特許 5649936 画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5649936

(24)【登録日】2014年11月21日

(45)【発行日】2015年1月7日

(54)【発明の名称】画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/22 20060101AFI20141211BHJP

【ＦＩ】

   G02B27/22

【請求項の数】5

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2010-269216(P2010-269216)

(22)【出願日】2010年12月2日

(65)【公開番号】特開2012-118378(P2012-118378A)

(43)【公開日】2012年6月21日

【審査請求日】2013年10月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001184

【氏名又は名称】特許業務法人むつきパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】光田 朋民

【審査官】 堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３１０２６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０７５３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９９１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４８−０１０９２０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２００８−２７５９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１７４７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３１５６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２７／２２ − ２７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向する第１面と第２面を有する導光板と、
前記導光板の端部に設けられた光源と、
前記導光板の前記第１面に設けられており、複数の第１プリズムを有する第１表示パターンと、
前記導光板の前記第１面に設けられており、複数の第２プリズムを有する第２表示パターンを含み、
前記第１表示パターンは、前記光源からの光を前記複数の第１プリズムで反射することによって前記導光板の前記第２面側に第１画像を表示し、
前記第２表示パターンは、前記第１表示パターンを同一方向に平行移動させた形状であり、前記光源からの光を前記複数の第２プリズムで反射することによって前記導光板の前記第２面側の前記第１画像とは異なる方向に第２画像を表示する、
画像表示装置。

【請求項2】

各前記複数の第１プリズムは、前記光源と各前記複数の第１プリズムを結んだ線の各前記複数の第１プリズムの垂線を対称軸とした第１対称線の全てが交わる交点を持つように設けられ、
各前記複数の第２プリズムは、前記光源と各前記複数の第２プリズムを結んだ線の各前記複数の第２プリズムの垂線を対称軸とした第２対称線の全てが交わる交点を持つように、かつ前記第１表示パターンの対応される位置における前記複数の第１プリズムによって規定される前記第１対称線と前記第２対称線とが交点を持つように設けられる、
請求項１に記載の画像表示装置。

【請求項3】

前記複数の第１プリズム及び前記複数の第２プリズムは、各々、前記導光板の前記第１面においてそれぞれ異なる中心点を持つ円弧状に、連続的もしくは間欠的に配置されている、
請求項１又は２に記載の画像表示装置。

【請求項4】

前記光源は、前記複数の第１プリズムの中心点と前記複数の第２プリズムの中心点の中間点にある、
請求項３に記載の画像表示装置。

【請求項5】

前記導光板は複数の導光板からなり、
前記第１表示パターンは前記第２表示パターンとは異なる前記導光板に形成され、
前記第１表示パターンが形成されている前記導光板はその第２面に前記第２表示パターンが形成されている前記導光板の第１面を対向させるように重ね合わされている、
請求項１〜４の何れか１項に記載の画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、立体的に視認され得る画像を形成する画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

立体的に視認され得る画像を表示する技術に関する先行例は、例えば特開２０００−５６２６３号公報（特許文献１）、特開２００６−３１０２６９号公報（特許文献２）、特開２００７−１２７８７１号公報（特許文献３）などに開示されている。

【0003】

特許文献１に開示される立体画像表示体は、左眼用画像のパターンと右眼用画像のパターンが同じ平面内に配置され、かつ表示すべき画像の各部の立体的な遠近に応じて左右の各パターンの間隔が調整されており、さらに各パターンを発光するように構成したものである。利用者は、この画像を両眼で観察し、左右の像を融像させることにより、立体感のある画像を認識することができる。しかしながら、利用者は、左右の像を融像させるために焦点をあえてずらすという不自然な動作を行う必要があり、自然な状態で立体感のある画像を視認し得ない。

【0004】

特許文献２に開示される表示装置は、液晶パネル等からなる表示パネル、照明装置、及びこれらの表示パネルと照明装置を制御する制御装置を含んで構成されており、当該表示装置の正面に対して左右のそれぞれの方向で異なる画像を表示するというものである。この表示装置を立体表示装置として用いる場合には、それぞれ左右方向に出射する照明光を利用者の左右の眼に視認させる右眼用と左眼用の照明光とすることにより、明るい三次元画像を表示することができる。しかしながら、この先行例の表示装置は、表示パネルと、この表示パネルと照明装置を協調的に動作させるための比較的高度な制御を行う制御装置とが必要であることから、構成が複雑になるという点で改良の余地がある。

【0005】

特許文献３に開示される立体表示装置は、光源と、導光板と、導光板を通じて導かれる光源からの光の光路を変換する光路変換手段と、反射鏡体を含んで構成されており、利用者により実像と視認される画像と虚像として視認される画像を生じさせる。利用者には、虚像に対して実像が浮かび上がったような立体像が視認される。しかしながら、この先行例の立体表示装置は、反射による虚像を利用して立体像を生成するという原理上、表示面から前方（利用者により近い側）に浮き出して見えるような立体像を生成することは困難である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０００−５６２６３号公報

【特許文献2】特開２００６−３１０２６９号公報

【特許文献3】特開２００７−１２７８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明に係る具体的態様は、簡素な構成により、利用者が自然な状態で立体感のある画像を視認し得る画像表示装置を提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る一態様の画像表示装置は、（ａ）対向する第１面と第２面を有する導光板と、（ｂ）前記導光板の端部に設けられた光源と、（ｃ）前記導光板の前記第１面に設けられており、複数の第１プリズムを有する第１表示パターンと、（ｄ）前記導光板の前記第１面に設けられており、複数の第２プリズムを有する第２表示パターンを含み、（ｅ）前記第１表示パターンは、前記光源からの光を前記複数の第１プリズムで反射することによって前記導光板の前記第２面側に第１画像を表示し、（ｆ）前記第２表示パターンは、前記第１表示パターンを同一方向に平行移動させた形状であり、前記光源からの光を前記複数の第２プリズムで反射することによって前記導光板の前記第２面側の前記第１画像とは異なる方向に第２画像を表示する画像表示装置である。ここで、本明細書における「プリズム」とは、周囲の空間とは屈折率の異なる透明な媒質からなる多面体であり、光に対して光学的作用（分散、屈折、全反射、複屈折等）を生じさせるためのものをいう。

【0009】

上記の画像表示装置によれば、各表示パターンを備える導光板とこの導光板の一端に設けられた光源を組み合わせた簡素な構成により、利用者が自然な状態で立体感のある画像を視認し得る。すなわち、各表示パターンの第１プリズムおよび第２プリズムの形状（主に反射面）を適宜に設定することにより、例えば観測者の右眼に視認させるための第１画像と、観測者の左眼に視認させるための第２画像を生成することができる。それにより、融像のための不自然な動作を観測者に強いることがなく、観測者に自然な状態で立体的な画像を感得させることができる。

【0010】

上記の画像表示装置においては、例えば、各前記複数の第１プリズムは、前記光源と各前記複数の第１プリズムを結んだ線の各前記複数の第１プリズムの垂線を対称軸とした第１対称線の全てが交わる交点を持つように設けられ、各前記複数の第２プリズムは、前記光源と各前記複数の第２プリズムを結んだ線の各前記複数の第２プリズムの垂線を対称軸とした第２対称線の全てが交わる交点を持つように、かつ前記第１表示パターンの対応される位置における前記複数の第１プリズムによって規定される前記第１対称線と前記第２対称線とが交点を持つように設けられる。

【0011】

上記の画像表示装置においては、前記複数の第１プリズム及び前記複数の第２プリズムは、各々、前記導光板の前記第１面においてそれぞれ異なる中心点を持つ円弧状に、連続的もしくは間欠的に配置されていてもよい。

【0012】

上記の画像表示装置においては、前記光源は、前記複数の第１プリズムの中心点と前記複数の第２プリズムの中心点の中間点にあってもよい。

【0013】

上記の画像表示装置においては、前記複数の第１プリズム及び前記複数の第２プリズムは、各々、平面視において外縁が矩形状の形状を有し、前記複数の第１プリズムの全てはその垂線と前記光源と結ばれる線とが同一の角度を成すように形成され、前記複数の第２プリズムの全てはその垂線と前記光源と結ばれる線とが同一の角度を成すように形成されることも好ましい。

【0014】

上記の画像表示装置においては、前記複数の第１プリズム及び前記複数の第２プリズムは、各々、平面視において外縁が矩形状の形状を有し、前記複数の第１プリズムの各々は前記光源と結ばれる線とその垂線とが成す角度が前記第１表示パターン内の位置によって異なり、前記複数の第２プリズムの各々は前記光源と結ばれる線とその垂線とが成す角度が前記第２表示パターン内の位置によって異なることも好ましい。

【0015】

上記の画像表示装置においては、前記導光板は複数の導光板からなり、前記第１表示パターンは前記第２表示パターンとは異なる前記導光板に形成され、前記第１表示パターンが形成されている前記導光板はその第２面に前記第２表示パターンが形成されている前記導光板の第１面を対向させるように重ね合わされていることも好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】立体表示の原理を説明するための概念図である。

【図2】一実施形態の画像表示装置の基本的な構成を示す概略斜視図である。

【図3】各表示パターンの部分的な拡大図である。

【図4】配光制御の原理について説明するための図である。

【図5】回転角度αを変えたときの反射光ｊの方向と、ｘ軸方向の出光傾き角度βの関係を示す図である。

【図6】実施例１の画像表示装置の構成を示す図である。

【図7】プリズムの形状の一例を示す図である。

【図8】出光角度分布特性を示す図である。

【図9】実施例２の画像表示装置の構成を示す図である。

【図10】出光角度分布特性を示す図である。

【図11】実施例３の画像表示装置の構成を示す図である。

【図12】プリズムの形状の一例を示す図である。

【図13】実施例４の画像表示装置の構成を示す図である。

【図14】出光角度分布特性を示す図である。

【図15】実施例５の画像表示装置の構成を示す図である。

【図16】実施例６の画像表示装置の構成を示す図である。

【図17】実施例７の画像表示装置の構成を示す図である。

【図18】実施例８の画像表示装置の構成を示す図である。

【図19】実施例９の画像表示装置の構成を示す図である。

【図20】実施例１０の画像表示装置の構成を示す図である。

【図21】実施例１１の画像表示装置の構成を示す図である。

【図22】実施例１２の画像表示装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0018】

図１は、立体表示の原理を説明するための概念図である。図１では、観測者を基準に奥側から手前側に向かって「ＡＢＣ」の各文字が立体的に表示される場合を考える（図１（ｄ）参照）。詳細には、各文字は奥側から「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の順に立体的に視認される。このような表示を行うために、図１（ａ）に示すような右眼用画像（第１画像）と、図１（ｂ）に示すような左眼用画像（第２画像）を１枚あるいは複数枚の導光板を用いて表示する。右眼用画像は、観測者の右眼の存在する方向へ進行し、左眼用画像は、観測者の左眼の存在する方向へ進行するようにそれぞれ形成される。このとき、右眼用画像、左眼用画像のそれぞれについて、表示する画像の奥行きの深さに応じ、より遠い位置（深い位置）に配置される画像の部分については間隔をより広げるように調整する。図１（ｃ）に示すように、本例では奥側から「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の順で配置されているので、右眼用画像と左眼用画像との間隔を、表示画像「Ａ」についてＬ１、表示画像「Ｂ」についてＬ２、表示画像「Ｃ」についてＬ３とすると、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係が満たされるように、右眼用画像および左眼用画像が形成される。

【0019】

観察者がこれらの右眼用画像、左眼用画像を観察すると、図１（ｄ）に示すように、奥側から手前側に向かって「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の順に各表示画像が配置された立体感のある画像を観測することができる。各表示画像はそれぞれの右眼用画像、左眼用画像からの光線の光路上にある交点で浮かび上がっているかのように観測されるため、間隔の大きいほうがより観測者に近い側に交点を持ち、より手前となる。導光板には、表示画像の内容に対応した多数のプリズムが設けられており、導光板の端面から入射された光の出光方向をプリズムによってコントロールする。それにより、右眼用画像は右眼の方向へ表示され、左眼用画像は左眼の方向へ表示される。したがって、観測者は融像をさせるための焦点ずらし等を行うことなく、自然な状態で立体的な表示を視認することができる。図１においては「ＡＢＣ」の文字が導光板よりも手前に浮かび上がる場合を考えたが、導光板よりも奥側にあるように観測させることもできる。右眼用画像、左眼用画像の光路を延長させたものが導光板よりも奥側で交点を持てば、奥に画像があるかのように観測される。

【0020】

図２は、一実施形態の画像表示装置の基本的な構成を示す概略斜視図である。図２に示す画像表示装置は、導光板１と、この導光板１の端部に設けられた光源（ＬＥＤ）２を含んで構成される。導光板１は、右眼用画像の表示パターン（第１表示パターン）３と左眼用画像の表示パターン（第２表示パターン）４を一方の表面（第１面）に有する。これらの表示パターン３、４は、導光板１の表面に設けられた微小な凹凸部からなる。

【0021】

図３は、各表示パターンの部分的な拡大図である。図３に示すように、多数のプリズムからなる表示パターン３、４のそれぞれは、表示エリアの輝度が均一になるように、光源１からの距離が大きくなるにしたがってパターンの密度や深さが増大する。そして、右眼用画像の表示パターン３は右眼側に、左眼用画像の表示パターン４は左眼側にそれぞれ出光するように、光軸に対してプリズムの反射面の角度が設定される。なお、図３では説明の便宜上、表示パターン３を構成する各プリズムを黒色で表示しているが、実際には着色はなされていない。

【0022】

図４は、配光制御の原理について説明するための図である。図４（ａ）に示すように、プリズム１１を導光板１の一面であるｘｙ平面に配置し、ｚ軸方向に出光するモデルを考える。なお、ここでは導光板１から出光する際における導光板１と外界（空気）との界面での屈折は無視する。このとき、プリズム１１の反射面２１の方向を変える、すなわちｘｙ平面で回転させることにより、ｘ軸方向の出光角度の制御を行うことができる。例えば、反射面２１の角度が４５°（基準：ｘｙ平面）であるプリズム１１をｘｙ平面で角度αだけ回転させると、入射光ｉ（０，１，０）に対して、プリズム１１の反射面２１の法線Ｎは、（−ｓｉｎ４５°ｓｉｎα，−ｓｉｎ４５°ｃｏｓα，ｃｏｓ４５°）となり、反射光ｊは、｛−２ｓｉｎαｃｏｓαｓｉｎ^２４５°，１−２（ｓｉｎ４５°ｃｏｓα）^２，２ｓｉｎ４５°ｃｏｓαｃｏｓ４５°｝となる。このとき、反射光ｊは、ｘ方向に角度β＝ｔａｎ｛１−２（ｓｉｎ４５°ｃｏｓα）^２／（２ｓｉｎ４５°ｃｏｓαｃｏｓ４５°）｝だけ傾く。回転角度αを変えたときの反射光ｊの方向と、ｘ軸方向の出光傾き角度βの関係を図５に示す。

【0023】

以上のような本実施形態によれば、簡素な構成により、利用者が自然な状態で立体感のある画像を視認し得る画像表示装置が得られる。次に、画像表示装置のいくつかの実施例を説明する。

【0024】

（実施例１）
図６は、実施例１の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図６（ａ）は画像表示装置の平面図、図６（ｂ）は画像表示装置の断面図、図６（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。図示のように、実施例１の画像表示装置では、各表示パターン３、４は、それぞれ導光板１の一面に一方を平行移動させたように設けられ、円弧状に配置されたプリズム１１からなる領域である。表示パターン３の各プリズム（第１プリズム）１１ａ、表示パターン４の各プリズム（第２プリズム）１１ｂは、それぞれ繋がった連続のプリズムであり、図６（ｂ）に示すように、導光板１の一面から窪ませて設けられている。すなわち、各プリズムは、導光板１の表面（第１面）に設けられた凹部からなる。光源２からの光はこれらのプリズムによって反射され、導光板１の他方の表面（第２面）に進む。第１プリズム１１ａと第２プリズム１１ｂは、その反射光がそれぞれ異なる目標点に対し集光される。このふたつの目標点が観測者の左右の眼の位置として想定されている。本例における表示パターン３と表示パターン４は、導光板１の中央付近において部分的に重なり、第１プリズム１１ａと第２プリズム１１ｂは交差するように配置されている（図６（ｃ）参照）。なお、図６（並びに以下の各実施例における図）では理解を容易にするために各表示パターン３、４を実際よりも拡大して示している。

【0025】

右眼用の表示パターン３は、円弧状に配置された第１プリズム１１ａの中心点６が光源２の右側に設定されている。左眼用の表示パターン４は、円弧状に配置された第２プリズム１１ｂの中心点５が光源２の左側に設定されている。表示パターン３と表示パターン４は同一形状で同一の大きさを持つ画像をそれぞれ形成する。ここでは表示パターン３と表示パターン４自体も同一形状かつ同一の大きさで、表示パターン形状を反映した画像となる。そして、導光板１端部で並んでいる、光源２の中心位置と中心点５との距離７と、光源２の中心位置と中心点６との距離８はほぼ等しい。この画像表示装置においては、光源２の位置から各中心点５、６までの距離７、８のそれぞれを調整することにより出光方向の調整を行うことができる。図７にプリズムの形状の一例を示す。図７（ａ）、図７（ｂ）はそれぞれ三角形状の断面形状をもち、平面視においては円弧状の形状をもつプリズムの例を示し、図７（ｃ）、図７（ｄ）はそれぞれ台形形状の断面形状をもち、平面視においては円弧状の形状をもつプリズムの例を示す。また、図８に、各距離７、８と出光角度分布の関係を示す。図８における曲線９は左眼用の表示パターン４に対応し、曲線１０は右眼用の表示パターン３に対応する。図８のように中心点５、６が一致（０ｍｍ）とすると出光も重なってしまうが、ある程度離れることによってそれぞれの表示パターンが反映された画像が形成される。よって、対応する２つの像がそれぞれに形成され、別々の配向に従って照射される。これが観測者の左右の眼にそれぞれ入ったときに立体的なひとつの画像として認識されることとなる。図８では便宜上０ｍｍを光源位置としたが、図２における「Ａ」や「Ｃ」のような位置に表示パターン３、４がある場合は光源が中心点５、６に挟まれない。この場合でも、各第１プリズム１１ａ、第２プリズム１１ｂからの反射光がそれぞれ左右の眼に入るように集光される。反射光は光源位置と各プリズムの任意の位置を結んだ線を、その位置のプリズムの垂線を対称軸とした対称な角度方向に伸びる直線として表される。垂線は円弧の接線と垂直として扱う。同一表示パターン内の全てのプリズムからの対称線は観測者の眼を想定された位置に集光するように交点を有する。ただし、この場合の集光は人の眼によって同時に観測できる程度の精度であればよい。この対称線は図１（ｄ）の破線に該当し、観測者の感じる像の位置も規定する。

【0026】

（実施例２）
図９は、実施例２の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図９（ａ）は画像表示装置の平面図、図９（ｂ）は画像表示装置の断面図、図９（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例２の画像表示装置の基本的な構造は実施例１の場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。本例においては、表示パターン３と表示パターン４が重なる領域内において第１プリズム１１ａと第２プリズム１１ｂが別体となるように形成されている（図９（ｃ）参照）。また、各表示パターン３、４を構成する各プリズムは、実施例１の場合のように連続的なものではなく、間欠的に設けられている。この場合における各プリズムの形状（長さ）は配置場所によって異なる。プリズムの形状については上記した実施例１の場合と同様である（図７参照）。つまり、円弧を間欠的にした配置となっている。図１０に、各距離７、８と出光角度分布の関係を示す。図１０における曲線９は左眼用の表示パターン４に対応し、曲線１０は右眼用の表示パターン３に対応する。

【0027】

（実施例３）
図１１は、実施例３の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図１１（ａ）は画像表示装置の平面図、図１１（ｂ）は画像表示装置の断面図、図１１（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例３の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。本例においても、表示パターン３と表示パターン４の第１プリズム１１ａと第２プリズム１１ｂは、互いに重なることのないように分割して設けられている（図１１（ｃ）参照）。また、各表示パターン３、４を構成するプリズム１１は、実施例２と同様に間欠的に設けられている。表示パターン３の第１プリズム１１ａは、中心点６と第１プリズム１１ａとを結ぶ方向に対して各第１プリズム１１ａの長手方向がほぼ垂直となるように配置されている。同様に、表示パターン４の第２プリズム１１ｂは、中心点５と第２プリズム１１ｂとを結ぶ方向に対して各第２プリズム１１ｂの長手方向がほぼ垂直となるように配置されている。つまり、平面視において外縁が矩形状の各プリズムが実施例１の円弧上に、円弧と接するように配置されている。ただし、プリズムが矩形状の場合、反射光を想定した対称線は、各プリズムの中心にて規定する。

【0028】

図１２にプリズムの形状の一例を示す。図１２（ａ）、図１２（ｂ）はそれぞれ三角形状の断面形状をもち、平面視においては円弧状の形状をもつ円弧状のプリズムの例を示し、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）はそれぞれ台形形状の断面形状をもち、平面視においては円弧状の形状をもつ円弧状のプリズムの例を示す。図１２（ｅ）、図１２（ｆ）はそれぞれ三角形状の断面形状をもち、平面視においては矩形状の形状をもつ直線状のプリズムの例を示し、図１２（ｇ）、図１２（ｈ）はそれぞれ台形形状の断面形状をもち、平面視においては矩形状の形状をもつ直線状の円弧状のプリズムの例を示す。図１２（ｉ）は三角錐状のプリズムの例を示し、図１２（ｊ）は球の一部を切り取ったような形状（部分球）のプリズムの例を示す。

【0029】

（実施例４）
図１３は、実施例４の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図１３（ａ）は画像表示装置の平面図、図１３（ｂ）は画像表示装置の断面図、図１３（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例４の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。本例においても、表示パターン３と表示パターン４の第１プリズム１１ａと第２プリズム１１ｂは、互いに重なることのないように分割して設けられている（図１３（ｃ）参照）。

【0030】

また、各表示パターン３、４を構成するプリズム１１は、実施例２と同様に間欠的に設けられている。図１３（ｃ）に示すように、右眼用の表示パターン３の第１プリズム１１ａは、光源２と第１プリズム１１ａとを結ぶ方向（線）１２に対して各第１プリズム１１ａの長手方向の垂線１３が＋θだけずれるように配置されている。同様に、左眼用の表示パターン４の第２プリズム１１ｂは、光源２と第２プリズム１１ｂとを結ぶ方向（線）１２に対して各第２プリズム１１ｂの長手方向の垂線１３が−θだけずれるように配置されている。各プリズムの形状については上記した実施例３と同様である（図１２参照）。この画像表示装置においては、各プリズムの傾き角度θを調整することにより出光方向の調整を行うことができる。図１４に、上記したプリズムの傾き角度θと出光角度分布の関係を示す。図１４における曲線９は左眼用の表示パターン４に対応し、曲線１０は右眼用の表示パターン３に対応する。図１４のように角度を０とすると出光も重なってしまうが、第１プリズム１１ａ、第２プリズム１１ｂの垂線と光源とを結ぶ線の形成する角度が異なるように配置することによって離れた画像が形成される。これが観測者の左右の眼にそれぞれ入ったときに立体的なひとつの画像として認識されることとなる。図１４では第１プリズム１１ａ、第２プリズム１１ｂの形成する角度は同一の大きさで反対方向としたが、それぞれの角度は図２における「Ａ」や「Ｃ」のような位置に表示パターン３、４がある場合は光源、表示パターン、想定している観測者の眼の位置関係によって異なる。実施例３においても、反射光は光源位置と各プリズムを結んだ線を、その位置のプリズムの垂線を対称軸とした対称な角度方向に伸びる直線として表され、同一表示パターン内の全てのプリズムからの対称線は観測者の眼を想定された位置に集光するように交点を成す。よって、この場合は人の眼によって同時に観測できる程度の精度で集光するようにプリズムの垂線と光源を結ぶ線とが成す角度を設定すればよい。

【0031】

上記のようにプリズムを配置することによって、第１プリズム１１ａと第２プリズム１１ｂは、観測者の右眼、左眼を想定した別々の目標点に対し集光することになる。しかし、表示パターンが大きい物の場合、同一表示パターン内のプリズムからの反射光が人の眼に対しても十分に集光することが難しくなる。そこで、同一の表示パターン内であってもその位置によってプリズムの形成する角度を異ならせることもできる。その場合の設計は、光源位置、観測者の眼の想定である目標点、プリズムの置かれる導光板上の位置を先に想定し、光源からの光が設定した目標点に反射されるように決められた位置のプリズムの角度を最後に決定する、という手法をとる。

【0032】

（実施例５）
図１５は、実施例５の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図１５（ａ）は画像表示装置の平面図、図１５（ｂ）は画像表示装置の断面図、図１５（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例５の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。実施例５の画像表示装置は、上記した実施例１の画像表示装置における導光板１の機能を２つの導光板１ａ、１ｂによって実現したものである。具体的には、導光板１ａには右眼用の表示パターン３が設けられ、導光板１ｂには左眼用の表示パターン４が設けられている。図１５（ｂ）に示すように、これらの導光板１ａ、１ｂは前後に重ねて配置されている。なお、導光板１ａ、１ｂの前後関係は逆でもよい。各プリズムの形状については実施例１と同様である（図７参照）。実施例５における光源２は、導光板１ａ、１ｂの各々に光を入射させる。２つの導光板を用いることにより、表示パターン３、４の各々を構成する第１プリズム１１ａ、第２プリズム１１ｂをより高密度に配置することができる。それにより、画像の高精細化が図られる。光源２は導光板１ａ、１ｂで共通でもよく、それぞれに設置してもよい。また、図１、図２の「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」のように複数の画像を表示させたい場合はそれぞれの表示パターン３、表示パターン４を別々の導光板に設け、重ね合わせてもよい。「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」の場合は計６枚の導光板を重ね合わせる。

【0033】

（実施例６）
図１６は、実施例６の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図１６（ａ）は画像表示装置の平面図、図１６（ｂ）は画像表示装置の断面図、図１６（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例６の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。実施例６の画像表示装置は、上記した実施例４の画像表示装置における導光板１の機能を２つの導光板１ａ、１ｂによって実現したものである。具体的には、導光板１ａには右眼用の表示パターン３が設けられ、導光板１ｂには左眼用の表示パターン４が設けられている。各プリズムの傾き角度θは、表示エリアによって変化させる場合もある。図１６（ｂ）に示すように、これらの導光板１ａ、１ｂは前後に重ねて配置されている。なお、導光板１ａ、１ｂの前後関係は逆でもよい。プリズムの形状については実施例４と同様である（図７参照）。実施例６における光源２は、導光板１ａ、１ｂの各々に光を入射させる。２つの導光板を用いることにより、表示パターン３、４の各々を構成するプリズムをより高密度に配置することができる。それにより、画像の高精細化が図られる。

【0034】

（実施例７）
図１７は、実施例７の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図１７（ａ）は画像表示装置の平面図、図１７（ｂ）は画像表示装置の断面図、図１７（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例７の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。実施例７の画像表示装置は、上記した実施例１の画像表示装置における光源２を２つ以上に増加させたものである。具体的には、実施例７の画像表示装置は、図１７（ａ）に示すように３つの光源２ａ、２ｂ、２ｃを備える。右眼用の表示パターン３は、円弧状の第１プリズム１１ａの中心点６が光源２ｃの右側に設定されている。左眼用の表示パターン４は、円弧状の第２プリズム１１ｂの中心点５が光源２ａの左側に設定されている。右眼用表示パターン３は対応する右眼用の光源、この場合は光源２ｃからの光を観測者の眼を想定した目標点に対し反射、集光する。左眼用表示パターン４は対応する左眼用の光源、この場合は光源２ａからの光を観測者の眼を想定した目標点に対し反射、集光する。そして、光源２ａの中心位置と中心点５との距離７と、光源２ｃの中心位置と中心点６との距離８はほぼ等しい。この画像表示装置においては、各光源２ａ、２ｃの位置から各中心点５、６までの距離７、８のそれぞれを調整することにより出光方向の調整を行うことができる。光源を複数にすることで、光量を増やし、表示画像の輝度をより高めることができる。

【0035】

（実施例８）
図１８は、実施例８の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図１８（ａ）は画像表示装置の平面図、図１８（ｂ）は画像表示装置の断面図、図１８（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例８の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。実施例８の画像表示装置は、上記した実施例４の画像表示装置における光源２を２つ以上に増加させたものである。具体的には、実施例８の画像表示装置は、図１８（ａ）に示すように３つの光源２ａ、２ｂ、２ｃを備える。図１８（ｃ）に示すように、右眼用の表示パターン３の第１プリズム１１ａは、光源２ｃと第１プリズム１１ａとを結ぶ方向（線）１２に対して各第１プリズム１１ａの長手方向の垂線１３が＋θだけずれるように配置されている。同様に、左眼用の表示パターン４の第２プリズム１１ｂは、光源２ａと第２プリズム１１ｂとを結ぶ方向（線）１２に対して各第２プリズム１１ｂの長手方向の垂線１３が−θだけずれるように配置されている。この画像表示装置においては、各プリズムの傾き角度θを調整することにより出光方向の調整を行うことができる。光源を複数にすることで、光量を増やし、表示画像の輝度をより高めることができる。

【0036】

それぞれの表示パターンに対応する光源が存在する場合でも、同一表示パターン内でプリズム傾き角度を位置によって異ならせることができる。その場合、各プリズムと結ばれ垂線との角度を形成するのはそれぞれに対応する光源である。

【0037】

（実施例９）
図１９は、実施例９の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図１９（ａ）は画像表示装置の平面図、図１９（ｂ）は画像表示装置の断面図、図１９（ｃ）〜図１９（ｅ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例９の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。実施例９の画像表示装置は、２つ以上の光源と２つの導光板を備える点が上記各実施例とは異なっている。具体的には、導光板１ａには右眼用の表示パターン３が設けられ、導光板１ｂには左眼用の表示パターン４が設けられている。そして、光源２ｄは導光板１ｂの端部に設けられ、光源２ｅは導光板１ａの端部に設けられている。右眼用の表示パターン３は、円弧状のプリズムの中心点６が光源２ｅの右側に設定されている。左眼用の表示パターン４は、円弧状のプリズムの中心点５が光源２ｄの左側に設定されている。この画像表示装置においては、各光源２ｄ、２ｅの位置から各中心点５、６までの距離７、８のそれぞれを調整することにより出光方向の調整を行うことができる。各表示パターン３、４を構成するプリズムは、図１９（ｃ）に示すように連続的な円弧状でもよいし、図１９（ｄ）に示すように間欠的な円弧状でもよいし、図１９（ｅ）に示すように各中心点とプリズムとを結ぶ方向に対して各プリズムの長手方向がほぼ垂直となるもの（円弧ドット）でもよい。

【0038】

（実施例１０）
図２０は、実施例１０の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図２０（ａ）は画像表示装置の平面図、図２０（ｂ）は画像表示装置の断面図、図２０（ｃ）〜図２０（ｅ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例１０の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。実施例１０の画像表示装置は、上記した実施例９の画像表示装置における各表示パターン３、４の各中心点５、６の位置を変更したものである。具体的には、右眼用の表示パターン３は、円弧状のプリズムの中心点６が光源２ｄの右側に設定されている。左眼用の表示パターン４は、円弧状のプリズムの中心点５が光源２ｅの左側に設定されている。この画像表示装置においては、各光源２ｄ、２ｅの位置から各中心点５、６までの距離７、８のそれぞれを調整することにより出光方向の調整を行うことができる。実施例９と同様に、各表示パターン３、４を構成するプリズムは、図２０（ｃ）に示すように連続的な円弧状でもよいし、図２０（ｄ）に示すように間欠的な円弧状でもよいし、図２０（ｅ）に示すように各中心点とプリズムとを結ぶ方向に対して各プリズムの長手方向がほぼ垂直となるもの（円弧ドット）でもよい。

【0039】

これらの実施例９、１０のように、２つ以上の光源と２つの導光板を組み合わせることで、光源２ｅからの右眼用の光が左眼用の導光板１ｂの端部から入射せず、かつ光源２ｄからの左眼用の光が右眼用の導光板１ａの端部から入射しないようにすることができる。それにより、各表示パターン３、４の中心点５、６の位置は各光源の左右どちらにも設定することが可能となる。

【0040】

（実施例１１）
図２１は、実施例１１の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図２１（ａ）は画像表示装置の平面図、図２１（ｂ）は画像表示装置の断面図、図２１（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例１１の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。実施例１１の画像表示装置は、上記の実施例９、１０と同様に２つ以上の光源と２つの導光板を備えており、各表示パターン３、４を構成するプリズムの配置が異なっている。具体的には、実施例１１の画像表示装置は、図２１（ａ）、図２１（ｂ）に示すように２つの光源２ｄ、２ｅを備える。図２１（ｃ）に示すように、右眼用の表示パターン３のプリズムは、光源２ｄとプリズムとを結ぶ方向（線）１２に対して各プリズムの長手方向の垂線１３が＋θだけずれるように配置されている。同様に、左眼用の表示パターン４のプリズムは、光源２ｅとプリズムとを結ぶ方向（線）１２に対して各プリズムの長手方向の垂線１３が−θだけずれるように配置されている。この画像表示装置においては、各プリズムの傾き角度θを調整することにより出光方向の調整を行うことができる。

【0041】

（実施例１２）
図２２は、実施例１２の画像表示装置の構成を示す図である。詳細には、図２２（ａ）は画像表示装置の平面図、図２２（ｂ）は画像表示装置の断面図、図２２（ｃ）は画像表示装置の平面図の部分拡大図である。実施例１２の画像表示装置の基本的な構造は実施例１などの場合と同様であるので、共通部分についての詳細な説明は省略する。実施例１２の画像表示装置は、上記の実施例１１と同様に２つ以上の光源と２つの導光板を備えており、各表示パターン３、４を構成するプリズム１１の配置が異なっている。具体的には、実施例１２の画像表示装置は、図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示すように２つの光源２ｄ、２ｅを備える。図２２（ｃ）に示すように、右眼用の表示パターン３の第１プリズム１１ａは、光源２ｅと第１プリズム１１ａとを結ぶ方向（線）１２に対して各第１プリズム１１ａの長手方向の垂線１３が＋θだけずれるように配置されている。同様に、左眼用の表示パターン４の第２プリズム１１ｂは、光源２ｄと第２プリズム１１ｂとを結ぶ方向（線）１２に対して各第２プリズム１１ｂの長手方向の垂線１３が−θだけずれるように配置されている。この画像表示装置においても、各プリズムの傾き角度θを調整することにより出光方向の調整を行うことができる。

【0042】

これらの実施例１１、１２のように、２つ以上の光源と２つの導光板を組み合わせることで、光源２ｅからの右眼用の光が左眼用の導光板１ｂの端部から入射せず、かつ光源２ｄからの左眼用の光が右眼用の導光板１ａの端部から入射しないようにすることができる。それにより、各表示パターン３、４のプリズムの回転方向（θ）はプラス方向、マイナス方向のいずれにも設定することが可能となる。また、左右の各光源２ｄ、２ｅを、左右の各表示パターン３、４のいずれにも対応付けることが可能となる。

【0043】

なお、本発明は上述した内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。

【0044】

上記実施例においてはいずれも表示パターン３、４は同一形状で同一の大きさとしたが、これに限らない。例えば、四角錐状に組まれた骨組みを上面から見たような形状のように同一パターンの中でも表現した奥行きに差が生じるときは、その差に応じて形状を変化させることもある。ただし、その場合であっても２つの表示パターンは互いに対応する形状となっている。四角錐の場合では、各頂点や、辺など表示画像を形成する各要素は２つの表示パターン両方に含まれる。つまり、表示パターン４は表示パターン３の各要素を作りたい奥行きに合わせた距離に応じて、それぞれ平行移動させたものを合わせた形状となる。これにより、各要素における表示パターン３、４の間隔は一定ではなくなる。表示パターン３、４によって形成される右眼用画像、左眼用画像の各要素に対応する光は奥行きに関してもわずかに異なる位置に交点を持つため、それにより同一画像内でも立体感を出すことが可能となる。

【0045】

また、上記実施例はいずれもプリズムを凹部によって設けたが凸部によって設けられて勿論かまわない。

【符号の説明】

【0046】

１、１ａ、１ｂ…導光板
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ…光源
３…表示パターン（第１表示パターン）
４…表示パターン（第２表示パターン）
１１、１１ａ、１１ｂ…プリズム
１２…光源とプリズムを結ぶ方向（線）
１３…プリズムの長手方向の垂線
２１…反射面

【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19】

【図20】

【図21】

【図22】