ(s+10)-Rを印加し、第（ｓ＋１１）番目のレンズ室の第２電極２２に電圧Ｖ(s+11)-Lを印加するとする。図１の（Ｂ）に示した状態においては、以下の表１のように、電極２２，２３への電圧の印加をレンズ制御部５６において制御する。表１の上段に記載した電圧ほど、値が高い。そして、電極２２，２３への電圧の印加をレンズ制御部５６において制御することで、より具体的には、画像表示フレームが切り替わる毎に電極２２，２３への電圧の印加を変えることで、図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、円柱レンズの光軸ＯＡ（図２の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）にあっては、点線で示す）をＸ方向に移動させることができる。実施例１にあっては、電極２１は、共通電極として接地されている。
【００４８】
［表１］
Ｖ(s+1)-R＝Ｖ(s+5)-L＝Ｖ(s+6)-R＝Ｖ(s+10)-L
Ｖ(s+2)-R＝Ｖ(s+4)-L＝Ｖ(s+7)-R＝Ｖ(s+9)-L
Ｖ(s+3)-L＝Ｖ(s+3)-R＝Ｖ(s+8)-L＝Ｖ(s+8)-R
Ｖ(s+2)-L＝Ｖ(s+4)-R＝Ｖ(s+7)-L＝Ｖ(s+9)-R
Ｖ(s+1)-L＝Ｖ(s+5)-R＝Ｖ(s+6)-L＝Ｖ(s+10)-R
【００４９】
実施例１の立体画像表示装置の駆動方法は、実施例１の立体画像表示装置１を用いた駆動方法である。そして、レンズ制御部５６による各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加の制御によって、円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。ここで、画像表示部４０における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。
【００５０】
実施例１の立体画像表示装置において、レンチキュラーレンズ部１０を構成する円柱レンズの光軸ＯＡがＸ方向に移動することで、視点において得られる画像がどのような画像となるかを、以下、図４、図５及び図６を参照して説明する。尚、図４、図５及び図６にあっては、円柱レンズと円柱レンズとの間に、円柱レンズを構成しない領域が存在するかのように表示しているが、実際には、円柱レンズと円柱レンズとの間に円柱レンズを構成しない領域は存在していない。
【００５１】
ＮPOV種類の画像が画像表示部に表示されたとき、各画像は、ＮCL個の円柱レンズによって１つの視点に集光される。ＮPOV種類の画像を画像表示部に表示するために、画素サブユニットは、ＮPOV個の画素サブユニット群に分けられる。ここで、ＮPOV＝３として説明を行うが、ＮPOVの値は３に限定するものではない。図４に示すように、第１番目の画素サブユニット群［１］によって表示された「Ａ1」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第１番目の視点に集光され（図４では、実線で示す）、第２番目の画素サブユニット群［２］によって表示された「Ｂ1」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第２番目の視点に集光され（図４では、点線で示す）、第３番目の画素サブユニット群［３］によって表示された「Ｃ1」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第３番目の視点に集光されたとする（図４では、一点鎖線で示す）。これらの「Ａ1」，「Ｂ1」，「Ｃ1」の画像は、同時に画像表示部に表示される。次いで、画像表示部において画像の表示が切り替えられる。このとき、画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。そして、図５に示すように、第２番目の画素サブユニット群［２］によって表示された「Ａ2」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第１番目の視点に集光され（図５では、点線で示す）、第３番目の画素サブユニット群［３］によって表示された「Ｂ2」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第２番目の視点に集光され（図５では、一点鎖線で示す）、第１番目の画素サブユニット群［１］によって表示された「Ｃ2」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第３番目の視点に集光される（図５では、実線で示す）。これらの「Ａ2」，「Ｂ2」，「Ｃ2」の画像も、同時に画像表示部に表示される。更に、画像表示部において画像の表示が切り替えられる。このとき、同様に、画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。そして、図６に示すように、第３番目の画素サブユニット群［３］によって表示された「Ａ3」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第１番目の視点に集光され（図６では、一点鎖線で示す）、第１番目の画素サブユニット群［１］によって表示された「Ｂ3」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第２番目の視点に集光され（図６では、実線で示す）、第２番目の画素サブユニット群［２］によって表示された「Ｃ3」の画像がＮCL個の円柱レンズによって第３番目の視点に集光される（図６では、点線で示す）。これらの「Ａ3」，「Ｂ3」，「Ｃ3」の画像も、同時に画像表示部に表示される。また、「Ａ1」，「Ａ2」，「Ａ3」の画像は、１つの画像データ「Ａ0」から作成される同じ画像である。同様に、「Ｂ1」，「Ｂ2」，「Ｂ3」の画像は、１つの画像データ「Ｂ0」から作成される同じ画像であるし、「Ｃ1」「Ｃ2」，「Ｃ3」の画像は、１つの画像データ「Ｃ0」から作成される同じ画像である。即ち、１つの画像データが、空間的にＮPOV個の画素４１にて表示される。
【００５２】
このようにして、１つの画像データが時間的に所定数（例えば、２あるいは４個）の画像データ（分割画像データ）に分割され、所定数の画像表示によって、或る画像が、第１番目の画素サブユニット群［１］、第２番目の画素サブユニット群［２］、第３番目の画素サブユニット群［３］、・・・・、第ＮPOV番目の画素サブユニット群［ＮPOV］に、順次、表示される。即ち、空間的に１つの画像データが、画像表示部、全体において表示される。従って、画像表示部の見掛けの解像度の増加を図ることができ、視点数を増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題を解決することができる。
【００５３】
即ち、立体画像表示装置１にあっては、画像信号処理部５１から供給される分割画像信号に基づき、データドライバ５４及びゲートドライバ５５から画素４１に備えられた画素電極（図示せず）に駆動電圧（画素印加電圧）が供給される。具体的には、ゲートドライバ５５から画像表示部４０の１水平ライン分のＴＦＴ素子のゲート電極へパルス電圧が印加され、それと共に、データドライバ５４からその１水平ライン分の画素電極へ、分割画像信号に基づく画素印加電圧が印加される。これにより、バックライトから出射された光が図示しない液晶層で変調され、画像を構成する光（表示画像光）が画像表示部４０の各画素４１から出射され、２次元表示画像が生成される。そして、画像表示部４０から出射された表示画像光は、レンチキュラーレンズ部１０を通過する。この際、レンズ制御部５６から供給される制御信号に基づき、円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させるために各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加を制御する。すると、画像表示フレーム毎に分割画像信号が切り替えられる度に、画素４１から出射される表示画像光の方向が変化する。ここで、表示画像光は両眼視差及び輻輳角に関する情報を含んでいる。そして、画像観察者から画像表示部までの距離に応じて適切な表示画像光が出射されるため、画像観察者から画像表示部までの距離に応じた所望の立体画像の表示がなされる。
【００５４】
このように、実施例１の立体画像表示装置１あるいはその駆動方法において、レンズ制御部５６は、円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させるために各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への電圧の印加を制御し、また、レンズ制御部５６による各レンズ室における電極２１，２２，２３への電圧の印加の制御によって円柱レンズの光軸ＯＡをＸ方向に移動させる。そして、このような円柱レンズの光軸ＯＡのＸ方向への移動によって、上述したとおり、画像表示部４０の見掛けの解像度の増加を図ることができ、視点数ＮPOVを増やすと立体画像の解像度が低下するといった問題を解決することができるし、視点数ＮPOVを増加させることができるが故に、広い空間領域において立体画像の観察が可能となる。また、円柱レンズの光軸ＯＡのＸ方向への移動は、液体レンズの作動に基づくものであり、機械的な手段を用いてはおらず、高速にて制御することができるし、大面積の立体画像表示装置へ対応することができる。
【００５５】
立体画像表示装置によって立体画像を観察するとき、逆視状態になる空間領域が存在する場合があり、画面全体の視認性に悪影響が生じる。ここで、逆視状態とは、本来、画像観察者の左目で視認すべき画像が画像観察者の右目に侵入し、画像観察者の右目で視認すべき画像が画像観察者の左目に侵入する現象を指す。即ち、画像観察者が左右画像を正常な順視（正視）でみることができる場合には立体画像を知覚できるが、左右画像が反転する逆視位置に画像観察者が位置する場合、立体画像を正常に知覚できない。従って、逆視状態が生じた場合、画像観察者は自ら正常に立体画像を知覚できる位置へ移動する必要がある。従来の立体画像表示装置では、逆視状態を解決するために、逆視位置を立体画像表示装置側の操作で移動させて、画像観察者が位置する場所では必ず正視となるように画像表示させるヘッドトラッキングという技術が議論されているが、これまで高精度な視域調整はできなかった。
【００５６】
実施例１にあっては、円柱レンズの光軸ＯＡのＸ方向への移動によって、逆視状態になる空間領域を移動させることができ、高精度な逆視位置調整を可能とし、逆視位置を避け、観察位置の拡大を図ることができる。画像観察者は、基本的に、正常に立体画像を知覚できる位置へ移動する必要が無い。尚、後述する実施例５において説明する画像観察者の位置を測定する位置測定手段５７を立体画像表示装置に備えれば、自動的に、逆視位置を画像観察者の位置する空間領域から移動させることができる。
【００５７】
以下、レンチキュラーレンズ部１０を構成するレンズ室等を説明する。
【００５８】
Ｍ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部１０は、ハウジングを備えている。図７の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、１つのレンズ室１８によってレンチキュラーレンズ部１０が構成されていると仮定したときのレンズ室１８を構成するハウジングを模式的に図示する。ここで、図７の（Ａ）は、図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿った模式的な断面図であり、図７の（Ｂ）は、図７の（Ａ）の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図（但し、第１の液体の図示は省略）であり、図７の（Ｃ）、図８の（Ａ）〜（Ｃ）は、図７の（Ａ）の矢印Ｃ−Ｃに沿った模式的な断面図である。液体レンズのＸＺ平面で切断したときの形状は模式的な形状であり、実際の形状とは異なっている。
【００５９】
このハウジングは、
第１側面部材１１、
第１側面部材１１と対向した第２側面部材１２、
第１側面部材１１の一端部と第２側面部材１２の一端部とを結ぶ第３側面部材１３、
第１側面部材１１の他端部と第２側面部材１２の他端部とを結ぶ第４側面部材１４、
第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３及び第４側面部材１４の頂面に取り付けられた天板１５、及び、
第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３及び第４側面部材１４の底面に取り付けられた底板１６、
から成る。レンズ室１８は、軸線が第１側面部材１１及び第２側面部材１２の延びる方向（Ｙ方向）に延びる円柱レンズとしての液体レンズを構成する第１の液体３１及び第２の液体３２によって占められている。
【００６０】
そして、天板１５の部分の内面には第１電極２１が設けられており、第１側面部材１１の内面には第２電極２２が設けられており、第２側面部材１２の内面には第３電極２３が設けられている。ここで、図７に示す状態にあっては、第１電極２１、第２電極２２、第３電極２３には電圧を印加していない。
【００６１】
この状態から、第１電極２１、第２電極２２、第３電極２３に適切な電圧を印加すると、図８の（Ａ）、（Ｂ）あるいは（Ｃ）に示す状態に第１の液体３１と第２の液体３２の界面の状態が変化する。ここで、図８の（Ａ）に示す状態は、第２電極２２と第３電極２３に同じ電圧を印加したときの状態を示し、レンズ室内で形成される液体レンズのＸＺ平面で切断したときの形状は、光軸ＯＡに対して対称である。また、図８の（Ｂ）及び（Ｃ）に示す状態は、第２電極２２と第３電極２３に異なる電圧を印加したときの状態を示し、レンズ室内で形成される液体レンズのＸＺ平面で切断したときの形状は、光軸ＯＡに対して非対称である。尚、第２電極２２と第３電極２３との間の電位差は、図８の（Ｃ）に示す状態の方が、図８の（Ｂ）に示す状態よりも大きい。図８の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、第２電極２２と第３電極２３との間の電位差に応じて、各レンズ室における光学パワーを変化させることができるし、液体レンズの光軸ＯＡ（点線で表示する）をＹ方向と直交するＸ方向に移動させることができる。そして、ＮLC-unit個の連続するレンズ室１８によって、全体としてフレネルレンズを構成することができる。
【００６２】
このような複数のレンズ室１８によってＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部１０が構成される。ここで、複数のレンズ室１８の模式的な断面図を、図９及び図１０の（Ａ）〜（Ｃ）に示す。尚、図９は、図７の（Ｂ）の矢印Ａ−Ａに沿ったと同様の模式的な断面図であり、図１０の（Ａ）〜（Ｃ）は、図９の矢印Ｃ−Ｃに沿った模式的な断面図である。また、図９の矢印Ｂ−Ｂに沿った模式的な断面図は、図７の（Ｂ）に示したと同様である。このようなＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部は第Ａの構成を有する。
【００６３】
そして、実施例１の第Ａの構成を有するＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部１０は、
（Ａ）第１側面部材１１、
第１側面部材１１と対向した第２側面部材１２、
第１側面部材１１の一端部と第２側面部材１２の一端部とを結ぶ第３側面部材１３、
第１側面部材１１の他端部と第２側面部材１２の他端部とを結ぶ第４側面部材１４、
第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３及び第４側面部材１４の頂面に取り付けられた天板１５、及び、
第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３及び第４側面部材１４の底面に取り付けられた底板１６、
を備えたハウジング、並びに、
（Ｂ）それぞれが、第１側面部材１１と第２側面部材１２との間に平行に配置された、（Ｍ−１）個の隔壁部材１７、
を備えている。
【００６４】
ここで、図示した例では、レンズ室１８（１８1，１８2，１８3，１８4，１８5）が並置されている状態を示しているが、これは、あくまでも、図面の簡素化のためである。各レンズ室１８（１８1，１８2，１８3，１８4，１８5）は、軸線が隔壁部材１７の延びる方向と平行な方向（Ｙ方向）である円柱レンズとしての液体レンズを構成する第１の液体３１及び第２の液体３２によって占められている。
【００６５】
第１番目のレンズ室１８1は、第１側面部材１１、第３側面部材１３、第１番目の隔壁部材１７、第４側面部材１４、天板１５、及び、底板１６から構成されている。そして、第１番目のレンズ室１８1を構成する天板１５の部分の内面には、第１電極２１が設けられており、第１番目のレンズ室１８1を構成する第１側面部材１１の部分の内面には、第２電極２２が設けられており、第１番目のレンズ室１８1を構成する第１番目の隔壁部材１７の部分の内面には、第３電極２３が設けられている。
【００６６】
また、第（ｍ＋１）番目のレンズ室１８(m+1)は、第ｍ番目（但し、ｍ＝１，２・・・Ｍ−２）の隔壁部材１７、第３側面部材１３、第（ｍ＋１）番目の隔壁部材１７、第４側面部材１４、天板１５、及び、底板１６から構成されている。そして、第（ｍ＋１）番目のレンズ室１８(m+1)を構成する天板１５の部分の内面には、第１電極２１が設けられており、第（ｍ＋１）番目のレンズ室１８(m+1)を構成する第ｍ番目の隔壁部材１７の部分の内面には、第２電極２２が設けられており、第（ｍ＋１）番目のレンズ室１８(m+1)を構成する第（ｍ＋１）番目の隔壁部材１７の部分の内面には、第３電極２３が設けられている。
【００６７】
更には、第Ｍ番目のレンズ室１８M（＝１８5）は、第（Ｍ−１）番目の隔壁部材１７、第３側面部材１３、第２側面部材１２、第４側面部材１４、天板１５、及び、底板１６から構成されている。そして、第Ｍ番目のレンズ室１８M（＝１８5）を構成する天板１５の部分の内面には、第１電極２１が設けられており、第Ｍ番目のレンズ室１８M（＝１８5）を構成する第（Ｍ−１）番目の隔壁部材１７の部分の内面には、第２電極２２が設けられており、第Ｍ番目のレンズ室１８M（＝１８5）を構成する第２側面部材１２の部分の内面には、第３電極２３が設けられている。
【００６８】
尚、図示した例では、各レンズ室毎に第１電極２１が設けられているが、図１あるいは図２に示したように、天板１５の内面に１枚の第１電極２１を設けてもよい。
【００６９】
実施例１のＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部１０において、少なくとも第１の液体３１と第２の液体３２との界面が位置する第１側面部材１１、第２側面部材１２及び隔壁部材１７のそれぞれの表面には、撥水処理が施されている。また、図１あるいは図２においては隔壁部材１７の頂面と天板１５との間に隙間があるように図示しているが、隔壁部材１７の底面は底板１６まで延びており、隔壁部材１７の頂面は天板１５まで延びている。ハウジングの外形形状は矩形形状である。そして、底板１６から光が入射し、天板１５から光が出射する。
【００７０】
実施例１あるいは後述する実施例２〜実施例７のレンチキュラーレンズ部において、第１の液体３１と第２の液体３２とは、不溶、不混合であり、第１の液体３１と第２の液体３２との界面がレンズ面を構成する。ここで、第１の液体３１は導電性を有し、第２の液体３２は絶縁性を有し、第１電極２１は第１の液体３１と接しており、第２電極２２は絶縁膜２４を介して第１の液体３１及び第２の液体３２と接しており、第３電極２３は絶縁膜２４を介して第１の液体３１及び第２の液体３２と接している。また、天板１５、底板１６、及び、第１電極２１は、レンチキュラーレンズ部１０に入射する光に対して透明な材料から構成されている。
【００７１】
より具体的には、天板１５、底板１６、第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３、第４側面部材１４及び隔壁部材１７は、ガラス、あるいは、アクリル系樹脂等の樹脂から作製されている。導電性を有する第１の液体３１は塩化リチウム水溶液から成り、密度は１．０６グラム／ｃｍ3であり、屈折率は１．３４である。一方、絶縁性を有する第２の液体３２はシリコーンオイル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社（旧ＧＥ東芝シリコーン株式会社））製ＴＳＦ４３７から成り、密度は１．０２グラム／ｃｍ3であり、屈折率は１．４９である。第１電極２１はＩＴＯから成り、第１電極２２及び第３電極２３は、例えば、金、アルミニウム、銅、銀等の金属電極から成る。絶縁膜２４は、ポリパラキシレンや酸化タンタル、酸化チタン等の金属酸化物から成る。尚、絶縁膜２４の上に撥水処理層（図示せず）が設けられている。撥水処理層はポリパラキシリレンやフッ素系のポリマーから成る。第１電極２１の表面に親水処理を施し、第３側面部材１３や第４側面部材１４の内面に撥水処理を施すことが好ましい。後述する実施例２〜実施例７のレンチキュラーレンズ部においても、以上に説明した事項は、特に断りの無い限り同様とすることができる。
【００７２】
第１電極２１、第２電極２２及び第３電極２３は、図示しない接続部を介してレンズ制御部５６に接続され、所望の電圧が印加される構成、構造となっている。そして、第１電極２１、第２電極２２及び第３電極２３に電圧を印加すると、第１の液体３１と第２の液体３２との界面によって構成されたレンズ面が、図１０の（Ａ）に示す下に凸の状態から、図１０の（Ｂ）に示す上に凸の状態に向かって変化する。レンズ面の変化状態は、電極２１，２２，２３に印加する電圧によって変化する（式（Ａ）参照）。図１０の（Ｂ）に示した例においては、第２電極２２と第３電極２３に同じ電圧を印加している。それ故、レンズ室内で形成される液体レンズのＸＺ平面で切断したときの形状は、液体レンズの光軸に対して対称である。また、図１０の（Ｃ）に示す状態は、第２電極２２と第３電極２３とに異なる電圧を印加したときの状態を示し、フレネルレンズが構成される。そして、レンチキュラーレンズ部１０全体としての光軸を移動させることができる。しかも、第２電極２２と第３電極２３との間の電位差に応じて、１つのレンズ室における光学パワーを変化させることができる。尚、第１電極２１、第２電極２２及び第３電極２３に電圧を印加し、フレネルレンズが光学パワーを発揮しているとき、ＹＺ平面（あるいは、ＹＺ平面と平行な平面）におけるフレネルレンズの光学パワーは実質的に０であり、ＸＺ平面におけるフレネルレンズの光学パワーは有限の値である。ここで、『フレネルレンズの光軸』とは、フレネルレンズをＸＺ平面において切断したときにフレネルレンズ全体として得られる仮想レンズ（フレネルレンズ全体としての１枚のレンズ）の２つの仮想光学表面の曲率中心を結んだ線である。
【００７３】
以上に説明した実施例１のレンチキュラーレンズ部１０の基本的な動作は、後述する実施例２〜実施例７のレンチキュラーレンズ部においても同様である。
【実施例２】
【００７４】
実施例２は、実施例１の変形であり、第Ｂの構成に関する。図１１の（Ａ）に模式的な断面図を示すように、実施例２のＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、隔壁部材１７の底面は底板１６まで延びており、隔壁部材１７の頂面と天板１５との間には隙間が存在する。尚、図１１の（Ａ）あるいは後述する図１１の（Ｂ）、（Ｃ）は、図９の矢印Ｃ−Ｃに沿ったと同様の模式的な断面図である。この点を除き、実施例２の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例３】
【００７５】
実施例３も、実施例１の変形であり、第Ｃの構成に関する。図１１の（Ｂ）に模式的な断面図を示すように、実施例３のＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、隔壁部材１７の底面と底板１６との間には隙間が存在し、隔壁部材１７の頂面は天板１５まで延びている。この点を除き、この点を除き、実施例３の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例４】
【００７６】
実施例４も、実施例１の変形であり、第Ｄの構成に関する。図１１の（Ｃ）に模式的な断面図を示すように、実施例４のＭ−レンズ室構造のレンチキュラーレンズ部において、隔壁部材１７の底面と底板１６との間には隙間が存在し、隔壁部材１７の頂面と天板１５との間には隙間が存在する。この点を除き、実施例４の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
例えば、実施例４において説明したレンチキュラーレンズ部は、以下の方法で作製することができる。
【００７８】
先ず、第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３、第４側面部材１４、天板１５、底板１６、隔壁部材１７を作製する。尚、第２側面部材１２及び第４側面部材１４には、液体を注入し、また、液体を排出するための注入口及び排出口を適宜設けておく。そして、第１側面部材１１、第２側面部材１２、第３側面部材１３、第４側面部材１４、底板１６及び、隔壁部材１７を、接着剤等を用いて組み立てる。次いで、第１側面部材１１、第３側面部材１３及び隔壁部材１７の上に、例えば、スパッタリング法やメッキ法に基づき第２電極２２及び第３電極２３を形成する。一方、天板１５には、第１電極２１を、例えば、スパッタリング法やメッキ法に基づき形成しておき、天板１５を側面部材１１，１２，１３，１４に固定する。
【００７９】
次いで、レンズ室１８を減圧しながら、第２側面部材１２に設けられた注入口（図示せず）から第２の液体３２を注入し、次いで、第１の液体３１を注入する。このとき、第１の液体３１は、第２の液体３２との間で界面を形成しながら注入され、第２の液体３２の一部は排出口（図示せず）から排出される。最後に、注入口及び排出口を封止し、電極をレンズ制御部５６と接続することで、レンチキュラーレンズ部を完成させることができる。
【００８０】
尚、他の実施例において説明したレンチキュラーレンズ部も、実質的に同様の方法で作製することができる。
【実施例５】
【００８１】
実施例５は、実施例１〜実施例４の変形である。実施例５の立体画像表示装置にあっては、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御して、円柱レンズの配置ピッチを変更する。ここで、円柱レンズの配置ピッチを変更することで画像観察者から画像表示部までの距離である視聴距離を変更することができる。実施例５の立体画像表示装置において、画素ピッチと視点間距離と円柱レンズのピッチとの関係を説明するための模式図を図１３に示す。また、実施例５の立体画像表示装置の全体構成を示すブロック図を図１２に示す。
【００８２】
第１番目の画素サブユニット群［１］に含まれる或る画素（『画素−１』と呼ぶ）と、第２番目の画素サブユニット群［２］に含まれる或る画素（『画素−２』と呼ぶ）とを想定する。ここで、画素−１によって得られる画像（一種、点状の画像である）と画素−２によって得られる画像（一種、点状の画像である）とが隣接するように、画像表示部において、画素−１と画素−２とは隣接して配置されているとする。図１３に示すように、画素−１と画素−２との間の距離（画素−１と画素−２のピッチ）を「Ｐ1」とする。また、画像表示部４０からレンチキュラーレンズ部１０までの距離をｄ1、第１番目の視点と第２番目の視点との間の距離（視点間距離）をＰ2、画像表示部４０から２つの視点を含む仮想平面までの距離をｄ2とし、隣接する円柱レンズのピッチ（円柱レンズの配置における空間的な周波数）をＰ3とする。図１３から、Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，ｄ1，ｄ2の関係は、以下の式（１）及び式（２）のとおりとなる。
【００８３】
ｄ2＝（Ｐ1＋Ｐ2）ｄ21／Ｐ1 （１）
Ｐ3＝｛（ｄ2−ｄ1）／ｄ2｝ＮPOV・Ｐ1 （２）
【００８４】
式（１）及び式（２）から、以下の式（３）、式（４）が導かれる。
【００８５】
ｄ2＝ＮPOV・Ｐ1・ｄ1／（ＮPOV・Ｐ1−Ｐ3） （３）
Ｐ2＝Ｐ1・Ｐ3／（ＮPOV・Ｐ1−Ｐ3） （４）
【００８６】
ところで、従来の立体画像表示装置にあっては、一般に、レンチキュラーレンズ部のピッチＰ3で決まる距離ｄ2（上記の式（３）を参照）を変化させることができないため、特定の大きさの部屋を想定して視聴距離（ｄ2−ｄ1）を予め決めたうえで、立体画像表示装置を設計している。それ故、想定した視聴距離（ｄ2−ｄ1）から外れた位置で画像観察者が画像を観察する場合、立体画像の知覚に悪影響が生じる場合がある。つまり、画像を観察する部屋の大きさに応じた多種のモデルが必要となり、量産を考慮した場合に問題となる。
【００８７】
上記の式（３）から、隣接する円柱レンズのピッチＰ3の設定を変更することができれば、ｄ2、即ち、視聴距離（ｄ2−ｄ1）を変えることができる。従って、画像を観察する部屋の大きさに応じた多種のモデルが必要となることが無い。このように、画像観察者の位置が変わったときでも、即ち、距離ｄ2が変化したときでも、実施例５の立体画像表示装置にあっては、隣接する円柱レンズのピッチをＰ3を変えることができるので、画像観察者による立体画像の観察に支障をきたすことが無い。尚、隣接する円柱レンズのピッチをＰ3を変えるためには、各レンズ室１８における電極２１，２２，２３に印加する電圧をレンズ制御部５６によって適切に制御すればよい。
【００８８】
実施例５の立体画像表示装置にあっては、画像観察者の位置を測定する位置測定手段５７を更に有し、位置測定手段５７によって得られた画像観察者の位置情報に基づき、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する。図１２に示すように、位置測定手段５７として、静止画あるいは動画を撮影することができる固体撮像素子を備えたビデオカメラやウエブカメラ、赤外線を用いた位置測定装置を挙げることができる。位置測定手段５７からの出力を受け取ったレンズ制御部５６は、周知の方法に基づき画像観察者の位置を決定し、係る画像観察者の位置情報に基づき、上述したとおり、各レンズ室１８における電極２１，２２，２３に印加する電圧を制御すればよい。
【００８９】
あるいは又、立体画像表示装置に、例えば、「１ｍ」、「２ｍ」、「３ｍ」等の画像観察者のおおよその位置（立体画像表示装置から画像観察者までの距離）を入力するスイッチ等を設けておき、どのスイッチが操作されたかをレンズ制御部５６は調べ、上述したとおり、各レンズ室１８における電極２１，２２，２３に印加する電圧を制御してもよい。
【００９０】
以上の点を除き、実施例５の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【実施例６】
【００９１】
実施例６は、実施例１〜実施例５の変形である。レンチキュラーレンズ部１０Ａの概念図を図１４に示すが、実施例６にあっては、レンズ制御部５６の制御によって、円柱レンズと円柱レンズとの間に、円柱レンズの有する光学パワーとは逆符号の光学パワーを有する境界レンズ室１９を配置する。具体的には、円柱レンズは、凸レンズとして機能し、境界レンズ室１９によって構成されるレンズは、凹レンズとして機能する。
【００９２】
以上の点を除き、実施例６の立体画像表示装置の構成、構造は、実施例１の立体画像表示装置の構成、構造と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。そして、実施例６にあっては、境界レンズ室１９を通過する光が画像観察者に到達することが無くなる結果、画像観察者は、円柱レンズと円柱レンズとの境界領域を視認し難くなり、表示される立体画像の画像品質の向上を図ることができる。
【実施例７】
【００９３】
実施例７は、実施例１〜実施例６の変形である。立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部、画像表示部等の配置を説明するための概念図を図１５に示すように、実施例７にあっては、光源、レンチキュラーレンズ部１０Ｂ、及び、画像表示部４０の順に配置されている。また、レンチキュラーレンズ部１０Ｂにおいて、円柱レンズは凸レンズとして機能する。指向性を有する光源からの光、即ち、光源から出射された平行光は、レンチキュラーレンズ部１０Ｂを通過し、画像表示部４０に入射する。図１５において、一点鎖線で示す領域が円柱レンズの焦点面である。円柱レンズから画像表示部の表示面までの距離が円柱レンズの焦点距離の２倍となるように、レンチキュラーレンズ部１０Ｂと画像表示部４０とを配置した。
【００９４】
あるいは又、立体画像表示装置におけるレンチキュラーレンズ部、画像表示部等の配置を説明するための概念図を図１６に示すように、レンチキュラーレンズ部１０Ｃにおいて、円柱レンズを凹レンズとして機能させてもよい。指向性を有する光源からの光、即ち、光源から出射された平行光は、レンチキュラーレンズ部１０Ｃを通過し、画像表示部４０に入射する。図１６において、一点鎖線で示す領域が円柱レンズの焦点面である。円柱レンズから画像表示部の表示面までの距離が円柱レンズの焦点距離と一致するように、レンチキュラーレンズ部１０Ｃと画像表示部とを配置した。
【００９５】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した立体画像表示装置やレンチキュラーレンズ部の構成、構造は例示であるし、レンチキュラーレンズ部等を構成する材料等も例示であり、適宜、変更することができる。また、第１電極、第２電極、第３電極の構成、構造、配置状態も、これらの電極と直接、あるいは絶縁膜を介して接する液体の性質（導電性、絶縁性）に応じて、適宜、変更することができる。レンチキュラーレンズ部を構成する円柱レンズの光軸のＸ方向への移動によって、視点の位置を移動させてもよい。そのためには、立体画像表示装置に、例えば、「立体画像表示装置の正面位置」、「立体画像表示装置の正面から右側に０．５ｍずれた位置」、「立体画像表示装置の正面から左側に０．５ｍずれた位置」等の画像観察者のおおよその観察位置を入力するスイッチ等を設けておき、どのスイッチが操作されたかをレンズ制御部５６は調べ、上述したとおり、各レンズ室１８における電極２１，２２，２３に印加する電圧を制御すればよいし、位置測定手段５７によって得られた画像観察者の位置情報に基づき、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御することで視点の位置を移動させてもよい。あるいは又、画像観察者が立体画像表示装置に表示された画像を観察しながら、視聴距離の調整、視点位置の調整を適切なスイッチを操作することで、レンズ制御部５６による各レンズ室１８における電極２１，２２，２３への印加電圧の制御を行うこともできる。また、実施例にあっては、立体画像表示装置によって動画を表示する例を示したが、立体画像表示装置によって静止画を表示することもできる。実施例にあっては、画像表示部を液晶表示装置から構成したが、画像表示部を、自発光形式の画像表示部、具体的には、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置やプラズマ表示装置から構成することもできる。レンチキュラーレンズ部における天板及び底板の概念は相対的なものである。従って、天板を第１光透過部材と読み替え、底板を第２光透過部材と読み替えてもよい。
【符号の説明】
【００９６】
１・・・立体画像表示装置、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・レンチキュラーレンズ部、１１・・・第１側面部材、１２・・・第２側面部材、１３・・・第３側面部材、１４・・・第４側面部材、１５・・・天板、１６・・・底板、１７・・・隔壁部材、１８・・・レンズ室、２１・・・第１電極、２２・・・第２電極、２３・・・第３電極、２４・・・絶縁膜、３１・・・第１の液体、３２・・・第２の液体、４０・・・画像表示部、４１・・・画素、４２・・・バックライト、５０・・・制御回路、５１・・・画像信号処理部（シグナル・ジェネレータ）、５２・・・タイミング制御部（タイミング・ジェネレータ）、５３・・・画像メモリ、５４・・・データドライバ、５５・・・ゲートドライバ、５６・・・レンズ制御部、５７・・・位置測定手段、ＯＡ・・・光軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像表示部、
（ロ）複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部、及び、
（ハ）レンズ制御部、
を備えた立体画像表示装置であって、
複数の円柱レンズの配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸をＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室の複数によって構成されたフレネルレンズから成り、
電極を備えた各レンズ室は、屈折率の異なる第１の液体及び第２の液体によって占められており、電極への電圧の印加によって第１の液体と第２の液体の界面が構成するレンズ面が変化する液体レンズを構成し、
レンズ制御部は、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する立体画像表示装置。
【請求項２】
画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
各レンズ室における電極への電圧の印加を制御して、円柱レンズの配置ピッチを変更する請求項１又は請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
円柱レンズの配置ピッチを変更することで、視聴距離を変更する請求項３に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
画像観察者の位置を測定する位置測定手段を更に有し、
位置測定手段によって得られた画像観察者の位置情報に基づき、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する請求項４に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
レンズ制御部の制御によって、円柱レンズと円柱レンズとの間に、円柱レンズの有する光学パワーとは逆符号の光学パワーを有するレンズ室を配置する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
光源を更に備え、
光源、画像表示部、及び、レンチキュラーレンズ部の順に配置されている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
光源を更に備え、
光源、レンチキュラーレンズ部、及び、画像表示部の順に配置されている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
レンチキュラーレンズ部は、
（Ａ）第１側面部材、
第１側面部材と対向した第２側面部材、
第１側面部材の一端部と第２側面部材の一端部とを結ぶ第３側面部材、
第１側面部材の他端部と第２側面部材の他端部とを結ぶ第４側面部材、
第１側面部材、第２側面部材、第３側面部材及び第４側面部材の頂面に取り付けられた天板、及び、
第１側面部材、第２側面部材、第３側面部材及び第４側面部材の底面に取り付けられた底板、
を備えたハウジング、並びに、
（Ｂ）それぞれが、第１側面部材と第２側面部材との間に平行に配置された、（Ｍ−１）個の隔壁部材、
を備え、
Ｍ個のレンズ室が並置されており、
（ａ）第１番目のレンズ室は、第１側面部材、第３側面部材、第１番目の隔壁部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第１番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第１番目のレンズ室を構成する第１側面部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第１番目のレンズ室を構成する第１番目の隔壁部材の部分の内面には、第３電極が設けられており、
（ｂ）第（ｍ＋１）番目のレンズ室は、第ｍ番目（但し、ｍ＝１，２・・・Ｍ−２）の隔壁部材、第３側面部材、第（ｍ＋１）番目の隔壁部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する第ｍ番目の隔壁部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する第（ｍ＋１）番目の隔壁部材の部分の内面には、第３電極が設けられており、
（ｃ）第Ｍ番目のレンズ室は、第（Ｍ−１）番目の隔壁部材、第３側面部材、第２側面部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する第（Ｍ−１）番目の隔壁部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する第２側面部材の部分の内面には、第３電極が設けられている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】
少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する第１側面部材、第２側面部材及び隔壁部材のそれぞれの表面には、撥水処理が施されていることを特徴とする請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１１】
各レンズ室において、第２電極に印加する電圧と第３電極に印加する電圧とを変化させることで、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
（イ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像表示部、
（ロ）複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部、及び、
（ハ）レンズ制御部、
を備え、
複数の円柱レンズの配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸をＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室の複数によって構成されたフレネルレンズから成り、
電極を備えた各レンズ室は、屈折率の異なる第１の液体及び第２の液体によって占められており、電極への電圧の印加によって第１の液体と第２の液体の界面が構成するレンズ面が変化する液体レンズを構成する立体画像表示装置の駆動方法であって、
レンズ制御部による各レンズ室における電極への電圧の印加の制御によって、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる立体画像表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる請求項１２に記載の立体画像表示装置の駆動方法。
【請求項１】
（イ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像表示部、
（ロ）複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部、及び、
（ハ）レンズ制御部、
を備えた立体画像表示装置であって、
複数の円柱レンズの配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸をＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室の複数によって構成されたフレネルレンズから成り、
電極を備えた各レンズ室は、屈折率の異なる第１の液体及び第２の液体によって占められており、電極への電圧の印加によって第１の液体と第２の液体の界面が構成するレンズ面が変化する液体レンズを構成し、
レンズ制御部は、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する立体画像表示装置。
【請求項２】
画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させるために、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
各レンズ室における電極への電圧の印加を制御して、円柱レンズの配置ピッチを変更する請求項１又は請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
円柱レンズの配置ピッチを変更することで、視聴距離を変更する請求項３に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
画像観察者の位置を測定する位置測定手段を更に有し、
位置測定手段によって得られた画像観察者の位置情報に基づき、各レンズ室における電極への電圧の印加を制御する請求項４に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
レンズ制御部の制御によって、円柱レンズと円柱レンズとの間に、円柱レンズの有する光学パワーとは逆符号の光学パワーを有するレンズ室を配置する請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
光源を更に備え、
光源、画像表示部、及び、レンチキュラーレンズ部の順に配置されている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
光源を更に備え、
光源、レンチキュラーレンズ部、及び、画像表示部の順に配置されている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
レンチキュラーレンズ部は、
（Ａ）第１側面部材、
第１側面部材と対向した第２側面部材、
第１側面部材の一端部と第２側面部材の一端部とを結ぶ第３側面部材、
第１側面部材の他端部と第２側面部材の他端部とを結ぶ第４側面部材、
第１側面部材、第２側面部材、第３側面部材及び第４側面部材の頂面に取り付けられた天板、及び、
第１側面部材、第２側面部材、第３側面部材及び第４側面部材の底面に取り付けられた底板、
を備えたハウジング、並びに、
（Ｂ）それぞれが、第１側面部材と第２側面部材との間に平行に配置された、（Ｍ−１）個の隔壁部材、
を備え、
Ｍ個のレンズ室が並置されており、
（ａ）第１番目のレンズ室は、第１側面部材、第３側面部材、第１番目の隔壁部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第１番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第１番目のレンズ室を構成する第１側面部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第１番目のレンズ室を構成する第１番目の隔壁部材の部分の内面には、第３電極が設けられており、
（ｂ）第（ｍ＋１）番目のレンズ室は、第ｍ番目（但し、ｍ＝１，２・・・Ｍ−２）の隔壁部材、第３側面部材、第（ｍ＋１）番目の隔壁部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する第ｍ番目の隔壁部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第（ｍ＋１）番目のレンズ室を構成する第（ｍ＋１）番目の隔壁部材の部分の内面には、第３電極が設けられており、
（ｃ）第Ｍ番目のレンズ室は、第（Ｍ−１）番目の隔壁部材、第３側面部材、第２側面部材、第４側面部材、天板、及び、底板から構成されており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する天板の部分の内面には、第１電極が設けられており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する第（Ｍ−１）番目の隔壁部材の部分の内面には、第２電極が設けられており、
第Ｍ番目のレンズ室を構成する第２側面部材の部分の内面には、第３電極が設けられている請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】
少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する第１側面部材、第２側面部材及び隔壁部材のそれぞれの表面には、撥水処理が施されていることを特徴とする請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１１】
各レンズ室において、第２電極に印加する電圧と第３電極に印加する電圧とを変化させることで、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
（イ）２次元マトリクス状に配列された複数の画素を有する画像表示部、
（ロ）複数の円柱レンズが並置されて成るレンチキュラーレンズ部、及び、
（ハ）レンズ制御部、
を備え、
複数の円柱レンズの配列方向をＸ方向、円柱レンズの軸線をＹ方向、円柱レンズの光軸をＺ方向としたとき、レンチキュラーレンズ部は、Ｘ方向に並置され、且つ、Ｙ方向を軸線とする複数のレンズ室を備えており、各円柱レンズは、連続するレンズ室の複数によって構成されたフレネルレンズから成り、
電極を備えた各レンズ室は、屈折率の異なる第１の液体及び第２の液体によって占められており、電極への電圧の印加によって第１の液体と第２の液体の界面が構成するレンズ面が変化する液体レンズを構成する立体画像表示装置の駆動方法であって、
レンズ制御部による各レンズ室における電極への電圧の印加の制御によって、円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる立体画像表示装置の駆動方法。
【請求項１３】
画像表示部における画像の表示切り替えと同期して円柱レンズの光軸をＸ方向に移動させる請求項１２に記載の立体画像表示装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−９５３６９（Ｐ２０１１−９５３６９Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４７４８０（Ｐ２００９−２４７４８０）
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２８日（２００９．１０．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]