图像显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种图像显示装置，能够扩展视域角并且能够减少串扰。实施方式的图像显示装置具备对包含视差图像成分的多条第一光线进行投射的投射部。此外，具备：使上述第一光线在第一平面内偏转而获得第二光线的第一偏转部；以及使上述第二光线在上述第一平面内进一步偏转而获得第三光线并对该第三光线进行投射的第二偏转部。
【专利说明】图像显示装置
[0001]本申请以日本专利申请2013 - 051065号(申请日2013年3月13日)以及日本专利申请2013-137222(申请日2013年6月28日)为基础，享受上述申请的优先权。本申请通过参照上述申请而包括上述申请的全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明的实施方式涉及图像显示装置。
【背景技术】
[0003]使用柱状透镜生成多视差的图像(例如立体图像)的技术已广泛知晓，但难以扩大表示能够正常地观察图像的范围的视域角。例如在意欲利用柱状透镜增大形成图像的光线的折射角来扩大视域角的情况下，像差变大，光线朝不想要的方向偏转，由此产生视差间的串扰。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的课题在于提供一种能够扩展视域角并且能够减少串扰的图像显示装置。
[0005]实施方式的图像显示装置具备投射包含视差图像成分的多条第一光线的投射部。此外，具备:将上述第一光线在第一平面内偏转而获得第二光线的第一偏转部；以及将上述第二光线在上述第一平面内进一步偏转而获得第三光线并投射该第三光线的第二偏转部。
[0006]根据上述结构，能够提供一种能够扩展视域角并且能够减少串扰的图像显示装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是第一实施方式所涉及的图像显示装置的概要图。
[0008]图2是对第一实施方式所涉及的投影图像进行说明的图。
[0009]图3是示出第一实施方式所涉及的图像显示部的图。
[0010]图4是示出第一实施方式所涉及的第一以及第二柱状透镜的图。
[0011]图5是对第一实施方式所涉及的视域角进行说明的图。
[0012]图6是对第一实施方式所涉及的图像显示装置的作用进行说明的图。
[0013]图7是示出第一变形例所涉及的图像显示部的图。
[0014]图8是对第一变形例所涉及的图像显示装置的作用进行说明的图。
[0015]图9是示出第二变形例所涉及的图像显示部的图。
[0016]图10是对第二变形例所涉及的图像显示装置的作用进行说明的图。
[0017]图11是示出第二变形例所涉及的图像显示部的比较的图。
[0018]图12是示出第二实施方式所涉及的图像显示部的图。
[0019]图13是示出第二实施方式所涉及的第三柱状透镜的图。
[0020]图14是对第二实施方式所涉及的投影图像进行说明的图。
[0021]图15是对第二实施方式所涉及的图像显示装置的作用进行说明的图。
[0022]图16是示出第三实施方式所涉及的图像显示部的图。
[0023]图17是对第三实施方式所涉及的杂散光进行说明的图。
[0024]图18是示出第三实施方式所涉及的图像显示部的变形例的图。
[0025]图19是示出第四的实施方式所涉及的图像显示部的图。
[0026]图20是对第四的实施方式所涉及的作用进行说明的图。
[0027]图21是对第四的实施方式所涉及的作用进行说明的图。
[0028]图22是示出第四的实施方式所涉及的图像显示部的变形例的图。
【具体实施方式】
[0029]以下，参照附图对实施方式所涉及的图像显示装置进行说明。
[0030](第一实施方式)
[0031]图1 (a)以及(b)是第一实施方式所涉及的图像显示装置100的概要图。图1 (a)描绘出观察者的双眼并示出水平视野内(水平面内)的图像显示装置100，此外，图1 (b)描绘出观察者的一只眼并示出垂直视野内(垂直面内)的图像显示装置100。另外，此处的水平以及垂直以观察者的双眼为基准，并不是一定要意味着严格确定的水平以及垂直。即，将双眼所配置的视野以及与该视野大致平行的面定义为水平面(X — y平面)(第一平面)，将与该水平面大致正交的面定义为垂直面(X - z平面)。
[0032]图像显示装置100具备图像投射部101以及图像显示部102。图像投射部101是设置在1- Z平面上的面状的部件。该图像投射部101将包含形成在y轴方向(第一方向)具有视差的图像(投影图像)的视差图像成分的多条光线(第一光线)朝X轴方向(第二方向)投射。图像显示部102与图像投射部101的面对置，是设置在y —z平面上的面状部件。该图像显示部102具备第一偏转部103A以及第二偏转部103B。第一偏转部103A通过使第一光线在X -1平面内偏转而获得第二光线。第二偏转部103B通过使第二光线在X — y平面内进一步偏转而获得第三光线，将该第三光线朝与设定于图像显示装置100的前方的观察区域的视差图像成分相应的方向投射。观察者通过从观察区域观察图像显示部102所投射的多条第三光线，例如能够立体观察投影图像。
[0033]此处，图2是对投影图像进行说明的图。另外，该例子所示的投影图像是具有4个视差的图像。在以下的说明中，只要没有特别否决便以该投影图像为基础进行说明。
[0034]利用配置于某一基准面的多个照相机对被摄体进行撮影，根据来自多个照相机的多个视差图像生成投影图像。此外，也可以根据通过打底而制作成的图像并通过运算制作多个视点的视差图像，根据该视差图像生成用于供观察者立体观察的图像。各个视差图像分别被分割成多个(编号i)的视差图像成分。该视差图像成分是短条状的图像段，通过对排列有标注相同的编号i的视差图像成分的要素图像i进一步进行排列而生成投影图像。这样生成的投影图像具有多个像素。
[0035]在图2的例子中，使用与视差数数量相同的四个视差图像、即左用(L)、中左用(CL)、中右用(CR)、右用(R)的图像。另外，左、中左、中右、右的位置关系，例如在利用照相机进行撮影的情况下，与撮影时的位置关系对应。各视差图像分别被分割成四个视差图像成分、即LI?L4、CLl?CL4、CRl?CR4、Rl?R4。通过以保持视差图像的位置关系的方式排列LUCLUCRURl而获得要素图像I。相同地，根据L2、CL2、CR2、R2获得要素图像2，根据L3、CL3、CR3、R3获得要素图像3，根据L4、CL4、CR4、R4获得要素图像4。此处，保持位置关系是指，如果获得视差图像成分的原来的视差图像是左用则该视差图像成分在要素图像中位于左，相同地，如果视差图像是中左用、中右用、右用则视差图像成分在要素图像中分别位于中左、中右、右。这些要素图像I?要素图像4按照编号的顺序排列而形成投影图像。
[0036]图1所示的图像投射部101具备光源IOlA和光调制部101B。
[0037]光源IOlA例如是将LD (激光二极管:Laser Diode)等发光元件呈面状排列多个、对光调制部IOlB射出多条光线(光束)的面发光装置。对光调制部IOlB射出的光线优选是光束的扩展角度小且定向性高的光线。从低消耗电力的观点出发，优选使用LED、有机EL以及LD。进而，从色再现性、光束的小径化、光束的射出角度以及宽度等的调整所带来的视差生成的容易程度的观点出发，优选是LD。
[0038]光调制部IOlB通过对从光源101接受的光线的色进行调制，生成与图像(投影图像)所具有的像素对应的光线。作为投影图像，在从该光调制部IOlB射出的多条光线中如上所述包含多个视差图像成分。光调制部IOlB例如是SLM (空间光调制器)，能够使用平板型的液晶显不面板(LC0S等)。
[0039]另外，作为图像投射部101，例如也能够使用具有卤素灯等的光源IOlA以及例如LCOS等的光调制部IOlB的投影仪。
[0040]图3是示出图1中的图像显示部102的图。图3 (a)描绘出观察者的双眼并示出水平视野内(水平面内)的图像显示部102，此外，图3 (b)描绘出观察者的一只眼并示出垂直视野内(垂直面内)的图像显示部102。
[0041]图像显示部102具备第一偏转部(第一柱状透镜)103A以及第二偏转部(第二柱状透镜)103B。此外，在作为光源IOlA使用LD的情况下，具备漫射部104。通过将这些部件设置于例如框(未图示)中，能够在维持相对的位置关系的情况下加以固定。此外，为了稳定地固定，也可以根据需要而在第一柱状透镜103A和第二柱状透镜103B之间装备透明板105。
[0042]第一柱状透镜103A具备具有正的折射力的凸面，通过对由图像投射部101投射的光线(第一光线)进行折射，在水平面(X — y平面)内使该光线朝y轴方向偏转。即，通过使第一光线绕Z轴朝正或者负的旋转方向旋转而偏转。另外，此处的旋转设为第一光线的单位矢量的X轴成分以及I轴成分的I轴方向的正或者负不改变的范围内的旋转。由此，分离包含于图像(投射图像)的视差图像成分。将该偏转后的光相对于第二柱状透镜103B射出。此处，图4 (a)所示的第一柱状透镜103A是在z轴方向(第三方向)具有母线(图中的双点划线)、即在垂直方向上细长的多个凸状的第一柱面透镜1031A在y轴方向排列的片状的部件。该第一柱面透镜1031A的间距(y轴方向的宽度)是与投影图像所包含的要素图像的间距(视差图像成分的排列方向的宽度)相同的程度。
[0043]第二柱状透镜103B具备具有正的折射力的凸面，通过对由第一柱状透镜103A投射的光线(第二光线)进一步进行折射，在水平面(X — y平面)内使光线朝与第一柱状透镜103A偏转第一光线的y轴方向相同的方向进一步偏转。由此，相对于漫射部104以与视差图像成分相应的角度射出光线(第三光线)。此处，能够通过预先决定观察者想要观察(意图)的图像，并基于此事先设定与视差图像成分相应的角度。
[0044]图4 (b)所示的第二柱状透镜103B是在z轴方向具有母线(图中的双点划线)的多个凸状的第二柱面透镜1031B在y轴方向排列的片状的部件。第二柱状透镜103设置成使第二柱面透镜1031B的光轴(图中点划线)与所对置的第一柱面透镜1031A的光轴一致。此外，凸状的入射面设置于相比第一柱面透镜1031A的焦点位置(图3中X标记)靠第一柱状透镜103A侧(后方)。该第二柱面透镜1031B的间距(y轴方向的宽度)是与第一柱面透镜1031A的间距(y轴方向的宽度)相同的程度。
[0045]图5是对第一视域角Θ I以及第二视域角Θ 2进行说明的图。
[0046]此处，视域角是在观察区域中观察者能够立体观察投影图像的范围(表示范围的角度)。此处的视域角被定义成，在水平面内，以柱状透镜的光轴作为中心相互平行的两条光线通过朝柱状透镜入射而被偏转，该偏转后的两条光线所成的角度(< 180° )。
[0047]如图5(a)所示，在假定没有第二柱状透镜103B的情况下，将从第一柱状透镜103A的第一柱面透镜1031A的光轴离开距离d的平行的两条光线A以及光线B朝第一柱状透镜103A入射，由第一柱面透镜1031A以与光轴所成的角Φ1 ? 90° )折射的光线A’以及光线B’在焦点位置处所成的角度Θ1 (<180° )定义为第一视域角。
[0048]此外，如图5 (b)所示，将上述的光线A’以及光线B’进一步朝第二柱状透镜103B入射，由第二柱面透镜1031B以与光轴所成的角Φ2 ( Φ1 < Φ2 < 90° )折射的光线A’’以及光线B’’所成的角度Θ2 (Θ1< Θ2<180° )定义为第二视域角。
[0049]漫射部104将由第二柱状透镜103B投射的光线朝垂直方向漫射。漫射部104为了使光线朝垂直方向漫射且抑制朝水平方向的漫射，例如优选使用将塑料作为材质的各向异性漫射板。通过使漫射部104显示视差图像，观察者能够在观察区域中在漫射部104的前方或者背面侧识别立体图像。另外，在作为光源103A使用LD以外的例如LED等的情况下，在不具备漫射部104的情况下，观察者在观察区域中直接观察第二柱状透镜103B所射出的光线，由此能够在第二柱状透镜103B的前方或者背面侧识别立体图像。
[0050]以下，参照图6对第一实施方式所涉及的图像显示装置100的作用进行说明。在图6中，用按照视差图像成分L1、CLU CRU RU L2、CL2、……、CR4、R4的顺序排列的段的图案表示投射的投射图像。
[0051]从各个段对第一柱状透镜103A投射具有视差图像成分的光线。另外，在图6中仅图示出投射的光线中的相对于第一柱状透镜的光轴平行的光线。如图6所示，对于与一个要素图像相当的四个视差图像成分对应一个第一柱面透镜1031A。即，具有视差图像成分的光线朝针对每个要素图像而不同的第一柱面透镜1031A入射。
[0052]入射到第一柱面透镜1031A的光线借助第一柱面透镜1031A所具有的正的折射力而向朝向光轴的方向(内侧)折射。即，具有视差图像成分LI~L4、CL1~CL4的光线朝从观察者的角度来看的左、中左的方向折射，具有视差图像成分CRl~CR4、R1~R4的光线朝从观察者的角度来看的中右、右的方向折射。此时，为了使光线以针对每个视差图像成分而不同的角度从第一柱面透镜1031A射出，能够朝不同的方向分离多个视差图像成分。从第一柱面透镜1031A射出的光线通过透明板105朝针对每个要素图像而不同的第二柱面透镜1031B入射。
[0053]入射到第二柱面透镜1031B的光线借助第二柱面透镜1031B所具有的正的折射力而进一步向朝向光轴的方向(内侧)折射。即，具有视差图像成分LI?L4、CLl?CL4的光线进一步朝从观察者的角度来看的左、中左的方向折射，具有视差图像成分CRl?CR4、Rl?R4的光线进一步朝从观察者的角度来看的中右、右的方向折射。由此，具有视差图像成分的光线朝与视差图像成分相应的方向射出。这样，具有由第一柱面透镜1031A分离的视差图像成分的光线朝扩展上述的视域角的方向偏转。
[0054]从第二柱面透镜1031B射出的光线由漫射部104朝垂直方向漫射，朝观察区域投射。在观察区域中，观察者通过观察具有视差图像成分的该光线所形成的图像而能够进行立体观察。
[0055]此处，例如，假定使用单一的柱状透镜，为了扩展视域角而增大基于柱面透镜的折射角。此时，像差变大，因此，以与事先确定的角度不同的角度射出包含视差图像成分的光线，认为会无法充分分离视差图像成分而产生串扰。
[0056]因而，根据本实施方式所涉及的图像显示装置100，使用两个柱状透镜(第一柱状透镜103A以及第二柱状透镜103B)分阶段地(两个阶段)折射光线，由此能够扩展视域角并且减少串扰。
[0057]另外，在以上的说明中，对仅在水平视野内赋予视差(水平视差)的图像显示装置的实施方式进行说明。但是，也可以不仅在水平视野内而且也在垂直视野内赋予垂直视差。在该情况下，对于投射图像，从图像投射部101投射在水平以及垂直视野内赋予视差的视差图像，利用具有透镜二维地排列的透镜阵列的第一偏转部1031A以及第二偏转部1031B分离投射图像所包含的赋予水平视差以及垂直视差的视差图像。
[0058]此外，作为图像投射部101，也可以代替光调制部IOlB而具备直接印刷了视差图像成分的印刷部(印刷图像)101C。另外，在该情况下，为了能够使用来自周围的光的反射光，只要根据需要设置光源IOlA即可。在该情况下，来自印刷部IOlC的光被充分地漫射，因此也可以不具备漫射部104。
[0059]此外，作为投射图像，并不是一定需要导入由双眼视差而引起的立体视角，即便是朝双眼到达相同的影像的程度的低密度的视差配置，借助运动视差也能够获得良好的立体感。进而，不以获得立体感为目的而根据观察的位置显示完全不同的影像，例如可以实现对从右观察画面的人和从左观察画面的人赋予不同的信息的应用。
[0060](第一变形例)
[0061]在图3所示的图像显示部102中，以第二偏转部(第二柱状透镜)103B具有凸状的第二柱面透镜1031B为例进行了说明，但并不限定于此。
[0062]图7是示出第一变形例所涉及的图像显示部102的图。在图7所示的图像显示部102中，第二柱状透镜103代替凸状的第二柱面透镜1031A而具有凹状的第二柱面透镜1031A。
[0063]第二柱状透镜103B具备具有负的折射力的凹面，通过对由第一柱状透镜103A投射的光线进行折射，使光线在水平面(X — y平面)内偏转。由此，对漫射部104以与视差图像成分相应的角度射出光。此处，第二柱状透镜103B是在垂直方向具有母线的多个凹状的第二柱面透镜1031B在水平方向排列的片状的部件。第二柱状透镜103以使第二柱面透镜1031B的光轴(图中点划线)与所对置的第一柱面透镜1031A的光轴一致的方式设置。此外，相对于第一柱状透镜103A，凹状的入射面远离第一柱面透镜1031A的焦点位置(图中X标记)而设置。该第二柱面透镜1031B的间距(y轴方向的宽度)为与第一柱面透镜1031A的间距(y轴方向的宽度)相同的程度。
[0064]图8是对第一变形例所涉及的图像显示装置100的作用进行说明的图。这样，将具有由第一柱面透镜1031A分离后的视差图像成分的光线借助第二柱面透镜1031B所具有的负的折射力朝扩展视域角的方向偏转。
[0065]另外，也能够将第二柱面透镜1031B的间距(y轴方向的宽度)形成得大于第一柱面透镜1031A的间距(y轴方向的宽度)。由此，能够使画面周边的光线朝向画面的中央偏转。
[0066](第二变形例)
[0067]在图3所示的图像显示部102中，以第一柱面透镜1031A的间距(y轴方向的宽度)与第二柱面透镜1031B的间距(y轴方向的宽度)为相同程度为例进行了说明，但并不限定于此。
[0068]图9是示出第二变形例所涉及的图像显示部102的图。在图9 Ca)所示的图像显示部102中，第一柱面透镜1031A的间距(y轴方向的宽度)大于第二柱面透镜1031B的间距(y轴方向的宽度)。此外，设置成使第一柱状透镜103A的中心轴(图中虚线)与第二柱状透镜103B的中心轴(图中虚线)一致。此时，优选随着远离中心轴，对置的第一柱面透镜1031A与第二柱面透镜1031B的光轴的y轴方向上的偏移量逐渐变大，但位于最靠端部的第一柱面透镜1031A以及第二柱面透镜1031B的光轴的偏移量δ在第一柱面透镜1031Α的间距的1/2以下。
[0069]图10是对第二变形例所涉及的图像显示装置100的作用进行说明的图。此外，图11是示出图3所示的图像显示部102与本变形例所涉及的图像显示部102的比较的图。另夕卜，图11 (a)示出第一实施方式所涉及的图像显示部102,此外，图11 (b)示出本变形例所涉及的图像显示部102。
[0070]如图10所示，该图像显示装置100的作用基本上与图6相同。但是，由于如上述那样使第一柱面透镜1031A的间距和第二柱面透镜1031B的间距不同，所以如图11所示，随着远离中心轴，由两个光线围成的视域朝趋向中心轴的方向(内侧)移动。
[0071]此外，即便对于图7所示的图像显示部102，也能够如图9 (b)所示那样将第二柱面透镜1031B的间距(y轴方向的宽度)形成得大于第一柱面透镜1031A的间距(y轴方向的宽度)。由此，能够使画面周边的光线朝向画面的中央偏转。
[0072]根据本变形例所涉及的图像显示装置100，例如能够减少由最靠端部的柱面透镜折射后的光线且是无法到达观察者的光线的量。因而，在观察区域中能够扩大观察者可立体观察的范围。
[0073]另外，此处使第一柱状透镜103A与第二柱状透镜103B的中心轴一致，但并不限定于此。即，在有意图地相对于图像显示装置使观察区域沿左右移动等的情况下，也对应地使中心轴沿y轴方向移动。
[0074](第二实施方式)
[0075]图12是示出第二实施方式所涉及的图像显示部102的图。图像显示部102在第一柱状透镜103A和第二柱状透镜103B之间具有第三偏转部(第三柱状透镜)103C。另外，对与第一实施方式所涉及的图像显示装置100相同的结构省略说明。
[0076]第三柱状透镜103C设置于第一柱面透镜1031A的焦点位置。图13所示的第三柱状透镜103C是在以预定的角度Φ (此处Φ = 45° )与第一柱面透镜103A的母线(垂直方向)交叉的方向(第四方向)具有母线的多个凸状的第三柱面透镜1031C在相对于母线正交的方向(第五方向)排列的片状的部件。此时，第二柱状透镜103B相对于第三柱状透镜103C设置于第三柱状透镜103C的焦点距离的2倍距离的位置。
[0077]图14是对投影图像进行说明的图。另外，该例所示的投影图像是具有16个视差的图像。
[0078]在图14的例子中，使用与视差数相同数量的16个视差图像、即左用(L)、中左I?7用(CL11?CL17)、中右I?7用(CR11?CR17)、右用(R)的图像。各视差图像分别分割成四个视差图像成分、即LI?L4、CL11?CL14、CL21?CL24、CL31?CL34、CL41?CL44、CL51 ?CL54、CL61 ?CL64、CL71 ?CL74、CR11 ?CR14、CR21 ?CR24、CR31 ?CR34、CR41 ?CR44、CR51 ?CR54、CR61 ?CR64、CR71 ?CR74、Rl ?R4。通过视差图像成分 L1、CLlUCL21、CL31、CL41、CL51、CL61、CL71、CR11、CR21、CR31、CR41、CR51、CR61、CR71、R1 呈 4X4的矩阵状排列而获得要素图像I。相同地，获得要素图像2?4。这些要素图像I?要素图像4按照编号的顺序排列而形成正方形的投影图像。
[0079]图15是对第二实施方式所涉及的图像显示装置200的作用进行说明的图。
[0080]入射到第一柱面透镜1031A的光线以针对每个视差图像成分而不同的角度从第一柱面透镜1031A射出，能够沿不同的方向分离多个视差图像成分(a)。从第一柱面透镜1031A射出的光线朝针对每个要素图像而不同的第三柱面透镜1031C入射。
[0081]入射到第三柱面透镜1031C的光线朝要素图像的视差图像成分的各行(y轴方向)分别不同的方向偏转，由此在X轴方向成为I行(具有阶梯差)的列而从第三柱面透镜1031C射出(b)。从第三柱面透镜1031C射出的光线朝针对每个要素图像而不同的第二柱面透镜1031B入射。
[0082]入射到第二柱面透镜1031B的光线借助第二柱面透镜1031B所具有的正的折射力而进一步朝趋向光轴的方向(内侧)折射(C)。这样，具有由第一柱面透镜1031A以及第三柱面透镜1031C分离后的视差图像成分的光线朝扩展上述的视域角的方向偏转。
[0083]从第二柱面透镜1031B射出的光线由漫射部104朝垂直方向漫射,并朝观察区域投射。在观察区域中，观察者通过观察具有视差图像成分的该光线所形成的图像而能够进行立体观察。
[0084]根据本实施方式所涉及的图像显示装置200，例如即便在第一柱状透镜、第二柱状透镜的各柱面透镜的间距为恒定的情况下，也能够在水平以及垂直方向排列视差图像成分，因此能够在保持相同的像素间距不变的状态下使视差数增加。由此，在观察区域中观察者能够在更宽广的视域中进行顺畅的立体观察。
[0085]另外，第三柱面透镜1031C的母线的角度Φ并不限定于Φ =45°，在设定投影图像的水平方向的间距W、垂直方向的间距H的情况下，能够设为Φ =atan(W/H)。此时，在设定第三柱状透镜103C的焦点距离f的情况下，第二柱状透镜1031C设置于相距第三柱状透镜103C为距离d = fX (I + 1/tan2 Φ )的位置。
[0086]此外，第三偏转部103C也可以是代替第三柱面透镜1031C而具有各透镜部分具有平面的斜棱镜的片状的部件。
[0087]此外，在以上的说明中，基于第一实施方式的图像显示装置100进行了说明，但当然也可以基于第一实施方式的图像显示装置100的各变形例。
[0088](第三实施方式)
[0089]图16是示出第三实施方式所涉及的图像显示部102的图。图像显示部102在第一柱状透镜103A和第二柱状透镜103B之间具有遮光部106。另外,对与第一实施方式所涉及的图像显示装置100相同的结构省略说明。
[0090]图17是对杂散光进行说明的图。原来，优选由第一柱面透镜1031A偏转后的光线朝对置的第二柱面透镜1031B (称作对置透镜)入射。但是，光线的一部分如图17所示那样不朝对置透镜入射而朝与对置透镜相邻的第二柱面透镜1031B (相邻透镜)入射。这样的光线成为杂散光，朝不想要的方向偏转，结果产生串扰。
[0091]遮光部106是对由第一柱面透镜1031A偏转后的光线(第二光线)且是朝同与该第一柱面透镜1031A相邻的第一柱面透镜1031A对置的第二柱面透镜1031B入射的光线(杂散光)进行遮光的部件。
[0092]在图16的例子中，遮光部106是夹设于第一柱状透镜103A的凹部和第二柱状透镜103B的凹部之间的例如将不锈钢作为材质的金属线等圆柱形状的部件。由此，不仅能够对杂散光进行遮光，而且能够稳定地固定第一柱状透镜103A以及第二柱状透镜103B。此夕卜，例如在不使用透明板、粘接剂等的情况下进行固定，由此能够将遮光部106以外的部分形成为空隙，因此能够在第一柱状透镜103A和空隙之间较大地保持折射率的差，能够使从第一柱状透镜103A射出的光线以更大的角度偏转。
[0093]此外，如图18 (a)所示，遮光部106也可以是夹设于第一柱状透镜103A的凹部和第二柱状透镜103B的凹部之间的例如将铜作为材质的薄膜等的棱柱形状的部件。此外，如图18(b)所示，遮光部106也可以是设置于第一柱状透镜103A和第二柱状透镜103B之间，在连结第一柱状透镜103A的凹部和第二柱状透镜103B的凹部的线上具有遮光图案的片状的部件。遮光图案能够通过在透明的平板上印刷黑色的条纹状图案等而制作。
[0094]另外，在以上的说明中，基于第一实施方式的图像显示装置100进行了说明，但当然也可以基于第一实施方式的图像显示装置100的各变形例进行说明。
[0095](第四实施方式)
[0096]图19是示出第四实施方式所涉及的图像显示部102的图。图像显示部102在第一柱状透镜103A和第二柱状透镜103B之间具有折射部107。另外，对与第一实施方式所涉及的图像显示装置100相同的结构省略说明。
[0097]如上所述，原来，优选由第一柱面透镜1031A偏转后的光线朝对置的第二柱面透镜1031B (称作对置透镜)入射。但是，光线的一部分如图17所示那样不朝对置透镜入射而朝与对置透镜相邻的第二柱面透镜1031B (相邻透镜)入射。这样的光线成为杂散光，朝不想要的方向偏转，结果产生串扰。
[0098]折射部107是将由第一柱面透镜1031A偏转后的光线(第二光线)且是朝同与该第一柱面透镜1031A相邻的第一柱面透镜1031A对置的第二柱面透镜1031B入射的光线(杂散光)在水平面(X — y平面)内进行折射的部件。折射部107设置于连结相邻的第一柱面透镜1031A的边界(第一柱状透镜103A的凹部的顶点)与相邻的第二柱面透镜1031B的边界(第二柱状透镜103B的凹部的顶点)的线上。此外，优选折射部107在表面具有曲面，该曲率半径与第一柱面透镜1031A以及第二柱面透镜1031B的曲率半径相比较足够小。
[0099]在该例子中，是夹设于第一柱状透镜103A的凹部和第二柱状透镜103B的凹部之间的透射可见光的透明的圆柱形状的部件。即，作为折射部107例如能够使用玻璃、PMMA等的塑料。
[0100]由该折射部107折射后的光线(杂散光)进一步由第二柱面透镜1031B在水平面(X - y平面)内折射，由此，能够使到达观察者的杂散光的强度降低至相对于本来应当到达观察者的光线的强度足够小的水平。由此，能够减少视差间的串扰。
[0101]图20是对本实施方式所涉及的作用进行说明的图，示出光线(杂散光)的路径的示意图。另外，在图20中，虚线的箭头表示不存在折射部107的情况下的光线的路线，实线的箭头表示存在折射部107的情况下的光线的路线。如图20所示，在不存在折射部107的情况下，从第一柱状透镜103A朝空气中射出的光线(杂散光)在空气中前进而朝第二柱状透镜103B入射。另一方面，在存在折射部107的情况下，从第一柱状透镜103A朝空气中射出的光线(杂散光)在由折射部107折射后朝第二柱状透镜103B入射。在该情况下，与不存在折射部107的情况相比，存在折射部107的情况下的光线(杂散光)在水平面(X — y平面)内以更大的角度折射。此外，在折射部107的表面，一部分光线反射或者漫射。这样，在存在折射部107的情况下，与不存在折射部107的情况相比，能够减小到达观察者的光线(杂散光)的强度。
[0102]图21是对本实施方式所涉及的作用进行说明的图，示出光量分布的计算结果的一例。横轴表不y轴方向的位置，纵轴表不y轴方向的各位置处的光线的光量。另外，图21Ca)示出不存在折射部107的情况下的计算结果，图21 (b)示出存在折射部107的情况下的计算结果。在各图中，由虚线包围的部分所呈现的光量的峰值表示在该y轴方向的位置处存在杂散光成分。即，在该区域中，两个种类的分布重叠，除了正确的图像之外，还能够看到错误角度的图像重叠。根据图21可知，在存在折射部107的情况(图21(b))下，与不存在折射部107的情况(图21 (a))相比，降低了杂散光的强度。
[0103]根据本实施方式，通过降低杂散光的强度而能够减少视差间的串扰。此时，与利用第二实施方式的遮光部106对杂散光进行遮光的情况相比，在本实施方式中使用透明的折射部107，所以能够进一步增多照射印刷图像的光量以及到达观察者的光量，因此观察者能够观察到更加明亮的投影图像。此外，通过在第一柱状透镜103A的凹部和第二柱状透镜103B的凹部之间设置折射部107，能够容易进行两个柱状透镜103A以及103B的对位，此夕卜，能够稳定地固定两个柱状透镜103A以及103B。此外，例如通过在不使用透明板、粘接剂等的情况下进行固定，能够将遮光部106以外的部分形成为空隙，因此能够在第一柱状透镜103A与空隙之间较大地保持折射率的差，能够使从第一柱状透镜103A射出的光线以更大的角度偏转。
[0104]另外，在折射部107中添加例如通过紫外线激励的荧光体，由此吸收照明光中所含的紫外光(例如，波长200nm-400nm)而放射可见光(例如,波长400nm-800nm),能够进一步增加照射印刷图像的光量。此外，也考虑将折射部107作为传递照明光的波导加以使用。例如从折射部107的端部投入LED等的光，在折射部107的印刷图像侧预先设置缺陷等，由此也能够使波导来的光朝印刷图像侧散射照射。
[0105]图22是示出第四实施方式所涉及的图像显示部102的变形例的图。图22的折射部107与第二偏转部103B —体成形。优选一体成形的折射部107的突起部的前端具有曲面，利用该曲面以及壁面折射或者内部反射杂散光成分。突起部的壁面也可以不是垂直而是带有锥度，在成形时制造性变得良好，因此，优选带有锥度。由此，图像显示装置100的制造变得容易。
[0106]根据以上说明的至少一个实施方式的图像显示装置，能够扩展视域角并且能够减少串扰。
[0107]这些实施方式作为例子而示出，并不意图对发明的范围进行限定。这些实施方式能够以其他各种方式加以实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，并同时包含于权利要求书所记载的发明和与其等同的范围中。
【权利要求】
1.一种图像显示装置，具有: 投射部，将包含形成在第一方向具有视差的图像的视差图像成分的第一光线朝与所述第一方向正交的第二方向投射； 第一偏转部，在包含所述第一方向的轴以及所述第二方向的轴的第一平面内，使所述第一光线朝所述第二方向偏转而获得第二光线；以及 第二偏转部，在所述第一平面内，使所述第二光线朝与所述第一偏转部使所述第一光线偏转的所述第二方向相同的方向进一步偏转而获得第三光线，并投射该第三光线。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其中， 所述第一偏转部是柱状透镜，该柱状透镜在所述第一方向排列有多个具有供所述第一光线入射的凸状的第一入射面的第一柱面透镜，对入射到该第一入射面的所述第一光线进行折射， 所述第二偏转部是柱状透镜，该柱状透镜在所述第一方向排列有多个具有供所述第二光线入射的凸状的第二入射面的第二柱面透镜，该第二入射面设置于相比所述第一柱面透镜的焦点位置靠所述第一偏转部侧，该柱状透镜对入射到所述第二入射面的所述第二光线进行折射。
3.如权利要求2所述的图像显示装置，其中， 所述第一柱面透镜的所述第一方向的宽度大于所述第二柱面透镜的所述第一方向的览度。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其中， 所述第一偏转部是柱状透镜，该柱状透镜在所述第一方向排列有多个具有供所述第一光线入射的凸状的第一入射面的第一柱面透镜，对入射到该第一入射面的所述第一光线进行折射， 所述第二偏转部是柱状透镜，该柱状透镜在所述第一方向排列有多个具有供所述第二光线入射的凹状的第二入射面的第二柱面透镜，该第二入射面设置于以所述第一柱面透镜的焦点位置作为基准的与所述第一偏转部相反侧，该柱状透镜对入射到所述第二入射面的所述第二光线进行折射。
5.如权利要求4所述的图像显示装置，其中， 所述第一柱面透镜的所述第一方向的宽度小于所述第二柱面透镜的所述第一方向的览度。
6.如权利要求1所述的图像显示装置，其中， 所述第一柱面透镜与所述第二柱面透镜对置， 所述图像显示装置还具有遮光部，该遮光部对由所述第一柱面透镜偏转后的光线且是朝同与该第一柱面透镜相邻的第一柱面透镜对置的第二柱面透镜入射的光线进行遮光。
7.如权利要求1所述的图像显示装置，其中， 所述第一柱面透镜以及所述第二柱面透镜在与所述第一平面垂直的第三方向具有母线， 所述图像显示装置在所述第一偏转部与所述第二偏转部之间，且在所述第一柱面透镜的焦点位置还具备第三偏转部， 所述第三偏转部为，在与第三方向以预定的角度交差的第四方向上具有母线的第三柱面透镜或者棱镜在与所述第四方向正交的第五方向上排列有多个。
8.如权利要求2所述的图像显示装置，其中， 所述第一入射面和所述第二入射面在所述第二方向上对置， 所述图像显示装置还具有折射部，该折射部设置于连结相邻的所述第一柱面透镜的边界与相邻的所述第二柱面透镜的边界的线上，对所述第二光线进行折射。
9.如权利要求8所述的图像显示装置，其中， 所述折射部是透射可见光的圆柱状的部件，与所述第一柱面透镜的一部分和所述第二柱面透镜的一部分相接。
10.如权利要求8所述的图像显示装置，其中， 所述折射部与所述第一偏转部或者所述第二偏转部中的任一方一体成形。
11.如权利要求8所述的图像显示装置，其中， 所述折射部包括吸收紫外光并放射可见光的荧光体。
12.—种图像显示装置，具有: 投射部，将包含形成印刷图像且是在第一方向具有视差的图像的视差图像成分的第一光线朝与所述第一方向正交的第二方向投射； 第一偏转部，在包含所述第一方向的轴以及所述第二方向的轴的第一平面内，使所述第一光线朝所述第二方向偏转而获得第二光线；以及 第二偏转部，在所述第一平面内，使所述第二光线朝与所述第一偏转部使所述第一光线偏转的所述第二方向相同的方向进一步偏转而获得第三光线，并投射该第三光线。
13.如权利要求12所述的图像显示装置，其中， 所述第一偏转部是柱状透镜，该柱状透镜在所述第一方向排列有多个具有供所述第一光线入射的凸状的第一入射面的第一柱面透镜，对入射到该第一入射面的所述第一光线进行折射， 所述第二偏转部是柱状透镜，该柱状透镜在所述第一方向排列有多个具有供所述第二光线入射的凸状的第二入射面的第二柱面透镜，该第二入射面设置于相比所述第一柱面透镜的焦点位置靠所述第一偏转部侧，该柱状透镜对入射到所述第二入射面的所述第二光线进行折射。
14.如权利要求13所述的图像显示装置，其中， 所述第一柱面透镜的所述第一方向的宽度大于所述第二柱面透镜的所述第一方向的览度。
15.如权利要求12所述的图像显示装置，其中， 所述第一偏转部是柱状透镜，该柱状透镜在所述第一方向排列有多个具有供所述第一光线入射的凸状的第一入射面的第一柱面透镜，对入射到该第一入射面的所述第一光线进行折射， 所述第二偏转部是柱状透镜，该柱状透镜在所述第一方向排列有多个具有供所述第二光线入射的凹状的第二入射面的第二柱面透镜，该第二入射面设置于以所述第一柱面透镜的焦点位置作为基准的与所述第一偏转部相反侧，该柱状透镜对入射到所述第二入射面的所述第二光线进行折射。
16.如权利要求15所述的图像显示装置，其中，所述第一柱面透镜的所述第一方向的宽度小于所述第二柱面透镜的所述第一方向的览度。
17.如权利要求12所述的图像显示装置，其中， 所述第一柱面透镜与所述第二柱面透镜对置， 所述图像显示装置还具有遮光部，该遮光部对由所述第一柱面透镜偏转后的光线且是朝同与该第一柱面透镜相邻的第一柱面透镜对置的第二柱面透镜入射的光线进行遮光。
18.如权利要求12所述的图像显示装置，其中， 所述第一柱面透镜以及所述第二柱面透镜在与所述第一平面垂直的第三方向具有母线， 所述图像显示装置在所述第一偏转部与所述第二偏转部之间，且在所述第一柱面透镜的焦点位置还具备第三偏转部， 所述第三偏转部为，在与第三方向以预定的角度交差的第四方向上具有母线的第三柱面透镜或者棱镜在与所述第四方向正交的第五方向上排列有多个。
19.如权利要求13所述的图像显示装置，其中， 所述第一入射面和所述第二入射面在所述第二方向上对置， 所述图像显示装置还具有折射部，该折射部设置于连结相邻的所述第一柱面透镜的边界与相邻的所述第二柱面透镜的边界的线上，对所述第二光线进行折射。
20.如权利要求19所述的图像显示装置，其中， 所述折射部是透射可见光的圆柱状的部件，与所述第一柱面透镜的一部分和所述第二柱面透镜的一部分相接。
【文档编号】G02B27/22GK104049370SQ201410091572
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2013年3月13日
【发明者】立田真一, 冈野英明, 高峯英文, 长谷川裕 申请人:株式会社东芝