JP2882393B2 - 立体表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体表示装置に関
し、特に、観察者が特別な眼鏡を装着することなく、立
体画像を観察することのできる立体表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体画像を表示する装置として
は、物体の断面像を移動スクリーンの移動に同期して順
次表示する装置や、ホログラムを用いる装置や、両眼視
差のある画像情報を右眼と左眼にそれぞれ独立に呈示す
る装置等が知られている。しかし、スクリーンの移動を
伴うものやホログラムを用いるものでは、その情報量の
多さから動画の表示が困難であるため、現時点では両眼
視差画像を用いて立体画像を表示する立体表示装置を主
体に開発が進められている。この立体表示装置は、従来
のＣＲＴや液晶ディスプレイ等の表示装置を用いて構成
することができるため、比較的容易に立体画像を得るこ
とができる。そして、このような両眼視差の原理を利用
する立体表示装置には、観察者が偏光眼鏡や液晶シャッ
タ眼鏡等の特別な眼鏡を装着して立体画像を観察する装
置と、レンチキュラレンズやパララックスバリアのよう
な特別な光学素子を表示面に配置して立体画像を観察す
る装置とがある。後者は観察者が特別な眼鏡を装着する
ことなく立体画像を観察できるという利点がある。

【０００３】図２２はパララックスバリアを用いた従来
の立体表示装置の一例を示す平面図である。従来のパラ
ラックスバリア方式の立体表示装置は、表示装置７１と
パララックスバリア７４とから構成される。パララック
スバリア７４は、光を透過する領域と遮蔽する領域とが
ストライプ状に形成された構造になっている。表示装置
７１には、立体画像が表示される。この立体画像は、両
眼視差情報を有する右眼用画像７５と左眼用画像７６
を、パララックスバリア７４のストライプの数に応じ
て、画面の上下方向に長いストライプ状の画像に分割し
た後抽出し、それらを交互に再配列させることにより作
成される。パララックスバリア７４は、右眼７２の位置
からは右眼用画像７５のみが、左眼７３の位置からは左
眼用画像７６のみが見えるように、パララックスバリア
７４の位置とストライプのピッチが幾何学的に決定され
ている。観察者がこのようなパララックスバリア方式の
立体表示装置を観察すると、右眼７２では右眼用画像７
５のみを、左眼７３では左眼用画像７６のみを見ること
になり、これらの画像が融合することによって立体感の
ある画像を観察することができる。

【０００４】このようなパララックスバリア方式の立体
表示装置は、前述したように観察者が特別な眼鏡を装着
することなく立体視が可能である。しかしながら、この
方式では、右眼用画像７５と左眼用画像７６を１ライン
おきに表示するため、各々の眼が観察する画像の水平解
像度が半減するという欠点がある。さらに、表示装置７
１とパララックスバリア７４との正確な位置合わせが必
要になる。例えば、２０型（水平方向の長さが約４００
ｍｍ）のテレビで水平解像度６００本の場合、パララッ
クスバリア７４のストライプの数は３００本であり、そ
の幅は約０．６７ｍｍとなる。したがって、位置合わせ
精度としては０．１ｍｍ以下が必要であり、しかもこの
目合わせ精度は画像の上下に渡って確保されなければな
らないため、特に回転方向の高い位置合わせ精度が要求
される。一方、この立体表示装置を用いて、立体画像で
はなく通常の２次元画像を観察しようとする場合には、
パララックスバリア７４による解像度の低下を回避する
ために、このパララックスバリア７４を除去することが
望ましいが、その後立体画像を観察するために改めてパ
ララックスバリア７４を取り付ける場合には正確な位置
合わせが必要であるため、実用上着脱は極めて困難であ
った。

【０００５】そこで、表示画像の解像度を半減させるこ
となく、しかも立体画像と２次元画像の表示を切り替え
る場合に、容易に装置を着脱できる立体表示装置が本出
願人による特願平７−２１０１９０号に記載されてい
る。

【０００６】図２３は、この従来の立体表示装置の一例
を示す平面図である。この立体表示装置は、表示装置８
１の前面に偏光板８６と、偏光回転スイッチアレイ８４
と、偏光回転複スリット８５と、偏光板８７とをそれぞ
れ順次対向配置して構成される。

【０００７】この従来の立体表示装置の動作を図２４を
参照して説明する。図２４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、
図２３（ａ）、（ｂ）を拡大して示した動作説明図であ
る。

【０００８】表示装置８１には、両眼視差情報を有する
右眼用画像と左眼用画像がフィールド毎に交互に表示さ
れる。なお、テレビでは毎秒３０フレームの画像を表示
するが、この枚数ではフリッカ（画面のちらつき）が生
じるため、インターレース（飛び越し）走査により毎秒
の表示回数を増加させている。したがって、毎秒３０フ
レームの２：１の飛び越し走査では、垂直走査は毎秒６
０回行われることになる。この一回の垂直走査（１走査
ラインおきの走査）をフィールドと呼び、２つのフィー
ルドで１フレームが完成する。また１フレームを構成す
る第１フィールドを奇数フィールド、第２フィールドを
偶数フィールドと呼んでいる。そして時分割立体表示で
は、例えば奇数フィールドに右眼用画像を、偶数フィー
ルドに左眼用画像を表示させることにより、２種類の画
像を多重して表示している。ただし、このように６０Ｈ
ｚの垂直走査周波数では、１秒間に各々の眼が観察する
画像は、それぞれ３０画面となりフリッカが生じる。そ
こで、特に良好な立体画像を得る場合には、垂直走査周
波数を１２０Ｈｚに上げ、１秒間に右眼用画像と左眼用
画像がそれぞれ６０画面交互に表示する方式が用いられ
ている。

【０００９】図２４（ａ）は、表示装置８１が右眼用画
像を表示している状態を示す。偏光回転スイッチアレイ
８４と偏光回転複スリット８５はそれぞれ、入射した直
線偏光の偏光方向を９０゜回転する領域９６と、偏光方
向を変化させない領域９７とがストライプ状に形成され
ている。偏光回転スイッチアレイ８４と偏光回転複スリ
ット８５の間隔、および偏光方向を９０゜回転する領域
９６と偏光方向を変化させない領域９７の中心間距離
は、観察者のある設定された観察位置から幾何学的に決
定されている。

【００１０】図２４（ａ）に示すように、観察者の右眼
８２からの視線は、右眼視線９２ａに示すように、偏光
回転複スリット８５の偏光方向を変化させない領域９７
を通り、かつ偏光回転スイッチアレイ８４の偏光方向を
９０゜回転する領域９６を通るか、または右眼視線９３
ｂに示すように偏光回転複スリット８５の偏光方向を９
０゜回転する領域９６を通り、かつ偏光回転スイッチア
レイ８４の偏光方向を変化させない領域９７を通るかの
いずれかである。観察者の左眼８３からの視線は、左眼
視線９４ａに示すように偏光回転複スリット８５の偏光
方向を変化させない領域９７を通り、かつ偏光回転スイ
ッチアレイ８４の偏光方向を変化させない領域９７を通
るか、または左眼視線９５ｂに示すように偏光回転複ス
リット８５の偏光方向を９０゜回転する領域９６を通
り、かつ偏光回転スイッチアレイ８４の偏光方向を９０
゜回転する領域９６を通るかのいずれかになるように設
定されている。

【００１１】そして、偏光板８６においては紙面に平行
な方向の偏光方向を有する直線偏光を透過させるように
偏光板８６の偏光方向９０が設定され、一方、偏光板８
７においては紙面に垂直な方向の偏光方向を有する直線
偏光を透過させるように偏光板８７の偏光方向９１が設
定されている。

【００１２】表示装置８１を発して右眼視線９２ａに沿
って進行する光は、偏光板８６を透過することにより、
紙面に平行な直線偏光となる。次に、偏光回転スイッチ
アレイ８４の偏光方向を９０°回転する領域９６を透過
するので、偏光方向は９０°回転して紙面に垂直とな
る。その後、偏光回転複スリット８５の偏光方向を変化
させない領域９７に入射するので、偏光方向は変化を受
けることなくこれを透過する。したがって、偏光方向が
紙面に垂直な偏光板８７を透過することができ、観察者
の右眼８２の右眼視線９２ａは、表示装置８１に表示さ
れた右眼用画像に到達することになる。

【００１３】また、右眼視線９３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板８６を透過して偏光方向が紙面に平行な
直線偏光となる。次に、偏光回転スイッチアレイ８４の
偏光方向を変化させない領域９７に入射するので、偏光
方向は紙面に平行のまま透過する。その後、偏光回転複
スリット８５の偏光方向を９０°回転する領域９６に入
射するので、偏光方向は９０°回転して、紙面に垂直と
なる。したがって、偏光方向が紙面に垂直な偏光板８７
を透過することができ、観察者の右眼８２の右眼視線ｂ
９３は、表示装置８１に表示された右眼用画像に到達す
ることになる。

【００１４】表示装置８１と観察者の右眼８２とを結ぶ
全ての視線は、以上説明した右眼視線９２ａか右眼視線
９３ｂのいずれかであり、表示装置８１を発して右眼８
２に向かって進行する光は全てこのような偏光変化を受
けるので、結局、観察者の右眼８２は表示装置８１に表
示された右眼用画像を見ることができる。

【００１５】一方、表示装置８１を発して左眼視線９４
ａに沿って進行する光は、まず偏光板８６を透過して偏
光方向が紙面に平行な直線偏光となる。次に、偏光回転
スイッチアレイ８４の偏光方向を変化させない領域９７
に入射するので、偏光方向は変化せずに紙面に平行のま
ま透過する。さらに、偏光回転複スリット８５の偏光方
向を変化させない領域９７をそのまま透過した後に、偏
光板８７に入射するが、偏光板８７の偏光方向９１は紙
面に垂直であるため、これを透過することはできない。
したがって、観察者の左眼８３の左眼視線９４ａは、表
示装置８１に表示された右眼用画像に到達することがで
きない。

【００１６】また、左眼視線９５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板８６を透過して偏光方向が紙面に平行な
直線偏光となる。次に、偏光回転スイッチアレイ８４の
偏光方向を９０°回転する領域９６に入射するので、偏
光方向は９０°回転し、紙面に垂直な偏光となる。その
後、偏光回転複スリット８５の偏光方向を９０°回転す
る領域９６に入射するので、再び偏光方向は９０°回転
して紙面に平行な偏光になる。そして偏光板８７に入射
するが、偏光板８７の偏光方向９１は紙面に垂直である
ため、これを透過することはできない。したがって、観
察者の左眼８３の左眼視線９５ｂは、表示装置８１に表
示された右眼用画像に到達することができない。

【００１７】表示装置８１と観察者の左眼８３とを結ぶ
全ての視線は、以上説明した左眼視線９４ａか左眼視線
９５ｂのいずれかであり、表示装置８１を発して左眼８
３に向かって進行する光は全てこのような偏光変化を受
けるので、結局、観察者の左眼８３では表示装置８１に
表示された右眼用画像を見ることができない。

【００１８】したがって、表示装置８１に右眼用画像が
表示されている時には、観察者は右眼８２のみで画像を
見ることになる。

【００１９】次に、表示装置８１に左眼用画像が表示さ
れる場合について説明する。図２４（ｂ）は、表示装置
８１に左眼用画像を表示している状態を示す。ここで、
偏光回転複スリット８５は、図２４（ａ）と同じ位置、
同じ状態である。一方、偏光回転スイッチアレイ８４
は、偏光方向を９０゜回転する領域９６と偏光方向を変
化させない領域９７とが図２４（ａ）の状態と比べて逆
になるように、切り替えられている。

【００２０】図２４（ｂ）において、表示装置８１を発
して右眼視線９２ａに沿って進行する光は、まず偏光板
８６を透過して偏光方向が紙面に平行な直線偏光とな
る。その後、偏光回転スイッチアレイ８４、および偏光
回転複スリット８５の偏光方向を変化させない領域９７
をそのまま透過して、偏光板８７に入射するが、偏光板
８７の偏光方向９１は紙面に垂直であるため、これを透
過することはできない。したがって、観察者の右眼８２
の右眼視線９２ａは、表示装置８１に表示された左眼用
画像に到達することができない。

【００２１】また、右眼視線９３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板８６において、偏光方向が紙面に平行な
直線偏光に変換された後、偏光回転スイッチアレイ８４
の偏光方向を９０゜回転する領域９６に入射して、偏光
方向は９０゜回転し、紙面に垂直な偏光になる。その
後、偏光回転複スリット８５の偏光方向を９０゜回転す
る領域９６を透過して、偏光方向は９０゜回転し、再び
偏光方向が紙面に水平な偏光となる。そして、偏光板８
７に入射するが、偏光板８７の偏光方向９１は紙面に垂
直であるので、これを透過することはできない。したが
って、観察者の右眼視線９３ｂは、表示装置８１に表示
された左眼用画像に到達することができない。

【００２２】表示装置８１と観察者の右眼８２とを結ぶ
全ての視線は、以上説明した右眼視線９２ａか右眼視線
９３ｂのいずれかであり、表示装置８１を発して右眼８
２に向かって進行する光は全てこのような偏光変化を受
けるので、結局、観察者の右眼８２は表示装置８１に表
示された左眼用画像を見ることができない。

【００２３】一方、左眼視線９４ａに沿って進行する光
は、まず偏光板８６において、偏光方向が紙面に平行な
直線偏光に変換された後、偏光回転スイッチアレイ８４
の偏光方向を９０°回転する領域９６に入射して、偏光
方向は９０°回転し、紙面に垂直な偏光となる。その
後、偏光回転複スリット８５の偏光方向を変換させない
領域９７に入射するので、偏光方向は変化せずに紙面に
垂直なままこれを透過する。そして、偏光板８７に入射
するが、偏光板８７の偏光方向９１は紙面に垂直である
ので、これを透過することができる。したがって、観察
者の左眼８３の左眼視線９４ａは、表示装置８１に表示
された左眼用画像に到達することができる。

【００２４】また、左眼視線９５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板８６を透過して偏光方向が紙面に平行な
直線偏光に変換される。次に、偏光回転スイッチアレイ
８４の偏光方向を変化させない領域９７に入射するの
で、偏光方向は変化せずに紙面に平行のままこれを透過
する。その後、偏光回転複スリット８５の偏光方向を９
０°回転する領域９６に入射するので、偏光方向は９０
°回転し、紙面に垂直になる。そして偏光板８７に入射
するが、偏光板８７の偏光方向９１は紙面に垂直である
ので、これを透過することができる。したがって、観察
者の左眼８３の左眼視線９５ｂは、表示装置８１に表示
された左眼用画像に到達することができる。

【００２５】表示装置８１と観察者の左眼８３とを結ぶ
全ての視線は、以上説明した左眼視線９４ａか左眼視線
９５ｂのいずれかであり、表示装置８１を発して左眼８
３に向かって進行する光は全てこのような偏光変化を受
けるので、結局、観察者の左眼８３は表示装置８１に表
示された左眼用画像を見ることができる。

【００２６】したがって、表示装置８１に左眼用画像が
表示されている時には、観察者は左眼８３のみで画像を
見ることになる。

【００２７】以上説明したように、両眼視差情報を有す
る右眼用画像と左眼用画像を、図２３に示したように、
右眼８２と左眼８３とでそれぞれ独立に見ることになる
ので、立体視が可能になる。

【００２８】この従来例では、パララックスバリアのよ
うなストライプ状の光遮蔽領域を介さずに画像を観察で
きるので解像度を半減させることがない。しかも、偏光
板８６、８７、偏光回転スイッチアレイ８４、および偏
光回転複スリット８５をそれぞれ正確に位置合わせを行
い、これらをひとつのユニットとしておけば、立体画像
と２次元画像の表示を切り換える場合に、表示装置８１
とそのユニットとを着脱するだけでよく、特に表示装置
８１とそのユニット間の正確な位置合わせは必要としな
いという利点がある。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来例には以下に説明するような、解決すべき課題があ
る。図２５は、図２３に示した従来の立体表示装置にお
いて解決すべき課題を説明するための図であり、偏光板
８６を透過した光が、偏光方向を９０°回転する領域と
偏光方向を変化させない領域を１回ずつ透過した場合
と、偏光方向を９０°回転する領域を２回透過した場合
と、偏光方向を変化させない領域を２回透過した場合の
それぞれに対し、偏光板８７を透過した光の分光透過率
を示している。

【００３０】この従来例において偏光方向を９０°回転
する領域には液晶などの複屈折性のある物質を用い、入
射光の直交する偏光成分に１／２波長の位相差を与える
ことで偏光方向を９０°回転させるという１／２波長板
の作用を持たせている。 一般に、１／２波長板として
作用する、すなわち偏光方向を９０°回転させる物質の
複屈折には波長依存性がある。そのため、可視光のうち
特定の波長の光に対しては１／２波長の位相差を与える
ことができ、完全に偏光方向を９０°回転させることが
できるが、その前後の波長の光に対しては位相差が１／
２波長からずれるため、完全に偏光方向を９０°回転さ
せることはできない。したがって、偏光板８７を透過し
た光の分光透過率は一様にはならない。一方、偏光方向
を変化させない物質においては、透過光に複屈折の波長
依存性による影響は生じない。つまり、可視光における
全ての波長において偏光方向は変化しないので、偏光板
８７を透過した光の分光透過率は一様になる。ここで、
図２５において、偏光方向を９０°回転する領域と偏光
方向を変化させない領域を１回ずつ透過した場合、すな
わち、右眼８２、または左眼８３がそれぞれの眼用の画
像を観察する場合（図２４（ａ）に示した右眼視線９２
ａ、９３ｂと、図２４（ｂ）に示した左眼視線９４ａ、
９５ｂとに相当する。）、前述した複屈折の波長依存性
の影響を受けるため、可視光全域において透過率は一様
にはならない。ただし、隣接する右眼視線９２ａと右眼
視線９３ｂ、あるいは隣接する左眼視線９４ａと左眼視
線９５ｂのそれぞれに沿って進行する光は、複屈折の波
長依存性による影響を等しく受けるため、明るさや色の
差異としては認識されない。

【００３１】一方、右眼８２、または左眼８３が逆の眼
用の画像を観察しない場合には、偏光方向を９０°回転
する領域を２回透過した場合（図２４（ａ）に示した左
眼視線９５ｂと図２４（ｂ）の右眼視線９３ｂに相当す
る。）と、偏光方向を変化させない領域を２回透過した
場合（図２４（ａ）に示した左眼視線９４ａと図２４
（ｂ）に示した右眼視線９２ａに相当する。）のいずれ
かになる。図２５において、偏光方向を変化させない領
域を２回透過した場合には、複屈折の波長依存性の影響
を受けないため、可視光全域において透過率は一様に０
となる。しかし、偏光方向を９０°回転する領域を２回
透過した場合には、偏光方向は１８０°回転することに
なる。つまり、複屈折の波長依存性の影響を２倍受ける
ため、特定の波長において、すなわち図２５においては
５５０ｎｍの光は遮蔽されるが、それ以外の、特に５０
０ｎｍ以下の青い光や、６００ｎｍ以上の赤い光が漏れ
てしまう。したがって、隣接する右眼視線９２ａと右眼
視線９３ｂ、あるいは隣接する左眼視線９４ａと左眼視
線９５ｂのそれぞれに沿って進行する光は、複屈折の波
長依存性による影響を異なって受けることになる。結
局、観察者は、右眼８２、または左眼８３で本来観察し
ないはずの、逆の眼用の画像を、筋状に色のついた画像
として観察することになる。このように、本来観察しな
いはずの、逆の眼用の画像が見えてしまう場合、つまり
左右画像のクロストークが大きい場合は、観察者は立体
画像を認識しづらくなり、長時間立体画像を観察する場
合に著しく疲労してしまうという問題が生じる。

【００３２】本発明の目的は、特別な眼鏡をかけずに高
精細な立体画像を観察でき、さらに立体画像と２次元画
像を容易に切り換えることができる立体表示装置におい
て、左右画像のクロストークを低減し、見易い立体表示
を可能にする立体表示装置を提供することにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、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、前記
表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、前記２枚
の偏光板の間に前後して配置された第１の偏光回転複ス
リットと第２の偏光回転複スリットと、前記第１の偏光
回転複スリットと前記第２の偏光回転複スリットの少な
くとも一方に接続された移動機構と、から構成され、前
記第１の偏光回転複スリットと前記第２の偏光回転複ス
リットのどちらか一方には、偏光方向を右回りに９０゜
回転する領域と偏光方向を変化させない領域とが前記表
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交互に形成されており、もう一方に
は、偏光方向を左回りに９０゜回転する領域と偏光方向
を変化させない領域とが前記ストライプ状に交互に形成
されており、観察者の右眼からは前記右眼用画像のみ
が、かつ左眼からは前記左眼用画像のみが観察されるよ
うに、前記右眼用画像と前記左眼用画像の表示切り換え
に同期して、前記移動機構により前記第１の偏光回転複
スリットと前記第２の偏光回転複スリットの少なくとも
一方を移動させる構成からなる立体表示装置である。

【００３４】第２の発明は、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、前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、
前記２枚の偏光板の間に前後して配置された第１の偏光
変換複スリットと第２の偏光変換複スリットと、前記第
１の偏光変換複スリットと前記第２の偏光変換複スリッ
トの少なくとも一方に接続された移動機構と、から構成
され、前記第１の偏光変換複スリットと前記第２の偏光
変換複スリットにはそれぞれ、＋１／４波長の位相差を
与える領域と−１／４波長の位相差を与える領域とが前
記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交互に形成されており、観察者
の右眼からは前記右眼用画像のみが、かつ左眼からは前
記左眼用画像のみが観察されるように、前記右眼用画像
と前記左眼用画像の表示切り換えに同期して、前記移動
機構により前記第１の偏光変換複スリットと前記第２の
偏光変換複スリットの少なくとも一方を移動させる構成
からなる立体表示装置である。

【００３５】第３の発明は、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、前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、
前記２枚の偏光板の間に前後して配置された偏光回転ス
イッチアレイと偏光回転複スリットと、から構成され、
前記偏光回転スイッチアレイと前記偏光回転複スリット
のどちらか一方には、偏光方向を右回りに９０゜回転す
る領域と偏光方向を変化させない領域とが前記表示装置
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
トライプ状に交互に形成されており、もう一方には、偏
光方向を左回りに９０゜回転する領域と偏光方向を変化
させない領域とが前記ストライプ状に交互に形成されて
おり、かつ、前記偏光回転スイッチアレイは、前記スト
ライプ状に形成された、偏光方向を変化させない領域と
偏光方向を右回りに９０゜回転する領域もしくは偏光方
向を左回りに９０゜回転する領域とを互いに反転させる
ことが可能であり、観察者の右眼からは前記右眼用画像
のみが、かつ左眼からは前記左眼用画像のみが観察され
るように、前記右眼用画像と前記左眼用画像の表示切り
換えに同期して、前記偏光回転スイッチアレイの、偏光
方向を変化させない領域と偏光方向を右回りに９０゜回
転する領域もしくは偏光方向を左回りに９０゜回転する
領域とを切り換える構成からなる立体表示装置である。

【００３６】第４の発明は、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、前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、
前記２枚の偏光板の間に前後して配置された第１の偏光
回転スイッチアレイと第２の偏光回転スイッチアレイ
と、から構成され、前記第１の偏光回転スイッチアレイ
と前記第２の偏光回転スイッチアレイのどちらか一方に
は、偏光方向を右回りに９０゜回転する領域と偏光方向
を変化させない領域とが前記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交互
に形成されており、もう一方には、偏光方向を左回りに
９０゜回転する領域と偏光方向を変化させない領域とが
前記ストライプ状に交互に形成されており、かつ、前記
第１および第２の偏光回転スイッチアレイはそれぞれ、
前記ストライプ状に形成された、偏光方向を変化させな
い領域と偏光方向を右回りに９０゜回転する領域もしく
は偏光方向を左回りに９０゜回転する領域とを互いに反
転させることが可能であり、観察者の右眼からは前記右
眼用画像のみが、かつ左眼からは前記左眼用画像のみが
観察されるように、前記右眼用画像と前記左眼用画像の
表示切り換えに同期して、第１の偏光回転スイッチアレ
イと第２の偏光回転スイッチアレイの少なくとも一方
の、偏光方向を変化させない領域と偏光方向を右回りに
９０゜回転する領域もしくは偏光方向を左回りに９０゜
回転する領域とを切り換える構成からなる立体表示装置
である。

【００３７】第５の発明は、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、前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、
前記２枚の偏光板の間に前後して配置された偏光変換ス
イッチアレイと偏光変換複スリットと、から構成され、
前記偏光変換スイッチアレイと前記偏光変換複スリット
にはそれぞれ、＋１／４波長の位相差を与える領域と−
１／４波長の位相差を与える領域とが前記表示装置に表
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
イプ状に交互に形成されており、かつ、前記偏光変換ス
イッチアレイは、前記ストライプ状に形成された、＋１
／４波長の位相差を与える領域と−１／４波長の位相差
を与える領域とを互いに反転させることが可能であり、
観察者の右眼からは前記右眼用画像のみが、かつ左眼か
らは前記左眼用画像のみが観察されるように、前記右眼
用画像と前記左眼用画像の表示切り換えに同期して、前
記偏光変換スイッチアレイの、＋１／４波長の位相差を
与える領域と−１／４波長の位相差を与える領域とを切
り換える構成からなる立体表示装置である。

【００３８】第６の発明は、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、前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、
前記２枚の偏光板の間に前後して配置された第１の偏光
変換スイッチアレイと第２の偏光変換スイッチアレイ
と、から構成され、前記第１の偏光変換スイッチアレイ
と前記第２の偏光変換スイッチアレイにはそれぞれ、＋
１／４波長の位相差を与える領域と−１／４波長の位相
差を与える領域とが前記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交互に形
成されており、かつ、前記第１および第２の偏光変換ス
イッチアレイはそれぞれ、前記ストライプ状に形成され
た、＋１／４波長の位相差を与える領域と−１／４波長
の位相差を与える領域とを互いに反転させることが可能
であり、観察者の右眼からは前記右眼用画像のみが、か
つ左眼からは前記左眼用画像のみが観察されるように、
前記右眼用画像と前記左眼用画像の表示切り換えに同期
して、第１の偏光変換スイッチアレイと第２の偏光変換
スイッチアレイの少なくとも一方の、＋１／４波長の位
相差を与える領域と−１／４波長の位相差を与える領域
とを切り換える構成からなる立体表示装置である。

【００３９】（作用）上記のとおり構成された本発明の
立体表示装置では、右眼、または左眼がそれぞれ逆の眼
用の画像を観察しないようにする場合において、偏光を
変化させる領域を２回透過する際に、複屈折の波長依存
性の影響が打ち消されるので、本来観察しないはずの、
逆の眼用の画像が見えるという現象が無くなる。すなわ
ち、左右画像のクロストークを低減できるので、観察者
は良好な立体画像を観察できるようになる。

【００４０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００４１】［第１の実施形態］図１は、本発明の立体
表示装置の第１の実施形態を示す平面図である。この立
体表示装置は、表示装置１と、表示装置１の前面に対向
して配置された２枚の偏光板６および７と、偏光板６、
７間に対向配置された第１および第２の偏光回転複スリ
ット４、５と、第１の偏光回転複スリット４に接続され
た移動機構８とから構成される。

【００４２】次に、図１に示した立体表示装置の動作を
図２を参照して説明する。図２（ａ）、（ｂ）はそれぞ
れ、図１（ａ）、（ｂ）を拡大して示した動作説明図で
ある。

【００４３】表示装置１には、両眼視差情報を有する右
眼用画像と左眼用画像がフィールド毎に交互に表示さ
れ、図２（ａ）は、表示装置１が右眼用画像を表示して
いる状態を示す。

【００４４】第１の偏光回転複スリット４は、入射した
直線偏光の偏光方向を右回りに９０゜回転する領域１６
と、偏光方向を変化させない領域１７とがストライプ状
に形成されたものである。また、第２の偏光回転複スリ
ット５は、入射した直線偏光の偏光方向を左回りに９０
゜回転する領域１８と、偏光方向を変化させない領域１
７とがストライプ状に形成されたものである。第１の偏
光回転複スリット４と第２の偏光回転複スリット５の間
隔、および前記スリット４におけるストライプ状の領域
１６と領域１７の中心間距離、前記スリット５における
ストライプ状の領域１８と領域１７の中心間距離は、観
察者のある設定された観察位置から幾何学的に決定され
ている。

【００４５】図２（ａ）に示すように、観察者の右眼２
からの視線は、右眼視線ａ１２に示すように第２の偏光
回転複スリット５の偏光方向を変化させない領域１７を
通り、かつ第１の偏光回転複スリット４の偏光方向を右
回りに９０゜回転する領域１６を通るか、または右眼視
線１３ｂに示すように第２の偏光回転複スリット５の偏
光方向を左回りに９０゜回転する領域１８を通り、かつ
第１の偏光回転複スリット４の偏光方向を変化させない
領域１７を通るかのいずれかである。観察者の左眼３か
らの視線は、左眼視線１４ａに示すように第２の偏光回
転複スリット５の偏光方向を変化させない領域１７を通
り、かつ第１の偏光回転複スリット４の偏光方向を変化
させない領域１７を通るか、または左眼視線１５ｂに示
すように第２の偏光回転複スリット５の偏光方向を左回
りに９０゜回転する領域１８を通り、かつ第１の偏光回
転複スリット４の偏光方向を右回りに９０゜回転する領
域１６を通るかのいずれかになるように設定されてい
る。

【００４６】そして、偏光板６においては紙面に平行な
方向の偏光方向を有する直線偏光を透過させるように偏
光板６の偏光方向１０が設定され、一方、偏光板７にお
いては紙面に垂直な方向の偏光方向を有する直線偏光を
透過させるように偏光板７の偏光方向１１が設定されて
いる。

【００４７】表示装置１を発して右眼視線１２ａに沿っ
て進行する光は、偏光板６を透過することにより、紙面
に平行な直線偏光となる。次に、第１の偏光回転複スリ
ット４の偏光方向を右回りに９０°回転する領域１６を
透過するので、偏光方向は９０°回転して紙面に垂直と
なる。その後、第２の偏光回転複スリット５の偏光方向
を変化させない領域１７に入射するので、偏光方向は変
化を受けることなくこれを透過する。したがって、偏光
方向が紙面に垂直な偏光板７を透過することができ、観
察者の右眼２の右眼視線１２ａは、表示装置１に表示さ
れた右眼用画像に到達することになる。

【００４８】また、右眼視線１３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光となる。次に、第１の偏光回転複スリット４の偏
光方向を変化させない領域１７に入射するので、偏光方
向は紙面に平行のまま透過する。その後、第２の偏光回
転複スリット５の偏光方向を左回りに９０°回転する領
域１８に入射するので、偏光方向は９０°回転して、紙
面に垂直となる。したがって、偏光方向が紙面に垂直な
偏光板７を透過することができ、観察者の右眼２の右眼
視線１３ｂは、表示装置１に表示された右眼用画像に到
達することになる。

【００４９】表示装置１と観察者の右眼２とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した右眼視線１２ａか右眼視線１３
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して右眼２に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の右眼２は表示装置１に表示された右
眼用画像を見ることができる。

【００５０】一方、表示装置１を発して左眼視線１４ａ
に沿って進行する光は、まず偏光板６を透過して偏光方
向が紙面に平行な直線偏光となる。次に、第１の偏光回
転複スリット４の偏光方向を変化させない領域１７に入
射するので、偏光方向は変化せずに紙面に平行のまま透
過する。さらに、第２の偏光回転複スリット５の偏光方
向を変化させない領域１７をそのまま透過した後に、偏
光板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に
垂直であるため、これを透過することはできない。した
がって、観察者の左眼３の左眼視線１４ａは、表示装置
１に表示された右眼用画像に到達することができない。

【００５１】また、左眼視線１５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光となる。次に、第１の偏光回転複スリット４の偏
光方向を右回りに９０°回転する領域１６に入射するの
で、偏光方向は９０°回転し、紙面に垂直な偏光とな
る。その後、第２の偏光回転複スリット５の偏光方向を
左回りに９０°回転する領域１８に入射するので、再び
偏光方向は９０°回転して紙面に平行な偏光に戻され
る。そして偏光板７に入射するが、偏光板７の偏光方向
１１は紙面に垂直であるため、これを透過することはで
きない。したがって、観察者の左眼３の左眼視線１５ｂ
は、表示装置１に表示された右眼用画像に到達すること
ができない。

【００５２】表示装置１と観察者の左眼３とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した左眼視線１４ａか左眼視線１５
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して左眼３に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の左眼３では表示装置１に表示された
右眼用画像を見ることができない。

【００５３】したがって、表示装置１に右眼用画像が表
示されている時には、観察者は右眼２のみで画像を見る
ことになる。

【００５４】次に、表示装置１に左眼用画像が表示され
る場合について説明する。

【００５５】図２（ｂ）は、表示装置１に左眼用画像を
表示している状態を示す。同図（ｂ）において、第２の
偏光回転複スリット５は、図２（ａ）と同じ位置にあ
る。一方、第１の偏光回転複スリット４は、図１に示し
た移動機構８により、偏光方向を右回りに９０゜回転す
る領域１６と偏光方向を変化させない領域１７との位置
が図２（ａ）の状態と比べて逆になるように、平行に移
動されている。

【００５６】図２（ｂ）において、表示装置１を発して
右眼視線１２ａに沿って進行する光は、まず偏光板６を
透過して偏光方向が紙面に平行な直線偏光となる。その
後、第１の偏光回転複スリット４、および第２の偏光回
転複スリット５の偏光方向を変化させない領域１７をそ
のまま透過して、偏光板７に入射するが、偏光板７の偏
光方向１１は紙面に垂直であるため、これを透過するこ
とはできない。したがって、観察者の右眼２の右眼視線
１２ａは、表示装置１に表示された左眼用画像に到達す
ることができない。

【００５７】また、右眼視線１３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６において、偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換された後、第１の偏光回転複スリット４の
偏光方向を右回りに９０゜回転する領域１６に入射し
て、偏光方向は９０゜回転し、紙面に垂直な偏光にな
る。その後、第２の偏光回転複スリット５の偏光方向を
左回りに９０゜回転する領域１８を透過して、偏光方向
は９０゜回転し、再び偏光方向が紙面に水平な偏光に戻
される。そして、偏光板７に入射するが、偏光板７の偏
光方向１１は紙面に垂直であるので、これを透過するこ
とはできない。したがって、観察者の右眼視線１３ｂ
は、表示装置１に表示された左眼用画像に到達すること
ができない。

【００５８】表示装置１と観察者の右眼２とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した右眼視線１２ａか右眼視線１３
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して右眼２に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の右眼１２は表示装置１に表示された
左眼用画像を見ることができない。

【００５９】一方、左眼視線１４ａに沿って進行する光
は、まず偏光板６において、偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換された後、第１の偏光回転複スリット４の
偏光方向を右回りに９０°回転する領域１６に入射し
て、偏光方向は９０°回転し、紙面に垂直な偏光とな
る。その後、第２の偏光回転複スリット５の偏光方向を
変換させない領域１７に入射するので、偏光方向は変化
せずに紙面に垂直なままこれを透過する。そして、偏光
板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂
直であるので、これを透過することができる。したがっ
て、観察者の左眼３の左眼視線１４ａは、表示装置１に
表示された左眼用画像に到達することができる。

【００６０】また、左眼視線ｂ１５に沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換される。次に、第１の偏光回転複スリット
４の偏光方向を変化させない領域１７に入射するので、
偏光方向は変化せずに紙面に平行のままこれを透過す
る。その後、第２の偏光回転複スリット５の偏光方向を
左回りに９０°回転する領域１８に入射するので、偏光
方向は９０°回転し、紙面に垂直になる。そして偏光板
７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂直
であるので、これを透過することができる。したがっ
て、観察者の左眼３の左眼視線１５ｂは、表示装置１に
表示された左眼用画像に到達することができる。

【００６１】表示装置１と観察者の左眼３とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した左眼視線１４ａか左眼視線１５
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して左眼３に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の左眼３は表示装置１に表示された左
眼用画像を見ることができる。

【００６２】したがって、表示装置１に左眼用画像が表
示されている時には、観察者は左眼３のみで画像を見る
ことになる。

【００６３】以上詳しく説明したように、両眼視差情報
を有する右眼用画像と左眼用画像を、図１に示したよう
に、右眼２と左眼３とでそれぞれ独立に見ることになる
ので、立体視が可能になる。

【００６４】図３は、本実施形態の立体表示装置による
効果を説明するための図である。図３は、偏光板６を透
過した光が、偏光方向を右回りに９０°回転する領域と
偏光方向を変化させない領域を透過した場合と、偏光方
向を変化させない領域と偏光方向を左回りに９０°回転
する領域を透過した場合と、偏光方向を右回りに９０°
回転する領域と偏光方向を左回りに９０°回転する領域
を透過した場合と、偏光方向を変化させない領域を２回
透過した場合のそれぞれに対し、偏光板７を透過した光
の分光透過率を示している。

【００６５】偏光方向を右回り、または左回りに９０°
回転する領域には液晶などの複屈折性のある物質を用い
ている。 前述したように、偏光方向を９０°回転させ
る物質の複屈折には波長依存性がある。そのため、特定
の波長の光に対しては、完全に偏光方向を９０°回転さ
せることができるが、その前後の波長の光に対しては、
完全に偏光方向を９０°回転させることはできない。

【００６６】ここで、図３において、偏光方向を右回り
に９０°回転する領域と偏光方向を変化させない領域を
透過した場合と、偏光方向を変化させない領域と偏光方
向を左回りに９０°回転する領域を透過した場合、すな
わち、右眼２、または左眼３がそれぞれの眼用の画像を
観察する場合（図２（ａ）に示した右眼視線１２ａ、１
３ｂと、図２（ｂ）に示した左眼視線１４ａ、１５ｂと
に相当する。）には、複屈折の波長依存性の影響を受け
るため、可視光全域において透過率は一様にはならな
い。ただし、隣接する右眼視線１２ａと右眼視線１３
ｂ、あるいは隣接する左眼視線１４ａと左眼視線１５ｂ
のそれぞれに沿って進行する光は、複屈折の波長依存性
による影響を等しく受けるため、明るさや色の差異とし
ては認識されない。

【００６７】一方、右眼２、または左眼３が逆の眼用の
画像を観察しない場合には、偏光方向を変化させない領
域を２回透過した場合（図２（ａ）に示した左眼視線１
４ａと図２（ｂ）に示した右眼視線１２ａに相当す
る。）と、偏光方向を右回りに９０°回転する領域と偏
光方向を左回りに９０°回転する領域を透過した場合
（図２（ａ）に示した左眼視線１５ｂと図２（ｂ）に示
した右眼視線１３ｂに相当する。）のいずれかになる。
図３において、偏光方向を変化させない領域を２回透過
した場合には、複屈折の波長依存性の影響を受けないた
め、可視光全域において透過率は一様に０となる。さら
に、偏光方向を右回りに９０°回転する領域と、偏光方
向を左回りに９０°回転する領域とを透過した場合、偏
光方向を９０°回転する領域を２回透過することになる
が、右回りと左回りに偏光方向を回転させるため、偏光
方向の回転角度は０°となる。この場合には、複屈折の
波長依存性による影響は、光学的に補償され、可視光全
域において透過率は０になる。

【００６８】したがって、観察者は、右眼２、または左
眼３でそれぞれ逆の眼用の画像を観察することはない。
このように、逆の眼用の画像が見えない場合、すなわち
左右画像のクロストークが十分小さい場合は、観察者は
良好な立体画像を観察することができる。

【００６９】次に、図１に示した第１の実施形態の構成
についてさらに具体的に説明する。

【００７０】表示装置１は、２０型のＣＲＴであり、蛍
光体は短残光性のものが使用されている。立体画像を表
示する場合、画面の更新は１２０Ｈｚで行われ、１秒間
に右眼用画像と左眼用画像がそれぞれ６０画面、交互に
表示される。

【００７１】偏光板６、７は、ポリビニルアルコールフ
ィルムを引っ張ることにより分子の配列を一方向に揃え
たうえで、このようなフィルムにヨウ素などを吸着させ
ることにより偏光膜を作製し、両面に保護のためのトリ
アセテートフィルムを粘着した構造である。なお、前記
フィルムにヨウ素を吸着させる際、ヨウ素の分子は前記
フィルムの分子の配列方向に揃えられている。また、図
１において、偏光板６は第１の偏光回転複スリット４か
ら離して配置し、偏向板７は第２の偏光回転複スリット
５から離して配置してあるが、実際には、それぞれに貼
合わせて用いている。

【００７２】第１、第２の偏光回転複スリット４、５
は、２枚のガラス基板に、それぞれストライプ状の透明
電極を設け、所望の液晶配向処理を施した後、ギャップ
を設けて貼合わせ、さらにギャップに液晶を注入し、封
止したものである。液晶は、ツイステッド・ネマティッ
ク液晶を用いており、第１の偏光回転複スリット４には
右カイラルのカイラル剤を、第２の偏光回転複スリット
５には左カイラルのカイラル剤を添加している。

【００７３】第１の偏光回転複スリット４では、液晶に
電圧が印加されていない領域は、入射した直線偏光の偏
光方向を右回りに９０゜回転する領域１６になり、液晶
に十分な電圧を印加した領域は、偏光方向を変化させな
い領域１７になる。第２の偏光回転複スリット５では、
液晶に電圧が印加されていない領域は、入射した直線偏
光の偏光方向を左回りに９０゜回転する領域１８にな
り、液晶に十分な電圧を印加した領域は、偏光方向を変
化させない領域１７になる。観察者の観察位置を、第２
の偏光回転複スリット５から６０ｃｍに設定しており、
この場合、第１の偏光回転複スリット４の各偏光方向を
右回りに９０゜回転する領域１６と各偏光方向を変化さ
せない領域１７の中心間距離は、約０．２００６ｍｍで
ある。また、第２の偏光回転複スリット５の各偏光方向
を左回りに９０゜回転する領域１８と各偏光方向を変化
させない領域１７の中心間距離は、０．２ｍｍである。
そして本形態の装置は、第１、第２の偏光回転複スリッ
ト４、５のそれぞれの各領域の境界部分に０．０１ｍｍ
の遮光領域を設けることで、光の回折の影響を防止した
り、位置合わせ精度のマージンを確保している。このこ
とは、観察者が観察位置からわずかに左右に動いた時の
左右画像のクロストークを低減させるのに効果的であ
る。また、第１の偏光回転複スリット４と第２の偏光回
転複スリット５との光学的間隔は約１．８５１９ｍｍで
あり、第１の偏光回転複スリット４のストライプ状の領
域１６および領域１７と、第２の偏光回転複スリット５
のストライプ状の領域１８および領域１７とが互いに平
行になるように配置されている。

【００７４】移動機構８は圧電アクチュエータ等から構
成され、第１の偏光回転複スリット４を、偏光方向を右
回りに９０゜回転する領域１６と偏光方向を変化させな
い領域１７の中心間距離分だけ平行に移動させる。図に
は明示していないが、移動機構８には、表示装置１に入
力する映像信号から垂直同期信号を検出し、そのタイミ
ングで圧電アクチュエータを駆動する回路を用いてお
り、例えば右眼用画像が表示される奇数フィールドの時
には図２（ａ）に示す位置に移動させ、左眼用画像が表
示される偶数フィールドの時には図２（ｂ）に示す位置
に第１の偏光回転複スリット４を移動させる。

【００７５】以上の構成部品からなる、本発明に係わる
立体表示装置は、眼鏡をかけずに、しかも現状の表示装
置１をそのまま使用して立体視を可能にする。そして、
第１の偏光回転複スリット４と第２の偏光回転複スリッ
ト５と偏光板６、７と移動機構８とをひとつのユニット
にしておけば、立体画像と２次元画像の切り換えを、表
示装置１とそのユニットとを着脱するだけで、容易に行
うことができる。この場合に、特に正確な位置合わせを
必要としない。さらに、偏光を変化させる領域を２回透
過する際に、複屈折の波長依存性の影響が打ち消される
ので、本来観察しないはずの逆の眼用の画像が見えると
いう現象が無くなる。すなわち、左右画像のクロストー
クを低減できるので、観察者は良好な立体画像を観察で
きる。

【００７６】本実施の形態のように、第１、第２の偏光
回転複スリット４、５にそれぞれ液晶などを用い、電気
的に偏光を変化させる領域を制御できる場合には、立体
画像と２次元画像を切り替える際、前述したユニットの
着脱という手段の他に、以下の画像切換え手段も可能で
ある。

【００７７】図４は、２次元画像を観察するときの動作
説明図である。他の画像切換え手段として、図４（ａ）
に示すように、第１の偏光回転複スリット４の全ての領
域が、偏光方向を右回りに９０°回転する領域１６に変
換され、一方、第２の偏光回転複スリット５の全ての領
域が、偏光方向を変化させない領域１７に変換される。
または、図４（ｂ）に示すように、第１の偏光回転複ス
リット４の全ての領域が、偏光方向を変化させない領域
１７に変換され、一方、第２の偏光回転複スリット５の
全ての領域が偏光方向を左回りに９０°回転する領域１
８に変換される。この様に制御されると、表示装置１を
発し右眼視線１２ａ、１３ｂ、および左眼視線１４ａ、
１５ｂに沿って進む光は、偏光板６、７の各々で吸収さ
れる分を除き、全てそれぞれ右眼２、左眼３に到達す
る。したがって、観察者は右眼２、左眼３で同時に、表
示装置１に表示された２次元画像を観察することができ
る。

【００７８】さらに、例えば表示装置１の画面の右半分
に立体画像を、左半分に２次元画像を表示させる場合に
は、第１、第２の偏光回転複スリット４、５を、画面の
右半分では図２に示す状態、画面の左半分では図４に示
す状態にすることによって、２次元画像と立体画像を混
在表示させることも可能である。

【００７９】以上の第１の実施例において、移動機構８
を第２の偏光回転複スリット５に取り付けるように変更
しても同様の効果が得られる。また、移動機構８を、第
１の偏光回転複スリット４と第２の偏光回転複スリット
５の両方に取り付け、それぞれの移動機構による相対的
変位が、図２に示した１個の移動機構の移動量に相当す
る分になるように、互いに反対方向に移動させてもよ
い。

【００８０】また、完全に平行に移動させる方式に代
え、表示装置１の左右画像を書き換える走査タイミング
に合わせて順次移動させることにより、左右画像のクロ
ストークをいっそう低減できる。すなわち、左右画像の
書き換えが始められるときに、第１の偏光回転複スリッ
ト４を傾けてスリット４の上側を先に移動させ、書き換
え終了時にスリット４の下側を完全に移動させて、第１
の偏光回転複スリット４のストライプを垂直に戻す方式
である。なお、スリット４の上側から先に移動させるの
は、左右画像の書き換えは画面上側から垂直走査される
のが一般的だからである。さらに、移動する側の偏光回
転複スリットを、左右画像を書き換える際の走査方向に
沿って複数に分割し、左右画像の書き換えに同期させて
各分割偏光回転複スリットを順次移動させるようにして
もよい。

【００８１】第１、第２の偏光回転複スリット４、５に
用いた液晶は、ツイステッド・ネマティック液晶に限定
されるものではなく、入射光に所望の位相差を与える複
屈折制御型の液晶、例えば、偏光板６の偏光方向１０に
対し４５°のなす角度に液晶を平行配向処理したネマテ
ィック液晶などを用いてもよい。さらに、ＰＬＺＴ等の
電気光学素子を利用してもよい。またスリット４、５
は、所望の複屈折性を有するように一方向に引き延ばし
たポリビニルアルコールフィルム等をストライプ状にパ
ターン化して、偏光を回転する領域と偏光を変化させな
い領域を形成したものでもよい。これは、フィルム基板
を引っ張ることにより分子の配列が一方向に揃うと同時
に、分子の長軸方向と短軸方向の屈折率に差ができ、複
屈折性が生じることを利用したものである。この場合に
は、偏光を回転する領域と偏光を変化させない領域とを
電気的に切換えることはできないので、立体画像と２次
元画像の切り替えにはユニットを着脱する手段のみが可
能である。ただし、液晶を利用する場合に比べ、フィル
ムを支持する基板が各１枚となるため、重量が半分程度
に軽量化される。

【００８２】また、第１の偏光回転複スリット４、およ
び第２の偏光回転複スリット５の偏光方向を右回りに回
転する領域１６と偏光方向を左回りに回転する領域１７
をそれぞれ入れ替えても同様の効果が得られる。

【００８３】［第２の実施例］図５は、本発明の立体表
示装置の第２の実施形態を示す平面図である。この図を
含め本形態の説明に用いる図面では、第１の実施形態と
同一の構成部分に同一符号が付してある。この立体表示
装置は、表示装置１と、表示装置１の前面に対向して配
置された偏光板６および７と、偏光板６、７間に対向配
置された第１および第２の偏光変換複スリット２４、２
５と、第１の偏光変換複スリット２４に接続された移動
機構９とから構成される。

【００８４】次に、図５に示した立体表示装置の動作を
図６を参照して説明する。図６（ａ）、（ｂ）は、それ
ぞれ図５（ａ）、（ｂ）を拡大して示した動作説明図で
ある。

【００８５】表示装置１には、両眼視差情報を有する右
眼用画像と左眼用画像がフィールド毎に交互に表示さ
れ、図６（ａ）は、表示装置１が右眼用画像を表示して
いる状態を示す。

【００８６】第１の偏光変換複スリット２４は、入射し
た直線偏光の偏光方向を右回りの円偏光に変換するため
の位相差が＋λ／４（１／４波長）である領域２６と、
入射した直線偏光の偏光方向を左回りの円偏光に変換す
るための位相差が−λ／４である領域２７とがストライ
プ状に形成されたものである。また、第２の偏光変換複
スリット２５は、入射した右回りの円偏光を垂直方向の
直線偏光に変換するか、入射した左回りの円偏光を水平
方向の直線偏光に変換するための位相差が＋λ／４であ
る領域２６と、入射した右回りの円偏光を水平方向の直
線偏光に変換するか、入射した左回りの円偏光を垂直方
向の直線偏光に変換するための位相差が−λ／４である
領域２７とがストライプ状に形成されたものである。第
１の偏光変換複スリット２４と第２の偏光変換複スリッ
ト２５の間隔、および前記スリット２４、２５の各々に
おけるストライプ状の領域２６と領域２７の中心間距離
は、観察者のある設定された観察位置から幾何学的に決
定されている。

【００８７】図６（ａ）に示すように、観察者の右眼２
からの視線は、右眼視線１２ａに示すように第２の偏光
変換複スリット２５の位相差が＋λ／４である領域２６
を通り、かつ第１の偏光変換複スリット２４の位相差が
＋λ／４である領域２６を通るか、または右眼視線１３
ｂに示すように第２の偏光変換複スリット２５の位相差
が−λ／４である領域２７を通り、かつ第１の偏光変換
複スリット２４の位相差が−λ／４である領域２７を通
るかのいずれかである。観察者の左眼３からの視線は、
左眼視線１４ａに示すように第２の偏光変換複スリット
２５の位相差が＋λ／４である領域２６を通り、かつ第
１の偏光変換複スリット２４の位相差が−λ／４である
領域２７を通るか、または左眼視線１５ｂに示すように
第２の偏光変換複スリット２５の位相差が−λ／４であ
る領域２７を通り、かつ第１の偏光変換複スリット２４
の位相差が＋λ／４である領域２６を通るかのいずれか
になるように設定されている。

【００８８】そして、偏光板６においては紙面に平行な
方向の偏光方向を有する直線偏光を透過させるように偏
光板６の偏光方向１０が設定され、一方、偏光板７にお
いては紙面に垂直な方向の偏光方向を有する直線偏光を
透過させるように偏光板６の偏光方向１１が設定されて
いる。

【００８９】表示装置１を発して右眼視線１２ａに沿っ
て進行する光は、偏光板６を透過することにより、紙面
に平行な直線偏光となる。次に、第１の偏光変換複スリ
ット２４の位相差が＋λ／４である領域２６を透過する
ので、右回りの円偏光となる。その後、第２の偏光変換
複スリット２５の位相差が＋λ／４である領域２６に入
射するので、偏光方向が垂直な直線偏光になる。したが
って、偏光方向が紙面に垂直な偏光板７を透過すること
ができ、観察者の右眼２の右眼視線１２ａは、表示装置
１に表示された右眼用画像に到達することになる。

【００９０】また、右眼視線１３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光となる。次に、第１の偏光変換複スリット２４の
位相差が−λ／４である領域２７に入射するので、左回
りの円偏光となる。その後、第２の偏光変換複スリット
２５の位相差が−λ／４である領域２７に入射するの
で、偏光方向が垂直な直線偏光となる。したがって、偏
光方向が紙面に垂直な偏光板７を透過することができ、
観察者の右眼２の右眼視線１３ｂは、表示装置１に表示
された右眼用画像に到達することになる。

【００９１】表示装置１と観察者の右眼２とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した右眼視線１２ａか右眼視線１３
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して右眼２に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の右眼２は表示装置１に表示された右
眼用画像を見ることができる。

【００９２】一方、表示装置１を発して左眼視線１４ａ
に沿って進行する光は、まず偏光板６を透過して偏光方
向が紙面に平行な直線偏光となる。次に、第１の偏光変
換複スリット２４の位相差が−λ／４である領域２７に
入射するので、左回りの円偏光になる。その後、第２の
偏光変換複スリット２５の位相差が＋λ／４である領域
２６に入射するので偏光方向が水平の直線偏光に戻され
る。そして、偏光板７に入射するが、偏光板７の偏光方
向１１は紙面に垂直であるため、これを透過することは
できない。したがって、観察者の左眼３の左眼視線１４
ａは、表示装置１に表示された右眼用画像に到達するこ
とができない。

【００９３】また、左眼視線１５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光となる。次に、第１の偏光変換複スリット２４の
位相差が＋λ／４である領域２６に入射するので、右回
りの円偏光になる。その後、第２の偏光変換複スリット
２５の位相差が−λ／４である領域２７に入射するの
で、再び偏光方向が紙面に平行な直線偏光に戻される。
そして偏光板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１
は紙面に垂直であるため、これを透過することはできな
い。したがって、観察者の左眼３の左眼視線１５ｂは、
表示装置１に表示された右眼用画像に到達することがで
きない。

【００９４】表示装置１と観察者の左眼３とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した左眼視線１４ａか左眼視線１５
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して左眼３に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の左眼３では表示装置１に表示された
右眼用画像を見ることができない。

【００９５】したがって、表示装置１に右眼用画像が表
示されている時には、観察者は右眼２のみで画像を見る
ことになる。

【００９６】次に、表示装置１に左眼用画像が表示され
る場合について説明する。

【００９７】図６（ｂ）は、表示装置１に左眼用画像を
表示している状態を示す。ここで、第２の偏光変換複ス
リット２５は、図６（ａ）と同じ位置にある。一方、第
１の偏光変換複スリット２４は、移動機構９により、位
相差が＋λ／４である領域２６と位相差が−λ／４であ
る領域２７との位置が、図６（ａ）の状態と比べて逆に
なるように平行に移動されている。

【００９８】図６（ｂ）において、表示装置１を発して
右眼視線１２ａに沿って進行する光は、まず偏光板６を
透過して偏光方向が紙面に平行な直線偏光となる。その
後、第１の偏光変換複スリット２４の位相差が−λ／４
である領域２７に入射するので、左回りの円偏光にな
る。その後、第２の偏光変換複スリット２５の位相差が
＋λ／４である領域２６に入射するので偏光方向が水平
の直線偏光に戻される。そして、偏光板７に入射する
が、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂直であるため、
これを透過することはできない。したがって、観察者の
右眼２の右眼視線１２ａは、表示装置１に表示された左
眼用画像に到達することができない。

【００９９】また、右眼視線１３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６において、偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換された後、第１の偏光変換複スリット２４
の位相差が＋λ／４である領域２６に入射するので、右
回りの円偏光になる。その後、第２の偏光変換複スリッ
ト２５の位相差が−λ／４である領域２７に入射するの
で、再び偏光方向が紙面に平行な直線偏光に戻される。
そして偏光板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１
は紙面に垂直であるため、これを透過することはできな
い。したがって、観察者の右眼２の右眼視線１３ｂは、
表示装置１に表示された左眼用画像に到達することがで
きない。

【０１００】表示装置１と観察者の右眼２とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した右眼視線１２ａか右眼視線１３
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して右眼２に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の右眼１２は表示装置１に表示された
左眼用画像を見ることができない。

【０１０１】一方、左眼視線１４ａに沿って進行する光
は、まず偏光板６において、偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換された後、第１の偏光変換複スリット２４
の位相差が＋λ／４である領域２６を透過するので、右
回りの円偏光となる。その後、第２の偏光変換複スリッ
ト２５の位相差が＋λ／４である領域２６に入射するの
で、偏光方向が垂直な直線偏光になる。そして、偏光板
７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂直
であるので、これを透過することができる。したがっ
て、観察者の左眼３の左眼視線１４ａは、表示装置１に
表示された左眼用画像に到達することができる。

【０１０２】また、左眼視線１５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換される。次に、第１の偏光変換複スリット
２４の位相差が−λ／４である領域２７に入射するの
で、左回りの円偏光となる。その後、第２の偏光変換複
スリット２５の位相差が−λ／４である領域２７に入射
するので、偏光方向が垂直な直線偏光となる。そして偏
光板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に
垂直であるので、これを透過することができる。したが
って、観察者の左眼３の左眼視線１５ｂは、表示装置１
に表示された左眼用画像に到達することができる。

【０１０３】表示装置１と観察者の左眼３とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した左眼視線１４ａか左眼視線１５
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して左眼３に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の左眼３は表示装置１に表示された左
眼用画像を見ることができる。

【０１０４】したがって、表示装置１に左眼用画像が表
示されている時には、観察者は左眼３のみで画像を見る
ことになる。

【０１０５】以上詳しく説明したように、両眼視差情報
を有する右眼用画像と左眼用画像を、図５に示したよう
に、右眼２と左眼３とでそれぞれ独立に見ることになる
ので、立体視が可能になる。

【０１０６】図７は、本実施形態の立体表示装置による
効果を説明するための図である。図７は、偏光板６を透
過した光が、位相差が＋λ／４である領域を２回透過し
た場合と、位相差が−λ／４である領域を２回透過した
場合と、位相差が＋λ／４である領域と位相差が−λ／
４である領域とを透過した場合と、位相差が−λ／４で
ある領域と位相差が＋λ／４である領域とを透過した場
合のそれぞれに対し、偏光板７を透過した光の分光透過
率を示している。

【０１０７】偏光状態を変換する、位相差が＋λ／４、
または−λ／４である領域には、液晶などの複屈折性の
ある物質を用いている。 複屈折には波長依存性がある
ため、特定の波長の光に対しては、所望の偏光状態に変
換することができるが、その前後の波長の光に対して
は、それとは異なる偏光状態になる。

【０１０８】ここで、図７において、位相差が＋λ／４
である領域を２回透過した場合と、位相差が−λ／４で
ある領域を２回透過した場合、つまり、２回の透過で位
相差が＋λ／２、または−λ／２になる場合、偏光方向
は９０°回転する。この場合、すなわち、右眼２、また
は左眼３がそれぞれの眼用の画像を観察する場合（図６
（ａ）に示した右眼視線１２ａ、１３ｂと、図６（ｂ）
に示した左眼視線１４ａ、１５ｂに相当する。）には、
複屈折の波長依存性の影響を受けるため、可視光全域に
おいて透過率は一様にはならない。ただし、隣接する右
眼視線１２ａと右眼視線１３ｂ、あるいは隣接する左眼
視線１４ａと左眼視線１５ｂのそれぞれに沿って進行す
る光は、複屈折の波長依存性による影響を等しく受ける
ため、明るさや色の差異としては認識されない。

【０１０９】一方、右眼２、または左眼３が逆の眼用の
画像を観察しない場合には、位相差が−λ／４である領
域と位相差が＋λ／４である領域を透過した場合（図６
（ａ）に示した左眼視線１４ａと図６（ｂ）に示した右
眼視線１２ａとに相当する。）と、位相差が＋λ／４の
領域と位相差が−λ／４の領域を透過した場合（図６
（ａ）に示した左眼視線１５ｂと図６（ｂ）に示した右
眼視線１３ｂに相当する。）のいずれかになる。これら
の場合、結局、偏光方向の回転角度は０°となり、しか
も複屈折の波長依存性による影響は、光学的に補償され
るので、図７に示すように、可視光全域において透過率
は０になる。

【０１１０】したがって、観察者は、右眼２、または左
眼３でそれぞれ逆の眼用の画像を観察することはない。
このように、逆の眼用の画像が見えない場合、すなわち
左右画像のクロストークが十分小さい場合、観察者は良
好な立体画像を観察することができる。

【０１１１】次に、図５に示した第２の実施形態の構成
についてさらに具体的に説明する。

【０１１２】図５に示した第２の実施形態で使用した表
示装置１、および偏光板６、７は、第１の実施例で使用
した表示装置１、および偏光板６、７と同じものであ
る。

【０１１３】第１、第２の偏光変換複スリット２４、２
５は、２枚のガラス基板に、それぞれストライプ状に異
なる液晶配向処理を施した後、ギャップを設けて貼合わ
せ、さらにギャップに液晶を注入し、封止したものであ
る。液晶は、ネマティック液晶を用いており、第１の偏
光変換複スリット２４において、偏光板６の偏光方向１
０に対し＋４５°のなす角度に液晶分子を平行配向処理
した領域は、位相差が＋λ／４である領域２６になり、
入射した直線偏光を右回りの円偏光に変換する。そし
て、偏光板６の偏光方向１０に対し−４５°のなす角度
に液晶分子を平行配向処理した領域は、位相差が−λ／
４である領域２７になり、入射した直線偏光を左回りの
円偏光に変換する。また、第２の偏光変換複スリット２
５において、偏光板６の偏光方向１０に対し＋４５°の
なす角度に液晶分子を平行配向処理した領域は、位相差
が＋λ／４である領域２６になり、入射した右回りの円
偏光を紙面に垂直な直線偏光に変換したり、入射した左
回りの円偏光を紙面に平行な直線偏光に戻す。そして、
偏光板６の偏光方向１０に対し−４５°のなす角度に液
晶分子を平行配向処理した領域は、位相差が−λ／４で
ある領域２７になり、入射した左回りの円偏光を紙面に
垂直な直線偏光に変換したり、入射した右回りの円偏光
を紙面に平行な直線偏光に戻す。観察者の観察位置を、
第２の偏光変換複スリット２５から６０ｃｍに設定して
おり、この場合、第１の偏光変換複スリット２４の各位
相差が＋λ／４である領域２６と各位相差が−λ／４で
ある領域２７の中心間距離は、約０．２００６ｍｍであ
る。また、第２の偏光変換複スリット２５の各位相差が
＋λ／４である領域２６と各位相差が−λ／４である領
域２７の中心間距離は、０．２ｍｍである。そして、第
１、第２の偏光変換複スリット２４、２５のそれぞれの
各領域の境界部分に０．０１ｍｍの遮光領域を設けるこ
とで、光の回折の影響を防止したり、位置合わせ精度の
マージンを確保している。このことは、観察者が観察位
置からわずかに左右に動いた時の左右画像のクロストー
クを低減させるのに効果的である。また、第１の偏光回
転複スリット４と第２の偏光回転複スリット５との光学
的間隔は約１．８５１９ｍｍであり、前記スリット２４
のストライプ状の領域２６および領域２７と、前記スリ
ット２５のストライプ状の領域２６および２７とが互い
に平行になるように配置している。

【０１１４】移動機構９は、圧電アクチュエータ等から
構成され、第１の偏光変換複スリット２４を、位相差が
＋λ／４である領域２６と位相差が−λ／４である領域
２７の中心間距離分だけ平行に移動させる。図には明示
していないが、移動機構９には、表示装置１に入力する
映像信号から垂直同期信号を検出し、そのタイミングで
圧電アクチュエータを駆動する回路を用いており、例え
ば右眼用画像が表示される奇数フィールドの時には図６
（ａ）に示す位置に、また、左眼用画像が表示される偶
数フィールドの時には図６（ｂ）に示す位置に第１の偏
光変換複スリット２４を移動させる。

【０１１５】以上の構成部品からなる、本発明に係わる
立体表示装置は、眼鏡をかけずに、しかも現状の表示装
置１をそのまま使用して立体視を可能にする。そして、
第１の偏光変換複スリット２４と第２の偏光変換複スリ
ット２５と偏光板６、７と移動機構９とをひとつのユニ
ットにしておけば、立体画像と２次元画像の切り換え
を、表示装置１とそのユニットとを着脱するだけで、容
易に行うことができる。この場合に、特に正確な位置合
わせを必要としない。さらに、位相差が＋λ／４である
領域と位相差が−λ／４である領域とを透過する際に、
複屈折の波長依存性の影響が打ち消されるので、本来観
察しないはずの、逆の眼用の画像が見えるという現象が
無くなる。すなわち、左右画像のクロストークを低減で
きるので、観察者は良好な立体画像を観察できる。

【０１１６】以上の第２の実施形態において、移動機構
９を第２の偏光変換複スリット２５に取り付けるように
変更しても同様の効果が得られる。また、移動機構９
を、第１の偏光変換複スリット２４と第２の偏光変換複
スリット２５の両方に取り付け、それぞれの移動機構に
よる相対的変位が、図６に示した１個の移動機構の移動
量に相当する分になるように、互いに反対方向に移動さ
せてもよい。

【０１１７】また、完全に平行に移動させる方式に代
え、表示装置１の左右画像を書き換える走査タイミング
に合わせて順次移動させることにより、左右画像のクロ
ストークをいっそう低減できる。すなわち、左右画像の
書き換えが始められるときに、第１の偏光回転複スリッ
ト２４を傾けてスリット２４の上側を先に移動させ、書
き換え終了時にスリット２４の下側を完全に移動させ
て、第１の偏光回転複スリット２４のストライプを垂直
に戻す方式である。なお、スリット２４の上側から先に
移動させるのは、左右画像の書き換えは画面上側から垂
直走査されるのが一般的だからである。さらに、移動す
る側の偏光回転複スリットを、左右画像を書き換える際
の走査方向に沿って複数に分割し、左右画像の書き換え
に同期させて各分割偏光回転複スリットを順次移動させ
るようにしてもよい。

【０１１８】第１、第２の偏光変換複スリット２４、２
５に用いた液晶は、ネマティック液晶に限定されるもの
ではなく、入射光に所望の位相差を与える複屈折制御型
の液晶などを用いてもよい。さらに、ＰＬＺＴ等の電気
光学素子を利用してもよい。またスリット２４、２５
は、所望の複屈折性を有するように一方向に引き伸ばし
たポリビニルアルコールフィルム等をストライプ状にパ
ターン化して、位相差が＋λ／４である領域と位相差が
−λ／４である領域とを形成したものでもよい。これ
は、フィルム基板を引っ張ることにより分子の配列を揃
えると共に、分子の長軸方向と短軸方向の屈折率に差が
でき、複屈折性が生じることを利用したものである。

【０１１９】［第３の実施形態］図８は、本発明の立体
表示装置の第３の実施形態を示す平面図である。この図
を含め本形態の説明に用いる図面では、第１の実施形態
と同一の構成部分に同一符号が付してある。この立体表
示装置は、表示装置１と、表示装置１の前面に対向して
配置された偏光板６および７と、偏光板６、７間に対向
配置された偏光回転スイッチアレイ３４と、偏光回転複
スリット３５とから構成される。

【０１２０】次に、図８に示した立体表示装置の動作を
図９を参照して説明する。図９（ａ）、（ｂ）は、それ
ぞれ図８（ａ）、（ｂ）を拡大して示した動作説明図で
ある。

【０１２１】表示装置１には、両眼視差情報を有する右
眼用画像と左眼用画像がフィールド毎に交互に表示さ
れ、図９（ａ）は、表示装置１が右眼用画像を表示して
いる状態を示す。

【０１２２】偏光回転スイッチアレイ３４は、入射した
直線偏光の偏光方向を右回りに９０゜回転する領域３６
と、偏光方向を変化させない領域３７とがストライプ状
に形成されたもので、しかも、これらの領域３６、３７
を電気的に反転させることが可能である。また、偏光回
転複スリット３５は、入射した直線偏光の偏光方向を左
回りに９０゜回転する領域３８と、偏光方向を変化させ
ない領域３７とがストライプ状に形成されたものであ
る。偏光回転スイッチアレイ３４と偏光回転複スリット
３５の間隔、および前記スイッチアレイ３４におけるス
トライプ状の領域３６と領域３７の中心間距離、前記ス
リット３５におけるストライプ状の領域３８と領域３７
の中心間距離は、観察者のある設定された観察位置から
幾何学的に決定されている。

【０１２３】図９（ａ）に示すように、観察者の右眼２
からの視線は、右眼視線ａ１２に示すように偏光回転複
スリット３５の偏光方向を変化させない領域３７を通
り、かつ偏光回転複スイッチアレイ３４の偏光方向を右
回りに９０゜回転する領域３６を通るか、または右眼視
線１３ｂに示すように偏光回転複スリット３５の偏光方
向を左回りに９０゜回転する領域３８を通り、かつ偏光
回転スイッチアレイ３４の偏光方向を変化させない領域
３７を通るかのいずれかであり、同時に観察者の左眼３
からの視線は、左眼視線１４ａに示すように偏光回転複
スリット３５の偏光方向を変化させない領域３７を通
り、かつ偏光回転スイッチアレイ３４の偏光方向を変化
させない領域３７を通るか、または左眼視線１５ｂに示
すように偏光回転複スリット３５の偏光方向を左回りに
９０゜回転する領域３８を通り、かつ偏光回転スイッチ
アレイ３４の偏光方向を右回りに９０゜回転する領域３
６を通るかのいずれかになるように設定されている。

【０１２４】そして、偏光板６においては、紙面に平行
な方向の偏光方向を有する直線偏光を透過させるように
偏光板６の偏光方向１０が設定され、一方、偏光板７に
おいては、紙面に垂直な方向の偏光方向を有する直線偏
光を透過させるように偏光板７の偏光方向１１が設定さ
れている。

【０１２５】表示装置１を発して右眼視線１２ａに沿っ
て進行する光は、偏光板６を透過することにより、紙面
に平行な直線偏光となる。次に、偏光回転スイッチアレ
イ３４の偏光方向を右回りに９０°回転する領域３６を
透過するので、偏光方向は９０°回転して紙面に垂直と
なる。その後、偏光回転複スリット３５の偏光方向を変
化させない領域３７に入射するので、偏光方向は変化を
受けることなくこれを透過する。したがって、偏光方向
が紙面に垂直な偏光板７を透過することができ、観察者
の右眼２の右眼視線１２ａは、表示装置１に表示された
右眼用画像に到達することになる。

【０１２６】また、右眼視線１３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光となる。次に、偏光回転スイッチアレイ３４の偏
光方向を変化させない領域３７に入射するので、偏光方
向は紙面に平行のまま透過する。その後、偏光回転複ス
リット３５の偏光方向を左回りに９０°回転する領域３
８に入射するので、偏光方向は９０°回転して、紙面に
垂直となる。したがって、偏光方向が紙面に垂直な偏光
板７を透過することができ、観察者の右眼２の右眼視線
１３ｂは、表示装置１に表示された右眼用画像に到達す
ることになる。

【０１２７】表示装置１と観察者の右眼２とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した右眼視線１２ａか右眼視線１３
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して右眼２に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の右眼２は表示装置１に表示された右
眼用画像を見ることができる。

【０１２８】一方、表示装置１を発して左眼視線１４ａ
に沿って進行する光は、まず偏光板６を透過して偏光方
向が紙面に平行な直線偏光となる。次に、偏光回転スイ
ッチアレイ３４の偏光方向を変化させない領域３７に入
射するので、偏光方向は変化せずに紙面に平行のまま透
過する。さらに、偏光回転複スリット３５の偏光方向を
変化させない領域３７をそのまま透過した後に、偏光板
７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂直
であるため、これを透過することはできない。したがっ
て、観察者の左眼３の左眼視線１４ａは、表示装置１に
表示された右眼用画像に到達することができない。

【０１２９】また、左眼視線１５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光となる。次に、偏光回転スイッチアレイ３４の偏
光方向を右回りに９０°回転する領域３６に入射するの
で、偏光方向は９０°回転し、紙面に垂直な偏光とな
る。その後、偏光回転複スリット３５の偏光方向を左回
りに９０°回転する領域３８に入射するので、再び偏光
方向は９０°回転して紙面に平行な偏光に戻される。そ
して偏光板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は
紙面に垂直であるため、これを透過することはできな
い。したがって、観察者の左眼３の左眼視線１５ｂは、
表示装置１に表示された右眼用画像に到達することがで
きない。

【０１３０】表示装置１と観察者の左眼３とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した左眼視線１４ａか左眼視線１５
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して左眼３に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の左眼３では表示装置１に表示された
右眼用画像を見ることができない。

【０１３１】したがって、表示装置１に右眼用画像が表
示されている時には、観察者は右眼２のみで画像を見る
ことになる。

【０１３２】次に、表示装置１に左眼用画像が表示され
る場合について説明する。

【０１３３】図９（ｂ）は、表示装置１に左眼用画像を
表示している状態を示す。ここで、偏光回転複スリット
３５は、図９（ａ）と同じ位置、同じ状態である。一
方、偏光回転スイッチアレイ３４は、偏光方向を右回り
に９０゜回転する領域３６と偏光方向を変化させない領
域３７とを電気的に反転させてある。

【０１３４】図９（ｂ）において、表示装置１を発して
右眼視線１２ａに沿って進行する光は、まず偏光板６を
透過して偏光方向が紙面に平行な直線偏光となる。その
後、偏光回転スイッチアレイ３４、および偏光回転複ス
リット３５の偏光方向を変化させない領域３７をそのま
ま透過して、偏光板７に入射するが、偏光板７の偏光方
向１１は紙面に垂直であるため、これを透過することは
できない。したがって、観察者の右眼２の右眼視線１２
ａは、表示装置１に表示された左眼用画像に到達するこ
とができない。

【０１３５】また、右眼視線１３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６において、偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換された後、偏光回転スイッチアレイ３４の
偏光方向を右回りに９０゜回転する領域３６に入射し
て、偏光方向は９０゜回転し、紙面に垂直な偏光にな
る。その後、偏光回転複スリット３５の偏光方向を左回
りに９０゜回転する領域３８を透過して、偏光方向は９
０゜回転し、再び偏光方向が紙面に水平な偏光に戻され
る。そして、偏光板７に入射するが、偏光板７の偏光方
向１１は紙面に垂直であるので、これを透過することは
できない。したがって、観察者の右眼視線１３ｂは、表
示装置１に表示された左眼用画像に到達することができ
ない。

【０１３６】表示装置１と観察者の右眼２とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した右眼視線１２ａか右眼視線１３
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して右眼２に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の右眼１２は表示装置１に表示された
左眼用画像を見ることができない。

【０１３７】一方、左眼視線１４ａに沿って進行する光
は、まず偏光板６において、偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換された後、偏光回転スイッチアレイ３４の
偏光方向を右回りに９０°回転する領域３６に入射し
て、偏光方向は９０°回転し、紙面に垂直な偏光とな
る。その後、偏光回転複スリット３５の偏光方向を変換
させない領域３７に入射するので、偏光方向は変化せず
に紙面に垂直なままこれを透過する。そして、偏光板７
に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂直で
あるので、これを透過することができる。したがって、
観察者の左眼３の左眼視線１４ａは、表示装置１に表示
された左眼用画像に到達することができる。

【０１３８】また、左眼視線１５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換される。次に、偏光回転スイッチアレイ３
４の偏光方向を変化させない領域３７に入射するので、
偏光方向は変化せずに紙面に平行のままこれを透過す
る。その後、偏光回転複スリット３５の偏光方向を左回
りに９０°回転する領域３８に入射するので、偏光方向
は９０°回転し、紙面に垂直になる。そして偏光板７に
入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂直であ
るので、これを透過することができる。したがって、観
察者の左眼３の左眼視線１５ｂは、表示装置１に表示さ
れた左眼用画像に到達することができる。

【０１３９】表示装置１と観察者の左眼３とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した左眼視線１４ａか左眼視線１５
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して左眼３に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の左眼３は表示装置１に表示された左
眼用画像を見ることができる。

【０１４０】したがって、表示装置１に左眼用画像が表
示されている時には、観察者は左眼３のみで画像を見る
ことになる。

【０１４１】以上詳しく説明したように、両眼視差情報
を有する右眼用画像と左眼用画像を、図８に示したよう
に、右眼２と左眼３とでそれぞれ独立に見ることになる
ので、立体視が可能になる。

【０１４２】本実施の形態の効果は、第１の実施形態の
効果と同様である。図３に示したように、偏光方向を右
回りに９０°回転する領域と偏光方向を変化させない領
域とを透過した場合と、偏光方向を変化させない領域と
偏光方向を左回りに９０°回転する領域とを透過した場
合、すなわち、右眼２、または左眼３がそれぞれの眼用
の画像を観察する場合（図９（ａ）に示した右眼視線１
２ａ、１３ｂと図９（ｂ）に示した左眼視線１４ａ、１
５ｂに相当する。）には、複屈折の波長依存性の影響を
受けるため、可視光全域において透過率は一様にはなら
ない。ただし、隣接する右眼視線１２ａと右眼視線１３
ｂ、あるいは隣接する左眼視線１４ａと左眼視線１５ｂ
のそれぞれに沿って進行する光は、複屈折の波長依存性
による影響を等しく受けるため、明るさや色の差異とし
ては認識されない。

【０１４３】一方、右眼２、または左眼３が逆の眼用の
画像を観察しない場合には、偏光方向を変化させない領
域を２回透過した場合（図９（ａ）に示した左眼視線１
４ａと図９（ｂ）に示した右眼視線１２ａに相当す
る。）と、偏光方向を右回りに９０°回転する領域と偏
光方向を左回りに９０°回転する領域とを透過した場合
（図９（ａ）に示した左眼視線１５ｂと図９（ｂ）に示
した右眼視線１３ｂに相当する。）のいずれかになる。
図３において、偏光方向を変化させない領域を２回透過
した場合には、複屈折の波長依存性の影響を受けないた
め、可視光全域において透過率は一様に０となる。さら
に、偏光方向を右回りに９０°回転する領域と偏光方向
を左回りに９０°回転する領域を透過した場合、偏光方
向を９０°回転する領域を２回透過することになるが、
右回りと左回りに偏光方向を回転させるため、偏光方向
の回転角度は０°となる。この場合には、複屈折の波長
依存性による影響は、光学的に補償され、可視光全域に
おいて透過率は０になる。

【０１４４】したがって、観察者は、右眼２、または左
眼３でそれぞれ逆の眼用の画像を観察することはない。
このように、逆の眼用の画像が見えない場合、すなわち
左右画像のクロストークを十分小さくできる場合は、観
察者は良好な立体画像を観察することができる。

【０１４５】次に、図８に示した第３の実施形態の構成
についてさらに具体的に説明する。図８に示す第３の実
施形態で使用した表示装置１、および偏光板６、７は、
第１の実施例で使用した表示装置１、および偏光板６、
７と同じものである。

【０１４６】偏光回転スイッチアレイ３４、偏光回転複
スリット３５は、２枚のガラス基板に、それぞれストラ
イプ状の透明電極を設け、所望の液晶配向処理を施した
後、ギャップを設けて貼合わせ、さらにギャップに液晶
を注入し、封止したものである。液晶は、強誘電性液晶
を用いており、偏光回転スイッチアレイ３４では、偏光
板６の偏光方向１０に対し＋２２．５°のなす角度に液
晶分子を配向処理しており、液晶にプラスの電圧を印加
した領域は、入射した直線偏光の偏光方向を右回りに９
０゜回転する領域３６になり、液晶にマイナスの電圧を
印加した領域は、偏光方向を変化させない領域３７にな
る。また、偏光回転複スリット３５では、偏光板６の偏
光方向１０に対し−２２．５°のなす角度に液晶分子を
配向処理しており、液晶にマイナスの電圧を印加した領
域は、入射した直線偏光の偏光方向を左回りに９０゜回
転する領域３８になり、液晶にプラスの電圧を印加した
領域は、偏光方向を変化させない領域３７になる。観察
者の観察位置を、偏光回転複スリット３５から６０ｃｍ
に設定しており、この場合、偏光回転スイッチアレイ３
４の各偏光方向を右回りに９０゜回転する領域３６と各
偏光方向を変化させない領域３７の中心間距離は、約
０．２００６ｍｍである。また、偏光回転複スリット３
５の各偏光方向を左回りに９０゜回転する領域３８と各
偏光方向を変化させない領域３７の中心間距離は、０．
２ｍｍである。そして、偏光回転スイッチアレイ３４と
偏光回転複スリット３５のそれぞれの各領域の境界部分
に０．０１ｍｍの遮光領域を設けることで、光の回折の
影響を防止したり、位置合わせ精度のマージンを確保し
ている。このことは、観察者が観察位置からわずかに左
右に動いた時の左右画像のクロストークを低減させるの
に効果的である。また、偏光回転スイッチアレイ３４と
偏光回転複スリット３５との光学的間隔は約１．８５１
９ｍｍであり、前記スイッチアレイ３４のストライプ状
の領域３６および領域３７と、前記スリット３５のスト
ライプ状の領域３８および領域３７とが互い平行になる
ように配置している。図には明示していないが、偏光回
転スイッチアレイ３４には、表示装置１に入力する映像
信号から垂直同期信号を検出し、そのタイミングで液晶
に印加する電圧の極性を反転させる回路を接続してお
り、例えば右眼用画像が表示される奇数フィールドの時
には図９（ａ）に示す状態に、左眼用画像が表示される
偶数フィールドの時には図９（ｂ）に示す状態になるよ
うに偏光回転スイッチアレイ３４を駆動させる。

【０１４７】以上の構成部品からなる、本発明に係わる
立体表示装置は、眼鏡をかけずに、しかも現状の表示装
置１をそのまま使用して立体視を可能にする。そして、
偏光回転スイッチアレイ３４と偏光回転複スリット３５
と偏光板６、７とをひとつのユニットにしておけば、立
体画像と２次元画像の切り換えを、表示装置１とそのユ
ニットとを着脱するだけで、容易に行うことができる。
この場合に、特に正確な位置合わせを必要としない。さ
らに、偏光を変化させる領域を２回透過する際に、複屈
折の波長依存性の影響が打ち消されるので、本来観察し
ないはずの、逆の眼用の画像が見えるという現象が無く
なる。すなわち、左右画像のクロストークを低減できる
ので、観察者は良好な立体画像を観察できる。

【０１４８】以上の第３の実施形態において、偏光回転
複スリット３５を表示装置１側に、偏光回転スイッチア
レイ３４を観察者側に配置するように変更を加えても、
同様の効果が得られる。この場合、偏光回転複スリット
３５と偏光回転スイッチアレイ３４の各々における偏光
方向を制御する領域間の中心間距離を変更する必要があ
る。

【０１４９】また、偏光回転スイッチアレイ３４の各ス
トライプ状の偏光回転領域の切り替えを、各ストライプ
状の偏光回転領域の全長に渡って同時に行う方式に代
え、各ストライプ状の偏光回転領域を２あるいはそれ以
上に、左右画像を切り換える際の走査方向に沿って分割
しておき、表示装置１の左右画像を書き換える走査タイ
ミングに合わせて順次切り替える方式を採用してもよ
い。これにより、左右画像のクロストークをいっそう低
減できる。

【０１５０】偏光回転スイッチアレイ３４と偏光回転複
スリット３５に用いた液晶は、強誘電性液晶に限定され
るものではなく、入射光に所望の位相差を与える複屈折
制御型の液晶、例えば、偏光板６の偏光方向１０に対し
４５°のなす角度に液晶分子を平行配向処理したネマテ
ィック液晶や、その外にも反強誘電性液晶などを用いて
もよい。さらに、ＰＬＺＴ等の電気光学素子を利用して
もよい。ただし、偏光回転スイッチアレイ３４では、偏
光回転領の切り替え応答速度が１ｍｓｅｃ以下であるこ
とが望ましい。また、偏光回転複スリット３５はその偏
光回転領域を切り替える必要がないので、所望の複屈折
性を有するように一方向に引き伸ばしたポリビニルアル
コールフィルム等をストライプ状にパターン化して、偏
光を回転する領域と偏光を変化させない領域を形成した
ものでもよい。これは、フィルム基板を引っ張ることに
より分子の配列が一方向に揃うと同時に、分子の長軸方
向と短軸方向の屈折率に差ができ、複屈折性が生じるこ
とを利用したものである。この場合には、偏光回転スイ
ッチアレイ３４に用いる材料と偏光回転複スリット３５
に用いる材料の複屈折の波長依存性が同等の特性である
ことが望ましい。

【０１５１】また、偏光回転スイッチアレイ３４、およ
び偏光回転複スリット３５の偏光方向を右回りに回転す
る領域３６と偏光方向を左回りに回転する領域３７をそ
れぞれ逆にしても同様の効果が得られる。

【０１５２】［第４の実施例］図１０は、本発明の立体
表示装置の第４の実施形態を示す平面図である。この図
を含め本形態の説明に用いる図面では、第１の実施形態
と同一の構成部分に同一符号が付してある。この立体表
示装置は、表示装置１と、表示装置１の前面に対向して
配置された偏光板６および７と、偏光板６、７間に対向
配置された第１の偏光回転スイッチアレイ４４と、第２
の偏光回転スイッチアレイ４５とから構成される。

【０１５３】次に、図１０に示した立体表示装置の動作
を図１１から図１３を参照して説明する。図１１
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１０（ａ）、（ｂ）を拡
大して示した動作説明図である。

【０１５４】表示装置１には、両眼視差情報を有する右
眼用画像と左眼用画像が１２０Ｈｚのフィールド毎に交
互に表示され、図１１（ａ）は、表示装置１が右眼用画
像を表示している状態を示し、図１１（ｂ）は、表示装
置１が左眼用画像を表示している状態を示す。

【０１５５】図１０、図１１に示す第４の実施形態の構
成において使用した表示装置１、および偏光板６、７
は、第１の実施形態で使用した表示装置１、および偏光
板６、７と同じものである。

【０１５６】第１の偏光回転スイッチアレイ４４と第２
の偏光回転スイッチアレイ４５は、２枚のガラス基板に
それぞれストライプ状の透明電極を設け、所望の液晶配
向処理を施した後、ギャップを設けて貼合わせ、さらに
ギャップに液晶を注入し、封止したものである。液晶
は、強誘電性液晶を用いており、第１の偏光回転スイッ
チアレイ４４では、偏光板６の偏光方向１０に対し＋２
２．５°のなす角度に液晶分子を配向処理しており、液
晶にプラスの電圧を印加した領域は、入射した直線偏光
の偏光方向を右回りに９０゜回転する領域４６になり、
液晶にマイナスの電圧を印加した領域は、偏光方向を変
化させない領域４７になる。また、第２の偏光回転スイ
ッチアレイ４５では、偏光板６の偏光方向１０に対し−
２２．５°のなす角度に液晶分子を配向処理しており、
液晶にマイナスの電圧を印加した領域は、入射した直線
偏光の偏光方向を左回りに９０゜回転する領域４８にな
り、液晶にプラスの電圧を印加した領域は、偏光方向を
変化させない領域４７になる。観察者の観察位置を、第
２の偏光回転スイッチアレイ４５から６０ｃｍに設定し
ており、この場合、第１の偏光回転スイッチアレイ４４
の各偏光方向を右回りに９０゜回転する領域４６と各偏
光方向を変化させない領域４７の中心間距離は、約０．
２００６ｍｍである。また、第２の偏光回転スイッチア
レイ４５の各偏光方向を左回りに９０゜回転する領域４
８と各偏光方向を変化させない領域４７の中心間距離
は、０．２ｍｍである。そして、第１の偏光回転スイッ
チアレイ４４と第２の偏光回転スイッチアレイ４５との
それぞれの各領域の境界部分に０．０１ｍｍの遮光領域
を設けることで、光の回折の影響を防止したり、位置合
わせ精度のマージンを確保している。このことは、観察
者が観察位置からわずかに左右に動いた時の左右画像の
クロストークを低減させるのに効果的である。また、第
１の偏光回転スイッチアレイ４４と第２の偏光回転スイ
ッチアレイ４５との光学的間隔は約１．８５１９ｍｍで
あり、前記スイッチアレイ４４のストライプ状の領域４
６および領域４７と、前記スイッチアレイ４５のストラ
イプ状の領域４８および領域４７とが互いに平行になる
ように配置している。図には明示していないが、第１、
および第２の偏光回転スイッチアレイ４４、４５には、
表示装置１に入力する映像信号から垂直同期信号を検出
し、そのタイミングで液晶に印加する電圧の極性を反転
させる回路を接続している。

【０１５７】次に、図１０に示した立体表示装置の駆動
方法を説明する。図１２、図１３は、図１０に示した立
体表示装置の駆動方法を説明するための図である。

【０１５８】図１２の（ａ）は右眼視線１２ａが第１の
偏光回転スイッチアレイ４４を透過する領域の印加電圧
の状態、（ｂ）は右眼視線１２ａが第２の偏光回転スイ
ッチアレイ４５を透過する領域の印加電圧の状態、
（ｃ）は右眼視線１３ｂが第１の偏光回転スイッチアレ
イ４４を透過する領域の印加電圧の状態、（ｄ）は右眼
視線１３ｂが第２の偏光回転スイッチアレイ４５を透過
する領域の印加電圧の状態を示す。各印加電圧の波形
は、３０Ｈｚの矩形波である。第１の偏光回転スイッチ
アレイ４４の右眼視線１２ａが透過する領域と第２の偏
光回転スイッチアレイ４５の右眼視線１２ａが透過する
領域とは印加電圧の波形の位相が１／４周期ずれてお
り、かつ第１の偏光回転スイッチアレイ４４の右眼視線
１３ｂが透過する領域と第２の偏光回転スイッチアレイ
４５の右眼視線１３ｂが透過する領域とは印加電圧の波
形の位相が１／４周期ずれている。また、第１の偏光回
転スイッチアレイ４４の右眼視線１２ａが透過する領域
と右眼視線１３ｂが透過する領域とは極性が逆であり、
かつ第２の偏光回転スイッチアレイ４５の右眼視線１２
ａが透過する領域と右眼視線１３ｂが透過する領域とは
極性が逆である。このとき、左眼視線１４ａ、左眼視線
１５ｂが透過する領域の印加電圧はそれぞれ、図には明
示していないが、図１２の（ａ）および（ｃ）に示した
第１の偏光回転スイッチアレイ４４における印加電圧の
波形の極性のみを反転した状態になっている。

【０１５９】以上のような波形の電圧をそれぞれ第１、
および第２の偏光回転スイッチアレイ４４、４５に印加
すると、右眼視線１２ａが第１、および第２の偏光回転
スイッチアレイ４４、４５を透過する領域の状態と、右
眼視線１３ｂが第１、および第２の偏光回転スイッチア
レイ４４、４５を透過する領域の状態は、（イ）〜
（ニ）の時間において、それぞれ異なる４つの状態にな
る。これらの各時間における第４の実施形態の立体表示
装置の状態を図１３（イ）〜（ニ）に示す。また、各々
の状態は１２０Ｈｚの周期で変わり、このような異なる
４つの状態は３０Ｈｚの周期で繰り返される。

【０１６０】図１３に示した第４の実施形態の立体表示
装置の動作は、図８および図９に示した第３の実施形態
の場合と同様である。すなわち、表示装置１を発し、右
眼２と左眼３に向かって進行する光が、第１、第２の偏
光回転スイッチアレイ４４、４５を透過する際に、その
偏光状態を制御することにより、表示装置１に右眼用画
像が表示されている時には、観察者に右眼２のみで画像
を見ることを可能にし、表示装置１に左眼用画像が表示
されている時には、観察者に左眼３のみで画像を見るこ
とを可能にする。したがって、両眼視差画像を有する右
眼用画像と左眼用画像を、図１０に示したように右眼２
と左眼３とでそれぞれ独立に観察者は見ることになるの
で、立体視が可能になる。

【０１６１】本実施形態においては、第１、第２の偏光
回転スイッチアレイ４４、４５の液晶を交流駆動でき、
しかも３０Ｈｚの駆動信号を用いて、１２０Ｈｚの右眼
用画像と左眼用画像の表示切り替えに対応した偏光状態
の制御ができるという特徴がある。

【０１６２】本実施形態の効果は、図３に示した第１お
よび第３の実施形態の効果と同様である。観察者は、右
眼２、または左眼３でそれぞれ逆の眼用の画像を観察す
ることはない。このように、逆の眼用の画像が見えない
場合、すなわち左右画像のクロストークを十分小さくで
きる場合は、観察者は良好な立体画像を観察することが
できる。

【０１６３】以上の構成部品、および駆動方法を用いた
本発明に係わる立体表示装置は、眼鏡をかけずに、しか
も現状の表示装置１をそのまま使用して立体視を可能に
する。そして、第１の偏光回転スイッチアレイ４４と第
２の偏光回転スイッチアレイ４５と偏光板６、７とをひ
とつのユニットにしておけば、立体画像と２次元画像の
切り換えを、表示装置１とそのユニットとを着脱するだ
けで、容易に行うことができる。この場合に、特に正確
な位置合わせを必要としない。さらに、偏光を変化させ
る領域を２回透過する際に、それぞれ複屈折の波長依存
性の影響が打ち消されるので、本来観察しないはずの、
逆の眼用の画像が見えるという現象が無くなる。すなわ
ち、左右画像のクロストークを低減できるので、観察者
は良好な立体画像を観察できる。

【０１６４】本実施形態の場合、立体画像と２次元画像
を切り替える際、前述したユニットの着脱という手段の
他に、以下の手段も可能である。

【０１６５】図１４は、２次元画像を観察するときの動
作説明図である。図１４（ａ）に示すように、第１の偏
光回転スイッチアレイ４４の全ての領域を、偏光方向を
右回りに９０°回転する領域４６にし、一方、第２の偏
光回転スイッチアレイ４５の全ての領域を、偏光方向を
変化させない領域４７にする。または、図１４（ｂ）に
示すように、第１の偏光回転スイッチアレイ４４の全て
の領域を、偏光方向を変化させない領域４７にし、一
方、第２の偏光回転スイッチアレイ４５の全ての領域を
偏光方向を左回りに９０°回転する領域４８にすると、
表示装置１を発し右眼視線ａ１２、ｂ１３、および左眼
視線ａ１４、ｂ１５に沿って進む光は、偏光板６、７で
吸収される分を除き、全てそれぞれ右眼２、左眼３に到
達する。したがって、観察者は右眼２、左眼３で同時
に、表示装置１に表示された２次元画像を観察すること
ができる。ここで、図１４（ａ）、（ｂ）のどちらかひ
とつの状態を保持してもよいし、ある周波数で切り替え
てもよい。

【０１６６】さらに、例えば表示装置１の画面の右半分
に立体画像を、左半分に２次元画像を表示させる場合に
は、第１、第２の偏光回転スイッチアレイ４４、４５
を、画面の右半分では図１３に示す状態、画面の左半分
では図１４に示す状態にすることによって、２次元画像
と立体画像を混在表示させることも可能である。

【０１６７】また、第１、第２の偏光回転スイッチアレ
イ４４、４５の各ストライプ状の偏光回転領域の切り替
えを、各ストライプ状の偏光回転領域の全長に渡って同
時に行う方式に代え、各ストライプ状の偏光回転領域を
２あるいはそれ以上に、左右画像を書き換える際の走査
方向に沿って分割しておき、表示装置１の左右画像を書
き換える走査タイミングに合わせて順次切り替える方式
を採用してもよい。これにより、左右画像のクロストー
クをいっそう低減できる。

【０１６８】第１、第２の偏光回転スイッチアレイ４
４、４５に用いた液晶は、強誘電性液晶に限定されるも
のではなく、入射光に所望の位相差を与える複屈折制御
型の液晶、例えば、偏光板６の偏光方向１０に対し４５
°のなす角度に液晶分子を平行配向処理したネマティッ
ク液晶や、その外にも反強誘電性液晶などを用いてもよ
い。さらに、ＰＬＺＴ等の電気光学素子を利用してもよ
い。ただし、第１、第２の偏光回転スイッチアレイ４
４、４５の偏光回転領域の切り替え応答速度が１ｍｓｅ
ｃ以下であることが望ましい。

【０１６９】また、第１、第２の偏光回転スイッチアレ
イ４４、４５の偏光方向を右回りに回転する領域４６と
偏光方向を左回りに回転する領域４７をそれぞれ逆にし
ても同様の効果が得られる。

【０１７０】［第５の実施形態］図１５は、本発明の立
体表示装置の第５の実施形態を示す平面図である。この
図を含め本形態の説明に用いる図面では、第１の実施形
態と同一の構成部分に同一符号が付してある。この立体
表示装置は、表示装置１と、表示装置１の前面に対向し
て配置された偏光板６および７と、偏光板６、７間に対
向配置された偏光変換スイッチアレイ５４と、偏光変換
複スリット５５とから構成される。

【０１７１】次に、図１５に示した立体表示装置の動作
を図１６を参照して説明する。図１６（ａ）、（ｂ）は
それぞれ、図１５（ａ）、（ｂ）を拡大して示した動作
説明図である。

【０１７２】表示装置１には、両眼視差情報を有する右
眼用画像と左眼用画像がフィールド毎に交互に表示さ
れ、図１６（ａ）は、表示装置１が右眼用画像を表示し
ている状態を示す。

【０１７３】偏光変換スイッチアレイ５４は、入射した
直線偏光の偏光方向を右回りの円偏光に変換するための
位相差が＋λ／４である領域５６と、入射した直線偏光
の偏光方向を左回りの円偏光に変換するための位相差が
−λ／４である領域５７とがストライプ状に形成された
もので、しかも、これらの領域５６、５７を電気的に反
転させることが可能である。また、偏光変換複スリット
５５は、入射した右回りの円偏光を垂直方向の直線偏光
に変換するか、入射した左回りの円偏光を水平方向の直
線偏光に変換するための位相差が＋λ／４である領域５
６と、入射した右回りの円偏光を水平方向の直線偏光に
変換するか、入射した左回りの円偏光を垂直方向の直線
偏光に変換するための位相差が−λ／４である領域５７
とがストライプ状に形成されたものである。偏光変換ス
イッチアレイ５４と偏光変換複スリット５５との間隔、
および前記スイッチアレイ５４、５５の各々におけるス
トライプ状の領域５６と領域５７の中心間距離は、観察
者のある設定された観察位置から幾何学的に決定されて
いる。

【０１７４】図１６（ａ）に示すように、観察者の右眼
２からの視線は、右眼視線１２ａに示すように偏光変換
複スリット５５の位相差が＋λ／４である領域５６を通
り、かつ偏光変換スイッチアレイ５４の位相差が＋λ／
４である領域５６を通るか、または右眼視線１３ｂに示
すように偏光変換複スリット５５の位相差が−λ／４で
ある領域５７を通り、かつ偏光変換スイッチアレイ５４
の位相差が−λ／４である領域５７を通るかのいずれか
であり、同時に観察者の左眼３からの視線は、左眼視線
１４ａに示すように偏光変換複スリット５５の位相差が
＋λ／４である領域５６を通り、かつ偏光変換スイッチ
アレイ５４の位相差が−λ／４である領域５７を通る
か、または左眼視線１５ｂに示すように偏光変換複スリ
ット５５の位相差が−λ／４である領域５７を通り、か
つ偏光変換スイッチアレイ５４の位相差が＋λ／４であ
る領域５６を通るかのいずれかになるように設定されて
いる。

【０１７５】そして、偏光板６は紙面に平行な方向の偏
光方向を有する直線偏光を透過させるように偏光板の偏
光方向１０が設定され、一方、偏光板７は紙面に垂直な
方向の偏光方向を有する直線偏光を透過させるように偏
光板の偏光方向１１が設定されている。

【０１７６】表示装置１を発して右眼視線１２ａに沿っ
て進行する光は、偏光板６を透過することにより、紙面
に平行な直線偏光となる。次に、偏光変換スイッチアレ
イ５４の位相差が＋λ／４である領域５６を透過するの
で、右回りの円偏光となる。その後、偏光変換複スリッ
ト５５の位相差が＋λ／４である領域５６に入射するの
で、偏光方向が垂直な直線偏光になる。したがって、偏
光方向が紙面に垂直な偏光板７を透過することができ、
観察者の右眼２の右眼視線１２ａは、表示装置１に表示
された右眼用画像に到達することになる。

【０１７７】また、右眼視線１３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光となる。次に、偏光変換スイッチアレイ５４の位
相差が−λ／４である領域５７に入射するので、左回り
の円偏光となる。その後、偏光変換複スリット５５の位
相差が−λ／４である領域５７に入射するので、偏光方
向が垂直な直線偏光となる。したがって、偏光方向が紙
面に垂直な偏光板７を透過することができ、観察者の右
眼２の右眼視線１３ｂは、表示装置１に表示された右眼
用画像に到達することになる。

【０１７８】表示装置１と観察者の右眼２とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した右眼視線１２ａか右眼視線１３
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して右眼２に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の右眼２は表示装置１に表示された右
眼用画像を見ることができる。一方、表示装置１を発し
て左眼視線１４ａに沿って進行する光は、まず偏光板６
を透過して偏光方向が紙面に平行な直線偏光となる。次
に、偏光変換スイッチアレイ５４の位相差が−λ／４で
ある領域５７に入射するので、左回りの円偏光になる。
その後、偏光変換複スリット５５の位相差が＋λ／４で
ある領域５６に入射するので偏光方向が水平の直線偏光
に戻される。そして、偏光板７に入射するが、偏光板７
の偏光方向１１は紙面に垂直であるため、これを透過す
ることはできない。したがって、観察者の左眼３の左眼
視線１４ａは、表示装置１に表示された右眼用画像に到
達することができない。

【０１７９】また、左眼視線１５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光となる。次に、偏光変換スイッチアレイ５４の位
相差が＋λ／４である領域５６に入射するので、右回り
の円偏光になる。その後、偏光変換複スリット５５の位
相差が−λ／４である領域５７に入射するので、再び偏
光方向が紙面に平行な直線偏光に戻される。そして偏光
板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂
直であるため、これを透過することはできない。したが
って、観察者の左眼３の左眼視線ｂ１５は、表示装置１
に表示された右眼用画像に到達することができない。

【０１８０】表示装置１と観察者の左眼３とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した左眼視線１４ａか左眼視線１５
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して左眼３に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の左眼３では表示装置１に表示された
右眼用画像を見ることができない。

【０１８１】したがって、表示装置１に右眼用画像が表
示されている時には、観察者は右眼２のみで画像を見る
ことになる。

【０１８２】次に、表示装置１に左眼用画像が表示され
る場合について説明する。

【０１８３】図１６（ｂ）は、表示装置１に左眼用画像
を表示している状態を示す。ここで、偏光変換複スリッ
ト５５は、図１６（ａ）と同じ位置、同じ状態である。
一方、偏光変換スイッチアレイ５４は、位相差が＋λ／
４である領域５６と位相差が−λ／４である領域５７と
を電気的に反転させてある。

【０１８４】表示装置１を発して右眼視線１２ａに沿っ
て進行する光は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙
面に平行な直線偏光となる。その後、偏光変換スイッチ
アレイ５４の位相差が−λ／４である領域５７に入射す
るので、左回りの円偏光になる。その後、偏光変換複ス
リット５５の位相差が＋λ／４である領域５６に入射す
るので偏光方向が水平の直線偏光に戻される。そして、
偏光板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面
に垂直であるため、これを透過することはできない。し
たがって、観察者の右眼２の右眼視線ａ１２は、表示装
置１に表示された左眼用画像に到達することができな
い。

【０１８５】また、右眼視線１３ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６において、偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換された後、偏光変換スイッチアレイ５４の
位相差が＋λ／４である領域５６に入射するので、右回
りの円偏光になる。その後、偏光変換複スリット５５の
位相差が−λ／４である領域５７に入射するので、再び
偏光方向が紙面に平行な直線偏光に戻される。そして偏
光板７に入射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に
垂直であるため、これを透過することはできない。した
がって、観察者の右眼視線１３ｂは、表示装置１に表示
された左眼用画像に到達することができない。

【０１８６】表示装置１と観察者の右眼２とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した右眼視線１２ａか右眼視線１３
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して右眼２に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の右眼１２は表示装置１に表示された
左眼用画像を見ることができない。

【０１８７】一方、左眼視線１４ａに沿って進行する光
は、まず偏光板６において、偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換された後、偏光変換スイッチアレイ５４の
位相差が＋λ／４である領域５６を透過するので、右回
りの円偏光となる。その後、偏光変換複スリット５５の
位相差が＋λ／４である領域５６に入射するので、偏光
方向が垂直な直線偏光になる。そして、偏光板７に入射
するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂直であるの
で、これを透過することができる。したがって、観察者
の左眼３の左眼視線１４ａは、表示装置１に表示された
左眼用画像に到達することができる。

【０１８８】また、左眼視線１５ｂに沿って進行する光
は、まず偏光板６を透過して偏光方向が紙面に平行な直
線偏光に変換される。次に、偏光変換スイッチアレイ５
４の位相差が−λ／４である領域５７に入射するので、
左回りの円偏光となる。その後、偏光変換複スリット５
５の位相差が−λ／４である領域５７に入射するので、
偏光方向が垂直な直線偏光となる。そして偏光板７に入
射するが、偏光板７の偏光方向１１は紙面に垂直である
ので、これを透過することができる。したがって、観察
者の左眼３の左眼視線１５ｂは、表示装置１に表示され
た左眼用画像に到達することができる。

【０１８９】表示装置１と観察者の左眼３とを結ぶ全て
の視線は、以上説明した左眼視線１４ａか左眼視線１５
ｂのいずれかであり、表示装置１を発して左眼３に向か
って進行する光は全てこのような偏光変化を受けるの
で、結局、観察者の左眼３は表示装置１に表示された左
眼用画像を見ることができる。

【０１９０】したがって、表示装置１に左眼用画像が表
示されている時には、観察者は左眼３のみで画像を見る
ことになる。

【０１９１】以上詳しく説明したように、両眼視差情報
を有する右眼用画像と左眼用画像を、図１５に示したよ
うに、右眼２と左眼３とでそれぞれ独立に見ることにな
るので、立体視が可能になる。

【０１９２】本実施形態の効果は、第２の実施形態の効
果と同様である。図７に示したように、位相差が＋λ／
４である領域を２回透過した場合と、位相差が−λ／４
である領域を２回透過した場合、つまり、２回の透過に
よって位相差が＋λ／２、または−λ／２となる場合、
偏光方向は９０°回転する。この場合、すなわち、右眼
２、または左眼３がそれぞれの眼用の画像を観察する場
合（図１６（ａ）に示した右眼視線１２ａ、１３ｂと図
１６（ｂ）に示した左眼視線１４ａ、１５ｂに相当す
る。）には、複屈折の波長依存性の影響を受けるため、
可視光全域において透過率は一様にはならない。ただ
し、隣接する右眼視線１２ａと右眼視線１３ｂ、あるい
は隣接する左眼視線１４ａと左眼視線１５ｂのそれぞれ
に沿って進行する光は、等しく影響を受けるため、明る
さや色の差異としては認識されない。

【０１９３】一方、右眼２、または左眼３が逆の眼用の
画像を観察しない場合には、位相差が−λ／４である領
域と位相差が＋λ／４である領域とを透過した場合（図
１６（ａ）に示した左眼視線１４ａと図１６（ｂ）に示
した右眼視線１２ａに相当する。）と、位相差が＋λ／
４である領域と位相差が−λ／４である領域とを透過し
た場合（図１６（ａ）に示した左眼視線１５ｂと図１６
（ｂ）に示した右眼視線１３ｂに相当する。）のいずれ
かになる。これらの場合、偏光方向の回転角度は０°と
なり、複屈折の波長依存性による影響は、光学的に補償
されるので、図７に示したように、可視光全域において
透過率は０になる。

【０１９４】したがって、観察者は、右眼２、または左
眼３でそれぞれ逆の眼用の画像を観察することはない。
このように、逆の眼用の画像が見えない場合、すなわち
左右画像のクロストークを十分小さくできる場合は、観
察者は良好な立体画像を観察することができる。

【０１９５】次に、図１５に示した実施形態の構成につ
いてさらに具体的に説明する。図１５に示す第５の実施
形態で使用した表示装置１、および偏光板６、７は、第
１の実施形態で使用した表示装置１、および偏光板６、
７と同じものである。

【０１９６】偏光変換スイッチアレイ５４、偏光変換複
スリット５５は、２枚のガラス基板に、それぞれストラ
イプ状の透明電極を設け、所望の液晶配向処理を施した
後、ギャップを設けて貼合わせ、さらにギャップに液晶
を注入し、封止したものである。液晶は、反強誘電性液
晶を用いており、偏光変換スイッチアレイ５４では、液
晶にプラスの電圧を印加した領域は、位相差が＋λ／４
である領域５６になり、入射した直線偏光を右回りの円
偏光に変換する。そして、液晶にマイナスの電圧を印加
した領域は、位相差が−λ／４である領域５７になり、
入射した直線偏光を左回りの円偏光に変換する。また、
偏光変換複スリット５５において、液晶にプラスの電圧
を印加した領域は、位相差が＋λ／４である領域５６に
なり、入射した右回りの円偏光を紙面に垂直な直線偏光
に変換したり、入射した左回りの円偏光を紙面に平行な
直線偏光に戻す。そして、液晶にマイナスの電圧を印加
した領域は、位相差が−λ／４である領域５７になり、
入射した左回りの円偏光を紙面に垂直な直線偏光に変換
したり、入射した右回りの円偏光を紙面に平行な直線偏
光に戻す。観察者の観察位置を、偏光変換複スリット５
５から６０ｃｍに設定しており、この場合、偏光変換ス
イッチアレイ５４の各位相差が＋λ／４である領域５６
と各位相差が−λ／４である領域５７の中心間距離は、
約０．２００６ｍｍである。また、偏光変換複スリット
５５の各位相差が＋λ／４である領域５６と各位相差が
−λ／４である領域５７の中心間距離は、０．２ｍｍで
ある。そして、偏光変換スイッチアレイ５４と偏光変換
複スリット５５のそれぞれの各領域の境界部分に０．０
１ｍｍの遮光領域を設けることで、光の回折の影響を防
止したり、位置合わせ精度のマージンを確保している。
このことは、観察者が観察位置からわずかに左右に動い
た時の左右画像のクロストークを低減させるのに効果的
である。また、偏光変換スイッチアレイ５４と偏光変換
複スリット５５との光学的間隔は約１．８５１９ｍｍで
あり、前記スイッチアレイ５４のストライプ状の領域５
６および領域５７と、前記スリット５５のストライプ状
の領域５６および領域５７とが互いに平行になるように
配置している。図には明示していないが、偏光変換スイ
ッチアレイ５４には、表示装置１に入力する映像信号か
ら垂直同期信号を検出し、そのタイミングで液晶に印加
する電圧の極性を反転させる回路を接続しており、例え
ば右眼用画像が表示される奇数フィールドの時には図１
６（ａ）に示す状態に、左眼用画像が表示される偶数フ
ィールドの時には図１６（ｂ）に示す状態になるように
偏光変換スイッチアレイ５４を駆動する。

【０１９７】以上の構成部品からなる、本発明に係わる
立体表示装置は、眼鏡をかけずに、しかも現状の表示装
置１をそのまま使用して立体視を可能にする。そして、
偏光変換スイッチアレイ５４と偏光回転複スリット５５
と偏光板６、７とをひとつのユニットにしておけば、立
体画像と２次元画像の切り換えを、表示装置１とそのユ
ニットとを着脱するだけで、容易に行うことができる。
この場合に、特に正確な位置合わせを必要としない。さ
らに、位相差が＋λ／４である領域と位相差が−λ／４
である領域とを透過する際に、複屈折の波長依存性の影
響が打ち消されるので、本来観察しないはずの、逆の眼
用の画像が見えるという現象が無くなる。すなわち、左
右画像のクロストークを低減できるので、観察者は良好
な立体画像を観察できる。

【０１９８】以上の第５の実施形態において、偏光変換
複スリット５５を表示装置１側に、偏光変換スイッチア
レイ５４を観察者側に配置するように変更を加えても。
同様の効果が得られる。この場合、偏光変換複スリット
５５と偏光変換スイッチアレイ５４の各々における偏光
状態を制御する領域の中心間距離を変更する必要があ
る。

【０１９９】また、偏光変換スイッチアレイ５４におけ
る各ストライプ状の偏光変換領域の切り替えを、各スト
ライプ状の偏光変換領域の全長に渡って同時に行う方式
に代え、各ストライプ状の偏光変換領域を２あるいはそ
れ以上に、左右画像を書き換える際の走査方向に沿って
分割しておき、表示装置１の左右画像を書き換える走査
タイミングに合わせて順次切り替える方式を採用しても
よい。これにより、左右画像のクロストークをいっそう
低減できる。

【０２００】偏光変換スイッチアレイ５４と偏光変換複
スリット５５に用いた液晶は、反強誘電性液晶に限定さ
れるものではなく、強誘電性液晶などを用いてもよい。
ただし、偏光変換スイッチアレイ５４では、偏光変換領
域の切り替え応答速度が１ｍｓｅｃ以下であることが望
ましい。また、偏光変換複スリット５５はその偏光変換
領域を切り替える必要がないので、所望の複屈折性を有
するように一方向に引き伸ばしたポリビニルアルコール
フィルム等をストライプ状にパターン化して、位相差が
＋λ／４である領域と位相差が−λ／４である領域とを
形成したものでもよい。これは、フィルム基板を引っ張
ることにより分子の配列が一方向に揃うと同時に、分子
の長軸方向と短軸方向の屈折率に差ができ、複屈折性が
生じることを利用したものである。この場合には、偏光
変換スイッチアレイ５４に用いる材料と偏光変換複スリ
ット３５に用いる材料との複屈折の波長依存性が同等の
特性であることが望ましい。

【０２０１】［第６の実施形態］図１７は、本発明の立
体表示装置の第６の実施形態を示す平面図である。この
立体表示装置は、表示装置１と、表示装置１の前面に対
向して配置された偏光板６および７と、偏光板６、７間
に対向配置された第１の偏光変換スイッチアレイ６４
と、第２の偏光変換スイッチアレイ６５とから構成され
る。

【０２０２】次に、図１７に示した立体表示装置の動作
を図１８から図２０を参照して説明する。図１８
（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１７（ａ）、（ｂ）を拡
大して示した動作説明図である。

【０２０３】表示装置１には、両眼視差情報を有する右
眼用画像と左眼用画像が１２０Ｈｚのフィールド毎に交
互に表示され、図１８（ａ）は、表示装置１が右眼用画
像を表示している状態を示し、図１８（ｂ）は、表示装
置１が左眼用画像を表示している状態を示す。

【０２０４】図１７、図１８に示す第６の実施形態の構
成で使用した表示装置１、および偏光板６、７は、第１
の実施形態で使用した表示装置１、および偏光板６、７
と同じものである。

【０２０５】第１の偏光変換スイッチアレイ６４と第２
の偏光変換スイッチアレイ６５は、２枚のガラス基板に
それぞれストライプ状の透明電極を設け、所望の液晶配
向処理を施した後、ギャップを設けて貼合わせ、さらに
ギャップに液晶を注入し、封止したものである。液晶
は、反強誘電性液晶を用いており、第１の偏光変換スイ
ッチアレイ６４では、液晶にプラスの電圧を印加した領
域は、位相差が＋λ／４である領域６６になり、入射し
た直線偏光を右回りの円偏光に変換する。そして、液晶
にマイナスの電圧を印加した領域は、位相差が−λ／４
である領域６７になり、入射した直線偏光を左回りの円
偏光に変換する。また、第２の偏光変換スイッチアレイ
６５において、液晶にプラスの電圧を印加した領域は、
位相差が＋λ／４である領域６６になり、入射した右回
りの円偏光を紙面に垂直な直線偏光に変換したり、入射
した左回りの円偏光を紙面に平行な直線偏光に戻す。そ
して、液晶にマイナスの電圧を印加した領域は、位相差
が−λ／４である領域６７になり、入射した左回りの円
偏光を紙面に垂直な直線偏光に変換したり、入射した右
回りの円偏光を紙面に平行な直線偏光に戻す。観察者の
観察位置を、第２の偏光変換スイッチアレイ６５から６
０ｃｍに設定しており、この場合、第１の偏光変換スイ
ッチアレイ６４の各位相差が＋λ／４である領域６６と
各位相差が−λ／４である領域６７の中心間距離は、約
０．２００６ｍｍである。また、第２の偏光変換スイッ
チアレイ６５の各位相差が＋λ／４である領域６６と各
位相差が−λ／４である領域６７の中心間距離は、０．
２ｍｍである。そして、第１の偏光変換スイッチアレイ
６４と第２の偏光変換スイッチアレイ６５のそれぞれの
各領域の境界部分に０．０１ｍｍの遮光領域を設けるこ
とで、光の回折の影響を防止したり、位置合わせ精度の
マージンを確保している。このことは、観察者が観察位
置からわずかに左右に動いた時の左右画像のクロストー
クを低減させるのに効果的である。また、第１の偏光変
換スイッチアレイ６４と第２の偏光変換スイッチアレイ
６５との光学的間隔は約１．８５１９ｍｍであり、前記
スイッチアレイ６４と６５の各々のストライプ状の領域
６６および領域６７が互いに平行になるように配置して
いる。図には明示していないが、第１、第２の偏光変換
スイッチアレイ６４、６５には、表示装置１に入力する
映像信号から垂直同期信号を検出し、そのタイミングで
液晶に印加する電圧の極性を反転させる回路を接続して
おり、例えば右眼用画像が表示される奇数フィールドの
時には図１８（ａ）に示す状態に、左眼用画像が表示さ
れる偶数フィールドの時には図１８（ｂ）に示す状態に
なるように第１、第２の偏光変換スイッチアレイ６４、
６５を駆動する。

【０２０６】次に、図１７に示した立体表示装置の駆動
方法を説明する。図１９、図２０は、図１７に示した立
体表示装置の駆動方法を説明するための図である。

【０２０７】図１９の（ａ）は右眼視線１２ａが第１の
偏光回転スイッチアレイ６４を透過する領域の印加電圧
の状態、（ｂ）は右眼視線１２ａが第２の偏光回転スイ
ッチアレイ６５を透過する領域の印加電圧の状態、
（ｃ）は右眼視線１３ｂが第１の偏光回転スイッチアレ
イ６４を透過する領域の印加電圧の状態、（ｄ）は右眼
視線１３ｂが第２の偏光回転スイッチアレイ６５を透過
する領域の印加電圧の状態を示す。各印加電圧の波形
は、３０Ｈｚの矩形波である。第１の偏光変換スイッチ
アレイ６４の右眼視線１２ａが透過する領域と第２の偏
光変換スイッチアレイ６５の右眼視線１２ａが透過する
領域とは印加電圧の波形の位相が１／４周期ずれてお
り、かつ第１の偏光変換スイッチアレイ６４の右眼視線
１３ｂが透過する領域と第２の偏光変換スイッチアレイ
６５の右眼視線１３ｂが透過する領域とは印加電圧の波
形の位相が１／４周期ずれている。また、第１の偏光変
換スイッチアレイ６４の右眼視線１２ａが透過する領域
と右眼視線１３ｂが透過する領域とは極性が逆であり、
かつ第２の偏光変換スイッチアレイ６５の右眼視線１２
ａが透過する領域と右眼視線１３ｂが透過する領域とは
極性が逆である。このとき、左眼視線１４ａ、左眼視線
１５ｂが透過する領域の印加電圧はそれぞれ図には明示
していないが、図１９（ａ）および（ｃ）に示した第１
の偏光変換スイッチアレイ６４の印加電圧の波形の極性
のみを反転した状態になっている。

【０２０８】以上のような波形の電圧をそれぞれ第１、
および第２の偏光回転スイッチアレイ６４、６５に印加
すると、右眼視線１２ａが第１、および第２の偏光回転
スイッチアレイ６４、６５を透過する領域の状態と、右
眼視線１３ｂが第１、および第２の偏光回転スイッチア
レイ６４、６５を透過する領域の状態は、（イ）〜
（ニ）の時間において、それぞれ異なる４つの状態にな
る。これらの各時間における第６の実施形態の立体表示
装置の状態を図２０（イ）〜（ニ）に示す。また、各々
の状態は１２０Ｈｚの周期で変わり、このような異なる
４つの状態は３０Ｈｚの周期で繰り返される。

【０２０９】図２０に示した立体表示装置の動作は、図
１５および図１６に示した第５の実施例の場合と同様で
ある。すなわち、表示装置１を発し、右眼２と左眼３に
向かって進行する光が、第１、第２の偏光変換スイッチ
アレイ６４、６５を透過する際に、その偏光状態を制御
することにより、表示装置１に右眼用画像が表示されて
いる時には、観察者に右眼２のみで画像を見ることを可
能にし、表示装置１に左眼用画像が表示されている時に
は、観察者に左眼３のみで画像を見ることを可能にす
る。したがって、両眼視差画像を有する右眼用画像と左
眼用画像を、図１７に示したように右眼２と左眼３とで
それぞれ独立に見ることになるので、立体視が可能にな
る。

【０２１０】本実施形態においては、第１、第２の偏光
変換スイッチアレイ６４、６５の液晶を交流駆動でき、
しかも３０Ｈｚの駆動信号を用いて、１２０Ｈｚの右眼
用画像と左眼用画像の表示切り替えに対応した偏光状態
の制御ができるという特徴がある。

【０２１１】本実施形態の効果は、第２および第５の実
施形態の効果と同様であり、観察者は、右眼２、または
左眼３でそれぞれ逆の眼用の画像を観察することはな
い。このように、逆の眼用の画像が見えない場合、すな
わち左右画像のクロストークを十分小さくできる場合
は、観察者は良好な立体画像を観察することができる。

【０２１２】以上の構成部品、および駆動方法を用いた
本発明に係わる立体表示装置は、眼鏡をかけずに、しか
も現状の表示装置１をそのまま使用して立体視を可能に
する。そして、第１の偏光変換スイッチアレイ６４と第
２の偏光変換スイッチアレイ６５と偏光板６、７とをひ
とつのユニットにしておけば、立体画像と２次元画像の
切り換えを、表示装置１とそのユニットとを着脱するだ
けで、容易に行うことができる。この場合に、特に正確
な位置合わせを必要としない。さらに、偏光を変化させ
る領域を２回透過する際に、複屈折の波長依存性の影響
が打ち消されるので、本来観察しないはずの、逆の眼用
の画像が見えるという現象が無くなる。すなわち、左右
画像のクロストークを低減できるので、観察者は良好な
立体画像を観察できる。

【０２１３】本実施形の場合、立体画像と２次元画像を
切り替える際、前述したユニットの着脱という手段の他
に、以下の手段も可能である。

【０２１４】図２１は、２次元画像を観察するときの動
作説明図である。図２１（ａ）に示すように、第１の偏
光変換スイッチアレイ６４と第２の偏光変換スイッチア
レイ６５の全ての領域を、位相差が＋４／λである領域
６６にするか、または、図２１（ｂ）に示すように、第
１の偏光変換スイッチアレイ６４と第２の偏光変換スイ
ッチアレイ６５の全ての領域を、位相差が＋４／λであ
る領域６６にすると、表示装置１を発し右眼視線１２
ａ、１３ｂ、および左眼視線１４ａ、１５ｂに沿って進
む光は、偏光板６、７で吸収される分を除き、全てそれ
ぞれ右眼２、左眼３に到達する。したがって、観察者は
右眼２、左眼３で同時に、表示装置１に表示された２次
元画像を観察することができる。ここで、図２１
（ａ）、（ｂ）のどちらかひとつの状態で保持してもよ
いし、ある周波数で切り替えてもよい。

【０２１５】さらに、例えば表示装置１の画面の右半分
に立体画像を、左半分に２次元画像を表示させる場合に
は、第１、第２の偏光変換スイッチアレイ６４、６５
を、画面の右半分では図２０に示す状態、画面の左半分
では図２１に示す状態にすることによって、２次元画像
と立体画像を混在表示させることも可能である。

【０２１６】また、第１、第２の偏光変換スイッチアレ
イ６４、６５における各ストライプ状の偏光変換領域の
切り替えを、各ストライプ状の偏光変換領域の全長に渡
って同時に行う方式に代え、各ストライプ状の偏光変換
領域を２あるいはそれ以上に、左右画像を書き換える際
の走査方向に沿って分割しておき、表示装置１の左右画
像を書き換える走査タイミングに合わせて順次切り替え
る方式を採用してもよい。これにより、左右画像のクロ
ストークをいっそう低減できる。

【０２１７】第１の偏光変換スイッチアレイ６４と第２
の偏光変換スイッチアレイ６５に用いた液晶は、反強誘
電性液晶に限定されるものではなく、強誘電性液晶など
を用いてもよい。ただし、各スイッチアレイ６４、６５
では偏光変換領域の切り替え応答速度が１ｍｓｅｃ以下
であることが望ましい。

【０２１８】［その他の実施形態］以上、本発明の好適
な実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実
施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲において種々の変形が可能である。例えば、
表示装置１は、ＣＲＴに限らず、応答速度の速い液晶デ
ィスプレイやプラズマディスプレイ、さらには発光ダイ
オードを用いたディスプレイやレーザ光走査によるディ
スプレイ等が使用できる。また、表示装置１は、直視型
のディスプレイに限らず、投射型のディスプレイでも良
い。

【０２１９】偏光板６、７の偏光方向１０、１１は、こ
れに限定されるものではなく、表示装置１に表示される
表示画像の上下方向と平行、または垂直な方向に限ら
ず、４５゜やその他の方向に設定しても良い。その場合
には、偏光板６、７間に配された偏光状態を変化させる
部品の光学軸を、偏光板６、７の偏光方向１０、１１に
よって決定すれば良い。

【０２２０】移動機構８、９は圧電アクチュエータを利
用するもの以外に、モータとカム機構を利用するもの、
電磁作用を利用するもの等も使用できる。

【０２２１】上記の本発明の各実施形態において、表示
装置１の表示画像の画素の周期と、表示装置１の前面に
配置した、第１の偏光回転複スリット４や第２の偏光回
転複スリット５等における光の偏光状態を制御する領域
の周期とが干渉してモアレ縞が発生する場合には、表示
装置１と第１の偏光回転複スリット４や第２の偏光回転
複スリット５等との距離を離すと、モアレ縞が見えなく
なる。

【０２２２】また、本発明の各実施形態で使用した部品
において、表面に反射防止膜を施す等の手段により各部
品の光の反射率を極力小さくした方が画面の輝度が明る
くなり、しかも不要な光が反射しないので見やすさも向
上する。

【０２２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特別な眼鏡をかけずに高精細な立体画像を観察でき、さ
らに立体画像と２次元画像を容易に切り換えることがで
きる立体表示装置において、右眼、または左眼がそれぞ
れ逆の眼用の画像を観察しないように、偏光を変化させ
る領域を２回透過する際に、複屈折の波長依存性の影響
を打ち消すので、左右画像のクロストークが低減され、
見易い立体表示を可能にする立体表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体表示装置の第１の実施形態を示す
平面図である。

【図２】本発明の立体表示装置の第１の実施形態の動作
を説明するための部分拡大平面図である。

【図３】本発明の立体表示装置の第１の実施例の効果を
説明するための図である。

【図４】本発明の立体表示装置の第１の実施形態におけ
る２次元画像を表示する場合の動作を説明するための部
分拡大平面図である。

【図５】本発明の立体表示装置の第２の実施形態を示す
平面図である。

【図６】本発明の立体表示装置の第２の実施形態の動作
を説明するための部分拡大平面図である。

【図７】本発明の立体表示装置の第２の実施形態の効果
を説明するための図である。

【図８】本発明の立体表示装置の第３の実施形態を示す
平面図である。

【図９】本発明の立体表示装置の第３の実施形態の動作
を説明するための部分拡大平面図である。

【図１０】本発明の立体表示装置の第４の実施形態を示
す平面図である。

【図１１】本発明の立体表示装置の第４の実施形態の動
作を説明するための部分拡大平面図である。

【図１２】本発明の立体表示装置の第４の実施形態にお
ける駆動方法を説明するための駆動波形を示す図であ
る。

【図１３】図１２に示した電圧波形による駆動状態を示
す部分拡大平面図である。

【図１４】本発明の立体表示装置の第４の実施形態にお
ける２次元画像を表示する場合の動作を説明するための
部分拡大平面図である。

【図１５】本発明の立体表示装置の第５の実施形態を示
す平面図である。

【図１６】本発明の立体表示装置の第５の実施形態の動
作を説明するための部分拡大平面図である。

【図１７】本発明の立体表示装置の第６の実施形態を示
す平面図である。

【図１８】本発明の立体表示装置の第６の実施形態の動
作を説明するための部分拡大平面図である。

【図１９】本発明の立体表示装置の第６の実施形態にお
ける駆動方法を説明するための駆動波形を示す図であ
る。

【図２０】図１９に示した電圧波形による駆動状態を示
す部分拡大平面図である。

【図２１】本発明の立体表示装置の第６の実施形態にお
ける２次元画像を表示する場合の動作を説明するための
部分拡大平面図である。

【図２２】従来のパララックスバリア方式の立体表示装
置の一例を示す平面図である。

【図２３】従来の立体表示装置の一例を示す平面図であ
る。

【図２４】図２３に示した従来の立体表示装置の動作を
説明するための部分拡大平面図である。

【図２５】図２３に示した従来の立体表示装置における
解決すべき課題を説明するための図である。

【符号の説明】

１、７１、８１ 表示装置 ２、７２、８２ 右眼 ３、７３、８３ 左眼 ４ 第１の偏光回転複スリット ５ 第２の偏光回転複スリット ６、７、８６、８７ 偏光板 ８、９ 移動機構 １０、１１、９０、９１ 偏光板の偏光方向 １２ａ、９２ａ、１３ｂ、９３ｂ 右眼視線 １４ａ、９４ａ、１５ｂ、９５ｂ 左眼視線 １６、３６、４６ 偏光方向を右回りに９０゜回転する
領域 １７、３７、４７、９７ 偏光方向を変化させない領域 １８、３８、４８ 偏光方向を左回りに９０゜回転する
領域 ２４ 第１の偏光変換複スリット ２５ 第２の偏光変換複スリット ２６、５６、６７ 位相差が＋λ／４の領域 ２７、５７、６８ 位相差が−λ／４の領域 ３４、８４ 偏光回転スイッチアレイ ３５、８５ 偏光回転複スリット ４４ 第１の偏光回転スイッチアレイ ４５ 第２の偏光回転スイッチアレイ ５４ 偏光変換スイッチアレイ ５５ 偏光変換複スリット ６４ 第１の偏光変換スイッチアレイ ６５ 第２の偏光変換スイッチアレイ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、前記
   ２枚の偏光板の間に前後して配置された第１の偏光回転
   複スリットと第２の偏光回転複スリットと、 前記第１の偏光回転複スリットと前記第２の偏光回転複
   スリットの少なくとも一方に接続された移動機構と、か
   ら構成され、 前記第１の偏光回転複スリットと前記第２の偏光回転複
   スリットのどちらか一方には、偏光方向を右回りに９０
   ゜回転する領域と偏光方向を変化させない領域とが前記
   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交互に形成されており、もう一方
   には、偏光方向を左回りに９０゜回転する領域と偏光方
   向を変化させない領域とが前記ストライプ状に交互に形
   成されており、 観察者の右眼からは前記右眼用画像のみが、かつ左眼か
   らは前記左眼用画像のみが観察されるように、前記右眼
   用画像と前記左眼用画像の表示切り換えに同期して、前
   記移動機構により前記第１の偏光回転複スリットと前記
   第２の偏光回転複スリットの少なくとも一方を移動させ
   る構成からなる立体表示装置。
2. 【請求項２】 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、 前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、前記
   ２枚の偏光板の間に前後して配置された第１の偏光変換
   複スリットと第２の偏光変換複スリットと、 前記第１の偏光変換複スリットと前記第２の偏光変換複
   スリットの少なくとも一方に接続された移動機構と、か
   ら構成され、 前記第１の偏光変換複スリットと前記第２の偏光変換複
   スリットにはそれぞれ、＋１／４波長の位相差を与える
   領域と−１／４波長の位相差を与える領域とが前記表示
   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
   いストライプ状に交互に形成されており、 観察者の右眼からは前記右眼用画像のみが、かつ左眼か
   らは前記左眼用画像のみが観察されるように、前記右眼
   用画像と前記左眼用画像の表示切り換えに同期して、前
   記移動機構により前記第１の偏光変換複スリットと前記
   第２の偏光変換複スリットの少なくとも一方を移動させ
   る構成からなる立体表示装置。
3. 【請求項３】 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、 前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、 前記２枚の偏光板の間に前後して配置された偏光回転ス
   イッチアレイと偏光回転複スリットと、から構成され、 前記偏光回転スイッチアレイと前記偏光回転複スリット
   のどちらか一方には、偏光方向を右回りに９０゜回転す
   る領域と偏光方向を変化させない領域とが前記表示装置
   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
   トライプ状に交互に形成されており、もう一方には、偏
   光方向を左回りに９０゜回転する領域と偏光方向を変化
   させない領域とが前記ストライプ状に交互に形成されて
   おり、かつ、前記偏光回転スイッチアレイは、前記スト
   ライプ状に形成された、偏光方向を変化させない領域と
   偏光方向を右回りに９０゜回転する領域もしくは偏光方
   向を左回りに９０゜回転する領域とを互いに反転させる
   ことが可能であり、 観察者の右眼からは前記右眼用画像のみが、かつ左眼か
   らは前記左眼用画像のみが観察されるように、前記右眼
   用画像と前記左眼用画像の表示切り換えに同期して、前
   記偏光回転スイッチアレイの、偏光方向を変化させない
   領域と偏光方向を右回りに９０゜回転する領域もしくは
   偏光方向を左回りに９０゜回転する領域とを切り換える
   構成からなる立体表示装置。
4. 【請求項４】 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、 前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、 前記２枚の偏光板の間に前後して配置された第１の偏光
   回転スイッチアレイと第２の偏光回転スイッチアレイ
   と、から構成され、 前記第１の偏光回転スイッチアレイと前記第２の偏光回
   転スイッチアレイのどちらか一方には、偏光方向を右回
   りに９０゜回転する領域と偏光方向を変化させない領域
   とが前記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交互に形成されており、
   もう一方には、偏光方向を左回りに９０゜回転する領域
   と偏光方向を変化させない領域とが前記ストライプ状に
   交互に形成されており、かつ、前記第１および第２の偏
   光回転スイッチアレイはそれぞれ、前記ストライプ状に
   形成された、偏光方向を変化させない領域と偏光方向を
   右回りに９０゜回転する領域もしくは偏光方向を左回り
   に９０゜回転する領域とを互いに反転させることが可能
   であり、 観察者の右眼からは前記右眼用画像のみが、かつ左眼か
   らは前記左眼用画像のみが観察されるように、前記右眼
   用画像と前記左眼用画像の表示切り換えに同期して、第
   １の偏光回転スイッチアレイと第２の偏光回転スイッチ
   アレイの少なくとも一方の、偏光方向を変化させない領
   域と偏光方向を右回りに９０゜回転する領域もしくは偏
   光方向を左回りに９０゜回転する領域とを切り換える構
   成からなる立体表示装置。
5. 【請求項５】 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、 前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、 前記２枚の偏光板の間に前後して配置された偏光変換ス
   イッチアレイと偏光変換複スリットと、から構成され、 前記偏光変換スイッチアレイと前記偏光変換複スリット
   にはそれぞれ、＋１／４波長の位相差を与える領域と−
   １／４波長の位相差を与える領域とが前記表示装置に表
   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
   イプ状に交互に形成されており、かつ、前記偏光変換ス
   イッチアレイは、前記ストライプ状に形成された、＋１
   ／４波長の位相差を与える領域と−１／４波長の位相差
   を与える領域とを互いに反転させることが可能であり、 観察者の右眼からは前記右眼用画像のみが、かつ左眼か
   らは前記左眼用画像のみが観察されるように、前記右眼
   用画像と前記左眼用画像の表示切り換えに同期して、前
   記偏光変換スイッチアレイの、＋１／４波長の位相差を
   与える領域と−１／４波長の位相差を与える領域とを切
   り換える構成からなる立体表示装置。
6. 【請求項６】 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、 前記表示装置の前面に配置された２枚の偏光板と、 前記２枚の偏光板の間に前後して配置された第１の偏光
   変換スイッチアレイと第２の偏光変換スイッチアレイ
   と、から構成され、 前記第１の偏光変換スイッチアレイと前記第２の偏光変
   換スイッチアレイにはそれぞれ、＋１／４波長の位相差
   を与える領域と−１／４波長の位相差を与える領域とが
   前記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交互に形成されており、か
   つ、前記第１および第２の偏光変換スイッチアレイはそ
   れぞれ、前記ストライプ状に形成された、＋１／４波長
   の位相差を与える領域と−１／４波長の位相差を与える
   領域とを互いに反転させることが可能であり、 観察者の右眼からは前記右眼用画像のみが、かつ左眼か
   らは前記左眼用画像のみが観察されるように、前記右眼
   用画像と前記左眼用画像の表示切り換えに同期して、第
   １の偏光変換スイッチアレイと第２の偏光変換スイッチ
   アレイの少なくとも一方の、＋１／４波長の位相差を与
   える領域と−１／４波長の位相差を与える領域とを切り
   換える構成からなる立体表示装置。