JP2003202517A

JP2003202517A - 立体画像表示装置

Info

Publication number: JP2003202517A
Application number: JP2001401804A
Authority: JP
Inventors: Hideki Morishima; 英樹森島; Akinari Takagi; 章成高木; Toshiyuki Sudo; 敏行須藤; Yoshihiro Saito; 義広斉藤; Yutaka Nishihara; 裕西原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の立体画像表示装置では、パララックス
バリアを左右の視差画像表示の切換に同期して水平方向
に振動させる等することが必要である。【解決手段】左右の視差画像を時分割で交互に表示す
る画像表示手段１を設け、この画像表示手段からの画像
光の射出側に、それぞれ、入射光の偏光方向に応じてこ
の入射光を透過および遮断する、偏光作用が固定された
２種類の偏光作用領域ａ，ｂを左右方向に交互に有する
第１および第２の偏光素子２，４と、画像表示手段の表
示面の略全体からの画像光の偏光状態を変換する偏光変
換素子３とを配置する。そして、画像表示手段における
視差画像の表示切り換えに同期して偏光変換素子におけ
る偏光変換状態を切り換える制御手段５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体画像を観察さ
せることが可能な立体画像表示装置に関し、特にテレ
ビ、ビデオ、コンピューターモニタ、ゲームマシンなど
において立体画像表示を行うのに好適なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体画像表示装置としては、特許
第２７７８５４３号や第２８８２３９３号公報等にて開
示されているものがある。これら公報にて開示の立体画
像表示装置の一例としては、両眼視差情報を有する右眼
用画像と左眼用画像を時間的に交互に表示する表示装置
と、表示装置の前面に前後して配置された、表示装置に
表示された表示画像の上下方向と平行な方向に長いスト
ライプ状に光を透過させる領域と光を遮蔽する領域とが
交互に形成されている第１および第２のパララックスバ
リアと、観察者の右眼からは右眼用画像のみがかつ左眼
からは左眼用画像のみが観察されるように、右眼用画像
と左眼用画像の表示切り換えに同期して、第１のパララ
ックスバリアと第２のパララックスバリアの少なくとも
一方を表示画像の左右方向に移動させる移動機構とを備
えている。

【０００３】また、上記公報にて開示の立体画像表示装
置は、例えば、両眼視差情報を有する右眼用画像と左眼
用画像を時間的に交互に表示する表示装置と、表示装置
の前面に配置された、表示装置に表示された表示画像の
上下方向と平行な方向に長いストライプ状に光を透過さ
せる領域と光を遮蔽する領域とが交互に形成されている
パララックスバリアと、パララックスバリアの前面また
は表示装置とパララックスバリアとの間に配置された、
表示装置に表示された表示画像の上下方向と平行な方向
に長いストライプ状に光を透過させる領域と光を遮蔽す
る領域とが交互に形成され、かつ、それらの領域を互い
に反転させることが可能な電子式シャッタアレイとを備
え、電子式光シャッタアレイにおいて、観察者の右眼か
らは右眼用画像のみがかつ左眼からは左眼用画像のみが
観察されるように、右眼用画像と左眼用画像の表示切り
換えに同期して上記光を透過させる領域と光を遮蔽する
領域とが切り換えられるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の従来の立体画像表示装置では、パララックスバリアを
左右の視差画像の表示切換えに同期するように水平方向
に振動させたり、視差画像の表示切換えに同期するよう
に電子式シャッタアレイの各縦ストライプ状の領域に電
圧をオン／オフして画像光の偏光状態を変えたりする必
要がある。

【０００５】パララックスバリアを水平方向に振動させ
るためには、アクチュエータなどの部材が必要である。
また、その移動量も精密に制御しなくてはならない。こ
のため、コストの上昇や信頼性の低下などの問題があ
る。

【０００６】さらに、電子式シャッタアレイの縦ストラ
イプ状の各領域に電圧をオン／オフする方法では、一般
に表示に用いられるＬＣＤと同等なピッチの電極構造が
必要であり、電気回路自体も複雑になり、コストが上昇
するという問題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の立体画像表示装置では、左右の視差画像
を時分割で交互に表示する画像表示手段を設け、この画
像表示手段からの画像光の射出側に、それぞれ、入射光
の偏光方向に応じてこの入射光を透過および遮断する、
偏光作用が固定された第１および第２の偏光作用領域を
左右方向に交互に有する第１および第２の偏光素子と、
画像表示手段の表示面の略全体からの画像光の偏光状態
を変換する偏光変換素子とを配置する。そして、画像表
示手段における視差画像の表示切り換えに同期して偏光
変換素子における状態を切り換える制御手段を設けてい
る。

【０００８】すなわち、画像表示手段の表示面全体から
の画像光の偏光状態を一括して変化させるための液晶な
どにより構成された偏光変換素子を用いることにより、
この偏光変換素子の構造および付随する電気回路を大幅
に簡素化し、立体画像表示装置としての信頼性を高める
と同時にコストを引き下げる。

【０００９】具体的には、偏光変換素子に、例えば第１
の状態において、画像表示手段から発せられ、第１の偏
光素子における第１の偏光作用領域を透過して第２の偏
光素子における第１の偏光作用領域に入射した光と第１
の偏光素子における第２の偏光作用領域を透過して第２
の偏光素子における第２の偏光作用領域に入射した光と
を第２の偏光素子を観察者側に透過する偏光状態とする
とともに、他の光を第２の偏光素子を観察者側に透過し
ない偏光状態とし、第２の状態において、画像表示手段
から発せられ、第１の偏光素子における第２の偏光作用
領域を透過して前記第２の偏光素子における第１の偏光
作用領域に入射した光と第１の偏光素子における第１の
偏光作用領域を透過して第２の偏光素子における第１の
偏光作用領域に入射した光とを第２の偏光素子を観察者
側に透過する偏光状態とするとともに、他の光を第２の
偏光素子を観察者側に透過しない偏光状態とするよう液
晶等により構成する。

【００１０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１は、本発明
の第１実施形態である立体画像表示装置の構成を示す斜
視図である。画像表示手段であるＣＲＴ等のディスプレ
イ１には、観察者の左右の眼の位置に相当する２視点に
対する視差画像（左眼用画像および右眼用画像）が時分
割で交互に表示される。

【００１１】ディスプレイ１は、左右の視差画像を時分
割で交互に表示してもフリッカーが目立たないように十
分速い画像書き換え性能、例えば１２０Ｈｚでの画像書
き換えが可能な性能を有するものを用いるのがよい。

【００１２】ディスプレイ１の前面には、第１の偏光素
子２、偏光変換素子３および第２の偏光素子４が配置さ
れている。第１および第２の偏光素子２，４は、図２に
詳しく示すように、縦（上下方向に延びる）ストライプ
状で光学軸（透過する偏光の方向）が互いに直交する２
種類の偏光板（偏光作用領域ａ，ｂ）を交互に水平（左
右）方向に配置して構成されている。なお、偏光作用領
域ａ，ｂはいずれも偏光作用が固定された（後述する偏
光変換素子３のように偏光作用が変化しない）ものであ
る。

【００１３】偏光変換素子３は、ＦＬＣ等、印加電圧を
切り換えることで十分高速に状態が変化するディスプレ
イ１の画面大相当の大きさを有する液晶層を、透明電極
およびカバーガラスで挟んで構成され、所定方向の偏光
成分の位相を、上記所定方向に直交する方向の偏光成分
の位相に対して、屈折率の異方性と液晶層の厚さによっ
て定められた値だけ遅延させる状態と位相差を与えない
状態とを切り換えられるものである。本実施形態では、
偏光変換素子３として、遅延後の位相差がπとなるもの
が用いられている。

【００１４】この偏光変換素子３の状態切換えは、ディ
スプレイ１での左右の視差画像の表示切換えと同期して
行われる。例えば、ディスプレイ１から出力される画像
信号の垂直同期信号を偏光変換素子３の切換信号として
用いることができる。この場合、垂直同期信号から切換
信号を作る電気回路５から偏光変換素子に切換信号が送
られる。

【００１５】図３は、偏光変換素子３をＦＬＣ（強誘電
液晶：Ferroelectric Liquid Crystal）で構成した際の
原理説明図である。ＦＬＣは、液晶が安定な２状態をと
ることが知られているが、安定な第１の状態の液晶のダ
イレクターをdirect１、安定な第２の状態のダイレクタ
ーをdirect2 とする。θは、２つのダイレクターのなす
角度である。

【００１６】ＦＬＣは、ダイレクター方向およびこれに
直交する方向に光学軸を有している。ＦＬＣは、その材
料によりダイレクター間の角度θ、２軸方向の屈折率差
Δｎが異なるが、現在ダイレクター間の角度θは、２０
゜から５０゜程度、屈折率差Δｎは、０．１程度の材料
が知られている。

【００１７】屈折率差Δｎ＝０．１の材料により、位相
変換素子を構成した場合、使用する画像光の中心波長の
５倍の厚さの液晶層を用いればちょうどπの位相差が得
られる。

【００１８】図３においてダイレクターdirect１に対し
て偏光方向が角度α傾いている直線偏光ρ１がこの偏光
変換素子を透過すると、ＦＬＣがダイレクターdirect１
である状態の場合、ダイレクターdirect１に対して角度
αだけ逆に傾いた方向に偏光方向がある直線偏光ρ２に
変換される。

【００１９】一方、ＦＬＣがダイレクターdirect２であ
る第２の状態にある時、直線偏光ρ１が偏光変換素子を
透過すると、ダイレクターdirect２に対してα−θ傾い
ている直線偏光ρ３に変換される。

【００２０】直線偏光ρ３とダイレクターdirect１との
傾きは、 θ−（α−θ）＝２・θ−α であり、直線偏光ρ２とρ３の偏光のなす角は、２・θ−α＋α＝２・θ となる。また、透過後の直線偏光のなす角度は、入射光
の偏光方向に関わらず、ダイレクター間のなす角θの２
倍となる。

【００２１】ここでθ＝４５゜となるようなＦＬＣ材料
を選べば、入射光の偏光方向に関わらずＦＬＣの第１と
第２の状態で射出する光を互いに直交する直線偏光とす
ることができる。

【００２２】本実施形態において、ダイレクター間のな
す角をθ＝４５゜とし、画像光の中心波長を、例えば６
００ｎｍに対して位相差πを与えるように液晶層の厚さ
を設定し、２つのダイレクターのうち１つの方向が図２
で示した偏光素子２，４の垂直方向の光学軸に一致する
ものとする。

【００２３】本実施形態における各構成部材の働きを、
本実施形態の立体画像表示装置の平面図である図４およ
び図５を用いて説明する。なお、図１と共通する構成部
材には図１と同一符号を付す。

【００２４】図４は、偏光変換素子３のダイレクターが
垂直方向であり、垂直および水平方向の直線偏光に対し
て偏光方向を変えない状態のときの説明図である。ディ
スプレイ１は、右眼画像を表示する。このとき画像光は
ランダム偏光である。

【００２５】次に、画像光は、第１の偏光素子２に入射
し、その際に入射する縦ストライプ状領域が領域ａであ
れば水平方向の直線偏光成分のみが、領域ｂであれば垂
直方向の直線偏光成分のみが透過する。

【００２６】第１の偏光素子２を透過した画像光は、偏
光表示素子３を透過するが、図４の状態では偏光表示素
子３を透過しても、画像光において、直交する偏光成分
に位相差が与えられることはなく、画像光は、第１の偏
光素子２を透過した時点と同一の偏光分布を持ってい
る。

【００２７】次に、画像光が第２の偏光素子４に入射す
る際、第１の偏光素子２で領域ａを透過して水平方向の
直線偏光になっている画像光のうち、第２の偏光素子４
の領域ａに入射する画像光のみが第２の偏光素子４を透
過し、第２の偏光素子４の領域ｂに入射した画像光は吸
収される。

【００２８】同様に、第１の偏光素子２で領域ｂを透過
し、垂直方向の直線偏光になっている画像光のうち第２
の偏光素子７の領域ｂに入射する画像光のみが第２の偏
光素子４を透過し、第２の偏光素子の領域ａに入射した
画像光は吸収される。

【００２９】第１および第２偏光素子２，４の縦ストラ
イプ状領域ａ，ｂの水平ピッチをそれぞれ適正に決めて
おくと、画像光は観察者の右眼位置にのみ到達し、左眼
位置には到達しないようにすることができる。

【００３０】図５は、ダイレクターが垂直方向から４５
゜傾いており、垂直および水平方向の直線偏光をそれぞ
れ直交する直線偏光に変換する状態のときの説明図であ
る。ディスプレイ１は左眼画像を表示する。このとき画
像光はランダム偏光である。

【００３１】次に、画像光は、第１の偏光素子２に入射
し、その際に入射する縦ストライプ状領域が領域ａであ
れば水平方向の直線偏光成分のみが、領域ｂであれば垂
直方向の直線偏光成分のみが透過する。

【００３２】第１の偏光素子２を透過した画像光は、偏
光表示素子３を透過する際、位相差πが与えられ、画像
光は、第１の偏光素子２を透過した時点と直交する直線
偏光成分のみを持つ偏光分布を持っている。

【００３３】次に、画像光が第２の偏光素子４に入射す
る際、第１の偏光素子２で領域ａを透過し、更に偏光変
換素子３を透過して垂直方向の直線偏光になっている画
像光のうち、第２の偏光素子４の領域ｂに入射する画像
光のみが第２の偏光素子４を透過し、第２の偏光素子の
領域ａに入射した画像光は吸収される。

【００３４】同様に、第１の偏光素子２で領域ｂを透過
し、更に偏光変換素子３を透過して水平方向の直線偏光
になっている画像光のうち、第２の偏光素子の領域ａに
入射する画像光のみが第２の偏光素子４を透過し、第２
の偏光素子の領域ｂに入射した画像光は吸収される。結
果的に画像光は、観察者の左眼位置にのみ到達し、右眼
位置には到達しない。

【００３５】本実施形態では、ディスプレイ１が右眼画
像を表示する１／１２０秒の間、偏光変換素子３は透過
光に対して直交する偏光成分に位相差を与えないように
制御され、ディスプレイ１が左眼画像を表示する１／１
２０秒の間、偏光変換素子３は、透過光に対して直交す
る偏光成分に位相差πを与えるように制御され、１／１
２０秒ごとにこの過程を繰り返す。

【００３６】このため、観察者は、１／１２０秒ごと
に、右眼のみでの右眼画像の観察と左眼のみでの左眼画
像の観察とを高速で繰り返すことになり、これにより立
体画像の観察を行うことができる。

【００３７】なお、各１／１２０秒期間においてディス
プレイ１の画面上のすべての画素からの画像光は、観察
者の左右どちらかの眼に到達しており、一般に知られて
いる立体画像表示方法であるパララックスバリアやレン
チキュラーなどを用いた方法のように画像表示素子の画
素の一部観察者の左右どちらかの眼により視認されない
状態は起こらない。

【００３８】ここで、本明細書中の各実施形態におい
て、表示される視差画像の切換えに同期して画像光の偏
光を変化させる偏光変換素子は、前述したように画面全
体からの画像光に対して一括して異なる位相差を時分割
で与える素子であり、第１の偏光素子２および第２の偏
光素子４の縦ストライプ状領域に対応したストライプ構
造をとる必要はない。

【００３９】後に詳しく述べるように、本明細書中の各
実施形態では、偏光によって所謂ダブルバリアを形成
し、時分割でこのダブルバリアを切り換えるのと同期し
て左右の視差画像をディスプレイなどの画像表示素子で
切り換えて観察面で分離して表示する。これにより、画
像表示素子のすべての画素による視差画像を観察者に表
示して立体画像を視認させるものである。

【００４０】（第２実施形態）本実施形態では、第１実
施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態は、
第２の偏光素子が縦ストライプ状で光学軸が直交する偏
光板を交互に水平方向に配置した偏光素子ではなく、光
に異なった位相を与える２種類の縦ストライプ状の領域
を水平方向に交互に配置して構成される偏光素子である
点で第１実施形態と異なる。

【００４１】図６は、本実施形態に用いられる第２の偏
光素子を説明するための図である。縦ストライプ状の領
域ｃおよび領域ｄはそれぞれ、領域ｃ，ｄに共通する、
所定方向の偏光成分の位相を、この所定方向に直交する
方向の偏光成分の位相に対してそれぞれ異なった値だけ
遅延させる又は進める偏光変換作用を持つ領域である。
そしてこのような縦ストライプ状の領域ｃ，ｄが交互に
水平方向に配置されて第２の偏光素子４’が形成されて
いる。

【００４２】具体的には、領域ｃ，はそれぞれ、屈折率
に関して異方性を持つ樹脂などで構成され、与える位相
差に対応して樹脂層の厚さを変えることによって、領域
ｃと領域ｄがこれら領域を透過する光に与える位相差を
変えることができる。

【００４３】ここで、本実施形態では、垂直、水平方向
にそれぞれ４５゜傾いた２つの互いに直交する軸ζ，ξ
方向に偏光成分を分け、ξ方向の偏光成分を基準にして
考えたときに、ζ方向の偏光成分に与える位相差が領域
ｃと領域ｄとではπだけ異なるように構成している。

【００４４】図７および図８は、本実施形態の立体画像
表示装置における各構成部材とその働きを説明する平面
図であり、第１実施形態と共通する構成要素には第１実
施形態と同符号を付している。

【００４５】本実施形態が第１実施形態と異なる点は、
第２の偏光素子４’が上述したように光に異なった位相
を与える２種類の縦ストライプ状の領域を水平方向に交
互に配置して構成される偏光素子であることと、第２の
偏光素子４’の後側（画像光の射出側）に偏光板（第３
の偏光素子）６を配置した点である。

【００４６】図７は偏光変換素子３が位相差を与えない
状態のときの説明図であり、図８は偏光変換素子３が位
相差πを与える状態の説明図である。

【００４７】ディスプレイ１は、左右の視差画像を時分
割で交互に表示する。このとき、画像光はランダム偏光
である。

【００４８】画像光は、第１の偏光素子２に入射し、そ
の際に入射する縦ストライプ状領域が領域ａであれば水
平方向の直線偏光成分のみが、領域ｂであれば垂直方向
の直線偏光成分のみが透過する。すなわち、第１実施形
態の第１の偏光素子と同じ偏光素子である。

【００４９】水平方向の直線偏光と垂直方向の直線偏光
は、図５に示した垂直、水平方向に４５゜傾いた２つの
互いに直交する軸ζ，ξ方向に偏光成分を分け、ξ方向
の偏光成分を基準にして考えると、ζ方向の偏光成分の
位相がπだけずれているとみなすことができる。

【００５０】説明を簡単にするために、今、第２偏光素
子４’の領域ｃでは、位相差πを領域ｄでは、位相差０
を与える（位相差を付加しない）とする。

【００５１】第１の偏光素子２で領域ａを透過して水平
方向の直線偏光成分だけになった画像光のうち、第２の
偏光素子４’の領域ｃを透過した画像光は、偏光方向が
垂直方向の直線偏光となって偏光板６に入射し、第１の
偏光素子２で領域ａを透過して水平方向の直線偏光成分
だけになった画像光のうち、第２の偏光素子４’の領域
ｄを透過した画像光は偏光方向が水平方向の直線偏光と
なって偏光板６に入射する。

【００５２】また、第１の偏光素子２で領域ｂを透過し
て垂直方向の直線偏光成分だけになった画像光のうち、
第２の偏光素子４’の領域ｃに入射する画像光は偏光方
向が水平方向の直線偏光となって偏光板６に入射し、第
１の偏光素子２で領域ｂを透過して垂直方向の直線偏光
成分だけになった画像光のうち、第２の偏光素子の領域
ｄに入射する画像光は偏光方向が垂直方向の直線偏光と
なって偏光板６に入射する。

【００５３】偏光板６の光学軸を垂直方向とすると、第
１の偏光素子の領域ａを通って第２の偏光素子４’の領
域ｃを透過した画像光および第１の偏光素子２の領域ｂ
を通って第２の偏光素子４’の領域ｄを透過した画像光
は、偏光板６を観察者方向に透過する。

【００５４】一方、第１の偏光素子２の領域ａを通って
第２の偏光素子４’の領域ｄを透過した画像光および第
１の偏光素子２の領域ｂを通って第２の偏光素子４’の
領域ｃを透過した画像光は偏光板６で吸収される。

【００５５】第１および第２の偏光素子２，４の縦スト
ライプ状偏光板の領域の水平ピッチをそれぞれ適正に決
めておくと、画像光は観察者の右眼位置にのみ到達し、
左眼位置には到達しないようにすることができる。

【００５６】図８は、偏光変換素子３が位相差πを与え
る状態のときの説明図である。偏光変換素子３が位相差
πを与える状態では、第１の偏光素子２で領域ａを透過
して水平方向の直線偏光成分だけになって偏光変換素子
３で垂直方向の直線偏光になった画像光のうち、第２の
偏光素子４’の領域ｃを透過した画像光は偏光方向が水
平方向の直線偏光となって偏光板６に入射し、第１の偏
光素子２で領域ａを透過して水平方向の直線偏光成分だ
けになって偏光変換素子３で垂直方向の直線偏光になっ
た画像光のうち、第２の偏光素子４’の領域ｄを透過し
た画像光は偏光方向が垂直方向の直線偏光となって偏光
板６に入射する。

【００５７】また、第１の偏光素子２で領域ｂを透過し
て垂直方向の直線偏光成分だけになって偏光変換素子３
で水平方向の直線偏光になった画像光のうち、第２の偏
光素子４’の領域ｃを透過した画像光は偏光方向が垂直
方向の直線偏光となって偏光板６に入射し、第１の偏光
素子２で領域ｂを透過して垂直方向の直線偏光成分だけ
になって偏光変換素子３で水平方向の直線偏光になった
画像光のうち、第２の偏光素子４’の領域ｄを透過した
画像光は偏光方向が水平方向の直線偏光となって偏光板
６に入射する。

【００５８】偏光板６の光学軸は垂直方向であるので、
第１の偏光素子２の領域ａを通って第２の偏光素子４’
の領域ｄを透過した画像光および第１の偏光素子２の領
域ｂを通って第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した画
像光は、偏光板６を観察者方向に透過する。

【００５９】一方、第１の偏光素子２の領域ａを通って
第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した画像光および第
１の偏光素子２の領域ｂを通って第２の偏光素子４’の
領域ｄを透過した画像光は、偏光板６で吸収される。

【００６０】第１および第２偏光素子２，４’の縦スト
ライプ状領域の水平ピッチをそれぞれ適正に決めておく
と、画像光は観察者の左眼位置にのみ到達し、右眼位置
には到達しないようにすることができる。

【００６１】そして、ディスプレイ１に表示される左右
の視差画像の切換えと偏光変換素子３の切換えとを同期
させれば、立体画像を表示することができる。

【００６２】（第３実施形態）本実施形態では、第１実
施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態は、
第１の偏光素子が縦ストライプ状で光学軸が直交する偏
光板を交互に水平方向に配置した偏光素子ではなく、第
２実施形態で第２の偏光素子４’として用いたのと同様
に、光に異なった位相を与える２種類の縦ストライプ状
の領域を水平方向に交互に配置して構成される偏光素子
である点で第１実施形態と異なる。

【００６３】図９および図１０は、本実施形態の立体画
像表示装置の各構成部材とその働きを説明する平面図で
あり、第１実施形態と共通する構成要素には第１実施形
態と同符号を付している。

【００６４】本実施形態が第１実施形態と異なる点は、
第１の偏光素子２’が上述したように光に異なった位相
を与える２種類の縦ストライプ状の領域を水平方向に交
互に配置して構成される偏光素子であることと、第１の
偏光素子２’の前側（ディスプレイ１と第１の偏光素子
２’との間）に偏光板（第３の偏光素子）７を配置した
点である。

【００６５】図９は、偏光変換素子３が位相差を与えな
い状態のときの説明図であり、図１０は、偏光変換素子
３が位相差πを与える状態のときの説明図である。

【００６６】ディスプレイ１は、左右の視差画像を時分
割で交互に表示する。このとき画像光はランダム偏光で
あるが、偏光板７の作用により、画像光のうち垂直方向
の直線偏光成分のみが偏光板７を透過する。

【００６７】画像光は、第１の偏光素子２に入射し、そ
の際に入射する縦ストライプ状領域が領域ｃであれば位
相差πが付加され、水平方向の直線偏光となる。また、
入射する縦ストライプ状領域が領域ｄであれば位相差０
が付加され（位相差を付加せず）、垂直方向の直線偏光
のままで透過する。透過した画像光の偏光分布は、第１
実施形態と同じである。したがって、第１実施形態と全
く同じ方法で立体画像を表示することができる。

【００６８】（第４実施形態）本実施形態では、第１〜
第３実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形
態は、第１および第２の偏光素子が縦ストライプ状で光
学軸が直交する偏光板を交互に水平方向に配置した偏光
素子ではなく、第２および第３実施形態で用いた、光に
異なった位相を与える２種類の縦ストライプ状の領域を
水平方向に交互に配置して構成される偏光素子である点
で第１〜第３実施形態と異なる。

【００６９】図１１および図１２は、本実施形態の立体
画像表示装置の各構成部材とその働きを説明する平面図
であり、第１〜第３実施形態と共通する部材には同符号
を付している。

【００７０】本実施形態が第１〜第３実施形態と異なる
点は、第１および第２の偏光素子２’，４’が光に異な
った位相を与える２種類の縦ストライプ状の領域を水平
方向に交互に配置して構成される偏光素子であること
と、第１の偏光素子２’の前側（ディスプレイ１と第１
の偏光素子２’との間）に偏光板７を、第２の偏光素子
４’の後側（画像光の射出側）に偏光板６をそれぞれ配
置した点である。

【００７１】図１１は、偏光変換素子３が位相差を与え
ない状態のときの説明図であり、図１２は、偏光変換素
子３が位相差πを与える状態のときの説明図である。

【００７２】ディスプレイ１は左右の視差画像を時分割
で交互に表示する。このとき画像光はランダム偏光であ
るが、偏光板７の作用により、画像光のうち垂直方向の
直線偏光成分だけが偏光板７を透過する。

【００７３】画像光は、第１の偏光素子２に入射し、そ
の際に入射する縦ストライプ状領域が領域ｃであれば位
相差πが付加されて水平方向の直線偏光となり、領域ｄ
であれば位相差０が付加されて垂直方向の直線偏光のま
まで透過する。

【００７４】透過した画像光の偏光分布は、第１〜第３
実施形態と同じであり、また第１の偏光素子２’以降の
系の構成は、第２実施形態と同じである。このため、第
２実施形態と同じ方法で立体画像を表示することができ
る。

【００７５】（第５実施形態）図１３には、本発明の第
５実施形態である立体画像表示装置の構成を示す斜視図
であり、第１〜第４実施形態と共通する構成要素にはこ
れら実施形態と同符号を付している。

【００７６】画像表示手段であるディスプレイ１には、
観察者の左右の眼の位置に相当する２視点に対する視差
画像が時分割で交互に表示される。

【００７７】ディスプレイ１の前面（観察者側）には、
偏光板７が配置され、画像光のうち水平方向の直線成分
だけがこの偏光板７を透過する。

【００７８】偏光板７の前面には、偏光変換素子３が配
置されている。この偏光変換素子３は、第１実施形態に
て説明したように、十分高速に所定方向の偏光成分の位
相を上記所定方向に直交する方向の偏光成分の位相に対
して定められた値だけ遅延させる状態と、位相差を与え
ない状態とに切り換えられる。なお、本実施形態では、
偏光変換素子３として、遅延後の位相差がπとなるもの
が用いられている。

【００７９】この偏光変換素子３の状態切換えは、第１
実施形態にて説明したのと同様に、ディスプレイ１での
左右の視差画像の表示切換えと同期して行われる。例え
ば、ディスプレイ１から出力される画像信号の垂直同期
信号を偏光変換素子３の切換信号として用いることがで
きる。この場合、垂直同期信号から切換信号を作る電気
回路５から偏光変換素子に切換信号が送られる。

【００８０】第１の偏光素子２’の前面には第２の偏光
素子４’が配置され、第２の偏光素子４’の前側には第
２の偏光板６が配置されている。なお、本実施形態の第
１および第２の偏光素子２’，４’は、いずれも光に異
なった位相を与える２種類の縦ストライプ状の領域を水
平方向に交互に配置して構成される偏光素子である本実
施形態の各構成部材の働きを図１４および図１５を用い
て説明する。なお、第１実施形態から第４実施形態と共
通する部材には同符号を付している。

【００８１】図１４は、偏光変換素子３が位相差を与え
ない状態のときの説明図である。ディスプレイ１は右眼
画像を表示する。このとき画像光はランダム偏光である
が、偏光板７により、画像光のうち水平方向の直線偏光
成分だけが偏光板７を透過する。

【００８２】次に、画像光は偏光変換素子３を透過する
が、図１４に示す状態では、偏光状態に変化はない。

【００８３】次に、画像光は第１および第２の偏光素子
２’，４’を透過するが、第１および第２の偏光素子
２’，４’とも領域ｃを透過する光に対して位相差πを
付加し、領域ｄを透過する光には位相差０を付加する
（位相差を付加しない）。

【００８４】したがって、第１の偏光素子２’で領域ｃ
を透過して垂直方向の直線偏光になった画像光のうち、
第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した画像光は偏光方
向が水平方向の直線偏光となって偏光板６に入射し、第
１の偏光素子２’で領域ｃを透過して垂直方向の直線偏
光になった画像光のうち、第２の偏光素子４’の領域ｄ
を透過した画像光は偏光方向が垂直方向の直線偏光とな
って偏光板６に入射する。

【００８５】また、第１の偏光素子２’で領域ｄを透過
して水平方向の直線偏光になった画像光のうち、第２の
偏光素子４’の領域ｃに入射する画像光は偏光方向が垂
直方向の直線偏光となって偏光板６に入射し、第１の偏
光素子２’で領域ｄを透過して水平方向の直線偏光成分
になった画像光のうち、第２の偏光素子２’の領域ｄに
入射する画像光は偏光方向が水平方向の直線偏光となっ
て偏光板６に入射する。

【００８６】偏光板６の光学軸を水平方向とすると、第
１の偏光素子２’の領域ｃを通って第２の偏光素子の領
域ｃを透過した画像光および第１の偏光素子２’の領域
ｄを通って第２の偏光素子４’の領域ｄを透過した画像
光は、偏光板６を観察者方向に透過し、第１の偏光素子
２’の領域ｃを通って第２の偏光素子４’の領域ｄを透
過した画像光および第１の偏光素子２’の領域ｄを通っ
て第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した画像光は偏光
板６で吸収される。

【００８７】第１および第２偏光素子２’，４’の縦ス
トライプ状偏光板の領域の水平ピッチをそれぞれ適正に
決めておくと、画像光は観察者の右眼位置にのみ到達
し、左眼位置には到達しないようにすることができる。

【００８８】図１５は、偏光変換素子３が位相差πを与
える状態のときの説明図である。ディスプレイ１は左眼
画像を表示する。このとき画像光はランダム偏光である
が、偏光板７の作用により、画像光のうち水平方向の直
線偏光成分だけが偏光板７を透過する。

【００８９】次に、画像光は、偏光変換素子３を透過す
るが、図１５の状態では位相差πが与えられるので、画
面全体からの偏光状態が変化し、垂直方向の直線偏光と
なる。

【００９０】次に画像光は、第１および第２の偏光素子
２’，４’を透過するが、第１および第２の偏光素子
２’，４’とも領域ｃを透過する際には位相差πが付加
され、領域ｄを透過する際には位相差０が付加される
（位相差が付加されない）。

【００９１】したがって、第１の偏光素子２’の領域ｃ
を透過して水平方向の直線偏光になった画像光のうち、
第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した画像光は偏光方
向が垂直方向の直線偏光となって偏光板６に入射し、第
１の偏光素子２’の領域ｃを透過して水平方向の直線偏
光になった画像光のうち、第２の偏光素子４’の領域ｄ
を透過した画像光は偏光方向が水平方向の直線偏光とな
って偏光板６に入射する。

【００９２】また、第１の偏光素子２’の領域ｄを透過
して垂直方向の直線偏光になった画像光のうち、第２の
偏光素子４’の領域ｃに入射する画像光は偏光方向が水
平方向の直線偏光となって偏光板６に入射し、第１の偏
光素子２で領域ｄを透過して垂直方向の直線偏光成分に
なった画像光ののうち、第２の偏光素子４’の領域ｄに
入射する画像光は偏光方向が水平方向の直線偏光となっ
て偏光板６に入射する。

【００９３】偏光板６の光学軸を水平方向とすると、第
１の偏光素子２’の領域ｃを通って第２の偏光素子２’
の領域ｄを透過した画像光および第１の偏光素子２’の
領域ｄを通って第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した
画像光は、観察者方向に透過する。

【００９４】一方、第１の偏光素子２’の領域ｃを通っ
て第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した画像光および
第１の偏光素子２’の領域ｄを通って第２の偏光素子
４’の領域ｄを透過した画像光は偏光板６で吸収され
る。

【００９５】第１および第２偏光素子２’，４’の縦ス
トライプ状偏光板の領域の水平ピッチをそれぞれ適正に
決めておくと、画像光は観察者の左眼位置にのみ到達
し、右眼位置には到達しないようにすることができる。

【００９６】本実施形態では、上述した他の実施形態の
ように、ディスプレイ１が右眼画像を表示する１／１２
０秒の間は、偏光変換素子３は透過光に対して直交する
偏光成分に位相差を与えないように制御され、ディスプ
レイ１が左眼画像を表示する１／１２０秒の間は、偏光
変換素子３は透過光に対して直交する偏光成分に位相差
πを与えるように制御され、１／１２０秒ごとにこの過
程を繰り返す。したがって、観察者は、１／１２０秒ご
とに、右眼のみでの右眼画像の観察と左眼のみでの左眼
画像の観察とを高速で繰り返すことになり、これにより
立体画像の観察を行うことができる。

【００９７】（第６実施形態）本実施形態では、第５実
施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態は、
第２の偏光素子が、光学軸が直交する縦ストライプ状の
偏光作用領域を交互に水平方向に配置した偏光素子であ
り、第５実施形態のように光に異なった位相を与える２
種類の縦ストライプ状の領域を水平方向に交互に配置し
て構成される偏光素子ではない点で第５実施形態と異な
る。

【００９８】図１６および図１７は、本実施形態の立体
画像表示装置の各構成部材とその働きを説明する平面図
であり、第５実施形態と共通する部材には同符号を付し
ている。

【００９９】図１６は、偏光変換素子３が位相差を与え
ない状態のときの説明図であり、図１７は、偏光変換素
子３が位相差πを与える状態のときの説明図である。

【０１００】ディスプレイ１は、左右の視差画像を表示
する。このとき画像光はランダム偏光であるが、偏光板
７の作用により、画像光のうち垂直方向の直線偏光成分
だけが偏光板７を透過する。

【０１０１】画像光は、第１の偏光素子２’に入射し、
その際に入射する縦ストライプ状領域が領域ｃであれば
位相差πが付加されて水平方向の直線偏光となり、領域
ｄであれば位相差０が付加され（位相差が付加され
ず）、垂直方向の直線偏光のままで透過する。

【０１０２】透過した画像光の偏光分布は第１実施形態
と全く同じであるので、第１実施形態と全く同じ方法で
立体画像を表示することができる。

【０１０３】（各実施形態に共通する事項の説明）（１）偏光の取り扱いについて各実施形態では直線偏光を使った場合のみ説明したが、
本発明の立体画像表示装置では、直線偏光以外でも成り
立つ場合があり、またそれに伴うメリットもある。

【０１０４】左右の視差画像の画像光を最終的に分離す
るのは第２の偏光素子４（第１実施形態）又は偏光板６
（第２〜第６実施形態）であり、画像光が偏光板に達す
る直前では、左右の視差画像の画像光は２つの直交する
直線偏光になっていることが望ましい。

【０１０５】しかし、画像光がディスプレイ１から第２
の偏光素子４又は偏光板６に至る間の途中の経路では、
必ずしも画像光が直線偏光である必要はなく、円偏光や
楕円偏光になっていてもよい場合がある。例えば、第５
実施形態を例にとり、画像光が直交する直線偏光ではな
い構成について説明する。

【０１０６】図１６および図１７に示す第５実施形態に
おいて、左右の画像光が直線偏光であることが望ましい
のは、最終的に左右の視差画像画像光を分離する偏光板
６の直前と偏光変換素子３に入射する直前である。

【０１０７】第５実施形態では、第１および第２の偏光
素子２’，４’は、２種類の位相差を与えるいわゆる位
相子を領域ごとに交互に配列して形成された素子である
が、この位相差を与える効果は予め定まった２つのζ、
ξ方向の直線偏光成分に定まった位相差を与えるもので
あり、入射する偏光の状態に関わらない。

【０１０８】つまり、第１および第２の偏光素子２’，
４’に入射する光が純偏光でありさえすれば、直線偏光
であっても円偏光や楕円偏光であってもζ、ξ方向の偏
光成分には、同じ位相差を与える。したがって、画像光
が純偏光であれば、どのような偏光状態であっても第１
および第２の偏光素子のどの領域を透過したかによって
画像光に異なる位相差が加わり、また左右の画像光にπ
の位相差があれば（さらに一般的に言えば、πの奇数倍
の位相差があれば）、適切な波長板を左右の画像光を透
過させることによって直交する直線偏光にして、偏光板
６で分離することができる。

【０１０９】図１８は、第５実施形態の構成に幾つかの
部材を加えて円偏光を用いる構成を説明するための図で
ある。

【０１１０】ここでは、偏光変換素子３の直後に第１の
１／４波長板８を、第２の偏光素子４’の直後に第２の
１／４波長板９をそれぞれ配置する。

【０１１１】偏光変換素子３の２つの偏光変換状態によ
り、偏光変換素子３を透過し、第１の１／４波長板８を
透過した画像光は、右回り円偏光か左回り円偏光かどち
らかの偏光状態となる。

【０１１２】第１および第２の偏光素子２’，４’を透
過したあと、第２の１／４波長板９を透過した画像光
は、偏光板６に入射する直前では直交する２つの方向の
直線偏光になっており、その偏光方向によって偏光板６
を透過し又は偏光板６により吸収される。

【０１１３】ζ、ξ方向を基準座標にとり、ζを基準に
考えると、画像光はまず第１の偏光板で水平方向の直線
偏光となり、ξ方向の偏光成分はπずれている。画像光
は、次に偏光変換素子３を透過する。このとき偏光変換
素子３は、２つの偏光変換状態があり、第１の偏光変換
状態では、ξ方向の偏光成分にπの位相差を加え、第２
の偏光変換状態では位相差を加えないように設定でき
る。

【０１１４】第１の１／４波長板８は、ζ方向の偏光成
分にξ方向を基準に考えてπ／２の位相差を与える。

【０１１５】第１の偏光素子２’の領域ｃを透過した画
像光は、ζ方向の偏光成分にξ方向を基準に考えてπの
位相差が加わり、領域ｄを透過した画像光には、位相差
が加わらない。

【０１１６】第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した画
像光は、ζ方向の偏光成分にξ方向を基準に考えて−π
の位相差が加わり、領域ｄを透過した画像光には位相差
が加わらない。

【０１１７】第２の１／４波長板９は、ζ方向の偏光成
分にξ方向を基準に考えて−π／２の位相差を与える。

【０１１８】これにより、偏光変換素子３が第１の偏光
変換状態のときに、ξ方向を基準に考えて、ζ方向の偏
光成分のうち第１の偏光素子の領域ｃおよび第２の偏光
素子の領域ｃを透過した光には、 π＋π＋π／２＋π−π−π／２＝２π の位相差があり、第１の偏光素子２’の領域ｃ、第２の
偏光素子４’の領域ｄを透過した光には、 π＋π＋π／２−π／２＝３π の位相差があり、第１の偏光素子２’の領域ｄ、第２の
偏光素子４’の領域ｃを透過した光には、 π＋π＋π／２−π−π／２＝π の位相差があり、第１の偏光素子２’の領域ｄ、第２の
偏光素子４’の領域ｄを透過した光には、 π＋π＋π／２−π／２＝２π の位相差がある。

【０１１９】したがって、偏光変換素子３が第１の偏光
変換状態のときに、第１の偏光素子２’の領域ｃ、第２
の偏光素子４’の領域ｃを透過した画像光および第１の
偏光素子２’の領域ｄ、第２の偏光素子４’の領域ｄを
透過視した画像光は、第２の１／４波長板９を通った
後、垂直方向の直線偏光になり、偏光板６で吸収され
る。また、第１の偏光素子２’の領域ｃ、第２の偏光素
子４’の領域ｄを透過した画像光および第１の偏光素子
２’の領域ｄ、第２の偏光素子４’の領域ｃを透過した
画像光は、第２の１／４波長板９を通った後、水平方向
の直線偏光になり、偏光板６を透過する。

【０１２０】一方、偏光変換素子３が第１２の偏光変換
状態のとき、第１の偏光素子２’の領域ｃ、第２の偏光
素子４’の領域ｃを透過した光には、 π＋π／２＋π−π−π／２＝π の位相差があり、第１の偏光素子２’の領域ｃ、第２の
偏光素子４’の領域ｄを透過した光には、 π＋π／２−π−π／２＝０の位相差があり、第１の偏光素子２’の領域ｄ、第２の
偏光素子４’の領域ｃを透過した光には、 π＋π／２−π−π／２＝０の位相差があり、第１の偏光素子２’の領域ｄ、第２の
偏光素子４’の領域ｄを透過した光には、 π＋π／２−π／２＝π の位相差がある。

【０１２１】したがって、偏光変換素子３が状態２のと
き、第１の偏光素子２’の領域ｃ、第２の偏光素子４’
の領域ｃを透過した画像光および第１の偏光素子２’の
領域ｄ、第２の偏光素子４’の領域ｄを透過した画像光
は、第２の１／４波長板９を通った後、水平方向の直線
偏光になり、偏光板６を透過する。

【０１２２】一方、第１の偏光素子２’の領域ｃ、第２
の偏光素子４’の領域ｄを透過した画像光および第１の
偏光素子２’の領域ｄ、第２の偏光素子４’の領域ｃを
透過した画像光は、第２の１／４波長板９を通った後、
垂直方向の直線偏光になり、偏光板６で吸収される。

【０１２３】このため、左右の視差画像を交互に時分割
で表示しながら、それに同期して偏光変換素子３の偏光
変換状態を切り換えれば、立体画像を表示することがで
きる。

【０１２４】以上のように構成した立体画像表示装置で
は、第１の偏光素子２’、第２の偏光素子４’、第２の
１／４波長板９および偏光板６を一体としたユニット
は、それよりもディスプレイ１側にあるディスプレイ
１、偏光板７、偏光変換素子３および第１の１／４波長
板８を一体としたユニットに対して光軸に垂直な面内に
おいて傾いていてもクロストークが発生しないというメ
リットがある。

【０１２５】これは、この立体画像表示装置を組み立て
る際に２つのユニット間の調整を容易にするほか、上記
２つのユニットを離して立体画像表示装置を構成する際
にも２つのユニット間の設置を、厳密な回転位置合わせ
を必要とせず、簡単に行えるなどのメリットがある。

【０１２６】ここで述べた構成において、第２の偏光素
子４’の領域ｃを透過した光に位相差＋π、第２の１／
４波長板９で位相差＋π／２を与えても、同様に立体画
像表示を行えるが、位相変換作用には波長分散があり、
この影響を軽減するためには以上説明した方法を用いる
方が望ましい。

【０１２７】また、第１および第２の１／４波長板８，
９の代わりに、任意の位相差を与える素子を設け、画像
光を楕円偏光としても波長板７，６で与える位相差の絶
対値が同じで符号が逆ならば同様にして立体画像の表示
を行うことができる。

【０１２８】（２）立体表示に関するパラメータの関
係について上記各実施形態では、偏光によって所謂ダブルバリアを
形成し、時分割でダブルバリアを切り換えるのと同期し
て左右の視差画像の表示を切り換えることにより、観察
面で左右の視差画像を分離して表示する。これにより、
ディスプレイ１のすべての画素により形成される視差画
像を観察者に表示して立体画像を視認させるものであ
る。

【０１２９】この際、ダブルバリアを構成するのは、第
１および第２の偏光素子であり、それぞれの領域ａ，ｂ
又は領域ｃ，ｄの水平幅は、第１および第２偏光素子の
それぞれにおいて等しい。この水平幅を水平ピッチと呼
ぶことにする。

【０１３０】図１９を用いて、上記各実施形態の立体視
と観察距離等の説明を行う。図１９では、左右の分離の
説明に必要な第１および第２の偏光素子２，４だけを表
示する。

【０１３１】第１の偏光素子２の縦ストライプ状偏光領
域の水平方向ピッチをＨ１、第２の縦ストライプ状偏光
領域の水平方向ピッチをＨ２とし、観察面での左右の観
察領域の分離幅をＥ、第２の偏光素子４から観察面まで
の距離をＬ０、第１の偏光素子２と第２の偏光素子４間
の光学的距離をＬ１とすると、幾何学的関係から以下の
関係式が成り立つ。

【０１３２】Ｈ１：Ｅ＝Ｌ１：Ｌ０ …（ｈ１）Ｈ１：Ｈ２＝Ｌ１＋Ｌ０：Ｌ０ …（ｈ２）ここで、（ｈ１）は、△Ａ・Ｂ・Ｃと△ＥＲ・ＥＬ・Ｃ
の相似から、また（ｈ２）は、△Ａ・Ｂ・ＥＲと△Ｃ
・Ｐ・ＥＲの相似からそれぞれ導かれる。

【０１３３】（ｈ１），（ｈ２）をＥとＬ１について解
くとＥ＝Ｈ１・Ｈ２／（Ｈ１−Ｈ２） …（ｓｏｌ．１）Ｌ１＝（Ｈ１−Ｈ２）・Ｌ０／Ｈ２ …（ｓｏｌ．２）を得る。

【０１３４】分離幅Ｅは、観察者の眼間距離程度（例え
ば、６５ｍｍ）に設定することが普通だが、これよりも
若干大きくても問題はない。

【０１３５】（ｓｏｌ．１）は、分離間隔Ｅが第１およ
び第２の偏光素子２，４のピッチだけで決まることを示
しており、これらのピッチを製造上問題が無く、分離幅
が６５ｍｍ程度で６５ｍｍを下回らない値を選ぶことが
できる。

【０１３６】例えば、Ｈ１＝０．３７ｍｍ、Ｈ２＝０．
３６８ｍｍとすると、Ｅ＝６８．０８ｍｍとなる。

【０１３７】上記各実施形態の立体画像表示装置では、
基本的にダブルバリアを用いたものであるため、クロス
トークを避け、左右の画像光を完全に分離するために
は、第１および第２の偏光素子のそれぞれの縦ストライ
プ状領域ａ，ｂ（又はｃ，ｄ）の水平方向の開口率を制
限することが必要になる。

【０１３８】また、ディスプレイ１の前面にバリアを配
置する構成のため、ディスプレイ１の配置によっては、
ディスプレイ１の一部がバリアに隠されて観察者から視
認されないおそれもある。

【０１３９】そこで、模式的な平面図である図２０を用
いてクロストークを避けるための開口率の条件について
説明する。図２０では、バリアの役目をする第１および
第２の偏光素子２，４のみを示し、この説明に直接関係
のない部材は省略している。

【０１４０】まずクロストークを避けるための第１の偏
光素子２および第２の偏光素子４のそれぞれの縦ストラ
イプ状領域ａ，ｂ（又はｃ，ｄ）の水平方向の開口率制
限に関して説明する。

【０１４１】第１および第２の偏光素子２，４の開口率
をそれぞれｋ１およびｋ２とする。第１の偏光素子２の
領域ａ（又はｃ）の開口の１つである、例えば開口Ａ１
を通り、対応する第２の偏光素子４の領域ａ（又はｃ）
の開口のＡ２を透過した右視差画像の画像光が観察面で
照明するエリアは、開口Ａ１の両端の点をｐ１，ｑ１と
開口Ａ２の両端の点をｐ２，ｑ２とすると、ｐ１，ｐ２
を結ぶ直線およびｑ１，ｑ２を結ぶ直線が観察面と交わ
る点ｒ，ｓの間である。

【０１４２】この２直線が交わる点をｃ０とし、第１の
偏光素子２と点ｃ０の距離をＬ’とすると、△ｐ１・ｑ
１・ｃ０と△ｓ・ｒ・ｃ０の相似と△ｐ１・ｑ１・ｃ０
と△ｐ２・ｑ２・ｃ０の相似により、ｋ１・Ｈ１：Ｗｒｓ＝Ｌ’：Ｌ０＋Ｌ１−Ｌ’ …（ｈ３）ｋ１・Ｈ１：ｋ２・Ｈ２＝Ｌ’：Ｌ１−Ｌ’ …（ｈ４）の関係式が得られる。

【０１４３】これを解くと、Ｌ’＝ｋ１・Ｈ１・Ｌ１／（ｋ１・Ｈ１＋ｋ２・Ｈ２）およびＷｒｓ＝（ｋ１＋ｋ２）・Ｅを得る。

【０１４４】右視差画像の画像光が左眼観察領域にはみ
出さない条件は、Ｗｒｓ≦Ｅであるので、クロストークを避ける開口率の条件は、ｋ１＋ｋ２≦１となる。

【０１４５】実際に開口率を１以下にするためには、第
１および第２の偏光素子２，４の各縦ストライプ状の領
域の境界に光を遮断する細い縦ストライプ状のマスク領
域を形成すればよい。また、偏光素子とは別体のガラス
基板等にマスクを形成し、偏光素子と密着して配置して
もよい。

【０１４６】次に、画像全面が遮られない条件を模式的
な平面図である図２１を用いて説明する。図２１では、
バリアの役目をする第１および第２の偏光素子２，４と
ディスプレイ１の表示面だけを示し、この説明に直接関
係のない偏光板などの部材は省略している。ここで、観
察者の瞳径はＤとする。

【０１４７】第１の偏光素子２から距離Ｌｃ１にある点
ｃ１が、第１の偏光素子２のマスク部に遮られて観察面
において視認できないための条件は、第１の偏光素子２
の１つのマスク部の両端の点をｐｍ１，ｑｍ１とし、点
ｃ１と点ｐｍ１，ｐｍ１をそれぞれ結んだ２直線が観察
面と交わる点をｐｋ１，ｑｋ１とすると、ｐｋ１とｑｋ
１の間の距離が瞳径Ｄよりも大きいことである。

【０１４８】したがって、点ｃ１が観察者に視認できる
ための条件は、逆にｐｋ１とｑｋ１の間の距離がＤより
も小さいことであり、（１−ｋ１）・Ｈ１・（Ｌｃ１＋Ｌ１＋Ｌ０）／Ｌｃ１
＜Ｄを満たせばよい。

【０１４９】Ｌｃ１についてこれを解くと、Ｌｃ１＞（１−ｋ１）・（Ｌ１＋Ｌ０）・Ｈ１／（Ｄ−
（１−ｋ１）・Ｈ１）が得られる。

【０１５０】同様に、第１の偏光素子２から距離Ｌｃ２
にある点ｃ２が第２の偏光素子４のマスク部に遮られて
観察面において視認できないための条件は、第２の偏光
素子４の１つのマスク部の両端の点をｐｍ２，ｑｍ２と
し、点ｃ２とｐｍ２，ｐｍ２をそれぞれ結んだ２直線が
観察面と交わる点をｐｋ２，ｑｋ２とすると、ｐｋ１と
ｑｋ１の間の距離が瞳径Ｄよりも大きいことである。

【０１５１】したがって、点ｃ２が観察者に視認できる
ための条件は、逆にｐｋ２とｑｋ２の間の距離がＤより
も小さいことであり、（１−ｋ２）・Ｈ２・（Ｌｃ２＋Ｌ１＋Ｌ０）／（Ｌｃ
２＋Ｌ１）＜Ｄを満たせばよい。

【０１５２】Ｌｃ２についてこれを解くと、Ｌｃ２＞｛（１−ｋ２）・Ｈ２・（Ｌ１＋Ｌ０）−Ｄ・
Ｌ１｝／（Ｄ−（１−ｋ２）・Ｈ２）が得られる。

【０１５３】瞳の位置によって第１および第２の偏光素
子２，４のマスクに遮られる領域は変化するが、最も遮
蔽の効果が大きいのは、点ｃ１２のように第１および第
２の偏光素子２，４のマスクに隠されたときである。こ
のときの観察面上で遮蔽される領域は、点ｃ１２と第１
の偏光素子２との距離をＬｃ１２としたとき、（１−ｋ１）・Ｈ１・（Ｌｃ１２＋Ｌ１＋Ｌ０）／Ｌｃ
１２＋（１−ｋ２）・Ｈ２・（Ｌｃ１２＋Ｌ１＋Ｌ０）
／（Ｌｃ１２＋Ｌ１）となる。

【０１５４】したがって、（１−ｋ１）・Ｈ１・（Ｌｃ１２＋Ｌ１＋Ｌ０）／Ｌｃ
１２＋（１−ｋ２）・Ｈ２・（Ｌｃ１２＋Ｌ１＋Ｌ０）
／（Ｌｃ１２＋Ｌ１）＜Ｄを満たす、すべての点は、観察面でマスクに隠されるこ
とはない。この不等式をＬｃ１２について整理すると、Ｇ２・Ｌｃ１２・Ｌｃ１２＋Ｇ１・Ｌｃ１２＋Ｇ０＜０ただし、Ｇ０＝（１−ｋ１）・Ｈ１・Ｌ１・（Ｌ１＋Ｌ
０）Ｇ１＝（２・Ｌ１＋Ｌ０）・（１−ｋ１）・Ｈ１＋（Ｌ
１＋Ｌ０）・（１−ｋ２）・Ｈ２−Ｄ・Ｌ１Ｇ２＝（１−ｋ１）・Ｈ１＋（１−ｋ２）・Ｈ２−Ｄとなる。

【０１５５】ここで、Ｈ１，Ｈ２は、通常１ｍｍ以下で
あり、０＜ｋ１、ｋ２＜１であり、Ｄは３ｍｍ程度であ
るので、Ｌｃ１２の２次の係数Ｇ２は負となり、左辺
は、上側に凸となる２次曲線を表し、左辺＝０の２解の
両側のＬｃ１２の領域が不等式の解になる。

【０１５６】また、Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２の符号により、左
辺＝０の小さい方の解は負となる。

【０１５７】したがって、この不等式を満たす正である
Ｌｃ１２の条件は、Ｌｃ１２＞｛−sqrt（Ｇ１^*Ｇ１−４・Ｇ２・Ｇ０）−
Ｇ１｝／（２・Ｇ２）となる。

【０１５８】例えば、Ｈ１＝０．３７ｍｍ、Ｈ２＝０．
３６８ｍｍとし、Ｄ＝３ｍｍ、Ｌ０＝６５０ｍｍとする
と、Ｌ１＝３．５３３ｍｍとなり、ｋ１＝ｋ２＝０．５
として条件を計算すると、Ｌｃ１２＞８９．６９ｍｍとなる。したがって、この程度、ディスプレイ１と第１
の偏光素子２を離せば、観察面においてディスプレイ１
の画面全体の画像を観察させることができる。

【０１５９】（３）観察者の移動に対して観察領域を追
従させる方法について上記各実施形態では、同様な方法を用いて観察者の移動
に追従した観察領域の移動を行うことができる。まず、
左右の追従の原理について図２２を用いて説明する。図
２２では、左右の分離の説明に必要な第１および第２の
偏光素子２，４だけを表示する。説明を簡単にするため
に、左右の分離間隔Ｅは、ちょうど左右の眼間距離に等
しいとする。

【０１６０】右眼および左眼が基準の位置Ｅｒ，Ｅｌに
あるとき点Ｅｒ，Ｅｌと第１および第２の縦ストライプ
状の領域の中心は、それぞれ１直線上に並ぶ。

【０１６１】例えば、点Ｅｒと第２の偏光素子４の１つ
の縦ストライプ状の領域の水平方向の中央点ｈ２ｃ１と
第１の偏光素子２の１つの縦ストライプ状の領域の水平
方向の中央点ｈ１ｃ１とが１直線上に並び、点Ｅｒと第
２の偏光素子４の別の縦ストライプ状の領域の水平方向
の中央点ｈ２ｃ２と第１の偏光素子２の別の縦ストライ
プ状の領域の水平方向の中央点ｈ１ｃ２とが１直線上に
並んでいる。

【０１６２】観察者が水平方向に移動して観察者の右眼
位置がＥｒ’となったとき、上記の関係が崩れ、観察者
の両目は各々の観察領域の中央に位置しなくなる。観察
者の右眼に注目して、観察者の右眼が観察領域の中央に
なるように観察領域の移動を行うためには、第１の偏光
素子２または第２の偏光素子４を水平方向に移動すれば
よい。

【０１６３】第１の偏光素子２を固定して第２の偏光素
子４を移動させる場合は、点Ｅｒ’と点ｈ１ｃ１とを結
んだ直線が第２の偏光素子４と交わる点ｈ２ｃ１’が対
応する縦ストライプ状領域の中央点になるように第２の
偏光素子４を移動させればよい。つまり、点ｈ２ｃ１と
点ｈ２ｃ１’間の長さと同じ距離だけ水平方向に移動さ
せればよい。

【０１６４】２点間の距離を「」を使って表し、例えば
「Ｅｒ，Ｅｒ’」で点ＥｒとＥｒ’間の距離を表すとす
れば、第２の偏光素子４の水平方向の移動量はＸ２は、Ｘ２＝「Ｅｒ，Ｅｒ’」・Ｌ１／（Ｌ０＋Ｌ１）となる。

【０１６５】同様に考えて、第２の偏光素子４を固定
し、第１の偏光素子２を移動させる場合の移動量Ｘ１
は、Ｘ１＝「Ｅｒ，Ｅｒ’」・Ｌ１／Ｌ０となる。

【０１６６】なお、分離間隔Ｅが眼間距離と異なる場合
でも観察者の移動量に対して同様に第１または第２の偏
光素子の移動量を決めてよい。

【０１６７】つぎに、観察者の前後移動に関する追従に
ついて説明する。前述した関係式、Ｅ＝Ｈ１・Ｈ２／（Ｈ１−Ｈ２） …（ｓｏｌ．１）Ｌ１＝（Ｈ１−Ｈ２）・Ｌ０／Ｈ２ …（ｓｏｌ．２）が成り立っている。

【０１６８】観察者と第２の偏光素子４との距離Ｌ０が
変化した場合、第１の偏光素子２と第２の偏光素子４の
間隔Ｌ１を（ｓｏｌ．２）によって変化したＬ０に伴っ
て変えれば、左右の画像分離状態は維持される。特に、
（ｓｏｌ．１）で示されるように、分離間隔Ｅは、第１
および第２の偏光素子２，４の水平ピッチＨ１，Ｈ２だ
けによって定まり、Ｌ１，Ｌ０には依存しない。

【０１６９】つまり、Ｌ０に追従してＬ１を変えても、
分離間隔は変化せず左右の分離がなされる観察面が観察
者の移動した位置に前後方向に移動する。

【０１７０】したがって、複数のカメラで観察者をとら
え、対応点抽出を行って観察者の前後および水平方向の
位置を特定し、又は磁気等の方法で観察者の位置を特定
し、第１の偏光素子２および第２の偏光素子４のうち少
なくとも一方を駆動する位置制御機構によって、観察者
の位置に応じて第１および第２の偏光素子２，４を相対
的に水平方向または前後方向に移動させることにより、
観察領域を観察者に追従させることができる。

【０１７１】（４）各実施形態の立体画像表示装置の応
用方法についてまず、上記各実施形態について成り立つ２Ｄ画像の表示
方法および２Ｄ画像と３Ｄ画像の混在表示方法について
説明する。上記各実施形態の立体画像表示装置は、左右
の視差画像を時分割で切り換えながら、この画像の切換
と同期して時分割で画像光に異なる位相を与える偏光変
換素子３と２枚の偏光素子２，４の働きによって左右の
視差画像の情報を持つ光（画像光）をそれぞれ左右の視
点位置に時分割で振り分けることにより、立体画像表示
を行うものである。

【０１７２】本発明の方法を用いる立体画像表示装置に
おいて２Ｄ画像を表示する際には、３Ｄ画像表示を行う
場合と異なり、２Ｄ画像を３Ｄ画像を表示するのと同じ
切換の速さで表示し、偏光変換素子３の切換は通常の３
Ｄ画像を表示するのと同様に画像切換えと同期して行え
ばよい。

【０１７３】例えば、上記各実施形態で示したように、
３Ｄ画像を表示する際に１／１２０秒ごとに左右の画像
を切り換えるのであれば、２Ｄ画像を表示する際には左
右の画像を１／１２０秒ごとに切り換える代わりに、同
じ２Ｄ画像を１／１２０秒ずつ２回表示するか、又は１
／６０秒ごとに２Ｄ画像を切り換えて表示し、偏光変換
素子３の偏光作用の切り換えを、倍の１／１２０秒ごと
に同期させて行えばよい。

【０１７４】また、２Ｄ領域と３Ｄ領域が混在する画像
に関しては、２Ｄ画像部分においては左右共通の画像
を、３Ｄ画像部分については左右の視点に対応した視差
画像を１／１２０秒ごとに切り換えて表示し、この切換
えと同期して１／１２０秒ごとに偏光変換素子３の偏光
変換状態の切換えを行えば、２Ｄ／３Ｄの混在画像の表
示も全く同じ方法で行える。このため、立体画像表示装
置自体には構造上の何の変更を加える必要もない。

【０１７５】また、上記各実施形態では、ディスプレイ
１と２枚の偏光素子２，４との距離が前述した条件を満
たしている場合、つまりディスプレイ１と２枚の偏光素
子２，４のユニットから十分離れている場合には、ディ
スプレイ１と２枚の偏光素子２，４のユニットとの位置
合わせは厳密でなくともよい。

【０１７６】これを応用すると、上記第１〜第４実施形
態の構成を用いる場合、図２３に示すように、ディスプ
レイ１と離して第１の偏光素子２、偏光変換素子３およ
び第２の偏光素子４からなるユニットＣを配置する。そ
して、電気回路５から画像切換えの切換信号を無線でユ
ニットＣに送り、ユニットＣの偏光変換状態の切換えを
行えば、立体画像表示が可能である。この際、ユニット
Ｃを複数用いれば、複数の観察者Ｍが立体画像の観察を
行うことができる。

【０１７７】また、上記第５，６実施形態の構成を用い
る場合、図２４に示すように、ディスプレイ１と偏光板
７と偏光変換素子３から離して、第１および第２の偏光
素子２，４と偏光板６からなるユニットＣ’を配置して
も立体画像を表示することが可能である。この場合も、
複数のユニットＣ’を用いれば複数の観察者Ｍが立体画
像の観察を行うことができる。

【０１７８】また、直交する光学軸を持つ偏光板を左右
の眼の前に配置し、必要に応じて左右に等しい位相差を
与える偏光素子を配置した通常の偏光眼鏡１０を用いれ
ば、前述の第１および第２の偏光素子２，４等からなる
ユニットＣ’を用いなくても立体画像を観察することが
でき、観察者の好みに応じてどちらかの方法で立体画像
を表示するシステムを形成することができる。

【０１７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像表示手段の表示面全体からの画像光の偏光状態を一
括して変化させるための偏光変換素子を用いることによ
り、この偏光変換素子の構造および付随する電気回路を
大幅に簡素化することができ、立体画像表示装置として
の信頼性を高めると同時にコストを引き下げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である立体画像表示装置
の構成を示す斜視図である。

【図２】上記第１実施形態の立体画像表示装置に用いら
れる偏光素子の構成を示す正面図である。

【図３】上記第１実施形態の立体画像表示装置に用いら
れる偏光変換素子をＦＬＣで構成した場合の原理説明図
である。

【図４】上記第１実施形態の立体画像表示装置の平面図
である。

【図５】上記第１実施形態の立体画像表示装置の平面図
である。

【図６】本発明の第２実施形態である立体画像表示装置
に用いられる第２の偏光素子を説明するための図であ
る。

【図７】上記第２実施形態の立体画像表示装置の平面図
である。

【図８】上記第２実施形態の立体画像表示装置の平面図
である。

【図９】本発明の第３実施形態である立体画像表示装置
の平面図である。

【図１０】上記第３実施形態の立体画像表示装置の平面
図である。

【図１１】本発明の第４実施形態である立体画像表示装
置の平面図である。

【図１２】上記第４実施形態の立体画像表示装置の平面
図である。

【図１３】本発明の第５実施形態である立体画像表示装
置の構成を示す斜視図である。

【図１４】上記第５実施形態の立体画像表示装置の平面
図である。

【図１５】上記第５実施形態の立体画像表示装置の平面
図である。

【図１６】本発明の第６実施形態である立体画像表示装
置の平面図である。

【図１７】上記第６実施形態の立体画像表示装置の平面
図である。

【図１８】上記第５実施形態の構成において円偏光を用
いる場合を説明するための図である。

【図１９】上記各実施形態での立体視と観察距離等の説
明を行うための図である。

【図２０】上記各実施形態でのクロストークを避ける開
口率の条件を説明するための図である。

【図２１】上記各実施形態で画像全面が遮られない条件
を示すための模式的な平面図である。

【図２２】上記各実施形態において観察者の移動に対し
て観察領域を追従させる方法を説明するための図であ
る。

【図２３】上記第１〜第４実施形態の立体画像表示装置
の応用方法について説明する図である。

【図２４】上記第５，６実施形態の立体画像表示装置の
応用方法について説明する図である。

【符号の説明】

１ディスプレイ２，２’ 第１の偏光素子３偏光変換素子４，４’ 第２の偏光素子５電気回路６偏光板７偏光板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者須藤敏行東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者斉藤義広東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者西原裕東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C061 AA08 AA11 AB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】左右の視差画像を時分割で交互に表示す
る画像表示手段と、それぞれ偏光に対する作用が固定さ
れた第１および第２の偏光作用領域を左右方向に交互に
有する第１および第２の偏光素子と、互いに偏光に対する作用が異なる第１および第２の状態
に切り換え可能であり、前記画像表示手段からの画像光
の偏光状態を変換する偏光変換素子と、前記画像表示手段における視差画像の表示切り換えに同
期するよう前記偏光変換素子の状態を切り換える制御手
段とを有し、前記偏光変換手段は、前記第１および第２の状態のそれ
ぞれにおいて前記画像表示手段の画面略全体からの画像
光の偏光方向を変換することを特徴とする立体画像表示
装置。
【請求項２】前記偏光変換素子は、前記第１の状態において、前記画像表示手段から発せら
れ、前記第１の偏光素子における第１の偏光作用領域を
透過して前記第２の偏光素子における第１の偏光作用領
域に入射した光と前記第１の偏光素子における第２の偏
光作用領域を透過して前記第２の偏光素子における第２
の偏光作用領域に入射した光とを前記第２の偏光素子を
観察者側に透過する偏光状態とするとともに、他の光を
前記第２の偏光素子を観察者側に透過しない偏光状態と
し、前記第２の状態において、前記画像表示手段から発せら
れ、前記第１の偏光素子における第２の偏光作用領域を
透過して前記第２の偏光素子における第１の偏光作用領
域に入射した光と前記第１の偏光素子における第１の偏
光作用領域を透過して前記第２の偏光素子における第１
の偏光作用領域に入射した光とを前記第２の偏光素子を
観察者側に透過する偏光状態とするとともに、他の光を
前記第２の偏光素子を観察者側に透過しない偏光状態と
することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装
置。
【請求項３】前記第１および第２の偏光素子のうち少
なくとも一方における第１および第２の偏光作用領域の
光学軸が互いに直交することを特徴とする請求項２に記
載の立体画像表示装置。
【請求項４】前記第１および第２の偏光素子のうち少
なくとも一方が透過する光の位相を変化させる作用を有
するとともに、これら第１および第２の偏光素子の第１
および第２の偏光作用領域がそれぞれ相互に共通する第
１の光学軸方向とこの第１の光学軸方向に直交する第２
の光学軸方向を有しており、前記第１および第２の偏光素子における第１の偏光作用
領域が前記第１の光学軸方向の偏光成分に対して前記第
２の光学軸方向の偏光成分に与える位相差と、前記第１
および第２の偏光素子における第２の偏光作用領域が前
記第１の光学軸方向の偏光成分に対して前記第２の光学
軸方向の偏光成分に与える位相差とが略πであることを
特徴とする請求項２に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】前記偏光変換素子は、特定方向の偏光成
分に前記特定方向に直交する方向の偏光成分に対して位
相差を与える状態と、これら互いに直交する方向の２つ
の偏光成分に位相差を与えない状態とに切り換わること
を特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】前記画像表示手段の側から順に、前記第
１の偏光素子、前記偏光変換素子および前記第２の偏光
素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載
の立体画像表示装置。
【請求項７】前記第１および第２の偏光素子が、前記
第１および第２の偏光作用領域の光学軸が互いに直交す
るものであり、前記偏光変換素子が、特定方向の偏光成分に前記特定方
向に直交する方向の偏光成分に対して位相差を与える状
態と、これら互いに直交する方向の２つの偏光成分に位
相差を与えない状態とに切り換わるものであることを特
徴とする請求項６に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】前記第１の偏光素子が、透過する光の位
相を変化させる作用を有するとともに、前記第１および
第２の偏光作用領域がそれぞれ相互に共通する第１の光
学軸方向とこの第１の光学軸方向に直交する第２の光学
軸方向を有しており、前記第１の偏光作用領域が前記第
１の光学軸方向の偏光成分に対して前記第２の光学軸方
向の偏光成分に与える位相差と、前記第２の偏光作用領
域が前記第１の光学軸方向の偏光成分に対して前記第２
の光学軸方向の偏光成分に与える位相差とを略πとする
ものであり、前記偏光変換素子が、特定方向の偏光成分に前記特定方
向に直交する方向の偏光成分に対して位相差を与える状
態と、これら互いに直交する方向の２つの偏光成分に位
相差を与えない状態とに切り換わるものであり、前記第２の偏光素子が、前記第１および第２の偏光作用
領域の光学軸が互いに直交するものであり、前記画像表示手段と前記第１の偏光素子との間に、所定
方向の光学軸を有する第３の偏光素子を配置したことを
特徴とする請求項６に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】前記第１および第２の偏光素子が、透過
する光の位相を変化させる作用を有するとともに、前記
第１および第２の偏光作用領域がそれぞれ相互に共通す
る第１の光学軸方向とこの第１の光学軸方向に直交する
第２の光学軸方向を有しており、前記第１の偏光作用領
域が前記第１の光学軸方向の偏光成分に対して前記第２
の光学軸方向の偏光成分に与える位相差と、前記第２の
偏光作用領域が前記第１の光学軸方向の偏光成分に対し
て前記第２の光学軸方向の偏光成分に与える位相差とを
略πとするものであり、前記偏光変換素子が、特定方向の偏光成分に前記特定方
向に直交する方向の偏光成分に対して位相差を与える状
態と、これら互いに直交する方向の２つの偏光成分に位
相差を与えない状態とに切り換わるものであり、前記画像表示手段と前記第１の偏光素子との間に、所定
方向の光学軸を有する第３の偏光素子を配置したことを
特徴とする請求項６に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】前記画像表示手段の側から順に、前記
偏光変換素子、前記第１の偏光素子および前記第２の偏
光素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記
載の立体画像表示装置。
【請求項１１】前記偏光変換素子が、特定方向の偏光
成分に前記特定方向に直交する方向の偏光成分に対して
位相差を与える状態と、これら互いに直交する方向の２
つの偏光成分に位相差を与えない状態とに切り換わるも
のであり、前記第１の偏光素子が、前記第１および第２の偏光作用
領域の光学軸が互いに直交するものであり、前記第２の偏光素子が、透過する光の位相を変化させる
作用を有するとともに、前記第１および第２の偏光作用
領域がそれぞれ相互に共通する第１の光学軸方向とこの
第１の光学軸方向に直交する第２の光学軸方向を有して
おり、前記第１の偏光作用領域が前記第１の光学軸方向
の偏光成分に対して前記第２の光学軸方向の偏光成分に
与える位相差と、前記第２の偏光作用領域が前記第１の
光学軸方向の偏光成分に対して前記第２の光学軸方向の
偏光成分に与える位相差とを略πとするものであり、前記第２の偏光素子からの画像光の射出側に、所定方向
の光学軸を有する第３の偏光素子を配置したことを特徴
とする請求項１０に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】前記偏光変換素子が、特定方向の偏光
成分に前記特定方向に直交する方向の偏光成分に対して
位相差を与える状態と、これら互いに直交する方向の２
つの偏光成分に位相差を与えない状態とに切り換わるも
のであり、前記第１および第２の偏光素子が、透過する光の位相を
変化させる作用を有するとともに、前記第１および第２
の偏光作用領域がそれぞれ相互に共通する第１の光学軸
方向とこの第１の光学軸方向に直交する第２の光学軸方
向を有しており、前記第１の偏光作用領域が前記第１の
光学軸方向の偏光成分に対して前記第２の光学軸方向の
偏光成分に与える位相差と、前記第２の偏光作用領域が
前記第１の光学軸方向の偏光成分に対して前記第２の光
学軸方向の偏光成分に与える位相差とを略πとするもの
であり、前記第２の偏光素子からの画像光の射出側に、所定方向
の光学軸を有する第３の偏光素子を配置したことを特徴
とする請求項１０に記載の立体画像表示装置。
【請求項１３】前記偏光変換素子が、特定方向の偏光
成分に前記特定方向に直交する方向の偏光成分に対して
位相差を与える状態と、これら互いに直交する方向の２
つの偏光成分に位相差を与えない状態とに切り換わるも
のであり、前記第１の偏光素子が、透過する光の位相を変化させる
作用を有するとともに、前記第１および第２の偏光作用
領域がそれぞれ相互に共通する第１の光学軸方向とこの
第１の光学軸方向に直交する第２の光学軸方向を有して
おり、前記第１の偏光作用領域が前記第１の光学軸方向
の偏光成分に対して前記第２の光学軸方向の偏光成分に
与える位相差と、前記第２の偏光作用領域が前記第１の
光学軸方向の偏光成分に対して前記第２の光学軸方向の
偏光成分に与える位相差とを略πとするものであり、前記第２の偏光素子が、前記第１および第２の偏光作用
領域の光学軸が互いに直交するものであり、前記画像表示手段と前記第１の偏光素子からの画像光の
射出側に、所定方向の光学軸を有する第３の偏光素子を
配置したことを特徴とする請求項１０に記載の立体画像
表示装置。
【請求項１４】前記第１および第２の偏光素子のうち
少なくとも一方における前記第１および第２の偏光作用
領域の開口率が１より小さいことを特徴とする請求項１
に記載の立体画像表示装置。
【請求項１５】前記第１の偏光素子における前記第１
および第２の偏光作用領域の左右方向の開口率をｋ１と
し、前記第２の偏光素子における前記第１および第２の
偏光作用領域の左右方向の開口率ｋ２としたとき、ｋ１
＋ｋ２が１以下であることを特徴とする請求項１４に記
載の立体画像表示装置。
【請求項１６】前記画像表示手段と前記第１の偏光素
子との光学的距離をＬｃ１とし、前記第１の偏光素子と
前記第２の偏光素子との光学的距離をＬ１とし、所定の
観察面と前記第２の偏光素子との光学的距離をＬ０と
し、前記第１の偏光素子における前記第１の偏光作用領
域と第２の偏光作用領域との間の左右方向間隔をＨ１と
し、前記第１の偏光素子における前記第１および第２の
偏光作用領域の左右方向の開口率をｋ１とし、観察者の
瞳の径をＤとしたとき、Ｌｃ１＞（１−ｋ１）・（Ｌ１＋Ｌ０）・Ｈ１／｛Ｄ−
（１−ｋ１）・Ｈ１｝なる条件を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の
立体画像表示装置。
【請求項１７】前記画像表示手段と前記第１の偏光素
子との光学的距離をＬｃ２とし、前記第１の偏光素子と
前記第２の偏光素子との光学的距離をＬ１とし、所定の
観察面と前記第２の偏光素子との光学的距離をＬ０と
し、前記第２の偏光素子における前記第１の偏光作用領
域と第２の偏光作用領域との間の左右方向間隔をＨ２と
し、前記第２の偏光素子における前記第１および第２の
偏光作用領域の左右方向の開口率をｋ２とし、観察者の
瞳の径をＤとしたとき、Ｌｃ２＞｛（１−ｋ２）・Ｈ２・（Ｌ１＋Ｌ０）−Ｄ・
Ｌ１｝／｛Ｄ−（１−ｋ２）・Ｈ２｝なる条件を満たすことを特徴とする請求項１５に記載の
立体画像表示装置。
【請求項１８】前記画像表示手段と前記第１の偏光素
子との光学的距離をＬｃ１２とし、前記第１の偏光素子
と前記第２の偏光素子との光学的距離をＬ１とし、所定
の観察面と前記第２の偏光素子との光学的距離をＬ０と
し、前記第２の偏光素子における前記第１の偏光作用領
域と第２の偏光作用領域との間の左右方向間隔をＨ１と
し、前記第２の偏光素子における前記第１の偏光作用領
域と第２の偏光作用領域との間の左右方向間隔をＨ２と
し、前記第２の偏光素子における前記第１および第２の
偏光作用領域の左右方向の開口率をｋ２とし、観察者の
瞳の径をＤとしたとき、Ｌｃ１２≧｛−sqrt（Ｇ１^*Ｇ１−４・Ｇ２・Ｇ０)−Ｇ
１｝／（２・Ｇ２）但し、Ｇ０＝（１−ｋ１）・Ｈ１・Ｌ１・（Ｌ１＋Ｌ
０）Ｇ１＝（２・Ｌ１＋Ｌ０）・（１−ｋ１）・Ｈ１＋（Ｌ
１＋Ｌ０）・（１−ｋ２）・Ｈ２−Ｄ・Ｌ１Ｇ２＝（１−ｋ１）・Ｈ１＋（１−ｋ２）・Ｈ２−Ｄを満たすことを特徴とする請求項１５に記載の立体画像
表示装置。
【請求項１９】前記第１および第２の偏光素子のうち
少なくとも一方に入射する左眼用および右眼用画像光が
それぞれ、互いに回転方向が異なる楕円偏光であること
を特徴とする請求項４，８，９，１１〜１３のいずれか
に記載の立体画像表示装置。
【請求項２０】前記両画像光がそれぞれ円偏光である
ことを特徴とする請求項１９に記載の立体画像表示装
置。
【請求項２１】観察者の位置を検出する検出手段と、
この検出手段の検出結果に基づいて、前記第１および第
２の偏光素子のうち少なくとも一方を、左右方向および
前後方向のうち少なくとも一方に移動させる位置制御手
段とを有することを特徴とする請求項１に記載の立体画
像表示装置。
【請求項２２】前記位置制御手段は、前記検出手段に
より観察者が左右方向に移動したことが検出されたとき
は、前記第１および第２の偏光素子のうち少なくとも一
方を左右方向に移動させることを特徴とする請求項２１
に記載の立体画像表示装置。
【請求項２３】前記位置制御手段は、前記検出手段に
より観察者が前後方向に移動したことが検出されたとき
は、前記第１および第２の偏光素子のうち少なくとも一
方を前後方向に移動させることを特徴とする請求項２１
に記載の立体画像表示装置。