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(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】
(24)【登録日】2023-03-08
(45)【発行日】2023-03-16
(54)【発明の名称】画像表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 30/25 20200101AFI20230309BHJP
G03B 35/18 20210101ALI20230309BHJP
G03B 35/04 20210101ALI20230309BHJP
G02B 5/30 20060101ALI20230309BHJP
【ＦＩ】
G02B30/25
G03B35/18
G03B35/04
G02B5/30
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019128157
(22)【出願日】2019-07-10
(65)【公開番号】P2021015136
(43)【公開日】2021-02-12
【審査請求日】2022-06-09
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 隼人
(72)【発明者】
【氏名】大村 拓也
(72)【発明者】
【氏名】岡市 直人
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 久幸
(72)【発明者】
【氏名】河北 真宏
【審査官】近藤 幸浩
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２３０９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０８６７１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１６３２８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１２２２００（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／００３５５１２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ３０／２０ － ３０／３３
Ｇ０３Ｂ ３５／００ － ３５／２６
Ｇ０２Ｂ ５／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
立体像と二次元画像とを、切り替えて、または、領域別に区分して表示する画像表示装置であって、平行光を一方の偏光状態と他方の偏光状態とに切り替えて出射する平行光出射部と、
前記偏光状態に応じて、光の進行方向に対して正または負の焦点距離のレンズとして機能する偏光回折レンズを二次元平面上に配列した偏光回折レンズアレイと、
前記偏光回折レンズの正の焦点距離だけ前記偏光回折レンズアレイから離間して配置され、入射光を拡散させる光拡散素子と、
前記光拡散素子で拡散された光をバックライトとして、前記立体像を表示するためのインテグラル方式の要素画像群、または、前記二次元画像を表示する表示パネルと、
前記要素画像群を照射対象とする前記平行光を前記偏光回折レンズが正の焦点距離のレンズとして機能する前記一方の偏光状態とし、前記二次元画像の表示領域を照射対象とする前記平行光を前記偏光回折レンズが負の焦点距離のレンズとして機能する前記他方の偏光状態とするように、前記平行光出射部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項2】
前記平行光出射部は、ランダム偏光の平行光を発光する平行光源と、
前記平行光源が発光する特定の偏光の光を通過させる偏光板と、
前記偏光板を通過した光を、予め定めた照射範囲ごとに、前記一方の偏光状態または前記他方の偏光状態に切り替える偏光切替素子と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項3】
前記平行光出射部は、ランダム偏光の平行光を発光する平行光源と、
前記平行光を、透過する領域と遮断する領域とを交互に配列した透過・遮光素子と、
前記透過・遮光素子を透過した前記平行光を偏光状態に応じて順次回折させて、前記一方の偏光状態および前記他方の偏光状態の光として、光軸を２方向にシフトさせる２枚の偏光回折素子と、
前記２方向のうちの前記一方の偏光状態の光の偏光方向を９０度回転させるλ／２波長板と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項4】
前記一方の偏光状態は水平偏光であり前記他方の偏光状態は垂直偏光である、または、前記一方の偏光状態は垂直偏光であり前記他方の偏光状態は水平偏光であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項5】
前記一方の偏光状態は左円偏光であり前記他方の偏光状態は右円偏光である、または、前記一方の偏光状態は右円偏光であり前記他方の偏光状態は左円偏光であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一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、立体像と二次元画像とを表示可能な画像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、３Ｄメガネを用いた二眼立体方式を始めとして、多種多様な立体像表示技術が提案されている。なかでも、インテグラル方式は、特殊なメガネが不要で、水平および垂直に視差を有する自然な立体像を再生可能であることから、将来の多様な立体アプリケーションへの応用が期待されている。一般的に、インテグラル方式は、要素レンズで構成されたレンズアレイを表示パネルの前面、または、点光源で構成された点光源アレイを表示パネルの背面に設置して、要素レンズまたは点光源に対応する表示パネルの位置に要素画像を表示することで、観察者に立体像を視認させることができる。
今後、多様な映像コンテンツを表示するためには、インテグラル方式の立体像の表示（以下、３Ｄ表示）だけでなく、高精細な二次元画像の表示（以下、２Ｄ表示）も可能であることが望ましい。
今後、多様な映像コンテンツを表示するためには、インテグラル方式の立体像の表示（以下、３Ｄ表示）だけでなく、高精細な二次元画像の表示（以下、２Ｄ表示）も可能であることが望ましい。
【0003】
このような背景から、点光源アレイを用いたインテグラル方式において、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える方法が提案されている（非特許文献１，２、特許文献１参照）。
非特許文献１に記載の方法は、図１３に示すように、光源２０１と、コリメータレンズ２０２と、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal；高分子分散型液晶）２０３と、レンズアレイ２０４と、表示パネル２０５と、を備える画像表示装置２００Ａで、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える。
図１１（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ａは、３Ｄ表示を行う場合、電圧制御により光の透過／拡散を制御可能なＰＤＬＣ２０３を光が透過するように制御し、表示パネル２０５に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ａは、光源２０１の光をコリメータレンズ２０２により平行光に変換し、ＰＤＬＣ２０３を透過させる。そして、画像表示装置２００Ａは、レンズアレイ２０４ごとに、平行光を集光させて集光位置に点光源Ｌｏとなる光を生成し、表示パネル２０５に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
非特許文献１に記載の方法は、図１３に示すように、光源２０１と、コリメータレンズ２０２と、ＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid Crystal；高分子分散型液晶）２０３と、レンズアレイ２０４と、表示パネル２０５と、を備える画像表示装置２００Ａで、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える。
図１１（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ａは、３Ｄ表示を行う場合、電圧制御により光の透過／拡散を制御可能なＰＤＬＣ２０３を光が透過するように制御し、表示パネル２０５に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ａは、光源２０１の光をコリメータレンズ２０２により平行光に変換し、ＰＤＬＣ２０３を透過させる。そして、画像表示装置２００Ａは、レンズアレイ２０４ごとに、平行光を集光させて集光位置に点光源Ｌｏとなる光を生成し、表示パネル２０５に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
【0004】
一方、図１１（ｂ）に示すように、画像表示装置２００Ａは、２Ｄ表示を行う場合、ＰＤＬＣ２０３を光が拡散するように制御し、表示パネル２０５に二次元画像Ｇを表示する。これによって、画像表示装置２００Ａは、拡散光を表示パネル２０５に照射することができ、表示パネル２０５に表示した二次元画像Ｇを観察者Ｍに視認させることができる。
【0005】
非特許文献２に記載の方法は、図１２に示すように、２層構造のＬＥＤアレイ２１１と、開口部を有する拡散板２１２と、レンズアレイ２１３と、表示パネル２１４と、を備える画像表示装置２００Ｂで、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える。
図１２（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ｂは、３Ｄ表示を行う場合、ＬＥＤアレイ２１１の拡散板２１２の開口部にほぼ接する層のＬＥＤを発光させ、表示パネル２１４に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｂは、拡散板２１２の開口部を通過した光を、レンズアレイ２１３ごとに集光させて集光位置に点光源Ｌｏとなる光を生成し、表示パネル２１４に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
図１２（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ｂは、３Ｄ表示を行う場合、ＬＥＤアレイ２１１の拡散板２１２の開口部にほぼ接する層のＬＥＤを発光させ、表示パネル２１４に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｂは、拡散板２１２の開口部を通過した光を、レンズアレイ２１３ごとに集光させて集光位置に点光源Ｌｏとなる光を生成し、表示パネル２１４に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
【0006】
一方、図１２（ｂ）に示すように、画像表示装置２００Ｂは、２Ｄ表示を行う場合、ＬＥＤアレイ２１１の拡散板２１２の拡散部に対応する層のＬＥＤを発光させ、表示パネル２１４に二次元画像Ｇを表示する。これによって、画像表示装置２００Ｂは、拡散光を表示パネル２１４に照射することができ、表示パネル２１４に表示した二次元画像Ｇを観察者Ｍに視認させることができる。なお、図１４では、ＬＥＤアレイ２１１の点灯を白、消灯を黒で示している。
【0007】
特許文献１に記載の方法は、図１３に示すように、点光源アレイ２２１と、透過・拡散板２２２と、表示パネル２２３と、を備える画像表示装置２００Ｃで、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを切り替える。
図１３（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ｃは、３Ｄ表示を行う場合、透過・拡散板２２２の光を透過させる透過領域Ｐに対応するＬＥＤのみを発光させ、表示パネル２２３に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、点光源であるＬＥＤの光を表示パネル２２３に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
図１３（ａ）に示すように、画像表示装置２００Ｃは、３Ｄ表示を行う場合、透過・拡散板２２２の光を透過させる透過領域Ｐに対応するＬＥＤのみを発光させ、表示パネル２２３に要素画像ｅを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、点光源であるＬＥＤの光を表示パネル２２３に投射することで、観察者Ｍに立体像を視認させることができる。
【0008】
一方、図１３（ｂ）に示すように、画像表示装置２００Ｃは、２Ｄ表示を行う場合、透過・拡散板２２２の光を拡散させる拡散領域Ｄに対応するＬＥＤのみを発光させ、表示パネル２２３に二次元画像Ｇを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、拡散光を表示パネル２２３に照射することができ、表示パネル２２３に表示した二次元画像Ｇを観察者Ｍに視認させることができる。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、拡散光を表示パネル２２３に照射することができ、表示パネル２２３に表示した二次元画像Ｇを観察者Ｍに視認させることができる。
【0009】
また、図１４に示すように、画像表示装置２００Ｃは、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを混在させる場合、透過領域Ｐに対応するＬＥＤと、拡散領域Ｄに対応するＬＥＤとで、発光する領域を区分し、それぞれの領域に対応する表示パネル２２３に要素画像ｅまたは二次元画像Ｇを表示する。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、観察者Ｍに立体像と二次元画像とを領域を分けて視認させることができる。
これによって、画像表示装置２００Ｃは、観察者Ｍに立体像と二次元画像とを領域を分けて視認させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【文献】特開２０１９－０８６７１０号公報
【非特許文献】
【0011】
【文献】Jae-Hyeung Park, Hak-Rin Kim, Yunhee Kim, Joohwan Kim, Jisoo Hong, Sin-Doo Lee, and Byoungho Lee, “Depth-enhanced three-dimensional-two-dimensional convertible display based on modified integral imaging”, OPTICS LETTERS, vol.29, No.23, pp.2734-2736, December 1, 2004.
【文献】Seong-Woo Cho, Jae-Hyeung Park, Yunhee Kim, Heejin Choi, Joohwan Kim, and Byoungho Lee, “Convertible two-dimensional-three-dimensional display using an LED array based on modified integral imaging”, OPTICS LETTERS, Vol.31, No.19, pp.2852-2854, October 1, 2006.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
非特許文献１に記載の方法は、ＰＤＬＣによって入力光全体を透過／拡散することしか制御できない。また、非特許文献２に記載の方法は、１つのＬＥＤの光をレンズアレイの複数のレンズに投射している。
そのため、非特許文献１，２に記載の方法は、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを画面全体で切り替えることしかできない。
そのため、非特許文献１，２に記載の方法は、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを画面全体で切り替えることしかできない。
【0013】
一方、特許文献１に記載の方法は、３Ｄ表示と２Ｄ表示との領域を分けて、立体像と二次元画像とを混在して画面に表示することができる。
しかし、特許文献１に記載の方法は、３Ｄ表示のために使用するＬＥＤと、２Ｄ表示のために使用するＬＥＤとが分けられているため、３Ｄ表示時に使用しないＬＥＤや２Ｄ表示時に使用しないＬＥＤが存在することになる。
そのため、高精細な画像を表示するためには、さらなる工夫が求められていた。
しかし、特許文献１に記載の方法は、３Ｄ表示のために使用するＬＥＤと、２Ｄ表示のために使用するＬＥＤとが分けられているため、３Ｄ表示時に使用しないＬＥＤや２Ｄ表示時に使用しないＬＥＤが存在することになる。
そのため、高精細な画像を表示するためには、さらなる工夫が求められていた。
【0014】
本発明は、このような問題や要望に鑑みてなされたものであり、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを部分的に混在させて表示することができ、従来よりも表示の解像度を高めることが可能な画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
前記課題を解決するため、本発明に係る画像表示装置は、立体像と二次元画像とを、切り替えて、または、領域別に区分して表示する画像表示装置であって、平行光出射部と、偏光回折レンズアレイと、光拡散素子と、表示パネルと、制御部と、を備える構成とした。
【0016】
かかる構成において、画像表示装置は、平行光出射部によって、平行光を一方の偏光状態と他方の偏光状態とに切り替えて出射する。
この偏光状態が異なる平行光は、例えば、平行光源が発光するランダム偏光の平行光を、特定の偏光の光を通過させる偏光板と、偏光板を通過した光を異なる偏光状態に切り替える偏光切替素子とを通過させることで生成することができる。
この偏光状態が異なる平行光は、例えば、平行光源が発光するランダム偏光の平行光を、特定の偏光の光を通過させる偏光板と、偏光板を通過した光を異なる偏光状態に切り替える偏光切替素子とを通過させることで生成することができる。
【0017】
そして、画像表示装置は、偏光状態に応じて、光の進行方向に対して正または負の焦点距離のレンズとして機能する偏光回折レンズを二次元平面上に配列した偏光回折レンズアレイによって、偏光回折レンズごとに、平行光を集光または発散させる。
このとき、偏光回折レンズを正の焦点距離のレンズ（凸レンズ）として機能させた場合、平行光は正の焦点距離の位置に集光することになる。また、偏光回折レンズを負の焦点距離のレンズ（凹レンズ）として機能させた場合、平行光は負の焦点距離の位置を基準とする発散した光となる。
このとき、偏光回折レンズを正の焦点距離のレンズ（凸レンズ）として機能させた場合、平行光は正の焦点距離の位置に集光することになる。また、偏光回折レンズを負の焦点距離のレンズ（凹レンズ）として機能させた場合、平行光は負の焦点距離の位置を基準とする発散した光となる。
【0018】
そして、画像表示装置は、光拡散素子によって、偏光回折レンズからの入射光を拡散させる。
これによって、正の焦点距離の位置に集光した光は、要素画像を照射するための点光源となり、負の焦点距離の位置を基準として発散した光は、二次元画像を照射するための拡散光となる。
そして、画像表示装置は、表示パネルによって、光拡散素子で拡散された光をバックライトとして、立体像を表示するためのインテグラル方式の要素画像群、または、二次元画像を表示する。
これによって、正の焦点距離の位置に集光した光は、要素画像を照射するための点光源となり、負の焦点距離の位置を基準として発散した光は、二次元画像を照射するための拡散光となる。
そして、画像表示装置は、表示パネルによって、光拡散素子で拡散された光をバックライトとして、立体像を表示するためのインテグラル方式の要素画像群、または、二次元画像を表示する。
【0019】
このとき、画像表示装置は、制御部によって、要素画像群の表示領域を照射対象とする平行光を偏光回折レンズが正の焦点距離のレンズとして機能する一方の偏光状態とし、二次元画像の表示領域を照射対象とする平行光を偏光回折レンズが負の焦点距離のレンズとして機能する他方の偏光状態とするように平行光出射部を制御する。
これによって、画像表示装置は、要素画像群を表示する領域に点光源の光を照射して、観察者に立体像を視認させることができ、二次元画像を表示する領域に拡散光を照射して、観察者に二次元画像を視認させることができる。
これによって、画像表示装置は、要素画像群を表示する領域に点光源の光を照射して、観察者に立体像を視認させることができ、二次元画像を表示する領域に拡散光を照射して、観察者に二次元画像を視認させることができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、立体像表示と二次元画像表示とを部分的に混在させて表示することができる。また、本発明によれば、立体像表示と二次元画像表示とを切り替える場合でも、立体像を表示するための光と二次元画像を表示するための光とを共用することができるため、従来よりも点光源の密度を高め、表示する画像を高解像度化することができる。
本発明によれば、立体像表示と二次元画像表示とを部分的に混在させて表示することができる。また、本発明によれば、立体像表示と二次元画像表示とを切り替える場合でも、立体像を表示するための光と二次元画像を表示するための光とを共用することができるため、従来よりも点光源の密度を高め、表示する画像を高解像度化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施形態に係る画像表示装置の概要を説明するための装置外観の斜視図である。
【図2】本発明の実施形態に係る画像表示装置の表示部の構成を示す上面図である。
【図3】平行光出射部が出射する光の偏光切替を説明するための説明図である。
【図4】偏光回折レンズの作用を説明するための説明図であって、（ａ）は水平偏光の光を入射した状態、（ｂ）は垂直偏光の光を入射した状態を示す図である。
【図5】偏光回折レンズの出射光の利用形態を説明するための説明図であって、（ａ）は点光源として利用する場合、（ｂ）は拡散光として利用する場合を示す図である。
【図6】本発明の実施形態に係る画像表示装置の制御部の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明の実施形態に係る画像表示装置における３Ｄ表示の動作を説明するための説明図である。
【図8】本発明の実施形態に係る画像表示装置における２Ｄ表示の動作を説明するための説明図である。
【図9】本発明の実施形態に係る画像表示装置における３Ｄ表示と２Ｄ表示とを混在する動作を説明するための説明図である。
【図10】平行光出射部の変形例の構成を示す上面図であって、（ａ）は水平偏光の平行光を出射する処理、（ｂ）は垂直偏光の平行光を出射する処理を示す図である。
【図11】従来の画像表示装置の例（その１）を説明するための説明図であって、（ａ）は３Ｄ表示、（ｂ）は２Ｄ表示の動作を示す図である。
【図12】従来の画像表示装置の例（その２）を説明するための説明図であって、（ａ）は３Ｄ表示、（ｂ）は２Ｄ表示の動作を示す図である。
【図13】従来の画像表示装置の例（その３）を説明するための説明図であって、（ａ）は３Ｄ表示、（ｂ）は２Ｄ表示の動作を示す図である。
【図14】従来の画像表示装置の３Ｄ表示と２Ｄ表示とを混在する動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〔画像表示装置の概要〕
図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の概要について説明する。
画像表示装置１は、立体像Ｉ３Ｄと二次元画像Ｉ２Ｄとを切り替えて表示するものである。図１に示すように、画像表示装置１は、表示部１０と、制御部２０と、を備える。
〔画像表示装置の概要〕
図１を参照して、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の概要について説明する。
画像表示装置１は、立体像Ｉ３Ｄと二次元画像Ｉ２Ｄとを切り替えて表示するものである。図１に示すように、画像表示装置１は、表示部１０と、制御部２０と、を備える。
【0023】
表示部１０は、画像（立体像Ｉ３Ｄ、二次元画像Ｉ２Ｄ）を表示するものである。なお、表示部１０は、立体像Ｉ３Ｄについては、インテグラル方式の要素画像群を表示することで、観察者Ｍに立体像Ｉ３Ｄを視認させる。一方、表示部１０は、二次元画像Ｉ２Ｄについては、画面上に二次元画像そのものを表示する。
制御部２０は、表示部１０における立体像Ｉ３Ｄの表示と、二次元画像Ｉ２Ｄの表示とを切り替える制御を行うものである。
制御部２０は、表示部１０における立体像Ｉ３Ｄの表示と、二次元画像Ｉ２Ｄの表示とを切り替える制御を行うものである。
【0024】
なお、画像表示装置１は、立体像Ｉ３Ｄと二次元画像Ｉ２Ｄとの切り替えを画面全体で行うことも可能であるし、画面の領域別に立体像Ｉ３Ｄと二次元画像Ｉ２Ｄとを混在させることも可能である。
以下、画像表示装置１の構成について詳細に説明する。
以下、画像表示装置１の構成について詳細に説明する。
【0025】
〔画像表示装置の構成〕
まず、図２を参照して、画像表示装置１の表示部１０の構成について説明する。図２は、図１に示した画像表示装置１の符号Ａで示す領域を透視した表示部１０の構成を示す上面図である。
図２に示すように、表示部１０は、平行光出射部１１と、偏光回折レンズアレイ１２と、光拡散素子１３と、表示パネル１４と、を備える。
まず、図２を参照して、画像表示装置１の表示部１０の構成について説明する。図２は、図１に示した画像表示装置１の符号Ａで示す領域を透視した表示部１０の構成を示す上面図である。
図２に示すように、表示部１０は、平行光出射部１１と、偏光回折レンズアレイ１２と、光拡散素子１３と、表示パネル１４と、を備える。
【0026】
平行光出射部１１は、平行光（疑似平行光）を一方の偏光状態と他方の偏光状態とに切り替えて出射するものである。ここでは、一方の偏光状態を水平偏光、他方の偏光状態を垂直偏光とする。
図２に示すように、平行光出射部１１は、平行光源１１１と、偏光板１１２と、偏光切替素子１１３と、を備える。
図２に示すように、平行光出射部１１は、平行光源１１１と、偏光板１１２と、偏光切替素子１１３と、を備える。
【0027】
平行光源１１１は、ランダム偏光の平行光（疑似平行光）を発光する一般的な面照明装置である。なお、平行光源１１１は、図１１に示したように、プロジェクタ（光源２０１）と、コリメータレンズ２０２とを用いて構成してもよい。
平行光源１１１は、平行光を偏光板１１２に照射する。
平行光源１１１は、平行光を偏光板１１２に照射する。
【0028】
偏光板１１２は、平行光源１１１から照射されるランダム偏光の平行光のうち、特定の偏光の光のみを通過させるものである。ここでは、偏光板１１２は、水平偏光のみを通過させるものとする。
偏光板１１２を通過した平行光は、偏光切替素子１１３に照射される。
偏光板１１２を通過した平行光は、偏光切替素子１１３に照射される。
【0029】
偏光切替素子１１３は、偏光板１１２で特定の偏光状態（ここでは、水平偏光）のみとなった光の偏光状態を切り替えるものである。偏光切替素子１１３は、例えば、強誘電性液晶等の液晶素子を用いることができる。
ここでは、偏光切替素子１１３は、制御部２０の制御によって、水平偏光（一方の偏光状態）の光を水平偏光のまま通過させる状態と、水平偏光の光を垂直偏光（他方の偏光状態）の光に変換する状態とを切り替える。なお、偏光切替素子１１３の偏光切替の単位は、後記する偏光回折レンズ１２１に対応する照射範囲ごととする。
偏光切替素子１１３を通過した平行光（水平偏光または垂直偏光）は、偏光回折レンズアレイ１２に照射される。
ここでは、偏光切替素子１１３は、制御部２０の制御によって、水平偏光（一方の偏光状態）の光を水平偏光のまま通過させる状態と、水平偏光の光を垂直偏光（他方の偏光状態）の光に変換する状態とを切り替える。なお、偏光切替素子１１３の偏光切替の単位は、後記する偏光回折レンズ１２１に対応する照射範囲ごととする。
偏光切替素子１１３を通過した平行光（水平偏光または垂直偏光）は、偏光回折レンズアレイ１２に照射される。
【0030】
すなわち、平行光出射部１１は、図３に示すように、平行光出射部１１によって、ランダム偏光の平行光を発光し、偏光板１１２によって、水平偏光のみを通過させる。
そして、平行光出射部１１は、偏光切替素子１１３によって、水平偏光をそのまま通過させたり、偏光状態を垂直偏光に変換したりする処理を、偏光回折レンズ１２１単位で、画面全体あるいは部分的に切り替える。
これによって、平行光出射部１１は、偏光回折レンズアレイ１２に対して、偏光回折レンズ１２１単位で一定の偏光の光を照射することができる。
そして、平行光出射部１１は、偏光切替素子１１３によって、水平偏光をそのまま通過させたり、偏光状態を垂直偏光に変換したりする処理を、偏光回折レンズ１２１単位で、画面全体あるいは部分的に切り替える。
これによって、平行光出射部１１は、偏光回折レンズアレイ１２に対して、偏光回折レンズ１２１単位で一定の偏光の光を照射することができる。
【0031】
偏光回折レンズアレイ１２は、平行光出射部１１が発光する平行光の偏光状態に応じて、入射光を回折するものである。この偏光回折レンズアレイ１２は、偏光回折レンズ１２１を二次元平面上に配列して構成したものである。
偏光回折レンズ１２１は、異なる２つの偏光状態に応じて、入射光を±１次光に回折し、正または負の焦点距離を持つレンズ（凸レンズまたは凹レンズ）として機能するものである。
偏光回折レンズ１２１は、異なる２つの偏光状態に応じて、入射光を±１次光に回折し、正または負の焦点距離を持つレンズ（凸レンズまたは凹レンズ）として機能するものである。
【0032】
ここでは、偏光回折レンズ１２１は、入射面に対して水平偏光の平行光が入射した場合、図４（ａ）に示すように、光の進行方向を正として、正の焦点距離ｆ（＞０）を持つレンズ（凸レンズ）として機能する。これによって、偏光回折レンズ１２１は、水平偏光の平行光を、正の焦点距離の位置に集光させることができる。
また、偏光回折レンズ１２１は、入射面に対して垂直偏光の平行光が入射した場合、図４（ｂ）に示すように、光の進行方向を正として、負の焦点距離ｆ（＜０）を持つレンズ（凹レンズ）として機能する。これによって、偏光回折レンズ１２１は、垂直偏光の平行光を、負の焦点距離の位置を基準として発散させることができる。
偏光回折レンズアレイ１２は、偏光状態に応じて回折した光を、光拡散素子１３に照射する。
また、偏光回折レンズ１２１は、入射面に対して垂直偏光の平行光が入射した場合、図４（ｂ）に示すように、光の進行方向を正として、負の焦点距離ｆ（＜０）を持つレンズ（凹レンズ）として機能する。これによって、偏光回折レンズ１２１は、垂直偏光の平行光を、負の焦点距離の位置を基準として発散させることができる。
偏光回折レンズアレイ１２は、偏光状態に応じて回折した光を、光拡散素子１３に照射する。
【0033】
なお、このように、偏光状態に応じて光の回折を行うレンズは、特開２００６－１０６７２６号公報、特開２００８－２３３５３９号公報、特開２０１６－１３６１６５号公報等の特許文献や、以下の参考文献に記載されている公知の位相ホログラムの技術により実現することができる。
（参考文献）Jihwan Kim, Yanming Li, Matthew N. Miskiewicz, Chulwoo Oh, Michael W. Kudenov, and Michael J. Escuti, “Fabrication of ideal geometric-phase holograms with arbitrary wavefronts”, Optical Society of America, optica, vol.2, No.11, pp.958-964, November 2015.
（参考文献）Jihwan Kim, Yanming Li, Matthew N. Miskiewicz, Chulwoo Oh, Michael W. Kudenov, and Michael J. Escuti, “Fabrication of ideal geometric-phase holograms with arbitrary wavefronts”, Optical Society of America, optica, vol.2, No.11, pp.958-964, November 2015.
【0034】
光拡散素子１３は、偏光回折レンズ１２１から入射された光を拡散するものである。
この光拡散素子１３は、ガラス板等の光学素子に拡散加工処理を施したものを使用することができる。あるいは、光拡散素子１３は、一般的な拡散板や拡散フィルムを用いてもよい。
光拡散素子１３は、偏光回折レンズアレイ１２に対向して、偏光回折レンズアレイ１２から、偏光回折レンズ１２１の正の焦点距離だけ離間して配置する。
光拡散素子１３に入射される光が水平偏光の場合、図５（ａ）に示すように、光拡散素子１３には、偏光回折レンズアレイ１２から正の焦点距離ｆだけ離間した入射面に光が集光される。
これによって、光拡散素子１３は、正の焦点距離ｆに集光した光を点光源Ｌｏとして、表示パネル１４に照射することができる。
また、入射光が垂直偏光の場合、図５（ｂ）に示すように、光拡散素子１３には、偏光回折レンズアレイ１２から負の焦点距離ｆだけ離間した位置を仮想的に点光源とした光が入射面に照射される。
これによって、光拡散素子１３は、入射面に拡がりをもって照射された入射光をさらに拡散して、表示パネル１４に拡散光を照射することができる。
この光拡散素子１３は、ガラス板等の光学素子に拡散加工処理を施したものを使用することができる。あるいは、光拡散素子１３は、一般的な拡散板や拡散フィルムを用いてもよい。
光拡散素子１３は、偏光回折レンズアレイ１２に対向して、偏光回折レンズアレイ１２から、偏光回折レンズ１２１の正の焦点距離だけ離間して配置する。
光拡散素子１３に入射される光が水平偏光の場合、図５（ａ）に示すように、光拡散素子１３には、偏光回折レンズアレイ１２から正の焦点距離ｆだけ離間した入射面に光が集光される。
これによって、光拡散素子１３は、正の焦点距離ｆに集光した光を点光源Ｌｏとして、表示パネル１４に照射することができる。
また、入射光が垂直偏光の場合、図５（ｂ）に示すように、光拡散素子１３には、偏光回折レンズアレイ１２から負の焦点距離ｆだけ離間した位置を仮想的に点光源とした光が入射面に照射される。
これによって、光拡散素子１３は、入射面に拡がりをもって照射された入射光をさらに拡散して、表示パネル１４に拡散光を照射することができる。
【0035】
表示パネル１４は、光拡散素子１３で拡散された光をバックライトとして、画像を表示するものである。この表示パネル１４には、空間光変調器（例えば、透過型液晶パネル、ＭＥＭＳ〔Micro Electro Mechanical Systems〕シャッタ等）を用いることができる。
この表示パネル１４は、立体像を表示する場合、制御部２０を介して、インテグラル方式の要素画像群を表示する。また、表示パネル１４は、二次元画像を表示する場合、制御部２０を介して、二次元画像そのものを表示する。この表示パネル１４が表示する画像は、静止画像であってもよいし、複数の画像が連続する動画像であってもよい。
この表示パネル１４は、立体像を表示する場合、制御部２０を介して、インテグラル方式の要素画像群を表示する。また、表示パネル１４は、二次元画像を表示する場合、制御部２０を介して、二次元画像そのものを表示する。この表示パネル１４が表示する画像は、静止画像であってもよいし、複数の画像が連続する動画像であってもよい。
【0036】
次に、図６を参照して、制御部２０の構成について説明する。
図６に示すように、制御部２０は、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１と、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２と、表示切替指示入力手段２３と、偏光切替制御手段２４と、を備える。
図６に示すように、制御部２０は、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１と、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２と、表示切替指示入力手段２３と、偏光切替制御手段２４と、を備える。
【0037】
３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、インテグラル方式の要素画像群または二次元画像を入力するものである。この３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、入力した要素画像群または二次元画像を、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２に出力する。
３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、図示を省略した外部のディスク装置や、通信回線を介して画像を入力する。
なお、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、要素画像群または二次元画像のいずれか一方を入力する場合と、表示する領域を分けて要素画像群と二次元画像とが混在した画像を入力する場合がある。
３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、図示を省略した外部のディスク装置や、通信回線を介して画像を入力する。
なお、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１は、要素画像群または二次元画像のいずれか一方を入力する場合と、表示する領域を分けて要素画像群と二次元画像とが混在した画像を入力する場合がある。
【0038】
３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２は、３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１で入力された画像（要素画像群，二次元画像）を入力し、表示パネル１４に表示するものである。この３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２は、図示を省略した信号線を介して、表示パネル１４と接続されている。
【0039】
表示切替指示入力手段２３は、図示を省略したスイッチや、通信回線を介して、３Ｄ表示と２Ｄ表示との表示方式の切替指示を入力するものである。
具体的には、切替指示は、偏光回折レンズ１２１の領域ごとに偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えるか否かを指示する信号である。この切替指示は、予め３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１に入力される画像に対応し、要素画像群の画像領域と二次元画像の画像領域とで、異なる偏光状態を示す指示とする。
ここでは、切替指示は、３Ｄ表示（要素画像群の表示）を行う場合、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示で、２Ｄ表示（二次元画像の表示）を行う場合、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示とする。
表示切替指示入力手段２３は、入力した切替指示を、偏光切替制御手段２４に出力する。
具体的には、切替指示は、偏光回折レンズ１２１の領域ごとに偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えるか否かを指示する信号である。この切替指示は、予め３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１に入力される画像に対応し、要素画像群の画像領域と二次元画像の画像領域とで、異なる偏光状態を示す指示とする。
ここでは、切替指示は、３Ｄ表示（要素画像群の表示）を行う場合、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示で、２Ｄ表示（二次元画像の表示）を行う場合、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示とする。
表示切替指示入力手段２３は、入力した切替指示を、偏光切替制御手段２４に出力する。
【0040】
偏光切替制御手段２４は、表示切替指示入力手段２３で入力された切替指示に応じて、平行光出射部１１の偏光切替素子１１３の偏光状態を、偏光回折レンズ１２１に対応する照射範囲ごとに切り替える。
この偏光切替制御手段２４は、図示を省略した信号線を介して、偏光切替素子１１３に接続され、電圧制御により、偏光状態を切り替える。
ここでは、偏光切替制御手段２４は、切替指示により、偏光回折レンズ１２１に対応する光の偏光状態を切り替えない場合、その偏光回折レンズ１２１の照射範囲に対応する偏光切替素子１１３への電圧の印可を行わないこととする。
また、偏光切替制御手段２４は、切替指示により、偏光回折レンズ１２１に対応する光の偏光状態を切り替える場合、その偏光回折レンズ１２１の照射範囲に対応する偏光切替素子１１３に電圧の印可を行う。
この偏光切替制御手段２４は、図示を省略した信号線を介して、偏光切替素子１１３に接続され、電圧制御により、偏光状態を切り替える。
ここでは、偏光切替制御手段２４は、切替指示により、偏光回折レンズ１２１に対応する光の偏光状態を切り替えない場合、その偏光回折レンズ１２１の照射範囲に対応する偏光切替素子１１３への電圧の印可を行わないこととする。
また、偏光切替制御手段２４は、切替指示により、偏光回折レンズ１２１に対応する光の偏光状態を切り替える場合、その偏光回折レンズ１２１の照射範囲に対応する偏光切替素子１１３に電圧の印可を行う。
【0041】
以上説明したように画像表示装置１を構成することで、画像表示装置１は、偏光回折レンズ１２１に照射する光を水平偏光または垂直偏光に切り替え、同じ光源で、表示パネル１４に照射する光を点光源または拡散光に切り替えることができる。
これによって、画像表示装置１は、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを画面全面で切り替えたり、部分的に切り替えたりすることができる。
これによって、画像表示装置１は、３Ｄ表示と２Ｄ表示とを画面全面で切り替えたり、部分的に切り替えたりすることができる。
【0042】
【0043】
（３Ｄ表示）
まず、図７を参照して、画像表示装置１の３Ｄ表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、３Ｄ表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示を入力する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、偏光板１１２を通過した水平偏光の平行光を、そのまま通過させるように偏光切替素子１１３を電圧制御する。具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光切替素子１１３への電圧の印可を行わない、あるいは、印可状態である場合には電圧の印可を停止する。
これによって、偏光切替素子１１３に入射した水平偏光の平行光は、水平偏光のままで偏光切替素子１１３を通過する。
まず、図７を参照して、画像表示装置１の３Ｄ表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、３Ｄ表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示を入力する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、偏光板１１２を通過した水平偏光の平行光を、そのまま通過させるように偏光切替素子１１３を電圧制御する。具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光切替素子１１３への電圧の印可を行わない、あるいは、印可状態である場合には電圧の印可を停止する。
これによって、偏光切替素子１１３に入射した水平偏光の平行光は、水平偏光のままで偏光切替素子１１３を通過する。
【0044】
そして、偏光切替素子１１３を通過した水平偏光の平行光は、偏光回折レンズアレイ１２の偏光回折レンズ１２１によって、偏光回折レンズ１２１ごとに光拡散素子１３に集光する。
その後、光拡散素子１３に集光した光は、光拡散素子１３によって拡散され、点光源Ｌｏとして、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、要素画像群を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、要素画像群を表示パネル１４に表示する。
これによって、点光源Ｌｏから出射した光が要素画像ｅに対応する領域を背面から照射することになり、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、インテグラル方式の立体像を視認することができる。
その後、光拡散素子１３に集光した光は、光拡散素子１３によって拡散され、点光源Ｌｏとして、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、要素画像群を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、要素画像群を表示パネル１４に表示する。
これによって、点光源Ｌｏから出射した光が要素画像ｅに対応する領域を背面から照射することになり、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、インテグラル方式の立体像を視認することができる。
【0045】
（２Ｄ表示）
次に、図８を参照して、画像表示装置１の２Ｄ表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、２Ｄ表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示を入力する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、偏光板１１２を通過した水平偏光の平行光を、垂直偏光の光に変換するように偏光切替素子１１３を電圧制御する。具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光切替素子１１３に電圧を印可する。
これによって、偏光切替素子１１３に入射した水平偏光の平行光は、垂直偏光に変換されて偏光切替素子１１３から出射される。
次に、図８を参照して、画像表示装置１の２Ｄ表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、２Ｄ表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示を入力する。
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、偏光板１１２を通過した水平偏光の平行光を、垂直偏光の光に変換するように偏光切替素子１１３を電圧制御する。具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光切替素子１１３に電圧を印可する。
これによって、偏光切替素子１１３に入射した水平偏光の平行光は、垂直偏光に変換されて偏光切替素子１１３から出射される。
【0046】
そして、偏光切替素子１１３で垂直偏光に変換された平行光は、偏光回折レンズアレイ１２の偏光回折レンズ１２１によって、偏光回折レンズ１２１ごとに発散されて、光拡散素子１３に照射される。
その後、光拡散素子１３に照射された光は、光拡散素子１３によって拡散され、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、二次元画像を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、二次元画像を表示パネル１４に表示する。
これによって、拡散光が二次元画像Ｇの表示領域全体を背面から照射することになり、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、二次元画像を視認することができる。
その後、光拡散素子１３に照射された光は、光拡散素子１３によって拡散され、表示パネル１４に照射される。
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、二次元画像を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、二次元画像を表示パネル１４に表示する。
これによって、拡散光が二次元画像Ｇの表示領域全体を背面から照射することになり、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、二次元画像を視認することができる。
【0047】
（３Ｄ／２Ｄ混在表示）
次に、図９を参照して、画像表示装置１の３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示、または、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示を、偏光回折レンズ１２１に対応する領域ごとに入力する。
ここでは、３Ｄ表示を行う領域の偏光回折レンズ１２１に対応する偏光切替素子１１３には、偏光状態を切り替えない旨を指示し、２Ｄ表示を行う領域の偏光回折レンズ１２１に対応する偏光切替素子１１３には、偏光状態を切り替える旨を指示する。
次に、図９を参照して、画像表示装置１の３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う動作について説明する。
画像表示装置１は、制御部２０の表示切替指示入力手段２３によって、３Ｄ／２Ｄ混在表示を行う切替指示として、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替えない旨を示す指示、または、偏光切替素子１１３の偏光状態を切り替える旨を示す指示を、偏光回折レンズ１２１に対応する領域ごとに入力する。
ここでは、３Ｄ表示を行う領域の偏光回折レンズ１２１に対応する偏光切替素子１１３には、偏光状態を切り替えない旨を指示し、２Ｄ表示を行う領域の偏光回折レンズ１２１に対応する偏光切替素子１１３には、偏光状態を切り替える旨を指示する。
【0048】
そして、画像表示装置１は、偏光切替制御手段２４によって、切替指示で指示された領域ごとに、偏光切替素子１１３の電圧を制御する。
具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光状態を切り替えない旨を指示された偏光切替素子１１３については電圧を印可せず、偏光状態を切り替える旨を指示された偏光切替素子１１３については電圧を印可する。
具体的には、偏光切替制御手段２４は、偏光状態を切り替えない旨を指示された偏光切替素子１１３については電圧を印可せず、偏光状態を切り替える旨を指示された偏光切替素子１１３については電圧を印可する。
【0049】
これによって、３Ｄ表示を行う領域の水平偏光の平行光は、水平偏光のままで偏光切替素子１１３を通過する。
そして、偏光切替素子１１３を通過した水平偏光の光は、偏光回折レンズアレイ１２の偏光回折レンズ１２１によって、偏光回折レンズ１２１ごとに光拡散素子１３に集光する。
その後、光拡散素子１３に集光した光は、光拡散素子１３によって拡散され、点光源Ｌｏとして、表示パネル１４に照射される。
そして、偏光切替素子１１３を通過した水平偏光の光は、偏光回折レンズアレイ１２の偏光回折レンズ１２１によって、偏光回折レンズ１２１ごとに光拡散素子１３に集光する。
その後、光拡散素子１３に集光した光は、光拡散素子１３によって拡散され、点光源Ｌｏとして、表示パネル１４に照射される。
【0050】
一方、２Ｄ表示を行う領域の水平偏光の平行光は、偏光切替素子１１３によって、垂直偏光に変換される。
そして、偏光切替素子１１３で垂直偏光に変換された平行光は、偏光回折レンズアレイ１２の偏光回折レンズ１２１によって、偏光回折レンズ１２１ごとに発散されて、光拡散素子１３に照射される。
その後、光拡散素子１３に照射された光は、光拡散素子１３によって拡散され、表示パネル１４に照射される。
そして、偏光切替素子１１３で垂直偏光に変換された平行光は、偏光回折レンズアレイ１２の偏光回折レンズ１２１によって、偏光回折レンズ１２１ごとに発散されて、光拡散素子１３に照射される。
その後、光拡散素子１３に照射された光は、光拡散素子１３によって拡散され、表示パネル１４に照射される。
【0051】
そして、画像表示装置１は、制御部２０の３Ｄ／２Ｄ画像入力手段２１によって、要素画像群と二次元画像とが混在した画像を入力し、３Ｄ／２Ｄ画像表示手段２２によって、画像を表示パネル１４に表示する。
これによって、要素画像ｅを表示した表示パネル１４の領域には、点光源Ｌｏから出射した光が背面照射され、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、インテグラル方式の立体像を視認することができる。
また、二次元画像Ｇを表示した表示パネル１４の領域には、拡散光が背面照射され、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、二次元画像を視認することができる。
これによって、要素画像ｅを表示した表示パネル１４の領域には、点光源Ｌｏから出射した光が背面照射され、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、インテグラル方式の立体像を視認することができる。
また、二次元画像Ｇを表示した表示パネル１４の領域には、拡散光が背面照射され、正面から表示パネル１４を観察する観察者は、二次元画像を視認することができる。
【0052】
〔変形例〕
以上、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の構成および動作について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
以上、本発明の実施形態に係る画像表示装置１の構成および動作について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
【0053】
（平行光出射部の変形）
平行光出射部１１は、図１０に示す平行光出射部１１Ｂの構成としてもよい。
図１０（ａ）に示すように、平行光出射部１１Ｂは、平行光源１１１と、透過・遮光素子１１４と、偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂと、λ／２波長板１１６と、を備える。
平行光出射部１１は、図１０に示す平行光出射部１１Ｂの構成としてもよい。
図１０（ａ）に示すように、平行光出射部１１Ｂは、平行光源１１１と、透過・遮光素子１１４と、偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂと、λ／２波長板１１６と、を備える。
【0054】
平行光源１１１は、図２で説明した平行光出射部１１の構成と同じものであるため説明を省略する。
透過・遮光素子１１４は、平行光源１１１が出射する平行光の一部を遮光するものである。透過・遮光素子１１４が光を透過する透過領域の幅Ｗ１と光を遮光する遮光領域の幅Ｗ２は同じとし、後記するλ／２波長板１１６と同じ幅とする。この透過・遮光素子１１４は、例えば、液晶パネルで構成することで、部分的に透過領域を形成したり、遮光領域を形成したりすることができる。
透過・遮光素子１１４の透過領域を透過した光は、偏光回折素子１１５Ａに照射される。
透過・遮光素子１１４は、平行光源１１１が出射する平行光の一部を遮光するものである。透過・遮光素子１１４が光を透過する透過領域の幅Ｗ１と光を遮光する遮光領域の幅Ｗ２は同じとし、後記するλ／２波長板１１６と同じ幅とする。この透過・遮光素子１１４は、例えば、液晶パネルで構成することで、部分的に透過領域を形成したり、遮光領域を形成したりすることができる。
透過・遮光素子１１４の透過領域を透過した光は、偏光回折素子１１５Ａに照射される。
【0055】
偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂは、２枚１組で、平行光源１１１から照射される入射光を偏光状態に応じて回折し、光軸をシフトさせるものである。
それぞれの偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂは、水平偏光または垂直偏光の入射光を、偏光状態に応じて、異なる方向に±１次光として回折させるものである。
この偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂは、水平偏光または垂直偏光の入射光の偏光状態に応じて、回折格子の溝方向を上下方向としたとき、左右方向に入射光を回折させる。
ここでは、偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂは、射出光線の位相を１８０度ずらして対向させ、光軸が透過領域の幅Ｗ１の１／２ずれるように予め定めた距離だけ離間して配置する。
なお、偏光状態に応じて、回折方向を変える偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂには、公知の素子を用いればよい。例えば、特開２００８－２３３５３９号公報、特開２０１６－１３６１６５号公報、特開２００６－１０６７２６号公報等で開示されている偏光回折素子を用いることができる。
ここでは、偏光回折素子１１５Ａは、入射した平行光のうち、垂直偏光の光を水平偏光に変換し、－１次光として、偏光回折素子１１５Ｂに照射する。
また、偏光回折素子１１５Ａは、入射した平行光のうち、水平偏光の光を垂直偏光に変換し、＋１次光として、偏光回折素子１１５Ｂに照射する。
偏光回折素子１１５Ｂは、偏光回折素子１１５Ａから照射される水平偏光の光を垂直偏光の光に変換し、＋１次光として、λ／２波長板１１６に照射する。
また、偏光回折素子１１５Ｂは、偏光回折素子１１５Ａから照射される垂直偏光の光を水平偏光の光に変換し、－１次光として、偏光回折レンズアレイ１２（図２）に照射する。
それぞれの偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂは、水平偏光または垂直偏光の入射光を、偏光状態に応じて、異なる方向に±１次光として回折させるものである。
この偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂは、水平偏光または垂直偏光の入射光の偏光状態に応じて、回折格子の溝方向を上下方向としたとき、左右方向に入射光を回折させる。
ここでは、偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂは、射出光線の位相を１８０度ずらして対向させ、光軸が透過領域の幅Ｗ１の１／２ずれるように予め定めた距離だけ離間して配置する。
なお、偏光状態に応じて、回折方向を変える偏光回折素子１１５Ａ，１１５Ｂには、公知の素子を用いればよい。例えば、特開２００８－２３３５３９号公報、特開２０１６－１３６１６５号公報、特開２００６－１０６７２６号公報等で開示されている偏光回折素子を用いることができる。
ここでは、偏光回折素子１１５Ａは、入射した平行光のうち、垂直偏光の光を水平偏光に変換し、－１次光として、偏光回折素子１１５Ｂに照射する。
また、偏光回折素子１１５Ａは、入射した平行光のうち、水平偏光の光を垂直偏光に変換し、＋１次光として、偏光回折素子１１５Ｂに照射する。
偏光回折素子１１５Ｂは、偏光回折素子１１５Ａから照射される水平偏光の光を垂直偏光の光に変換し、＋１次光として、λ／２波長板１１６に照射する。
また、偏光回折素子１１５Ｂは、偏光回折素子１１５Ａから照射される垂直偏光の光を水平偏光の光に変換し、－１次光として、偏光回折レンズアレイ１２（図２）に照射する。
【0056】
λ／２波長板１１６は、入射光に対して１／２波長の位相差を生じさせて、偏光方向を９０度回転させるものである。
ここでは、λ／２波長板１１６は、透過・遮光素子１１４の透過領域の幅Ｗ１と同じ幅で、透過・遮光素子１１４の透過領域に対して幅Ｗ１の１／２だけ水平方向（ｘ方向）にずらして配置する。
λ／２波長板１１６は、偏光回折素子１１５Ｂから照射される垂直偏光の光を水平偏光の光に変換し、偏光回折レンズアレイ１２（図２）に照射する。
これによって、偏光回折レンズアレイ１２（図２）に照射される光は、すべて水平偏光の光となり、平行光出射部１１Ｂは、水平偏光の平行光を生成することができる。
ここでは、λ／２波長板１１６は、透過・遮光素子１１４の透過領域の幅Ｗ１と同じ幅で、透過・遮光素子１１４の透過領域に対して幅Ｗ１の１／２だけ水平方向（ｘ方向）にずらして配置する。
λ／２波長板１１６は、偏光回折素子１１５Ｂから照射される垂直偏光の光を水平偏光の光に変換し、偏光回折レンズアレイ１２（図２）に照射する。
これによって、偏光回折レンズアレイ１２（図２）に照射される光は、すべて水平偏光の光となり、平行光出射部１１Ｂは、水平偏光の平行光を生成することができる。
【0057】
なお、平行光出射部１１Ｂは、垂直偏光の平行光を生成する場合、図１０（ｂ）に示すように、透過・遮光素子１１４の透過領域と遮断領域とを切り替えればよい。
この透過・遮光素子１１４の切り替えは、図６で説明した制御部２０の偏光切替制御手段２４で行えばよい。
この透過・遮光素子１１４の切り替えは、図６で説明した制御部２０の偏光切替制御手段２４で行えばよい。
【0058】
すなわち、画像表示装置１が３Ｄ表示を行う場合、偏光切替制御手段２４は、図１０（ａ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
また、画像表示装置１が２Ｄ表示を行う場合、偏光切替制御手段２４は、図１０（ｂ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
また、画像表示装置１が３Ｄ表示と２Ｄ表示とを混在して表示する場合、偏光切替制御手段２４は、３Ｄ表示を行う領域に対しては、図１０（ａ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。また、偏光切替制御手段２４は、２Ｄ表示を行う領域に対しては、図１０（ｂ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
このように、平行光出射部１１Ｂは、平行光出射部１１（図２）で示した偏光板１１２がなく、光効率のロスが少ないため、高輝度な画像を表示することができる。
また、画像表示装置１が２Ｄ表示を行う場合、偏光切替制御手段２４は、図１０（ｂ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
また、画像表示装置１が３Ｄ表示と２Ｄ表示とを混在して表示する場合、偏光切替制御手段２４は、３Ｄ表示を行う領域に対しては、図１０（ａ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。また、偏光切替制御手段２４は、２Ｄ表示を行う領域に対しては、図１０（ｂ）に示すような透過領域と遮光領域となるように透過・遮光素子１１４を制御する。
このように、平行光出射部１１Ｂは、平行光出射部１１（図２）で示した偏光板１１２がなく、光効率のロスが少ないため、高輝度な画像を表示することができる。
【0059】
（その他）
以上説明した実施形態において、一方の偏光状態を垂直偏光、他方の偏光状態を水平偏光としても構わない。
また、ここでは、水平偏光および垂直偏光で光の回折を制御したが、一方の偏光状態を左円偏光、他方の偏光状態を右円偏光、または、一方の偏光状態を右円偏光、他方の偏光状態を左円偏光として、光の回折を制御しても構わない。
以上説明した実施形態において、一方の偏光状態を垂直偏光、他方の偏光状態を水平偏光としても構わない。
また、ここでは、水平偏光および垂直偏光で光の回折を制御したが、一方の偏光状態を左円偏光、他方の偏光状態を右円偏光、または、一方の偏光状態を右円偏光、他方の偏光状態を左円偏光として、光の回折を制御しても構わない。
【符号の説明】
【0060】
１ 画像表示装置
１０ 表示部
１１，１１Ｂ 平行光出射部
１１１ 平行光源
１１２ 偏光板
１１３ 偏光切替素子
１１４ 透過・遮光素子
１１５Ａ，１１５Ｂ 偏光回折素子
１１６ λ／２波長板
１２ 偏光回折レンズアレイ
１２１ 偏光回折レンズ
１３ 光拡散素子
１４ 表示パネル
２０ 制御部
２１ ３Ｄ／２Ｄ画像入力手段
２２ ３Ｄ／２Ｄ画像表示手段
２３ 表示切替指示入力手段
２４ 偏光切替制御手段
Ｌｏ 点光源
１０ 表示部
１１，１１Ｂ 平行光出射部
１１１ 平行光源
１１２ 偏光板
１１３ 偏光切替素子
１１４ 透過・遮光素子
１１５Ａ，１１５Ｂ 偏光回折素子
１１６ λ／２波長板
１２ 偏光回折レンズアレイ
１２１ 偏光回折レンズ
１３ 光拡散素子
１４ 表示パネル
２０ 制御部
２１ ３Ｄ／２Ｄ画像入力手段
２２ ３Ｄ／２Ｄ画像表示手段
２３ 表示切替指示入力手段
２４ 偏光切替制御手段
Ｌｏ 点光源
【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】