JP2012123129A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多視点の立体画像表示を可能とし、左右画像の時間差が無い、高解像度の立体画像表示が可能な立体画像表示装置を提供する。
【解決手段】画素がマトリクス状に配置され、複数方向の複数視点に対応するよう、時分割駆動により各視点に対応する画像を順次形成する平面表示パネルと、平面表示パネル上の光学手段と、観察者が着用する偏光メガネと、平面表示パネルでの画像形成と、偏光メガネでの光透過を制御する制御装置を用いて立体画像表示装置を構成する。平面表示パネルは、右目用画像を形成する第一画像形成領域と左目用画像を形成する第二画像形成領域とを有し、光学手段は、第一画像形成領域と第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置され、偏光メガネは、第一偏光領域と第二偏光領域から投影される画像の透過と遮蔽を選択できるよう構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体画像表示装置に関する。

近年、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＰＤ）（以下、平面表示パネルとも言う）を使用した薄型テレビの開発が盛んに行われている。そして、その高性能化に向けた取り組みとして、ＦＰＤを使用した立体画像表示装置の開発が進められている。

従来の立体画像表示装置としては、多くが時分割駆動により左右の画像を、時間差をつけて観察者の目に送る方式を採用している。この方式には、高速で左右に移動する映像を含んでいる場合や、高速で上下に移動する映像を含んでいる場合に立体画像表示を正常に行うことができないという基本的な問題点がある。

特許文献１には、新規な光学手段を用いた新たな方式の立体画像表示装置が開示されている。この立体画像表示装置は、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ異なる領域に表示させる液晶ディスプレイと、新規光学手段として、ディスプレイの異なる領域に対向して配され、入射した光の偏光軸を互いに直交させる二つの異なる領域を有する位相差板とを有する。そして、この立体画像表示装置は、観察者に視差画像を投影して立体画像が得られるように構成されている。

特開２００６−２８４８７３号公報 特開平１１−３４１５１８号公報

以上の従来の立体画像装置は、ディスプレイを垂直に配置し、概ね正面方向に視点を定め、対向する観察者が画面を観察することを想定して設計されている。
このような従来の立体画像表示装置に対し、視点を増やして多視点化し、多人数の観察者が同時に高い臨場感を伴って立体画像を観察することができる立体画像表示装置の開発が求められている。

尚、ディスプレイを垂直に配置し、正面方向に視点を定めて観察する場合にも、左右に視点をずらしても立体画像視ができるよう視点数を複数設ける方式があり、多視点３Ｄ方式と呼ばれることがある。例えば、レンチキュラレンズ方式、パララックスバリア方式などが知られている。しかし、開発が求められる多視点化を可能とする立体画像表示装置は、多人数による多数の視点からの観察を想定したものであり、従来の多視点３Ｄ方式とは大きく異なるものである。

上述の新しい多視点の立体画像表示装置では、例えば、ディスプレイを水平に配置する。そして、複数の観察者がこれを囲んで複数の方向からそれぞれの視点に対応する立体画像を観察できるようにする。すなわち、新しい多視点対応の立体画像表示装置においては、観察する対象物を実際に多人数で取り囲んで観察する状況を、画面上で高い臨場感を伴って再現できる。

このような多視点を実現する立体画像の表示方式としては、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）あるいはプロジェクション表示装置と液晶シャッターメガネを用いた例などがある。

また、ＦＰＤを使用した表示の方式として、液晶ディスプレイとこの上に設けられた穴を通して異なる映像を見る方式や、垂直に配置し、視角を狭く制限した有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を回転台の上で高速回転させ周囲に多数の視点を現出させる方式などが提案されている。しかし、これらのＦＰＤを使用した表示の方式では、多人数が同時に高解像度の映像を観察することができない。

また、上述の多視点を実現する表示方式では、従来の立体画像表示装置の課題である左右画像の時間差についても、低減が求められる。

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。
すなわち、本発明の目的は、混信すること無く多視点の立体画像表示を可能とするとともに、左右画像の時間差が無い、高解像度の立体画像表示が可能な立体画像表示装置を提供することにある。

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。

本発明の態様は、画素がマトリクス状に配置され、複数方向に配置された複数の視点に対応するよう、時分割駆動により前記複数の視点のそれぞれに対応する画像を順次形成する平面表示パネルと、
平面表示パネルの前面側に設けられた光学手段と、
観察者が着用する偏光メガネと、
平面表示パネルでの画像形成と、偏光メガネの光の透過とを制御する制御装置とを有する立体画像表示装置であって、
画像は、右目用画像と左目用画像とからなり、
平面表示パネルは、それぞれ複数の画素からなる第一画像形成領域と第二画像形成領域とを有し、制御装置で制御されて、第一画像形成領域は右目用画像および左目用画像のいずれか一方の画像を、第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に形成するよう構成されるとともに、第一画像形成領域と第二画像形成領域は、フレームの切り替えに対応して、複数の視点のそれぞれに対応する前記右目用画像と前記左目用画像とを順次形成するよう構成されており、
光学手段は、第一画像形成領域と第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、第一偏光領域と第二偏光領域とは、いずれも１／４波長板を構成し且つ互いの光学軸が直交しており、
偏光メガネは、制御装置に制御され、第一偏光領域と第二偏光領域とからそれぞれ投影される画像の透過と遮蔽とを選択するよう構成されたことを特徴とする立体画像表示装置に関する。

本発明の態様において、偏光メガネは、右目用メガネ部と左目用メガネ部とを有し、右目用メガネ部と左目用メガネ部とはそれぞれ、円偏光板と光シャッターとなる液晶素子とを積層して構成されものであることが好ましい。

本発明の態様において、平面表示パネルに配置される視点の数は２以上であり、前記偏光メガネを２個以上有することが好ましい。

本発明の態様において、平面表示パネルにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われることが好ましい。

本発明の態様において、平面表示パネルにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることがより好ましい。

本発明の態様において、平面表示パネルは、液晶パネルを一対の偏光板で挟持して構成された液晶ディスプレイであり、
第一画像形成領域と第二画像形成領域は、液晶ディスプレイの立体画像の表示にかかる各水平ラインに対応していて、第一画像形成領域は水平奇数ラインおよび水平偶数ラインのいずれか一方の水平ラインに対応し、第二画像形成領域は他方の水平ラインに対応していることが好ましい。

本発明の態様において、平面表示パネルは、液晶パネルを一対の偏光板で挟持して構成された液晶ディスプレイであり、
第一画像形成領域と第二画像形成領域とはそれぞれ、液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた２本から６０本の水平ラインからなる画像形成領域であることが好ましい。

本発明の態様において、第一画像形成領域と第二画像形成領域とはそれぞれ、液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた３本から３０本の水平ラインからなる画像形成領域であることがより好ましい。

本発明の態様において、平面表示パネルは、表面が平坦なフラットサーフェス構造の、ＬＥＤ表示パネルおよび有機ＥＬパネルのいずれか一方の上に、偏光板を積層して構成されたものであることが好ましい。

本発明の態様において、平面表示パネルは筐体に収容されており、偏光メガネには赤外線センサが備えられ、筐体には制御装置によって制御される赤外線発信装置が備えられており、
第一画像形成領域と第二画像形成領域が複数の視点のそれぞれに対応する右目用画像と左目用画像とを形成するタイミングに同期して、偏光メガネは、第一偏光領域と第二偏光領域とからそれぞれ投影される画像の透過と遮蔽とを選択するよう構成されることが好ましい。

本発明の態様によれば、混信すること無く多視点の立体画像表示を可能とするとともに、左右画像の時間差が無い、高解像度の立体画像表示が可能な立体画像表示装置を提供することができる。

本実施の形態１の立体画像表示装置の構成を説明する模式的な分解斜視図である。 （ａ）は、本実施の形態１の偏光メガネの左目用メガネ部の構成を説明する模式的な分解斜視図であり、（ｂ）は、本実施の形態１の偏光メガネの右目用メガネ部の構成を説明する模式的な分解斜視図である。 （ａ）は、本実施の形態１の立体画像表示装置を用いて第１フレームで観察者が立体画像を観察する方法を模式的に示す図であり、（ｂ）は、本実施の形態１の立体画像表示装置を用いて第２フレームで観察者が立体画像を観察する方法を模式的に示す図である。 本実施の形態１の立体画像表示装置の別の例を構成する液晶パネルの模式的な平面図である。 本実施の形態１の立体画像表示装置の別の例を構成する位相差板の模式的な平面図である。 本実施の形態２の立体画像表示装置に形成された多視点の画像を観察する方法を模式的に説明する図である 本実施の形態３に適用可能なＬＥＤ表示パネルの模式的な平面図である。 （ａ）は、本実施の形態３に用いるＬＥＤ表示パネルの画素部分の拡大平面図であり、（ｂ）は、本実施の形態３に用いるＬＥＤ表示パネルの画素部分の拡大断面図である。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の立体画像表示装置１の構成を説明する模式的な分解斜視図である。

立体画像表示装置１は、時分割駆動が可能な高速応答表示の可能なＦＰＤを有する。本実施の形態１では、ＦＰＤとして複数の画素がマトリクス状に配置され、１２０Ｈｚ駆動が可能な液晶ディスプレイ３を用いることができる。

そして、立体画像表示装置１は、図１に示すように、バックライト２と、液晶ディスプレイ３と、光学手段である位相差板８とをこの順で備え、後述する制御装置１２とともに、図示されない筐体に収容されている。そして、立体画像表示装置１では、筐体（図示されない）に収納された立体画像表示部９が水平に配置される。

立体画像表示装置１は、２つの偏光メガネ１０ａ、１０ｂを備え、異なる位置から立体画像を観察しようとする２人の観察者５０ａ、５０ｂそれぞれが、偏光メガネ１０ａ、１０ｂそれぞれを着用する。

そして、立体画像表示装置１では、水平配置された立体画像表示部９を中心にし、異なる方向に位置する２人の観察者５０ａ、５０ｂそれぞれの視点に対応するよう画像の形成がなされる。すなわち、観察者５０ａ、５０ｂそれぞれの視点に対応する、異なる立体画像が時分割で表示される。したがって、立体画像表示装置１では、時分割表示により、複数の場所でそれぞれの場所に応じた異なる立体画像を、各視点間で混信すること無く提供することができる。尚、図１においては、観察者５０ａ、５０ｂが２人の場合を例示しているが、立体画像表示装置１では、観察者が２人に限られることは無い。より多くの観察者による立体画像の観察が可能である。すなわち、偏光メガネを３つ以上の多数準備し、複数の観察者が図１の観察者５０ａの視点から立体画像表示部９上の立体画像を観察することが可能である。同様に、別の複数の観察者が図１の観察者５０ｂの視点から立体画像表示部９上の立体画像を観察することが可能である。

そして、例えば、図１に示すような観察者が２人である例において、２人の観察者５０ａ、５０ｂが対向し、その中心にある観察対象を２方向から観察する状態を想定する。そして、２人の観察者５０ａ、５０ｂのそれぞれの左右の眼を想定し、撮像手段として４台のカメラを準備する。そのうちの２台ずつを一組とし、一組のカメラを用いて観察者５０ａの左右の目による観察を想定した観察対象の視差画像（第１画像）を取得する。残りの一組のカメラで観察者５０ｂの左右の目による観察を想定した観察対象の視差画像（第２画像）を取得する。

立体画像表示を行う立体画像表示装置１は、立体画像表示部９が水平に配置される。立体画像表示装置１では、対向する２人の観察者５０ａ、５０ｂの観察位置を想定した２方向の視点（第１視点および第２視点）が想定される。例えば、対向する観察者５０ａおよび観察者５０ｂの視点を想定し、図１の立体画像表示部９における下方向と上方向の２方向に第１視点および第２視点を配置する。

そして、時分割表示の技術を利用し、第１画像を立体画像表示装置１で表示し、次いで、第２画像を立体画像表示装置１に表示する。
２人の観察者５０ａ、５０ｂは、水平配置された立体画像表示装置部９を挟んで対向する位置から立体画像表示部９上の立体画像を観察する。具体的には、観察者５０ａは、図１における下方向から、立体画像表示部９の第１画像を観察し、観察者５０ｂは、上方向から立体画像表示部９の第２画像を観察する。その結果、上記した観察対象を実際に観察する状況が立体画像表示装置１において再現される。観察者５０ａ、５０ｂは、それぞれの観察位置に対応した観察対象の立体画像を、二人の中心に置かれた立体画像表示部９上で高い臨場感を伴って観察することができる。

このとき、観察者５０ａ、５０ｂの使用する偏光メガネ１０ａ、１０ｂは、観察者５０ａ、５０ｂの左右の目に対し、対応する左右の画像を振り分けて届けるとともに、光学的なシャッターの役割を果たす。したがって、他の観察者のための他の視点の立体画像は見えないようにすることができる。

以下、立体画像表示装置１を構成する各部の構造や作用を、より具体的に説明する。

液晶ディスプレイ３の筺体には、赤外線発信装置（図示されない）が設けられ、偏光メガネ１０ａ、１０ｂには、その赤外線発信装置から発信された赤外線を感知する赤外線センサ１１ａ、１１ｂが設けられている。そして、液晶ディスプレイ３の筺体内には、液晶ディスプレイ３での画像表示や、バックライト２の点灯状態の制御や、赤外線発信装置での赤外線の発信を制御する制御装置１２が配設されている。

バックライト２は、立体画像表示装置１で画像を表示している状態（以下、「立体画像表示装置１の使用状態」と称する）において、白色の無偏光を偏光板５の一面に向けて均一な光量となるように出射する。なお、本実施形態では、バックライト２に面光源を用いているが、面光源に替えて、例えばＬＥＤなどの点光源と集光レンズとの組み合わせでもよい。この集光レンズの一例は、フレネルレンズシートである。フレネルレンズシートは、一側面に同心状の凹凸するレンズ面を有し、背面側の中心の焦点から入射した光をほぼ平行光として前面側に射出することができる。

液晶ディスプレイ３は、液晶パネル６が一対の偏光板５および偏光板７により挟持されて構成される。

偏光板５は、液晶ディスプレイ３において、液晶パネル６におけるバックライト２側に配設される。偏光板５は、透過軸およびその透過軸に直交する吸収軸を有し、バックライト２から出射した無偏光が入射すると、その無偏光のうち透過軸方向と平行な偏光軸の光を透過し、吸収軸方向と平行な偏光軸の光を遮断する。ここで、偏光軸の方向とは、光における電界の振動方向のことであり、偏光板５における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者５０ａまたは観察者５０ｂが立体画像表示装置１を見たときの左右方向と平行な方向である。

液晶パネル６は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）等からなる透明電極などが配設されたガラス基板により液晶を挟持して構成されたものである。そして、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モード、ＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードまたはＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モードの液晶パネルの使用が可能である。これらはいずれも印加される電圧に従い液晶の配向変化が起こり、液晶パネル６の両面に配設された偏光板５、７の作用と組み合わされて、その透過光量の調節を可能としている。

液晶パネル６は、立体画像表示装置１において画像形成を担う重要な構成部材であり、一つの画面上で右目用画像と左目用画像とを同時に表示するものである。表示方法について以下で説明する。
液晶パネル６の画像表示部分においては、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。これら第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、図１に示すように、液晶パネル６水平ラインに対応して左右方向に区切った、互いに同一の面積を有する領域であり、複数の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２が上下方向に互い違いに配されている。

そして、制御装置１２による制御によって表示される一つのフレーム画像の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２のそれぞれに、例えば、第１視点に対応する右目用画像と左目用画像とを表示させる。ついで、フレーム切り替えにより、次のフレーム画像の第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２のそれぞれに、第２視点に対応する右目用画像と左目用画像とを表示させる。尚、フレーム切り替えに伴って行われる、第１視点に対応する右目用画像および左目用画像の表示と、第２視点に対応する右目用画像および左目用画像との入れ替えは、必ずしもフレーム切り替え毎になされる必要は無い。適宜上書きするフレーム期間を設け、適当な周期で入れ替えることが可能である。すなわち、立体画像表示装置１での第１視点に対応する画像と第２視点に対応する画像の入れ替えを、フレーム切り替えに対応して適当なタイミングで行うことが可能である。

本実施の形態の立体画像表示装置１においては、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けることが可能である。

その場合、表示される一つのフレーム画像の水平奇数ラインに対応する第一画像形成領域２１と、水平偶数ラインに対応する第二画像形成領域２２のそれぞれに、例えば、第１視点に対応する右目用画像および左目用画像とを表示させ、フレーム切り替え毎に、第２視点に対応する右目用画像および左目用画像を表示するよう画像の入れ替えを行うことが可能である。また、適宜、画像の上書き期間を設け、所定の周期で第１視点に対応する右目用画像および左目用画像と、第２視点に対応する右目用画像および左目用画像との間で入れ替えるよう構成することも可能である。

尚、図１には示されないが、液晶パネル６の周縁には外枠が配されており、液晶パネル６における第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２は、この外枠に支持される。

上述のように、立体画像表示装置１の使用状態において、ある一つのフレーム画像表示時に、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２にはそれぞれ、例えば、第１視点に対応する右目用画像および左目用画像が生成される。このときに偏光板５を透過した光が液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２に入射すると、第一画像形成領域２１の透過光は右目用画像の画像光（以下、「右目用画像光」と略称する）となる。一方、第二画像形成領域２２の透過光は左目用画像の画像光（以下、「左目用画像光」と略称する）となる。そして、制御装置１２による制御によって、フレームの切り替えによる第１視点に対応する画像と第２視点に対応する画像の入れ替えが行われた場合は、第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２には、それぞれ第２視点に対応する右目用画像および左目用画像が形成されるようになる。

尚、上述のある一つのフレーム画像表示時に、第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光および第二画像形成領域２２を透過した左目用画像光は、偏光板７を透過して、それぞれ特定方向の偏光軸を有する直線偏光となる。ここで、それぞれ特定方向の偏光軸とは、互いに同じ方向であってもよい。図１に示す例においては、ともに偏光軸が偏光板７の透過軸の方向と同じ方向である。

偏光板７は、液晶ディスプレイ３における観察者側に配置される。この偏光板７は、上述の場合の第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光、および第二画像形成領域２２を透過した左目用画像光が入射すると、これらのうち偏光軸が透過軸と平行な光を透過する。一方、偏光軸が吸収軸と平行（透過軸に垂直）な光を遮断する。ここで、偏光板７における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、偏光板５の透過軸の方向と垂直な方向である。

位相差板８は、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を有する。この位相差板８における第一偏光領域３１および第二偏光領域３２の位置および大きさは、図１に示すように、液晶パネル６の第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応している。

したがって、立体画像表示装置１の使用状態において、ある一つのフレーム画像表示時では、第一偏光領域３１には、上述の場合の第一画像形成領域２１を透過した第１視点に対応する右目用画像光が入射し、第二偏光領域３２には、第二画像形成領域２２を透過した第１視点に対応する左目用画像光が入射する。そして、制御装置１２による制御によって、フレームの切り替えによる第１視点に対応する画像と第２視点に対応する画像の入れ替えが行われた場合は、第一偏光領域３１には、第一画像形成領域２１を透過した第２視点に対応する右目用画像光が入射し、第二偏光領域３２には、第二画像形成領域２２を透過した第２視点に対応する左目用画像光が入射するようになる。

本実施の形態の立体画像表示装置１においては、上述のように、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが交互に設けられている。

したがって、位相差板８では、表示される一つのフレーム画像の水平奇数ラインに対応するように第一偏光領域３１が設けられ、水平偶数ラインに対応するように第二偏光領域３２が設けられている。

また、位相差板８の液晶ディスプレイ３に対向する面における第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界には、図示されない遮光部を設けることも可能である。この遮光部を設けることにより、位相差板８の第一偏光領域３１に隣接する第二偏光領域３２に入射するべき左目用の画像光のうち、その境界を超えて隣接する第一偏光領域３１に入射する画像光を吸収して遮ることが可能となる。

同様に、遮光部を設けることにより、位相差板８の第二偏光領域３２に隣接する第一偏光領域３１に入射するべき右目用の画像光のうち、その境界を超えて隣接する第二偏光領域３２に入射する画像光を吸収して遮ることが可能となる。このように、位相差板８に遮光部を設けることにより、立体画像表示装置１から出射される右目用画像光および左目用画像光においてクロストークを生じにくくさせることが可能となる。

位相差板８を構成する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２には、それぞれ１／４波長板が用いられる。第一偏光領域３１と第二偏光領域３２に用いられる１／４波長板の光学軸の設定については次のようにする。

水平に配置された立体画像表示装置１の立体画像表示部９に対し、図１に示すように、観察者５０ａが下側に位置し、観察者５０ｂが上側に位置するとした場合、液晶パネル６の水平ライン２１、２２は左右方向に伸びることになる。その場合、第一偏光領域３１では光学軸が右上４５度の方向となるよう設定され、第二偏光領域３２では、光学軸が水平ライン２１、２２の伸びる左右方向から左上４５度の方向となるよう設定される。すなわち、第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とでは、１／４波長板の光学軸が直交する。ここで、光学軸とは、光が第一偏光領域３１または第二偏光領域３２を透過するときの遅相軸を指す。

したがって、位相差板８の第一偏光領域３１には、偏光軸が左右方向と垂直な方向にある直線偏光として右目用画像光が入射するが、この入射した右目用画像光を左回りの円偏光として出射する。また、第二偏光領域３２は、入射した左目用画像光を右回りの円偏光として出射する。

図１の位相差板８における矢印は、この位相差板８を通過した偏光の回転方向を模式的に示している。第一偏光領域３１を透過した右目用画像光と、第二偏光領域３２を透過した左目用画像光とは、図１に矢印で示すように、その回転方向が互いに逆方向の円偏光となる。

尚、位相差板については、上述のように、光軸が互いに直交する１／４波長板から構成するのみではなく、光学軸が左右方向から右上４５度方向である１／２波長板を第一の偏光領域とし、実質的に位相差の無いガラスや樹脂等の部材を第二の偏光領域とした位相差板とすることも可能である。

その場合、入射する、直線偏光である画像光に対し、位相差板から出射してきた画像光は、透過する位相差板の領域に従い、光軸の９０度回転された直線偏光または光軸が回転されないままの直線偏光となる。したがって、これらの画像光に対し、後述するように、偏光メガネの右目用メガネ部と左目用メガネ部とを液晶素子と偏光板とから適宜構成することによって、それぞれ透過と遮蔽とを選択することが可能となり、上述と同様の機能を供えた立体画像表示装置を構成することが可能となる。

また、上記立体画像表示装置１は、位相差板８よりも観察者側に、位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２を透過した右目用画像光および左目用画像光を左右方向または上下方向の少なくとも一方の方向に拡散する拡散板を有してもよい。このような拡散板には、例えば左右方向または上下方向に延伸するかまぼこ状の凸レンズ（シリンドリカルレンズ）が複数配されたレンチキュラーレンズシート、または、凸レンズが平面状に複数配されたレンズアレイシートが用いられる。

立体画像表示装置１により立体画像を観察する場合、観察者５０ａ、５０ｂはそれぞれ、立体画像表示装置１から投影される右目用画像光および左目用画像光を、偏光メガネ１０ａ、１０ｂを着用して観察する。この偏光メガネ１０ａ、１０ｂには、観察者５０ａ、５０ｂの右目側にあたる位置に右目用メガネ部４１ａ、４１ｂが配置され、左目側にあたる位置に左目用メガネ部４２ａ、４２ｂが配置される。尚、偏光メガネ１０ａと偏光メガネ１０ｂとは実質的に同様の構造となる。

これら右目用メガネ部４１ａ、４１ｂおよび左目用メガネ部４２ａ、４２ｂは、電気的に駆動が可能な液晶素子を用いて構成される。例えば、ＴＮモード液晶素子などから構成されることが好ましい。そして、液晶素子は駆動装置（図示されない）とともに偏光メガネ１０ａ、１０ｂのフレームに固定されている。

なお、偏光メガネ１０ａ、１０ｂのフレームには、上述したように赤外線センサ１１ａ、１１ｂが備え付けられている。そして、液晶ディスプレイ３におけるフレームの切り替えによる第１視点に対応する画像と第２視点に対応する画像の入れ替えに同期して、制御装置１２の制御により、液晶ディスプレイ３の赤外線発信装置（図示されない）から、赤外線が同期信号として発信される。赤外線センサ１１ａ、１１ｂは、この赤外線を感知して、右目用メガネ部４１ａ、４１ｂおよび左目用メガネ部４２ａ、４２ｂを構成する上述の液晶素子の駆動を指示する。

尚、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、液晶ディスプレイ３におけるフレームの切り替えにともなう画像の入れ替えと、偏光メガネ１０ａ、１０ｂにおける右目用メガネ部４１ａ、４１ｂおよび左目用メガネ部４２ａ、４２ｂを構成する液晶素子の駆動との同期の取り方については、液晶ディスプレイ３の赤外線発信装置（図示されない）と偏光メガネ１０ａ、１０ｂの赤外線センサ１１ａ、１１ｂとからなるシステムによって実現されるよう構成されている。

しかし、こうした赤外線による無線のシステムのほかに、液晶ディスプレイ３の駆動を制御する制御装置１２と有線接続をして、液晶ディスプレイ３の駆動を制御する制御装置１２からの指令により右目用メガネ部４１ａ、４１ｂおよび左目用メガネ部４２ａ、４２ｂの駆動を制御するよう構成することも可能である。

偏光メガネ１０ａ、１０ｂを構成する右目用メガネ部４１ａ、４１ｂおよび左目用メガネ部４２ａ、４２ｂの構造について説明する。偏光メガネ１０ａと偏光メガネ１０ｂとは同様の構造である。したがって、例として偏光メガネ１０ａについて構造を説明する。
図２は、右目用メガネ部４１ａおよび左目用メガネ部４２ａの構成を説明する模式的な分解斜視図である。図２（ａ）は、左目用メガネ部４２ａの構成を説明する模式的な分解斜視図であり、図２（ｂ）は、右目用メガネ部４１ａの構成を説明する模式的な分解斜視図である。

偏光メガネ１０ａを構成する右目用メガネ部４１ａおよび左目用メガネ部４２ａは、それぞれ、画像光が入射する側（図３に示す最奥側）から偏光メガネ１０ａを着用する観察者側（図２における手前側）に向かって、１／４波長板４３ａ、４３ｂと、直線偏光板４４ａ、４４ｂと、液晶素子４５ａ、４５ｂと、直線偏光板４６ａ、４６ｂとをこの順で重ねて有する。そして、図示されない駆動装置などとともに、これらがフレーム（図示されない）に固定されている。

偏光メガネ１０ａの右目用メガネ部４１ａでは、１／４波長板４３ａと直線偏光板４４ａとが左円偏光板を構成する。そして、直線偏光板４４ａと液晶素子４５ａと直線偏光板４６ａとからなる部分は、明状態で光を透過し、暗状態で遮光する光シャッターとして機能する。すなわち、右目用メガネ部４１ａでは、左円偏光板とシャッター機能を有して光シャッターとなる液晶素子とが積層されて構成されていることになる。

同様に、左目用メガネ部４２ａでは、右円偏光板とシャッター機能を有して光シャッターとなる液晶素子とが積層されて構成されていることになる。

したがって、偏光メガネ１０ａでは、右目用メガネ部４１ａにおいて、左回りの円偏光である右目用画像光を透過して、観察者５０ａの右目に入射させることが可能である。そして、左目用メガネ部４２ａにおいて、右回りの円偏光である左目用画像光を透過して、観察者５０ａの左目に入射させることが可能である。
また、右目用メガネ部４１ａと左目用メガネ部４２ａとを同時に光シャッターとして機能させ、観察者５０ａの左右の目に入射する画像光を全て遮蔽することもできる。

次に本実施の形態の立体画像表示装置１を使用して多視点の立体画像を表示し、それを観察する方法について説明する。

図３は、本実施の形態の立体画像表示装置１による多視点の立体画像表示を観察者が観察する方法を模式的に説明する図である。図３（ａ）は、本実施の形態の立体画像表示装置１を用い、第１フレームで観察者が立体画像を観察する方法を模式的に示し、図３（ｂ）は、本実施の形態１の立体画像表示装置１を用い、第２フレームで観察者が立体画像を観察する方法を模式的に示す。

本実施の形態１では、上述のようにＦＰＤとして１２０Ｈｚ駆動の液晶ディスプレイ３を用いることが可能である。
図１に示す制御装置１２（図３（ａ）、図３（ｂ）では図示されない）の制御により、立体画像表示部９の液晶ディスプレイ３（図３（ａ）、図３（ｂ）では図示されない）では、ある一つのフレームである第１フレームにおいて、上述の第１視点に対応する右目用画像を奇数ラインであるに形成し、第１視点に対応する左目用画像を偶数ラインに形成する。続く第２フレームでは第２視点に対応する右目用画像を奇数ラインに、第２視点に対応する左目用画像を偶数ラインに形成することになる。

そして、第１視点の観察者５０ａは、立体画像表示部９の位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２から投影される右目用画像光および左目用画像光を、偏光メガネ１０ａを着用して観察する。位相差板８の第一偏光領域３１から出射する右目用画像光は左円偏光であり、第二偏光領域３２から左目用画像光は右円偏光である。

偏光メガネ１０ａでは、上述のように、右目用メガネ部４１ａとして左円偏光板とその後方にシャッター機能を持つ液晶素子とを積層して有しており、左目用メガネ部４２ａとして右円偏光板とその後方にシャッター機能を持つ液晶素子とを積層して有している。偏光メガネ１０ｂでは、上述のように、右目用メガネ部４１ｂとして左円偏光板とその後方にシャッター機能を持つ液晶素子とを積層して有しており、左目用メガネ部４２ｂとして右円偏光板とその後方にシャッター機能を持つ液晶素子とを積層して有している。

そして、第１フレームでは、図３（ａ）に模式的に示すように、観察者５０ａの偏光メガネ１０ａの液晶素子は明状態となっている。したがって、右目用画像光および左目用画像光はそれぞれ、観察者５０ａの対応する右目および左目に届くことになる。一方、観察者５０ｂの偏光メガネ１０ｂでは、図３（ａ）に模式的に示すように、液晶素子は暗状態である。したがって、右目用メガネ部４１ｂと左目用メガネ部４２ｂでは立体画像表示部９からの画像光が遮蔽される。したがって、観察者５０ｂは第１フレームの画像光を感知することができない。

第１フレームに続く第２フレームでは、観察者５０ａの偏光メガネ１０ａは、図３（ｂ）に模式的に示すように、液晶素子がシャッター機能を発揮して暗状態となる。一方、観察者５０ｂの偏光メガネ１０ｂでは、液晶素子が明状態となって右目用および左目用の画像光を透過する。その結果、第２フレームでは、第２視点の右目用画像光および左目用画像光が観察者５０ｂの対応する右目および左目に届くことになる。そして、観察者５０ａでは画像光が偏光メガネ１０ａにより遮蔽される。したがって、観察者５０ａは第２フレームの第２視点の画像光を感知することができない。

こうした時分割による立体画像表示方法を以降のフレームでも順次繰り返すことで、観察者５０ａおよび観察者５０ｂはそれぞれの観察位置に対応した立体画像のみを継続して観察することができる。

以上の画像表示と観察方法に従うことにより、本実施形態の立体画像表示装置１では、立体画像を観察する場合の左右画像の時間差がなくなる。そして、長時間の立体画像観察にも疲れを感じることが少なくなり、より快適に立体画像を観察する環境を実現させることができる。また、高速応答のＦＰＤパネルにおける時分割駆動の採用により、複数の場所でそれぞれの場所に応じた異なる画像を、各視点間で互いに混信させることなく得ることができる。

また、図１に示す本実施の形態の立体画像表示装置１を使用して、多視点立体画像の表示を行う方法として別の方法を実施することも可能である。

その場合、本実施の形態１では、ＦＰＤとして液晶ディスプレイ３を２４０Ｈｚで駆動して立体画像表示に用いることが望ましい。

別の多視点立体画像表示方法では、上述の１２０Ｈｚ駆動の場合と同様、例えば、ある一つのフレームである第１フレームにおいて、上述の第１視点に対する右目用画像を奇数ラインに形成し、第１視点に対応する左目用画像を偶数ラインに形成する。

続く第２フレームでは、黒画面表示を行い、さらに続く第３フレームで表示される画像とのクロストーク混信を避けようにする。

第２フレームに続く第３フレームでは、第２視点に対応する右目用画像を奇数ラインに、第２視点に対応する左目用画像を偶数ラインに形成する。続く第４フレームでは黒画面表示をさせ、続く第５フレームで表示される画像とのクロストーク混信を避けようにする。

そして、第１視点の観察者５０ａは、立体画像表示部９の位相差板８の第一偏光領域３１および第二偏光領域３２から投影される右目用画像光および左目用画像光を、偏光メガネ１０ａを着用して観察する。

そして、第１フレームに続く第２フレームまでは、図３（ａ）に模式的に示すように、観察者５０ａの偏光メガネ１０ａの液晶素子は明状態になっている。よって、第１フレームの右目用および左目用の画像光は観察者５０ａのそれぞれ対応する左右の目に到達する。一方、観察者５０ｂの偏光メガネ１０ｂでは、図３（ａ）に模式的に示すように、液晶素子は暗状態にある。したがって、右目用メガネ部４１ｂと左目用メガネ部４２ｂでは立体画像表示部９からの画像光を遮蔽し、観察者５０ｂは第１フレームの画像光を感知することができない。

第２フレームの後、第３フレームと第４フレームでは、観察者５０ａの偏光メガネ１０ａは、図３（ｂ）に模式的に示すように、液晶素子のシャッター機能を発揮させ、暗状態となる。一方、観察者５０ｂの偏光メガネ１０ｂでは、液晶素子が明状態となり、画像光を透過する。その結果、第３フレームでは、第２視点の右目用および左目用の画像光が観察者５０ｂの対応する目に到達する。一方、観察者５０ａでは第３フレームの画像光が偏光メガネ１０ａにより遮蔽される。したがって、観察者５０ａは第３フレームの第２視点の画像光を感知することができない。

こうした立体画像表示部９での黒表示も併用した時分割による立体画像表示を、以降のフレームでも順次繰り返すことで、観察者５０ａおよび観察者５０ｂはそれぞれの観察位置に対応した立体画像のみをクロストーク混信無く、継続して観察することができる。

尚、上記の表示方法の例では、第１フレームに続く第２フレーム、および第３フレームに続く第４フレームで、黒表示を行ってクロストーク混信を低減するが、バックライト２の消灯を利用した他の低減方法を行うことも可能である。
例えば、第１フレームに続く第２フレーム、および第３フレームに続く第４フレームではそれぞれ第１フレームおよび第３フレームの画像の上書きを行うことにする。そして、第１視点に対応する画像と第２視点に対応する画像の書き換えを行う第１フレームと第３フレームでは、制御装置１２の制御によって、バックライト２を消灯する。その結果、画像が画面上で書き換えられる状況を観察者５０ａ、５０ｂに見えないようにすることができ、クロストーク混信を低減することが可能である。

以上の方法に従うことにより、本実施形態の立体画像表示装置１では、観察者はそれぞれの観察位置に対応した立体画像のみをクロストーク混信無く、継続して観察することができる。

次に、本実施の形態の立体画像表示装置１においては、上述のように、液晶パネル６の画像表示にかかる全水平ラインの各一本それぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とが設けられている。その場合、位相差板８においても、液晶パネル６の各水平ラインに対応する第一画像形成領域２１および第二画像形成領域２２の位置および大きさに対応して、第一偏光領域３１および第二偏光領域３２が形成される。

そして、本実施形態の立体画像表示装置１では、対向する観察者５０ａ、５０ｂの視線を想定し、図１における下方向と上方向の２方向に第１視点および第２視点が配置される。その場合、クロストークが問題となることがある。
すなわち、上下の方向に視野角を大きくとった場合に、例えば、液晶パネル６の第一画像形成領域２１を透過した右目用画像光の一部が、左目用画像光のみ入射するはずの第二偏光領域３２に入射し、そのまま左目用画像光とともに観察者５０ａ、５０ｂの左目に届いてしまいクロストークを発生させる懸念がある。
本実施形態の立体画像表示装置１では、クロストークを抑え、液晶ディスプレイ３の水平ラインと垂直な上下方向に広い視野角特性を有することが求められる。

このタイプのクロストークは、位相差板８において位相差特性の異なる第一偏光領域３１と第二偏光領域３２とが互いに隣接するように設けられていることに起因する。そして、クロストークは互いに隣接する第一偏光領域３１と第二偏光領域３２との境界領域で起こる。

クロストークの強度は、全水平ラインのそれぞれに対応するよう、第一画像形成領域２１と第二画像形成領域２２とを設けた場合に最も高いものとなる。

したがって、クロストーク低減のためには、例えば上述のように、位相差板８において第一偏光領域３１と隣接する第二偏光領域３２との境界領域に遮光部を設けることが有効である。しかしながら、その場合に画像表示に有効な画像光も遮光されることがあり、光の利用効率が低下する懸念がある。

そこで、クロストーク低減のための別の方法として、位相差板８において第一偏光領域３１と隣接する第二偏光領域３２との境界領域を減らす方法が考えられる。
すなわち、本実施の形態の立体画像表示装置の液晶パネルにおいては、上から垂直方向に順次、例えば複数本ずつの水平ラインを束ねて便宜上一つの組を構成し、その束ねられた水平ラインの組のそれぞれに対応するよう、同一面積の第一画像形成領域と第二画像形成領域とを設けることが可能である。

図４は、本実施の形態１の立体画像表示装置の別の例を構成する液晶パネルの模式的な平面図である。

図５は、本実施の形態１の立体画像表示装置の別の例を構成する位相差板の模式的な平面図である。

本実施の形態１の立体画像表示装置の別の例では、液晶パネル６ａと位相差板８ａとを用い、他の構成は図１の示された立体画像表示装置１と同様である。

図４に示すように、液晶パネル６ａの第一画像形成領域２１ａと第二画像形成領域２２ａは、垂直方向に連続して並べられた複数の水平ライン２３ａからそれぞれ構成されている。特に、図４において示される例の液晶パネル６ａでは、第一画像形成領域２１ａと第二画像形成領域２２ａがそれぞれ、連続して並べられた３本の水平ライン２３ａから構成されている。

その結果、液晶パネル６ａの最上部にある１本目の水平ラインから３本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１ａを構成し、４本目の水平ラインから６本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２ａを構成し、さらに、７本目の水平ラインから９本目の水平ラインまでが束ねられて第一画像形成領域２１ａを構成し、１０本目の水平ラインから１２本目の水平ラインまでが束ねられて第二画像形成領域２２ａを構成して、３本ずつの水平ライン２３ａを順次束ねて、液晶パネル６ａで互い違いに複数の第一画像形成領域２１ａおよび第二画像形成領域２２ａが配されている。

それに対し、図４に示す位相差板８ａでは、液晶パネル６ａの第一画像形成領域２１ａおよび第二画像形成領域２２ａの位置および大きさに対応して、第一偏光領域３１ａおよび第二偏光領域３２ａが形成される。それらの面積は、束ねて組にする水平ライン２３ａの本数に従い大きくなる。したがって、位相差板８ａにおいて、第一偏光領域３１ａと隣接する第二偏光領域３２ａとの境界領域を少なくすることができる。

クロストークは、第一偏光領域３１ａと隣接する第二偏光領域３２ａとの境界領域で発生することから、本実施の形態の立体画像表示装置の別の例では、クロストークの発生が少なくなる。このとき、液晶パネル６ａの第一画像形成領域２１ａおよび第二画像形成領域２２ａを形成するために束ねて組にする水平ライン２３ａの本数の増加に従い、クロストークは低減され、観察者はクロストークを感じにくくなる。

尚、本実施の形態１の立体画像表示装置１の別の例では、第一画像形成領域２１ａと第二画像形成領域２２ａとを構成する水平ライン２３ａの本数は３本に限られるわけではなく、複数本から構成することが可能である。例えば、第一画像形成領域２１ａと第二画像形成領域２２ａとを構成する水平ライン２３ａの本数を１０本以上とすることなどが可能である。

本実施の形態１の立体画像表示装置の別の例では、クロストークを低減して立体画像表示部の視野角を広げることと、観察者にとって違和感の無い自然な立体画像表示を実現することを考慮する。その結果、液晶パネル６ａにおいて、第一画像形成領域２１ａおよび第二画像形成領域２２ａを構成する水平ライン２３ａの本数が選択される。そして、第一画像形成領域２１ａと第二画像形成領域２２ａとを構成する水平ライン２３ａの本数は、２本から６０本とすることが好ましく、３本から３０本とすることがより好ましい。

そして、液晶パネル６ａにおいて、ある一つのフレームにおいて、第一画像形成領域２１ａと第二画像形成領域２２ａのそれぞれに、例えば、第１視点に対応する右目用画像および左目用画像とを表示させることができる。そして、フレーム切り替えに従い、第２視点に対応する右目用画像および左目用画像を表示するよう画像の書き換えを行うことが可能である。また、適宜、画像の上書き期間を設け、所定の周期で第１視点に対応する右目用画像および左目用画像と、第２視点に対応する右目用画像および左目用画像との間で入れ替えるよう構成することも可能である。こうしてクロストークを低減し、時分割で多視点の立体画像を得ることができる。

（実施の形態２）
上述の本実施の形態１では、対向する２人の観察者５０ａ、５０ｂの観察位置を想定した２方向の視点（第１視点および第２視点）に対応する立体画像表示装置１について説明した。本発明において、対応可能な視点の数は２つに限られることは無い。立体画像表示装置の使用目的に応じて適宜増加するなど、変更することが可能である。以下、本実施の形態２として、異なる方向の４視点に対応するよう構成された例について説明する。

本実施の形態２では、配置される視点の数が４個であり、対応するよう偏光メガネが４個となること以外、立体画像表示部など立体画像表示装置の主要構成は、上述の実施の形態１と同様である。したがって、共通する構成については、同一の符号を用い、図１などの図面も併用して説明する。

本実施の形態２の立体画像表示装置１００は、時分割駆動が可能な高速応答表示の可能なＦＰＤを有する。本実施の形態１では、ＦＰＤとして複数の画素がマトリクス状に配置され、２４０Ｈｚ駆動が可能な液晶ディスプレイ３を用いることが可能である。

図６は、本実施の形態２の立体画像表示装置１００に形成された多視点の画像を観察する方法を模式的に説明する図である。図６では、第１フレームにおいて観察者１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄが立体画像表示部１０９上の立体画像を観察する状況を模式的に示している。

立体画像表示装置１００は、上述の実施の形態１と同様の構造の立体画像表示部１０９と、４人の観察者１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄが着用する偏光メガネ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄとを有する。立体画像表示装置１００では、上述の実施の形態１と同様、立体画像表示部１０９が水平に配置される。偏光メガネ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄの構成は、上述した偏光メガネ１０ａ、１０ｂと同様である。

このとき、観察者１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄの使用する偏光メガネ１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、観察者１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄの左右の目に対し、対応する左右の視差画像を振り分けて届けるとともに、シャッターの役割を果たす。したがって、他の観察者のための他の視点の立体画像は見えないようにすることができる。

尚、図６では、偏光メガネ１１０ａの内部の液晶素子（図示されない）は、いずれも明状態であり、画像光を透過させる状態にあることを示している。そして一方、偏光メガネ１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄでは、内部の液晶素子（図示されない）がいずれも暗状態となっており、画像光を遮蔽する状態にあることを示している。

立体画像表示装置１００では、図６に示すように、立体画像表示部１０９において、観察者１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄの観察位置を想定した４方向の視点（第１視点、第２視点、第３視点および第４視点）に対応できるよう構成されている。例えば、図６に示すように４人の観察者１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄの４つの視点を想定する。すなわち、図６の下方向と上方向と右方向と左方向の４方向に第１視点、第２視点、第３視点および第４視点が配置される。

４人の観察者１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄは、彼らの中心にある、水平配置された立体画像表示装置部１０９上の画像を観察する。具体的には、観察者１５０ａは、図６における下方向から、立体画像表示部１０９の第１視点の画像を観察し、観察者１５０ｂは、上方向から立体画像表示部１０９の第２視点の画像を観察する。また、観察者１５０ｃは、図６における右方向から、立体画像表示部１０９の第３視点の画像を観察し、観察者１５０ｄは、左方向から立体画像表示部１０９の第４視点の画像を観察する。

そして、時分割表示の技術を利用し、第１視点に対応する立体画像と第２視点に対応する立体画像と第３視点に対応する立体画像と第４視点に対応する立体画像とを立体画像表示装置１００において順次表示する。

すなわち、制御装置１２（図６においては図示されない）の制御により、ある一つのフレーム（第１フレームと称する）において、立体画像表示部１０９の有する偏光板１０８の第一偏光領域１３１から右目用画像光が投影され、第二偏光領域１３２から左目用画像光が投影される。観察者１５０ａは、偏光メガネ１１０ａを着用してそれらを観察する。図６に示すように、第１フレームでは、観察者１５０ａの偏光メガネ１１０ａのみが右目用および左目用の画像光を透過し、第１視点に対応する立体画像を立体画像表示部９上で観察する。

第１フレームに続く第２フレームでは、観察者１５０ｂが、立体画像表示部１０９の有する偏光板１０８の第一偏光領域１３１から投影される右目用画像光と第二偏光領域１３２から投影される左目用画像光とを、偏光メガネ１１０ｂを着用して観察する。第２フレームでは観察者１５０ｂの偏光メガネ１１０ｂのみが、右目用および左目用の画像光を透過できる状態にされる。こうして観察者１５０ｂのみが、第２視点に対応する立体画像を立体画像表示部９上で観察する。

第２フレームに続く第３フレームでは、観察者１５０ｃが、立体画像表示部１０９の有する偏光板１０８の第一偏光領域１３１から投影される右目用画像光と第二偏光領域１３２から投影される左目用画像光とを、偏光メガネ１１０ｃを着用して観察する。第３フレームでは観察者１５０ｃの偏光メガネ１１０ｃのみが、右目用および左目用の画像光を透過できる状態にされる。こうして観察者１５０ｃのみが、第３視点に対応する立体画像を立体画像表示部９上で観察する。

第３フレームに続く第４フレームでは、観察者１５０ｄが、立体画像表示部１０９の有する偏光板１０８の第一偏光領域１３１から投影される右目用画像光と第二偏光領域１３２から投影される左目用画像光とを、偏光メガネ１１０ｄを着用して観察する。第４フレームでは観察者１５０ｄの偏光メガネ１１０ｄのみが、右目用および左目用の画像光を透過できる状態にされる。こうして観察者１５０ｄのみが、第４視点に対応する立体画像を立体画像表示部９上で観察する。

そしてさらに、続くフレームでは、再び観察者１５０ａが、立体画像表示部１０９の有する偏光板１０８の第一偏光領域１３１から投影される右目用画像光と第二偏光領域１３２から投影される左目用画像光とを、偏光メガネ１１０ａを着用して観察する。このフレームでは、再び、図６に示すように、観察者１５０ａの偏光メガネ１１０ａのみが右目用および左目用の画像光を透過できる状態にされる。したがって、観察者１５０ａは、上述の第１フレームの第１の視点に対応する画像に続く立体画像を観察する。

そして、立体画像表示装置１００では、以上の時分割表示を利用した立体画像の表示を繰り返す。
その結果、観察者１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄは、それぞれの観察位置と視点に対応した観察対象の立体画像を、４人の中心に置かれた立体画像表示部９上で高い臨場感を伴って観察することができる。

以上の構成と画像の表示方法に従うことにより、本実施の形態２の立体画像表示装置１００では、立体画像を観察する場合の左右画像の時間差がなくなる。そして、長時間の立体画像観察にも疲れを感じることが少なくなり、より快適に立体画像を観察する環境を実現させることができる。また、高速応答パネルによる時分割駆動の採用により、４つの場所でそれぞれの場所に応じた異なる立体画像を、各視点間で互いに混信させることなく得ることができる。

（実施の形態３）
上述の本実施の形態１では、対向する２人の観察者５０ａ、５０ｂの観察位置を想定し、上下２方向の視点を想定して構成された立体画像表示装置１について説明した。そして、立体画像表示装置１では、クロストークの懸念があることを説明した。こうしたクロストークの問題は、前述の実施の形態２においても同様に発生する。

クロストークを低減するためには、図１に示した、上述の実施の形態１の立体画像表示装置１などにおいて、液晶ディスプレイ３の代わりに、他の方式のＦＰＤを使用することも有効である。例えば、時分割駆動が可能で、クロストークの低減に有効な広視角特性の他方式ＦＰＤを用い、位相差板８との間に視差を生じないようにすることが好ましい。具体的には、広い視角特性を有するとともに、その上に積層される位相差板８との間隔を十分狭く取ることができるＦＰＤを用いること好ましい。その場合、例えば、液晶ディスプレイに比べて広い視角特性を有し、時分割駆動の可能なＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）表示パネルや有機ＥＬパネルの使用が好ましい。

図７は、本実施の形態３に適用可能なＬＥＤ表示パネルの模式的な平面図である。

図８は、本実施の形態３に適用可能なＬＥＤ表示パネルの画素部分を拡大して模式的に説明する図である。図８（ａ）は、本実施の形態３に用いるＬＥＤ表示パネルの画素部分の拡大平面図であり、図８（ｂ）は、本実施の形態３に用いるＬＥＤ表示パネルの画素部分の拡大断面図である。

図７および図８に示すＬＥＤ表示パネル２００は、画像を表示する複数の画素２０１がマトリクス状に配列されている。そして、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、本実施の形態３に適用可能なＬＥＤ表示パネル２００は、発光部２０２がＬＥＤ表示パネル２００の表面近傍に配置され、表面が平坦なフラットサーフェス構造を有することが好ましい。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、ＬＥＤ表示パネル２００の各画素２０１は、赤色、緑色および青色の３色の発光が可能な発光部２０２により構成される。ＬＥＤ表示パネル２００は、赤色、緑色および青色の３色の発光が可能な発光部２０２を多数備えカラー画像の表示が可能とされている。発光部２０２の間には、遮光部としてブラックマトリクス２０３が設けられている。こうして広い視野角特性を実現することが可能となる。

図７および図８に示すＬＥＤ表示パネル２００を用い、ＬＥＤ表示パネル２００の表面に、例えば、直線偏光板を積層する。尚、ＬＥＤ表示パネル２００は自発光素子であり、立体画像表示装置１が有するようなバックライトは設けられない。そして、図１に示す実施の形態１の立体画像表示装置１の立体画像表示部９と同様の画像形成特性を有する立体画像表示部を構成する。本実施の形態３では、そのＬＥＤ表示パネル２００を用いた立体画像表示部を使用し、偏光メガネ等を準備し、図１に示す実施の形態１の立体画像表示装置１と同様の立体画像表示装置を構成する。

その結果、上述の実施の形態１や実施の形態２と同様の時分割表示を利用した立体画像表示方法を実施することが可能となり、多視点の立体画像を時分割で表示することが可能となる。その結果、クロストークを低減するとともに、立体画像を観察する場合の左右画像の時間差がなくなる。そして、長時間の立体画像観察にも疲れを感じることが少なくなり、より快適に立体画像を観察する環境を実現させることができる。また、時分割駆動による時分割表示の採用により、複数の場所でそれぞれの場所に応じた異なる立体画像を、各視点間で互いに混信させることなく得ることができる。

本実施の形態３の立体画像表示装置では、ＬＥＤ表示パネルを使用したが、発光部がドットマトリクス配列された、同様のフラットサーフェス構造の有機ＥＬパネルを使用して、立体画像表示装置を構成することも可能である。
有機ＥＬパネルを使用して立体画像表示装置を構成することにより、クロストークの低減しながら、複数の場所でそれぞれの場所に応じた異なる立体画像を、各視点間で互いに混信させることなく提供することができる。

尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。

１、１００ 立体画像表示装置
２ バックライト
３ 液晶ディスプレイ
５、７ 偏光板
６、６ａ 液晶パネル
８、８ａ、１０８ 位相差板
９、１０９ 立体画像表示部
１０ａ、１０ｂ、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ 偏光メガネ
１１ａ、１１ｂ 赤外線センサ
１２ 制御装置
２１、２１ａ 第一画像形成領域
２２、２２ａ 第二画像形成領域
２３ａ 水平ライン
３１、３１ａ、１３１ 第一偏光領域
３２、３２ａ、１３２ 第二偏光領域
４１ａ、４１ｂ 右目用メガネ部
４２ａ、４２ｂ 左目用メガネ部
４３ａ、４３ｂ １／４波長板
４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ 直線偏光板
４５ａ、４５ｂ 液晶素子
５０ａ、５０ｂ、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ 観察者
２００ ＬＥＤ表示パネル
２０１ 画素
２０２ 発光部
２０３ ブラックマトリクス

Claims (10)

1. 画素がマトリクス状に配置され、複数方向に配置された複数の視点に対応するよう、時分割駆動により前記複数の視点のそれぞれに対応する画像を順次形成する平面表示パネルと、
   前記平面表示パネルの前面側に設けられた光学手段と、
   観察者が着用する偏光メガネと、
   前記平面表示パネルでの画像形成と、前記偏光メガネの光の透過とを制御する制御装置とを有する立体画像表示装置であって、
   前記画像は、右目用画像と左目用画像とからなり、
   前記平面表示パネルは、それぞれ複数の前記画素からなる第一画像形成領域と第二画像形成領域とを有し、前記制御装置で制御されて、前記第一画像形成領域は前記右目用画像および前記左目用画像のいずれか一方の画像を、前記第二画像形成領域は他方の画像をそれぞれ同時に形成するよう構成されるとともに、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、フレームの切り替えに対応して、前記複数の視点のそれぞれに対応する前記右目用画像と前記左目用画像とを順次形成するよう構成されており、
   前記光学手段は、前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とに対応する位置と大きさで、第一偏光領域と第二偏光領域とが配置されていて、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とは、いずれも１／４波長板を構成し且つ互いの光学軸が直交しており、
   前記偏光メガネは、前記制御装置に制御され、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とからそれぞれ投影される画像の透過と遮蔽とを選択するよう構成されたことを特徴とする立体画像表示装置。
2. 前記偏光メガネは、右目用メガネ部と左目用メガネ部とを有し、前記右目用メガネ部と前記左目用メガネ部とはそれぞれ、円偏光板と光シャッターとなる液晶素子とを積層して構成されもの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. 前記平面表示パネルに配置される視点の数は２以上であり、前記偏光メガネを２個以上有することを特徴とする請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
4. 前記平面表示パネルにおけるフレームの切り替えは、１２０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
5. 前記平面表示パネルにおけるフレームの切り替えは、２４０Ｈｚ以上の周期で行われることを特徴とする請求項４に記載の立体画像表示装置。
6. 前記平面表示パネルは、液晶パネルを一対の偏光板で挟持して構成された液晶ディスプレイであり、
   前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域は、前記液晶ディスプレイの立体画像の表示にかかる各水平ラインに対応していて、前記第一画像形成領域は水平奇数ラインおよび水平偶数ラインのいずれか一方の水平ラインに対応し、前記第二画像形成領域は他方の水平ラインに対応していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
7. 前記平面表示パネルは、液晶パネルを一対の偏光板で挟持して構成された液晶ディスプレイであり、
   前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とはそれぞれ、前記液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた２本から６０本の水平ラインからなる画像形成領域であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
8. 前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域とはそれぞれ、前記液晶パネルの垂直方向に連続して並べられた３本から３０本の水平ラインからなる画像形成領域であることを特徴とする請求項７に記載の立体画像表示装置。
9. 前記平面表示パネルは、表面が平坦なフラットサーフェス構造の、ＬＥＤ表示パネルおよび有機ＥＬパネルのいずれか一方の上に、偏光板を積層して構成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
10. 前記平面表示パネルは筐体に収容されており、前記偏光メガネには赤外線センサが備えられ、前記筐体には前記制御装置によって制御される赤外線発信装置が備えられており、
    前記第一画像形成領域と前記第二画像形成領域が前記複数の視点のそれぞれに対応する前記右目用画像と前記左目用画像を形成するタイミングに同期して、前記偏光メガネは、前記第一偏光領域と前記第二偏光領域とからそれぞれ投影される画像の透過と遮蔽とを選択するよう構成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。