JP4304962B2

JP4304962B2 - 立体画像表示装置

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Publication number: JP4304962B2
Application number: JP2002324629A
Authority: JP
Inventors: 晶司佐藤; 英彦關澤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2022-11-08
Also published as: JP2004157425A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、立体画像情報の観察に好適な立体画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、立体映像を表現する技術については種々の試みがなされており、写真、映画及びテレビジョン等の画像を扱う多くの分野で、立体画像に関する画像表示方法が研究され、実用化されてきている。
【０００３】
この立体画像の画像表示方法としては、メガネ方式と無メガネ方式とに大別されるが、いずれの方式においても、視差のある画像を観察者の左右の眼にそれぞれ分離して入射させ、立体映像として見ることができるものである。このうち、メガネ方式の代表的な例としては、いわゆる赤色メガネ及び青色メガネを着用するアナグリフ方式や偏光メガネ方式等がある。
【０００４】
そして、アナグリフ方式等の色分離方式については、色彩表現の困難さ及び視野の劣化が生じる等、品質的に不利な点が多く、また、偏光メガネ方式では一般的には２台の投影装置を用いる必要がある等の問題があったが、近年直視型の１つの画像表示装置によって立体画像表示を可能とする方式が提案されている。
【０００５】
その偏光メガネ方式を用いる立体画像表示装置の概要を図９に示す。
【０００６】
この立体画像表示装置６５は、液晶パネル部５９と、この液晶パネル部５９に取付けられる分割波長板フィルター６４とからなる構造を有している。そして、液晶パネル部５９は、左肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板１０６と右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板９６との間に、一対の透明支持基板７４ａ及び７４ｂが配され、これらの間に画素部７８Ｒ（赤）、７８Ｇ（緑）及び７８Ｂ（青）を複数組有する液晶画像表示部７５が設けられている。
【０００７】
液晶パネル部５９の前面には、分割波長板フィルター６４が設けられており、例えば、画像表示部７５の画素列の１水平ライン置きに、偏光方向の変換用の分割波長板（１／２波長板）７６が透明支持基板７４ｃの片面（背面）に配設されている（但し、図面では簡略化のために数本示したが、実際は多数本配設されている：以下、同様）。この分割波長板フィルター６４はマイクロポール或いはマイクロポーラライザーとも称されている。
【０００８】
このような構造の立体画像表示装置６５によれば、液晶パネル部５９から前方へ出射された一定の方向の直線偏光の方向を分割波長板フィルター６４の作用によって９０°回転させることにより、表示画面の偶数ラインと奇数ラインからの各直線偏光を互いに直交する方向に変換している。
【０００９】
即ち、例えば、偶数ラインにおいては、液晶パネル部５９からの直線偏光が変換されることなしにそのまま射出される一方、奇数ラインにおいては、分割波長板フィルター６４の作用により、偶数ラインからの直線偏光と直交する方向に変換された直線偏光が生じる。
【００１０】
こうした各偏光は、観察者の眼に近接配置される偏光板６９（例えば偏光メガネ）によって観察される。即ち、この偏光板６９は、右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部５７Ｒと、これとは偏光角が直交した左肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部５７Ｌとを有しており、右眼７２Ｒには偏光板部５７Ｒを介して右眼用画像の偏光が入射し、左眼７２Ｌには偏光板部５７Ｌを介して左眼用画像の偏光が入射する。このようにして、偏光板６９を介して左右の画像を観察することにより、観察者がフルカラーでちらつきのない立体画像を観察することができる。
【００１１】
【発明に至る経過】
本出願人は特願２００１−２４７７７９において下記のような立体画像表示装置（以下、先願装置と称する。）を既に提起した。以下に、その構造例を図面参照下に説明する。
【００１２】
図１０に示すように、先願装置による立体画像表示装置６５においては、液晶パネル部５９側の構成部分と分割波長板フィルター６４側の構成部分との組み合わせにより立体画像の表示が可能となる。まず、液晶パネル部５９側の構造部分においては、上述したと同様に、左肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板１０６と、右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板９６との間にある一対の透明支持基板７４ａ及び７４ｂ間に、画像表示部７５が配設されている。この画像表示部７５は、赤色の画素部７８Ｒ、緑色の画素部７８Ｇ及び青色の画素部７８Ｂの組み合わせからなり、これら３色からなる画素トリオがマトリクス状に配列される構造を有している。
【００１３】
それぞれの画素部７８Ｒ、７８Ｇ及び７８Ｂには所要の電気配線が施されて、単純なマトリクス構造若しくはアクティブマトリクス構造をなし、立体画像表示の際には視差に対応した画像情報を表示する。
【００１４】
透明支持基板７４ｂの観察者側に配設された偏光板９６を通過した直線偏光は、分割波長板フィルター６４に到達する。
【００１５】
この分割波長板フィルター６４においては、ガラス等の材質からなる透明支持基板７４ｃの液晶パネル部５９側に、帯状の各分割波長板（１／２波長板）７６が形成されている。分割波長板７６は例えば、それぞれの長手方向が水平方向となっており、その幅及び間隔は上記の画像表示部７５のライン幅と同程度である。また、分割波長板７６の数は、画像表示部７５の垂直方向での画素部数の１／２である。
【００１６】
これらの帯状の各分割波長板７６は、画像表示部７５の画素部１ライン置きに形成されている。従って、右眼７２Ｒ用の画像又は左眼７２Ｌ用の画像のいずれか一方の画像は、分割波長板７６を通過することにより、その偏光方向が９０度回転することになり、また分割波長板７６を通過しない側の画像は、その偏光方向が回転せずにそのまま射出される。
【００１７】
立体画像表示を行うためには、分割波長板フィルター６４によって画像表示部７５からの光が１ライン毎で異なる偏光方向に制御され、分割波長板７６を透過した時点では、直交する２種類の直線偏光が分離して得られる必要がある。そして、観察者は、偏光板６９（例えば偏光メガネ）を掛けることによって、直交する２種類の直線偏光である右眼７２Ｒ用の立体画像及び左眼７２Ｌ用の立体画像を各偏光板部５２Ｒ及び５２Ｌを通して選択的に各眼７２Ｒ及び７２Ｌに入射させ、これらを両眼で観察して立体画像を認識することができる。
【００１８】
しかし、右肩上がりに図示された偏光角を有する右眼用偏光板５７Ｒと、左肩上がりに図示された偏光角を有する左眼用偏光板５７Ｌとは、観察者が頭部を傾けたときなど、対応する入射直線偏光と角度が合わない場合には、立体画像が見え難くなってしまう。
【００１９】
そこで、分割波長板フィルター６４の前面側（観察者側）に１／４波長板８９を設けることによって、分割波長板フィルター６４から出る互いに直交する２種類の直線偏光をそれぞれ円偏光に変換すると共に、偏光板６９の表面（１／４波長板８９側）にも１／４波長板１０９をそれぞれ設けることによって、再度円偏光を直線偏光に変換して、偏光板６９を透過できるようにしている。
【００２０】
このように一対の１／４波長板８９及び１０９を設けることによって、１／４波長板８９に入射する偏光の偏光方向が多少ずれている場合であっても、目的の直線偏光成分が確実に含まれるように円偏光により修正し、これを１／４波長板１０９に通して目的の直線偏光を対応する偏光板部５７Ｒ、５７Ｌにそれぞれ入射させるので、観察者は立体画像を確実に観察することができるようになる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図９に示す公知の装置や図１０に示す先願装置においては、次のような問題が生じることが判明した。即ち、観察者が偏光板６９を介して右眼７２Ｒ及び左眼７２Ｌで立体画像情報と文字情報とを上記した立体画像表示方式で観察する場合に、立体画像表示は鮮明に観察できるが、文字情報も立体画像表示用に分離されてしまい、それぞれの眼に対する文字情報の解像度（光入射量）が半分になり、文字情報がぶれて重なったり途切れたりして文字として判別できる程度に鮮明に表示できない。
【００２２】
例えば、図９に示すように、１／４波長板８９及び１０９を使用しない従来例による立体画像表示装置６５においては、図１１に示すように、右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板９６を透過した左眼画像部用及び左眼文字部用の光は、分割波長板フィルター６４の１／２波長板７６を透過してから左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換されるが、これらの光は右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部５７Ｒを透過できないので、右眼に入射しない。
【００２３】
また、偏光板９６を透過した右眼画像部用及び右眼文字部用の光は、分割波長板フィルター６４の透明部６３をそのままの状態で透過した後に、これらの光は偏光板５７Ｒを透過して右眼に入射する。
【００２４】
同時に、右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板９６を透過する左眼画像部用及び左眼文字部用の光は、分割波長板フィルター６４の１／２波長板７６を透過してから左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換された後に、これらの光は左肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部５７Ｌを透過して左眼に入射する。
【００２５】
また、偏光板９６を透過した右眼画像部用及び右眼文字部用の光は、分割波長板フィルター部の透明部６３をそのままの状態で透過するが、これらの光は偏光板部５７Ｌを透過できないので、左眼に入射しない。
【００２６】
このように、従来例による立体画像表示装置６５の立体画像情報については、それぞれ偏光方向の異なる右眼画像部用の光及び左眼画像部用の光が、所定の情報として右眼及び左眼にそれぞれ入射するために、立体画像情報として鮮明に表示することができる。
【００２７】
しかし、文字情報については、それぞれ偏光方向の異なる右眼文字部用の光及び左眼文字部用の光が、右眼及び左眼にそれぞれ入射するために、文字部情報量がそれぞれの眼に縦半分しか入射しなくなり、文字情報がぶれたり途切れたりして、文字を鮮明に表示することができない。特に細い横棒などは片眼では消滅してしまう。
【００２８】
また、図１０に示すように、１／４波長板８９及び１０９を使用する先願装置の立体画像表示装置６５においても、図１２に示すように、右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板９６を透過した左眼画像部用及び左眼文字部用の光は、分割波長板フィルター６４の１／２波長板７６を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換され、更に、１／４偏光板８９及び１０９を透過して円偏光されてから再び左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換されるが、これらの光は右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部５７Ｒを透過できないので、右眼に入射しない。
【００２９】
偏光板９６を透過した右眼画像部用及び右眼文字部用の光は、分割波長板フィルター６４の透明部６３をそのままの状態で透過し、更に、１／４偏光板８９及び１０９を透過して円偏光されてから再び右肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換された後、これらの光は偏光板部５７Ｒを透過して右眼に入射する。
【００３０】
同時に、偏光板９６を透過した左眼画像部用及び左眼文字部用の光は、分割波長板フィルター６４の１／２波長板７６を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換され、１／４偏光板８９及び１０９を透過して円偏光されてから再び左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換された後に、これらの光は左肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部５７Ｌを透過して左眼に入射する。
【００３１】
また、偏光板９６を透過した右眼画像部用及び右眼文字部用の光は、分割波長板フィルター６４の透明部６３をそのままの状態で透過し、１／４偏光板８９及び１０９を透過して円偏光されてから再び右肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換されるが、これらの光は偏光板部５７Ｌを透過できないので、左眼に入射しない。
【００３２】
このように、先願装置の立体画像表示装置６５の立体画像情報については、それぞれ偏光方向の異なる右眼画像部用の光及び左眼画像部用の光が、所定の光として右眼及び左眼にそれぞれ入射するために、立体画像情報を鮮明に表示することができる。
【００３３】
しかし、文字情報については、それぞれ偏光方向の異なる右眼文字部用の光及び左眼文字部用の光が、右眼及び左眼にそれぞれ入射するために、文字情報の入射が半減してしまい、鮮明に表示することができない。
【００３４】
このように、従来例及び先願装置の立体画像表示装置６５においては、図１３に示すように、立体画像表示部７０及び文字表示部７１の部分が全て立体画像表示用に左眼用又は右眼用の画像情報として分離されるために、立体画像表示部７０の立体画像情報領域においては、鮮明な立体画像を観察者が観察できるが、文字表示部７１の文字情報領域においては、文字の位置ずれ及び部分的な途切れが生じ、判読しにくくなってしまう。なお、図１３は、立体画像を偏光板６９（又は偏光メガネ）を用いずに観察した画面を示している。
【００３５】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、立体画像情報と共に文字情報をも確実かつ鮮明に観察することができる立体画像表示装置を提供することにある。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、視差に対応した画像情報を、ライン状に分割されたそれぞれ偶数番目のラインと奇数番目のラインとからなる第１の区分と第２の区分とに表示させる画像表示部と；この画像表示部の光出射側に設けられた直線偏光手段と；前記画像表示部の前記第１の区分及び前記第２の区分に対向して配され、前記第１の区分からの前記画像情報に対応する直線偏光の偏光方向と、前記第２の区分からの前記画像情報に対応する直線偏光の偏光方向とを互いに直交する方向に変換するために、１ライン置きに１／２波長板が形成されてなる分割波長板フィルターと；前記分割波長板フィルターよりも狭い領域において直線偏光を円偏光に変換する円偏光手段と；を有する立体画像表示装置に係わるものである。
【００３７】
本発明によれば、前記分割波長板フィルターよりも狭い領域において光を円偏光に変換する前記円偏光手段を有するために、前記円偏光手段のある領域においては、前記円偏光手段が機能して、右眼用画像情報及び左眼用画像情報に分離されたそれぞれの前記画像情報が確実に観察者の右眼又は左眼に入射するために、観察者が観察する際には鮮明な前記立体画像情報を得ることができる。これと同時に、前記円偏光手段以外の前記分割波長板フィルターの領域においては、前記円偏光手段が機能しないため、文字情報が前記第１の区分及び前記第２の区分に分離されずに、観察者の右眼及び左眼に双方の前記文字情報が十分に入射するために、この領域においては観察者が前記文字情報を鮮明に観察することができる。従って、観察者は、鮮明な前記立体画像情報と鮮明な前記文字情報とを一つの立体画像表示装置で同時に観察することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、前記立体画像の表示領域のみにおいて前記円偏光手段が設けられ、その他の領域が文字表示に用いられるのが望ましい。
【００３９】
また、前記分割波長板フィルター部から出射する偏光の偏光方向を調整するためには、前記円偏光手段が前記分割波長板フィルターと観察者との間に設けられてもよいし、前記画像表示部の前記直線偏光手段と前記分割波長板フィルターとの間に設けられてもよい。
【００４０】
また、前記分割波長板フィルターの側から前記観察者の側にかけて円偏光部と直線偏光部とが順次配置されるのが望ましく、例えば前記観察者の左右の眼にそれぞれ前記円偏光部が設けられ、かつそれぞれに前記第１の区分及び第２の区分に対応した前記直線偏光部が設けられるのが望ましい。
【００４１】
また、前記円偏光手段又は前記円偏光部は１／４波長板又は液晶装置によって形成されるのが望ましい。
【００４２】
前記液晶装置を用いると、印加電圧の有無によって１／４波長板の特性を得、この領域を前記円偏光手段又は前記円偏光部として用いることによって、１／４波長板特性を制御性良く、任意のパターンに得ることができる。
【００４３】
また、前記各区分からの前記画像情報の偏光が直線偏光であるが、前記画像表示部の光出射側に直線偏光板が設けられているのが望ましい。
【００４５】
また、前記画像表示部及び前記分割波長板フィルターにおけるライン毎の分割方向が垂直方向又は水平方向であるのが望ましい。
【００４７】
また、前記画像表示部が、液晶表示装置、発光素子アレイ表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、陰極線管及びプラズマ表示装置からなる群から選ばれた表示装置に適用されてよい。
【００４８】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的に説明する。
【００４９】
第１の実施の形態
本実施の形態は、図１に示す構造からなる立体画像表示装置１５に関するものである。
【００５０】
この立体画像表示装置１５は、左肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板１と、右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板１１との間において、一対の透明支持基板３ａ及び３ｂの間に液晶画像表示部４が配設され、液晶パネル部５を構成している。画像表示部４は、赤色の画素部２Ｒ、緑色の画素部２Ｇ及び青色の画素部２Ｂの組み合わせからなり、これら３色からなる画素トリオがマトリクス状に配列された構造を有している。
【００５１】
それぞれの画素部２Ｒ、２Ｇ及び２Ｂには所要の電気配線が施されて、単純なマトリクス構造若しくはアクティブマトリクス構造を成し、立体画像表示の際には視差に対応した右眼用又は左眼用の画像情報を表示する。
【００５２】
偏光板１１を通過した直線偏光が入射する分割波長板フィルター８は、支持体として機能しかつガラス等の堅牢な材質からなる透明支持基板３ｃの液晶パネル部５側に、帯状の１／２波長板６を形成したものである。ここで、１／２波長板６はそれぞれ長手方向を水平方向としており、その帯状の１／２波長板６の幅は上述の画像表示部４の画素のライン幅に対応し、また、１／２波長板６の数は画像表示部４の垂直方向への画素部数の１／２である。
【００５３】
これらの帯状の各１／２波長板６は、画像表示部４の画素列に対し垂直方向に１ライン置きに形成されている。従って、右眼９Ｒ用の画像又は左眼９Ｌ用の画像のいずれか一方の画像が、各１／２波長板６を通過することによりその偏光方向が９０度回転し、１／２波長板６を通過しない側の画像光はその偏光方向が回転せずにそのまま射出される。
【００５４】
ここで、立体画像表示を行うためには、分割波長板フィルター８によって光が１ライン毎で異なる偏光方向に変換され、１／２波長板６を通過した時点において、直交する互いに偏光方向の異なる２種類の直線偏光が出射され、観察者は偏光板１２（例えば偏光メガネ）を掛けることによって、直交する２種類の直線偏光である右眼９Ｒ用の画像及び左眼９Ｌ用の画像を選択的に両眼で観察する必要がある。
【００５５】
しかし、右肩上がりに図示された偏光角を有する右眼用偏光板部１０Ｒと、左肩上がりに図示された偏光角を有する左眼用偏光板部１０Ｌとが、いずれも偏光フィルターの役割を果たすために、分割波長板フィルター８から来る各直線偏光との角度が合致しない場合には立体画像の表示が難しくなってしまう。
【００５６】
そこで、上述した先願装置と同様に、分割波長板フィルター８の観察者側に１／４波長板１７を設けることによって、分割波長板フィルター８から出る互いに直交する２種類の直線偏光を円偏光に変換すると共に、偏光板１２の表面にも１／４波長板７を設けることによって、再度円偏光を直線偏光に変換した後に偏光板１２を透過できるようにする。
【００５７】
このようにして、一対の１／４波長板７及び１７をそれぞれ設けることによって、１／４波長板７に到達する２種類の直線偏光の偏光方向が多少ずれているような場合であってもそれを円偏光に変換して修正し、この円偏光を偏光板１２によって再び直線偏光に変換することによって、観察者が立体画像を確実に観察することができるようになる。
【００５８】
ここで注目すべきことは、分割波長板フィルター８側の１／４波長板７の面積を分割波長板フィルター８の面積よりも小さくしていることである。これによって、１／４波長板７のない領域においては、文字情報が左眼用及び右眼用に分離されずに十分に入射するので、文字情報を鮮明に判別できると共に、１／４波長板７のある領域においては、左眼用及び右眼用の画像情報が分離されるために、立体画像情報を鮮明に観察することができる。
【００５９】
これを図２について説明すると、右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板１１を透過した左眼画像部用の光は、分割波長板フィルター８の１／２波長板６を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に偏光され、更に、１／４偏光板７及び１７を透過して円偏光されてから再び左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換されるが、この光は右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部１０Ｒを透過できないので、右眼に入射しない。
【００６０】
また、偏光板１１を透過した右眼画像部用の光は、分割波長板フィルター８の透明部１３をそのままの状態で透過し、更に、１／４偏光板７及び１７を透過して円偏光されてから再び右肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換された後に、この光は偏光板部１０Ｒを透過して右眼に入射する。
【００６１】
他方、偏光板１１を透過した左眼文字部用の光は、分割波長板フィルター８の１／２波長板６を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換され、次に１／４偏光板１７を透過して円偏光された光となった後に、この光は偏光板部１０Ｒを透過できるので、右眼に入射する。
【００６２】
また、偏光板１１を透過した右眼文字部用の光は、分割波長板フィルター８の透明部１３をそのままの状態で透過し、１／４偏光板１７を透過して円偏光された光となった後に、この光は偏光板部１０Ｒを透過できるので、右眼に入射する。
【００６３】
同時に、偏光板１１を透過した左眼画像部用の光は、分割波長板フィルター８の１／２波長板６を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換され、１／４偏光板７及び１７を透過して円偏光されてから再び左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換された後に、この光は左肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部１０Ｌを透過でき、左眼に入射する。
【００６４】
また、偏光板１１を透過した右眼画像部用の光は、分割波長板フィルター８の透明部１３をそのままの状態で透過して右肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換され、１／４偏光板７及び１７を透過して円偏光されてから再び右肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換されるが、この光は偏光板部１０Ｌを透過できないために、左眼に入射しない。
【００６５】
他方、偏光板１１を透過した左眼文字部用の光は、分割波長板フィルター８の１／２波長板６を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換され、１／４偏光板１７を透過して円偏光された光に変換された後に、この光は偏光板部１０Ｌを透過でき、左眼に入射する。
【００６６】
また、偏光板１１を透過した右眼文字部用の光は、分割波長板フィルター８の透明部１３をそのままの状態で透過し、１／４偏光板１７を透過して円偏光された光に変換された後に、この光は偏光板部１０Ｌを透過でき、左眼に入射する。
【００６７】
このように、本実施の形態によれば、立体画像情報については、右眼及び左眼にそれぞれの眼に対応した分離画像情報がそれぞれの眼に入射することによって、鮮明な立体画像を観察できると共に、文字情報については、文字情報が分離されずにそれぞれの右眼及び左眼に十分な量の文字情報が入射するために、文字情報も鮮明に観察することができ、文字が判読し易くなる。
【００６８】
図３には、上記の１／４波長板７のある立体画像表示部２０の領域において鮮明な立体画像情報を観察できると共に、上記の１／４波長板７のない文字表示部２１の領域においても鮮明な文字情報を観察できる。なお、立体画像表示部２０がぶれているのは、偏光板１２（又は偏光メガネ）を用いずに立体画像情報を観察した状態を示しているからである。
【００６９】
第２の実施の形態
本実施の形態は、図４に示すように、１／４波長板７を偏光板１１と分割波長板フィルター８との間に設ける以外は、上述の第１の実施の形態と同様である。液晶パネル部５への分割波長板フィルター８の取付け前に、予め液晶パネル部５に１／４波長板７を取付けることができる。
【００７０】
本実施の形態においては、図５に示すように、画像表示部からの偏光が、まず１／４波長板７のある領域で選択的に円偏光され、この円偏光が分割波長板フィルター８によって偏光の極性が変換されるため、その後の１／４波長板１７からの出射光は図２に示したものと同様となり、上述の第１の実施の形態と同様に立体画像と文字情報を共に鮮明に表示することができる。
【００７１】
その他、本実施の形態においては、上述の第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【００７２】
第３の実施の形態
本実施の形態では、図６に示すように、上述の液晶パネル部５が、偏光板１、１１、透明支持基板３ａ、３ｂ、透明電極２３、２４及び液晶２２からなるＬＣＤ１によって構成されると共に、偏光板１１の光出射側に、透明支持基板３ｄ、３ｅ、透明電極２３、２４及び液晶２２からなり、１／４波長板の特性を選択的に示すＬＣＤ２が設けられる（従って、上述の１／４波長板７は省略）以外は、上述の第２の実施の形態と同様である。
【００７３】
ここで、入射光２６がＬＣＤ１の透明支持基板３ａ側から入射してＬＣＤ２の透明支持基板３ｅから出射する際に、ＬＣＤ２のうち１／４波長板特性を必要とする領域において電極２３−２４間に電圧が印加されると、偏光板１１を透過した入射光２６が円偏光に変換された後に、出射光２５として出射される。
【００７４】
即ち、図７（ａ）に示すように、ＬＣＤ２に電圧が印加されていない時には、透明支持基板３ｄ側からＬＣＤ２内に右肩上がりで図示された偏光方向を有する入射光２６が入射した際に、液晶２２内の液晶分子が例えば入射光２６の入射方向と平行して配置されるので、この場合は、入射光２６は偏光されることなしにそのままの偏光状態で出射される出射光２５となる。
【００７５】
そして、図６（ｂ）に示すように、ＬＣＤ２１９に電圧が印加される時には、透明支持基板３ｄ側からＬＣＤ２内に入射光２６が入射した際に、液晶２２内の液晶分子が例えば入射光２６の入射方向に対して右側に傾斜して配置されるので、この場合は、入射光２６は円偏光に変換されて出射される出射光２５となる。
【００７６】
この状態を図８に示すが、１／４波長板の特性を得るためのＬＣＤ２を用いることによって、ＬＣＤ２の電圧印加領域（立体画像部）では、左眼画像部用の光は、ＬＣＤ２を透過して円偏光となり、この円偏光の光は、分割波長板フィルター８の１／２波長板６を透過して極性反転された円偏光となり、１／４偏光板１７を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換されるが、この光は右肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部１０Ｒを透過できないので、右眼に入射しない。
【００７７】
また、ＬＣＤ２の電圧印加領域で、ＬＣＤ２を透過した円偏光の右眼画像部用の光は、分割波長板フィルター８の透明部１３をそのままの状態で透過して、１／４偏光板１７を透過して右肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換された後に、この光は偏光板部１０Ｒを透過して右眼に入射する。
【００７８】
他方、ＬＣＤ２の電圧無印加領域（文字部）では、ＬＣＤ２を透過して右肩上がりに図示された偏光角を有する左眼文字部用の光は、分割波長板フィルター８の１／２波長板６を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換され、１／４偏光板１７を透過して円偏光の光に変換された後に、この光は偏光板部１０Ｒを透過できるので、右眼に入射する。
【００７９】
また、ＬＣＤ２の電圧無印加領域において、ＬＣＤ２を透過して右肩上がりに図示された偏光角を有する右眼文字部用の光は、分割波長板フィルター８の透明部１３をそのままの状態で透過し、１／４偏光板１７を透過して円偏光の光に変換された後に、この光は偏光板部１０Ｒを透過できるので、右眼に入射する。
【００８０】
同時に、ＬＣＤ２の電圧印加領域で、ＬＣＤ２を透過した円偏光の左眼画像部用の光は、分割波長板フィルター８の１／２波長板６を透過して極性反転された円偏光の光に変換され、１／４偏光板１７を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換された後に、この光は左肩上がりに図示された偏光角を有する偏光板部１０Ｌを透過でき、左眼に入射する。
【００８１】
また、ＬＣＤ２の電圧印加領域で、ＬＣＤ２を透過した円偏光の右眼画像部用の光は、分割波長板フィルター８の透明部１３をそのまま透過して、１／４偏光板１７を透過して右肩上がりに図示された偏光角を有する光に偏光されるが、この光は偏光板部１０Ｌを透過できないために、左眼に入射しない。
【００８２】
他方、ＬＣＤ２の電圧無印加領域では、ＬＣＤ２を透過して右肩上がりに図示された偏光角を有する左眼文字部用の光は、分割波長板フィルター８の１／２波長板６を透過して左肩上がりに図示された偏光角を有する光に変換され、１／４偏光板１７を透過して円偏光を有する光に変換された後に、この光は偏光板部１０Ｌを透過でき、左眼に入射する。
【００８３】
また、ＬＣＤ２１９の電圧無印加領域では、ＬＣＤ２を透過して右肩上がりに図示された偏光角を有する右眼文字部用の光は、分割波長板フィルター８の透明部１３をそのまま透過し、１／４偏光板１７を透過して円偏光を有する光に変換された後に、この光は偏光板部１０Ｌを透過でき、左眼に入射する。
【００８４】
本実施の形態においても、画像表示部からの偏光が、まずＬＣＤ２の電圧印加領域で選択的に円偏光され、この円偏光が分割波長板フィルター８によって偏光の極性が変換されるため、その後の１／４波長板１７からの出射光は図２に示したものと同様となり、上述の第１の実施の形態と同様に立体画像と文字情報を共に鮮明に表示することができる。しかも、１／４波長板の特性は、ＬＣＤ２の電圧印加パターンを変えるのみで容易に変化させることができるので、上述の第１の実施の形態のように１／４波長板が位置固定される場合に比べて有利である。
【００８５】
その他、本実施の形態においては、上述の第１の実施の形態で述べたのと同様の作用及び効果が得られる。
【００８６】
以上に説明した実施の形態は、本発明の技術的思想に基づいて更に変形が可能である。
【００８７】
例えば、上述の１／４波長板７は、その面積やパターンは様々であってよいし、また貼り付けて固定する構造だけでなく、取り外しが自由な構造にしてもよい。また、１／４波長板７の取付け位置については、液晶パネル５部側だけでなく、観察者側の偏光板１２側に設けてもよい。
【００８８】
また、上述のＬＣＤ２を用いる場合、ＬＣＤ２の全域に電圧を印加すれば、全域で立体画像を観察することができるし、電圧を全面で印加しないときは画像を平面画像として観察してもよい。ＬＣＤ２への電圧印加パターンを変えれば、文字表示部の位置やパターンを様々に変化させることができる。なお、ＬＣＤ２の１／４波長板特性は電圧印加によって得られる以外にも、液晶の種類によっては電圧無印加領域で１／４波長板特性が生じるようにしてもよい。
【００８９】
また、上述の文字表示部は、字幕スーパー部分、パーソナルコンピューターのタイトルバー部分、ツールバー部分及びゲーム機の文字部分等に適用してもよい。
【００９０】
また、上述した例のように偏光板１２（又は偏光メガネ）を眼の位置に配置しないで省略することもできる。このような例として、例えば、特開平１０−６３１９９号公報の図９及び図１０にそれぞれ記載されたパララックスバリア方式又はレンチキュラ方式に構成することが可能であり、更には、同公報の図１に記載された偏光フィルターとフレネルレンズとの組み合わせ方式に構成することもできる。
【００９１】
また、画像表示部として液晶パネル部５を採用した例について説明したが、この他にも画像表示部としては、発光素子アレイ表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、陰極線管及びプラズマ表示装置等の各種画像表示装置によって構成することができ、分割波長板フィルター８はこれらの各種画像表示装置と組み合わせて用いることができる。
【００９２】
また、分割波長板は１ライン置きに水平方向に延びた構造としたが、分割波長板の長さ方向も画素部のパターンに対応して、水平方向に限定されず、垂直方向や斜め方向にすることも可能であり、ライン状ではなく、ドット状又は島状としてもよい。
【００９３】
また、分割波長板は透明支持基板の液晶パネル部５側の面に形成される以外にも、観察者側の面に形成することも可能である。
【００９４】
【発明の作用効果】
本発明は、上述したように、前記分割波長板フィルターよりも狭い領域において光を円偏光に変換する前記円偏光手段を有するために、前記円偏光手段のある領域においては、前記円偏光手段が機能して、右眼用画像情報及び左眼用画像情報に分離されたそれぞれの前記画像情報が確実に観察者の右眼又は左眼に入射するために、観察者が観察する際には鮮明な前記立体画像情報を得ることができる。これと同時に、前記円偏光手段以外の前記分割波長板フィルターの領域においては、前記円偏光手段が機能しないため、文字情報が前記第１の区分及び前記第２の区分に分離されずに、観察者の右眼及び左眼に双方の前記文字情報が十分に入射するために、この領域においては観察者が前記文字情報を鮮明に観察することができる。従って、観察者は、鮮明な前記立体画像情報と鮮明な前記文字情報とを一つの立体画像表示装置で同時に観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による立体画像表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】同、画像部及び文字部への光入射状況を示す説明図である。
【図３】同、立体画像表示部と文字表示部とからなる画像表示部の正面図（但し、偏光板なし）である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による立体画像表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図５】同、画像部及び文字部への光入射状況を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による液晶パネル部の部分断面図である。
【図７】同、液晶パネル部において１／４波長板特性を選択的に示すＬＣＤの電圧無印加時の部分断面図（ａ）と電圧印加時の部分断面図（ｂ）である。
【図８】同、画像部及び文字部への光の入射状況を示す説明図である。
【図９】従来例による立体画像表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】先願装置の立体画像表示装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１１】従来例での画像部及び文字部への光の入射状況を示す説明図である。
【図１２】先願装置での画像部及び文字部への光の入射状況を示す説明図である。
【図１３】同、立体画像表示部と文字表示部とからなる画像表示部の正面図（但し、偏光板なし）である。
【符号の説明】
１、１０Ｒ、１０Ｌ、１１、１２…偏光板、２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ…画素部、
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ…透明支持基板、４…画像表示部、
５…液晶パネル部、６…１／２波長板、７、１７…１／４波長板、
８…分割波長板フィルター、９Ｒ…右眼、９Ｌ…左眼、１３…透明部、
２０…立体画像表示部、２１…文字表示部、２２…液晶、
２３、２４…透明電極、２５…出射光、２６…入射光

Claims

視差に対応した画像情報を、ライン状に分割されたそれぞれ偶数番目のラインと奇数番目のラインとからなる第１の区分と第２の区分とに表示させる画像表示部と；この画像表示部の光出射側に設けられた直線偏光手段と；前記画像表示部の前記第１の区分及び前記第２の区分に対向して配され、前記第１の区分からの前記画像情報に対応する直線偏光の偏光方向と、前記第２の区分からの前記画像情報に対応する直線偏光の偏光方向とを互いに直交する方向に変換するために、１ライン置きに１／２波長板が形成されてなる分割波長板フィルターと；前記分割波長板フィルターよりも狭い領域において直線偏光を円偏光に変換する円偏光手段と；を有する立体画像表示装置。
立体画像の表示領域のみにおいて前記円偏光手段が設けられ、その他の領域が文字表示に用いられる、請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記円偏光手段が前記分割波長板フィルターと観察者との間に設けられている、請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記円偏光手段が前記直線偏光手段と前記分割波長板フィルターとの間に設けられている、請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記分割波長板フィルターの側から前記観察者の側にかけて円偏光部と直線偏光部とが順次配置される、請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記観察者の左右の眼にそれぞれ前記円偏光部が設けられ、かつそれぞれに前記第１の区分及び第２の区分に対応した前記直線偏光部が設けられる、請求項５に記載の立体画像表示装置。
前記円偏光手段又は前記円偏光部が１／４波長板又は液晶装置によって形成される、請求項３又は４又は５に記載の立体画像表示装置。
前記液晶装置の印加電圧の有無によって１／４波長板の特性を得、この領域を前記円偏光手段又は前記円偏光部とする、請求項７に記載の立体画像表示装置。
前記画像表示部及び前記分割波長板フィルターにおけるライン毎の分割方向が垂直方向又は水平方向である、請求項１に記載の立体画像表示装置。
前記画像表示部が、液晶表示装置、発光素子アレイ表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置、陰極線管及びプラズマ表示装置からなる群から選ばれた表示装置に適用される、請求項１に記載の立体画像表示装置。