表示装置
【課題】円の円弧の一部からなる反射面を備えた導光体を利用することにより、視野角を制限することができつつも装置の奥行きを短くすることができて、小型化に有利な表示装置を提供する。
【解決手段】一方の焦点ｆ１側に配置された光源から放射された光は、楕円ミラー１７の入射面２５から入射し、楕円の反射面で反射して出射面２７から出射され、透過型の液晶表示パネル５を透過して他方の焦点ｆ２側の焦点ｆに集光する。したがって、視野角を他方の焦点ｆ方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点ｆ１からの光を他方の焦点ｆ２側に集光させるには、楕円ミラー１７の側方に光源を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【解決手段】一方の焦点ｆ１側に配置された光源から放射された光は、楕円ミラー１７の入射面２５から入射し、楕円の反射面で反射して出射面２７から出射され、透過型の液晶表示パネル５を透過して他方の焦点ｆ２側の焦点ｆに集光する。したがって、視野角を他方の焦点ｆ方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点ｆ１からの光を他方の焦点ｆ２側に集光させるには、楕円ミラー１７の側方に光源を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する表示装置に係り、特に、特定の位置においてのみ画像を観察することができるように視野角を制限する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、次のようなものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
この装置は、液晶表示パネルと、拡散板と、液晶表示パネルから所定距離に結像させる焦点距離を有するフレネルレンズと、光源とを有する。これらは表示装置の筐体内において直線的に配置されている。このような構成により、所定位置にいる観察者だけが画像を見ることができ、視野角を制限することができる。
【特許文献１】特許第２６２０５１６号（図１８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、各部材を直線的に配置する必要があるので、装置の奥行きが長くなり、小型化を図ることができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、楕円の円弧の一部からなる反射面を備えた導光体を利用することにより、視野角を制限することができつつも装置の奥行きを短くすることができて、小型化に有利な表示装置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】
【０００５】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、板状の外観形状を呈し、面方向から見て一端面が楕円の円弧の一部で構成され、光を透過する部材で構成された本体と、前記楕円の一方の焦点側にあたる前記本体の端面に形成され、光が入射される入射面と、面方向から見て前記本体の他端面に形成され、前記入射面から前記本体に入射された光を前記楕円の他方の焦点側に出射する出射面と、前記本体の端面に形成され、面方向から見て前記楕円の円弧の一部からなる反射面とを備えている導光体と、前記楕円の一方の焦点側に配設された光源と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００６】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、一方の焦点側に配置された光源から放射された光は、導光体の入射面から入射し、楕円の反射面で反射して出射面から出射され、透過型の液晶表示パネルを透過して他方の焦点位置に集光する。したがって、視野角を他方の焦点方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点からの光を他方の焦点に集光させるには、導光体の側方に光源を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、板状の外観形状を呈し、面方向から見て一端面が楕円の円弧の一部で構成され、光を透過する部材で構成された本体と、前記楕円の一方の焦点側にあたる前記本体の端面に形成され、光が入射される入射面と、面方向から見て前記本体の他端面に形成され、前記入射面から前記本体に入射された光を前記楕円の他方の焦点側に出射する出射面と、前記本体の端面に形成され、面方向から見て前記楕円の円弧の一部からなる反射面とを備えている導光体と、前記導光体を複数備え、入射面を一方側に向けた導光体と、入射面を他方側へ向けた導光体とを面同士を合わせて積層して構成された反射ユニットと、一方側へ向けられた前記導光体の入射面付近に配置された第１の光源と、他方側へ向けられた前記導光体の入射面付近に配置された第２の光源とを備えた一対の光源と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
［作用・効果］請求項２記載の発明によれば、一方の焦点側に配置された第１の光源及び第２の光源から放射された光は、反射ユニットの各導光体の入射面から入射し、楕円の反射面で反射して出射面から出射され、透過型の液晶表示パネルを透過してそれぞれ異なる他方の焦点に集光する。したがって、視野角を二箇所の方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点からの光を他方の焦点に集光させるには、導光体の側方に光源を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明において、前記透過型の液晶表示パネルに異なる第１の画像と第２の画像を交互に出力する画像出力手段と、前記画像出力手段が第１の画像から第２の画像に、または第２の画像から第１の画像に順次に切り換える際に、第１の画像が出力されている場合には前記第１の光源を、第２の画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、を備えていることが好ましい（請求項３）。画像出力手段が第１の画像と第２の画像とを交互に出力するのに合わせて、光源制御手段が第１の光源及び第２の光源を交互に点灯させることにより、一つの液晶表示パネルを異なる位置で観察すると、第１の画像と第２の画像を観察することができる。したがって、いわゆる「デュアルビュー」の表示装置を実現することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記透過型の液晶表示パネルに右眼用画像と左眼用画像を交互に出力する画像出力手段と、前記画像出力手段が右眼用画像から左眼用画像に、または左眼用画像から右眼用画像に順次に切り換える際に、右眼用画像が出力されている場合には前記第１の光源を、左眼用画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、を備えていることが好ましい（請求項４）。画像出力手段が右眼用画像と左眼用画像とを交互に出力するのに合わせて、光源制御手段が第１の光源と第２の光源とを切り換えて点灯させることにより、右眼用画像と左眼用画像の視差に基づく立体画像を観察することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記導光体の反射面は、光を反射する光反射材料が、前記本体の外側にあたる周面に層を構成していることが好ましい（請求項５）。
【００１２】
また、本発明において、前記本体のうち、前記出射面と前記入射面を除く面側に白色塗装に重ねて黒色塗装が施され、前記出射面と前記入射面を除く端面側に黒色塗装が施されていることが好ましい（請求項６）。光透過性の樹脂により光源の光を効率的に透過させることができ、入射した光を反射面の光反射材料で反射させることができるとともに、白色塗装及び黒色塗装により入射した光を漏れなく効率的に出射面に導くことができる。また、反射面の反射材料が光透過性の樹脂で保護されることになるので、反射材料の経時劣化（反射面の曇りなど）を抑制することができる。また、全面に反射層を設けるよりはコスト的に有利である。
【００１３】
また、本発明において、前記本体が積層されたときに本体間に空気層が形成されていることが好ましい（請求項７）。導光体を積層した際に、間に空気層を形成することができる。光は屈折率が高い媒体を進む特性を有するので、各導光体から隣接する導光体に光が漏れることを防止することができ、積層面の塗装を省略することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記本体は、楕円の長軸に沿う、前記入射面に近い側の一端面が副反射面として形成され、前記入射面から入射した光が副反射面及び反射面を介して他方の焦点側よりも外側に向かって出射するように構成されていることが好ましい（請求項８）。観察者の眼の位置に光を集光させる立体画像表示装置では、通常、観察者の眼が集光位置からずれると画像が見えなくなるが、副反射面及び反射面により焦点位置よりも外側に向かって出射するようにしているので、立体画像は見ることができないものの、右眼用画像または左眼用画像だけによる二次元画像として見ることができる。したがって、立体視している観察者の周囲であっても観察者が立体視している画像の概略を知ることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記入射面は、その厚みが、前記反射面の厚みよりも厚く構成されていることが好ましい（請求項９）。入射面の厚みを厚くすることにより、光源の光を効率的に入射させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る立体画像表示装置によれば、一方の焦点側に配置された光源から放射された光は、導光体の入射面から入射し、楕円の反射面で反射して出射面から出射され、透過型の液晶表示パネルを透過して他方の焦点位置に集光する。したがって、視野角を他方の焦点方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点からの光を他方の焦点に集光させるには、導光体の側方に光源を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は、実施例に係る立体表示装置の概略構成を示す横断面図であり、図２は、楕円ミラーを構成する楕円を説明する模式図である。図３は、楕円ミラーの一部断面を示す図であり、（ａ）は楕円ミラーの正面図、（ｂ）は側面図であり、図４は、楕円ミラーの外観斜視図である。図５は、反射ユニットの外観斜視図であり、（ａ）は出射面側から見た図であり、（ｂ）はその反対側から見た図であり、図６は、反射ユニットの正面図である。
【００１８】
本実施例に係る立体画像表示装置（本発明における表示装置）は、横断面がコの字状を呈する筐体３を備えている。この筐体３の前面４には、透過型の液晶表示パネル５がフロントベゼルを含む支持部７を介して取り付けられている。液晶表示パネル５の両端側にあたる支持部７の奥側には、支持枠９を介して拡散部材１１が取り付けられている。この拡散部材１１は、光を縦方向（紙面方向）に拡散させる機能を備えている。支持枠９の一方の奥側（前面４から見て左側奥）には、放熱機構１３を介して右眼用の光源１５が取り付けられ、支持枠９の他方の奥側（前面４から見て右側奥）には、放熱機構１４を介して左眼用の光源１６が取り付けられている。光源１５，１６（本発明における第１の光源及び第２の光源に相当）は外観が棒状を呈し、図１において、紙面方向に長手方向が位置するように配置されている。
【００１９】
一対の光源１５，１６の奥側には、同形状の楕円ミラー１７を互い違いに積層して構成された反射ユニット１９が配設されている（図１及び図５参照）。楕円ミラー１７は、薄板状の外観を呈しており、面方向（紙面方向）からみて一端面が楕円の円弧の一部を構成している。楕円ミラー１７は、左眼用も右眼用も向きが異なるだけで同じ構成であるので、ここでは右眼用を例に採って図２を参照しながら説明する。
【００２０】
なお、上述した楕円ミラー１７が本発明における導光体に相当する。
【００２１】
楕円ミラー１７は、外観形状が刃状を呈するブレード１８（本発明における本体に相当）を備えている。このブレード１８は、楕円２１の円弧の一部から構成されている。一方の焦点ｆ１の位置には、楕円ミラー１７の長軸ａに沿う面２３と、短軸ｂに沿う入射面２５とが形成する角が位置する。つまり、一方の焦点ｆ１側に面２３と入射面２５とからなる入射部２６を備えている。換言すると、楕円ミラー１７のブレード１８は、一方の焦点ｆ１側の円弧の内周側で構成されている。また、面方向（紙面方向）からみて直線状を呈する他端面には、出射面２７を備えている。楕円ミラー１７の端面側から見て帯状を呈する円弧部２８は、出射面２７から出射した光が他方の焦点ｆ２側に集光するように形成されている。但し、後述する楕円ミラー１７の構成により、出射面２７から出射した光は、他方の焦点ｆ２よりも楕円２１の中心ｃ側に寄った焦点ｆに集光する。この焦点ｆの位置は、観察者の右眼ＥＲの位置にあたる。なお、楕円ミラー１７を左右反転させると、焦点ｆの位置は観察者の左眼ＥＬの位置にあたる。右眼ＥＲと左眼ＥＬとの間隔、つまり焦点ｆと焦点（ｆ）との間隔は、平均的に６４ｍｍ程度、最大でも８０ｍｍ程度である。
【００２２】
上述したように楕円ミラー１７のブレード１８が一方の焦点ｆ１側の円弧の内周側で構成されているので、ブレード１８の面同士を重ね合わせるだけで実用的な強度を備えた反射ユニット１９を構成することができる。なお、ブレード１８間での光の漏れを抑制できるように以下のように構成することが好ましい。
【００２３】
楕円ミラー１７のブレード１８は、光源１５，１６の光を透過する光透過性の樹脂、例えば、アクリル樹脂で構成され、厚さが数ミリ程度（例えば、２ｍｍ）である。楕円ミラー１７の円弧部２８は、アクリル樹脂２９の外面に光反射材料、例えば、アルミニウム膜３１が蒸着されている。その上には、白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５が施されている。換言すると、円弧部２８の端面は、アルミニウム膜３１と、白色塗装３３と、黒色塗装３５とにより覆われ、最内側面が反射面３６を構成している。また、楕円２１の長軸ｂに沿う、楕円ミラー１７の入射面２５側に近い側の一端面が副反射部３７として形成されている。この副反射部３７は、円弧部２８と同様に、アルミニウム膜３１と、白色塗装３３と、黒色塗装３５とからなる三重塗装を施されている。副反射部３７のアルミニウム膜３１は、副反射面３９を構成している。入射部２６の反対側にあたる先端部４１及び面２３は、アルミニウム膜３１及び白色塗装３３が被着されておらず、反射面３６を構成していない。入射部２６のうち入射面２５と、出射面２７とは一切塗装が施されていないが、アクリル樹脂２９の両面は白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５が施されているだけである。
【００２４】
なお、円弧部２８には、上述したアルミニウム膜を蒸着する他に、光反射材料を塗布することによって被膜を形成するようにしてもよく、さらに金属箔を貼り付けることによって被膜を形成するようにしてもよい。また、光反射材料として、上述したアルミニウムの他に、例えば、銀合金からなる被膜を形成するようにしてもよい。さらに、アクリル樹脂２９の両面には、白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５だけでなく、最内面に、上述した光反射材料からなる被膜を形成するようにしてもよい。
【００２５】
楕円ミラー１７は、上述したように構成されており、光透過性のアクリル樹脂により光源１５，１６の光を効率的に透過させることができ、入射した光を反射面３６の光反射材料で反射させることができるとともに、白色塗装３３及び黒色塗装３５により入射した光を効率的に出射面２７に導くことができる。また、反射面３６のアルミニウム膜３１がアクリル樹脂２９で保護されることになるので、アルミニウム膜３１が曇ったり腐食したりすることで反射率が低下するような経時劣化を抑制できる。
【００２６】
なお、上述したように、楕円２１の一方の焦点ｆ１側から放射された光が、楕円２１の他方の焦点ｆ２ではなく焦点ｆに集光するのは、楕円ミラー１７がアクリル樹脂２９で構成されているので、その出射面２７で屈折することによる。
【００２７】
また、立体画像表示装置では、通常、観察者の眼が集光位置からずれると画像が見えなくなるが、副反射面３９及び反射面３６により焦点位置ｆよりも外側に向かって出射するようにしているので、立体画像は見ることができないものの、右眼用画像または左眼用画像だけによる二次元画像として見ることができる。したがって、立体視している観察者の周囲であっても観察者が立体視している画像の概略を知ることができるようになっている。
【００２８】
反射ユニット１９は、図１及び図５に示すように、楕円ミラー１７の出射面２７を透過型の液晶表示パネル５側に向けるとともに、入射部２６を互いに反対側へ向けた互い違いの状態で、一対の光源１５，１６を結ぶラインに直交する方向（図１の紙面方向、図５の上下方向）に、かつ、一対の光源１５，１６の長手方向に面同士を積層して構成されている。その際、出射面２７が一つの平面を構成するようにして積層してあるので、拡散板１１を容易に配設することができるようになっている。
【００２９】
このように構成されている立体画像表示装置は、一方の焦点側ｆ１にあたる右眼用の光源１５から放射された光は、反射ユニット１９の楕円ミラー１７の入射部２６から入射し、反射面３６で反射し、透過型の液晶表示パネル５を透過して他方の焦点位置ｆ２にあたる焦点ｆに右眼用画像を集光する。また、左眼用の光源１６から放射された光は、右眼用のものとは左右対称の関係で入射部２６が反対側に向けられた同形状の楕円ミラー１７により、他方の焦点側ｆ２にあたる位置に左眼用画像を集光する。反射ユニット１９は、立体画像表示装置の正面からみて上下方向に面同士を積層して構成されているので、画像の左右方向における明暗均一性を向上させることができる。したがって、左右方向に光を拡散させる必要がないので、クロストークを悪化させることがない。
【００３０】
また、拡散部材１１によって光を上下方向に拡散させるものの、拡散させる方向が楕円ミラー１７の積層方向であるので、クロストークを悪化させることなく、楕円ミラー１７による画像の上下方向の明暗均一性を向上させることができる。
【００３１】
なお、上述した入射部２６は、次のように構成することが好ましい。ここで図７を参照する。図７（ａ）〜（ｅ）は、入射部の各種構成を示す概略構成図である。ここでの前提として、光源１５（１６）が複数個の発光ダイオード４３で構成されているものとする。なお、以下の構成によると、発光ダイオード４３の光の利用効率を高めることができる。
【００３２】
（１）図７（ａ） 楕円ミラー１７の入射面２５と光源１５（１６）との間には、楕円ミラー１７の積層方向に光を拡散する拡散部材４５を備えている。これにより発光ダイオード４３の位置ずれ等があっても、確実に光を入射面２５に入射させることができる。
【００３３】
（２）図７（ｂ） 入射面２５の厚みを、楕円ミラー１７における反射面３６の厚みの２倍程度にする。例えば、図７（ｂ）のように、入射面２５側に向かって厚みが増すように傾斜面４６を形成しておく。傾斜面４６の角度を、入射した光が全反射するように形成しておくと、傾斜面４６への反射材は不要にできる。
【００３４】
（３）図７（ｃ） 楕円ミラー１７の間であって、入射面２５に一致する位置に、反射板４７を配置する。これにより、楕円ミラー１７間に照射された光が発光ダイオード４３側へ反射されるとともに、拡散部材４５によって反射されて入射面２５に光を向かわせることができる。
【００３５】
（４）図７（ｄ） 楕円ミラー１７と発光ダイオード４３とを一対一に対応させて配置する。この場合には、拡散部材４５を省略することができ、構成を簡易化することができる。
【００３６】
（５）図７（ｅ） 上述した（３）の変形例であり、反射板４７を入射面２５よりも円弧部２８側へ配置したものである。この場合、楕円ミラー１７の入射面２５側における外周面の塗装を行わず、アクリル樹脂２９を露出させたままとする。これにより、反射板４７により楕円ミラー１７の間に出射された光を、反射板４７によって反射させてアクリル樹脂２９に入射させることができる。また、点線で示すように反射板４７を傾斜姿勢としてもよい。
【００３７】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００３８】
（１）上述した実施例では、楕円ミラー１７の出射面２７と入射部２６を除いた面に、白色塗装３３と黒色塗装３５を施しているが、積層面に微小突起を設けて、積層した状態で楕円ミラー１７の面同士が密着しないように構成してもよい。このように構成すると、白色塗装３３と黒色塗装３５を省略することができ、楕円ミラー１７のコストを低減することができる。なお、アクリル樹脂２９と微小空間（空気）とでは、アクリル樹脂２９の方が屈折率が高いので、隣接する楕円ミラー１７へ光が漏れることが抑制できる。
【００３９】
また、微小突起に代えて、楕円ミラー１７の間に光漏れを防止するシートを挟んで積層するようにしてもよい。
【００４０】
（２）上述した実施例では、拡散部材１１を設けて楕円ミラー１７の積層方向へ光を拡散させるように構成しているが、楕円ミラー１７の出射面２７に工夫を施すことにより、拡散部材１１を省略して、構造の簡易化及びコスト低減を図ることができる。
【００４１】
例えば、出射面２７で光が拡散するように、表面を荒らすエッチング処理を行ったり、表面が内側にへこんだ凹レンズを形成したりすればよい。
【００４２】
（３）なお、上述した楕円ミラー１７に代えて、図８に示す楕円ミラー１７Ａを採用してもよい。なお、図８は、楕円ミラーの変形例を示す概略構成図である。
【００４３】
この楕円ミラー１７Ａは、反射面３６が上述した楕円ミラー１７と同様の楕円の円弧の一部で構成されているが、一方の焦点ｆ１より円弧の外周側に楕円ミラー１７Ａのブレード５０が存在する。つまり、光は空気中を進み、反射面３６で反射されるように構成されている。このような構造の楕円ミラー１７Ａを積層して反射ユニット１９Ａを構成しても、上述した反射ユニット１９による構成と同様の効果を奏することができる。但し、隣接する楕円ミラー１７Ａの間における光漏れを防止するための遮断部材５１を各楕円ミラー１７Ａ間に配置する必要がある。
【００４４】
＜点灯制御例＞
次に、図９を参照して、上述した構成の立体画像表示装置において、光源１５Ａ，１６Ａを採用した場合について説明する。なお、図９は、立体表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【００４５】
この構成では、光源１５Ａ，１６Ａがそれぞれ複数個の発光ダイオード６１で構成されている。反射ユニット１９Ａを構成する楕円ミラー１７は、厚さが液晶表示パネル５の表示ラインのピッチに一致していることが好ましい。また、各発光ダイオード６１は、楕円ミラー１７ごとに配設され、各々が独立して点灯制御される。
【００４６】
制御部６３は、映像信号ＶＤを受け取るとともに液晶表示パネル５に右眼用画像と左眼用画像とを交互に出力する画像信号出力部６５と、画像信号出力部６５が右眼用画像と左眼用画像とを順次に切り換える際に、垂直同期信号ＶＳに応じて、画像に対応した側の光源１５Ａ，１６Ａの発光ダイオード６１だけを画像の表示位置に応じて点灯させてゆく光源制御部６７とを備えている。
【００４７】
なお、画像信号出力部６５が本発明における画像出力手段に相当し、光源制御部６７が本発明における光源制御手段に相当する。
【００４８】
光源制御部６７は、画像信号出力部６５が右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネル５に出力する際に、右眼用の光源１５Ａと左眼用の光源１６Ａの各発光ダイオード６１を点灯させてゆく。具体的には、図１０のように制御してゆく。なお、図１０（ａ）〜（ｄ）は光源の制御例を示す模式図である。
【００４９】
図１０（ａ）に示すように、まず左眼用画像だけが液晶表示パネル５に表示されている状態では、左眼用の光源１６Ａの全発光ダイオード６１を点灯させる。次に、右眼用画像に切り替わるが、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、その最初の段階では、液晶表示パネル５のうちの上部が右眼用画像に書き換えられるだけである。その状態では、左眼用画像に対応する側の左眼用の光源１６Ａのうち左眼用画像の表示位置に応じた発光ダイオード６１だけを発光させるとともに、右眼用画像に対応する側の右眼用の光源１５Ａのうち右眼用画像の表示位置に応じた発光ダイオード６１だけを発光させる。このようにして、図１０（ｄ）のように液晶表示パネル５の画像が右眼用画像だけとなるまで右眼用の光源１５Ａと、左眼用の光源１６Ａとを構成している複数個の発光ダイオード６１の点灯を独立して制御する。
【００５０】
液晶表示パネル５に左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示させる際に、液晶素子のメモリ効果により、前後するフィールドの両方の画像が表示されている状態が存在する（図１０（ｂ），（ｃ））。その場合には、両方の画像が観察者に同時に入射するので正常に立体視することができない。そこで、光源制御部６７が、一対の光源１５Ａ，１６Ａを構成している複数個の発光ダイオード６１のうち、画像に対応している側の発光ダイオード６１だけを画像の表示位置に応じて点灯させてゆく（スキャンさせる）。これにより、左眼用画像は左眼に、右眼用画像は右眼に入射するので、液晶表示パネル５に両画像が同時に表示されていても正常に立体視することができる。また、両画像が表示されて正常に立体視できない期間に一方の光源を消灯させる必要もないので、画像の輝度が低下することもない。
【００５１】
なお、上記の説明では、各発光ダイオード６１が楕円ミラー１７ごとに配設されているとしているが、数枚の楕円ミラー１７ごとに一つの発光ダイオード６１を備える構成としてもよい。この場合には、発光ダイオード６１の個数を少なくできるので、コストを抑制することができる。
【００５２】
上記の構成とした場合には、図１０中に示すように、例えば、ブロックＢＬ１〜４からなる４つのブロックに分けて点灯制御を行うようにすればよい。これにより正常に立体視を行うことができつつも点灯制御を比較的容易に行うことができる。
【００５３】
上記の構成の場合の他の制御例について図１１を参照して説明する。なお、図１１（ａ）〜（ｄ）は、光源の他の制御例を示す模式図である。
【００５４】
この例では、左眼用画像と右眼用画像との境界（隣接する領域）に、黒帯ＢＳを表示させるようになっている。具体的には、上述した画像信号出力部６５が、右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネル５に出力する際に、画像間に黒帯ＢＳに係る映像信号を挿入して出力する。この場合には、黒帯ＢＳの部分においては右眼用及び左眼用の光源１５Ａ，１６Ａの両方が点灯していてもよいので、点灯制御を容易にすることができる。したがって、上述した発光ダイオード６１のブロックＢＬ１〜４ごとの制御に好適である。
【００５５】
また、左眼用画像と右眼用画像との境界は、液晶素子のメモリ効果により、画像が確定していない状態、例えば前の画像から次の画像への遷移状態が表示されるだけで不鮮明な画像となる。したがって、この境界に黒帯ＢＳを表示することにより、不確定画像の影響を抑制して立体画像を鮮明に表示させることができる。
【００５６】
＜視野角制限＞
上述した実施例は、立体画像に係る表示装置の例であったが、以下に視野角制限の例を示す。
【００５７】
ここで図１２を参照する。なお、図１２は、視野角が制限されていることの説明に供する模式図である。
【００５８】
この装置は、一方の楕円ミラー１７だけを用いて構成されている。但し、副反射部３７の副反射面３９は不要である。この場合には、楕円ミラー１７の出射面２７から出射した光が焦点ｆに集光する。したがって、可視領域ＶＲ１（図１２中のハッチングされた領域）と、不可視領域ＩＶＲ１とが生じることになる。そのため、可視領域ＶＲ１中にあたる位置Ｌ１では、画像を観察することができる一方、不可視領域ＩＶＲ１中にあたる位置Ｌ２では、画像を観察することができない。つまり、一方の楕円ミラー１７だけを用いることにより、その焦点ｆ方向だけに限定することができる。
【００５９】
なお、副反射面３７を備えている場合には、不可視領域ＩＶＲ１側（図１２における位置Ｌ２側）にも可視領域ＶＲ１が広がることになる（可視領域ＶＲ１を含む扇形状の領域となる）。この場合であっても、一方の楕円ミラー１７により図１２における観察者の右眼ＥＲ側だけに視野角を制限することができる。
【００６０】
また、両方の楕円ミラー１７を備えている場合であっても、それぞれの副反射面３９を備えない構成とすることで、図２における観察者の右眼ＥＲと左眼ＥＬの位置と液晶表示パネル５とを結んで構成される台形領域と、その台形領域を、右眼ＥＲと左眼ＥＬとを結んだラインで対称に配置してなる逆台形領域内が可視領域ＶＲ１となる。これは、図１２における可視領域ＶＲ１を、図２における左眼ＥＬ付近の焦点ｆにも配置したような領域となる。
【００６１】
上述した構成で単に視野角制限を行うだけでよい場合には、上述した立体表示装置のように画像を交互に出力する必要もなく、さらに光源の点灯制御を行う必要もなく、光源を常時点灯させておけばよい。
【００６２】
上述した装置によると、一方の焦点ｆ１側に配置された光源から放射された光は、楕円ミラー１７の入射面２５から入射し、楕円の反射面３６で反射して出射面２７から出射され、透過型の液晶表示パネル５を透過して他方の焦点ｆ２側の焦点ｆに集光する。したがって、視野角を他方の焦点ｆ方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点ｆ１からの光を他方の焦点ｆ２側に集光させるには、楕円ミラー１７の側方に光源１５，１６を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【００６３】
（ブレード変形）
ここで図１３を参照する。なお、図１３は、楕円ミラーの変形例を示す斜視図である。
上述した実施例では、楕円ミラー１７が薄板状であるとしているが、立体表示を行わない場合には、厚板状としてもよい。
【００６４】
すなわち、立体表示を行う必要がなく、視野角制限を行えばよい表示装置の場合には、楕円ミラー１７を積層する必要がないので、単体の厚板状のブレード１８Ａで構成された楕円ミラー１７Ａとしてもよい。但し、図１２に示したように、視野が焦点ｆ方向の可視領域ＶＲ１だけでよい場合には副反射部３７に副反射面３９を備える必要はない。
【００６５】
（デュアルビュー表示）
ここで図１４を参照する。なお、図１４は、デュアルビューの表示装置の概念を説明する模式図である。
【００６６】
焦点ｆと焦点（ｆ）との間隔が、平均的な人の両眼間隔よりも広くなるような楕円ミラー１７及び反射ユニット１９を採用することにより、観察方向により異なる画像を見ることができる装置とすることができる。このようなものをデュアルビューと称する。例えば、自動車のセンターコンソールに配備することにより、運転席側にはナビゲーション画像を表示させ、助手席側にはテレビ画像を表示させることができる。具体的には、楕円ミラー１７の副反射部３９によって得られる二次元画像を観察可能な領域を利用すればよい。つまり、図１４における可視領域ＶＲ１，ＶＲ２を利用する。なお、焦点ｆ，（ｆ）を上記の間隔に設定することにより、両画像が重複して観察されてしまう領域を極力少なくすることができる。また、図１４における点線ＤＬよりも外側に焦点ｆが位置するように楕円ミラー１７を構成することにより、装置正面から見て両画像が重複して観察可能な領域をなくすことができる。図１４においては、図示省略してあるが、他方の焦点ｆ２，（ｆ２）は、楕円２１よりも外側に位置する。
【００６７】
制御的には、上述した立体画像表示装置における右眼用画像と左眼用画像に代えて、第１の画像（例えば、ナビゲーション画像）と第２の画像（例えば、テレビ画像）とを画像信号出力部６５（図９）から交互に出力させるとともに、それぞれに応じた光源１５，１６を交互に点灯させればよい。
【００６８】
また、可視領域ＶＲ１，ＶＲ２における光量を増加させるために、光源１５，１６だけでなく、副反射面３９を入射可能な面とし、ここに光源１５，１６と同様の光源を追加することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例に係る立体表示装置の概略構成を示す横断面図である。
【図２】楕円ミラーを構成する楕円を説明する模式図である。
【図３】楕円ミラーの一部断面を示す図であり、（ａ）は楕円ミラーの正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】楕円ミラーの外観斜視図である。
【図５】反射ユニットの外観斜視図であり、（ａ）は出射面側から見た図であり、（ｂ）はその反対側から見た図である。
【図６】反射ユニットの正面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は入射部の各種構成を示す概略構成図である。
【図８】楕円ミラーの変形例を示す概略構成図である。
【図９】立体表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は光源の制御例を示す模式図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は光源の他の制御例を示す模式図である。
【図１２】視野角が制限されていることの説明に供する模式図である。
【図１３】楕円ミラーの変形例を示す斜視図である。
【図１４】デュアルビューの表示装置の概念を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
３ … 筐体
５ … 液晶表示パネル
１１ … 拡散部材
１５ … 右眼用の光源
１６ … 左眼用の光源
１７ … 楕円ミラー
１９ … 反射ユニット
２１ … 楕円
２６ … 入射部
２７ … 出射面
２９ … アクリル樹脂
３１ … アルミニウム膜
３６ … 反射面
６３ … 制御部
６５ … 画像信号出力部
６７ … 光源制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を表示する表示装置に係り、特に、特定の位置においてのみ画像を観察することができるように視野角を制限する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の装置として、次のようなものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
この装置は、液晶表示パネルと、拡散板と、液晶表示パネルから所定距離に結像させる焦点距離を有するフレネルレンズと、光源とを有する。これらは表示装置の筐体内において直線的に配置されている。このような構成により、所定位置にいる観察者だけが画像を見ることができ、視野角を制限することができる。
【特許文献１】特許第２６２０５１６号（図１８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、各部材を直線的に配置する必要があるので、装置の奥行きが長くなり、小型化を図ることができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、楕円の円弧の一部からなる反射面を備えた導光体を利用することにより、視野角を制限することができつつも装置の奥行きを短くすることができて、小型化に有利な表示装置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】
【０００５】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、板状の外観形状を呈し、面方向から見て一端面が楕円の円弧の一部で構成され、光を透過する部材で構成された本体と、前記楕円の一方の焦点側にあたる前記本体の端面に形成され、光が入射される入射面と、面方向から見て前記本体の他端面に形成され、前記入射面から前記本体に入射された光を前記楕円の他方の焦点側に出射する出射面と、前記本体の端面に形成され、面方向から見て前記楕円の円弧の一部からなる反射面とを備えている導光体と、前記楕円の一方の焦点側に配設された光源と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００６】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、一方の焦点側に配置された光源から放射された光は、導光体の入射面から入射し、楕円の反射面で反射して出射面から出射され、透過型の液晶表示パネルを透過して他方の焦点位置に集光する。したがって、視野角を他方の焦点方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点からの光を他方の焦点に集光させるには、導光体の側方に光源を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、板状の外観形状を呈し、面方向から見て一端面が楕円の円弧の一部で構成され、光を透過する部材で構成された本体と、前記楕円の一方の焦点側にあたる前記本体の端面に形成され、光が入射される入射面と、面方向から見て前記本体の他端面に形成され、前記入射面から前記本体に入射された光を前記楕円の他方の焦点側に出射する出射面と、前記本体の端面に形成され、面方向から見て前記楕円の円弧の一部からなる反射面とを備えている導光体と、前記導光体を複数備え、入射面を一方側に向けた導光体と、入射面を他方側へ向けた導光体とを面同士を合わせて積層して構成された反射ユニットと、一方側へ向けられた前記導光体の入射面付近に配置された第１の光源と、他方側へ向けられた前記導光体の入射面付近に配置された第２の光源とを備えた一対の光源と、を備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
［作用・効果］請求項２記載の発明によれば、一方の焦点側に配置された第１の光源及び第２の光源から放射された光は、反射ユニットの各導光体の入射面から入射し、楕円の反射面で反射して出射面から出射され、透過型の液晶表示パネルを透過してそれぞれ異なる他方の焦点に集光する。したがって、視野角を二箇所の方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点からの光を他方の焦点に集光させるには、導光体の側方に光源を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【０００９】
また、本発明において、前記透過型の液晶表示パネルに異なる第１の画像と第２の画像を交互に出力する画像出力手段と、前記画像出力手段が第１の画像から第２の画像に、または第２の画像から第１の画像に順次に切り換える際に、第１の画像が出力されている場合には前記第１の光源を、第２の画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、を備えていることが好ましい（請求項３）。画像出力手段が第１の画像と第２の画像とを交互に出力するのに合わせて、光源制御手段が第１の光源及び第２の光源を交互に点灯させることにより、一つの液晶表示パネルを異なる位置で観察すると、第１の画像と第２の画像を観察することができる。したがって、いわゆる「デュアルビュー」の表示装置を実現することができる。
【００１０】
また、本発明において、前記透過型の液晶表示パネルに右眼用画像と左眼用画像を交互に出力する画像出力手段と、前記画像出力手段が右眼用画像から左眼用画像に、または左眼用画像から右眼用画像に順次に切り換える際に、右眼用画像が出力されている場合には前記第１の光源を、左眼用画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、を備えていることが好ましい（請求項４）。画像出力手段が右眼用画像と左眼用画像とを交互に出力するのに合わせて、光源制御手段が第１の光源と第２の光源とを切り換えて点灯させることにより、右眼用画像と左眼用画像の視差に基づく立体画像を観察することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記導光体の反射面は、光を反射する光反射材料が、前記本体の外側にあたる周面に層を構成していることが好ましい（請求項５）。
【００１２】
また、本発明において、前記本体のうち、前記出射面と前記入射面を除く面側に白色塗装に重ねて黒色塗装が施され、前記出射面と前記入射面を除く端面側に黒色塗装が施されていることが好ましい（請求項６）。光透過性の樹脂により光源の光を効率的に透過させることができ、入射した光を反射面の光反射材料で反射させることができるとともに、白色塗装及び黒色塗装により入射した光を漏れなく効率的に出射面に導くことができる。また、反射面の反射材料が光透過性の樹脂で保護されることになるので、反射材料の経時劣化（反射面の曇りなど）を抑制することができる。また、全面に反射層を設けるよりはコスト的に有利である。
【００１３】
また、本発明において、前記本体が積層されたときに本体間に空気層が形成されていることが好ましい（請求項７）。導光体を積層した際に、間に空気層を形成することができる。光は屈折率が高い媒体を進む特性を有するので、各導光体から隣接する導光体に光が漏れることを防止することができ、積層面の塗装を省略することができる。
【００１４】
また、本発明において、前記本体は、楕円の長軸に沿う、前記入射面に近い側の一端面が副反射面として形成され、前記入射面から入射した光が副反射面及び反射面を介して他方の焦点側よりも外側に向かって出射するように構成されていることが好ましい（請求項８）。観察者の眼の位置に光を集光させる立体画像表示装置では、通常、観察者の眼が集光位置からずれると画像が見えなくなるが、副反射面及び反射面により焦点位置よりも外側に向かって出射するようにしているので、立体画像は見ることができないものの、右眼用画像または左眼用画像だけによる二次元画像として見ることができる。したがって、立体視している観察者の周囲であっても観察者が立体視している画像の概略を知ることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記入射面は、その厚みが、前記反射面の厚みよりも厚く構成されていることが好ましい（請求項９）。入射面の厚みを厚くすることにより、光源の光を効率的に入射させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る立体画像表示装置によれば、一方の焦点側に配置された光源から放射された光は、導光体の入射面から入射し、楕円の反射面で反射して出射面から出射され、透過型の液晶表示パネルを透過して他方の焦点位置に集光する。したがって、視野角を他方の焦点方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点からの光を他方の焦点に集光させるには、導光体の側方に光源を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
図１は、実施例に係る立体表示装置の概略構成を示す横断面図であり、図２は、楕円ミラーを構成する楕円を説明する模式図である。図３は、楕円ミラーの一部断面を示す図であり、（ａ）は楕円ミラーの正面図、（ｂ）は側面図であり、図４は、楕円ミラーの外観斜視図である。図５は、反射ユニットの外観斜視図であり、（ａ）は出射面側から見た図であり、（ｂ）はその反対側から見た図であり、図６は、反射ユニットの正面図である。
【００１８】
本実施例に係る立体画像表示装置（本発明における表示装置）は、横断面がコの字状を呈する筐体３を備えている。この筐体３の前面４には、透過型の液晶表示パネル５がフロントベゼルを含む支持部７を介して取り付けられている。液晶表示パネル５の両端側にあたる支持部７の奥側には、支持枠９を介して拡散部材１１が取り付けられている。この拡散部材１１は、光を縦方向（紙面方向）に拡散させる機能を備えている。支持枠９の一方の奥側（前面４から見て左側奥）には、放熱機構１３を介して右眼用の光源１５が取り付けられ、支持枠９の他方の奥側（前面４から見て右側奥）には、放熱機構１４を介して左眼用の光源１６が取り付けられている。光源１５，１６（本発明における第１の光源及び第２の光源に相当）は外観が棒状を呈し、図１において、紙面方向に長手方向が位置するように配置されている。
【００１９】
一対の光源１５，１６の奥側には、同形状の楕円ミラー１７を互い違いに積層して構成された反射ユニット１９が配設されている（図１及び図５参照）。楕円ミラー１７は、薄板状の外観を呈しており、面方向（紙面方向）からみて一端面が楕円の円弧の一部を構成している。楕円ミラー１７は、左眼用も右眼用も向きが異なるだけで同じ構成であるので、ここでは右眼用を例に採って図２を参照しながら説明する。
【００２０】
なお、上述した楕円ミラー１７が本発明における導光体に相当する。
【００２１】
楕円ミラー１７は、外観形状が刃状を呈するブレード１８（本発明における本体に相当）を備えている。このブレード１８は、楕円２１の円弧の一部から構成されている。一方の焦点ｆ１の位置には、楕円ミラー１７の長軸ａに沿う面２３と、短軸ｂに沿う入射面２５とが形成する角が位置する。つまり、一方の焦点ｆ１側に面２３と入射面２５とからなる入射部２６を備えている。換言すると、楕円ミラー１７のブレード１８は、一方の焦点ｆ１側の円弧の内周側で構成されている。また、面方向（紙面方向）からみて直線状を呈する他端面には、出射面２７を備えている。楕円ミラー１７の端面側から見て帯状を呈する円弧部２８は、出射面２７から出射した光が他方の焦点ｆ２側に集光するように形成されている。但し、後述する楕円ミラー１７の構成により、出射面２７から出射した光は、他方の焦点ｆ２よりも楕円２１の中心ｃ側に寄った焦点ｆに集光する。この焦点ｆの位置は、観察者の右眼ＥＲの位置にあたる。なお、楕円ミラー１７を左右反転させると、焦点ｆの位置は観察者の左眼ＥＬの位置にあたる。右眼ＥＲと左眼ＥＬとの間隔、つまり焦点ｆと焦点（ｆ）との間隔は、平均的に６４ｍｍ程度、最大でも８０ｍｍ程度である。
【００２２】
上述したように楕円ミラー１７のブレード１８が一方の焦点ｆ１側の円弧の内周側で構成されているので、ブレード１８の面同士を重ね合わせるだけで実用的な強度を備えた反射ユニット１９を構成することができる。なお、ブレード１８間での光の漏れを抑制できるように以下のように構成することが好ましい。
【００２３】
楕円ミラー１７のブレード１８は、光源１５，１６の光を透過する光透過性の樹脂、例えば、アクリル樹脂で構成され、厚さが数ミリ程度（例えば、２ｍｍ）である。楕円ミラー１７の円弧部２８は、アクリル樹脂２９の外面に光反射材料、例えば、アルミニウム膜３１が蒸着されている。その上には、白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５が施されている。換言すると、円弧部２８の端面は、アルミニウム膜３１と、白色塗装３３と、黒色塗装３５とにより覆われ、最内側面が反射面３６を構成している。また、楕円２１の長軸ｂに沿う、楕円ミラー１７の入射面２５側に近い側の一端面が副反射部３７として形成されている。この副反射部３７は、円弧部２８と同様に、アルミニウム膜３１と、白色塗装３３と、黒色塗装３５とからなる三重塗装を施されている。副反射部３７のアルミニウム膜３１は、副反射面３９を構成している。入射部２６の反対側にあたる先端部４１及び面２３は、アルミニウム膜３１及び白色塗装３３が被着されておらず、反射面３６を構成していない。入射部２６のうち入射面２５と、出射面２７とは一切塗装が施されていないが、アクリル樹脂２９の両面は白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５が施されているだけである。
【００２４】
なお、円弧部２８には、上述したアルミニウム膜を蒸着する他に、光反射材料を塗布することによって被膜を形成するようにしてもよく、さらに金属箔を貼り付けることによって被膜を形成するようにしてもよい。また、光反射材料として、上述したアルミニウムの他に、例えば、銀合金からなる被膜を形成するようにしてもよい。さらに、アクリル樹脂２９の両面には、白色塗装３３に重ねて黒色塗装３５だけでなく、最内面に、上述した光反射材料からなる被膜を形成するようにしてもよい。
【００２５】
楕円ミラー１７は、上述したように構成されており、光透過性のアクリル樹脂により光源１５，１６の光を効率的に透過させることができ、入射した光を反射面３６の光反射材料で反射させることができるとともに、白色塗装３３及び黒色塗装３５により入射した光を効率的に出射面２７に導くことができる。また、反射面３６のアルミニウム膜３１がアクリル樹脂２９で保護されることになるので、アルミニウム膜３１が曇ったり腐食したりすることで反射率が低下するような経時劣化を抑制できる。
【００２６】
なお、上述したように、楕円２１の一方の焦点ｆ１側から放射された光が、楕円２１の他方の焦点ｆ２ではなく焦点ｆに集光するのは、楕円ミラー１７がアクリル樹脂２９で構成されているので、その出射面２７で屈折することによる。
【００２７】
また、立体画像表示装置では、通常、観察者の眼が集光位置からずれると画像が見えなくなるが、副反射面３９及び反射面３６により焦点位置ｆよりも外側に向かって出射するようにしているので、立体画像は見ることができないものの、右眼用画像または左眼用画像だけによる二次元画像として見ることができる。したがって、立体視している観察者の周囲であっても観察者が立体視している画像の概略を知ることができるようになっている。
【００２８】
反射ユニット１９は、図１及び図５に示すように、楕円ミラー１７の出射面２７を透過型の液晶表示パネル５側に向けるとともに、入射部２６を互いに反対側へ向けた互い違いの状態で、一対の光源１５，１６を結ぶラインに直交する方向（図１の紙面方向、図５の上下方向）に、かつ、一対の光源１５，１６の長手方向に面同士を積層して構成されている。その際、出射面２７が一つの平面を構成するようにして積層してあるので、拡散板１１を容易に配設することができるようになっている。
【００２９】
このように構成されている立体画像表示装置は、一方の焦点側ｆ１にあたる右眼用の光源１５から放射された光は、反射ユニット１９の楕円ミラー１７の入射部２６から入射し、反射面３６で反射し、透過型の液晶表示パネル５を透過して他方の焦点位置ｆ２にあたる焦点ｆに右眼用画像を集光する。また、左眼用の光源１６から放射された光は、右眼用のものとは左右対称の関係で入射部２６が反対側に向けられた同形状の楕円ミラー１７により、他方の焦点側ｆ２にあたる位置に左眼用画像を集光する。反射ユニット１９は、立体画像表示装置の正面からみて上下方向に面同士を積層して構成されているので、画像の左右方向における明暗均一性を向上させることができる。したがって、左右方向に光を拡散させる必要がないので、クロストークを悪化させることがない。
【００３０】
また、拡散部材１１によって光を上下方向に拡散させるものの、拡散させる方向が楕円ミラー１７の積層方向であるので、クロストークを悪化させることなく、楕円ミラー１７による画像の上下方向の明暗均一性を向上させることができる。
【００３１】
なお、上述した入射部２６は、次のように構成することが好ましい。ここで図７を参照する。図７（ａ）〜（ｅ）は、入射部の各種構成を示す概略構成図である。ここでの前提として、光源１５（１６）が複数個の発光ダイオード４３で構成されているものとする。なお、以下の構成によると、発光ダイオード４３の光の利用効率を高めることができる。
【００３２】
（１）図７（ａ） 楕円ミラー１７の入射面２５と光源１５（１６）との間には、楕円ミラー１７の積層方向に光を拡散する拡散部材４５を備えている。これにより発光ダイオード４３の位置ずれ等があっても、確実に光を入射面２５に入射させることができる。
【００３３】
（２）図７（ｂ） 入射面２５の厚みを、楕円ミラー１７における反射面３６の厚みの２倍程度にする。例えば、図７（ｂ）のように、入射面２５側に向かって厚みが増すように傾斜面４６を形成しておく。傾斜面４６の角度を、入射した光が全反射するように形成しておくと、傾斜面４６への反射材は不要にできる。
【００３４】
（３）図７（ｃ） 楕円ミラー１７の間であって、入射面２５に一致する位置に、反射板４７を配置する。これにより、楕円ミラー１７間に照射された光が発光ダイオード４３側へ反射されるとともに、拡散部材４５によって反射されて入射面２５に光を向かわせることができる。
【００３５】
（４）図７（ｄ） 楕円ミラー１７と発光ダイオード４３とを一対一に対応させて配置する。この場合には、拡散部材４５を省略することができ、構成を簡易化することができる。
【００３６】
（５）図７（ｅ） 上述した（３）の変形例であり、反射板４７を入射面２５よりも円弧部２８側へ配置したものである。この場合、楕円ミラー１７の入射面２５側における外周面の塗装を行わず、アクリル樹脂２９を露出させたままとする。これにより、反射板４７により楕円ミラー１７の間に出射された光を、反射板４７によって反射させてアクリル樹脂２９に入射させることができる。また、点線で示すように反射板４７を傾斜姿勢としてもよい。
【００３７】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００３８】
（１）上述した実施例では、楕円ミラー１７の出射面２７と入射部２６を除いた面に、白色塗装３３と黒色塗装３５を施しているが、積層面に微小突起を設けて、積層した状態で楕円ミラー１７の面同士が密着しないように構成してもよい。このように構成すると、白色塗装３３と黒色塗装３５を省略することができ、楕円ミラー１７のコストを低減することができる。なお、アクリル樹脂２９と微小空間（空気）とでは、アクリル樹脂２９の方が屈折率が高いので、隣接する楕円ミラー１７へ光が漏れることが抑制できる。
【００３９】
また、微小突起に代えて、楕円ミラー１７の間に光漏れを防止するシートを挟んで積層するようにしてもよい。
【００４０】
（２）上述した実施例では、拡散部材１１を設けて楕円ミラー１７の積層方向へ光を拡散させるように構成しているが、楕円ミラー１７の出射面２７に工夫を施すことにより、拡散部材１１を省略して、構造の簡易化及びコスト低減を図ることができる。
【００４１】
例えば、出射面２７で光が拡散するように、表面を荒らすエッチング処理を行ったり、表面が内側にへこんだ凹レンズを形成したりすればよい。
【００４２】
（３）なお、上述した楕円ミラー１７に代えて、図８に示す楕円ミラー１７Ａを採用してもよい。なお、図８は、楕円ミラーの変形例を示す概略構成図である。
【００４３】
この楕円ミラー１７Ａは、反射面３６が上述した楕円ミラー１７と同様の楕円の円弧の一部で構成されているが、一方の焦点ｆ１より円弧の外周側に楕円ミラー１７Ａのブレード５０が存在する。つまり、光は空気中を進み、反射面３６で反射されるように構成されている。このような構造の楕円ミラー１７Ａを積層して反射ユニット１９Ａを構成しても、上述した反射ユニット１９による構成と同様の効果を奏することができる。但し、隣接する楕円ミラー１７Ａの間における光漏れを防止するための遮断部材５１を各楕円ミラー１７Ａ間に配置する必要がある。
【００４４】
＜点灯制御例＞
次に、図９を参照して、上述した構成の立体画像表示装置において、光源１５Ａ，１６Ａを採用した場合について説明する。なお、図９は、立体表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【００４５】
この構成では、光源１５Ａ，１６Ａがそれぞれ複数個の発光ダイオード６１で構成されている。反射ユニット１９Ａを構成する楕円ミラー１７は、厚さが液晶表示パネル５の表示ラインのピッチに一致していることが好ましい。また、各発光ダイオード６１は、楕円ミラー１７ごとに配設され、各々が独立して点灯制御される。
【００４６】
制御部６３は、映像信号ＶＤを受け取るとともに液晶表示パネル５に右眼用画像と左眼用画像とを交互に出力する画像信号出力部６５と、画像信号出力部６５が右眼用画像と左眼用画像とを順次に切り換える際に、垂直同期信号ＶＳに応じて、画像に対応した側の光源１５Ａ，１６Ａの発光ダイオード６１だけを画像の表示位置に応じて点灯させてゆく光源制御部６７とを備えている。
【００４７】
なお、画像信号出力部６５が本発明における画像出力手段に相当し、光源制御部６７が本発明における光源制御手段に相当する。
【００４８】
光源制御部６７は、画像信号出力部６５が右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネル５に出力する際に、右眼用の光源１５Ａと左眼用の光源１６Ａの各発光ダイオード６１を点灯させてゆく。具体的には、図１０のように制御してゆく。なお、図１０（ａ）〜（ｄ）は光源の制御例を示す模式図である。
【００４９】
図１０（ａ）に示すように、まず左眼用画像だけが液晶表示パネル５に表示されている状態では、左眼用の光源１６Ａの全発光ダイオード６１を点灯させる。次に、右眼用画像に切り替わるが、図１０（ｂ），（ｃ）に示すように、その最初の段階では、液晶表示パネル５のうちの上部が右眼用画像に書き換えられるだけである。その状態では、左眼用画像に対応する側の左眼用の光源１６Ａのうち左眼用画像の表示位置に応じた発光ダイオード６１だけを発光させるとともに、右眼用画像に対応する側の右眼用の光源１５Ａのうち右眼用画像の表示位置に応じた発光ダイオード６１だけを発光させる。このようにして、図１０（ｄ）のように液晶表示パネル５の画像が右眼用画像だけとなるまで右眼用の光源１５Ａと、左眼用の光源１６Ａとを構成している複数個の発光ダイオード６１の点灯を独立して制御する。
【００５０】
液晶表示パネル５に左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示させる際に、液晶素子のメモリ効果により、前後するフィールドの両方の画像が表示されている状態が存在する（図１０（ｂ），（ｃ））。その場合には、両方の画像が観察者に同時に入射するので正常に立体視することができない。そこで、光源制御部６７が、一対の光源１５Ａ，１６Ａを構成している複数個の発光ダイオード６１のうち、画像に対応している側の発光ダイオード６１だけを画像の表示位置に応じて点灯させてゆく（スキャンさせる）。これにより、左眼用画像は左眼に、右眼用画像は右眼に入射するので、液晶表示パネル５に両画像が同時に表示されていても正常に立体視することができる。また、両画像が表示されて正常に立体視できない期間に一方の光源を消灯させる必要もないので、画像の輝度が低下することもない。
【００５１】
なお、上記の説明では、各発光ダイオード６１が楕円ミラー１７ごとに配設されているとしているが、数枚の楕円ミラー１７ごとに一つの発光ダイオード６１を備える構成としてもよい。この場合には、発光ダイオード６１の個数を少なくできるので、コストを抑制することができる。
【００５２】
上記の構成とした場合には、図１０中に示すように、例えば、ブロックＢＬ１〜４からなる４つのブロックに分けて点灯制御を行うようにすればよい。これにより正常に立体視を行うことができつつも点灯制御を比較的容易に行うことができる。
【００５３】
上記の構成の場合の他の制御例について図１１を参照して説明する。なお、図１１（ａ）〜（ｄ）は、光源の他の制御例を示す模式図である。
【００５４】
この例では、左眼用画像と右眼用画像との境界（隣接する領域）に、黒帯ＢＳを表示させるようになっている。具体的には、上述した画像信号出力部６５が、右眼用画像と左眼用画像とを液晶表示パネル５に出力する際に、画像間に黒帯ＢＳに係る映像信号を挿入して出力する。この場合には、黒帯ＢＳの部分においては右眼用及び左眼用の光源１５Ａ，１６Ａの両方が点灯していてもよいので、点灯制御を容易にすることができる。したがって、上述した発光ダイオード６１のブロックＢＬ１〜４ごとの制御に好適である。
【００５５】
また、左眼用画像と右眼用画像との境界は、液晶素子のメモリ効果により、画像が確定していない状態、例えば前の画像から次の画像への遷移状態が表示されるだけで不鮮明な画像となる。したがって、この境界に黒帯ＢＳを表示することにより、不確定画像の影響を抑制して立体画像を鮮明に表示させることができる。
【００５６】
＜視野角制限＞
上述した実施例は、立体画像に係る表示装置の例であったが、以下に視野角制限の例を示す。
【００５７】
ここで図１２を参照する。なお、図１２は、視野角が制限されていることの説明に供する模式図である。
【００５８】
この装置は、一方の楕円ミラー１７だけを用いて構成されている。但し、副反射部３７の副反射面３９は不要である。この場合には、楕円ミラー１７の出射面２７から出射した光が焦点ｆに集光する。したがって、可視領域ＶＲ１（図１２中のハッチングされた領域）と、不可視領域ＩＶＲ１とが生じることになる。そのため、可視領域ＶＲ１中にあたる位置Ｌ１では、画像を観察することができる一方、不可視領域ＩＶＲ１中にあたる位置Ｌ２では、画像を観察することができない。つまり、一方の楕円ミラー１７だけを用いることにより、その焦点ｆ方向だけに限定することができる。
【００５９】
なお、副反射面３７を備えている場合には、不可視領域ＩＶＲ１側（図１２における位置Ｌ２側）にも可視領域ＶＲ１が広がることになる（可視領域ＶＲ１を含む扇形状の領域となる）。この場合であっても、一方の楕円ミラー１７により図１２における観察者の右眼ＥＲ側だけに視野角を制限することができる。
【００６０】
また、両方の楕円ミラー１７を備えている場合であっても、それぞれの副反射面３９を備えない構成とすることで、図２における観察者の右眼ＥＲと左眼ＥＬの位置と液晶表示パネル５とを結んで構成される台形領域と、その台形領域を、右眼ＥＲと左眼ＥＬとを結んだラインで対称に配置してなる逆台形領域内が可視領域ＶＲ１となる。これは、図１２における可視領域ＶＲ１を、図２における左眼ＥＬ付近の焦点ｆにも配置したような領域となる。
【００６１】
上述した構成で単に視野角制限を行うだけでよい場合には、上述した立体表示装置のように画像を交互に出力する必要もなく、さらに光源の点灯制御を行う必要もなく、光源を常時点灯させておけばよい。
【００６２】
上述した装置によると、一方の焦点ｆ１側に配置された光源から放射された光は、楕円ミラー１７の入射面２５から入射し、楕円の反射面３６で反射して出射面２７から出射され、透過型の液晶表示パネル５を透過して他方の焦点ｆ２側の焦点ｆに集光する。したがって、視野角を他方の焦点ｆ方向だけに限定することができる。また、楕円の一方の焦点ｆ１からの光を他方の焦点ｆ２側に集光させるには、楕円ミラー１７の側方に光源１５，１６を配置すればよいので、装置の奥行きを短くすることができて、小型化を図ることができる。
【００６３】
（ブレード変形）
ここで図１３を参照する。なお、図１３は、楕円ミラーの変形例を示す斜視図である。
上述した実施例では、楕円ミラー１７が薄板状であるとしているが、立体表示を行わない場合には、厚板状としてもよい。
【００６４】
すなわち、立体表示を行う必要がなく、視野角制限を行えばよい表示装置の場合には、楕円ミラー１７を積層する必要がないので、単体の厚板状のブレード１８Ａで構成された楕円ミラー１７Ａとしてもよい。但し、図１２に示したように、視野が焦点ｆ方向の可視領域ＶＲ１だけでよい場合には副反射部３７に副反射面３９を備える必要はない。
【００６５】
（デュアルビュー表示）
ここで図１４を参照する。なお、図１４は、デュアルビューの表示装置の概念を説明する模式図である。
【００６６】
焦点ｆと焦点（ｆ）との間隔が、平均的な人の両眼間隔よりも広くなるような楕円ミラー１７及び反射ユニット１９を採用することにより、観察方向により異なる画像を見ることができる装置とすることができる。このようなものをデュアルビューと称する。例えば、自動車のセンターコンソールに配備することにより、運転席側にはナビゲーション画像を表示させ、助手席側にはテレビ画像を表示させることができる。具体的には、楕円ミラー１７の副反射部３９によって得られる二次元画像を観察可能な領域を利用すればよい。つまり、図１４における可視領域ＶＲ１，ＶＲ２を利用する。なお、焦点ｆ，（ｆ）を上記の間隔に設定することにより、両画像が重複して観察されてしまう領域を極力少なくすることができる。また、図１４における点線ＤＬよりも外側に焦点ｆが位置するように楕円ミラー１７を構成することにより、装置正面から見て両画像が重複して観察可能な領域をなくすことができる。図１４においては、図示省略してあるが、他方の焦点ｆ２，（ｆ２）は、楕円２１よりも外側に位置する。
【００６７】
制御的には、上述した立体画像表示装置における右眼用画像と左眼用画像に代えて、第１の画像（例えば、ナビゲーション画像）と第２の画像（例えば、テレビ画像）とを画像信号出力部６５（図９）から交互に出力させるとともに、それぞれに応じた光源１５，１６を交互に点灯させればよい。
【００６８】
また、可視領域ＶＲ１，ＶＲ２における光量を増加させるために、光源１５，１６だけでなく、副反射面３９を入射可能な面とし、ここに光源１５，１６と同様の光源を追加することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例に係る立体表示装置の概略構成を示す横断面図である。
【図２】楕円ミラーを構成する楕円を説明する模式図である。
【図３】楕円ミラーの一部断面を示す図であり、（ａ）は楕円ミラーの正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】楕円ミラーの外観斜視図である。
【図５】反射ユニットの外観斜視図であり、（ａ）は出射面側から見た図であり、（ｂ）はその反対側から見た図である。
【図６】反射ユニットの正面図である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）は入射部の各種構成を示す概略構成図である。
【図８】楕円ミラーの変形例を示す概略構成図である。
【図９】立体表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は光源の制御例を示す模式図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は光源の他の制御例を示す模式図である。
【図１２】視野角が制限されていることの説明に供する模式図である。
【図１３】楕円ミラーの変形例を示す斜視図である。
【図１４】デュアルビューの表示装置の概念を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００７０】
３ … 筐体
５ … 液晶表示パネル
１１ … 拡散部材
１５ … 右眼用の光源
１６ … 左眼用の光源
１７ … 楕円ミラー
１９ … 反射ユニット
２１ … 楕円
２６ … 入射部
２７ … 出射面
２９ … アクリル樹脂
３１ … アルミニウム膜
３６ … 反射面
６３ … 制御部
６５ … 画像信号出力部
６７ … 光源制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、
板状の外観形状を呈し、面方向から見て一端面が楕円の円弧の一部で構成され、光を透過する部材で構成された本体と、前記楕円の一方の焦点側にあたる前記本体の端面に形成され、光が入射される入射面と、面方向から見て前記本体の他端面に形成され、前記入射面から前記本体に入射された光を前記楕円の他方の焦点側に出射する出射面と、前記本体の端面に形成され、面方向から見て前記楕円の円弧の一部からなる反射面とを備えている導光体と、
前記楕円の一方の焦点側に配設された光源と、
を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、
板状の外観形状を呈し、面方向から見て一端面が楕円の円弧の一部で構成され、光を透過する部材で構成された本体と、前記楕円の一方の焦点側にあたる前記本体の端面に形成され、光が入射される入射面と、面方向から見て前記本体の他端面に形成され、前記入射面から前記本体に入射された光を前記楕円の他方の焦点側に出射する出射面と、前記本体の端面に形成され、面方向から見て前記楕円の円弧の一部からなる反射面とを備えている導光体と、
前記導光体を複数備え、入射面を一方側に向けた導光体と、入射面を他方側へ向けた導光体とを面同士を合わせて積層して構成された反射ユニットと、
一方側へ向けられた前記導光体の入射面付近に配置された第１の光源と、他方側へ向けられた前記導光体の入射面付近に配置された第２の光源とを備えた一対の光源と、
を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、
前記透過型の液晶表示パネルに異なる第１の画像と第２の画像を交互に出力する画像出力手段と、
前記画像出力手段が第１の画像から第２の画像に、または第２の画像から第１の画像に順次に切り換える際に、第１の画像が出力されている場合には前記第１の光源を、第２の画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、
を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載の表示装置において、
前記透過型の液晶表示パネルに右眼用画像と左眼用画像を交互に出力する画像出力手段と、
前記画像出力手段が右眼用画像から左眼用画像に、または左眼用画像から右眼用画像に順次に切り換える際に、右眼用画像が出力されている場合には前記第１の光源を、左眼用画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、
を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の表示装置において、
前記導光体の反射面は、光を反射する光反射材料が、前記本体の外側にあたる周面に層を構成していることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の表示装置において、
前記本体のうち、前記出射面と前記入射面を除く面側に白色塗装に重ねて黒色塗装が施され、前記出射面と前記入射面を除く端面側に黒色塗装が施されていることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の表示装置において、
前記本体が積層されたときに本体間に空気層が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の表示装置において、
前記本体は、楕円の長軸に沿う、前記入射面に近い側の一端面が副反射面として形成され、前記入射面から入射した光が副反射面及び反射面を介して他方の焦点側よりも外側に向かって出射するように構成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の表示装置において、
前記入射面は、その厚みが、前記反射面の厚みよりも厚く構成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項１】
画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、
板状の外観形状を呈し、面方向から見て一端面が楕円の円弧の一部で構成され、光を透過する部材で構成された本体と、前記楕円の一方の焦点側にあたる前記本体の端面に形成され、光が入射される入射面と、面方向から見て前記本体の他端面に形成され、前記入射面から前記本体に入射された光を前記楕円の他方の焦点側に出射する出射面と、前記本体の端面に形成され、面方向から見て前記楕円の円弧の一部からなる反射面とを備えている導光体と、
前記楕円の一方の焦点側に配設された光源と、
を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
画像を表示するための透過型の液晶表示パネルと、
板状の外観形状を呈し、面方向から見て一端面が楕円の円弧の一部で構成され、光を透過する部材で構成された本体と、前記楕円の一方の焦点側にあたる前記本体の端面に形成され、光が入射される入射面と、面方向から見て前記本体の他端面に形成され、前記入射面から前記本体に入射された光を前記楕円の他方の焦点側に出射する出射面と、前記本体の端面に形成され、面方向から見て前記楕円の円弧の一部からなる反射面とを備えている導光体と、
前記導光体を複数備え、入射面を一方側に向けた導光体と、入射面を他方側へ向けた導光体とを面同士を合わせて積層して構成された反射ユニットと、
一方側へ向けられた前記導光体の入射面付近に配置された第１の光源と、他方側へ向けられた前記導光体の入射面付近に配置された第２の光源とを備えた一対の光源と、
を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の表示装置において、
前記透過型の液晶表示パネルに異なる第１の画像と第２の画像を交互に出力する画像出力手段と、
前記画像出力手段が第１の画像から第２の画像に、または第２の画像から第１の画像に順次に切り換える際に、第１の画像が出力されている場合には前記第１の光源を、第２の画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、
を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項２に記載の表示装置において、
前記透過型の液晶表示パネルに右眼用画像と左眼用画像を交互に出力する画像出力手段と、
前記画像出力手段が右眼用画像から左眼用画像に、または左眼用画像から右眼用画像に順次に切り換える際に、右眼用画像が出力されている場合には前記第１の光源を、左眼用画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、
を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の表示装置において、
前記導光体の反射面は、光を反射する光反射材料が、前記本体の外側にあたる周面に層を構成していることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載の表示装置において、
前記本体のうち、前記出射面と前記入射面を除く面側に白色塗装に重ねて黒色塗装が施され、前記出射面と前記入射面を除く端面側に黒色塗装が施されていることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の表示装置において、
前記本体が積層されたときに本体間に空気層が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の表示装置において、
前記本体は、楕円の長軸に沿う、前記入射面に近い側の一端面が副反射面として形成され、前記入射面から入射した光が副反射面及び反射面を介して他方の焦点側よりも外側に向かって出射するように構成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の表示装置において、
前記入射面は、その厚みが、前記反射面の厚みよりも厚く構成されていることを特徴とする表示装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−１５６９１６（Ｐ２００９−１５６９１６Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３１９１１（Ｐ２００７−３３１９１１）
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（３９１０１０１１６）株式会社ナナオ (160)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２５日（２００７．１２．２５）
【出願人】（３９１０１０１１６）株式会社ナナオ (160)
【Ｆターム（参考）】
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