JP2013140202A - 立体視用表示装置、及び立体視用表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クロストークを効果的に抑制する。
【解決手段】立体視用表示装置１２は、出射手段と、複屈折部材２１と、投影部材２２と、位相差板２６と、を備える。出射手段は、右眼画像及び左眼画像の映像光を出射する。複屈折部材２１は、映像光の光路上に設けられ、第１波長分散性を示す。投影部材２２は、複屈折部材２１を反射または透過した映像光を投影する。位相差板２６は、映像光Ｌの光路上に設けられ、第１波長分散性とは対照な波長分散性としての第２波長分散性を示すと共に、複屈折部材２１により発生する位相差を相殺する。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体視用表示装置、及び立体視用表示方法に関する。

円偏光眼鏡を用いて視聴者に立体画像を観察させる立体視用表示装置が知られている。このような立体視用表示装置では、プロジェクタ等から、右眼用の映像光と左眼用の映像光を出射する。これらの映像光は、映像合成面であるスクリーンで合成される。視聴者は、左右の映像光を分離するための眼鏡を介してスクリーンを観察することで、分離された右眼用の映像光と左眼用の映像光がそれぞれ左右の目に入り、立体画像を観察する。

クロストークの発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、映像光源の偏光方向に対して平行または直角の光学主軸を有する光学素子で、直線偏光の映像光を反射させることが開示されている。

特開平３−１３４６４８号公報

しかしながら、上記従来技術では、立体画像を良好に観察することのできないクロストークの発生を、十分に抑制することができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、クロストークを効果的に抑制することができる、立体画像表示装置、及び立体画像表示方法を提供することを主な目的とする。

本発明の立体視用表示装置は、出射手段と、複屈折部材と、投影部材と、位相差板と、を備える。出射手段は、右眼画像及び左眼画像の映像光を出射する。複屈折部材は、前記映像光の光路上に設けられ、第１波長分散性を有する。投影部材は、前記複屈折部材を反射または透過した映像光を投影する。位相差板は、前記映像光の前記投影部材までの光路上に設けられ、前記第１波長分散性と対称な波長分散性をもつ第２波長分散性を有し、前記複屈折部材により生じた位相差を相殺する。

本発明の立体表示方法は、右眼画像及び左眼画像の映像光を出射するステップと、前記映像光に第１波長分散性を付与するステップと、前記映像光に前記第１波長分散性と対称な波長分散性をもつ第２波長分散性を付与すると共に前記第１波長分散性により生じた位相差を相殺するステップと、前記第１波長分散性と前記第２波長分散性を付与された映像光を投影するステップと、を備える。

本発明によれば、立体視用表示装置において、クロストークを効果的に抑制することができる、という効果を奏する。

図１は、本実施の形態の立体画像表示システムの模式図である。 図２は、位相差の説明図である。 図３は、位相差板の一例を示す模式図である。 図４は、波長分散性の一例を示す線図である。 図５は、波長分散性の一例を示す線図である。 図６は、波長分散性の一例を示す線図である。 図７は、波長分散性の一例を示す線図である。 図８は、波長分散性の一例を示す線図である。 図９は、波長分散性の一例を示す線図である。 図１０は、分散位相差板の調整方法の一例を示す図である。 図１１は、波長分散性の一例を示す線図である。 図１２は、波長分散性の一例を示す線図である。 図１３は、クロストークのリーク量を示す図である。 図１４は、変形例における立体画像表示システムの模式図である。 図１５は、変形例における立体画像表示システムの模式図である。 図１６は、変形例における立体画像表示システムの模式図である。

以下に添付図面を参照して、本実施の形態にかかる立体画像表示装置、及び立体画像表示システムの実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施の形態の立体画像表示システム１０の模式図である。

立体画像表示システム１０は、立体画像表示装置１２、及び円偏光眼鏡１４を備える。

立体画像表示装置１２は、出射部１６（出射手段）、１／４波長板１７、ミラー１８、ミラー２０、及び投影部材２２を備える。これらの出射部１６、１／４波長板１７、ミラー１８、及びミラー２０は、本実施の形態では、筐体２４内に配置されている。投影部材２２は、筐体２４の開口部に設置されている。

出射部１６は、直線偏光の映像光を出射する。出射部１６は、出射部１６Ａ、及び出射部１６Ｂを含む。出射部１６Ａは、視聴者の右眼用の映像光ＬＡを直線偏光で出射する。出射部１６Ｂは、視聴者の左眼用の映像光ＬＢを直線偏光で出射する。なお、右眼用の映像光ＬＡ、及び左眼用の映像光ＬＢは映像信号の光路を模式的に示したものである。また、右眼用の映像光ＬＡ、及び左眼用の映像光ＬＢを総称して説明する場合には、単に、映像光Ｌと称して説明する。

例えば、出射部１６Ａは、光源、変調部、及び投影レンズ等を備えた構成が挙げられる（図示省略）。光源は、光を出射する。変調部は、光源から出射した光を直線偏光に変換すると共に右眼用の映像信号により変調し、直線偏光の右眼用の映像光ＬＡとする。投影レンズは、変調部から出射した右眼用の直線偏光ＬＡの映像光を拡大して出射する。出射部１６Ｂは、右眼用の映像信号に変えて左眼用の映像信号を用いる以外は、出射部１６Ａと同じ構成である。

なお、出射部１６は、右眼用及び左眼用の各々の映像光Ｌを直線偏光で出射する装置であればよく、出射部１６Ａ及び出射部１６Ｂを備えた構成に限られない。例えば、出射部１６は、１台の出射部１６から右眼用の映像光ＬＡと左眼用の映像光ＬＢとを交互に分割出力する時分割方式の装置であってもよい。

１／４波長板１７は、出射部１６から出射した直線偏光の映像光Ｌを円偏光に変換する。１／４波長板１７は、１／４波長板１７Ａ及び１／４波長板１７Ｂを含む。１／４波長板１７Ａは、出射部１６Ａの光出射側に設けられている。１／４波長板１７Ａは、出射部１６Ａから出射した直線偏光の映像光ＬＡを、第１回転方向（例えば、右回転）の円偏光に変換する。

１／４波長板１７Ｂは、出射部１６Ｂの光出射側に設けられている。１／４波長板１７Ｂは、出射部１６Ｂから出射した直線偏光の映像光ＬＢを、第１回転方向とは逆方向の第２回転方向(例えば、左回転)の円偏光に変換する。

ミラー１８及びミラー２０は、１／４波長板１７の光出射側に設けられている。ミラー１８は、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射した円偏光の映像光Ｌを反射する。ミラー１８は、本実施の形態では、入射する円偏光の映像光Ｌに対して４５°の角度で設置されている。ミラー２０は、ミラー１８の光出射側（光反射側）に設けられている。ミラー２０は、本実施の形態では、入射する円偏光の映像光Ｌに対して、４５°の角度で設置されている。

投影部材２２は、出射部１６から出射し、ミラー１８及びミラー２０で反射された右眼用の映像光ＬＡと左眼用の映像光ＬＢを投影する。

本実施の形態では、投影部材２２は透過型スクリーンである場合を説明する。例えば、投影部材２２は、表面をレンズ状に加工されたレンチキュラレンズと、表面をプリズム状に加工されたフレネルレンズと、を含む。投影部材２２に到達した映像光は、フレネルレンズを透過後、レンチキュラレンズに拡大投影される。なお、右眼用の円偏光の映像光ＬＡと、左眼用の円偏光の映像光ＬＢとは、投影部材２２上で重なって投影される。

円偏光眼鏡１４は、１／４波長板１３、及び偏光板１５を備える。１／４波長板１３は、右眼用の１／４波長板１３Ａ、及び左眼用の１／４波長板１３Ｂを含む。１／４波長板１３Ａは、出射部１６Ａから出射し、１／４波長板１７Ａで第１回転方向の円偏光に変換された映像光ＬＡを、直線偏光に変換する。１／４波長板１３Ｂは、出射部１６Ｂから出射し、１／４波長板１７Ｂで第２回転方向の円偏光に変換された映像光ＬＢを、直線偏光に変換する。

偏光板１５は、偏光板１５Ａ、及び偏光板１５Ｂを含む。偏光板１５Ａは、１／４波長板１３によって直線偏光に変換された映像光Ｌの内、右眼用の直線偏光の映像光ＬＡを選択的に透過する。偏光板１５Ｂは、１／４波長板１３によって直線偏光に変換された映像光Ｌの内、左眼用の直線偏光の映像光ＬＢを選択的に透過する。

このような構成の立体画像表示システム１０では、立体画像表示装置１２の出射部１６Ａ及び出射部１６Ｂの各々から、右眼用の直線偏光の映像光ＬＡ、及び左眼用の直線偏光の映像光ＬＢが出射する。出射部１６Ａ及び出射部１６Ｂの各々から出射した映像光Ｌは、１／４波長板１７Ａ及び１／４波長板１７Ｂによって、互いに逆回転方向の円偏光の映像光Ｌに変換される。

１／４波長板１７Ａ及び１／４波長板１７Ｂから出射した、円偏光の右眼用の映像光ＬＡと、円偏光の左眼用の映像光ＬＢは、ミラー１８及びミラー２０で反射し、投影部材２２に到る。投影部材２２には、右眼用の円偏光の映像光ＬＡと、左眼用の円偏光の映像光ＬＢとが、投影部材２２上で重なって投影される。

投影部材２２に投影された映像光Ｌは、円偏光眼鏡１４に到る。詳細には、右眼用の円偏光の映像光ＬＡは、１／４波長板１３Ａによって直線偏光の映像光ＬＡに変換された後に、偏光板１５Ａを選択的に透過して、視聴者の右眼に到る。また、左眼用の円偏光の映像光ＬＢは、１／４波長板１３Ｂによって直線偏光の映像光ＬＢに変換された後に、偏光板１５Ｂを選択的に透過して、視聴者の左眼に到る。このため、円偏光眼鏡１４をかけた視聴者は、立体画像を観察することができる。

ここで、１／４波長板１７によって直線偏光から円偏光に変換された映像光Ｌが、円偏光を維持したまま映像光Ｌの光路上を進み、円偏光眼鏡１４に到るとする。この場合には、円偏光眼鏡１４をかけた視聴者は、立体画像を良好に観察することができる。

しかしながら、円偏光眼鏡１４には、楕円偏光の映像光Ｌが到る場合がある。このような場合には、クロストークが発生し、視聴者は、立体画像を観察することが困難となる。

このような楕円偏光の発生は、立体画像表示システム１０に設けられた各種の複屈折部材２１によって生じる。複屈折部材２１は、光の振動面により屈折率の異なる複屈折を有する部材であり、波長によって異なる位相差を発生させる特性を有する。すなわち、複屈折部材２１は、特定の波長分散性を示す部材である。なお、複屈折部材２１の波長分散性を、第１波長分散性と称して説明する。

本実施の形態では、ミラー１８及びミラー２０が、複屈折部材２１として機能する。

なお、複屈折部材２１が１枚の部材である場合には、第１波長分散性は、該１枚の部材の波長分散性を示す。立体画像表示システム１０が、複屈折部材２１として機能する複数の部材を含む場合には、第１波長分散性は、波長分散性を示さず且つ位相差が０である光を、複屈折部材２１として機能する複数の部材を連続して反射または透過させた後の、該光の示す波長分散性を示す。

複屈折部材２１には、立体画像表示装置１２における映像光Ｌの光路上に存在する複屈折を有する部材が含まれ、ミラー１８及びミラー２０に限られない。例えば、複屈折部材２１には、投影部材２２を構成するレンズや、投影部材２２の表面に塗布された複屈折を有する表面層等を含んでもよい。

なお、本実施の形態において、位相差とは、各複屈折部材２１の光入射面に垂直な成分（Ｓ偏光成分）の、複屈折部材２１による反射または透過後の位相変化と、複屈折部材２１の光入射面に平行な成分（Ｐ偏光成分）の、複屈折部材２１による反射または透過後の位相変化と、の差を示す。

図２は、位相差の説明図である。図２に示すように、ミラー１８やミラー２０の反射面に、映像光Ｌが入射角θで入射する。この場合、反射角θで反射した映像光Ｌに含まれるＰ偏光成分の反射光Ｒｐと、Ｓ偏光成分の反射光Ｒｓには、入射角θ及び映像光Ｌの波長に依存した位相差Ｄが発生する。

このように、複屈折部材２１は、波長に応じて異なる位相差を発生させる、第１波長分散性を示す。このため、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射した円偏光の映像光Ｌの光路上に、複屈折部材２１が存在すると、複屈折部材２１によって、円偏光が楕円偏光に変換される。楕円偏光の映像光Ｌが円偏光眼鏡１４に到達すると、円偏光の映像光Ｌを直線偏光に変換する１／４波長板１３では、楕円偏光を直線偏光に変換することとなるため、クロストークが発生する。

図１に戻り、説明を続ける。そこで、本実施の形態の立体画像表示装置１２では、１／４波長板１７の光出射側で、且つ円偏光眼鏡１４の光入射側における、映像光Ｌの光路上に、位相差板２６を備える。なお、図１には、位相差板２６を、１／４波長板１７の光出射側で且つ複屈折部材２１の光入射側における、映像光Ｌの光路上に配置した場合を示した。

位相差板２６は、複屈折部材２１の第１波長分散性とは逆の第２波長分散性を示すと共に、複屈折部材２１により発生する位相差を相殺する。

第２波長分散性は、第１波長分散性によって示される波長と位相差の関係とは対称である波長分散性を示す。対称の波長分散性とは、第１波長分散性によって示される波長と位相差の関係を示す線図と同じ曲率（または傾き）で且つ曲率（または傾き）の正負が位相差方向に逆であることを示す。言い換えれば、第２波長分散性は、第１波長分散性を示す直線または曲線の傾きの正負を位相差方向に逆転させた直線または曲線によって示される波長分散性である。

また、複屈折部材２１により発生する位相差を相殺する、とは、複屈折部材２１によって発生した位相差を、位相差の無い状態、すなわち位相差０の状態とすることを示す。

位相差板２６を備えた構成とすることで、複屈折部材２１によって発生した位相差及び波長分散性が、位相差板２６によって相殺される。このため、複屈折部材２１及び位相差板２６を経由した円偏光の映像光Ｌは、円偏光の映像光Ｌとして出射する。

なお、位相差板２６は、立体画像表示システム１０の映像光Ｌの光路上に設けられている複屈折部材２１の構成材料や配置に応じて、上記特性を満たすように調整すればよい。

例えば、上記特性を満たす１枚の位相差板２６を調整してもよいし、複数枚の部材を組み合わせることで、上記特性を満たす位相差板２６を調整してもよい。

位相差板２６を、複数枚の部材を組み合わせた構成とする場合について、詳細に説明する。

図３は、位相差板２６の一例を示す模式図である。図３に示すように、位相差板２６を、分散位相差板２６Ａ（第１位相差板）と、シフト位相差板２６Ｂ（第２位相差板）と、から構成する。なお、これらの分散位相差板２６Ａ及びシフト位相差板２６Ｂの配列順は、分散位相差板２６Ａをシフト位相差板２６Ｂの光入射側に設けてもよいし、分散位相差板２６Ａをシフト位相差板２６Ｂの光出射側に設けてもよい。

また、分散位相差板２６Ａの光学軸方向（図３中、矢印ＸＡ方向）と、シフト位相差板２６Ｂの光学軸方向（図３中、矢印ＸＢ方向）は、複屈折部材２１の内の光出射側の最も近い位置に存在する複屈折部材２１（図１及び図３では、ミラー１８）の反射面に対して水平または垂直となるように設置する。

分散位相差板２６Ａは、複屈折部材２１の第１波長分散性とは逆の第２波長分散性を示す。シフト位相差板２６Ｂは、複屈折部材２１によって発生した位相差を相殺する特性を有する。具体的には、シフト位相差板２６Ｂは、波長分散性を有さず且つ入射光に一定の位相差を発生させる。波長分散性を有さない、とは、波長によって異なる位相差の生じないことを示す。すなわち、シフト位相差板２６Ｂは、波長分散性を有さず（波長に対する位相差が一定であり）、且つ複屈折部材２１によって発生した位相差を相殺して「０」とする位相差を有する部材である。

これらの分散位相差板２６Ａ及びシフト位相差板２６Ｂの組合せは、立体画像表示システム１０に設けられた複屈折部材２１の構成材料や配置に応じて、上記特性を満たすように、調整すればよい。

次に、第１波長分散性に応じた位相差板２６の調整について、詳細に説明する。

上述したように、複屈折部材２１は、構成材料や配置（すなわち、映像光Ｌの入射角）に応じて、異なる第１波長分散性を示す。図４は、複屈折部材２１の波長分散性を、構成材料及び入射角毎に示す線図である。

図４（Ａ）は、複屈折部材２１として、映像光Ｌの反射面が銀（Ａｇ）で構成されたミラー１８における、波長分散性を示す線図である。図４（Ａ）に示すように、映像光Ｌの反射面を銀で構成した場合、長波長になるほど位相差の絶対値が小さい正分散性の波長特性を示す。

そして、映像光Ｌの反射面への入射角が小さくなるほど（６０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇ）、線図３０Ａ〜線図３０Ｇに示すように、位相差の絶対値が低くなる。
線図３０Ａは入射角６０度を示し、線図３０Ｂは入射角５５度、線図３０Ｃは入射角５０度、線図３０Ｄは入射角４５度、線図３０Ｅは入射角４０度、線図３０Ｆは入射角３５度、線図３０Ｇは入射角３０度を示す。

図４（Ｂ）は、複屈折部材２１として、映像光Ｌの反射面がアルミニウム（Ａｌ）で構成されたミラー１８における、波長分散性を示す線図である。図４（Ｂ）に示すように、映像光Ｌの反射面をアルミニウムで構成した場合、長波長になるほど位相差の絶対値が小さい正分散性の波長特性を示す。

そして、映像光Ｌの反射面への入射角が小さくなるほど（６０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇ）、線図３２Ａ〜線図３２Ｇに示すように、位相差の絶対値が低くなる。線図３２Ａは入射角６０度を示し、線図３２Ｂは入射角５５度、線図３２Ｃは入射角５０度、線図３２Ｄは入射角４５度、線図３２Ｅは入射角４０度、線図３２Ｆは入射角３５度、線図３２Ｇは入射角３０度を示す。

図４（Ｃ）は、複屈折部材２１として、映像光Ｌの反射面がクロム（Ｃｒ）で構成されたミラー１８における、波長分散性を示す線図である。図４（Ｃ）に示すように、映像光Ｌの反射面をクロムで構成した場合、長波長になるほど位相差の絶対値が小さい正分散性の波長特性を示す。

そして、映像光Ｌの反射面への入射角が小さくなるほど（６０ｄｅｇ〜３０ｄｅｇ）、線図３４Ａ〜線図３４Ｇに示すように、位相差の絶対値が低くなる。線図３４Ａは入射角６０度を示し、線図３４Ｂは入射角５５度、線図３４Ｃは入射角５０度、線図３４Ｄは入射角４５度、線図３４Ｅは入射角４０度、線図３４Ｆは入射角３５度、線図３４Ｇは入射角３０度を示す。

また、複屈折部材２１の構成材料等によっては、長波長になるほど位相差の絶対値が大きい、逆分散性の波長特性を示す場合もある。例えば、ミラー１８の表面に、増反射膜が形成され、像反射膜が反射面となっている場合等である。この増反射膜には、例えば、誘電体多層膜等が挙げられる。

図５は、逆分散性の波長特性の一例を示す線図である。

図５に示すように、ミラー１８の映像光Ｌの反射面に増反射膜が形成されている場合、ミラー１８は、長波長になるほど位相差の絶対値が大きい逆分散性の波長特性を示す。そして、映像光Ｌの反射面への入射角が大きくなるほど（３０ｄｅｇ〜６０ｄｅｇ）、線図４４Ａ〜線図４４Ｇに示すように、位相差の絶対値が高くなる。線図４４Ａは入射角３０度を示し、線図４４Ｂは入射角３５度、線図４４Ｃは入射角４０度、線図４４Ｄは入射角４５度、線図４４Ｅは入射角５０度、線図４４Ｆは入射角５５度、線図４４Ｇは入射角６０度を示す。

そして、立体画像表示装置１２に、複屈折部材２１として、複数の複屈折部材（例えば、ミラー１８、ミラー２０等）が設けられている場合には、複数の各複屈折部材を通過した映像光Ｌの第１波長分散性は、設置された各複屈折部材の構成材料や、映像光Ｌの入射角や、複屈折部材の組合せ等によって定まる。

図６は、複屈折部材２１として、２枚のミラー１８及びミラー２０が、映像光Ｌに対する入射角θが４５°の角度で設置されているときの、第１波長分散性の一例を構成材料ごとに示した。なお、図６では、ミラー１８及びミラー２０の反射面がアルミである場合、ミラー１８及びミラー２０の反射面が銀である場合、ミラー１８及びミラー２０の反射面がクロムである場合の各々の第１波長分散性の一例を示した。すなわち、言い換えれば、図６は、図１に示す位置にミラー１８及びミラー２０を設置した場合の、複屈折部材２１の第１波長分散性の一例を示す図である。

図６に示すように、反射面がアルミニウムであるミラー１８及びミラー２０の映像光Ｌの光入射角を４５°として設置した複屈折部材２１とした場合、複屈折部材２１によって反射された映像光Ｌの位相差は、波長４５０ｎｍでは２８．９ｄｅｇ、波長５５０ｎｍでは２３．６ｄｅｇ、波長６５０ｎｍでは２０．０ｄｅｇである。また、反射面が銀であるミラー１８及びミラー２０の映像光Ｌの光入射角を４５°として設置した複屈折部材２１とした場合、ミラー１８及びミラー２０によって反射された映像光Ｌの位相差は、波長４５０ｎｍでは６１．４ｄｅｇ、波長５５０ｎｍでは４６．８ｄｅｇ、波長６５０ｎｍでは３８．３ｄｅｇである。

また、反射面がクロムであるミラー１８及びミラー２０の映像光Ｌの光入射角を４５°として設置した複屈折部材２１とした場合、ミラー１８及びミラー２０によって反射された映像光Ｌの位相差は、波長４５０ｎｍでは３３．７ｄｅｇ、波長５５０ｎｍでは２６．０ｄｅｇ、波長６５０ｎｍでは２６．５ｄｅｇである。

上述したように、複屈折部材２１の構成材料や配置によって、複屈折部材２１の示す第１波長分散性は異なる。このため、立体画像表示システム１０では、立体画像表示システム１０における複屈折部材２１の第１波長分散性に応じて、第１波長分散性とは逆の第２波長分散性を示すと共に、複屈折部材２１により発生する位相差を相殺する位相差板２６を調整する。

図７は、複屈折部材２１の第１波長分散性と、位相差板２６の第２波長分散性と、を示す線図である。なお、図７では、複屈折部材２１が正分散性の波長特性を示す場合を示した。

図７に示すように、複屈折部材２１の第１波長分散性が、線図３６で示される正分散性の波長特性を示すとする。この場合には、位相差板２６として、線図４２で示される正分散性の波長特性を示す位相差板２６を調整する。そして、調整した位相差板２６を、１／４波長板１７の光出射側で、且つ円偏光眼鏡１４の光入射側における、映像光Ｌの光路上に設置すればよい。

なお、線図４２で示される位相差板２６の波長分散性は、図７に示すように、複屈折部材２１の第１波長分散性（線図３６参照）を相殺すると共に、位相差を０とする特性を示す。このため、出射部１６から位相差板１７を介して出射した円偏光の映像光Ｌは、位相差板２６によって線図４２の波長分散性を示す映像光Ｌに変換された後に、線図３６の第１波長分散性を示す複屈折部材２１（ミラー１８及びミラー２０）によって反射されることで、波長分散性が無く且つ位相差０の映像光Ｌに変換される（線図３９参照）。このため、位相差板２６及び複屈折部材２１を経由した映像光Ｌは、楕円偏光ではなく、円偏光の映像光Ｌとして、円偏光眼鏡１４に到達する。

なお、位相差板２６を、分散位相差板２６Ａ及びシフト位相差板２６Ｂで構成する場合には、例えば、線図３６によって示される第１波長分散性とは逆の波長分散性である第２波長分散性を示す分散位相差板２６Ａを用意する。この分散位相差板２６Ａとしては、例えば、図７に示す、線図４０によって示される波長分散性を示す分散位相差板２６Ａを用意する。また、分散位相差板２６Ａとして、位相差板２６と複屈折部材２１を経由した後の映像光Ｌの位相差を０とするように、波長分散性を有さず且つ、線図４０と線図４２の位相差の差分に相当する位相差のシフト位相差板２６Ｂを用意すればよい。

すると、線図４０によって示される第２波長分散性を示す分散位相差板２６Ａと、線図３８によって示される、波長分散性を示さず且つ一定の位相差を発生させるシフト位相差板２６Ｂと、によって、線図４２によって示される波長分散性を示す位相差板２６となる。

なお、図７では、複屈折部材２１が、正分散性の波長特性を示す場合に、正分散性の波長特性を示す位相差板２６を調整する場合を示した。

一方、複屈折部材２１が逆分散性の波長特性を示す場合には、逆分散性の波長特性を示す位相差板２６を調整すればよい。

図８は、複屈折部材２１及び位相差板２６の、逆分散性の波長特性を示す線図である。図８に示すように、複屈折部材２１の第１波長分散性が、線図５４で示されるように、逆分散性の波長特性を示すとする。この場合には、位相差板２６として、線図４８で示される、逆分散性の波長特性を示し、且つ上記特性を満たす位相差板２６を調整すればよい。

なお、線図４８で示される逆分散性の波長特性を示す位相差板２６は、複屈折部材２１の第１波長分散性（線図５４）を相殺すると共に、位相差を０とする特性を示す。このため、出射部１６から位相差板１７を介して出射した円偏光の映像光Ｌは、位相差板２６によって線図４８の波長分散性を示す映像光Ｌに変換された後に、線図５４の第１波長分散性を示す複屈折部材２１（ミラー１８及びミラー２０）によって反射されることで、波長分散性が無く且つ位相差０の映像光Ｌに変換される（線図５０参照）。このため、位相差板２６及び複屈折部材２１を経由した映像光Ｌは、楕円偏光ではなく、円偏光の映像光Ｌとして、円偏光眼鏡１４に到達する。

次に、第１波長分散性に応じた位相差板２６の、具体的な調整方法を説明する。まず、分散位相差板２６Ａの調整方法の一例を説明する。

上述のような特性を有する分散位相差板２６Ａは、例えば、以下のようにして調整すればよい。なお、位相差板２６を１枚の部材で構成する場合には、分散位相差板２６Ａと同様にして、所望の波長分散性を示す位相差板２６を調整すればよい。

分散位相差板２６Ａの調整方法としては、例えば、分散位相差板２６Ａの構成材料を選択することで波長分散性を調整する方法が挙げられる。

この場合には、例えば、分散位相差板２６Ａを、複数の高分子材料を混合したポリマーアロイから構成する。そして、このポリマーアロイに含まれる各高分子材料の種類や混合比率や重量平均分子量等を調整することで、目的の波長分散性を示す分散位相差板２６Ａを調整する。

具体的には、分散位相差板２６Ａを、正の固有複屈折を示す高分子材料と、負の固有複屈折を示す高分子材料と、を含むポリマーアロイとする。

なお、これらの高分子材料は、例えば、溶融状態で射出成型等を行うことで配向する。正の固有複屈折を示す高分子材料は、配向状態では、主鎖方向（延伸方向）の屈折率が、他の方向に比べて高い。一方、負の固有複屈折を示す高分子材料は、配向状態では、主鎖方向（延伸方向）に交差する方向の屈折率が他の方向に比べて高い。

このため、この正の固有複屈折を示す高分子材料と、負の固有複屈折を示す高分子材料と、これらの混合比率を調整することで、所望の波長分散性を示す分散位相差板２６Ａを調整することができる。

正の固有複屈折を示す高分子材料には、たとえば、ポリカーボネートが挙げられる。

負の固有複屈折を示す高分子材料には、例えば、ポリスチレンが挙げられる。

なお、分散位相差板２６Ａは、例えば、混合対象の高分子材料を、特定の波長分散性を示す分散位相差板２６Ａとなる比率で混合し、溶融した後に、成型することによって配向状態とすることで生成すればよい。成形方法としては、例えば、押出成形、キャスト成形、インフレーション成形等が挙げられる。また、混合対象の高分子材料を有機溶剤に溶解した後に、キャスト乾燥固化し、さらに、延伸することで生成してもよい。

図９は、分散位相差板２６Ａを、２種類の高分子材料から構成した場合の、屈折率の一例を示す線図である。

図９に示すように、線図６２で示される正の固有複屈折を示す高分子材料Ａと、線図６０で示される負の固有複屈折を示す高分子材料Ｂと、特定の比率で混合溶融した後に、射出成型等によって延伸して分散位相差板２６Ａを調整する。調整した分散位相差板２６Ａは、例えば、線図６４に示されるように、屈折率差が長波長側で高い波長分散性を示す分散位相差板２６Ａとなる。

このように、分散位相差板２６Ａの構成材料を調整することで、目的とする特性の分散位相差板２６Ａを調整することができる。

なお、分散位相差板２６Ａの調整方法は、上記方法に限られない。

例えば、分散位相差板２６Ａを、互いに異なる波長分散性を示す２枚の分散位相差板から構成し、遅相軸方向が直交する方向となるように配置する。そして、各分散位相差板の波長分散特性を調整することで、所望の波長分散性を示す分散位相差板２６Ａを調整してもよい。

図１０は、分散位相差板２６Ａの調整方法の一例を示す図である。

図１０に示すように、例えば、分散位相差板２６Ａを、互いに異なる波長分散性を示す複数の分散位相差板から構成する。図１０には、一例として、分散位相差板２６Ａを、２枚の分散位相差板２７Ａ、及び分散位相差板２７Ｂから構成する場合を示した。

図１０に示すように、波長分散性の異なる２種類の分散位相差板２７Ａと、分散位相差板２７Ｂと、を用意する。そして、これらの分散位相差板２７Ａの遅相軸方向（図１０中、矢印Ｘ方向参照）と、分散位相差板２７Ｂの遅相軸方向（図１０中、矢印Ｙ方向）と、が直交するように配置する。そして、分散位相差板２７Ａおよび分散位相差板２７Ｂの波長分散特性を調整することで、分散位相差板２６Ａの波長分散性を調整する。

図１１は、分散位相差板２６Ａを、互いに異なる波長分散性を示す２枚の分散位相差板から構成した場合の、波長分散性の一例を示す線図である。

図１１に示すように、線図６６によって示される波長分散性を示す分散位相差板２７Ａと、線図６８によって示される波長分散性を示す分散位相差板２７Ｂと、を遅相軸方向が直交するように配置する。すると、これらの分散位相差板２７Ａ及び分散位相差板２７Ｂによって構成された分散位相差板２６Ａは、例えば、線図７０によって示される波長分散性を示す分散位相差板２６Ａとなる。

このため、互いに異なる波長分散性を示す複数の分散位相差板を用い、各々の波長分散性を調整して組合せて用いることで、所望の波長分散性を示す分散位相差板２６Ａを調整することができる。

なお、分散位相差板２６Ａの波長分散性の調整方法は、上記調整方法に限られない。

また、シフト位相差板２６Ｂについても同様に、構成材料を調整することで、波長分散性を示さず且つ所望の一定の位相差を発生させる位相差板を調整すればよい。

例えば、シフト位相差板２６Ｂには、波長分散の少ない環状オレフィン樹脂を用い、延伸方向への延伸長を調整することで、所望の一定の位相差を発生させる位相差板に調整すればよい。

以上説明したように、本実施の形態の立体画像表示装置１２では、１／４波長板１７の光出射側で、且つ円偏光眼鏡１４の光入射側における、映像光Ｌの光路上に、位相差板２６を備える。位相差板２６は、複屈折部材２１の第１波長分散性とは逆の第２波長分散性を示すと共に、複屈折部材２１により発生する位相差を相殺する。

このため、複屈折部材２１を経由することによって円偏光の映像光Ｌが楕円偏光の映像光Ｌに変換された場合であっても、複屈折部材２１と位相差板２６を経由することで、円偏光の映像光Ｌが円偏光眼鏡１４に到達することとなる。

図１２は、複屈折部材２１の第一波長分散性と位相差が相殺されることを示す線図である。

図１２に示すように、複屈折部材２１が、線図５８Ｂによって示される第１波長分散性を示すとする。この場合、該第１波長分散性とは逆の波長分散性を有し且つ位相差を０とする特性を有する位相差板２６を光路上に配置する。具体的には、線図５８Ａによって示される波長分散性を示す位相差板２６を光路上に配置する。これによって、円偏光眼鏡１４には、位相差０で且つ波長分散性の無い映像光Ｌ、すなわち円偏光の映像光Ｌが到達することとなる。

図１３は、図１２に示す構成において、位相差板２６を設置した場合のクロストークのリーク量と、位相差板２６を設置しなかった場合のクロストークのリーク量とを示す図である。なお、クロストークのリーク量とは、各波長における、右眼のクロストークのリーク量と、左眼のクロストークのリーク量の内、大きい方のリーク量を示す。

右眼のクロストークのリーク量は、右眼に届く左眼用の映像光Ｌの強度を、右眼に届く右眼用の映像光Ｌの強度で除算した値に、１００を乗算した値である。また、左眼のクロストークのリーク量は、左眼に届く右眼用の映像光Ｌの強度を、左眼に届く左眼用の映像光Ｌの強度で除算した値に、１００を乗算した値である。

なお、これらのリーク量は、輝度計または照度計により右眼用の映像光Ｌのみを出力し、右目用眼鏡、左目用眼鏡を透過した強度をそれぞれ測定する。また左眼用の映像光Ｌのみを出力し、右目用眼鏡、左目用眼鏡を透過した強度をそれぞれ測定する。これらの強度から右眼のクロストークのリーク量、左眼のクロストークのリーク量を算出することによって測定できる。

図１３に示すように、位相差板２６を映像光Ｌの光路上に設置しなかった場合には、映像光Ｌに含まれる波長に応じたリーク量のリークが発生する（線図５９Ａ参照）。一方、位相差板２６を光路上に設置した場合には、クロストークのリーク量は、線図５８Ｂに示すように、ほぼ０％となる。

このため、本実施の形態の立体画像表示システム１０では、クロストークを抑制することができる。

一方、位相差板２６を有さない構成である場合には、円偏光眼鏡１４の偏光特性と、円偏光眼鏡１４に到る映像光Ｌの偏光特性と、が不一致となる場合がある。この場合、左眼で右眼用の映像光ＬＡが観察され、右眼で左眼用の映像光ＬＢが観察されるため、立体画像を良好に観察することの出来ない、クロストークが発生する。このようなクロストークは、出射部１６から１/４波長板１７を介して出射した円偏光の映像光が、複屈折を有する各種部材（複屈折部材２１）を透過または反射することで生じる。このため、映像光に含まれる色毎にクロストークの発生度合（リーク量）が異なり、画像が色つきで多重に観察される、所謂、色付きのクロストークが発生していた。

しかし、本実施の形態の立体画像表示システム１０では、位相差板２６を映像光Ｌの光路上に設置することで、クロストークを抑制することができる。

また、映像光Ｌに含まれる波長によって異なる位相差が発生することが抑制される。このため、映像光Ｌによって示される色の種類に応じたクロストークの発生が抑制され、色付のクロストークを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下に変形例を記載する。

（変形例１）
例えば、図１では、位相差板２６を、１／４波長板１７の光出射側で且つ複屈折部材２１の光入射側における、映像光Ｌの光路上に配置した場合を示した。しかし、位相差板２６は、１／４波長板１７の光出射側で、且つ円偏光眼鏡１４の光入射側における、映像光Ｌの光路上に、位相差板２６を備えた構成であればよい。

ただし、位相差板２６は、より１／４波長板１７に近い位置に配置することが、立体画像表示装置１２の小型化の観点から好ましい。

（変形例２）
また、図１では、立体画像表示装置１２が複屈折部材２１として、２枚のミラー（ミラー１８、ミラー２０）を備える場合を説明した。しかし、立体画像表示装置１２は、何等かの複屈折部材２１を備えた構成であればよく、複屈折部材２１として、１枚のミラー１８を備えた構成であってもよい。

図１４は、１枚のミラー１８を備えた構成の立体画像表示システム１０Ａを示す模式図である。立体画像表示システム１０Ａは、立体画像表示装置１２Ａと円偏光眼鏡１４を備える。

なお、図１４に示す立体画像表示装置１２Ａは、ミラー２０を備えない構成である以外は、立体画像表示装置１２と同じ構成である。また、立体画像表示装置１２Ａでは、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射した映像光Ｌが、ミラー１８によって反射されて投影部材２２に垂直に入射するように、出射部１６及ミラー１８が設置されている。なお、この場合には、位相差板２６は、立体画像表示装置１２Ａに設けられている複屈折部材２１としての、ミラー１８の第１波長分散性とは逆の第２波長分散性を示すと共に、ミラー１８により発生する位相差を相殺する特性を有するように調整すればよい。

立体画像表示システム１０Ａについても、立体画像表示システム１０と同様に、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射した円偏光の映像光Ｌは、位相差板２６を介してミラー１８に到る。そして、映像光Ｌはミラー１８で反射し、投影部材２２を介して円偏光眼鏡１４に到る。ここで、位相差板２６及びミラー１８を経由した映像光Ｌは、楕円偏光ではなく、円偏光の映像光Ｌとして、円偏光眼鏡１４に到達する。

このため、立体画像表示システム１０Ａでは、クロストークを抑制することができる。

（変形例３）
図１に示す例では、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射する映像光Ｌの光出射方向を、投影部材２２から円偏光眼鏡１４へ出射する映像光Ｌの光出射方向とは逆方向となるように、出射部１６を設置する場合を説明した。しかし、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射する映像光Ｌの光出射方向が、投影部材２２から円偏光眼鏡１４へ出射する映像光Ｌの光出射方向と一致するように、出射部１６を設置してもよい。

図１５は、立体画像表示システム１０Ｂを示す模式図である。立体画像表示システム１０Ｂは、立体画像表示装置１２Ｂと円偏光眼鏡１４を備える。立体画像表示装置１２Ｂは、立体画像表示装置１２Ａと同様の構成である。立体画像表示装置１２Ｂは、出射部１６、及びミラー１８の配置が、立体画像表示装置１２と異なる。

立体画像表示装置１２Ｂでは、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射する映像光Ｌの進行方向が投影部材２２に対して垂直方向となるように、出射部１６が設置されている。また、ミラー１８は、該位置に設置された出射部１６から出射した映像光Ｌの入射角を４５ｄｅｇとするように設置されている。

立体画像表示システム１０Ｂについても、立体画像表示システム１０と同様に、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射した円偏光の映像光Ｌは、位相差板２６を介してミラー１８に到る。そして、映像光Ｌはミラー１８で反射し、さらにミラー２０で反射した後に、投影部材２２を介して円偏光眼鏡１４に到る。ここで、位相差板２６、ミラー１８、及びミラー２０を経由した映像光Ｌは、楕円偏光ではなく、円偏光の映像光Ｌとして、円偏光眼鏡１４に到達する。

このため、立体画像表示システム１０Ｂでは、クロストークを抑制することができる。

（変形例４）
図１に示す例では、複屈折部材２１として、ミラー１８、及びミラー２０を備えた構成の立体画像表示システム１０を説明した。しかし、ミラー１８やミラー２０を備えない構成とし、スクリーン２１上に設けられた拡散層が複屈折部材２１として機能する構成であってもよい。また、出射部１６を、１台の出射部１６から右眼用の映像光ＬＡと左眼用の映像光ＬＢとを交互に分割出力する時分割方式の装置としてもよい。

図１６は、立体画像表示システム１０Ｃを示す模式図である。立体画像表示システム１０Ｃは、立体画像表示装置１２Ｃと円偏光眼鏡１４を備える。立体画像表示装置１２Ｃは、出射部１６、位相差板２６、投影部材２２を備える。投影部材２２は、壁部材１９上に設置されており、投影部材２２の映像光Ｌの入射面には、拡散層２３が設けられている。この拡散層２３は、複屈折を有し、複屈折部材２１として機能する。

この場合についても、立体画像表示装置１２Ｃに設けられている複屈折部材２１としての、拡散層２３の第１波長分散性とは逆の第２波長分散性を示すと共に、拡散層２３により発生する位相差を相殺する特性を有するように、位相差板２６を調整すればよい。そして、位相差板２６を、１／４波長板１７の光出射側で、且つ円偏光眼鏡１４の光入射側における、映像光Ｌの光路上に設ければよい。

立体画像表示システム１０Ｃについても、立体画像表示システム１０と同様に、出射部１６から１／４波長板１７を介して出射した円偏光の映像光Ｌは、位相差板２６を介して投影部材２２及び拡散層２３に到る。そして、映像光Ｌは拡散層２２で反射され、円偏光眼鏡１４に到る。ここで、位相差板２６、及び拡散層２３を経由した映像光Ｌは、楕円偏光ではなく、円偏光の映像光Ｌとして、円偏光眼鏡１４に到達する。

このため、立体画像表示システム１０Ｃでは、クロストークを抑制することができる。

なお、上記には、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

なお、今回の実施例では、直線偏光の映像光を出射部１６から出射するものとしたが、出射部１６から円偏光の映像光を出力するようにしてもよい。

また、本発明は円偏光にのみ、効果を有するものではなく、直線偏光の映像光の場合にも効果を有する。

１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 立体画像表示装置
１４ 円偏光眼鏡
１６、１６Ａ、１６Ｂ 出射部
１７、１７Ａ、１７Ｂ １／４波長板
１８ ミラー
２０ ミラー
２１ 複屈折部材
２２ 投影部材
２３ 拡散層
２６ 位相差板

Claims (6)

1. 右眼画像及び左眼画像の映像光を出射する出射手段と、
   前記映像光の光路上に設けられ、第１波長分散性を有する複屈折部材と、
   前記複屈折部材を反射または透過した映像光を投影する投影部材と、
   前記映像光の前記投影部材までの光路上に設けられ、前記第１波長分散性と対称な波長分散性をもつ第２波長分散性を有し、前記複屈折部材により生じた位相差を相殺する位相差板と、
   を備えた立体視用表示装置。
2. 前記複屈折部材は、前記第１波長分散性として正分散性の波長特性を有し、
   前記位相差板は、前記第２波長分散性として正分散性の波長特性を有する、
   請求項１に記載の立体視用表示装置。
3. 前記複屈折部材は、前記第１波長分散性として逆分散性の波長特性を有し
   前記位相差板は、前記第２波長分散性として逆分散性の波長特性を有する、
   請求項１に記載の立体視用表示装置。
4. 前記位相差板は、
   前記第２波長分散性を示す第１位相差板と、
   波長分散性を有さず且つ入射光に一定の位相差を発生させる第２位相差板と、
   を有する、請求項１に記載の立体視用表示装置。
5. 前記複屈折部材は、１または複数の反射部材を含む、請求項１に記載の立体視用表示装置。
6. 右眼画像及び左眼画像の映像光を出射するステップと、
   前記映像光に第１波長分散性を付与するステップと、
   前記映像光に前記第１波長分散性と対称な波長分散性をもつ第２波長分散性を付与すると共に前記第１波長分散性により生じた位相差を相殺するステップと、
   前記第１波長分散性と前記第２波長分散性を付与された映像光を投影するステップと、
   を備えた立体視用表示方法。

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