CN1310061C - 立体图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种显示交调失真少的、形象细致的立体图像的立体图像显示装置。该立体图像显示装置(100a)包括：分割偏振光源(10)、投影透镜(20)、偏振光透射屏(30)、液晶面板(40)和散射板(50)。该投影透镜在直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜(22a)和第二线性菲涅耳透镜(22b)，该第一线性菲涅耳透镜具有沿着与右眼直线偏振光的偏振光轴正交的方向、即水平方向延伸的棱线，该第二线性菲涅耳透镜具有沿着与右眼直线偏振光的偏振光轴平行的方向、即垂直方向延伸的棱线。这时，第一线性菲涅耳透镜使右眼及左眼直线偏振光沿着垂直方向折射，第二线性菲涅耳透镜使右眼及左眼直线偏振光沿着水平方向折射。

Description

立体图像显示装置
技术领域
本发明涉及一种立体图像显示装置。
背景技术
现有技术中，作为使用平面显示器来表现立体图像的显示装置，在左右眼中分离地提示具有视差的两幅图像的方式得到了广泛应用。例如，众所周知的眼镜方式和无眼镜方式等，所说的眼镜方式是使用由偏振板构成的特殊眼镜来分离由相互正交的偏振光形成的左眼图像和右眼图像(例如，参照专利文献1)，所说的无眼镜方式是在左眼图像和右眼图像上分离后照灯的光源，使穿透了左眼图像的光投影到观察者的左眼，使穿透了右眼图像的光投影到观察者的右眼(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：日本特开平3-134648号公报
专利文献2：WO 01/59508号公报
在眼镜方式中，在分离左眼光和右眼光时，使穿透显示器件、且在同一方向上具有偏振光轴的左眼图像及右眼图像的直线偏振光中的一方，在1/2波长板上透射，并偏转90°，由此，使左眼图像和右眼图像的直线偏振光正交。并且，在观察者的偏振光眼镜中，分别使左眼偏振板及右眼偏振板的方向与左右各自的直线偏振光的方向平行一致。由此，在观察者的左眼中只有左眼图像的直线偏振光到达，在右眼中只有右眼图像的直线偏振光到达。
另外，在无眼镜方式中，在作为后照灯的右眼光源和左眼光源中，使用相互正交的直线偏振光。并且，使朝向显示器件的左眼图像显示行的左眼直线偏振光、及朝向右眼图像显示行的右眼直线偏振光的其中一方的偏振光轴的方向，在1/2波长板上偏转90°，由此，使两者的偏振光轴的方向与设置在显示器件的入射侧的偏振板的偏振光轴平行一致。其结果，只有朝向左眼图像显示行的左眼直线偏振光、及朝向右眼图像显示行的右眼直线偏振光入射到显示器件。这样，在观看者的左眼中只有左眼图像的直线偏振光到达，在右眼中只有右眼图像的直线偏振光到达。
但是，不管是眼镜方式和无眼镜方式中的哪一种，都存在这样的问题，当利用同心圆的投影透镜使直线偏振光向前方投影时，直线偏振光的偏振光轴的方向发生变化，或者直线偏振光椭圆偏振化。产生这种现象的原因在于，当利用同心圆的投影透镜使直线偏振光折射时，根据入射到投影透镜的位置，同一偏振光同时具有P波和S波成分。基于此，由于P波和S波光的反射率和透射率均不相同，所以通过投影透镜期间两者会产生相位差，其结果，偏振光轴发生偏转，或者发生椭圆偏振化。这样一来，直线偏振光分散，左眼偏振光和右眼偏振光不能在偏振板充分地分离，存在立体图像交调失真的问题。
发明内容
为解决上述问题，在本发明的第一实施形态中，本发明的立体图像显示装置包括：分割偏振光源，其在左右方向上分割所述光源，使其包括右眼光源和左眼光源，所述右眼光源射出偏振光轴水平或垂直的右眼直线偏振光，所述左眼光源射出与所述右眼直线偏振光正交的左眼直线偏振光；投影透镜，其通过在所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜和第二线性菲涅耳透镜，将所述右眼直线偏振光投影到观看者的右眼方向，同时，将所述左眼直线偏振光投影到所述观看者的左眼方向，所述第一线性菲涅耳透镜包括沿着与所述右眼直线偏振光的偏振光轴正交的方向延伸的棱线，所述第二线性菲涅耳透镜包括沿着与所述偏振光轴平行的方向延伸的棱线；液晶面板，其包括显示部和偏振板，所述显示部设置在所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光行进方向的所述投影透镜的观看者所在一侧，并在与所述右眼及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括显示右眼图像的右眼显示行和显示左眼图像的左眼显示行，所述偏振板设置在所述显示部的所述分割偏振光源所在一侧，只允许与从所述右眼光源射出的直线偏振光平行的直线偏振光入射到所述显示部；以及偏振光透射屏，其设置在所述液晶面板的所述分割偏振光源所在一侧，并在与所述右眼及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括0°偏转区域和90°偏转区域，所述0°偏转区域与所述右眼显示行相对设置，使从所述右眼光源和所述左眼光源射出的直线偏振光以与入射时相同的方向射出，所述90°偏转区域与所述左眼显示行相对设置，使从所述右眼光源和所述左眼光源射出的直线偏振光分别偏转±90°后再射出。
在上述的立体图像显示装置中，投影透镜不必使P波和S波成分同时折射。其结果，投影透镜不必使入射的直线偏振光的偏振光轴偏转，或者椭圆偏振化，就能向前方投影该直线偏振光。因此，液晶面板高精度地过滤从投影透镜投影的光。也就是说，上述的立体图像显示装置能够显示交调失真少的、形象逼真的立体图像。此外，在上述的立体图显示装置中，液晶面板设置在投影透镜的观看者所在一侧。因此，立体图像显示装置不必扩大液晶面板的像素间距，就能对观看者显示出高清晰度的图像。
偏振光透射屏包括：栅形偏振光偏转板，其在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括都由1/2波长板构成的第一偏转区域和第二偏转区域，第一偏转区域的光学主轴在与从所述右眼光源射出的直线偏振光的偏振光轴成±22.5°角的方向上，第二偏转区域的光学主轴在与所述第一偏转区域的所述光学主轴成±45°角的方向上；以及相同偏振光偏转板，其是在所述与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上光学主轴的方向相同的1/2波长板，所述光学主轴的方向与所述第一偏转区域的光学主轴正交，第一偏转区域可以被所述0°偏转区域所包含，第二偏转区域可以被所述90°偏转区域所包含。
在上述偏振光透射屏中，穿透第一偏转区域及相同偏振光偏转板的偏振光分别沿着相反的方向偏转相同的角度，所以，能消除波长色散特性。另外，穿透第二偏转区域及相同偏振光偏转板的偏振光，通过多次沿着同一方向分别偏转45°、也就是小于90°的偏转角度，最终实现偏转90°。由此，与一次偏转90°的情况相比，能降低波长色散特性。另外，相同偏振光偏转板的偏振光偏转特性在垂直方向上是相同的，如果将光学主轴的方向如上所述进行设定，就不必相对栅形偏振光偏转板的各个区域调整相同偏振光偏转板的上下左右就位位置。因此，所述的偏振光透射屏不受栅形偏振光偏转板和相同偏振光偏转板的上下方向组合误差的影响，在整个宽广的波长范围内，使穿透第一偏转区域的直线偏振光和第二偏转区域的直线偏振光非常精确地正交。具有这样的偏振光透射屏的立体图像显示装置，能很精确地在偏振板上分离左眼图像和右眼图像，所以，能显示出交调失真较少的清晰的立体图像。
根据本发明的第二实施形态，立体图像显示装置包括：分割偏振光源，其在左右方向上分割所述光源，使其包括右眼光源和左眼光源，所述右眼光源射出偏振光轴水平或垂直的右眼直线偏振光，所述左眼光源射出与所述右眼直线偏振光正交的左眼直线偏振光；投影透镜，其通过在所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜和第二线性菲涅耳透镜，将所述右眼直线偏振光投影到观看者的右眼方向，同时，将所述左眼直线偏振光投影到所述观看者的左眼方向，所述第一线性菲涅耳透镜包括沿着与所述右眼直线偏振光的偏振光轴正交的方向延伸的棱线，所述第二线性菲涅耳透镜包括沿着与所述偏振光轴平行的方向延伸的棱线；液晶面板，其包括显示部和偏振板，所述显示部设置在投影透镜的观看者所在一侧，并在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括显示右眼图像的右眼显示行和显示左眼图像的左眼显示行，所述偏振板设置在显示部的分割偏振光源所在一侧，只允许与从所述左眼光源射出的直线偏振光平行的直线偏振光入射到所述显示部；以及偏振光透射屏，其设置在液晶面板的分割偏振光源所在一侧，并在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括90°偏转区域和0°偏转区域，所述90°偏转区域与所述右眼显示行相对设置，使从所述右眼光源和所述左眼光源射出的直线偏振光分别偏转±90°后再射出，所述0°偏转区域与所述左眼显示行相对设置，使从所述右眼光源和所述左眼光源射出的直线偏振光以与入射时相同的方向射出。
在上述的立体图像显示装置中，所述偏振光透射屏包括：栅形偏振光偏转板，其在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括由1/2波长板构成的第一偏转区域和第二偏转区域，所述第一偏转区域的光学主轴在与从所述左眼光源射出的直线偏振光的偏振光轴成±22.5°角的方向上，所述第二偏转区域的光学主轴在与所述第一偏转区域的所述光学主轴成±45°角的方向上；以及相同偏振光偏转板，其是在所述与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上，光学主轴的方向相同的1/2波长板，所述光学主轴的方向与所述第一偏转区域的光学主轴正交，第一偏转区域被所述0°偏转区域所包含，第二偏转区域被所述90°偏转区域所包含。
根据本发明的第三实施形态，立体图像显示装置包括：光源；液晶面板，其包括入射侧偏振板、显示部和射出侧偏振板，所述入射侧偏振板设置在所述光源的前方，仅使特定的直线偏振光透射，所述显示部设置在所述入射侧偏振板的观看者所在一侧，并在与所述直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括显示右眼图像的右眼显示行和显示左眼图像的左眼显示行，所述射出侧偏振板，在穿透所述显示部的光中，仅使特定方向的直线偏振光透射；偏振光透射屏，其在与所述直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括90°偏转区域和0°偏转区域，所述90°偏转区域在穿透液晶面板的直线偏振光的光路上，与所述右眼显示行相对设置，使穿透所述右眼显示行和所述射出侧偏振板的直线偏振光偏转±90°后再射出，所述0°偏转区域与所述左眼显示行相对设置，使穿透所述左眼显示行和所述射出侧偏振板的直线偏振光以与入射时相同的方向射出；反射镜，其相对于穿透所述偏振光透射屏的直线偏振光的偏振光轴成平行或者倾斜于直角的方向设置，反射穿透所述偏振光透射屏的所述直线偏振光；以及投影透镜，其设置在被所述反射镜反射的直线偏振光的光路上，通过在所述直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜和第二线性菲涅耳透镜，使从所述液晶面板射出的光学图像向所述立体图像显示装置的前方准直(collimate)，所述第一线性菲涅耳透镜包括沿着与所述射出侧偏振板的透射轴正交的方向延伸的棱线，所述第二线性菲涅耳透镜包括沿着与所述透射轴平行的方向延伸的棱线。
此外，本发明的立体图像显示装置还包括：观看者的偏振光眼镜，其包括右眼偏振板和左眼偏振板，所述右眼偏振板使与所述射出侧偏振板的透射轴正交的直线偏振光透射，并且吸收与透射轴平行的直线偏振光，所述左眼偏振板使与透射轴平行的直线偏振光透射，并且吸收与透射轴正交的直线偏振光。
根据上述的立体图像显示装置，当观看者戴着偏振光眼镜时，一面能将液晶面板所显示的图像放大到预定的尺寸，一面能向观看者提供交调失真少的清晰的立体图像。而且，能够提供不使交调失真恶化的、将图像放大投影到希望尺寸的超薄型立体图像显示装置。这里，观看者的偏振光眼镜包括右眼偏振板和左眼偏振板，右眼偏振板使与射出侧偏振板的透射轴正交的直线偏振光透射，并且吸收与透射轴平行的直线偏振光，左眼偏振板使与透射轴平行的直线偏振光透射，并且吸收与透射轴正交的直线偏振光。
根据本发明的第四实施形态，立体图像显示装置包括：光源；液晶面板，其包括入射侧偏振板、显示部和射出侧偏振板，所述入射侧偏振板设置在所述光源的前方，仅使特定的直线偏振光透射，所述显示部设置在所述入射侧偏振板的观看者所在一侧，并在与所述直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括显示右眼图像的右眼显示行和显示左眼图像的左眼显示行，所述射出侧偏振板，在穿透所述显示部的光中，仅使特定方向的直线偏振光透射；偏振光透射屏，其在与所述直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括90°偏转区域和0°偏转区域，所述90°偏转区域在穿透所述液晶面板的直线偏振光的光路上，与所述左眼显示行相对设置，使穿透所述左眼显示行和所述射出侧偏振板的直线偏振光偏转±90°后再射出，所述0°偏转区域与所述右眼显示行相对设置，使穿透所述右眼显示行和所述射出侧偏振板的直线偏振光以与入射时相同的方向射出；反射镜，其相对于穿透所述偏振光透射屏的直线偏振光的偏振光轴成平行或者倾斜于直角的方向设置，反射穿透所述偏振光透射屏的所述直线偏振光；以及投影透镜，其设置在被所述反射镜反射的直线偏振光的光路上，通过在所述直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜和第二线性菲涅耳透镜，使从所述液晶面板射出的光学图像向所述立体图像显示装置的前方放大投影，所述第一线性菲涅耳透镜包括沿着与所述射出侧偏振板的透射轴正交的方向延伸的棱线，所述第二线性菲涅耳透镜包括沿着与所述透射轴平行的方向延伸的棱线。因此，能够与第三实施形态具有相同的效果。
上述的立体图像显示装置，其还包括观看者的偏振光眼镜，其包括左眼偏振板和右眼偏振板，所述左眼偏振板使与射出侧偏振板的透射轴正交的直线偏振光透射，并且吸收与透射轴平行的直线偏振光，所述右眼偏振板使与透射轴平行的直线偏振光透射，并且吸收与透射轴正交的直线偏振光。
另外，上面所述的发明的概括说明并没有列举本发明的全部必要特征，而且，这些技术特征的其他组合也能构成本发明。
附图说明
图1是本实施例的利用无眼镜方式的立体图像显示装置100a的构成的立体分解图；
图2是在显示部46上显示的图像数据的图；
图3是在立体图像显示装置100a中、来自分割偏振光源10的光分别在左右眼上分离投影的原理的示意图；
图4是在立体图像显示装置100a中、左眼图像及右眼图像分离地投影到观看者的左右眼的原理的图；
图5是散射板50的构成的一个例子的剖面图；
图6是本实施方式的利用眼镜方式的立体图像显示装置100b的第一实施例的立体分解图；
图7是本实施方式的利用眼镜方式的立体图像显示装置100b的第二实施例的立体分解图；
图8是图7所示的立体图像显示装置100b的应用例的示意图；
图9是偏振光透射屏30使投影到右眼的直线偏振光分阶段地发生偏转的各步骤的图；
图10是偏振光透射屏30使投影到左眼的直线偏振光分阶段地发生偏转的各步骤的图。
具体实施方式
下面，通过本发明的实施例来说明本发明，但是，以下实施例并不用于限制权利要求的范围，另外，在实施例中说明的技术特征的所有组合对于发明的技术方案来说未必是必需的。
图1是本实施例的无眼镜方式的立体图像显示装置100a的构成的立体分解图。立体图像显示装置100a包括分割偏振光源10、投影透镜20、偏振光透射屏30、液晶面板40、以及散射板50。立体图像显示装置100a利用从分割偏振光源10射出的左眼的偏振光来照射液晶面板40所显示的左眼图像，将其透射光投影到观看者的左眼中。同时，利用从分割偏振光源10射出的右眼的偏振光来照射液晶面板40所显示的右眼图像，将其透射光投影到观看者的右眼中。这时，投影到左眼中的偏振光不穿透右眼图像，并且，投影到右眼中的偏振光不穿透左眼图像，通过实现这样的高精度的光学特性，可以对观看者显示出交调失真少的清晰的立体图像。
分割偏振光源10沿着左右方向分割光源，使其包括左眼分割偏振光源10b和右眼分割偏振光源10a，该左眼分割偏振光源10b射出左眼直线偏振光，该右眼分割偏振光源10a射出与左眼直线偏振光正交的右眼直线偏振光。从观看者的角度来看，左眼分割偏振光源10b配置在右侧，右眼分割偏振光源10a配置在左侧。左眼分割偏振光源10b包括左眼分割光源12b和左眼分割偏振板14b，右眼分割偏振光源10a包括右眼分割光源12a和右眼分割偏振板14a。分割光源12是点光源，发出非偏振光。分割光源12除点光源外，也可以是例如有机EL等的表面发光的光源。左眼分割偏振板14b和右眼分割偏振板14a的透射轴正交。例如，在本实施例中，左眼分割偏振板14b具有水平方向的透射轴，右眼分割偏振板14a具有垂直方向的透射轴。因此，左眼分割偏振板14b射出在水平方向具有偏振光轴的直线偏振光，右眼分割偏振板14a射出在垂直方向具有偏振光轴的直线偏振光。
投影透镜20在直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜22a和第二线性菲涅耳透镜22b，该第一线性菲涅耳透镜22a具有沿着与右眼直线偏振光的偏振光轴正交的方向、即水平方向延伸的棱线，该第二线性菲涅耳透镜22b具有沿着与右眼直线偏振光的偏振光轴平行的方向、即垂直方向延伸的棱线。这时，第一线性菲涅耳透镜22a使右眼及左眼直线偏振光沿着垂直方向发生折射，第二线性菲涅耳透镜22b使右眼及左眼直线偏振光沿着水平方向发生折射。所述的第一及第二线性菲涅耳透镜22a、22b也可以交换前后顺序。另外，第一及第二线性菲涅耳透镜22a、22b既可以挨着设置，也可以分开设置。通过以上构成，投影透镜20将从分割偏振板14a射出的右眼直线偏振光投影到观看者的右眼的方向，同时，将从分割偏振板14b所射出的左眼直线偏振光投影到观看者的左眼的方向。
液晶面板40包括显示部46和入射侧偏振板42，该显示部46在垂直方向上交替、重复地设有显示左眼图像的左眼显示行48b及显示右眼图像的右眼显示行48a，该入射侧偏振板42设置在显示部46的光源所在一侧，具有与右眼分割偏振板14a的透射轴平行的透射轴。入射侧偏振板42只将与右眼分割偏振光源10a所射出的直线偏振光平行的直线偏振光入射到显示部46上。液晶面板40还包括设置在显示部46的观看者所在一侧的射出侧偏振板44，其只允许从显示部46所射出的光中在特定方向具有变更轴的直线偏振光透射。
射出侧偏振板44的透射轴的方向根据液晶面板40的显示样式是正常黑色、正常白色中的哪一种而变化。例如，在正常黑色的情况下，射出侧偏振板44的透射轴与入射侧偏振板42的透射轴平行设置；在正常白色的情况下，射出侧偏振板44的透射轴与入射侧偏振板42的透射轴正交设置。本实施例作为其中一个例子，对射出侧偏振板44的透射轴与入射侧偏振板42的透射轴正交设置的情况进行说明。液晶面板40设置在投影透镜20的观看者所在的一侧。因此，立体图像显示装置100a能不扩大液晶面板40的像素间距、让观看者观看到高精确度的图像。
偏振光透射屏30在液晶面板40的光源所在的一侧，沿着垂直方向交替、重复地设有与右眼显示行48a相对设置的0°偏转区域32a、及与左眼显示行48b相对设置的90°偏转区域32b。0°偏转区域32a使从左右的分割偏振光源10射出的直线偏振光分别继续沿同一方向射出，90°偏转区域32b使从左右的分割偏振光源10射出的直线偏振光分别偏转±90°再射出。
90°偏转区域32b重叠地设有在光学主轴的方向上互不相同的多个相位差板，在使特定方向上具有偏振光轴的直线偏振光透射时，在多个相位差板的每个相位差板上有步骤地使偏振光轴偏转小于90°的角度，且总共偏转90°。另一方面，0°偏转区域32a重叠地设有在光学主轴的方向上互不相同的多个相位差板，在使特定方向上具有偏振光轴的直线偏振光透射时，偏振光轴的方向在入射时和射出时相同。这时，多个相位差板通过使偏振光轴在正负两个方向上偏转同样的角度，使直线偏振光沿着与入射时相同的方向射出。
90°偏转区域32b利用比在一块相位差板上使直线偏振光的偏振光轴一次偏转90°时低的波长色散特性，使偏振光轴的方向偏转90°。同时，0°偏转区域32a使偏振光轴在两个方向上偏转同样的偏转角度，所以，能消除波长色散特性。也就是说，偏振光透射屏30能抑制全部波长色散特性，非常精确地使穿透0°偏转区域32a及90°偏转区域32b的直线偏振光的偏振光轴正交。
90°偏转区域32b及0°偏转区域32a的多个相位差板中的至少两个是大小相等特性相同的相位差板。如果是相同的相位差板，就不必相对光学特性上不同的相位差板来对准位置，所以，能降低由于组合多个相位差板的误差而导致的偏振光透射屏30的光学特性的散乱。关于偏振光透射屏30的详细构成，后面将参照图8及图9进行说明。
散射板50使图像光只沿着垂直方向散射。由此，右眼中不入射左眼的图像，左眼中不入射右眼的图像，可以只扩大垂直方向的视角。散射板50可以通过粗糙散射面或者凸透镜使图像光沿着垂直方向散射。当使用粗糙散射面时，散射板50可以通过诸如致以微小伤痕的喷砂法(sand blast)、用透明油墨使表面的局部凸起的着色法(painting)或者印刷法(print)等方法，在表面上形成沿着水平方向延伸的细微的凹凸。在使用凸透镜时，散射板50在垂直方向上重复地包括沿着水平方向延伸的半圆柱状的透镜个体。
图2示出了本实施例的显示部46所显示的图像数据。扫描线L1～L10构成左眼图像，扫描线R1～R10构成右眼图像，合成该左眼图像和该右眼图像，生成在显示部46上显示的立体图像的图像数据。这些左眼图像数据及右眼图像数据是使用能同时摄影两个影象的立体型照相机等进行摄影的。分别抽出左眼图像数据的奇数数目的扫描线数据和右眼图像数据的偶数数目的扫描线数据进行交替合成的图像在显示部46上被显示。左眼图像数据的偶数数目的扫描线数据和右眼图像数据的奇数数目的扫描线数据不在显示部46上显示而被废弃。显示部46上的右眼显示行48a及左眼显示行48b分别对应于各自的右眼图像的扫描线(R2、R4、R6......)和左眼图像的扫描线(L1、L3、L5......)。
图3是在立体图像显示装置100a中、来自分割偏振光源10的光分别在左右眼上分离地投影的原理图。分割偏振光源10a及分割偏振光源10b以线性菲涅耳透镜22b的光轴为中心向左右分割，该线性菲涅耳透镜22b使光沿水平方向发生折射。因此，从观看者角度来看配置在光轴靠右侧的分割偏振光源10b所发射的光，通过线性菲涅耳透镜22b投影到光轴的左侧，即观看者的左眼的方向。另一方面，从观看者角度来看配置在光轴靠左侧的分割偏振光源10a所发射的光，通过线性菲涅耳透镜22b投影到光轴的右侧，即观看者的右眼的方向。这样一来，左眼的分割偏振光源10b所射出的光及右眼的分割偏振光源10a所射出的光，分别投影到观看者的左眼方向和观看者的右眼方向。
图4示意地示出了在图1的立体图像显示装置100a中、左眼图像及右眼图像分离地投影到观看者的左右眼的原理。首先，从右眼的分割偏振光源10a射出的直线偏振光具有垂直方向的偏振光轴，通过投影透镜20投影到观看者的右眼的方向。其中，入射到0°偏转区域32a的直线偏振光在偏振光轴的方向相同的状态下、即朝向垂直方向的状态下从偏振光透射屏30射出，入射到90°偏转区域32b的直线偏振光在偏振光轴偏转±90°状态下、即朝向水平方向的状态下从偏振光透射屏30射出。入射侧偏振板42使穿透偏振光透射屏30的光中、偏振光轴的方向是垂直的直线偏振光透射，同时，将偏振光轴的方向为水平的直线偏振光遮挡。因此，使穿透0°偏转区域32a的直线偏振光透射，另一方面，将穿透90°偏转区域32b的直线偏振光吸收。因此，在与0°偏转区域32a相对设置的右眼显示行48a上，右眼的直线偏振光将入射，在与90°偏转区域32b相对设置的左眼显示行48b上没有右眼的直线偏振光入射。这样，从右眼的分割偏振光源10a射出的直线偏振光只入射到右眼显示行48a上，从而只右眼的图像光投影到观看者的右眼。
另一方面，从左眼的分割偏振光源10b射出的直线偏振光具有水平方向的偏振光轴，通过投影透镜20投影到观看者的左眼方向。其中，入射到0°偏转区域32a的直线偏振光在偏振光轴的方向相同的状态下、即朝向水平方向的状态下从偏振光透射屏30射出，入射到90°偏转区域32b的直线偏振光在偏振光轴偏转±90°状态下、即朝向垂直方向的状态下射出。因此，穿透了0°偏转区域32a的直线偏振光又穿透入射侧偏振板42，另一方面，穿透了90°偏转区域32b的左眼的直线偏振光被入射侧偏振板42吸收。即，在与90°偏转区域32b相对设置的左眼显示行48b上，左眼的直线偏振光入射，而在与0°偏转区域32a相对设置的右眼显示行48a上，左眼的直线偏振光不入射。这样，从左眼的分割偏振光源10b射出的直线偏振光只向左眼显示行48b入射，从而只将左眼的图像光投影到观看者的左眼。立体图像显示装置100a可以利用以上所述的组合，将在显示部46上显示的左眼图像及右眼图像分离地投影到观看者的左右眼。由此，能对观看者显示出立体图像。
在这里，在投影透镜20中，第一线性菲涅耳透镜22a及第二线性菲涅耳透镜22b如图1所示，分别包括沿着与左眼及右眼的直线偏振光的偏振光轴正交或者平行的方向延伸的棱线。这时，对于从左右的分割偏振光源10a或者10b射出的一束直线偏振光，投影透镜20不会使P波及S波的成分同时折射。其结果，投影透镜20能使入射的直线偏振光的偏振光轴不偏转，或者，也不使椭圆偏振化，就将该直线偏振光投影到前方。因此，入射侧偏振板42能非常精确地过滤投影透镜20所投影的光。也就是说，本实施例的立体图像显示装置100a能以高遮光率遮蔽应该遮光的直线偏振光，并能以高透射率透射应该透射的直线偏振光。在此，投影透镜20使用的材料的延迟值越小越好。延迟值最好小于或等于20nm。由此，穿透投影透镜20的直线偏振光通过在投影透镜20上的多次折射，能防止椭圆偏振化。
另外，入射侧偏振板42包括与左眼的分割偏振板14b的透射轴平行的透射轴，只将与左眼的分割偏振光源10b所射出的直线偏振光平行的直线偏振光入射到显示部46。这时，90°偏转区域32b设置在液晶面板40的光源所在一侧，且与右眼显示行48a相对，0°偏转区域32a与左眼显示行48b相对。
另外，作为其他的实施例，左眼的分割偏振板14b也可以具有垂直方向的透射轴，右眼的分割偏振板14a也可以具有水平方向的透射轴。这时，0°偏转区域32a与左眼显示行48b相对设置，90°偏转区域32b与右眼显示行48a相对设置。或者，0°偏转区域32a及90°偏转区域32b与上述的实施例相同，也可以分别与右眼显示行48a及左眼显示行48b相对，将入射侧偏振板42及射出侧偏振板44的透射轴的方向从前面所述的实施例开始再偏转90°。即，入射侧偏振板42也可以将透射轴朝向水平方向，射出侧偏振板44也可以将透射轴朝向垂直方向。
图5是散射板50的构成的一个例子的垂直剖面图。散射板50在光源一侧包括透镜52。透镜52在垂直方向反复地设有沿着水平方向延伸的半圆柱状的凸透镜。透镜52沿着垂直方向散射图像光。由此，图像的垂直方向的视角被放大。另外，在散射板50的观看者的一侧，在图像光的光路的外侧形成有遮光层54。遮光层54包含例如碳黑等的蔽光性物质，降低了从光源侧入射的图像光以外的光的透射率，同时，防止了从观看者侧入射的光的反射。由此，能提高图像的对比度。另外，遮光性物质既可以是具有一定的遮光性的物质，也可以是涂料及遮光性薄膜等。
图6是本实施方式的利用眼镜方式的立体图像显示装置100b的第一实施例的立体分解图。在立体图像显示装置100b中，代替前面所述的立体图像显示装置100a中的分割偏振光源10而设置光源16，并且，将在立体图像显示装置100a中配置在液晶面板40的光源一侧的偏振光透射屏30，设置在液晶面板40的观看者的一侧。另外，与立体图像显示装置100a不同，还包括观看者使用的偏振光眼镜60。下面，与立体图像显示装置100a中相同的部件使用同样的附图标记，省略其说明。
光源16将非偏振光向前方射出。光源16除点光源外，也可以是例如有机EL等的表面发光的光源。投影透镜20使光源16射出的光准直(collimate)成平行光再入射到液晶面板40上，将液晶面板40上所显示的图像等倍地朝该立体图像显示装置100b的前方投影。液晶面板40设置在投影透镜20的观看者的一侧。偏振光眼镜60包括右眼偏振板62a和左眼偏振板62b，该右眼偏振板62a只允许投影右眼图像的直线偏振光穿透，该左眼偏振板62b只允许投影左眼图像的直线偏振光穿透。
在投影透镜20上，第一线性菲涅耳透镜22a的棱线朝向水平方向，使光沿着垂直方向折射。另外，第二线性菲涅耳透镜22b的棱线朝向垂直方向，使光沿着水平方向折射。在液晶面板40上，入射侧偏振板42的透射轴沿着垂直方向设置，只允许偏振光轴垂直的直线偏振光透射。
在偏振光透射屏30上，0°偏转区域32a使穿透右眼显示行48a的直线偏振光以同一方向射出，90°偏转区域32b使穿透左眼显示行48b的直线偏振光偏转±90°。
在偏振光眼镜60中，右眼偏振板62a的透射轴与射出侧偏振板44的透射轴平行设置，因此，在穿透右眼显示行48a及射出侧偏振板44之后，使以同一方向通过0°偏转区域32a的直线偏振光到达右眼。并且，在穿透左眼显示行48b及射出侧偏振板44之后，将在90°偏转区域32b上偏转±90°之后的直线偏振光吸收。另一方面，左眼偏振板62b的透射轴与射出侧偏振板44的透射轴正交设置。因此，在穿透左眼显示行48b及射出侧偏振板44之后，使在90°偏转区域32b上偏转±90°之后的直线偏振光到达左眼。并且，在穿透右眼显示行48a及射出侧偏振板44之后，将以同一的方向通过0°偏转区域32a的直线偏振光吸收。
作为其他的实施例，也可以是0°偏转区域32a与左眼显示行48b相对地设置，90°偏转区域32b与右眼显示行48a相对地设置。也就是说，也可以是0°偏转区域32a将从左眼显示行48b射出的直线偏振光以同一方向射出，90°偏转区域32b将从右眼显示行48a射出的直线偏振光偏转±90°之后射出。这时，在偏振光眼镜60上，右眼偏振板62a的透射轴与射出侧偏振板44的透射轴正交设置。由此，右眼偏振板62a使在穿透右眼显示行48a及射出侧偏振板44之后、在90°偏转区域32b上偏转±90°的直线偏振光到达右眼。并且，使在穿透左眼显示行48b及射出侧偏振板44之后、以同一方向通过0°偏转区域32a的直线偏振光吸收。另一方面，左眼偏振板62b的透射轴与射出侧偏振板44的透射轴平行地设置。由此，左眼偏振板62b使在穿透左眼显示行48b及射出侧偏振板44之后、以同一方向通过0°偏转区域32a的直线偏振光到达左眼。并且，使在穿透右眼显示行48a及射出侧偏振板44之后、在90°偏转区域32b上偏转±90°的直线偏振光吸收。
根据以上结构，立体图像显示装置100b能使左右完全独立的图像到达观看者的眼睛，从而提供更加清晰的立体图像。
另外，在立体图像显示装置100b的其他的实施例中，入射侧偏振板42的透射轴也可以沿水平方向设置。这时，相对上面的实施例，将射出侧偏振板44及偏振光眼镜60的透射轴偏转90°。即，射出侧偏振板44的透射轴、右眼偏振板62a的透射轴及左眼偏振板62b的透射轴分别朝向垂直方向、垂直方向和水平方向。或者，也可以交换0°偏转区域32a和90°偏转区域32b的位置，而偏振光眼镜60的透射轴的方向设成与上面的实施例相同。也就是说，与右眼显示行48a相对，配置90°偏转区域32b，而与左眼显示行48b相对，配置0°偏转区域32a。这时，右眼偏振板62a及左眼偏振板62b的透射轴与前面的实施例相同，分别朝向水平方向和垂直方向。
图7是本实施方式的利用眼镜方式的立体图像显示装置100b的第二实施例的立体分解图。本实施例的立体图像显示装置100b使用从光源16射出的光，将在液晶面板40上所显示的图像向前方放大投影，并使用投影透镜20使放大成预定尺寸的图像光准直(collimate)。在本实施例的立体图像显示装置100b的结构中，在偏振光透射屏30的观看者一侧设置投影透镜20这点上，与图6所示的第一实施例不同。另外，与第一实施例同样的结构使用同一标记，省略其说明。
射出侧偏振板44沿水平方向设置透射轴，在经过显示部46的光中，只使水平方向的直线偏振光透射。在偏振光透射屏30中，90°偏转区域32b设置在与左眼显示行48b相对的位置上，即穿透左眼显示行48b的图像光入射的位置。因此，穿透了左眼显示行48b及射出侧偏振板44的直线偏振光在90°偏转区域32b上偏转±90°后再射出。另一方面，0°偏转区域32a设置在与右眼显示行48a相对的位置上，也就是穿透了右眼显示行48a的图像光入射的位置。因此，穿透了右眼显示行48a及射出侧偏振板44的直线偏振光，穿透0°偏转区域32a后以同一方向射出。
在偏振光的行进方向上的偏振光透射屏30的观看者的一侧，为将液晶面板40所显示的图像放大到需要的尺寸，需要间隔必要的距离设置投影透镜20。投影透镜20使穿透液晶面板40及偏振光透射屏30而放大的图像光准直，朝向立体显示装置100b的前方投影。在投影透镜20中，第一及第二线性菲涅耳透镜22a、22b各自包括与从0°偏转区域32a及90°偏转区域32b射出的直线偏振光的偏振光轴平行或者垂直的棱线。因此，投影透镜20能使分别从0°偏转区域32a及90°偏转区域32b射出的图像光的直线偏振光不发生分散，朝向观看者准直。在该状态下，使左眼偏振板62b的透射轴相对射出侧偏振板44的透射轴正交设置，并使右眼偏振板62a的透射轴相对射出侧偏振板44的透射轴平行设置，由此，能相对观看者的左右眼非常精确地分离显示左眼及右眼图像。根据以上结构，能将液晶面板40所显示的图像放大到需要的尺寸，同时，能向观看者提供交调失真较少的清晰的立体图像。
在其他的实施例中，90°偏转区域32b也可以设置在与右眼显示行48a相对的位置上，0°偏转区域32a也可以设置在与左眼显示行48b相对的位置上。由此，穿透了右眼显示行48a及射出侧偏振板44的图像光的直线偏振光在90°偏转区域32b上偏转±90°后射出。另一方面，穿透了左眼显示行48b及射出侧偏振板44的图像光的直线偏振光以同一方向穿透0°偏转区域32a。这时，左眼偏振板62b的透射轴与射出侧偏振板44的透射轴平行设置。另外，右眼偏振板62a的透射轴与射出侧偏振板44的透射轴正交设置。在偏振光眼镜60上，右眼偏振板62a的透射轴与射出侧偏振板44的透射轴正交设置，左眼偏振板62b的透射轴与射出侧偏振板44的透射轴平行设置。
由此，右眼偏振板62a使穿透右眼显示行48a及射出侧偏振板44、在90°偏转区域32b上偏转±90°后的直线偏振光到达右眼。并且，将穿透左眼显示行48b及射出侧偏振板44、以同一方向通过0°偏转区域32a的直线偏振光吸收。另一方面，左眼偏振板62b使穿透左眼显示行48b及射出侧偏振板44、以同一方向通过0°偏转区域32a的直线偏振光到达左眼。并且，将穿透右眼显示行48a及射出侧偏振板44、在90°偏转区域32b上偏转±90°的直线偏振光吸收。
另外，本实施例的散射板50也可以具有朝向水平方向的散射性。另外，光源16是具有与液晶面板40大致相等面积的面光源时，立体图像显示装置100b也可以包括用于放大从液晶面板40射出的图像光的放大透镜。这时，该放大透镜最好是线性菲涅耳透镜22a及22b，并且该线性菲涅耳透镜22a及22b的棱线与从偏振光透射屏30射出的偏振光的偏振光轴正交及平行。由此，能使从偏振光透射屏30射出的直线偏振光的偏振光轴不发生偏转，且不发生椭圆偏振化，就能将图像光放大到所希望的尺寸。
图8示出了图7所示的立体图像显示装置100b的应用例。本实施例的后投影显示器102对戴着偏振光眼镜60的观看者显示放大后的立体图像。后投影显示器102在图7的结构基础上，还包括反射镜80和前面板90，该反射镜80反射穿透液晶面板40及偏振光透射屏30并被放大投影的光学图像，再入射到投影透镜20上，该前面板90设置在散射板50的观看者一侧。偏振光透射屏30置于液晶面板40的前面，平行且靠近液晶板40设置。反射镜80相对于穿透偏振光透射屏30的直线偏振光的偏振光轴，平行地或者倾斜于垂直方向进行设置。前面板90保护投影透镜20及散射板50，同时，通过设置在表面上的AR涂层等的处理来降低外界光的反射。
为了将液晶面板40上所显示的图像以需要的大小在投影透镜20上投影放大，则需要在偏振光透射屏30与投影透镜20之间确保某一光路长度。后投影显示器102由于包括反射镜80，因而不用增大后投影显示器102的深度，就确保了必要的光路长度
在这里，相对从偏振光透射屏30所射出的左眼图像及右眼图像的直线偏振光的偏振光轴平行或者倾斜于垂直方向设置反射镜80，所以，不管是左眼图像和右眼图像的哪一个，都不会混合P波或者S波入射。因此，反射镜80在不使偏振光轴发生偏转或者椭圆偏振化的状态下，反射左眼图像及右眼图像的直线偏振光，并使其入射到投影透镜20上。因此，本实施例的后投影显示器102能向戴偏振眼镜60的观看者提供交调失真较少、放大到需要尺寸的立体图像。
图9及图10示出了偏振光透射屏30的构成。其中，图9还示出了在图1所示的立体图像显示装置100a中、偏振光透射屏30分阶段地将投影到观看者的右眼的直线偏振光偏转的步骤。偏振光透射屏30全都包括由1/2波长板构成的栅形偏振光偏转板34和相同偏振光偏转板36。栅形偏振光偏转板34在垂直方向上反复交替地设有第一偏转区域35a和第二偏转区域35b，该第一偏转区域35a与液晶面板40的右眼显示行48a相对设置，该第二偏转区域35b与液晶面板40的左眼显示行48b相对设置。栅形偏振光偏转板34及相同偏振光偏转板36可以分别是与1/2波长板具有同样功能的相位差板。例如，可以组合两块1/4波长板，也可以组合四块1/8波长板。
在本实施例中，从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光的偏振光轴朝向垂直方向。并且，第一偏转区域35a的光学主轴的方向相对直线偏振光的偏振光轴形成±22.5°的角度。第二偏转区域35b的光学主轴的方向朝向与第一偏转区域35a的光学主轴形成±45°的角度的方向。在此，所说的光学主轴表示1/2波长板的快相轴或者滞相轴。图示中，在栅形偏振光偏转板34及相同偏振光偏转板36所描绘的粗线的箭头表示1/2波长板的光学主轴的方向。另外，贯穿栅形偏振光偏转板34和贯穿相同偏振光偏转板36的箭头都表示投影图像的直线偏振光的光路。并且，在该光路上所描绘的细线的箭头表示直线偏振光的偏振光轴的方向。
相同偏振光偏转板36在垂直方向上光学主轴的方向是一样的，该光学主轴相对第一偏转区域35a的光学主轴正交设置。在此，相同偏振光偏转板36的与第一偏转区域35a相对的部分及第一偏转区域35a构成所述的0。偏转区域32a，相同偏振光偏转板36的与第二偏转区域35b对着的部分及第二偏转区域35b构成90°偏转区域32b。
第一偏转区域35a使从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光的偏振光轴偏转+45°。第二偏转区域35b使从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光的偏振光轴偏转-45°。相同偏振光偏转板36使在第一偏转区域35a上偏转+45°的直线偏振光的偏振光轴和在第二偏转区域35b上偏转-45°的直线偏振光的偏振光轴全都偏转-45°。另外，偏转方向从光的行进方向来看将向右偏转视为正，将向左偏转视为负。
其结果，穿透第一偏转区域35a及相同偏振光偏转板36的直线偏振光的偏振光轴、与穿透第二偏转区域35b及相同偏振光偏转板36的直线偏振光的偏振光轴正交。例如，在本实施例中，穿透第一偏转区域35a及相同偏振光偏转板36的直线偏振光的偏振光轴朝向垂直方向，与向栅形偏振光偏转板34入射时的方向相同。并且，穿透第二偏转区域35b及相同偏振光偏转板36的直线偏振光的偏振光轴朝向水平方向，与向栅形偏振光偏转板34入射时的方向正交。
在穿透偏振光透射屏30的光中，入射侧偏振板42使偏振光轴的方向为垂直的直线偏振光透射，同时，屏蔽偏振光轴的方向为水平的直线偏振光。因此，在与第一偏转区域35a相对设置的右眼显示行48a上有光入射，在与第二偏转区域35b相对设置的左眼显示行48b上没有光入射。这样一来，右眼的直线偏振光只入射到右眼显示行48a上，并将右眼的图像光投影到前方。
也就是说，90°偏转区域32b利用滞相轴的方向不相同的多个相位差板，通过使从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光的偏振光轴发生多次偏转，使其总共偏转90°。这时，与入射的偏振光对应的滞相轴的角度在每个相位差板上都发生变化，偏振光的相位慢的矢量成分在各个相位差板上发生变化。这时，利用与滞相轴的方向相同的相位差板，与从入射时到射出时同一矢量成分的相位连续减慢的情况相比，能降低波长色散特性。因此，在整个较宽的波长范围内，能非常精确地使直线偏振光的偏振光轴偏转90°。
另外，90°偏转区域32b也可以通过三块以上的相位差板使直线偏振光的偏振光轴偏转90°。例如，在由4块1/2波长板构成90°偏转区域32b时，将第一块的滞相轴相对水平方向倾斜11.25°、将第二至第四块的滞相轴向相同的方向再分别倾斜22.5°来进行组合。在这样构成的90°偏转区域32b上，使水平方向具有偏振光轴的直线偏振光从第一块一侧开始入射，于是在第一块至第四块的各块上，偏振光轴依次偏转22.5°，总计偏转90°后，直线偏振光射出。
本实施例的相同偏振光偏转板36的光学主轴的方向是相同的，所以，只要将光学主轴的方向相对第一偏转区域35a的光学主轴设置成正交即可，而不必相对栅形偏振光偏转板34沿着上下左右方向进行位置一致的定位。因此，从偏振光透射屏30射出时的偏振光轴的方向，能根据第一偏转区域35a及第二偏转区域35b的位置来决定，而不受到栅形偏振光偏转板34及相同偏振光偏转板36的组合误差的影响。
另外，在0°偏转区域32a上，相同偏振光偏转板36及第一偏转区域35a使从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光的偏振光轴沿着相反的方向分别偏转同样的角度。在这里，相同偏振光偏转板36与第一偏转区域35a的光学主轴也就是快相轴或滞相轴相互正交。因此，在入射的偏振光的矢量成分中，穿透第一偏转区域35a、相位变慢的成分，通过穿透相同偏振光偏转板36，相位又变快，相对于在第一偏转区域35a上相位没有变慢的成分，大小与其基本相同。这个在任一可见光的波长范围内都是同样的，所以，在相同偏振光偏转板36及第一偏转区域35a的其中一方发生的波长色散特性在另外一方中被消除。另外，利用两块1/2波长板来偏转直线偏振光的偏振光轴时，如果偏转的方向互相相反且偏转角度的大小相等，则通过各个偏转产生的波长色散特性，其绝对值大致相等，而正负相反。因此，相同偏振光偏转板36及第一偏转区域35a分别使直线偏振光的偏振光轴以反方向偏转时产生的波长色散特性得到相互消除。在这里，栅形偏振光偏转板34及相同偏振光偏转板36的波长色散特性是相同的。由此，在第一偏转区域35a上发生偏转的偏振光的波长色散特性，在相同偏振光偏转板36上被更加精确地消除。
另外，0°偏转区域32a也可以由三块以上的相位差板构成。例如，由四块1/2波长板来构成0°偏转区域32a时，将第一块的滞相轴相对水平方向倾斜11.25°、将第二块的滞相轴沿着相同的方向再倾斜22.5°。并且，第三块的滞相轴与第二块的滞相轴正交，再使第四块的滞相轴相对第一块的滞相轴正交。在这样构成的0°偏转区域32a上，使水平方向具有偏振光轴的直线偏振光从第一块一侧开始入射，于是偏振光轴在第一块及第二块上依次偏转22.5°，在第三块及第四块上沿着反方向依次偏转同样大小的角度也就是22.5°。其结果，直线偏振光的偏振光轴的方向与入射时的方向相同、也就是沿着水平方向被射出。
从以上说明中可以清楚地看出，本实施例的偏振光透射屏30通过在0°偏转区域32a及90°偏转区域32b上使从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光穿透，由此可在整个宽广的波长范围内使其偏振光轴非常准确地正交。因此，在入射侧偏振板42上，能非常精确地滤除极其准确地正交的直线偏振光。也就是说，在整个宽广的波长范围内，能对右眼显示行48a高效率地入射右眼的偏振光，同时，对左眼显示线示行48b屏蔽右眼的偏振光。
另外，偏振光透射屏30将栅形偏振光偏转板34及相同偏振光偏转板36的配置位置前后交换，也可以具有与所述的实施例同样的效果。也就是说，首先，相同偏振光偏转板36使从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光的偏振光轴偏转-45°。然后，第一偏转区域35a使在相同偏振光偏转板36上偏转了-45°的偏振光轴再偏转+45°。另一方面，第二偏转区域35b使在相同偏振光偏转板36上偏转了-45°的偏振光轴再偏转-45°。
另外，栅形偏振光偏转板34及相同偏振光偏转板36也可以使入射的直线偏振光的偏振光轴分别沿着与所述的实施例相反的方向偏转。例如，第一偏转区域35a使从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光的偏振光轴偏转-45°。这时，第二偏转区域35b使从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光的偏振光轴偏转+45°。并且，相同偏振光偏转板36使在第一偏转区域35a上偏转了-45°的偏振光轴再偏转+45°，同时，使在第二偏转区域35b上偏转了+45°的偏振光轴再偏转+45°。这时也能得到与所述的实施例同样的效果。
图10示出了图9所示的偏振光透射屏30分阶段地使投影到观看者的左眼的直线偏振光偏转的步骤。在本实施例中，从左眼的分割偏振光源10b所射出的直线偏振光的偏振光轴，朝向与从右眼的分割偏振光源10a所射出的直线偏振光正交的方向、也就是水平方向。第一偏转区域35a使从左眼的分割偏振光源10b所射出的直线偏振光的偏振光轴偏转+45°。第二偏转区域35b使从左眼的分割偏振光源10b所射出的直线偏振光的偏振光轴偏转-45°。
相同偏振光偏转板36使在第一偏转区域35a上偏转了+45°的直线偏振光及在第二偏转区域35b上偏转了-45°的直线偏振光的偏振光轴全都再偏转-45°。其结果，穿透了第一偏转区域35a及相同偏振光偏转板36的直线偏振光的偏振光轴、与穿透了第二偏转区域35b及相同偏振光偏转板36的直线偏振光的偏振光轴正交。例如，在本实施例中，穿透了第一偏转区域35a及相同偏振光偏转板36的直线偏振光的偏振光轴，朝向与向栅形偏振光偏转板34入射时的方向相同的水平方向。并且，穿透了第二偏转区域35b及相同偏振光偏转板36的直线偏振光的偏振光轴，朝向与向栅形偏振光偏转板34入射时的方向正交的垂直方向。
通过以上步骤，本实施例的偏振光透射屏30通过使从左眼的分割偏振光源10b所射出的直线偏振光在0°偏转区域32a及90°偏转区域32b上穿透，由此可在整个宽广的波长范围内使其偏振光轴非常准确地正交。因此，在入射侧偏振板42上，能非常精确地滤除极其准确地正交的直线偏振光。也就是说，在整个宽广的波长范围内，能对左眼显示行48b高效率地入射左眼的偏振光，同时，对右眼显示行48a屏蔽左眼的偏振光。
从图9及图10的说明中可以清楚地看出，根据本实施例的偏振光透射屏30，可以在每个偏转区域35上非常准确地使在整个波长范围内、具有垂直或者水平的偏振光轴的直线偏振光正交。因此，立体图像显示装置100通过使准确地正交的直线偏振光在入射侧偏振板42或者偏振光眼镜60上穿透，由此，可对观看者的左右眼非常准确地分离出左眼的直线偏振光及右眼的直线偏振光。因此，无论是有眼镜方式和无眼镜方式的哪一种情况，立体图像显示装置100都能通过使用偏振光透射屏30，显示交调失真少的形象逼真的立体图像。
另外，第一偏转区域35a的光学主轴也可以相对从左眼的分割偏振光源10b所射出的直线偏振光的偏振光轴，具有±22.5°的角度。这时也与上面所述的实施例相同，第二偏转区域35b的光学主轴的方向相对第一偏转区域35a的光学主轴形成±45°的角度，相同偏振光偏转板36的光学主轴的方向相对第一偏转区域35a的光学主轴正交地设置。并且，相同偏振光偏转板36的与第一偏转区域35a对着的部分及第一偏转区域35a构成0°偏转区域32a，相同偏振光偏转板36的与第二偏转区域35b对着的部分及第二偏转区域35b构成90°偏转区域32b。
从以上说明可知，本实施例的立体图像显示装置100能显示出交调失真少的形象逼真的立体图像。
另外，分割偏振板14、线性菲涅耳透镜22a、线性菲涅耳透镜22b、入射侧偏振板42、射出侧偏振板44、栅形偏振光偏转板34、相同偏振光偏转板36、及偏振光眼镜60中的任意两个的相对角度，不必与本实施例所述的相对角度严格一致。在到达观看者的立体图像的交调失真对立体感没有妨碍的范围内，这些相对角度也可以不使用本实施例所述的相对角度。但是，那样的结构显然也在本发明的保护范围内。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
附图标记说明
10    分割偏振光源                  12    分割光源
14    分割偏振板                    16    光源
20    投影透镜                      22    线性菲涅耳透镜
30    偏振光透射屏                  32a   0°偏转区域
32b   90°偏转区域                  34    栅形偏振光偏转板
35a   第一偏转区域                  35b   第二偏转区域
36    相同偏振光偏转板              40    液晶面板
42    入射侧偏振板                  44    射出侧偏振板
46    显示部                        48a   右眼显示行
48b   左眼显示行                    50    散射板
52    透镜                          54    遮光层
60    偏振光眼镜                    62a   右眼偏振板
62b   左眼偏振板                    100   立体图像显示装置
102   后投影显示器

Claims (8)

1.一种立体图像显示装置，其包括：
分割偏振光源，其在左右方向上分割所述光源，使其包括右眼光源和左眼光源，所述右眼光源射出偏振光轴水平或垂直的右眼直线偏振光，所述左眼光源射出与所述右眼直线偏振光正交的左眼直线偏振光；
投影透镜，其通过在所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜和第二线性菲涅耳透镜，将所述右眼直线偏振光投影到观看者的右眼方向，同时，将所述左眼直线偏振光投影到所述观看者的左眼方向，所述第一线性菲涅耳透镜包括沿着与所述右眼直线偏振光的偏振光轴正交的方向延伸的棱线，所述第二线性菲涅耳透镜包括沿着与所述偏振光轴平行的方向延伸的棱线；
液晶面板，其包括显示部和偏振板，所述显示部设置在所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光行进方向上的所述投影透镜的观看者所在一侧，并在与所述右眼及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括显示右眼图像的右眼显示行和显示左眼图像的左眼显示行，所述偏振板设置在所述显示部的所述分割偏振光源所在一侧，只允许与从所述右眼光源射出的直线偏振光平行的直线偏振光入射到所述显示部；以及
偏振光透射屏，其设置在所述液晶面板的所述分割偏振光源所在一侧，并在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括0°偏转区域和90°偏转区域，所述0°偏转区域与所述右眼显示行相对设置，使从所述右眼光源和所述左眼光源射出的直线偏振光以与入射时相同的方向射出，所述90°偏转区域与所述左眼显示行相对设置，使从所述右眼光源和所述左眼光源射出的直线偏振光分别偏转±90°后再射出。
2.根据权利要求1所述的立体图像显示装置，其中，所述偏振光透射屏包括：
栅形偏振光偏转板，其在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括都由1/2波长板构成的第一偏转区域和第二偏转区域，所述第一偏转区域的光学主轴在与从所述右眼光源射出的直线偏振光的偏振光轴成±22.5°角的方向上，所述第二偏转区域的光学主轴在与所述第一偏转区域的所述光学主轴成±45°角的方向上；以及相同偏振光偏转板，其是在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上光学主轴的方向相同的1/2波长板，所述光学主轴的方向与所述第一偏转区域的光学主轴正交，
所述第一偏转区域被所述0°偏转区域所包含，所述第二偏转区域被所述90°偏转区域所包含。
3.一种立体图像显示装置，其包括：
分割偏振光源，其在左右方向上分割所述光源，使其包括右眼光源和左眼光源，所述右眼光源射出偏振光轴水平或垂直的右眼直线偏振光，所述左眼光源射出与所述右眼直线偏振光正交的左眼直线偏振光；
投影透镜，其通过在所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜和第二线性菲涅耳透镜，将所述右眼直线偏振光投影到观看者的右眼方向，同时，将所述左眼直线偏振光投影到所述观看者的左眼方向，所述第一线性菲涅耳透镜包括沿着与所述右眼直线偏振光的偏振光轴正交的方向延伸的棱线，所述第二线性菲涅耳透镜包括沿着与所述偏振光轴平行的方向延伸的棱线；
液晶面板，其包括显示部和偏振板，所述显示部设置在所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光行进方向上的所述投影透镜的观看者所在一侧，并在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括显示右眼图像的右眼显示行和显示左眼图像的左眼显示行，所述偏振板设置在所述显示部的所述分割偏振光源所在一侧，只允许与从所述左眼光源射出的直线偏振光平行的直线偏振光入射到所述显示部；以及
偏振光透射屏，其设置在所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向上的所述液晶面板的所述分割偏振光源所在一侧，并在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括90°偏转区域和0°偏转区域，所述90°偏转区域与所述右眼显示行相对设置，使从所述右眼光源和所述左眼光源射出的直线偏振光分别偏转±90°后再射出，所述0°偏转区域与所述左眼显示行相对设置，使从所述右眼光源和所述左眼光源射出的直线偏振光以与入射时相同的方向射出。
4.根据权利要求3所述的立体图像显示装置，其中，所述偏振光透射屏包括：
栅形偏振光偏转板，其在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括由1/2波长板构成的第一偏转区域和第二偏转区域，所述第一偏转区域的光学主轴在与从所述左眼光源射出的直线偏振光的偏振光轴成±22.5°角的方向上，所述第二偏转区域的光学主轴在与所述第一偏转区域的所述光学主轴成±45°角的方向上；以及相同偏振光偏转板，其是在与所述右眼直线偏振光及左眼直线偏振光的行进方向垂直的方向上光学主轴的方向相同的1/2波长板，所述光学主轴的方向与所述第一偏转区域的光学主轴正交，
所述第一偏转区域被所述0°偏转区域所包含，所述第二偏转区域被所述90°偏转区域所包含。
5.一种立体图像显示装置，其包括：
光源；
液晶面板，其包括入射侧偏振板、显示部和射出侧偏振板，所述入射侧偏振板设置在所述光源的前方，仅使特定的直线偏振光透射，所述显示部设置在所述入射侧偏振板的观看者所在一侧，并在与所述直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括显示右眼图像的右眼显示行和显示左眼图像的左眼显示行，所述射出侧偏振板，在穿透所述显示部的光中，仅使特定方向的直线偏振光透射；
偏振光透射屏，其在与所述直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括90°偏转区域和0°偏转区域，所述90°偏转区域在穿透所述液晶面板的直线偏振光的光路上，与所述右眼显示行相对设置，使穿透所述右眼显示行和所述射出侧偏振板的直线偏振光偏转±90°后再射出，所述0°偏转区域与所述左眼显示行相对设置，使穿透所述左眼显示行和所述射出侧偏振板的直线偏振光以与入射时相同的方向射出；
反射镜，其相对于穿透所述偏振光透射屏的直线偏振光的偏振光轴成平行或者倾斜于直角的方向设置，反射穿透所述偏振光透射屏的所述直线偏振光；以及
投影透镜，其设置在被所述反射镜反射的直线偏振光的光路上，通过在所述直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜和第二线性菲涅耳透镜，使从所述液晶面板射出的光学图像向所述立体图像显示装置的前方准直，所述第一线性菲涅耳透镜包括沿着与所述射出侧偏振板的透射轴正交的方向延伸的棱线，所述第二线性菲涅耳透镜包括沿着与所述透射轴平行的方向延伸的棱线。
6.根据权利要求5所述的立体图像显示装置，其还包括：
观看者的偏振光眼镜，其包括右眼偏振板和左眼偏振板，所述右眼偏振板使与所述射出侧偏振板的透射轴正交的直线偏振光透射，并且吸收与所述透射轴平行的直线偏振光，所述左眼偏振板使与所述透射轴平行的直线偏振光透射，并且吸收与所述透射轴正交的直线偏振光。
7.一种立体图像显示装置，其包括：
光源；
液晶面板，其包括入射侧偏振板、显示部和射出侧偏振板，所述入射侧偏振板设置在所述光源的前方，仅使特定的直线偏振光透射，所述显示部设置在所述入射侧偏振板的观看者所在一侧，并在与所述直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括显示右眼图像的右眼显示行和显示左眼图像的左眼显示行，所述射出侧偏振板，在穿透所述显示部的光中，仅使特定方向的直线偏振光透射；
偏振光透射屏，其在与所述直线偏振光的行进方向垂直的方向上交替重复地包括90°偏转区域和0°偏转区域，所述90°偏转区域在穿透所述液晶面板的直线偏振光的光路上，与所述左眼显示行相对设置，使穿透所述左眼显示行和所述射出侧偏振板的直线偏振光偏转±90°后再射出，所述0°偏转区域与所述右眼显示行相对设置，使穿透所述右眼显示行和所述射出侧偏振板的直线偏振光以与入射时相同的方向射出；
反射镜，其相对于穿透所述偏振光透射屏的直线偏振光的偏振光轴成平行或者倾斜于直角的方向设置，反射穿透所述偏振光透射屏的所述直线偏振光；以及
投影透镜，其设置在被所述反射镜反射的直线偏振光的光路上，通过在所述直线偏振光的行进方向上重叠地包括第一线性菲涅耳透镜和第二线性菲涅耳透镜，使从所述液晶面板射出的光学图像向所述立体图像显示装置的前方准直，所述第一线性菲涅耳透镜包括沿着与所述射出侧偏振板的透射轴正交的方向延伸的棱线，所述第二线性菲涅耳透镜包括沿着与所述透射轴平行的方向延伸的棱线。
8.根据权利要求7所述的立体图像显示装置，其还包括：
观看者的偏振光眼镜，其包括左眼偏振板和右眼偏振板，所述左眼偏振板使与所述射出侧偏振板的透射轴正交的直线偏振光透射，并且吸收与所述透射轴平行的直线偏振光，所述右眼偏振板使与所述透射轴平行的直线偏振光透射，并且吸收与所述透射轴正交的直线偏振光。
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