JP2003202518A - Stereoscopic image display device - Google Patents

Stereoscopic image display device

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JP2003202518A
JP2003202518A JP2001401805A JP2001401805A JP2003202518A JP 2003202518 A JP2003202518 A JP 2003202518A JP 2001401805 A JP2001401805 A JP 2001401805A JP 2001401805 A JP2001401805 A JP 2001401805A JP 2003202518 A JP2003202518 A JP 2003202518A
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JP
Japan
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light
image
phase
eye
optical element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001401805A
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Japanese (ja)
Inventor
Yutaka Nishihara
裕 西原
Toshiyuki Sudo
敏行 須藤
Yoshihiro Saito
義広 斉藤
Hideki Morishima
英樹 森島
Tsutomu Ozaka
勉 尾坂
Akinari Takagi
章成 高木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein flicker is caused in an observed image by a conventional stereoscopic image display device if a display device of a high response speed (a refresh rate is ≥120 Hz) is not used as an image display device. <P>SOLUTION: In the stereoscopic image display device having light separation systems 6 to 8 for separating left eye image light and right eye image light in accordance with the phase states of the left eye image light and right eye image light generated by an image light generation system, the image light generation system is provided with a left eye image display means 1 for generating left eye image light, a first polarization element 3 oppositely arranged on the display surface of the means 1, a right eye image display means 2 for generating right eye image light, a second polarization element 4 oppositely arranged on the display surface of the means 2, and an image light synthesis means 5 for synthesizing the left eye image light and the right eye image light having respectively different phase states. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic image display device capable of observing a stereoscopic image, and more particularly to a device suitable for stereoscopic image display in a television, a video, a computer monitor, a game machine and the like.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a stereoscopic image display device, there are those disclosed in Japanese Patent Nos. 2778543 and 2882393. As an example of the stereoscopic image display device disclosed in these publications, a display device that alternately displays a right-eye image and a left-eye image that have binocular parallax information temporally, and forward and backward in front of the display device. Arranged first and second parabolts in which light-transmitting regions and light-shielding regions are alternately formed in long stripes in a direction parallel to the vertical direction of the display image displayed on the display device. In order to observe only the image for the right eye from the Lux barrier and the observer's right eye and only the image for the left eye from the left eye, in synchronization with the display switching between the image for the right eye and the image for the left eye. , And a moving mechanism that moves at least one of the first parallax barrier and the second parallax barrier in the left-right direction of the display image.

【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。
The stereoscopic image display device disclosed in the above publication, for example, displays a right eye image and left eye image having binocular disparity information alternately in time, and a front surface of the display device. And a parallax barrier in which light-transmitting regions and light-shielding regions are alternately formed in long stripes in a direction parallel to the vertical direction of the display image displayed on the display device. Located on the front of the Lux barrier or between the display and the parallax barrier,
Areas that transmit light and areas that shield light are formed alternately in long stripes in a direction parallel to the vertical direction of the display image displayed on the display device, and these areas can be inverted from each other. And an electronic optical shutter array, in the electronic optical shutter array, so that only the image for the right eye is observed from the right eye of the observer and only the image for the left eye is observed from the left eye, the image for the right eye And a region for transmitting the light and a region for blocking the light are switched in synchronization with the display switching of the image for the left eye.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の立体画像表示装置においては、 (1)画像表示装置として、応答速度の速い(リフレッ
シュレート120Hz以上の)ディスプレイを使用しな
ければ、観察画像にフリッカが発生する。このため、T
VモニターやPCモニターとして一般的に広く普及して
いる応答速度が60Hz程度のディスプレイを用いると
フリッカが発生するという不具合がある。
However, in the above-described conventional stereoscopic image display device, (1) unless a display having a high response speed (refresh rate of 120 Hz or more) is used as the image display device, an observed image is displayed. Flicker occurs. Therefore, T
If a display having a response speed of about 60 Hz, which is widely used as a V monitor or a PC monitor, is used, flicker occurs.

【0005】(2)パララックスバリアを駆動制御した
り、電気的に透過と遮光を切り替えるシャッタを用いた
り、電気的に偏光方向を切り換える偏光制御素子を用い
て、解像度の低下のない立体画像を表示している。この
ため、パララックスバリアの駆動機構や制御装置を構成
する部材や、前述のシャッタや偏光制御素子のような特
殊な部材を必要とするので立体画像表示装置が高価格に
なるという不具合がある。
(2) A stereoscopic image with no reduction in resolution is obtained by driving and controlling the parallax barrier, using a shutter that electrically switches between transmission and light shielding, and using a polarization control element that electrically switches the polarization direction. it's shown. For this reason, since a member that constitutes a drive mechanism and a control device of the parallax barrier and a special member such as the shutter and the polarization control element described above are required, the stereoscopic image display device becomes expensive.

【0006】そこで、本発明は、TVモニターやPCモ
ニターとして一般的に広く普及している応答速度60H
z程度のディスプレイを用いてもフリッカが発生せず、
パララックスバリアの駆動機構や制御装置を構成する部
材や前述のシャッタや偏光素子のような特殊な部材を用
いることなく解像度の低下のない立体画像を表示可能な
立体画像表示装置を低価格で提供することを目的として
いる。
Therefore, the present invention has a response speed of 60H, which is widely used as a TV monitor or a PC monitor.
Flicker does not occur even when using a display of about z,
Providing a low-priced stereoscopic image display device that can display stereoscopic images with no reduction in resolution without using the components that make up the drive mechanism and control device of the parallax barrier, or special members such as the shutters and polarizing elements described above. The purpose is to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願第1の発明では、観察者の左眼に入射させる
ための左眼用画像光および右眼に入射させるための右眼
用画像光を生成する画像光生成系と、この画像光生成系
により生成された前記両画像光の位相状態に応じて左眼
用および右眼用画像光を分離する光分離系とを有する立
体画像表示装置において、上記画像光生成系を、左眼用
画像光を生成する左眼用画像表示手段と、この左眼用画
像表示手段の表示面に対向配置された第1の偏光素子
と、右眼用画像光を生成する右眼用画像表示手段と、こ
の右眼用画像表示手段の表示面に対向配置された第2の
偏光素子と、第1および第2の偏光素子からそれぞれ射
出した、互いに異なる位相状態の左眼用画像光と右眼用
画像光とを合成する画像光合成手段とを有する構成とし
ている。
In order to achieve the above object, in the first invention of the present application, the image light for the left eye for entering the left eye of the observer and the right eye for entering the right eye. Stereo having an image light generation system for generating the image light for use and a light separation system for separating the image light for the left eye and the image light for the right eye according to the phase state of the both image lights generated by the image light generation system In the image display device, the image light generation system includes a left-eye image display unit that generates left-eye image light, and a first polarizing element that is arranged to face the display surface of the left-eye image display unit. The light is emitted from the right-eye image display unit that generates right-eye image light, the second polarizing element that is arranged to face the display surface of the right-eye image display unit, and the first and second polarizing elements, respectively. , Combining left-eye image light and right-eye image light in different phase states It has a configuration having an image combining means.

【0008】これにより、TVモニターやPCモニター
として一般的に広く普及している応答速度60Hz程度
のディスプレイを用いてもフリッカが発生せず、また、
従来のようなパララックスバリアの駆動機構や制御装置
を構成する部材やシャッタや偏光制御素子のような特殊
な部材を用いる必要もない。このため、フリッカがなく
解像度の低下もない立体画像を表示可能な立体画像表示
装置を低価格で提供することが可能となる。
As a result, flicker does not occur even when a display having a response speed of about 60 Hz, which is widely used as a TV monitor or a PC monitor, is used, and
It is not necessary to use a member that constitutes a parallax barrier drive mechanism or a control device as in the related art, or a special member such as a shutter or a polarization control element. Therefore, it is possible to provide a stereoscopic image display device capable of displaying a stereoscopic image with no flicker and no reduction in resolution at a low price.

【0009】なお、画像光合成手段としては、ビームス
プリッターや入射光の偏光方向を保存する性質を有する
偏光保存性スクリーン等を用いることが可能であり、画
像光合成手段により合成された左眼用画像光および右眼
用画像光の位相の差が略πとなるようにするとよい。
As the image light synthesizing means, a beam splitter, a polarization preserving screen having a property of preserving the polarization direction of incident light, or the like can be used, and the left eye image light synthesized by the image light synthesizing means can be used. Also, it is preferable that the phase difference between the image light for the right eye is approximately π.

【0010】また、光分離系を、それぞれ、入射光に対
しその入射光の位相状態に応じて異なる光学作用を及ぼ
す2種類の領域が左右方向に交互に形成された第1およ
び第2の位相光学素子と、位相状態が互いに異なる2種
類の入射光を分離する光分離素子とを有するものとし、
画像光合成手段により生成された両画像光が、第1の位
相光学素子および第2の位相光学素子の順でこれら位相
光学素子を通過した後に光分離素子に入射するととも
に、第2の位相光学素子を通過して光分離手段に入射す
る際に光分離素子によって分離可能な2種類の位相状態
を有し、かつ両画像光がそれぞれ楕円偏光(又は円偏
光)であってこれら画像光の位相の差がπの奇数倍とな
るようにするとよい。
In the light separation system, first and second phases are formed in which two types of regions, which exert different optical effects on the incident light depending on the phase state of the incident light, are alternately formed in the left-right direction. An optical element and a light separation element for separating two types of incident light having different phase states from each other,
Both image lights generated by the image light combining means pass through these phase optical elements in the order of the first phase optical element and the second phase optical element and then enter the light separation element, and at the same time, the second phase optical element. Has two kinds of phase states that can be separated by the light separating element when entering the light separating means after passing through, and both image lights are elliptically polarized light (or circularly polarized light) and It is recommended that the difference be an odd multiple of π.

【0011】また、本願第2の発明では、観察者の左眼
に入射させるための左眼用画像光および右眼に入射させ
るための右眼用画像光を生成する画像光生成系と、この
画像光生成系により生成された両画像光の位相状態に応
じて左眼用および右眼用画像光を分離する光分離系とを
有する立体画像表示装置において、上記光分離系を、そ
れぞれ、入射光に対しその入射光の位相状態に応じて異
なる光学作用を及ぼす2種類の領域が左右方向に交互に
形成された第1および第2の位相光学素子と、位相状態
が互いに異なる2種類の入射光を分離する光分離素子と
を有する構成とし、第1および第2の位相光学素子のう
ち少なくとも一方が、左右方向および前後方向のうち少
なくとも一方に位置調節可能としている。
In the second invention of the present application, an image light generation system for generating the image light for the left eye for entering the left eye of the observer and the image light for the right eye for entering the right eye, and In a stereoscopic image display device having a light separation system that separates the image light for the left eye and the image light for the right eye according to the phase state of both image lights generated by the image light generation system, the light separation systems are respectively incident. First and second phase optical elements in which two types of regions, which exert different optical effects on light according to the phase state of the incident light, are alternately formed in the left-right direction, and two types of incident light having different phase states from each other. A light separating element for separating light is provided, and at least one of the first and second phase optical elements is positionally adjustable in at least one of the left-right direction and the front-rear direction.

【0012】さらに、本願第3の発明では、観察者の左
眼に入射させるための左眼用画像光および右眼に入射さ
せるための右眼用画像光を生成する画像光生成系と、こ
の画像光生成系により生成された両画像光の位相状態に
応じて左眼用および右眼用画像光を分離する光分離系と
を有する立体画像表示装置において、上記光分離系を、
それぞれ、入射光に対しその入射光の位相状態に応じて
異なる光学作用を及ぼす2種類の領域が左右方向に交互
に形成された第1および第2の位相光学素子と、位相状
態が互いに異なる2種類の入射光を分離する光分離素子
とを有する構成とし、観察者の位置を検出する検出手段
と、この検出手段により検出された観察者の位置に基づ
いて、第1および第2の位相光学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設けている。
Further, in the third invention of the present application, an image light generation system for generating the image light for the left eye to be incident on the left eye of the observer and the image light for the right eye to be incident on the right eye, and In the stereoscopic image display device having a light separation system for separating the image light for the left eye and the image light for the right eye according to the phase state of both image lights generated by the image light generation system, the light separation system,
First and second phase optical elements in which two types of regions, which respectively exert different optical effects on the incident light depending on the phase state of the incident light, are alternately formed in the left-right direction, and the phase states differ from each other. A first and second phase optics based on a detector for detecting the position of an observer and a position of the observer detected by the detector, the detector including a light separating element for separating incident light of various types. Position control means for moving at least one of the elements in at least one of the left-right direction and the front-back direction is provided.

【0013】これら第2および第3の発明のように、第
1および第2の位相光学素子のうち少なくとも一方が左
右方向および前後方向のうち少なくとも一方に位置調節
又は位置制御を可能とすることにより、立体画像表示装
置に対する観察者の位置にかかわらず常に見易い立体画
像を表示することが可能となる。
As in the second and third inventions, at least one of the first and second phase optical elements enables position adjustment or position control in at least one of the left-right direction and the front-back direction. Therefore, it is possible to always display a stereoscopic image that is easy to see regardless of the position of the observer with respect to the stereoscopic image display device.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】(原理説明)はじめに、図10を
用いて本発明の立体画像表示装置の原理について説明す
る。なお、図10は立体画像表示装置の光学的構成を平
面図として示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Explanation of Principle) First, the principle of the stereoscopic image display device of the present invention will be described with reference to FIG. Note that FIG. 10 shows an optical configuration of the stereoscopic image display device as a plan view.

【0015】本立体画像表示装置は大まかに次の3つの
系に分けることができる。 (A)画像光生成系 (B)ストライプ位相光学系 (C)光分離系 そして、上記各系は次のような性質を有している。
The stereoscopic image display device can be roughly divided into the following three systems. (A) Image light generation system (B) Stripe phase optical system (C) Light separation system The above-mentioned systems have the following properties.

【0016】(A)画像光生成系 画像光生成系では、観察者の右眼に入射させるための右
眼用画像光Rと、観察者の左眼に入射させるための左眼
用画像光Lとを生成し、これらを合成して(B)のスト
ライプ位相光学系に入射させる。2つの画像光は相互に
視差を有する画像を形成するものであり、いずれも指向
性は低く、様々な角度で(B)のストライプ位相光学系
に入射する。
(A) Image Light Generation System In the image light generation system, the image light R for the right eye for entering the right eye of the observer and the image light L for the left eye for entering the left eye of the observer. And are generated, and these are combined to enter the stripe phase optical system of (B). The two image lights form images having parallax with each other, and both have low directivity and enter the stripe phase optical system of (B) at various angles.

【0017】ここで、2つの画像光の位相をそれぞれφ
R ,φL と定義する。ただし、ここでいう位相は次のよ
うに定義される。
Here, the phases of the two image lights are φ
It is defined as R and φ L. However, the phase here is defined as follows.

【0018】光を横波として考え、光の伝播方向をz軸
方向、それに垂直な面内の任意の直交軸をx軸とy軸と
定義したとき、電場のx成分,y成分のそれぞれの光の
振幅を表す関数Ex(x,y,z,t),Ey(x,
y,z,t)は次のように表される。
When light is considered as a transverse wave and the propagation direction of the light is defined as the z-axis direction and arbitrary orthogonal axes in a plane perpendicular to the z-axis direction are defined as the x-axis and the y-axis, the x-component and the y-component of the electric field Functions Ex (x, y, z, t), Ey (x,
y, z, t) is expressed as follows.

【0019】Ex(x,y,z,t)= Ax・cos
(ωt−kz+φx) Ey(x,y,z,t)= Ay・cos(ωt−kz
+φy) 但し、tは時間、x,y,zは空間の位置、ωは光波の
角振動数である。
Ex (x, y, z, t) = Ax.cos
(Ωt−kz + φx) Ey (x, y, z, t) = Ay · cos (ωt−kz
+ Φy) where t is time, x, y, z are positions in space, and ω is angular frequency of light wave.

【0020】このとき、φxとφyはこれらの波動の位
相を表しているが、一般に光波の場合にはこれらの差φ
=φx−φyをその光波の位相と呼ぶ。したがって、本
実施形態においても、上記定義に従って右眼用画像光R
の位相φR と左眼用画像光Lの位相φL を定義すること
ができる。
At this time, φx and φy represent the phases of these waves, but in the case of light waves, the difference φ between them is generally expressed.
= Φx−φy is called the phase of the light wave. Therefore, also in the present embodiment, the image light R for the right eye according to the above definition.
It is possible to define the phase phi L of the phase phi R and the left-eye image light L.

【0021】(B)ストライプ位相光学系 ストライプ位相光学系は、2枚のストライプ位相光学素
子が画像光の進行方向において重なり合うかたちに配置
されて構成される。
(B) Stripe Phase Optical System The stripe phase optical system is constructed by arranging two stripe phase optical elements so as to overlap each other in the traveling direction of image light.

【0022】それぞれのストライプ位相光学素子は、縦
(上下方向:図10の紙面に垂直な方向)に細長い2種
類の領域を横方向に交互にストライプ配列して構成され
ている。
Each stripe phase optical element is constituted by vertically and vertically (up and down direction: a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 10) two types of elongated areas arranged alternately in the horizontal direction.

【0023】上記2種類の領域は、入射光の位相に対す
る光学作用の大きさ、つまりは光に与える位相差の違い
によって分けられている。なお、図10では、これら2
種類の領域を斜線部分と白い部分とで示している。
The above-mentioned two types of regions are divided according to the magnitude of the optical action with respect to the phase of the incident light, that is, the difference in the phase difference given to the light. In FIG. 10, these 2
The area of the type is shown by a shaded area and a white area.

【0024】例えば、第1のストライプ位相光学素子の
領域A(図中の斜線部分)は入射光に対してaの位相差
を与える。つまり、領域Aを出射する光の位相は領域A
に入射する光の位相に対してaだけ進む。同様に、領域
B(図中の白い部分)は入射光に対してbの位相差を与
える。
For example, the region A (the hatched portion in the drawing) of the first stripe phase optical element gives a phase difference a to the incident light. That is, the phase of the light emitted from the area A is the area A
The phase of the light incident on is advanced by a. Similarly, the region B (white portion in the figure) gives a phase difference of b to the incident light.

【0025】一方、第2のストライプ位相光学素子につ
いても、同様に、領域C(図中の白い部分)は入射光に
対してcの位相差を与え、領域D(図中の斜線部分)は
入射光に対してdの位相差を与える。
On the other hand, also in the second stripe phase optical element, similarly, the region C (white portion in the drawing) gives a phase difference of c to the incident light, and the region D (hatched portion in the drawing) A phase difference of d is given to the incident light.

【0026】(C)光分離系 光分離系には、(B)のストライプ位相光学系を出射し
た光が混合して入射する。このとき、光分離系は、互い
に異なる位相を有する複数の光を、その位相状態に応じ
て選択的に分離する性質を有する光学素子、例えば直線
偏光板を備える。
(C) Light separation system The light emitted from the stripe phase optical system of (B) is mixed and incident on the light separation system. At this time, the light separation system includes an optical element having a property of selectively separating a plurality of lights having mutually different phases according to the phase states thereof, for example, a linear polarization plate.

【0027】ここで、直線偏光板はp偏光とs偏光の一
方のみを透過させ、他方を吸収する性質を有するが、p
偏光やs偏光といった偏光の状態は上述した位相の値を
定めることによって一意的に定めることができるので、
この場合、直線偏光板は光の位相状態に応じた選択的な
分離素子であるということができる。
Here, the linear polarizing plate has a property of transmitting only one of p-polarized light and s-polarized light and absorbing the other,
Since the state of polarization such as polarized light or s-polarized light can be uniquely determined by determining the above-mentioned phase value,
In this case, it can be said that the linear polarization plate is a selective separation element according to the phase state of light.

【0028】このように光分離系は、位相の差がπの奇
数倍となっているような2種類の光を分離する。上記の
直線偏光板もp偏光とs偏光の分離作用を有している
が、p偏光とs偏光の位相差はπの奇数倍である。
As described above, the light separation system separates two types of light having a phase difference that is an odd multiple of π. The linear polarizing plate also has a separating function of p-polarized light and s-polarized light, but the phase difference between p-polarized light and s-polarized light is an odd multiple of π.

【0029】次に、上記構成により右眼用画像光と左眼
用画像光をそれぞれ正しく観察者の右眼と左眼に指向さ
せる方法について、図11を用いて説明する。なお、説
明補助のため、図11中の2枚のストライプ位相光学素
子の各領域にはそれぞれの領域において光に与える位相
差が記入されている。
Next, a method for correctly directing the right-eye image light and the left-eye image light to the right eye and the left eye of the observer with the above configuration will be described with reference to FIG. For the purpose of assisting the explanation, the phase difference given to the light in each area is written in each area of the two stripe phase optical elements in FIG.

【0030】2枚のストライプ位相光学素子の各領域
は、観察者方向から見て互い違いに重なり合うような配
置となっている。各領域の水平方向幅やストライプ位相
光学素子同士の幅などの正確な寸法決定方法については
後述する。ここでは、画像光が大まかに右眼の方向と左
眼の方向に分かれて進む原理について説明する。
The respective regions of the two striped phase optical elements are arranged so as to alternately overlap each other when viewed from the observer direction. A method for accurately determining the horizontal width of each region and the width between stripe phase optical elements will be described later. Here, the principle that the image light roughly proceeds in the right eye direction and the left eye direction will be described.

【0031】2枚のストライプ位相光学素子を透過する
光は、その位相状態によって(1)〜(8)の8つの光
に分類できる。図中(1)〜(8)の右側の式は それ
ぞれの光の位相を表している。
The light transmitted through the two striped phase optical elements can be classified into eight lights (1) to (8) depending on the phase state. The expressions on the right side of (1) to (8) in the figure represent the phase of each light.

【0032】例えば、(1)は第1のストライプ位相光
学素子の領域Aと第2のストライプ位相光学素子の領域
Cを透過する右眼用画像光である。第1のストライプ位
相光学素子に入射する前のこの光の位相はφR である。
これが領域Aを透過するとき位相がaだけ進み、領域C
を透過するとさらに位相がcだけ進むので、これら2つ
の領域を透過した後の光(1)は、φR +a+cという
位相を有している。
For example, (1) is the image light for the right eye which passes through the area A of the first stripe phase optical element and the area C of the second stripe phase optical element. The phase of this light before entering the first stripe phase optical element is φ R.
When this penetrates region A, the phase advances by a and region C
Since the phase further advances by c after passing through, the light (1) after passing through these two regions has a phase of φ R + a + c.

【0033】同様にして、他の(2)〜(8)の光の位
相も図中に示したような式で表される。
Similarly, the phases of the other lights (2) to (8) are also represented by the equations shown in the figure.

【0034】この図からわかるとおり、領域AとC、領
域BとDを透過する光は観察者の右眼の方向に向かい、
領域AとD、領域BとCを透過する光は観察者の左眼の
方向に向かう。
As can be seen from this figure, the light transmitted through the areas A and C and the areas B and D is directed toward the right eye of the observer,
The light transmitted through the areas A and D and the areas B and C is directed toward the left eye of the observer.

【0035】立体表示を行うためには、右眼用画像光は
右眼の方向に、左眼用画像光は左眼の方向に向かうこと
が望ましいので、光(1),(2),(7),(8)は
光分離系(光分離素子)を透過し、光(3),(4),
(5),(6)は光分離系(光分離素子)によって遮断
されることになる。
In order to perform stereoscopic display, it is desirable that the image light for the right eye goes in the direction of the right eye and the image light for the left eye goes in the direction of the left eye. Therefore, the light (1), (2), ( 7) and (8) are transmitted through the light separation system (light separation element), and light (3), (4),
(5) and (6) are blocked by the light separation system (light separation element).

【0036】したがって,光分離素子は前者の光と後者
の光の位相差分に対応した分離作用を有していることが
求められる。
Therefore, the light separating element is required to have a separating action corresponding to the phase difference between the former light and the latter light.

【0037】前述したとおり、光分離素子としては、位
相の差がπの奇数倍となっているような2種類の光を分
離するものを用いるので、透過すべき光と遮断されるべ
き光の位相差はπの奇数倍となっている必要がある。こ
の関係を図12に示す。
As described above, as the light separating element, one that separates two kinds of light having a phase difference of an odd multiple of π is used, so that the light to be transmitted and the light to be blocked are used. The phase difference must be an odd multiple of π. This relationship is shown in FIG.

【0038】また、光分離素子に入射する時点で上記
(1)〜(8)の光はすべて混合されているため、透過
すべき光同士と遮断されるべき光同士は位相の点では同
等、つまりは位相の差がπの偶数倍となっている必要が
ある。この関係を図13に示す。
Further, since the lights of (1) to (8) are all mixed at the time of entering the light separation element, the lights to be transmitted and the lights to be blocked are equal in phase. That is, the phase difference must be an even multiple of π. This relationship is shown in FIG.

【0039】図12,13の関係をすべて満足するよう
な条件を求めると,図14のような条件式が求められ
る。
When the conditions that satisfy all the relationships of FIGS. 12 and 13 are obtained, the conditional expression as shown in FIG. 14 is obtained.

【0040】すなわち、本実施形態の立体画像表示装置
は、 1)右眼用画像光と左眼用画像光との位相の差が光分離
素子の分離する位相差に一致(位相差=πの奇数倍) 2)第1のストライプ位相光学素子の隣り合う領域同士
の位相の差がπの奇数倍 3)第2のストライプ位相光学素子の隣り合う領域同士
の位相の差がπの奇数倍 4)光分離素子は、位相の異なる2種類の光のうち一方
を透過し、他方を遮断する(位相の差がπの奇数倍) の4つの条件を満たすことにより、右眼用画像光と左眼
用画像光とをそれぞれ右眼と左眼の方向に導く。
That is, in the stereoscopic image display apparatus of this embodiment, 1) the phase difference between the right-eye image light and the left-eye image light coincides with the phase difference separated by the light separation element (phase difference = π 2) Phase difference between adjacent regions of the first stripe phase optical element is an odd multiple of π 3) Phase difference between adjacent regions of the second stripe phase optical element is an odd multiple of π 4 ) The light separation element transmits the one of the two types of light having different phases and blocks the other (the phase difference is an odd multiple of π), so that the right-eye image light and the left-eye image light are satisfied. The image light for the eye is guided to the right eye and the left eye, respectively.

【0041】なお、上記2種類の画像光を正しく観察者
の右眼位置、左眼位置に導くには、第1のストライプ位
相光学素子と第2のストライプ位相光学素子の構造およ
び配置を幾何的な設計により決定する必要がある。こう
した設計については次の実施形態にて詳しく述べる。
In order to correctly guide the above two types of image light to the right eye position and the left eye position of the observer, the structure and arrangement of the first stripe phase optical element and the second stripe phase optical element are geometrically arranged. It is necessary to decide according to the proper design. Such a design will be described in detail in the next embodiment.

【0042】(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説明する平面図
である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a plan view for explaining the structure of a stereoscopic image display apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0043】この立体画像表示装置は、上述した(A)
の画像光生成系を構成する第1の画像表示素子であるデ
ィスプレイ1と、このディスプレイ1と直交する位置に
配置された第2の画像表示素子であるディスプレイ2と
を有する。ディスプレイ1には左眼用画像入力装置9が
接続され、ディスプレイ2には右眼用画像入力装置10
が接続されている。
This stereoscopic image display device has the above-mentioned (A).
The display 1 that is the first image display element that constitutes the image light generation system of 1 and the display 2 that is the second image display element that is arranged at a position orthogonal to the display 1. The image input device 9 for the left eye is connected to the display 1, and the image input device 10 for the right eye is connected to the display 2.
Are connected.

【0044】また、(A)の画像光生成系において、デ
ィスプレイ1の表示面側には第1の偏光板3が設けら
れ、ディスプレイ2の表示面側には、第2の偏光板4が
設けられている。
In the image light generation system (A), the first polarizing plate 3 is provided on the display surface side of the display 1, and the second polarizing plate 4 is provided on the display surface side of the display 2. Has been.

【0045】これら偏光板3,4の前面には、ディスプ
レイ1,2の表示面に対して45度の角度をなすよう
に、画像合成系としてのビームスプリッター5が設けら
れている。
A beam splitter 5 as an image synthesizing system is provided on the front surfaces of the polarizing plates 3 and 4 so as to form an angle of 45 degrees with respect to the display surfaces of the displays 1 and 2.

【0046】なお、ディスプレイ1,2〜ビームスプリ
ッター5は画像光生成ユニットGととしてユニット化さ
れている。
The displays 1 and 2 to the beam splitter 5 are unitized as an image light generation unit G.

【0047】また、ビームスプリッター5の前面には、
(B)のストライプ位相光学系を構成する2枚のストラ
イプ位相光学素子6,7が設けられており、ビームスプ
リッター5側から順に第1のストライプ位相光学素子6
と第2のストライプ位相光学素子7とが配置されてい
る。
On the front surface of the beam splitter 5,
Two striped phase optical elements 6 and 7 forming the striped phase optical system of (B) are provided, and the first striped phase optical element 6 is arranged in order from the beam splitter 5 side.
And the second stripe phase optical element 7 are arranged.

【0048】さらに第2のストライプ位相光学素子7の
前面には、(C)の光分離系を構成する光分離素子とし
ての第3の偏光板8が設けられている。
Further, on the front surface of the second stripe phase optical element 7, there is provided a third polarizing plate 8 as a light separating element constituting the light separating system of (C).

【0049】なお、ストライプ位相光学素子6,7およ
び偏光板8は、画像分離ユニットFとしてユニット化さ
れている。
The stripe phase optical elements 6 and 7 and the polarizing plate 8 are unitized as an image separation unit F.

【0050】次に、上述した各構成部材の詳細と機能に
ついて説明する。
Next, details and functions of each of the above-mentioned constituent members will be described.

【0051】(ディスプレイ1,2について)ディスプ
レイ1には左眼用画像入力装置9により両眼視差情報を
有する左眼用画像が表示され、ディスプレイ2には右眼
用画像入力装置10により右眼用画像が表示される。
(Regarding Displays 1 and 2) An image for left eye having binocular disparity information is displayed on the display 1 by the image input device for left eye 9, and a right eye is displayed on the display 2 by the image input device for right eye 10. Image is displayed.

【0052】前述の従来例においては、左眼用画像と右
眼用画像を1台のディスプレイに時分割して表示するの
ものであり、立体表示時のフリッカを防止するために応
答速度の速い(リフレッシュレート120Hz以上の)
ディスプレイを使用しなければならなかった。このた
め、従来例では使用できるディスプレイが限定されると
いう不具合があったが、本実施形態では応答速度60H
z程度のディスプレイを用いてもフリッカが発生しない
ので、ディスプレイ1,2は、TVモニターやPCモニ
ターとして一般的に広く普及している、CRT、液晶デ
ィスプレイ、プラズマディスプレイ、プロジェクターな
どを用いることができる。
In the above-mentioned conventional example, the image for the left eye and the image for the right eye are displayed on one display in a time division manner, and the response speed is fast in order to prevent flicker during stereoscopic display. (Refresh rate 120Hz or more)
Had to use the display. Therefore, in the conventional example, there is a problem that the usable display is limited, but in the present embodiment, the response speed is 60H.
Since flicker does not occur even if a display of about z is used, the displays 1 and 2 can be CRTs, liquid crystal displays, plasma displays, projectors or the like which are widely spread as TV monitors and PC monitors. .

【0053】また、左眼用画像入力装置9および右眼用
画像入力装置10は、VTR、TVカメラ、PC(パー
ソナルコンピュータ)などを用いることができる。
As the left-eye image input device 9 and the right-eye image input device 10, a VTR, a TV camera, a PC (personal computer) or the like can be used.

【0054】本実施形態においては、ディスプレイ1,
2は、同じ表示サイズの液晶ディスプレイを使用し、ブ
ライトやコントラストは同等に調節している。
In the present embodiment, the display 1,
For No. 2, the liquid crystal display of the same display size is used, and the brightness and the contrast are adjusted equally.

【0055】但し、ディスプレイの表示サイズが異なる
場合でも、倍率変更光学系を付加して、表示サイズが同
じになるように補正すればよい。
However, even when the display size of the display is different, a magnification changing optical system may be added to correct the display size.

【0056】また、本実施形態においては、左眼用画像
入力装置9および右眼用画像入力装置10はPCを使用
するものとする。
In the present embodiment, the left eye image input device 9 and the right eye image input device 10 use PCs.

【0057】ディスプレイ2に表示した画像は、後にビ
ームスプリッター5によってミラー反転するので、ディ
スプレイ2に表示する右眼用画像として右眼用画像入力
装置10によりオリジナル画像をミラー反転処理したも
のを表示するようにしている。
Since the image displayed on the display 2 is mirror-inverted by the beam splitter 5 later, a mirror-inverted original image is displayed by the right-eye image input device 10 as a right-eye image to be displayed on the display 2. I am trying.

【0058】一般のVTRなどを用いる場合には、VT
Rとディスプレイとの間にミラー反転回路を設けるよう
にしてもよい。
When a general VTR or the like is used, VT
A mirror inversion circuit may be provided between R and the display.

【0059】(偏光板3,4について)第1の偏光板3
は、ディスプレイ1の観察側の面に貼り付けられてお
り、図2に示すようなXY座標系の45度−225度の
角度方向に偏光軸を有している。
(Regarding Polarizing Plates 3 and 4) First Polarizing Plate 3
Is attached to the surface of the display 1 on the observation side and has a polarization axis in the angle direction of 45 ° to 225 ° of the XY coordinate system as shown in FIG.

【0060】第1の偏光板3を透過した光は、XY座標
系の45度−225度の方向の直線偏光となっており、
ビームスプリッター5を透過した後も、この直線偏光は
保持される。
The light transmitted through the first polarizing plate 3 is linearly polarized light in the direction of 45 ° -225 ° in the XY coordinate system,
This linearly polarized light is retained even after passing through the beam splitter 5.

【0061】第2の偏光板4は、ディスプレイ2の観察
側の面に貼り付けられており、図2に示すようなZY座
標系の45度−225度の角度方向に偏光軸を有してい
る。
The second polarizing plate 4 is attached to the surface of the display 2 on the observation side, and has a polarization axis in the angle direction of 45 ° to 225 ° of the ZY coordinate system as shown in FIG. There is.

【0062】第2の偏光板4を透過した光は、ZY座標
系の45度−225度の方向の直線偏光となっており、
ビームスプリッター5で反射した後は偏光がミラー反転
して、XY座標系の135度−315度の方向の直線偏
光となる。
The light transmitted through the second polarizing plate 4 is linearly polarized light in the direction of 45 ° -225 ° in the ZY coordinate system,
After being reflected by the beam splitter 5, the polarized light is mirror-inverted and becomes linearly polarized light in the directions of 135 ° to 315 ° in the XY coordinate system.

【0063】ビームスプリッター5を透過したディスプ
レイ1からの直線偏光と、ビームスプリッター5を反射
したディスプレイ2からの直線偏光は直交している。
The linearly polarized light from the display 1 transmitted through the beam splitter 5 and the linearly polarized light from the display 2 reflected from the beam splitter 5 are orthogonal to each other.

【0064】本実施形態においては、第1の偏光板3と
第2の偏光板4の偏光軸は45度−225度の角度方向
としているが、ビームスプリッター5を透過したディス
プレイ1による直線偏光と、ビームスプリッター5を反
射したディスプレイ2による直線偏光が直交するという
条件を満たせば、他の偏光軸の組み合わせとしてもよ
い。
In the present embodiment, the polarization axes of the first polarizing plate 3 and the second polarizing plate 4 are in the angular direction of 45 ° to 225 °, but the linear polarization by the display 1 transmitted through the beam splitter 5 is As long as the condition that the linearly polarized light from the display 2 reflected by the beam splitter 5 is orthogonal to each other, another combination of polarization axes may be used.

【0065】(ビームスプリッター5について)ビーム
スプリッター5は、異なる2方向からの光を1方向への
光に合成する。本実施形態では、ビームスプリッター5
として、ガラス基盤に誘電体膜或いは金属膜を蒸着して
製作された反射率50%、透過率50%の半透過鏡を用
いている。
(Regarding Beam Splitter 5) The beam splitter 5 combines lights from two different directions into light in one direction. In this embodiment, the beam splitter 5
A semi-transmissive mirror having a reflectance of 50% and a transmittance of 50%, which is manufactured by depositing a dielectric film or a metal film on a glass substrate, is used.

【0066】この他に、偏光方向の異なる2方向からの
光を1方向の光に合成する偏光ビームスプリッターなど
を使用することもできる。
In addition to this, it is also possible to use a polarization beam splitter or the like which combines light from two directions having different polarization directions into light in one direction.

【0067】(ストライプ位相光学素子6,7につい
て)第1および第2のストライプ位相光学素子6,7は
それぞれ、ディスプレイ1,2に表示する視差画像の上
下方向と平行なストライプ状の、入射光の偏光方向を9
0度変化させる領域と、偏光方向を変化させない領域と
が交互に形成されて構成されている。
(Regarding Stripe Phase Optical Elements 6 and 7) The first and second stripe phase optical elements 6 and 7 are incident light in stripes parallel to the vertical direction of the parallax images displayed on the displays 1 and 2, respectively. The polarization direction of 9
Areas that change 0 degree and areas that do not change the polarization direction are alternately formed.

【0068】具体的には、図3に示すように、第1のス
トライプ位相光学素子6は、偏光方向を90度変化させ
る領域6aと、偏光方向を変化させない領域6bとが幅
H1で交互に形成されている。
Specifically, as shown in FIG. 3, in the first stripe phase optical element 6, the regions 6a for changing the polarization direction by 90 degrees and the regions 6b for not changing the polarization direction are alternately arranged with the width H1. Has been formed.

【0069】第1のストライプ位相光学素子6から観察
者側に向かって距離L1の位置には、第2のストライプ
位相光学素子7が設けられている。
A second stripe phase optical element 7 is provided at a distance L1 from the first stripe phase optical element 6 toward the observer.

【0070】第2のストライプ位相光学素子7は、偏光
方向を90度変化させる領域7aと、偏光方向を変化さ
せない領域7bとが幅H2で交互に形成されている。
In the second stripe phase optical element 7, regions 7a for changing the polarization direction by 90 degrees and regions 7b for not changing the polarization direction are alternately formed with a width H2.

【0071】(偏光板8について)第3の偏光板8は、
第2のストライプ位相光学素子7の観察者側の面に貼り
付けされており、図2に示すようなXY座標系の45度
−225度の角度方向に偏光軸を有している。
(Regarding Polarizing Plate 8) The third polarizing plate 8 is
It is attached to the surface of the second stripe phase optical element 7 on the observer side and has a polarization axis in the angle direction of 45 ° -225 ° of the XY coordinate system as shown in FIG.

【0072】次に、観察者の左右の眼により視差画像が
分離して観察される原理について説明する。
Next, the principle that the parallax images are separately observed by the left and right eyes of the observer will be described.

【0073】ディスプレイ1からの左眼用画像光は、第
1の偏光板3により、図2におけるXY座標系の45度
−225度の方向の直線偏光となっており、ビームスプ
リッター5を透過した後も、この直線偏光は保持され
る。
The image light for the left eye from the display 1 is linearly polarized in the direction of 45 ° -225 ° of the XY coordinate system in FIG. 2 by the first polarizing plate 3 and transmitted through the beam splitter 5. After that, this linearly polarized light is retained.

【0074】ここで、第3の偏光板8は、図2における
XY座標系の45度−225度の角度方向に偏光軸を有
しているので、図3に示すように、観察者の左眼ELに
左眼用画像光が到達するのは、第1のストライプ位相光
学素子6の領域6aと第2のストライプ位相光学素子7
の領域7aと左眼ELとが同一直線状に並ぶ場合および
第1のストライプ位相光学素子6の領域6bと第2のス
トライプ位相光学素子7の領域7bと左眼ELとが同一
直線状に並ぶ場合である。
Here, since the third polarizing plate 8 has a polarization axis in the angle direction of 45 ° to 225 ° of the XY coordinate system in FIG. 2, as shown in FIG. The image light for the left eye reaches the eye EL in the area 6a of the first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7.
7a and the left eye EL are arranged in the same straight line, and the area 6b of the first stripe phase optical element 6 and the region 7b of the second stripe phase optical element 7 are arranged in the same straight line with the left eye EL. This is the case.

【0075】このときディスプレイ1からの左眼用画像
光が観察者の右眼ERに到達しないのは、第1のストラ
イプ位相光学素子6の領域6aと第2のストライプ位相
光学素子7の領域7bと右眼ERとが同一直線状に並ぶ
場合および第1のストライプ位相光学素子6の領域6b
と第2のストライプ位相光学素子7の領域7aと右眼E
Rとが同一直線状に並ぶ場合である。
At this time, the image light for the left eye from the display 1 does not reach the right eye ER of the observer because the area 6a of the first stripe phase optical element 6 and the area 7b of the second stripe phase optical element 7 are present. And the right eye ER are aligned in the same straight line, and the region 6b of the first stripe phase optical element 6
And the area 7a of the second stripe phase optical element 7 and the right eye E
This is the case where R and R are aligned in the same straight line.

【0076】すなわち、図3において、第1のストライ
プ位相光学素子6と第2のストライプ位相光学素子7
は、領域6aの中心と領域7aの中心を結ぶ直線および
領域6bの中心と領域7bの中心を結ぶ直線が左眼EL
の位置で交差するように、さらに領域6aの中心と領域
7bの中心を結ぶ直線および領域6bの中心と領域7a
の中心を結ぶ直線が右眼ERの位置で交差するように配
置されている。
That is, in FIG. 3, the first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7 are shown.
Is a straight line connecting the center of the region 6a and the center of the region 7a and a straight line connecting the center of the region 6b and the center of the region 7b.
A straight line connecting the center of the region 6a and the center of the region 7b so as to intersect at the position of
Are arranged so that the straight line connecting the centers of the two intersects at the position of the right eye ER.

【0077】一方、ディスプレイ2からの右眼用画像光
は、第2の偏光板4により、図2におけるZY座標系の
45度−225度の方向の直線偏光となっており、ビー
ムスプリッター5で反射した後は、図2におけるXY座
標系の135度−315度の方向の直線偏光となる。
On the other hand, the image light for the right eye from the display 2 is linearly polarized in the direction of 45 ° -225 ° of the ZY coordinate system in FIG. After being reflected, it becomes linearly polarized light in the directions of 135 ° to 315 ° of the XY coordinate system in FIG.

【0078】ここで、第3の偏光板8は、図2における
XY座標系の45度−225度の角度方向に偏光軸を有
しているので、観察者の右眼ERに右眼用画像光が到達
するのは、領域6aと領域7bと右眼ERとが同一直線
状に並ぶ場合および領域6bと領域7aと右眼ERとが
同一直線状に並ぶ場合である。
Since the third polarizing plate 8 has a polarization axis in the angular direction of 45 ° -225 ° of the XY coordinate system in FIG. 2, the right eye image is displayed on the right eye ER of the observer. Light reaches when the region 6a, the region 7b, and the right eye ER are aligned in the same straight line, and when the region 6b, the region 7a, and the right eye ER are aligned in the same straight line.

【0079】さらに、このときディスプレイ2の右眼用
画像光が観察者の左眼ELに到達しないのは、領域6a
と領域7aと左眼ELとが同一直線状に並ぶ場合および
領域6bと領域7bと左眼ELとが同一直線状に並ぶ場
合である。これは、ディスプレイ1の左眼用画像が観察
者の左眼ELのみに到達するときと同じ条件と同じであ
る。
Further, at this time, the image light for the right eye of the display 2 does not reach the left eye EL of the observer in the area 6a.
The area 7a and the left eye EL are aligned in the same straight line, and the area 6b, the area 7b, and the left eye EL are aligned in the same straight line. This is the same condition as when the image for the left eye of the display 1 reaches only the left eye EL of the observer.

【0080】すなわち、ディスプレイ1の左眼用画像が
観察者の左眼ELのみで観察される時、ディスプレイ2
の右眼用画像は観察者の右眼ERのみで観察されること
になる。これにより、観察者はクロストークの無い良好
な両眼立体視画像を観察することができる。
That is, when the image for the left eye of the display 1 is observed only by the observer's left eye EL, the display 2
The image for the right eye is observed only by the right eye ER of the observer. Thereby, the observer can observe a good binocular stereoscopic image without crosstalk.

【0081】ここで、観察者の眼間距離をEとし、観察
距離をL0とすると、図3の幾何学的な関係より次の関
係式が成り立つ。
Here, assuming that the distance between the eyes of the observer is E and the observation distance is L0, the following relational expression holds from the geometrical relation of FIG.

【0082】H1:E=L1:L0 H1:H2=L1+L0:L0 この関係式より、平均的な眼間距離Eを65mmとし
て、所望の観察距離L0と製作可能なストライプ位相光
学素子のストライプ幅H1を設定すると、H2とL1が
決まることを示している。
H1: E = L1: L0 H1: H2 = L1 + L0: L0 From this relational expression, when the average inter-eye distance E is set to 65 mm, the desired observation distance L0 and the stripe width H1 of the manufacturable stripe phase optical element are set. Is set, H2 and L1 are determined.

【0083】また、本実施形態の立体画像表示装置は、
従来の偏光眼鏡方式の立体表示装置とも互換性がある。
Further, the stereoscopic image display device of this embodiment is
It is also compatible with conventional stereoscopic display devices of the polarized glasses type.

【0084】すなわち、図1に示す第1のストライプ位
相光学素子6と、第2のストライプ位相光学素子7と、
第3の偏光板8とを一体のユニットFとし、ユニットF
を取り外す。この状態で観察者が、左眼用に図2に示す
XY座標系の45度−225度の方向に偏光軸を有する
偏光板を、右眼用に図2に示すXY座標系の135度−
315度の方向に偏光軸を有する偏光板をそれぞれ設け
た偏光眼鏡を用いて観察すると、観察者には従来の偏光
眼鏡方式の立体画像表示装置と同様の原理で立体画像が
観察できる。
That is, the first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7 shown in FIG.
The unit F including the third polarizing plate 8 is integrated,
Remove. In this state, the observer uses a polarizing plate having a polarization axis in the direction of 45 degrees to 225 degrees of the XY coordinate system shown in FIG. 2 for the left eye, and 135 degrees of the XY coordinate system shown in FIG. 2 for the right eye.
When observing with polarizing glasses provided with polarizing plates each having a polarization axis in the direction of 315 degrees, the observer can observe a stereoscopic image according to the same principle as that of the conventional stereoscopic image display device of the polarization spectacles type.

【0085】さらに、本実施形態の立体画像表示装置は
通常の2D画像を見ることが可能である。2D画像を見
るためには、ディスプレイ1に通常の2D画像を表示
し、ディスプレイ2にはディスプレイ1に表示した2D
画像をミラー反転した画像を表示すればよい。
Furthermore, the stereoscopic image display device of this embodiment can see a normal 2D image. To view the 2D image, the normal 2D image is displayed on the display 1, and the 2D image displayed on the display 1 is displayed on the display 2.
It suffices to display an image obtained by mirror-reversing the image.

【0086】またこのとき、ディスプレイ1と、第1の
偏光板2と、ディスプレイ2と、第2の偏光板4と、ビ
ームスプリッター5とを一体のユニットGとし、立体画
像表示装置からユニットFを取り外してユニットGのみ
にすると、前述した2D画像よりも明るい2D画像を見
ることができる。
At this time, the display 1, the first polarizing plate 2, the display 2, the second polarizing plate 4, and the beam splitter 5 are integrated into a unit G, and the unit F is changed from the stereoscopic image display device. If the unit G is removed and only the unit G is removed, a 2D image brighter than the 2D image described above can be seen.

【0087】ユニットFおよびユニットGのそれぞれに
おいては、構成部材の高精度な位置合わせを必要とする
が、ユニットFとユニットGを組み合わせる場合は高精
度な位置合わせを必要としないので、ユニットFを容易
に着脱可能な構成にすることができる。
In each of the unit F and the unit G, highly accurate alignment of the constituent members is required. However, when combining the unit F and the unit G, highly accurate alignment is not required. The structure can be easily attached and detached.

【0088】本実施形態においては、ディスプレイ1,
2からの画像表示光を第1の偏光板3と第2の偏光板4
と第3の偏光板8を用いて直線偏光となるようにしてい
るが、これらをさらにλ/4板を用いて円偏光(又は楕
円偏光)に変換するようにしてもよい。
In this embodiment, the display 1,
Image display light from the first polarizing plate 3 and the second polarizing plate 4
Although the third polarizing plate 8 is used to make linearly polarized light, it may be converted to circularly polarized light (or elliptically polarized light) by further using a λ / 4 plate.

【0089】図15および図16は、円偏光を用いる場
合の構成を示す図である。図中、図1と同じ符号を付し
た構成要素は同じ働きをするものである。本実施形態
は、図1の構成要素に対し、λ/4板24とλ/4板2
5を追加したものである。具体的には、図15では、λ
/4板24およびλ/4板25をビームスプリッター5
と第1のストライプ位相光学素子6との間に配置し、図
16では、λ/4板24をビームスプリッター5と第1
のストライプ位相光学素子6との間に配置するととも
に、λ/4板25を第2のストライプ位相光学素子7と
第3の偏光板8との間に配置している。
FIG. 15 and FIG. 16 are diagrams showing the configuration when circularly polarized light is used. In the figure, the components designated by the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same functions. In this embodiment, the λ / 4 plate 24 and the λ / 4 plate 2 are added to the components of FIG.
5 is added. Specifically, in FIG.
/ 4 plate 24 and λ / 4 plate 25 to beam splitter 5
16 and the first stripe phase optical element 6, and in FIG. 16, the λ / 4 plate 24 is arranged between the beam splitter 5 and the first stripe phase optical element 6.
And the λ / 4 plate 25 are arranged between the second stripe phase optical element 7 and the third polarizing plate 8.

【0090】λ/4板24およびλ/4板25は、直線
偏光の光が入射した場合、直線偏光を円偏光に変換し、
円偏光の光が入射した場合、円偏光を直線偏光に変化す
る性質を有するものである。
The λ / 4 plate 24 and the λ / 4 plate 25 convert linearly polarized light into circularly polarized light when linearly polarized light enters,
When circularly polarized light enters, it has the property of changing circularly polarized light to linearly polarized light.

【0091】このような構成では、第1の偏光板3およ
び第2の偏光板4によって直線偏光となった光は、ビー
ムスプリッター5で合成された後、互いに直交する直線
偏光(=位相差がπの直線偏光)の光となる。
In such a configuration, the lights that have been linearly polarized by the first polarizing plate 3 and the second polarizing plate 4 are combined by the beam splitter 5, and then linearly polarized light (= phase difference is π linearly polarized light).

【0092】これらの直線偏光は、λ/4板24に入射
し、λ/4板24よってそれぞれ右回り円偏光と左回り
円偏光(=位相差がπの円偏光)の光に変換される。
These linearly polarized lights enter the λ / 4 plate 24 and are converted by the λ / 4 plate 24 into right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light (= circularly polarized light having a phase difference of π). .

【0093】また、これらの円偏光は、第3の偏光板8
に入る前に、λ/4板25に入射し、再び互いに直交す
る直線偏光(=位相差がπの直線偏光)に変換される。
Further, the circularly polarized light is converted into the third polarizing plate 8
Before entering, the light enters the λ / 4 plate 25 and is again converted into linearly polarized light (= linearly polarized light having a phase difference of π) orthogonal to each other.

【0094】さらに、これらの直線偏光は、第3の偏光
板8に入射し、ディスプレイ1の左眼用画像が観察者の
左眼のみで観察され、ディスプレイ2の右眼用画像は観
察者の右眼のみで観察されるように不要な光を遮断す
る。
Further, these linearly polarized lights are incident on the third polarizing plate 8, and the image for the left eye of the display 1 is observed only by the left eye of the observer, and the image for the right eye of the display 2 is observed by the observer. Block unwanted light so that it can be seen only by the right eye.

【0095】これにより、観察者はクロストークの無い
良好な両眼立体視画像を観察することができる。
As a result, the observer can observe a good binocular stereoscopic image without crosstalk.

【0096】図17は、図16のディスプレイを斜視図
にしたものである。円偏光を用いた場合では、ユニット
FをユニットGに対して、図中のXY平面で回転させて
も左右眼用の画像を良好に分離することができる。
FIG. 17 is a perspective view of the display shown in FIG. When circularly polarized light is used, the images for the left and right eyes can be well separated even when the unit F is rotated with respect to the unit G on the XY plane in the drawing.

【0097】一方、直線偏光を用いた場合、例えば図2
の場合では、第1の偏光板3と第3の偏光板8の偏光軸
が一致していないと、左右眼用の画像が良好に分離する
ことができず、クロストークが発生するおそれがある。
On the other hand, when linearly polarized light is used, for example, as shown in FIG.
In this case, if the polarization axes of the first polarizing plate 3 and the third polarizing plate 8 do not match, the images for the left and right eyes cannot be well separated, and crosstalk may occur. .

【0098】このように円偏光を用いる場合は、ユニッ
トFとユニットGの位置合わせにおいて、図17におけ
るXY平面での回転方向についての許容度が大きいの
で、図1で説明した直線偏光を用いる場合に比べて、さ
らに高精度な位置合わせを必要としないという効果があ
る。
When circularly polarized light is used as described above, when the unit F and the unit G are aligned, the tolerance in the rotation direction on the XY plane in FIG. 17 is large. Therefore, when the linearly polarized light described in FIG. 1 is used. Compared with, there is an effect that it is not necessary to perform highly accurate alignment.

【0099】以上説明したように、本実施形態の立体画
像表示装置では、左右眼用画像の生成手段としてTVモ
ニターやPCモニターとして一般的に広く普及している
応答速度60Hz程度のディスプレイを用いてもフリッ
カが発生しない。したがって、従来のように左右眼用画
像を時分割して切換え表示するための応答速度の速い
(リフレッシュレート120Hz以上の)ディスプレイ
を用いる必要がない。
As described above, in the stereoscopic image display apparatus of this embodiment, a display having a response speed of about 60 Hz, which is generally widely used as a TV monitor or a PC monitor, is used as the left and right eye image generating means. No flicker occurs. Therefore, it is not necessary to use a display having a high response speed (refresh rate of 120 Hz or more) for time-divisionally switching and displaying the images for the left and right eyes unlike the conventional case.

【0100】また、従来例に示したようなパララックス
バリア(本実施形態におけるストライプ位相光学素子
6,7)の駆動機構や制御装置を構成する部材やシャッ
タや偏光制御素子のような特殊な部材を用いる必要もな
い。
Further, the members constituting the drive mechanism and the control device of the parallax barrier (the stripe phase optical elements 6 and 7 in this embodiment) as shown in the conventional example, and the special members such as the shutter and the polarization control element. Need not be used.

【0101】したがって、安価な構成で、フリッカの発
生や解像度の低下のない立体画像を表示できる。
Therefore, it is possible to display a stereoscopic image with no flicker and no reduction in resolution with an inexpensive structure.

【0102】(第2実施形態)図4には、本発明の第2
実施形態である立体画像表示装置の構成を説明する平面
図である。第1実施形態と同じ符号を付した構成要素
は、第1実施形態と同様の機能を有するものである。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
It is a top view explaining the composition of the stereoscopic image display device which is an embodiment. The components denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment have the same functions as those in the first embodiment.

【0103】本実施形態においては、第1の画像表示手
段としてのプロジェクター11を設け、第2の画像表示
手段としてのプロジェクター12を設けている。
In the present embodiment, the projector 11 as the first image display means is provided and the projector 12 as the second image display means is provided.

【0104】プロジェクター11には第1の偏光素子と
しての第1の偏光板13を設け、同様にプロジェクター
12には第2の偏光素子としての第2の偏光板14を設
けている。
The projector 11 is provided with a first polarizing plate 13 as a first polarizing element, and the projector 12 is similarly provided with a second polarizing plate 14 as a second polarizing element.

【0105】また、画像合成手段として偏光方向を変化
させない、すなわち偏光保存性スクリーン15を設けて
いる。
Further, a polarization preserving screen 15 which does not change the polarization direction is provided as an image synthesizing means.

【0106】スクリーン15の観察側の面には、第1実
施例と同じ二枚のストライプ位相光学素子を設けてい
る。第2のストライプ位相光学素子7の観察側の面に
は、第3の偏光素子としての偏光板18を設けている。
On the surface of the screen 15 on the viewing side, the same two stripe phase optical elements as in the first embodiment are provided. On the surface of the second stripe phase optical element 7 on the observation side, a polarizing plate 18 as a third polarizing element is provided.

【0107】プロジェクター11には左眼用画像入力装
置9が接続され、プロジェクター12には右眼用画像入
力装置10が接続されている。
A left eye image input device 9 is connected to the projector 11, and a right eye image input device 10 is connected to the projector 12.

【0108】次に、上述した各構成部材の詳細と機能に
ついて説明する。
Next, details and functions of the above-mentioned respective constituent members will be described.

【0109】(プロジェクター11,12について)プ
ロジェクター11には左眼用画像入力装置9により両眼
視差情報を有する左眼用画像が表示され、プロジェクタ
ー12には右眼用画像入力装置10により右眼用画像が
表示される。
(Regarding the projectors 11 and 12) The left eye image input device 9 displays a left eye image having binocular disparity information on the projector 11, and the right eye image input device 10 displays a right eye image on the projector 12. Image is displayed.

【0110】本実施形態においても、応答速度60Hz
程度のプロジェクターを用いてもフリッカが発生しない
ので、プロジェクター11およびプロジェクター12
は、TVモニターやPCモニター用途として一般的に広
く普及しているプロジェクターを用いることができる。
Also in this embodiment, the response speed is 60 Hz.
Since flicker does not occur even if a projector of a similar size is used, the projector 11 and the projector 12
Can use a projector that is widely used as a TV monitor or a PC monitor.

【0111】また、左眼用画像入力装置9および右眼用
画像入力装置10は、VTR、TVカメラ、PC(パー
ソナルコンピュータ)などを用いることができる。
As the left-eye image input device 9 and the right-eye image input device 10, a VTR, TV camera, PC (personal computer) or the like can be used.

【0112】本実施形態においては、プロジェクター1
1およびプロジェクター12は、同じ表示サイズのプロ
ジェクターを使用し、ブライトやコントラストは同等に
調節している。
In this embodiment, the projector 1
1 and the projector 12 use projectors having the same display size, and the brightness and the contrast are adjusted to be equal.

【0113】但し、ディスプレイの表示サイズが異なる
場合には、倍率変更光学系を付加して、表示サイズが同
じになるように補正すればよい。
However, when the display size of the display is different, a magnification changing optical system may be added to correct the display size.

【0114】また、前述した第1実施形態においては、
ディスプレイ2に表示する右眼用画像として、右眼用画
像入力装置10により、オリジナル画像をミラー反転処
理したものを表示するようにしていたが、本実施形態に
おいてはミラー反転処理は不要である。
In the first embodiment described above,
As the image for the right eye to be displayed on the display 2, an image obtained by performing the mirror inversion processing on the original image by the right eye image input device 10 is displayed, but in the present embodiment, the mirror inversion processing is unnecessary.

【0115】(偏光板13,14について)プロジェク
ター11に設けた第1の偏光板13は、図5に示すよう
なXY座標系の45度−225度の角度方向に偏光軸を
有している。
(Regarding Polarizing Plates 13 and 14) The first polarizing plate 13 provided in the projector 11 has a polarization axis in the angle direction of 45 ° to 225 ° of the XY coordinate system as shown in FIG. .

【0116】第1の偏光板13を透過した光は、XY座
標系の45度−225度の方向の直線偏光となってお
り、スクリーン15に投影された後も、この直線偏光は
保持される。
The light transmitted through the first polarizing plate 13 is linearly polarized light in the directions of 45 ° to 225 ° in the XY coordinate system, and this linearly polarized light is retained even after being projected on the screen 15. .

【0117】プロジェクター12に設けた第2の偏光板
14は、図5に示すようなXY座標系の135度−31
5度の角度方向に偏光軸を有している。
The second polarizing plate 14 provided on the projector 12 has a XY coordinate system of 135 ° -31 as shown in FIG.
It has a polarization axis in the angle direction of 5 degrees.

【0118】第2の偏光板14を透過した光は、XY座
標系の135度−315度の方向の直線偏光となってお
り、スクリーン15に投影された後も、この直線偏光は
保持される。
The light transmitted through the second polarizing plate 14 is linearly polarized light in the direction of 135 ° -315 ° in the XY coordinate system, and this linearly polarized light is retained even after being projected on the screen 15. .

【0119】スクリーン15に投影したプロジェクター
11による直線偏光とプロジェクター12による直線偏
光は直交している。
The linearly polarized light projected by the projector 11 on the screen 15 and the linearly polarized light by the projector 12 are orthogonal to each other.

【0120】本実施形態においては、第1の偏光板13
の偏光軸は図5におけるXY座標系の45度−225
度、第2の偏光板14の偏光軸は図5におけるXY座標
系の135度−315度の角度方向としているが、スク
リーン15に投影したプロジェクター11による直線偏
光と、プロジェクター12による直線偏光が直交すると
いう条件を満たせば、他の偏光軸の組み合わせとしても
よい。
In this embodiment, the first polarizing plate 13
Polarization axis is 45 degrees-225 in the XY coordinate system in FIG.
The polarization axis of the second polarizing plate 14 is set to an angle direction of 135 degrees to 315 degrees of the XY coordinate system in FIG. 5, but the linearly polarized light by the projector 11 projected on the screen 15 and the linearly polarized light by the projector 12 are orthogonal to each other. Other polarization axes may be combined as long as the condition of being satisfied is satisfied.

【0121】(スクリーン15について)スクリーン1
5は投射光の偏光方向を乱さないタイプの透過型スクリ
ーンを用いている。反射型の場合には、金属反射面を使
用したシルバースクリーン等を用いることができる。
(Regarding Screen 15) Screen 1
Reference numeral 5 is a transmissive screen that does not disturb the polarization direction of the projected light. In the case of the reflection type, a silver screen or the like using a metal reflection surface can be used.

【0122】本実施形態の立体画像表示装置において
は、一般的に使用されている拡散タイプのスクリーンで
は、スクリーンの拡散層内で投射光を拡散して偏光方向
を乱してしまうので、画像合成手段としては不適当であ
る。
In the three-dimensional image display device of this embodiment, in a commonly used diffusion type screen, the projection light is diffused in the diffusion layer of the screen and the polarization direction is disturbed. It is unsuitable as a means.

【0123】(偏光板18について)第3の偏光板18
は、第2のストライプ位相光学素子7の観察側の面に貼
り付けされており、図5に示すようなXY座標系の45
度−225度の角度方向に偏光軸を有している。
(Regarding Polarizing Plate 18) Third Polarizing Plate 18
Is affixed to the surface of the second stripe phase optical element 7 on the observation side, and has an XY coordinate system of 45 as shown in FIG.
It has a polarization axis in the angle direction of -225 degrees.

【0124】次に、観察者の左右眼に視差画像が分離し
て観察される原理について説明する。プロジェクター1
1に表示している左眼用画像は、第1の偏光板13によ
り、図5におけるXY座標系の45度−225度の方向
の直線偏光となっており、スクリーン15に投影された
後も、この直線偏光は保持される。
Next, the principle that the parallax images are separately observed by the left and right eyes of the observer will be described. Projector 1
The image for the left eye displayed in No. 1 is linearly polarized in the direction of 45 degrees to 225 degrees of the XY coordinate system in FIG. 5 by the first polarizing plate 13, and even after being projected on the screen 15. , This linearly polarized light is retained.

【0125】ここで、第3の偏光板18は、図5におけ
るXY座標系の45度−225度の角度方向に偏光軸を
有しているので、観察者の左眼ELのみに左眼用画像が
到達するためには、第1実施形態において説明した図3
の状態を満足すればよい。
Since the third polarizing plate 18 has a polarization axis in the angle direction of 45 ° -225 ° of the XY coordinate system in FIG. 5, only the left eye EL of the observer for the left eye is used. In order for the image to arrive, the image shown in FIG.
It suffices to satisfy the condition of.

【0126】一方、このときプロジェクター12からの
右眼用画像光は、第2の偏光板14により、図5におけ
るXY座標系の135度−315度の方向の直線偏光と
なっており、スクリーン15に投影された後も、この直
線偏光は保持される。
On the other hand, at this time, the image light for the right eye from the projector 12 is linearly polarized in the direction of 135 ° -315 ° of the XY coordinate system in FIG. This linearly polarized light is retained even after being projected on.

【0127】ここで、第3の偏光板18は、図5におけ
るXY座標系の45度−225度の角度方向に偏光軸を
有しているので、観察者の右眼ERのみに右眼用画像が
到達するためには、第1実施形態において説明した図3
の状態を満足すればよい。
Since the third polarizing plate 18 has a polarization axis in the angle direction of 45 ° -225 ° of the XY coordinate system in FIG. 5, only the right eye ER of the observer for the right eye is used. In order for the image to arrive, the image shown in FIG.
It suffices to satisfy the condition of.

【0128】すなわち、本実施形態においても第1実施
形態と同様の関係が成り立ち、プロジェクター11の左
眼用画像が観察者の左眼ELのみで観察されるとき、プ
ロジェクター12の右眼用画像は観察者の右眼ERのみ
で観察されることになる。
That is, the same relationship as in the first embodiment is established also in this embodiment, and when the image for the left eye of the projector 11 is observed only by the left eye EL of the observer, the image for the right eye of the projector 12 becomes It will be observed only by the observer's right eye ER.

【0129】これにより、観察者はクロストークの無い
良好な両眼立体視画像を観察することができる。
As a result, the observer can observe a good binocular stereoscopic image without crosstalk.

【0130】また、図6に、本実施形態の立体画像表示
装置の応用例を示す。図4に示す第1のストライプ位相
光学素子6と第2のストライプ位相光学素子7と第3の
偏光板18とを一体のユニットHとし、図4に示すプロ
ジェクター11と、第1の偏光板12と、プロジェクタ
ー12と、第2の偏光板14と、スクリーン15とを一
体のユニットIとする。
FIG. 6 shows an application example of the stereoscopic image display device of this embodiment. The first stripe phase optical element 6, the second stripe phase optical element 7 and the third polarizing plate 18 shown in FIG. 4 are integrated into a unit H, and the projector 11 and the first polarizing plate 12 shown in FIG. The projector 12, the second polarizing plate 14, and the screen 15 are integrated into a unit I.

【0131】第1実施形態と同様に、ユニットHおよび
ユニットIのそれぞれにおいては、構成部材の高精度な
位置合わせを必要とするが、ユニットHとユニットIを
組み合わせる場合は高精度な位置合わせを必要としな
い。
Similar to the first embodiment, in each of the unit H and the unit I, highly accurate alignment of the constituent members is required, but when combining the unit H and the unit I, highly accurate alignment is required. do not need.

【0132】このため図6に示すように、ユニットHを
複数個設ければ、複数の観察者M1〜M3が立体画像を
見ることが可能である。
Therefore, as shown in FIG. 6, if a plurality of units H are provided, a plurality of observers M1 to M3 can see a stereoscopic image.

【0133】さらに、本実施形態の立体画像表示装置
も、従来の偏光眼鏡方式の立体表示装置とも互換性があ
る。
Further, the stereoscopic image display device of this embodiment is also compatible with the conventional stereoscopic display device of the polarized glasses type.

【0134】具体的には、図4のユニットHをユニット
Iから取り外す。この状態で観察者が、左眼用に図5に
示すXY座標系の45度−225度の方向に偏光軸を有
する偏光板を、右眼用に図5に示すようなXY座標系の
135度−315度の方向に偏光軸を有する偏光板をそ
れぞれ設けた偏光眼鏡を用いて観察すると、観察者は従
来の偏光眼鏡方式の立体画像表示装置と同様の原理で立
体画像が観察できる。
Specifically, the unit H shown in FIG. 4 is removed from the unit I. In this state, the observer uses a polarizing plate having a polarization axis in the direction of 45 degrees to 225 degrees of the XY coordinate system shown in FIG. 5 for the left eye and 135 of the XY coordinate system shown in FIG. 5 for the right eye. When observing using polarizing glasses provided with polarizing plates each having a polarization axis in the direction of −315 degrees, the observer can observe a stereoscopic image according to the same principle as that of a conventional stereoscopic image display device of the polarization spectacles type.

【0135】また、本実施形態の立体画像表示装置にお
いても通常の2D画像を見ることが可能である。この場
合、プロジェクター11および12に通常の2次元画像
を表示すればよい。さらに、第1実施形態と同様に、本
実施形態の立体画像表示装置からユニットHを取り外し
てユニットIのみにすると、前述した2D画像よりも明
るい2D画像を見ることができる。
Also, a normal 2D image can be viewed in the stereoscopic image display device of this embodiment. In this case, a normal two-dimensional image may be displayed on the projectors 11 and 12. Further, similarly to the first embodiment, if the unit H is removed from the stereoscopic image display apparatus of the present embodiment and only the unit I is provided, a 2D image brighter than the 2D image described above can be viewed.

【0136】また、本実施形態においても、プロジェク
ター11,12からの画像表示光を、第1の偏光板13
と第2の偏光板14と第3の偏光板18とを用いてそれ
ぞれ直線偏光となるようにしているが、これらをさら
に,λ/4板を用いて円偏光(又は楕円偏光)に変換する
ようにしてもよい。
Also in this embodiment, the image display light from the projectors 11 and 12 is supplied to the first polarizing plate 13 as well.
The second polarizing plate 14 and the third polarizing plate 18 are used to form linearly polarized light, respectively, which are further converted into circularly polarized light (or elliptically polarized light) by using a λ / 4 plate. You may do it.

【0137】図18および図19には、円偏光を用いる
場合の構成例を示す。図中、図4と同じ符号を付した構
成要素は、同じ働きをするものである。
18 and 19 show an example of the structure when circularly polarized light is used. In the figure, constituent elements designated by the same reference numerals as those in FIG. 4 have the same functions.

【0138】本実施形態は、図4の構成要素に対し、λ
/4板24とλ/4板25を追加したものであり、第1
実施形態において図15,16を用いて説明したものと
同様の原理で、本実施形態においても円偏光を用いるこ
とができる。
In this embodiment, in comparison with the constituent elements of FIG.
/ 4 plate 24 and λ / 4 plate 25 are added.
Circularly polarized light can also be used in this embodiment based on the same principle as that described in the embodiment with reference to FIGS.

【0139】図20は、図19に示した立体画像表示装
置を斜視図にしたものである。第1実施形態と同様に、
円偏光を用いた場合では、ユニットHをユニットIに対
して図中のXY平面で回転させても、左右眼用の画像を
良好に分離することができる。
FIG. 20 is a perspective view of the stereoscopic image display device shown in FIG. Similar to the first embodiment,
When circularly polarized light is used, the images for the left and right eyes can be satisfactorily separated even if the unit H is rotated with respect to the unit I on the XY plane in the drawing.

【0140】一方、直線偏光を用いた場合、例えば、図
5の場合では、第1の偏光板13と第3の偏光板18の
偏光軸が一致していないと、左右眼用の画像が良好に分
離することができず、クロストークが発生するおそれが
ある。
On the other hand, when linearly polarized light is used, for example, in the case of FIG. 5, if the polarization axes of the first polarizing plate 13 and the third polarizing plate 18 do not match, images for the left and right eyes are good. However, crosstalk may occur.

【0141】このように円偏光を用いる場合は、ユニッ
トHとユニットIの位置合わせにおいて、図20におけ
るXY平面での回転方向が許容できるので、図4で説明
した直線偏光を用いる場合に比べて、さらに高精度な位
置合わせを必要としないという効果がある。
When the circularly polarized light is used as described above, the rotational directions on the XY plane in FIG. 20 can be allowed when aligning the unit H and the unit I, and therefore, compared with the case where the linearly polarized light described in FIG. 4 is used. Further, there is an effect that it is not necessary to perform highly accurate alignment.

【0142】図21は、図6で説明した応用例に円偏光
を適用した場合を示すものである。ユニットHにおけ
る、第1のストライプ位相光学素子6あるいは第2のス
トライプ位相光学素子7と、このユニットHを用いる観
察者M1〜M3の左右眼との位置関係が、図3で説明し
た位置関係を満たせば、図20のXY平面での回転方向
が許容できるので、観察者M1〜M3は、たとえ頭を左
右に傾けた状態であっても左右眼用の画像を良好に分離
することができる。
FIG. 21 shows a case where circularly polarized light is applied to the application example described with reference to FIG. The positional relationship between the first stripe phase optical element 6 or the second stripe phase optical element 7 in the unit H and the left and right eyes of the observers M1 to M3 using the unit H is the same as the positional relationship described in FIG. If satisfied, the rotation directions on the XY plane of FIG. 20 are allowed, and thus the observers M1 to M3 can satisfactorily separate the images for the left and right eyes even if their heads are tilted to the left and right.

【0143】すなわち、直線偏光を使用した場合では、
全ての観察者が同一の姿勢を保持して観察する必要があ
るが、円偏光を用いた場合では、その必要がなくディス
プレイの設置スペースに自由度が増すという効果があ
る。
That is, when linearly polarized light is used,
It is necessary for all observers to hold the same posture for observation, but when circularly polarized light is used, there is no need for this and there is an effect that the degree of freedom in the installation space of the display increases.

【0144】以上説明したように、本実施形態の立体画
像表示装置では、左右眼用画像の生成手段としてTVモ
ニターやPCモニターとして一般的に広く普及している
応答速度60Hz程度のディスプレイを用いてもフリッ
カが発生しない。したがって、従来のように左右眼用画
像を時分割して切換え表示するための応答速度の速い
(リフレッシュレート120Hz以上の)ディスプレイ
を用いる必要がない。
As described above, in the stereoscopic image display apparatus of this embodiment, a display having a response speed of about 60 Hz, which is widely used as a TV monitor or a PC monitor, is used as the left and right eye image generating means. No flicker occurs. Therefore, it is not necessary to use a display having a high response speed (refresh rate of 120 Hz or more) for time-divisionally switching and displaying the images for the left and right eyes unlike the conventional case.

【0145】また、従来例に示したようなパララックス
バリア(本実施形態におけるストライプ位相光学素子
6,7)の駆動機構や制御装置を構成する部材やシャッ
タや偏光制御素子のような特殊な部材を用いる必要もな
い。
Further, the members constituting the drive mechanism and the control device of the parallax barrier (the stripe phase optical elements 6 and 7 in this embodiment) as shown in the conventional example, and the special members such as the shutter and the polarization control element. Need not be used.

【0146】したがって、安価な構成で、フリッカの発
生や解像度の低下のない立体画像を表示できる。
Therefore, it is possible to display a stereoscopic image with no flicker and no reduction in resolution with an inexpensive structure.

【0147】(第3実施形態)図7は、本発明の第3実
施形態である立体画像表示装置の構成を説明する平面図
である。第1実施形態と同じ符号を付した構成要素は、
第1実施形態と同様の機能を有するものである。
(Third Embodiment) FIG. 7 is a plan view for explaining the structure of a stereoscopic image display apparatus according to the third embodiment of the present invention. The components with the same reference numerals as in the first embodiment are
It has the same function as that of the first embodiment.

【0148】本実施形態は、第1実施形態において説明
した立体画像表示装置に、観察者が立体画像表示装置を
観察している位置を空間座標値として検出するための観
察者位置検出器20と、第1のストライプ位相光学素子
6を移動させる第1の駆動機構21と、第2のストライ
プ位相光学素子7を移動させる第2の駆動機構22と、
これら駆動機構21,22の動作を制御する制御回路
(位置制御手段)23を追加したものである。
In this embodiment, an observer position detector 20 for detecting a position where an observer is observing the stereoscopic image display device as a spatial coordinate value is added to the stereoscopic image display device described in the first embodiment. A first drive mechanism 21 for moving the first stripe phase optical element 6 and a second drive mechanism 22 for moving the second stripe phase optical element 7.
A control circuit (position control means) 23 for controlling the operations of these drive mechanisms 21 and 22 is added.

【0149】第1実施形態および第2実施形態の立体画
像表示装置では、良好に立体画像を観察可能な領域が特
定の狭い領域に固定されている。これに対し、本実施形
態では、観察者の位置を観察者位置検出器20で検出し
て観察者Mの移動に追従して第および第2のストライプ
位相光学素子6,7を相対的に移動させることにより、
良好に立体画像が観察可能な領域を変化させるものであ
る。
In the stereoscopic image display devices of the first and second embodiments, the area where the stereoscopic image can be satisfactorily observed is fixed to a specific narrow area. On the other hand, in the present embodiment, the position of the observer is detected by the observer position detector 20, the movement of the observer M is followed, and the first and second stripe phase optical elements 6 and 7 are relatively moved. By letting
This is to change the area in which a stereoscopic image can be satisfactorily observed.

【0150】まず、観察者Mの位置に追従して立体観察
可能な領域を変化させる原理を説明する。図8は観察者
Mが左右方向に移動した場合を説明するものである。
First, the principle of changing the stereoscopically observable region in accordance with the position of the observer M will be described. FIG. 8 illustrates a case where the observer M moves in the left-right direction.

【0151】ここでは、観察者の左眼ELが矢印の方向
に距離Xだけ移動した場合を考える。ディスプレイ1か
らの左眼用画像光が左眼ELのみに到達するためには、
第1実施形態において説明した図3の状態を満足すれば
よい。
Here, consider a case where the observer's left eye EL has moved by the distance X in the direction of the arrow. In order for the image light for the left eye from the display 1 to reach only the left eye EL,
It suffices to satisfy the condition of FIG. 3 described in the first embodiment.

【0152】すなわち、第1のストライプ位相光学素子
6の領域6aの中心と第2のストライプ位相光学素子7
の領域7aの中心とを結ぶ直線および第1のストライプ
位相光学素子6の領域6bの中心と第2のストライプ位
相光学素子7の領域7bの中心とを結ぶ直線が左眼EL
の位置で交差するように、かつ領域6aの中心と領域7
bの中心とを結ぶ直線および領域6bの中心と領域7a
の中心とを結ぶ直線が右眼ERの位置で交差するよう
に、第1のストライプ位相光学素子6と第2のストライ
プ位相光学素子7を配置すればよい。
That is, the center of the region 6a of the first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7 are arranged.
The line connecting the center of the area 7a of the first stripe phase optical element 6 and the line connecting the center of the area 6b of the first stripe phase optical element 6 and the center of the area 7b of the second stripe phase optical element 7 are the left eye EL.
So that they intersect at the position of and the center of the area 6a and the area 7
A straight line connecting the center of b and the center of the region 6b and the region 7a
The first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7 may be arranged so that the straight line connecting to the center of is intersected at the position of the right eye ER.

【0153】図8(a)の場合、第1のストライプ位相
光学素子6を観察者が移動した方向と反対方向に距離
x’だけ移動させることにより、上述の条件を満たすこ
とができる。
In the case of FIG. 8A, the above condition can be satisfied by moving the first stripe phase optical element 6 by a distance x'in the direction opposite to the direction in which the observer has moved.

【0154】このときに第1のストライプ位相光学素子
6を移動させる距離x’は、図8(a)での幾何学的関
係より、次の関係式より求めることができる。
At this time, the distance x ′ for moving the first stripe phase optical element 6 can be obtained from the following relational expression from the geometrical relation in FIG. 8A.

【0155】X:L0=x’:L1 このように観察者が左右方向に距離X移動した場合、第
1のストライプ位相光学素子6を観察者が移動した方向
と反対方向に距離x’だけ移動することにより、観察者
の位置に追従して立体観察可能な領域を変化させること
ができる。
X: L0 = x ': L1 When the observer moves the distance X in the horizontal direction in this way, the first stripe phase optical element 6 is moved by the distance x'in the direction opposite to the direction in which the observer moves. By doing so, it is possible to change the region in which stereoscopic observation is possible by following the position of the observer.

【0156】また、図8(b)の場合、第2のストライ
プ位相光学素子7を観察者が移動した方向と同じ方向に
距離x”だけ移動させることにより、上述の条件を満た
すことができる。
In the case of FIG. 8B, the above condition can be satisfied by moving the second stripe phase optical element 7 by the distance x ″ in the same direction as the observer moves.

【0157】このときに第2のストライプ位相光学素子
7を移動させる距離x”は、図8(b)での幾何学的関
係より、次の関係式より求めることができる。
At this time, the distance x ″ for moving the second stripe phase optical element 7 can be obtained from the following relational expression from the geometrical relation in FIG. 8B.

【0158】X:(L0+L1)=x”:L1 このように観察者が左右方向に距離X移動した場合、第
2のストライプ位相光学素子7を観察者が移動した方向
と同じ方向に距離x”だけ移動させることによっても、
観察者の位置に追従して立体観察可能な領域を変化させ
ることができる。
X: (L0 + L1) = x ″: L1 When the observer moves the distance X in the left-right direction in this way, the distance x ″ in the same direction as the observer moves the second stripe phase optical element 7. By just moving
It is possible to change the area in which stereoscopic observation is possible by following the position of the observer.

【0159】図9は観察者Mが前後方向に移動した場合
を説明するものである。ここでは、観察者の左眼ELが
矢印の方向に距離Z移動した場合を考える。
FIG. 9 illustrates the case where the observer M moves in the front-back direction. Here, consider a case where the observer's left eye EL has moved a distance Z in the direction of the arrow.

【0160】ディスプレイ1からの左眼用画像光が左眼
ELのみに到達するためには、左右移動の場合と同様
に、図3の状態を満足すればよい。
In order for the image light for the left eye from the display 1 to reach only the left eye EL, it is sufficient to satisfy the condition of FIG. 3 as in the case of left and right movement.

【0161】すなわち、領域6aの中心と領域7aの中
心とを結ぶ直線および領域6bの中心と領域7bの中心
とを結ぶ直線が左眼ELの位置で交差するように、かつ
領域6aの中心と領域7bの中心とを結ぶ直線および領
域6bの中心と領域7aの中心とを結ぶ直線が右眼ER
の位置で交差するように、第1のストライプ位相光学素
子6と第2のストライプ位相光学素子7を配置すればよ
い。
That is, the straight line connecting the center of the region 6a and the center of the region 7a and the straight line connecting the center of the region 6b and the center of the region 7b intersect at the position of the left eye EL and the center of the region 6a. The straight line connecting the center of the region 7b and the straight line connecting the center of the region 6b and the center of the region 7a are the right eye ER.
The first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7 may be arranged so as to intersect at the position.

【0162】図9(a)の場合、第1のストライプ位相
光学素子6を観察者が移動した方向と反対方向に距離
z’だけ移動させることにより、上述の条件を満たすこ
とができる。
In the case of FIG. 9A, the above condition can be satisfied by moving the first stripe phase optical element 6 by a distance z'in the direction opposite to the direction in which the observer has moved.

【0163】このときに第1のストライプ位相光学素子
6を移動させる距離z’は、図9(a)での幾何学的関
係より、次の関係式より求めることができる。
At this time, the distance z ′ for moving the first stripe phase optical element 6 can be obtained from the following relational expression from the geometrical relation in FIG. 9A.

【0164】z’:Z=L1:L0 このように観察者が前後方向に距離Z移動した場合、第
1のストライプ位相光学素子6を観察者が移動した方向
と反対方向に距離z’だけ移動させることにより、観察
者の位置に追従して立体観察可能な領域を変化させるこ
とができる。
Z ′: Z = L1: L0 When the observer moves the distance Z in the front-back direction in this way, the first stripe phase optical element 6 is moved by the distance z ′ in the direction opposite to the direction in which the observer moves. By doing so, it is possible to change the region in which stereoscopic observation is possible by following the position of the observer.

【0165】また、図9(b)の場合、第2のストライ
プ位相光学素子7を観察者が移動した方向と同じ方向に
距離z”だけ移動させることにより、上述の条件を満た
すことができる。
In the case of FIG. 9B, the above condition can be satisfied by moving the second stripe phase optical element 7 by the distance z ″ in the same direction as the direction in which the observer has moved.

【0166】このときに第2のストライプ位相光学素子
7を移動させる距離z”は、図9(b)での幾何学的関
係より、次の関係式より求めることができる。
At this time, the distance z ″ for moving the second stripe phase optical element 7 can be obtained from the following relational expression from the geometrical relation in FIG. 9B.

【0167】z”:Z=L1:L0+L1 このように観察者が前後方向に距離Z移動した場合、第
2のストライプ位相光学素子7を観察者が移動した方向
と同じ方向に距離z”だけ移動させることにより、観察
者の位置に追従して立体観察可能な領域を変化させるこ
とができる。
Z ″: Z = L1: L0 + L1 In this way, when the observer moves the distance Z in the front-back direction, the second stripe phase optical element 7 is moved by the distance z ″ in the same direction as the observer moves. By doing so, it is possible to change the region in which stereoscopic observation is possible by following the position of the observer.

【0168】次に、上述した各構成要素の詳細と機能に
ついて説明する。
Next, details and functions of each of the above-mentioned components will be described.

【0169】(観察者位置検出器20について)観察者
位置検出器20は、観察者の水平方向と前後方向の位置
が検出できる様々な方式を用いることができる。
(Regarding Observer Position Detector 20) The observer position detector 20 can use various methods capable of detecting the position of the observer in the horizontal direction and the front-back direction.

【0170】例えば、TVカメラで観察者の像を撮影
し、画像処理によって観察者の顔の中心位置を求める方
式を用いることができる。
For example, a method in which an image of an observer is photographed by a TV camera and the center position of the face of the observer is obtained by image processing can be used.

【0171】また、観察者の前後方向の位置検出には、
既に知られている所謂カメラ等のオートフォーカスの方
式やステレオカメラによる測距方式を用いればよい。
In order to detect the position of the observer in the front-back direction,
A so-called camera or other known autofocus method or a stereo camera distance measurement method may be used.

【0172】(駆動機構21,22について)第1の駆
動機構21は、第1のストライプ位相光学素子6を左右
方向に移動させ、第2の駆動機構22は第2のストライ
プ位相光学素子7を観察者の前後方向に移動させる。
(Regarding Driving Mechanisms 21 and 22) The first driving mechanism 21 moves the first stripe phase optical element 6 in the horizontal direction, and the second driving mechanism 22 moves the second stripe phase optical element 7. It is moved in the anteroposterior direction of the observer.

【0173】(制御回路23について)制御回路23は
PC(パーソナルコンピュータ)などで構成され、観察
者位置検出器20で検出した観察者Mの位置の座標値か
ら、観察者Mの左右方向における移動方向と移動距離お
よび前後方向における移動方向と移動距離を算出する。
そして、その算出結果に基づいて、第1の駆動機構21
により第1のストライプ位相光学素子6を左右方向に駆
動させて位置制御し、第2の駆動機構22により第2の
ストライプ位相光学素子7を前後方向に駆動させて位置
制御する。
(Regarding Control Circuit 23) The control circuit 23 is composed of a PC (personal computer) or the like, and moves the observer M in the left-right direction from the coordinate value of the position of the observer M detected by the observer position detector 20. The direction and the moving distance and the moving direction and the moving distance in the front-back direction are calculated.
Then, based on the calculation result, the first drive mechanism 21
The first stripe phase optical element 6 is driven in the left-right direction to control the position, and the second drive mechanism 22 drives the second stripe phase optical element 7 in the front-rear direction to control the position.

【0174】さらに詳しく説明すると、制御回路23
は、観察者位置検出器20で検出される観察者Mの位置
の座標値を予め算出しておき、観察者Mが移動したとき
は左右方向の移動距離Xおよび前後方向の移動距離Zを
算出し、このときに第1のストライプ位相光学素子6の
左右方向の移動量x’と第2のストライプ位相光学素子
前後方向の移動量z”とを算出する。
Explaining in more detail, the control circuit 23
Calculates the coordinate value of the position of the observer M detected by the observer position detector 20 in advance, and when the observer M moves, calculates the horizontal movement distance X and the front-back movement distance Z. Then, at this time, the lateral movement amount x ′ of the first stripe phase optical element 6 and the longitudinal movement amount z ″ of the second stripe phase optical element 6 are calculated.

【0175】さらに、制御回路23は、駆動機構21,
22を制御して、第1のストライプ位相光学素子6を左
右方向に距離x’だけ移動させ、第2のストライプ位相
光学素子7を前後方向に距離z”だけ移動させる。
Further, the control circuit 23 includes the drive mechanism 21,
22 is controlled to move the first stripe phase optical element 6 in the left-right direction by the distance x ′ and move the second stripe phase optical element 7 in the front-rear direction by the distance z ″.

【0176】これにより、観察者の移動に追従して良好
に立体画像が観察可能な領域を変化させることができ
る。
This makes it possible to change the area in which the stereoscopic image can be satisfactorily observed by following the movement of the observer.

【0177】本実施形態においては、第1のストライプ
位相光学素子6を左右方向に移動させ、第2のストライ
プ位相光学素子7を前後方向に移動させる場合について
説明したが、第1のストライプ位相光学素子6のみを左
右方向と前後方向の双方に移動させるようにしてもよい
し、第2のストライプ位相光学素子7のみを左右方向と
前後方向の双方に移動させるようにしてもよい。また、
第1のストライプ位相光学素子6を前後方向に移動さ
せ、第2のストライプ位相光学素子7を左右方向に移動
させるようにしてもよい。
In this embodiment, the case where the first stripe phase optical element 6 is moved in the left-right direction and the second stripe phase optical element 7 is moved in the front-rear direction has been described. Only the element 6 may be moved in both the left-right direction and the front-back direction, or only the second stripe phase optical element 7 may be moved in both the left-right direction and the front-rear direction. Also,
The first stripe phase optical element 6 may be moved in the front-back direction and the second stripe phase optical element 7 may be moved in the left-right direction.

【0178】また、本実施形態においては、観察者位置
検出器20と制御回路23とを設けて、観察者Mの位置
に対応して観察領域を追従制御するようにしているが、
観察者位置検出器20に代えて、観察者が任意の観察位
置を設定するための操作装置を設けるようにしてもよ
い。
Further, in the present embodiment, the observer position detector 20 and the control circuit 23 are provided so as to follow and control the observation region corresponding to the position of the observer M.
Instead of the observer position detector 20, an operating device for an observer to set an arbitrary observation position may be provided.

【0179】図22は、観察者位置検出器20の代わり
に観察位置設定用の操作装置26を設けた立体画像表示
装置を示している。また、図23には、操作装置26の
一例を示している。
FIG. 22 shows a stereoscopic image display device provided with an operating device 26 for setting an observation position instead of the observer position detector 20. 23 shows an example of the operating device 26.

【0180】この操作装置26は、赤外線投光部27a
と赤外線受光部27bとを備えた赤外線無線スイッチ2
7を用いて構成されている。
The operating device 26 includes an infrared light projecting portion 27a.
Infrared wireless switch 2 including an infrared ray receiving section 27b
7 is used.

【0181】28は操作装置26に設けられた観察位置
設定用の入力キーであり、この入力キー28を操作する
ことによって赤外線投光部27aから発光し、この光
(信号)が赤外線受光部27bで受光される。
Reference numeral 28 denotes an input key for setting an observation position provided on the operating device 26. When the input key 28 is operated, the infrared light emitting section 27a emits light, and this light (signal) is received by the infrared light receiving section 27b. Is received by.

【0182】28a,28b,28c,28dはそれぞ
れ、観察位置を左方,右方,前方,後方に変更するため
の設定スイッチである。
28a, 28b, 28c and 28d are setting switches for changing the observation position to left, right, front and rear, respectively.

【0183】操作装置26でのスイッチ入力操作に応じ
て赤外線投光部27aから出力された光信号は、赤外線
受光部27bを介して制御回路23に伝えられ、制御回
路23は入力された光信号に対応する方向に、第1およ
び第2の駆動機構21,22を介して第1のストライプ
位相光学素子6および第2のストライプ位相光学素子7
を移動させ、立体観察可能な領域がスイッチ入力操作に
よって観察者Mによって選択された位置に略一致するよ
うにする。
The optical signal output from the infrared projector 27a in response to the switch input operation on the operating device 26 is transmitted to the control circuit 23 via the infrared receiver 27b, and the control circuit 23 receives the input optical signal. In the direction corresponding to the first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7 via the first and second drive mechanisms 21 and 22.
Is moved so that the stereoscopically observable region substantially coincides with the position selected by the observer M by the switch input operation.

【0184】以上説明したように、本実施形態の立体画
像表示装置は、左右眼用画像を時分割して切換え表示す
るためのディスプレイ1,2として、TVモニターやP
Cモニター用途として一般的に広く普及している応答速
度60Hz程度のプロジェクターを用いてもフリッカが
発生しない。したがって、従来のように応答速度の速い
(リフレッシュレート120Hz以上の)ディスプレイ
を用いる必要がない。
As described above, the stereoscopic image display apparatus of this embodiment uses a TV monitor or a P monitor as the displays 1 and 2 for time-divisionally switching and displaying the left and right eye images.
Flicker does not occur even if a projector having a response speed of about 60 Hz, which is generally widely used for C monitors, is used. Therefore, it is not necessary to use a display having a high response speed (refresh rate of 120 Hz or more) as in the conventional case.

【0185】また、従来のような左右眼用画像の切り換
えに同期して駆動される特殊なシャッタ装置や偏光制御
素子を使用する必要がない。
Further, it is not necessary to use a special shutter device or polarization control element driven in synchronization with the switching of the images for the left and right eyes as in the conventional case.

【0186】したがって、安価な構成で、フリッカの発
生や解像度の低下のない立体画像を表示できる。
Therefore, it is possible to display a stereoscopic image with no flicker and no reduction in resolution with an inexpensive structure.

【0187】しかも、立体画像表示装置に対する観察者
Mの移動に追従して良好に立体画像が観察可能な領域を
変化させることができるので、観察者Mの好みの観察位
置や観察姿勢で立体画像を観察することができる。
Moreover, since the area in which the stereoscopic image can be satisfactorily observed can be changed in accordance with the movement of the observer M with respect to the stereoscopic image display device, the stereoscopic image can be displayed at the observation position and the observation posture that the observer M prefers. Can be observed.

【0188】[0188]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
TVモニターやPCモニターとして一般的に広く普及し
ている応答速度60Hz程度のディスプレイを用いても
フリッカが発生しない。また、従来のようなパララック
スバリアの駆動機構や制御装置を構成する部材やシャッ
タや偏光制御素子のような特殊な部材を用いる必要もな
い。このため、安価な構成でフリッカが発生せず、解像
度の低下のない立体画像を表示可能な立体画像表示装置
を実現することができる。
As described above, according to the present invention,
Flicker does not occur even if a display having a response speed of about 60 Hz, which is widely used as a TV monitor or a PC monitor, is used. Further, it is not necessary to use a member that constitutes a drive mechanism and a control device for a parallax barrier as in the related art or a special member such as a shutter and a polarization control element. Therefore, it is possible to realize a stereoscopic image display device that can display a stereoscopic image that does not cause flicker and has no reduction in resolution with an inexpensive configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態である立体画像表示装置
の構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a stereoscopic image display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1実施形態の立体画像表示装置の斜視図
である。
FIG. 2 is a perspective view of the stereoscopic image display device according to the first embodiment.

【図3】上記第1実施形態の立体画像表示装置における
画像光の様子を示す幾何学的な説明図である。
FIG. 3 is a geometrical explanatory view showing a state of image light in the stereoscopic image display device of the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施形態である立体画像表示装置
の構成を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a stereoscopic image display device which is a second embodiment of the present invention.

【図5】上記第2実施形態の立体画像表示装置の斜視図
である。
FIG. 5 is a perspective view of the stereoscopic image display device according to the second embodiment.

【図6】上記第2実施形態の応用例を示す平面図であ
る。
FIG. 6 is a plan view showing an application example of the second embodiment.

【図7】本発明の第3実施形態である立体画像表示装置
の構成を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a stereoscopic image display device which is a third embodiment of the present invention.

【図8】上記第3実施形態における観察者の移動に追従
して立体観察可能な領域を変化させる原理を説明するた
めの模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the principle of changing the stereoscopically observable region in accordance with the movement of the observer in the third embodiment.

【図9】上記第3実施形態における観察者の移動に追従
して立体観察可能な領域を変化させる原理を説明するた
めの模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the principle of changing the region in which stereoscopic observation is possible by following the movement of the observer in the third embodiment.

【図10】上記各実施形態の立体画像表示装置の原理説
明図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of the stereoscopic image display device according to each of the above embodiments.

【図11】上記各実施形態の立体画像表示装置における
画像光の様子を示す原理説明図である。
FIG. 11 is a principle explanatory diagram showing a state of image light in the stereoscopic image display device of each of the above-described embodiments.

【図12】上記各実施形態の立体画像表示装置における
画像光の位相状態を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a phase state of image light in the stereoscopic image display device of each of the embodiments.

【図13】上記各実施形態の立体画像表示装置における
画像光の位相状態を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a phase state of image light in the stereoscopic image display device of each of the embodiments.

【図14】上記各実施形態の立体画像表示装置において
満足すべき関係式を示した図である。
FIG. 14 is a diagram showing a relational expression that should be satisfied in the stereoscopic image display device according to each of the embodiments.

【図15】上記第1実施形態において円偏光を用いた場
合の構成を示す平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing a configuration when circularly polarized light is used in the first embodiment.

【図16】上記第1実施形態において円偏光を用いた場
合の構成を示す平面図である。
FIG. 16 is a plan view showing a configuration when circularly polarized light is used in the first embodiment.

【図17】上記第1実施形態において円偏光を用いた場
合の構成を示す斜視図である。
FIG. 17 is a perspective view showing a configuration when circularly polarized light is used in the first embodiment.

【図18】上記第2実施形態において円偏光を用いた場
合の構成を示す平面図である。
FIG. 18 is a plan view showing the configuration when circularly polarized light is used in the second embodiment.

【図19】上記第2実施形態において円偏光を用いた場
合の構成を示す平面図である。
FIG. 19 is a plan view showing a configuration when circularly polarized light is used in the second embodiment.

【図20】上記第2実施形態において円偏光を用いた場
合の構成を示す斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view showing a configuration when circularly polarized light is used in the second embodiment.

【図21】図6に示した実施形態に円偏光を用いた場合
の構成を示す平面図である。
21 is a plan view showing a configuration when circularly polarized light is used in the embodiment shown in FIG.

【図22】上記第3実施形態の変形例を示す平面図であ
る。
FIG. 22 is a plan view showing a modified example of the third embodiment.

【図23】上記変形例において使用される操作装置の説
明図である。
FIG. 23 is an explanatory diagram of an operating device used in the modified example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 ディスプレイ 3,13 第1の偏光板 4,14 第2の偏光板 5 ビームスプリッター 6 第1のストライプ位相光学素子 7 第2のストライプ位相光学素子 8,18 第3の偏光板 9 左眼用画像入力装置 10 右眼用画像入力装置 11,12 プロジェクター 15 偏光保存性スクリーン 20 観察者位置検出器 21 第1の駆動機構 22 第2の駆動機構 23 制御回路 24,25 λ/4板 26 操作装置 27 赤外線無線スイッチ 28 入力キー 1,2 display 3,13 First polarizing plate 4,14 Second polarizing plate 5 Beam splitter 6 First stripe phase optical element 7 Second stripe phase optical element 8,18 Third polarizing plate 9 Left eye image input device 10 Right eye image input device 11,12 projector 15 Polarization preserving screen 20 Observer position detector 21 First Drive Mechanism 22 Second drive mechanism 23 Control circuit 24,25 λ / 4 plate 26 Operating device 27 infrared wireless switch 28 Input key

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 森島 英樹 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 尾坂 勉 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 高木 章成 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 AB12 AB18    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Yoshihiro Saito             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Hideki Morishima             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Tsutomu Osaka             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Akinari Takagi             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation F-term (reference) 5C061 AA08 AB12 AB18

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察者の左眼に入射させるための左眼用
画像光および右眼に入射させるための右眼用画像光を生
成する画像光生成系と、この画像光生成系により生成さ
れた前記両画像光の位相状態に応じて左眼用および右眼
用画像光を分離する光分離系とを有する立体画像表示装
置であって、 前記画像光生成系は、 左眼用画像光を生成する左眼用画像表示手段と、 この左眼用画像表示手段の表示面に対向配置された第1
の偏光素子と、 右眼用画像光を生成する右眼用画像表示手段と、 この右眼用画像表示手段の表示面に対向配置された第2
の偏光素子と、 前記第1および第2の偏光素子からそれぞれ射出した、
互いに異なる位相状態の左眼用画像光と右眼用画像光と
を合成する画像光合成手段とを有することを特徴とする
立体画像表示装置。
1. An image light generation system that generates image light for the left eye to enter the left eye of an observer and image light for the right eye to enter the right eye, and an image light generation system that generates the image light. A stereoscopic image display device having a light separation system that separates image light for the left eye and image light for the right eye according to the phase state of both of the image lights, wherein the image light generation system generates the image light for the left eye. A left-eye image display means to be generated, and a first surface arranged to face the display surface of the left-eye image display means
Polarizing element, a right-eye image display means for generating right-eye image light, and a second face arranged to face the display surface of the right-eye image display means.
Of the polarizing element, and emitted from the first and second polarizing elements,
A stereoscopic image display device comprising: an image light combining means for combining left-eye image light and right-eye image light in different phase states.
【請求項2】 前記画像光合成手段がビームスプリッタ
ーであ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。
2. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the image light combining means is a beam splitter.
【請求項3】 前記画像光合成手段が、入射光の偏光方
向を変化させない性質を有する偏光保存性スクリーンで
あ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。
3. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the image light combining means is a polarization preserving screen having a property of not changing a polarization direction of incident light.
【請求項4】 前記画像光合成手段により合成された左
眼用画像光および右眼用画像光の位相の差が略πである
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の立
体画像表示装置。
4. The three-dimensional body according to claim 1, wherein the phase difference between the left-eye image light and the right-eye image light combined by the image-light combining means is approximately π. Image display device.
【請求項5】 前記光分離系が、 それぞれ、入射光に対しその入射光の位相状態に応じて
異なる光学作用を及ぼす2種類の領域が左右方向に交互
に形成された第1および第2の位相光学素子と、 位相状態が互いに異なる2種類の入射光を分離する光分
離素子とを有し、 前記画像光合成手段により生成された前記両画像光は、
前記第1の位相光学素子および前記第2の位相光学素子
の順でこれら位相光学素子を通過した後に前記光分離素
子に入射するとともに、前記第2の位相光学素子を通過
して前記光分離手段に入射する際に前記光分離素子によ
って分離可能な2種類の位相状態を有し、 かつ前記両画像光の位相の差がπの奇数倍であることを
特徴とする請求項1に記載の立体画像表示装置。
5. The first and second regions, in which two types of regions, each of which has a different optical action on the incident light depending on the phase state of the incident light, are alternately formed in the left-right direction. A phase optical element and a light separating element for separating two types of incident light having different phase states from each other, and the both image lights generated by the image light combining means are:
The first phase optical element and the second phase optical element pass through these phase optical elements in this order and then enter the light separation element, and also pass through the second phase optical element and the light separation means. The three-dimensional structure according to claim 1, which has two kinds of phase states that can be separated by the light separation element when entering the optical system, and the phase difference between the two image lights is an odd multiple of π. Image display device.
【請求項6】 前記両画像光が楕円偏光であってこれら
画像光の位相の差がπの奇数倍であることを特徴とする
請求項5に記載の立体画像表示装置。
6. The stereoscopic image display device according to claim 5, wherein the two image lights are elliptically polarized light, and the phase difference between the image lights is an odd multiple of π.
【請求項7】 前記両画像光がそれぞれ、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6に
記載の立体画像表示装置。
7. The stereoscopic image display device according to claim 6, wherein the two image lights are elliptically polarized lights having different rotation directions.
【請求項8】 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6又は7に記載の立体画像表示装
置。
8. The stereoscopic image display device according to claim 6, wherein both of the image lights are circularly polarized light.
【請求項9】 前記第1の位相光学素子における前記2
種類の領域のうち第1の領域および前記第2の位相光学
素子における前記2種類の領域のうち第1の領域を通過
する光と、前記第1の位相光学素子における第2の領域
および前記第2の位相光学素子における第2の領域を通
過する光が、観察者の左眼の方向および右眼の方向のう
ち一方に方向付けられて前記光分離素子から射出し、 前記第1の位相光学素子における第2の領域および前記
第2の位相光学素子における第1の領域を通過する光
と、前記第1の位相光学素子における第1の領域および
前記第2の位相光学素子における第1の領域を通過する
光が、観察者の左眼の方向および右眼の方向のうち他方
に方向付けられて前記光分離素子から射出することを特
徴とする請求項5に記載の立体画像表示装置。
9. The above-mentioned 2 in the above-mentioned first phase optical element.
Light passing through the first region of the first phase optical element and the first region of the two types of regions of the second phase optical element, and the second area and the second region of the first phase optical element. The light passing through the second region of the second phase optical element is directed to one of the left eye direction and the right eye direction of the observer and exits from the light separation element, and the first phase optical element Light passing through the second region of the element and the first region of the second phase optical element, and the first region of the first phase optical element and the first region of the second phase optical element 6. The stereoscopic image display device according to claim 5, wherein the light passing through is emitted to the other of the left eye direction and the right eye direction of the observer and emitted from the light separation element.
【請求項10】 観察者の左眼に入射させるための左眼
用画像光および右眼に入射させるための右眼用画像光を
生成する画像光生成系と、この画像光生成系により生成
された前記両画像光の位相状態に応じて左眼用および右
眼用画像光を分離する光分離系とを有する立体画像表示
装置であって、 前記光分離系が、それぞれ、入射光に対しその入射光の
位相状態に応じて異なる光学作用を及ぼす2種類の領域
が左右方向に交互に形成された第1および第2の位相光
学素子と、位相状態が互いに異なる2種類の入射光を分
離する光分離素子とを有して構成され、 前記第1および第2の位相光学素子のうち少なくとも一
方が、左右方向および前後方向のうち少なくとも一方に
位置調節可能であることを特徴とする立体画像表示装
置。
10. An image light generation system that generates image light for the left eye to enter the left eye of an observer and image light for the right eye to enter the right eye, and an image light generation system that generates the image light for the right eye. A stereoscopic image display device having a light separation system that separates the image light for the left eye and the image light for the right eye according to the phase state of both of the image lights, wherein the light separation system, respectively, with respect to the incident light. First and second phase optical elements in which two types of regions, which exert different optical effects depending on the phase state of incident light, are alternately formed in the left-right direction, and two types of incident light having different phase states are separated from each other. A stereoscopic image display, comprising a light separating element, wherein at least one of the first and second phase optical elements is positionally adjustable in at least one of a left-right direction and a front-back direction. apparatus.
【請求項11】 観察者の左眼に入射させるための左眼
用画像光および右眼に入射させるための右眼用画像光を
生成する画像光生成系と、この画像光生成系により生成
された前記両画像光の位相状態に応じて左眼用および右
眼用画像光を分離する光分離系とを有する立体画像表示
装置であって、 前記光分離系が、それぞれ、入射光に対しその入射光の
位相状態に応じて異なる光学作用を及ぼす2種類の領域
が左右方向に交互に形成された第1および第2の位相光
学素子と、位相状態が互いに異なる2種類の入射光を分
離する光分離素子とを有して構成され、 観察者の位置を検出する検出手段と、 この検出手段により検出された観察者の位置に基づい
て、前記第1および第2の位相光学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
る立体画像表示装置。
11. An image light generation system for generating image light for the left eye to be incident on the left eye of an observer and image light for the right eye to be incident on the right eye, and an image light generation system generated by this image light generation system. A stereoscopic image display device having a light separation system that separates the image light for the left eye and the image light for the right eye according to the phase state of both of the image lights, wherein the light separation system, respectively, with respect to the incident light. First and second phase optical elements in which two types of regions that exert different optical effects depending on the phase state of the incident light are alternately formed in the left-right direction, and two types of incident light having different phase states are separated from each other. At least one of the first and second phase optical elements based on the position of the observer detected by the detecting unit and the position of the observer that is configured to include a light separation element One side to the left and right A stereoscopic image display device, comprising: a position control means for moving to at least one of them.
【請求項12】 前記画像光合成手段により合成された
左眼用画像光および右眼用画像光の位相の差が略πであ
ることを特徴とする請求項10又は11に記載の立体画
像表示装置。
12. The stereoscopic image display device according to claim 10, wherein the phase difference between the left-eye image light and the right-eye image light combined by the image-light combining means is approximately π. .
【請求項13】 前記光分離系が、 それぞれ、入射光に対しその入射光の位相状態に応じて
異なる光学作用を及ぼす2種類の領域が左右方向に交互
に形成された第1および第2の位相光学素子と、 位相状態が互いに異なる2種類の入射光を分離する光分
離素子とを有し、 前記画像光合成手段により生成された前記両画像光は、
前記第1の位相光学素子および前記第2の位相光学素子
の順でこれら位相光学素子を通過した後に前記光分離素
子に入射するとともに、前記第2の位相光学素子を通過
して前記光分離手段に入射する際に前記光分離素子によ
って分離可能な2種類の位相状態を有し、 かつ前記両画像光の位相の差がπの奇数倍であることを
特徴とする請求項10又は11に記載の立体画像表示装
置。
13. The first and second regions, in which two types of regions, which have different optical effects on the incident light depending on the phase state of the incident light, are alternately formed in the left and right directions, respectively. A phase optical element and a light separating element for separating two types of incident light having different phase states from each other, and the both image lights generated by the image light combining means are:
The first phase optical element and the second phase optical element pass through these phase optical elements in this order and then enter the light separation element, and also pass through the second phase optical element and the light separation means. 12. There are two types of phase states that can be separated by the light separating element when entering the optical system, and the phase difference between the two image lights is an odd multiple of π. Stereoscopic image display device.
【請求項14】 前記両画像光が楕円偏光であってこれ
ら画像光の位相の差がπの奇数倍であることを特徴とす
る請求項13に記載の立体画像表示装置。
14. The stereoscopic image display device according to claim 13, wherein the two image lights are elliptically polarized light, and the phase difference between the image lights is an odd multiple of π.
【請求項15】 前記両画像光がそれぞれ、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1
4に記載の立体画像表示装置。
15. The elliptically polarized light having different rotation directions from each other, respectively.
The stereoscopic image display device according to item 4.
【請求項16】 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14又は15に記載の立体画像
表示装置。
16. The stereoscopic image display device according to claim 14, wherein both of the image lights are circularly polarized light.
【請求項17】 前記第1の位相光学素子における前記
2種類の領域のうち第1の領域および前記第2の位相光
学素子における前記2種類の領域のうち第1の領域を通
過する光と、前記第1の位相光学素子における第2の領
域および前記第2の位相光学素子における第2の領域を
通過する光とを観察者の左眼の方向および右眼の方向の
うち一方に方向付けられて前記光分離素子から射出し、 前記第1の位相光学素子における第2の領域および前記
第2の位相光学素子における第1の領域を通過する光
と、前記第1の位相光学素子における第1の領域および
前記第2の位相光学素子における第1の領域を通過する
光が、観察者の左眼の方向および右眼の方向のうち他方
に方向付けられて前記光分離素子から射出することを特
徴とする請求項13に記載の立体画像表示装置。
17. Light passing through a first region of the two types of regions of the first phase optical element and a first region of the two types of regions of the second phase optical element, Light passing through the second region of the first phase optical element and the second region of the second phase optical element is directed to one of a left eye direction and a right eye direction of an observer. Emitted from the light separating element and passing through the second region of the first phase optical element and the first region of the second phase optical element, and the first light of the first phase optical element. Of the light passing through the first area of the second phase optical element and the area of the second phase optical element is directed to the other of the left eye direction and the right eye direction of the observer and exits from the light separation element. 14. The method according to claim 13, The three-dimensional image display device according.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017196454A (en) * 2011-12-22 2017-11-02 カール ツァイス ヴィジョン インターナショナル ゲーエムベーハー Ophthalmoscopic device
CN113359313A (en) * 2021-05-21 2021-09-07 宁波维真显示科技股份有限公司 Three-dimensional LED stereoscopic display device

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