JP2003202520A - Stereoscopic image display device - Google Patents

Stereoscopic image display device

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JP2003202520A
JP2003202520A JP2001401807A JP2001401807A JP2003202520A JP 2003202520 A JP2003202520 A JP 2003202520A JP 2001401807 A JP2001401807 A JP 2001401807A JP 2001401807 A JP2001401807 A JP 2001401807A JP 2003202520 A JP2003202520 A JP 2003202520A
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JP
Japan
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light
phase
image
display device
optical element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2001401807A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Sudo
敏行 須藤
Yutaka Nishihara
裕 西原
Hideki Morishima
英樹 森島
Akinari Takagi
章成 高木
Yoshihiro Saito
義広 斉藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem wherein a conventional stereoscopic image display device using a stripe phase optical element is low in the latitude of design. <P>SOLUTION: The stereoscopic image display device is provided with image light generation means 1 to 5 for generating left eye image light and right eye image light, first and second phase optical elements 6, 7 horizontally and alternately forming two kinds of areas 6a, 6b, 7a, 7b, respectively, exerting optical action different in accordance with the phase state of incident light to the incident light and a light separation means 8 for separating two kinds of incident light components whose phase states are mutually different. Both the image light components respectively have two kinds of phase states to be separated by the separation means 8 when passing the first and second phase optical elements 6, 7 in the order of the elements 6, 7, being made incident on the separation means 8, passing the element 7, and then being made incident on the means 8 and both the image light components are elliptically polarized light and the phase difference of these image light components is the odd times of π. <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は、表示装置の前面に必ず直線偏
光板を配置する必要があったり、偏光方向を回転させる
ための偏光回転複スリットの満たすべき条件が限定的で
ある等、装置設計の際の自由度が低いという問題があ
る。
However, in the above-mentioned conventional stereoscopic image display device, it is necessary to dispose a linear polarizing plate on the front surface of the display device without fail, or the polarization rotating compound slit for rotating the polarization direction is satisfied. There is a problem that the degree of freedom in designing the device is low, such as the conditions to be limited.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の立体画像表示装置では、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手段と、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手段とを有
し、上記画像光生成手段により生成された両画像光を、
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透過した後に光分離手段に入射させ
るとともに、第2の位相光学素子を透過して光分離手段
に入射する際に光分離手段によって分離可能な2種類の
位相状態を有するものとする。さらに、両画像光をそれ
ぞれ楕円偏光(又は円偏光)とし、かつこれら画像光の
位相の差がπの奇数倍となるようにする。
In order to solve the above problems, in the stereoscopic image display apparatus of the present invention, the image light for the left eye for entering the left eye of the observer and the light for entering the right eye are provided. Image light generating means for generating image light for the right eye, and first and second regions in which two types of regions that respectively exert different optical effects on the incident light depending on the phase state of the incident light are formed in the left-right direction. Two phase optical elements, and a light separating unit that separates two types of incident light having different phase states from each other, and both image lights generated by the image light generating unit are
When the first phase optical element and the second phase optical element are transmitted through the phase optical elements in this order and then are incident on the light separating means, and when the second phase optical element is transmitted and are incident on the light separating means. It has two kinds of phase states that can be separated by the light separating means. Further, both the image lights are elliptically polarized (or circularly polarized), and the phase difference between these image lights is an odd multiple of π.

【0006】そして、光分離手段に入射した左眼用画像
光のうち光分離手段を射出した光を観察者の左眼の方向
に方向付け、右眼用画像光のうち光分離手段を射出した
光を観察者の右眼の方向に方向付ける。
Of the image light for the left eye which has entered the light separating means, the light emitted from the light separating means is directed toward the left eye of the observer, and the light separating means of the image light for the right eye is emitted. The light is directed in the direction of the observer's right eye.

【0007】具体的には、第1の位相光学素子における
第1の領域および第2の位相光学素子における第1の領
域を透過する光と、第1の位相光学素子における第2の
領域および第2の位相光学素子における第2の領域を透
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光分離手段から射出するようにす
るとともに、第1の位相光学素子における第2の領域お
よび第2の位相光学素子における第1の領域を透過する
光と、第1の位相光学素子における第1の領域および第
2の位相光学素子における第1の領域を透過する光が観
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
けられて光分離手段から射出するようにする。
Specifically, light transmitted through the first region of the first phase optical element and the first region of the second phase optical element, and the second region 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 to be emitted from the light separating means, and the first phase Light that is transmitted through the second region of the optical element and the first region of the second phase optical element, and is transmitted through the first region of the first phase optical element and the first region of the second phase optical element. The emitted light is directed to the other of the left eye direction and the right eye direction of the observer and emitted from the light separating means.

【0008】[0008]

【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.

【0009】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.

【0010】(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.

【0011】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.

【0012】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 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.

【0013】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.

【0014】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.

【0015】(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.

【0016】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 of the stripe phase optical elements is constituted by vertically and vertically (up and down direction: a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 10) two kinds of long and narrow regions alternately arranged in the horizontal direction.

【0017】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 by 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.

【0018】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 (hatched portion in the figure) of the first stripe phase optical element gives a phase difference of 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.

【0019】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.

【0020】(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.

【0021】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.

【0022】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.

【0023】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 of correctly directing the image light for the right eye and the image light for the left eye 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.

【0024】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's 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.

【0025】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 stripe 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.

【0026】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.

【0027】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.

【0028】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 regions A and C and the regions 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.

【0029】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
されるべきである。
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) should be blocked by a light separation system (light separation element).

【0030】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.

【0031】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, since the light separating element used is one that separates two kinds of light having a phase difference of an odd multiple of π, 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.

【0032】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.

【0033】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 satisfying all the relationships shown in FIGS. 12 and 13 are obtained, the conditional expression as shown in FIG. 14 is obtained.

【0034】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 device 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 separating 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.

【0035】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 observer's right eye position and left eye position, 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.

【0036】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態である立体画像表示装置の構成を示した平面図で
ある。
(First Embodiment) FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a stereoscopic image display apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【0037】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 three-dimensional 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.

【0038】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の位相制御系3が設け
られている。この位相制御系3は、直線偏光板3aおよ
びλ/4板3bから構成されている。
In the image light generation system (A), a first phase control system 3 is provided on the display surface side of the display 1. The phase control system 3 is composed of a linear polarizing plate 3a and a λ / 4 plate 3b.

【0039】同様に、ディスプレイ2の表示面側には、
第2の位相制御系4が設けられている。この第2の位相
制御系4もまた、直線偏光板4aおよびλ/4板4bか
ら構成されている。
Similarly, on the display surface side of the display 2,
A second phase control system 4 is provided. The second phase control system 4 is also composed of a linear polarizing plate 4a and a λ / 4 plate 4b.

【0040】これら位相制御系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 phase control systems 3 and 4 so as to form an angle of 45 degrees with respect to the display surfaces of the displays 1 and 2.

【0041】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.

【0042】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.

【0043】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位相調整板8a
と直線偏光板8bとが設けられている。
Further, on the front surface of the second stripe phase optical element 7, there is provided a phase adjusting plate 8a constituting the light separation system (C).
And a linear polarization plate 8b.

【0044】なお、ストライプ位相光学素子6,7〜直
線偏光板8b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 to the linearly polarizing plate 8b are unitized as an image separation unit F.

【0045】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.

【0046】(ディスプレイ1,2について)ディスプ
レイ1には、右眼用画像入力装置9により両眼視差情報
を有する右眼用画像が表示され、ディスプレイ2には左
眼用画像入力装置10により左眼用画像が表示される。
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。9および10は分
離されている必要はなく、一体化されていてもよい。
(Regarding Displays 1 and 2) On the display 1, a right-eye image having binocular parallax information is displayed by the right-eye image input device 9, and on the display 2, the left-eye image input device 10 displays the left-eye image. The eye image is displayed.
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. 9 and 10 do not have to be separated and may be integrated.

【0047】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.

【0048】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, it is sufficient to add a magnification changing optical system and correct the display size to be the same.

【0049】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。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によって水平方向に関して反転
するので、ディスプレイ2に表示する右眼用画像は、右
眼用画像入力装置10により、オリジナル画像を水平方
向に反転処理したものを表示するようにしている。
Further, in this embodiment, the left eye image input device 9 and the right eye image input device 10 use PCs. The image displayed on the display 2 is inverted in the horizontal direction by the beam splitter 5 later. Therefore, the image for the right eye displayed on the display 2 is the original image horizontally inverted by the image input device for the right eye 10. Is displayed.

【0050】なお、一般のVTRなどを用いる場合に
は、VTRとディスプレイとの間に水平方向反転回路を
設けるようにしてもよい。
When using a general VTR or the like, a horizontal inverting circuit may be provided between the VTR and the display.

【0051】(位相制御系3,4について)直線偏光板
3a,4aは位相がπの偶数倍の光のみを透過する性質
を有している。したがって、直線偏光板3a,4aを透
過した後の光の位相は0と考えてよい。
(Regarding the phase control systems 3 and 4) The linearly polarizing plates 3a and 4a have a property of transmitting only light whose phase is an even multiple of π. Therefore, the phase of light after passing through the linear polarizing plates 3a and 4a may be considered to be zero.

【0052】λ/4板3b,4bは、入射光の位相をπ
/2だけ進めるという性質を持つ。これにより、位相制
御系3,4を透過した後の右眼用画像光と左眼用画像光
は共に右回り円偏光の状態となっている。
The λ / 4 plates 3b and 4b change the phase of incident light by π.
It has the property of advancing only / 2. As a result, both the right-eye image light and the left-eye image light that have passed through the phase control systems 3 and 4 are in a right-handed circularly polarized state.

【0053】(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.

【0054】観察者は右眼用画像光のうちビームスプリ
ッター5を透過する光と、左眼用画像光のうちビームス
プリッター5にて反射される光とを観察することができ
る。
The observer can observe the light of the image light for the right eye that is transmitted through the beam splitter 5 and the light of the image light for the left eye that is reflected by the beam splitter 5.

【0055】このとき、反射の作用により左眼用画像光
の位相のみ、πまたは−πだけ進む(いずれも同じ位相
状態を示しているので,ここでは「−π進む」と定め
る)。
At this time, only the phase of the image light for the left eye advances by π or −π due to the effect of reflection (since they both show the same phase state, they are defined as “−π advance” here).

【0056】(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、前述した原理に基づき、ディスプレイ1,2に表示
された視差画像の上下方向と平行なストライプ状に、入
射光に対して与える位相差がπの奇数倍だけ異なる領域
同士が交互に形成されて構成されている。
(Regarding Stripe Phase Optical Elements 6 and 7) First and Second Stripe Phase Optical Elements 6 and 7
On the basis of the above-mentioned principle, in the stripe shape parallel to the vertical direction of the parallax images displayed on the displays 1 and 2, the regions in which the phase difference given to the incident light differs by an odd multiple of π are alternately formed. Is configured.

【0057】本実施形態では、図3に示すように、第1
のストライプ位相光学素子6は、入射光に対して与える
位相差が2π/3の領域6aと、−π/3の領域6bと
が交互に形成されている。
In this embodiment, as shown in FIG.
In the striped phase optical element 6, the regions 6a having a phase difference of 2π / 3 given to the incident light and the regions 6b having a phase difference of −π / 3 are alternately formed.

【0058】また、第2のストライプ位相光学素子7
は、入射光に対して与える位相差が3π/4の領域7a
と、−π/4の領域7bとが交互に形成されている。
Further, the second stripe phase optical element 7
Is a region 7a where the phase difference given to the incident light is 3π / 4.
And −π / 4 regions 7b are formed alternately.

【0059】(光分離系8について)光分離系8は、第
2のストライプ位相光学素子7の観察者側に配置されて
いる。位相調整板8aは、入射光に対して1/12πの
位相差を与える位相差板である。また、直線偏光板8b
は、位相がπの偶数倍の光のみを透過する性質を有して
いる。
(Regarding Light Separation System 8) The light separation system 8 is arranged on the viewer side of the second stripe phase optical element 7. The phase adjusting plate 8a is a phase difference plate that gives a phase difference of 1 / 12π to incident light. In addition, the linear polarizing plate 8b
Has a property of transmitting only light having a phase that is an even multiple of π.

【0060】以上の各部材を組み合わせた全体構成を図
2に示す。
FIG. 2 shows the overall structure in which the above-mentioned members are combined.

【0061】次に、観察者の左右の眼に視差画像が分離
して観察される様子について、図3を用いて説明する。
なお,左眼用画像光は、途中でビームスプリッター5の
反射作用により光路が屈曲するが、図3では説明の簡便
化のために直進光として示している。
Next, how the parallax images are separately observed by the left and right eyes of the observer will be described with reference to FIG.
Although the optical path of the left-eye image light is bent due to the reflecting action of the beam splitter 5 in the middle, it is shown as a straight light in FIG. 3 for simplification of description.

【0062】本実施形態において、第1,第2のストラ
イプ位相光学素子を透過する上記原理で説明した8種類
の光の位相状態についてそれぞれ計算すると、以下のよ
うになる。
In the present embodiment, the respective phase states of the eight kinds of light that have been transmitted through the first and second stripe phase optical elements described in the above principle are calculated as follows.

【0063】[0063]

【数1】 [Equation 1]

【0064】したがって、光(1),(2),(7),
(8)が−1/12π+πの偶数倍の位相を持つグルー
プであり、光(3),(4),(5),(6)が、11
/12π+πの偶数倍の位相を持つグループとなる。
Therefore, the light (1), (2), (7),
(8) is a group having a phase that is an even multiple of −1 / 12π + π, and the lights (3), (4), (5), and (6) are 11
This is a group having a phase that is an even multiple of / 12π + π.

【0065】さらに、位相調整板8aは、上記2種類の
位相グループの光の両方に対して1/12πの位相差を
与える。これにより、光(1),(2),(7),
(8)は0+πの偶数倍(=πの偶数倍)の位相を持つ
グループとなり、光(3),(4),(5),(6)が
π+πの偶数倍(πの奇数倍)の位相を持つグループと
なる。
Further, the phase adjusting plate 8a gives a phase difference of 1 / 12π to both the lights of the two types of phase groups. As a result, light (1), (2), (7),
(8) is a group having a phase of an even multiple of 0 + π (= an even multiple of π), and the lights (3), (4), (5), and (6) have an even multiple of π + π (an odd multiple of π). It becomes a group with a phase.

【0066】このとき、直線偏光板8bはπの偶数倍の
光のみを透過する性質を有するので、光(1),
(2),(7),(8)の光は直線偏光板8bを透過
し,(3),(4),(5),(6)の光は直線偏光板
8bにより遮蔽される。
At this time, since the linearly polarizing plate 8b has a property of transmitting only light of an even multiple of π, the light (1),
The light of (2), (7) and (8) is transmitted through the linear polarizing plate 8b, and the light of (3), (4), (5) and (6) is blocked by the linear polarizing plate 8b.

【0067】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、図のように観察者側から
見た各領域の水平方向位置がずれた状態で配置されてい
るため、上記透過光のうち(1),(2)は観察者の右
眼に,(7),(8)は観察者の左眼に向かう。観察者
は両眼視差によって立体像を認識することができる。
Since the first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7 are arranged in a state where the horizontal positions of the respective regions viewed from the observer side are displaced as shown in the drawing, Of the transmitted light, (1) and (2) go to the observer's right eye, and (7) and (8) go to the observer's left eye. An observer can recognize a stereoscopic image by binocular parallax.

【0068】このとき、観察者の眼間距離をEとし、観
察距離をL0とし、第1のストライプ位相光学素子6の
ストライプ幅をH1とし、第2のストライプ位相光学素
子7のストライプ幅をH2とし、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の間隔を
L1とすると、図4に示す幾何学的関係より、次の関係
式が成り立つ。
At this time, the distance between the eyes of the observer is E, the observation distance is L0, the stripe width of the first stripe phase optical element 6 is H1, and the stripe width of the second stripe phase optical element 7 is H2. And the distance between the first stripe phase optical element 6 and the second stripe phase optical element 7 is L1, the following relational expression holds from the geometrical relationship shown in FIG.

【0069】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と
が一意的に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 65 mm, the desired observation distance L0 and the stripe width H1 of the stripe phase optical element which can be manufactured are set. Is set, H2 and L1 are uniquely determined.

【0070】また、本実施形態の立体画像表示装置は通
常の2D画像を表示することが可能である。
Further, the stereoscopic image display device of this embodiment can display a normal 2D image.

【0071】観察者に2D画像を観察させるためには、
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画像を水平方向
に反転した画像を表示すればよい。
In order for an observer to observe a 2D image,
A normal 2D image may be displayed on the display 1, and an image obtained by horizontally inverting the 2D image displayed on the display 1 may be displayed on the display 2.

【0072】さらに、このとき、図1に点線で示す2つ
のユニットのうち、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。
Further, at this time, of the two units indicated by the dotted line in FIG. 1, the unit F is removed and the unit G is removed.
If only it is possible to see a 2D image that is brighter than the 2D image described above.

【0073】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と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 the unit F and the unit G are combined, highly accurate alignment is not required. Can be easily removable.

【0074】本実施形態では、左眼用画像光と右眼用画
像光がそれぞれ第1のストライプ位相光学素子6に入射
する時点で、回転方向の異なる円偏光となっている。こ
れにより、上記のユニットFが光軸を中心として回転移
動しても、左右の画像光の分離性能や左右の画像光の透
過率が変化しないため、ストライプ位相光学素子6,7
の位置合わせがより容易になる。
In this embodiment, when the left-eye image light and the right-eye image light respectively enter the first stripe phase optical element 6, they are circularly polarized light having different rotation directions. As a result, even if the above unit F rotates about the optical axis, the separation performance of the left and right image lights and the transmittance of the left and right image lights do not change, so that the stripe phase optical elements 6, 7 are provided.
Will be easier to align.

【0075】また、上記のようにユニットFを着脱可能
とし、観察者がユニットFを手で持って立体観察を行う
ことも可能であり、この際に観察者がユニットFを左右
に傾けて使用したとしても、同様に左右の画像光の分離
性能や左右の画像光透過率は劣化しない。
Further, the unit F can be attached and detached as described above, and the observer can hold the unit F by hand for stereoscopic observation. At this time, the observer tilts the unit F left and right to use. Even if it does, similarly, the separation performance of the left and right image light and the left and right image light transmittance do not deteriorate.

【0076】これらの効果は、左眼用画像光と右眼用情
報光がともに直線偏光のままストライプ位相光学素子
6,7に入射する場合には考えられないことである。
These effects cannot be considered when the left-eye image light and the right-eye information light both enter linearly polarized light into the stripe phase optical elements 6 and 7.

【0077】(第2実施形態)図4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示す平面図であ
る。なお、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 is a plan view showing the structure of a stereoscopic image display apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, the components denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment have the same functions as those in the first embodiment.

【0078】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の表示装置であるプロジ
ェクター11と、第2の表示装置としてのプロジェクタ
ー12とを有する。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。
This three-dimensional image display device has the above-mentioned (A).
The projector 11 that is the first display device and the projector 12 that serves as the second display device that configure the image light generation system. The image input device 9 for the left eye is connected to the projector 11, and the image input device 10 for the right eye is connected to the projector 12.

【0079】また、プロジェクター11,12のそれぞ
れの前面には、位相制御素子13,14が配置されてい
る。2台のプロジェクター11,12からの投影光は、
スクリーン15上に重畳して投影される。
Phase control elements 13 and 14 are arranged on the front surfaces of the projectors 11 and 12, respectively. The projection light from the two projectors 11 and 12 is
The projected image is superimposed on the screen 15.

【0080】このスクリーン15は画像合成系の役割を
有しており、投影光の偏光状態を変化させない性質、す
なわち偏光状態保存性を有している。
The screen 15 has a role of an image synthesizing system and has a property of not changing the polarization state of projection light, that is, a polarization state preserving property.

【0081】なお、プロジェクター11,12〜スクリ
ーン15は画像光生成ユニットKととしてユニット化さ
れている。
The projectors 11 and 12 to the screen 15 are unitized as an image light generation unit K.

【0082】また、スクリーン15の観察者側の面に
は、第1実施形態と同じ2枚のストライプ位相光学素子
6,7と,光分離系8とを設けている。
On the observer side surface of the screen 15, the same two stripe phase optical elements 6 and 7 as in the first embodiment and the light separation system 8 are provided.

【0083】なお、ストライプ位相光学素子6,7〜直
線偏光板8bは、画像分離ユニットJとしてユニット化
されている。
The stripe phase optical elements 6 and 7 to the linear polarizing plate 8b are unitized as an image separation unit J.

【0084】次に、本実施形態において、観察者の左右
の眼に視差画像が分離して観察される様子について図6
を用いて説明する。
Next, in the present embodiment, how the parallax images are separately observed by the left and right eyes of the observer is shown in FIG.
Will be explained.

【0085】2枚のストライプ位相光学素子6,7に入
射した後の光の位相状態の変化や、分離の方法などは第
1実施形態と全く同様である。ただし、本実施形態にお
いては、ビームスプリッター5のような反射部材が存在
しないため、投影光の位相状態がはじめからπの奇数倍
だけ異なっている。つまり,位相制御素子13,14を
射出した光同士の位相差は πの奇数倍である。
The change in the phase state of the light after entering the two stripe phase optical elements 6 and 7, the method of separation, and the like are exactly the same as in the first embodiment. However, in this embodiment, since there is no reflecting member such as the beam splitter 5, the phase state of the projection light differs from the beginning by an odd multiple of π. That is, the phase difference between the lights emitted from the phase control elements 13 and 14 is an odd multiple of π.

【0086】本実施形態では、図7に示すように、位相
制御素子13を射出する右眼用画像光は右回り円偏光で
あり、位相制御素子14を射出する左眼用画像光は左回
り円偏光となるように設定されている。例えば,位相制
御素子13,14は、直線偏光板13a,14aの偏光
軸は同じ方向であって、13bが入射光に対してπ/2
の位相変化を与える光学部材で、14bが入射光に対し
て−π/2の位相変化を与える光学部材で構成される。
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the right-eye image light emitted from the phase control element 13 is right-handed circularly polarized light, and the left-eye image light emitted from the phase control element 14 is left-handed. It is set to be circularly polarized. For example, in the phase control elements 13 and 14, the polarization axes of the linear polarization plates 13a and 14a are in the same direction, and 13b is π / 2 with respect to the incident light.
14b is an optical member that gives a phase change of −π / 2 with respect to incident light.

【0087】このとき,ストライプ位相光学素子6,7
を透過する8種類の光の位相状態は次のようになってい
る。
At this time, the stripe phase optical elements 6, 7
The phase states of the eight types of light that pass through are as follows.

【0088】[0088]

【数2】 [Equation 2]

【0089】光分離系8は、位相状態がπの偶数倍の光
のみ透過する部材(直線偏光板がこれに相当する)で構
成されている。したがって,第1実施形態と同様に、8
種類の光のうち(1),(2),(7),(8)のみが
光分離系8を透過し、このうち(1),(2)は観察者
の右眼に、(7),(8)は観察者の左眼に向かい、観
察者は両眼視差によって立体像を認識することができ
る。
The light separation system 8 is composed of a member (a linear polarization plate corresponds to this) that transmits only light having a phase state that is an even multiple of π. Therefore, as in the first embodiment, 8
Of the types of light, only (1), (2), (7), and (8) are transmitted through the light separation system 8. Of these, (1) and (2) are to the observer's right eye, and (7) , (8) is directed to the left eye of the observer, and the observer can recognize a stereoscopic image by binocular parallax.

【0090】本実施形態においても左眼用画像光と右眼
用画像光とがそれぞれ、第1のストライプ位相光学素子
6に入射する時点で、回転方向の異なる円偏光となって
いる。
Also in this embodiment, when the left-eye image light and the right-eye image light respectively enter the first stripe phase optical element 6, they are circularly polarized lights having different rotation directions.

【0091】この効果についてはすでに述べたが、本実
施形態では、さらに特有の効果が存在する。すなわち、
本実施形態の構成においては、2枚のストライプ位相光
学素子6,7を含むユニットJをユニットKから取り外
し、スクリーン15に投影された左右の画像光を、2つ
の偏光状態を分離する2枚の偏光板を左右の眼に対応し
て取り付けた「偏光メガネ」をかけて左右の画像光を左
右の眼で分離して観察する、いわゆる「メガネ式立体像
表示装置」への変更が容易に可能である。
Although this effect has already been described, the present embodiment has a more specific effect. That is,
In the configuration of the present embodiment, the unit J including the two striped phase optical elements 6 and 7 is removed from the unit K, and the left and right image lights projected on the screen 15 are separated into two polarization states. It is easy to change to a so-called "glasses type stereoscopic image display device" in which "polarizing glasses" with polarizing plates attached to the left and right eyes are put on and left and right image lights are separated and observed. Is.

【0092】このとき、左右の画像光の偏光状態が偏光
軸の直交する直線偏光であれば、観察者は常に首を傾け
ずに直立させた状態で画像を観察する必要がある。つま
り、首を傾けるとメガネに取り付けられた偏光板と画像
光の偏光方向が一致しなくなるため、左右画像情報の分
離性能が劣化する。
At this time, if the polarization states of the left and right image lights are linear polarizations whose polarization axes are orthogonal to each other, the observer must always observe the image in an upright state without tilting the neck. That is, when the neck is tilted, the polarization directions of the image light and the polarizing plate attached to the glasses do not match, and the separation performance of the left and right image information deteriorates.

【0093】しかしながら、本実施形態のように左右の
画像光の偏光状態が回転方向の異なる円偏光であれば、
観察者が首を傾けたとしても、左右画像情報の分離性能
は分離しない。
However, if the polarization states of the left and right image lights are circularly polarized lights having different rotation directions as in this embodiment,
Even if the observer tilts his / her head, the separation performance of the left and right image information is not separated.

【0094】(第3実施形態)図8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。なお、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. 8 is a plan view illustrating the configuration of a stereoscopic image display apparatus according to a third embodiment of the present invention. In addition, the components denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment have the same functions as those in the first embodiment.

【0095】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画像光を表示する装置が1台
のみであり、時分割表示手法によって左眼用画像情報と
右眼用画像情報とを高速に切り替えて表示する。
This stereoscopic image display device has the above-mentioned (A).
There is only one device that displays the image light that constitutes the image light generation system, and the image information for the left eye and the image information for the right eye are switched and displayed at high speed by the time division display method.

【0096】本実施形態の画像表示ユニットG’は、第
1実施形態にて示した画像表示ユニットGに含まれる2
つのディスプレイ1,2のうち一方のディスプレイ2と
これに付随する位相制御素子4およびビームスプリッタ
ー5を取り除き、かつ高速位相変調素子16を付加した
構成となっている。また,ディスプレイ1は,画像表示
フレームレートが通常のディスプレイの2倍以上である
ものを選択している。
The image display unit G'of this embodiment is included in the image display unit G shown in the first embodiment.
One of the displays 1 and 2 and one of the displays 2 and the phase control element 4 and the beam splitter 5 attached thereto are removed, and a high-speed phase modulation element 16 is added. Further, the display 1 is selected such that the image display frame rate is twice or more that of a normal display.

【0097】なお、ディスプレイ1には左眼用および右
眼用画像情報を時分割で表示させる画像入力装置9’が
接続され、この画像入力装置9’から出力された左右画
像切り換えの同期信号が高速位相変調素子16を駆動す
る駆動装置17に供給されている。
An image input device 9'for displaying left-eye and right-eye image information in a time-division manner is connected to the display 1, and a synchronizing signal for switching between the left and right images output from the image input device 9'is provided. It is supplied to a driving device 17 that drives the high-speed phase modulation element 16.

【0098】また、本実施形態では、高速位相変調素子
16の前面に、第1実施形態にて説明した画像分離ユニ
ットFが設けられている。
Further, in this embodiment, the image separation unit F described in the first embodiment is provided on the front surface of the high speed phase modulation element 16.

【0099】本実施形態において、観察者の左右の眼に
視差画像が分離して観察される様子について図9を用い
て説明する。
In this embodiment, how the parallax images are separately observed by the left and right eyes of the observer will be described with reference to FIG.

【0100】本実施形態においては、左右の視差画像を
時分割表示し、それに同期して2枚のストライプ位相光
学素子6,7に入射する光の位相状態を切り換える。高
速位相変調素子16は、入射光の位相を高速に変調する
ことが可能である。
In this embodiment, the left and right parallax images are displayed in a time-division manner, and the phase states of the light incident on the two stripe phase optical elements 6 and 7 are switched in synchronization with it. The high-speed phase modulator 16 can modulate the phase of incident light at high speed.

【0101】そして本実施形態では、高速位相変調素子
16は同一位相の光が入射してきた場合、出射光に関し
てπの奇数倍だけ位相が異なる2つの位相状態を切り換
える仕様となっている。
In the present embodiment, the high-speed phase modulation element 16 is designed to switch between two phase states in which the phase of the emitted light differs by an odd multiple of π when light of the same phase enters.

【0102】具体的には、例えば、高速位相変調素子1
6として、位相変調無しの状態と位相を−πだけ進める
状態の2つの状態を120Hzで交互に切り換えられる
ものを使用する。
Specifically, for example, the high-speed phase modulator 1
As 6, there is used a state in which two states, a state without phase modulation and a state in which the phase is advanced by −π, can be alternately switched at 120 Hz.

【0103】ディスプレイ1上に表示された画像光は直
線偏光板3aとλ/4板3bとによって位相変調を受
け、右回り円偏光成分のみが透過して高速位相変調素子
16に入射する。
The image light displayed on the display 1 is phase-modulated by the linear polarization plate 3a and the λ / 4 plate 3b, and only the clockwise circular polarization component is transmitted and is incident on the high-speed phase modulation element 16.

【0104】本実施形態では、高速位相変調素子16が
位相変調無しの状態のときディスプレイ1上に右眼用視
差画像を表示させ、高速位相変調素子16が位相を−π
だけ進める状態のときにディスプレイ1上に左眼用視差
画像を表示させる。
In this embodiment, the right-eye parallax image is displayed on the display 1 when the high-speed phase modulation element 16 is in the state without phase modulation, and the high-speed phase modulation element 16 changes the phase to −π.
The parallax image for the left eye is displayed on the display 1 in the state of only advancing.

【0105】したがって、高速位相変調素子16を射出
する段階で、右眼用視差画像光は右回り円偏光となって
おり、左眼用視差画像光は左回り円偏光となっている。
これ以降の光の位相の状態は第1実施形態と全く同様で
あり、観察者は本実施形態の構成によっても立体像を観
察することができる。
Therefore, the parallax image light for the right eye is right-handed circularly polarized light and the parallax image light for the left eye is left-handed circularly polarized light at the stage of exiting the high-speed phase modulation element 16.
The state of the phase of the light thereafter is exactly the same as that of the first embodiment, and the observer can also observe a stereoscopic image with the configuration of this embodiment.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
左眼用および右眼用画像光を、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透過
した後に光分離手段に入射させるとともに、第2の位相
光学素子を透過して光分離手段に入射する際に光分離手
段によって分離可能な2種類の位相状態を有するものと
する。さらに、両画像光をそれぞれ楕円偏光(又は円偏
光)とし、かつこれら画像光の位相の差がπの奇数倍と
なるようにしているので、左眼用および右眼用画像光を
それぞれ確実に観察者の左眼および右眼に導いて、見易
く解像度が高い立体画像を提供することができるととも
に、設計自由度が高く、さらには幅広い使用態様での使
用も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,
The image light for the left eye and the image light for the right eye are made incident on the light separating means after being transmitted through the first phase optical element and the second phase optical element in this order, and the second phase optical element is It is assumed to have two types of phase states that can be separated by the light separating means when passing through and entering the light separating means. Furthermore, since both image lights are elliptically polarized (or circularly polarized) and the phase difference between these image lights is an odd multiple of π, the image light for the left eye and the image light for the right eye can be surely obtained. Realizing a stereoscopic image display device that can guide a left eye and a right eye of an observer to provide a stereoscopic image that is easy to see and has high resolution, has a high degree of freedom in design, and can be used in a wide variety of usage modes. be able to.

【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模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state of image light in the stereoscopic image display device of the first embodiment.

【図4】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. 4 is a geometrical explanatory view showing a state of image light in the stereoscopic image display device of the first embodiment.

【図5】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. 5 is a plan view showing a configuration of a stereoscopic image display device which is a second embodiment of the present invention.

【図6】上記第2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模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state of image light in the stereoscopic image display device of the second embodiment.

【図7】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. 7 is a perspective view of the stereoscopic image display device according to the second embodiment.

【図8】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. 8 is a plan view showing the configuration of a stereoscopic image display device which is a third embodiment of the present invention.

【図9】上記第3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模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a state of image light in the stereoscopic image display device of 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.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 ディスプレイ 3,4,13,14 位相制御素子 5 ビームスプリッター 6,7 ストライプ位相光学素子 8 光分離系 9,10,9’ 画像入力装置 11,12 プロジェクター 15 スクリーン 16 高速位相変調素子 17 高速位相変調素子駆動装置 M 観察者 1,2 display 3, 4, 13, 14 Phase control element 5 Beam splitter 6,7 Stripe phase optical element 8 Optical separation system 9,10,9 'image input device 11,12 projector 15 screen 16 High-speed phase modulator 17 High-speed phase modulator driving device M observer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 (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 Fターム(参考) 2H049 BA02 BA05 BA06 BA07 BB03 BC22 2H059 AA23 AA33 AB06 5C061 AA06 AB12 AB14 AB16 AB17   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hideki Morishima             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Akinari Takagi             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation (72) Inventor Yoshihiro Saito             3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo             Non non corporation F term (reference) 2H049 BA02 BA05 BA06 BA07 BB03                       BC22                 2H059 AA23 AA33 AB06                 5C061 AA06 AB12 AB14 AB16 AB17

Claims (10)

【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
成する画像光生成手段と、 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
離手段とを有し、 前記画像光生成手段により生成された両画像光は、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透過した後に前記光分離手段に
入射するとともに、前記第2の位相光学素子を透過して
前記光分離手段に入射する際に前記光分離手段によって
分離可能な2種類の位相状態を有し、 かつ前記両画像光がそれぞれ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立
体画像表示装置。
1. Image light generating means for generating left-eye image light for entering the observer's left eye and right-eye image light for entering the right eye, and incident light for each 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 light, are alternately formed in the left-right direction, and light that separates two types of incident light having different phase states from each other. And a separation unit, wherein both image lights generated by the image light generation unit are transmitted through the first phase optical element and the second phase optical element in this order, and then the light separation is performed. Has two kinds of phase states which are incident on the means and are separable by the light separating means when passing through the second phase optical element and entering the light separating means, This is elliptically polarized light Stereoscopic image display apparatus, wherein the difference in phase of the image light is an odd multiple of [pi.
【請求項2】 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に
記載の立体画像表示装置。
2. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the two image lights are elliptically polarized lights having different rotation directions from each other.
【請求項3】 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1又は2に記載の立体画像表示装
置。
3. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the both image lights are circularly polarized light.
【請求項4】 前記第1および前記第2の位相光学素子
における前記2種類の領域が光に対して及ぼす位相変化
量の差が、πの奇数倍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 difference in the amount of phase change exerted on the light by the two types of regions in the first and second phase optical elements is an odd multiple of π.
The stereoscopic image display device according to any one of 1 to 3.
【請求項5】 前記光分離手段は、πの奇数倍の位相差
を有する2つの光を分離する性質を有することを特徴と
する請求項1から4のいずれかに記載の立体画像表示装
置。
5. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the light separating unit has a property of separating two lights having a phase difference of an odd multiple of π.
【請求項6】 前記光分離手段は、πの奇数倍の位相差
を有する2つの光のうち一方を透過させ、他方を遮断す
る性質を有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。
6. The stereoscopic image according to claim 5, wherein the light separating unit has a property of transmitting one of two lights having a phase difference of an odd multiple of π and blocking the other. Display device.
【請求項7】 前記光分離手段が直線偏光板であること
を特徴とする請求項5又は6に記載の立体画像表示装
置。
7. The stereoscopic image display device according to claim 5, wherein the light separating means is a linear polarizing plate.
【請求項8】 前記光分離手段に入射した前記左眼用画
像光のうちこの光分離手段を射出した光は観察者の左眼
の方向に方向付けられており、前記右眼用画像光のうち
この光分離手段を射出した光は観察者の右眼の方向に方
向付けられていることを特徴とする請求項1に記載の立
体画像表示装置。
8. Of the image light for the left eye incident on the light separating means, the light emitted from the light separating means is directed toward the left eye of the observer, and the light of the image light for the right eye is The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the light emitted from the light separating means is directed toward the right eye of the observer.
【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の領域を透過
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の領域を透
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手段から射出し、 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の領域を透過する光
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の領域を透過する
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手段から射出することを特
徴とする請求項8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 that passes through the first region of the first type optical region and the first region of the two types of regions of the second phase optical element, and the second region and the second optical region of the first phase optical element. The light transmitted through the second region in 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 separating means, and the first phase optical element Light transmitted 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 9. The stereoscopic image display device according to claim 8, wherein the light passing through is emitted to the other of the left eye direction and the right eye direction of the observer and is emitted from the light separating means.
【請求項10】 前記画像光生成手段が、左眼用画像光
を生成する左眼用画像表示手段と、右眼用画像光を生成
する右眼用画像表示手段と、ビームスプリッターとによ
り構成されていることを特徴とする請求項1に記載の立
体画像表示装置。
10. The image light generating means includes a left eye image display means for generating left eye image light, a right eye image display means for generating right eye image light, and a beam splitter. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein
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