JP7444983B2 - 立体表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、立体表示装置、及び円偏光眼鏡に関する。
立体的に見える画像を表示することができる立体表示装置が知られている。例えば、特許文献１には、２つのモニタ、円偏光フィルタ、ハーフミラーを備える立体表示装置が開示されている。この立体表示装置は、２つのモニタからそれぞれ送出された映像光を、円偏光フィルタを用いて円偏光に変換し、ハーフミラーを用いて重ね合わせることにより、立体的に見える画像を表示する装置である。円偏光メガネをかけた観察者は、表示された画像を立体的な画像として視認することができる。
特許文献１に開示されている立体表示装置は、映像光が円偏光フィルタ、ハーフミラーを経由して観察者に届くまでの間に、偏光状態が崩れてしまうことがある。これにより、円偏光メガネをかけた観察者が特許文献１に開示されている立体表示装置で立体映像を見た場合、右目で見るべき映像光が左目で見え、左目で見るべき映像光が右目で見える、いわゆるクロストークが発生する。
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、クロストークの発生が少ない立体表示装置及び円偏光眼鏡を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、［1］本発明に係る立体表示装置は、直線偏光の第一画像光を出力する第一画像表示部と、直線偏光の第二画像光を出力する第二画像表示部と、前記第一画像表示部から出力された第一画像光を変調して第一楕円偏光に変換する第一位相差板と、前記第二画像表示部から出力された第二画像光を変調して前記第一楕円偏光の回転方向と同一の方向に回転する第二楕円偏光に変換する第二位相差板と、前記第一楕円偏光を透過し前記第一楕円偏光を前記第一楕円偏光の回転方向と同一方向に回転する第一円偏光にし、前記第二楕円偏光を反射し前記第二楕円偏光を前記第二楕円偏光の回転方向と逆方向に回転する第二円偏光にするハーフミラーと、を備え、前記第一画像表示部と前記第二画像表示部とは、前記第一画像表示部の画像を表示する画像表示面と前記第二画像表示部の画像を表示する画像表示面とがあらかじめ定められた角度をなして配置され、前記ハーフミラーは、前記第一画像光と前記第二画像光とが交差する領域に、前記第一画像表示部の画像表示面と前記第一画像表示部に面している前記ハーフミラーの面とがなす角度と前記第二画像表示部の画像表示面と前記第二画像表示部に面している前記ハーフミラーの面とがなす角度が等しくなるように配置されている。
また、［２］前記第一位相差板と前記第二位相差板は、基材と前記基材の上に配向層と液晶層がこの順で積層された構成を有してもよい。
また、［３］前記第一位相差板のリタデーション値が１３６ｎｍ～１６５ｎｍであり、前記第二位相差板のリタデーション値が７２ｎｍ～１１４ｎｍである、ようにしてもよい。
また、［４］前記ハーフミラーは、基材と該基材に積層されたクロム層とを備えてもよい。
また、［５］［１］から［４］のいずれかに記載の立体表示装置と共に用いる円偏光眼鏡であって、前記円偏光眼鏡を構成するレンズは、偏光板とλ／４位相差フィルムが積層された構成を有している。
本発明によれば、クロストークの発生が少ない立体表示装置、及び円偏光眼鏡を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という。）について詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
以下、図１、図２を参照して実施形態に係る立体表示装置１００の構成を説明する。
図１に示すように、立体表示装置１００は、制御部９０と、第一画像表示部１１０と、第二画像表示部１２０と、第一位相差板１１２と、第二位相差板１２２と、ハーフミラー１３０、を備える。
制御部９０は、第一画像表示部１１０と第二画像表示部１２０に接続され、外部から供給される画像データに基づいて、第一画像表示部１１０に表示対象物の右視差画像の画像データを、第二画像表示部１２０に表示対象物の左視差画像の画像データを供給する。なお、右視差画像と左視差画像は、それぞれ、表示対象物を右側の視点から観察した画像と左側の視点で観察した画像である。
第一画像表示部１１０と第二画像表示部１２０は、制御部９０から供給された画像データに従って、表示対象物の視差画像を画像表示面１１４と画像表示面１２４にそれぞれ表示する。以下、画像表示面１１４と画像表示面１２４とから出射し、表示画像を内包する光を、それぞれ第一画像光１５１及び第二画像光１５２と呼ぶ。
画像表示面１１４と画像表示面１２４には偏光板１１６と偏光板１２６（図１では図示せず）がそれぞれ設けられている。偏光板１１６及び偏光板１２６の透過軸の方向は、第一画像表示部１１０及び第二画像表示部１２０を鉛直方向に直立させた場合において、鉛直方向と平行である。
第一画像表示部１１０と第二画像表示部１２０は、それぞれ、液晶表示パネル、偏光板が設けられた有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）パネル等の表示装置から構成される。
第一位相差板１１２と第二位相差板１２２は、それぞれ基材の上に配向層が形成され、その上に液晶層が形成されている構成を有する。基材の形状はフィルム状又は板状である。基材の厚さは、生産性の観点から０．０１～１０ｍｍである。基材を構成する材料は、透明度が高く、複屈折率が低い、光学的に優れた材料であれば特に限定されない。例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー（ＣＯＣ）などのシクロオレフィン系ポリマー、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）系ポリマー、ガラスなどが挙げられる。寸法安定性の観点から好ましくはガラスである。配向層を構成する材料は、公知の光配向性化合物を用いることができる。光配向性化合物としては、光分解型、光二量化型、光異性化型などの化合物が挙げられる。配向層の厚さは、液晶層を構成する液晶分子の配向を制御する観点から０．００１～１０μｍである。液晶層を構成する材料は、紫外線や熱によって硬化する液晶ポリマーであれば特に限定されない。好ましい液晶ポリマーとしては、第一画像光１５１及び第二画像光１５２の偏光状態を変調する観点からリニアな液晶ポリマーである。このリニアな液晶ポリマーの一部分の液晶分子が、ガラス板の主平面（ＸＹ平面方向）に平行に配列していることにより、画像光の偏光状態を効率よく変調させることができる。液晶層の厚さは、偏光状態を効率的に変調する観点から０．１～２０μｍである。位相差板のリタデーション値は、配向層の厚さ、液晶層の厚さを変えることにより調整される。
第一位相差板１１２及び第二位相差板１２２は、配向層と液晶層とを備える位相差板だけではなく、ポリカーボネートフィルムを延伸して形成される位相差板も用いることができる。この場合の位相差板のリタデーション値は、ポリカーボネートフィルムの延伸の度合いを調整することで、調整できる。
ハーフミラー１３０は、図１の円１に示すように、基材１３５と、基材１３５の上に形成されたハーフミラー層１３６とを備える。ハーフミラー１３０は、入射する光の一部を透過し、一部を反射する機能を有する。基材１３５を構成する材質は、寸法安定性の観点から好ましくはガラスである。基材１３５の厚さは、生産性の観点から０．０１～１０ｍｍである。ハーフミラー層１３６を構成する材質は、金、銀、アルミニウム、クロムなどの金属であり、耐久性の観点から、好ましくはクロムである。ハーフミラー層１３６の厚さは、入射した光から十分な反射を得るという観点から０．５ｎｍ～５０ｎｍである。ハーフミラー層１３６は、例えば金属を基材１３５の表面に蒸着させることで得られる。
ハーフミラー層１３６は、ＳｉＯ、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＳｅ、ＺｎＳ、ＺｒＯ２などから構成される高屈折率の誘電体薄膜と、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３などから構成される低屈折率の誘電体薄膜とが交互に複数積層された誘電体多層膜から構成されてもよい。
次に、立体表示装置１００を構成する各部の光学的な配置について説明する。
第一画像表示部１１０と第二画像表示部１２０とは、画像表示面１１４と画像表示面１２４とが角度γをなすように配置される。角度γは、第一画像表示部１１０と第二画像表示部１２０から出射された画像光を、ハーフミラー１３０を介して、観察者１７０に多く届ける観点から、８５°～１００°であり、９０°～１００°であることが好ましい。立体表示装置１００を小型にする観点から角度γは９０°であることがより好ましい。
ハーフミラー１３０は、第一画像表示部１１０と第二画像表示部１２０とからそれぞれ出射された第一画像光１５１と第二画像光１５２とが交差する領域に配置されている。ハーフミラー１３０は、基材１３５の表面１３１又はハーフミラー層１３６の表面１３３のどちらが観察者１７０に向いて配置されてもよい。第一画像表示部１１０から出射される第一画像光１５１の輝度を抑える観点から、ハーフミラー層１３６の表面１３３が観察者１７０を向くように配置されることが好ましい。
ハーフミラー１３０と、第一画像表示部１１０と、第二画像表示部１２０と、の位置関係は、α＝β＝γ／２の式で表される。角度αは、画像表示面１１４とハーフミラー１３０とがなす角度である。角度βは、画像表示面１２４とハーフミラー１３０とがなす角度である。角度αと角度βは等しくなるように設定されている。ただし、ここで角度αと角度βが等しいとは、角度αと角度βとが幾何学的に完全に等しいことを意味せず、光学的にほぼ等しい効果が得られる程度に等しければよい。従って、角度α、β共に±１０°程度のズレは許容範囲である。図１に示す角度γは９０°、角度α、角度βはそれぞれ４５°である。
第一位相差板１１２は、画像表示面１１４に載置されている。第一位相差板１１２を構成する液晶層を保護する観点から、第一位相差板１１２を構成する液晶層の面は、画像表示面１１４に対向するように載置されていることが好ましい。第二位相差板１２２は、画像表示面１２４に配置されている。第二位相差板１２２を構成する液晶層を保護する観点から、第二位相差板１２２を構成する液晶層の面は、画像表示面１２４と対向するように載置されていることが好ましい。
位相差板の遅相軸と画像表示面の上に設けられている偏光板の透過軸との関係を、図２を用いて説明する。第一位相差板１１２は、第一画像表示部１１０に設けられている偏光板１１６の透過軸１１７に対して、第一位相差板１１２の遅相軸１１３が時計回りに４０°～５０°、望ましくは４５°傾いて載置されている。第二位相差板１２２は、第二画像表示部１２０に設けられている偏光板１２６の透過軸１２７に対して、第二位相差板１２２の遅相軸１２３が時計回りに４０°～５０°、望ましくは４５°傾いて配置されている。
第一位相差板１１２を画像表示面１１４に固定する方法としては、第一位相差板１１２の外周部と第一画像表示部１１０の外周部とを留め具又は接着剤を使って固定する方法、画像表示面１１４の表面に液状の接着剤を塗布して第一位相差板１１２を載置して固定する方法、画像表示面１１４の表面に接着シート又は粘着シートを貼り合わせて、その上に第一位相差板１１２を載置して固定する方法等が挙げられる。液状の接着剤、接着シート又は粘着シートを構成する材料は、透明性、耐候性、及び耐光性の観点からアクリル樹脂系樹脂組成物が好ましい。第二位相差板１２２を画像表示面１２４に固定する方法としては、第一位相差板１１２を画像表示面１１４に固定する方法と同じ方法が挙げられる。
次に、第一画像光１５１及び第二画像光１５２の透過及び反射の状態を、図３を用いて説明する。第一画像光１５１は、第一画像表示部１１０から出射し、第一位相差板１１２を通過し、円２に示すように表面１３１からハーフミラー１３０を構成する基材１３５に入射し、ハーフミラー層１３６を通過して表面１３３から出射する。そして、第一画像光１５１は、円偏光眼鏡１６０を介して観察者１７０に到達する。第一画像光１５１は、ハーフミラー１３０を通過することにより、通過する前に比べて、輝度が減衰する。
第二画像光１５２は、第二画像表示部１２０から出射し、第二位相差板１２２を通過し、円２に示すようにハーフミラー層１３６の表面１３３で反射して、円偏光眼鏡１６０を介して観察者１７０に到達する。第二画像光１５２は、ハーフミラー層１３６の表面１３３で反射することにより、反射する前に比べて、輝度が減衰する。
ハーフミラー１３０を通過した第一画像光１５１の輝度は、ハーフミラー層１３６を構成する材質の違いにより、ハーフミラー層１３６の表面１３３で反射した第二画像光１５２の輝度よりも低くなったり、高くなったりする。この場合、観察者１７０が第一画像光１５１の輝度と第二画像光１５２の輝度がほぼ等しい輝度であると認識できるように、第一画像表示部１１０から出射される第一画像光１５１の輝度と第二画像表示部１２０から出射される第二画像光１５２の輝度を調整することが好ましい。
次に、立体表示装置１００と一緒に使用する円偏光眼鏡１６０の構成と機能を、図４を用いて説明する。円偏光眼鏡１６０は、右目レンズ１６１と左目レンズ１６２を有する。
右目レンズ１６１は、偏光板１８２とλ／４位相差フィルム１８０が積層された構成を有する。右目レンズ１６１は、観察者１７０側に偏光板１８２が配置されるように、円偏光眼鏡１６０に取り付けられている。λ／４位相差フィルム１８０の遅相軸１８１は、観察者１７０から見て、鉛直方向に対して時計回りに４５°傾いている。偏光板１８２は、その吸収軸が鉛直、透過軸１８３が水平（鉛直方向に対して直交）となるように配置されている。
左目レンズ１６２は、偏光板１８６とλ／４位相差フィルム１８４が積層された構成を有する。左目レンズ１６２は、観察者１７０側に偏光板１８６が配置されるように、円偏光眼鏡１６０に取り付けられている。λ／４位相差フィルム１８４の遅相軸１８５は、観察者１７０から見て、λ／４位相差フィルム１８０の遅相軸１８１に対して直交している。即ち、遅相軸１８５は、観察者１７０から見て、鉛直方向に対して反時計回りに４５°傾いている。偏光板１８６は、その吸収軸が鉛直、透過軸１８７が水平（鉛直方向に対して直交）となるように配置されている。
次に、立体表示装置１００が立体的に見える画像を表示する動作を図５を用いて説明する。
なお、以下の動作説明において、第一画像光１５１と第二画像光１５２の偏光状態は、観察者１７０が最も感度の高い波長、例えば、可視光領域のほぼ中央部の緑色の波長である５５０ｎｍ程度を基準とすることが望ましい。ただし、これに限定されるものではなく、他の波長を基準としてもよい。
画像表示面１１４から出射した直後の第一画像光１５１は、画像表示面１１４に設けられた偏光板１１６（図５では図示せず）を通過することで、その透過軸１１７の方向と同じ方向に振動する直線偏光になる。この直線偏光は、第一位相差板１１２を通過すると、第一位相差板１１２の遅相軸１１３を通過する偏光成分の位相が遅れて、長軸が偏光板１１６の透過軸１１７に直交する右回りの楕円偏光に変調される。この楕円偏光の長軸と短軸のサイズ比は１．５：１となる。この楕円偏光が、ハーフミラー１３０を通過すると、入射角がほぼ４５°であるため、楕円偏光のｓ偏光成分とｐ偏光成分の強度比が１．０に近づき、右回りの円偏光となる。
画像表示面１２４から出射した直後の第二画像光１５２は、画像表示面１２４に設けられた偏光板１２６（図５では図示せず）を通過することで、その透過軸１２７の方向と同じ方向に振動する直線偏光になる。この直線偏光は、第二位相差板１２２を通過すると、第二位相差板１２２の遅相軸１２３を通過する偏光成分の位相が遅れて、長軸が偏光板１２６の透過軸１２７に平行で右回りの楕円偏光に変調される。この楕円偏光の長軸と短軸のサイズ比は２．６：１となる。この楕円偏光が、ハーフミラー１３０のハーフミラー層１３６で反射すると、楕円偏光の回転方向が逆転し、さらに、入射角がほぼ４５°であるため、それと同時にｓ偏光成分とｐ偏光成分の強度比が１．０に近づき、左回りの円偏光となる。
右回りの円偏光１５１が右目レンズ１６１のλ／４位相差フィルム１８０を通過すると、右回りの円偏光１５１の位相がずれ、振動方向が水平方向の直線偏光に変調される。偏光板１８２の透過軸１８３もほぼ水平であるため、直線偏光１５１は、偏光板１８２を通過し、右目１７１に到達する。一方、左回りの円偏光１５２が右目レンズ１６１のλ／４位相差フィルム１８０を通過すると、円偏光１５２の位相がずれ、振動方向が鉛直方向の直線偏光に変調される。偏光板１８２は、その透過軸１８３が水平方向、吸収軸が鉛直方向であるため、直線偏光１５２は、偏光板１８２に吸収され、右目１７１には到達しない。従って、観察者１７０は、右目１７１で、第一画像光１５１のみを視認することができる。
左回りの円偏光１５２が左目レンズ１６２のλ／４位相差フィルム１８４を通過すると、左回りの円偏光１５２の位相がずれ、振動方向が水平方向の直線偏光に変調される。偏光板１８６の透過軸１８７もほぼ水平であるため、直線偏光１５２は、偏光板１８６を通過し、左目１７２に到達する。一方、右回りの円偏光１５１が左目レンズ１６２のλ／４位相差フィルム１８４を通過すると、円偏光１５１の位相がずれ、振動方向が鉛直方向の直線偏光に変調される。偏光板１８６は、その透過軸１８７が水平方向、吸収軸が鉛直方向であるため、直線偏光１５１は、偏光板１８６に吸収され、左目１７２には到達しない。従って、観察者１７０は、左目１７２で、第二画像光１５２のみを視認することができる。
第一画像光１５１は表示対象物の右視差画像を内包し、第二画像光１５２は表示対象物の左視差画像を内包する。観察者１７０は、左視差画像と右視差画像とを脳内で合成して、立体画像を認識する。
以上、実施形態として、立体表示装置１００及び円偏光眼鏡１６０を説明した。偏光板、位相差板、及びハーフミラーの配置角度などは、適宜変更可能である。また、各部の構成は、同様の機能を実現可能なものに変更可能である。
例えば、上記実施の形態では、第一画像光１５１を右回りの円偏光に、第二画像光１５２を左回りの円偏光に、変調したが、第一画像光１５１を左回りの円偏光に、第二画像光１５２を右回りの円偏光に変調してもよい。この場合、円偏光眼鏡１６０の右目レンズ１６１は左回りの円偏光を透過するように構成され、左目レンズ１６２は右回りの円偏光を透過するように構成される。
また、各偏光板と位相差板の配置関係は適宜変更可能である。例えば、偏光板１１６と第一位相差板１１２の光学配置は、ハーフミラー１３０により楕円偏光の回転方向と同一方向（第１の回転方向）の円偏光を生成できるならば、任意に設定可能である。同様に、偏光板１２６と第二位相差板１２２の光学配置は、ハーフミラー１３０により第１の回転方向とは逆方向の第２の回転方向の円偏光を生成できるならば、任意に設定可能である。円偏光眼鏡１６０の右目レンズ１６１、左目レンズ１６２を構成する位相差フィルム１８０、位相差フィルム１８４と偏光板１８２、偏光板１８６の光学的配置についても同様である。
また、第一位相差板１１２と第二位相差板１２２のリタデーション値は、他の部材の光学的特性に応じて、適宜調整可能である。例えば、ハーフミラー１３０を構成するハーフミラー層１３６がクロム層から構成される場合、第一位相差板１１２のリタデーション値は、クロストークを２．０％以下に抑える観点から１３６ｎｍ～１６５ｎｍの範囲であることが好ましく、クロストークを１．０％以下に抑える観点から１３６～１５６ｎｍの範囲であることがより好ましい。第二位相差板１２２のリタデーション値は、クロストークを２．０％以下に抑える観点から７２～１１４ｎｍの範囲であることが好ましく、クロストークを１．０％以下に抑える観点から８２～１０３ｎｍの範囲であることがより好ましい。
以下の実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例により何ら限定されるものではない。
実施例及び比較例における装置及び材料として、具体的には以下のものを用いた。
（１）液晶表示部（液晶モニタ）
画像表示部として液晶モニタを使用した。液晶モニタは、３２インチ（画面サイズ 画面横幅（長辺）７０．７１ｃｍ、画面縦幅（短辺）３９．８３ｃｍ）、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｈｉｃｈｉｎｇ）タイプであり、液晶モニタの表面に設けられた偏光板の透過軸が液晶モニタの短辺に対して平行であるものを使用した。
画像表示部として液晶モニタを使用した。液晶モニタは、３２インチ（画面サイズ 画面横幅（長辺）７０．７１ｃｍ、画面縦幅（短辺）３９．８３ｃｍ）、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｈｉｃｈｉｎｇ）タイプであり、液晶モニタの表面に設けられた偏光板の透過軸が液晶モニタの短辺に対して平行であるものを使用した。
（２）ハーフミラー
ハーフミラー１３０は、厚さ２．７ｍｍのソーダガラス基板の表面にクロムが蒸着されたものであり、透過率が３３％、反射率が２４％であるものを使用した。
ハーフミラー１３０は、厚さ２．７ｍｍのソーダガラス基板の表面にクロムが蒸着されたものであり、透過率が３３％、反射率が２４％であるものを使用した。
（３）位相差板
位相差板は、ガラス基板の上に、配向層と液晶層が、この順で積層されたものを使用した。リタデーション値が７２ｎｍの位相差板は以下のように作製した。
位相差板は、ガラス基板の上に、配向層と液晶層が、この順で積層されたものを使用した。リタデーション値が７２ｎｍの位相差板は以下のように作製した。
＜位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）＞
厚さが０．７ｍｍ、３２インチ（画面横幅（長辺）７０．７１ｃｍ、画面縦幅（短辺）３９．８３ｃｍ）のガラス基板上に、乾燥後の厚さが０．１μｍとなるように二量化タイプポリマー（ＲＯＬＩＣ社製、ＲＯＰ－２１２）を塗布した。塗布されたポリマーを乾燥させた後、その表面に、積算光量が１５０ｍＪ／ｃｍ２となるまで所定の紫外線を照射し、配向層を得た。照射した紫外線は紫外線Ｂ波（ＵＶＢ２８０ｎｍ～３２０ｎｍ）の直線偏光である。この直線偏光の振動する方向の角度は、塗布した面から見て、ガラス基板の短辺方向に対して反時計回りに４５°である。
厚さが０．７ｍｍ、３２インチ（画面横幅（長辺）７０．７１ｃｍ、画面縦幅（短辺）３９．８３ｃｍ）のガラス基板上に、乾燥後の厚さが０．１μｍとなるように二量化タイプポリマー（ＲＯＬＩＣ社製、ＲＯＰ－２１２）を塗布した。塗布されたポリマーを乾燥させた後、その表面に、積算光量が１５０ｍＪ／ｃｍ２となるまで所定の紫外線を照射し、配向層を得た。照射した紫外線は紫外線Ｂ波（ＵＶＢ２８０ｎｍ～３２０ｎｍ）の直線偏光である。この直線偏光の振動する方向の角度は、塗布した面から見て、ガラス基板の短辺方向に対して反時計回りに４５°である。
次に、配向層の上に、乾燥後の厚さが０．４０μｍとなるように、棒状液晶ポリマー（ＭＥＲＣＫ社製、ＲＭＳ０３－０１３Ｃ）を塗布した。その後に、紫外線Ａ波（ＵＶＡ３２０ｎｍ～４００ｎｍ）を積算光量が１２００ｍＪ／ｃｍ２となるまで照射し、液晶層を得た。
得られた位相差板のリタデーション値を測定した。
ここで、リタデーション値とは、進相軸と遅相軸における位相差をいう。リタデーション値を、位相差測定装置（王子計測機器社製、ＫＯＢＲＡ－ＣＣＤ）を、波長５９０ｎｍの光を位相差板に照射して計測した。計測する箇所は位相差板の中央、両端の３点であり、平均値（Ｘ）を求める。次に、その平均値（Ｘ）を下記数式（１）に代入し、５５０ｎｍにおけるリタデーション値（Ｙ）を算出する。
Ｙ＝１．０３×Ｘ・・・（１）
Ｘ・・・５９０ｎｍにおけるリタデーション値
Ｙ・・・５５０ｎｍにおけるリタデーション値
位相差板の遅相軸の角度は、液晶層側から見て、ガラス基板の短辺方向に対して反時計回りに４５°であった。また、５５０ｎｍにおけるリタデーション値は７２ｎｍであった。
Ｘ・・・５９０ｎｍにおけるリタデーション値
Ｙ・・・５５０ｎｍにおけるリタデーション値
位相差板の遅相軸の角度は、液晶層側から見て、ガラス基板の短辺方向に対して反時計回りに４５°であった。また、５５０ｎｍにおけるリタデーション値は７２ｎｍであった。
＜位相差板（リタデーション値 ８２ｎｍ）＞
液晶層の乾燥後の厚さが０．４５μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
液晶層の乾燥後の厚さが０．４５μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
＜位相差板（リタデーション値 ８９ｎｍ）＞
液晶層の乾燥後の厚さが０．４９μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
液晶層の乾燥後の厚さが０．４９μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
＜位相差板（リタデーション値 １０３ｎｍ）＞
液晶層の乾燥後の厚さが０．５６μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
液晶層の乾燥後の厚さが０．５６μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
＜位相差板（リタデーション値 １２５ｎｍ）＞
液晶層の乾燥後の厚さが０．７１μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
液晶層の乾燥後の厚さが０．７１μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
＜位相差板（リタデーション値 １４４ｎｍ）＞
液晶層の乾燥後の厚さが０．７９μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
液晶層の乾燥後の厚さが０．７９μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
＜位相差板（リタデーション値 １５５ｎｍ）＞
液晶層の乾燥後の厚さが０．８５μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
液晶層の乾燥後の厚さが０．８５μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
＜位相差板（リタデーション値 １６５ｎｍ）＞
液晶層の乾燥後の厚さが０．９０μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
液晶層の乾燥後の厚さが０．９０μｍとなるように、配向層上に棒状液晶ポリマーを塗布した以外は、位相差板（リタデーション値 ７２ｎｍ）を作製した手順と同様の手順で作製した。
（４）円偏光眼鏡
円偏光方式３Ｄ眼鏡（美舘イメージング社製、右目レンズＣＰ１２５Ｒ、左目レンズＣＰ１２５Ｌ）を使用した。
円偏光方式３Ｄ眼鏡（美舘イメージング社製、右目レンズＣＰ１２５Ｒ、左目レンズＣＰ１２５Ｌ）を使用した。
実施例及び比較例において装置の作製、各評価方法、及び測定方法は以下の通り行った。
＜立体表示装置１００の作製＞
立体表示装置１００は、後述する位相差板が固定された液晶モニタと、ハーフミラー１３０を準備して、組み立てることで得た。
立体表示装置１００は、後述する位相差板が固定された液晶モニタと、ハーフミラー１３０を準備して、組み立てることで得た。
（位相差板が固定された液晶モニタの作製）
位相差板が固定された液晶モニタを以下のように作製した。まず、位相差板を構成する液晶層の表面を液晶モニタの画像表示面に合わせるように、位相差板を液晶モニタに載置した。次に、画像表示面の周部と位相差板の周部を固定具を用いて固定した。位相差板の遅相軸は、位相差板を構成するガラス基板のガラス面から見て、液晶モニタから出射される直線偏光の振動する向きに対して、時計回りに４５°である。同じように作製した位相差板が固定された液晶モニタをもう一つ準備した。１つ目の液晶モニタを第一画像表示部１１０とし、そこに固定されている位相差板を第一位相差板１１２とした。第一位相差板１１２は、位相差板（リタデーション値 １４４ｎｍ）を使用した。２つ目の液晶モニタを第二画像表示部１２０とし、そこに固定されている位相差板を第二位相差板１２２とした。第二位相差板１２２は、位相差板（リタデーション値 ８２ｎｍ）を使用した。
位相差板が固定された液晶モニタを以下のように作製した。まず、位相差板を構成する液晶層の表面を液晶モニタの画像表示面に合わせるように、位相差板を液晶モニタに載置した。次に、画像表示面の周部と位相差板の周部を固定具を用いて固定した。位相差板の遅相軸は、位相差板を構成するガラス基板のガラス面から見て、液晶モニタから出射される直線偏光の振動する向きに対して、時計回りに４５°である。同じように作製した位相差板が固定された液晶モニタをもう一つ準備した。１つ目の液晶モニタを第一画像表示部１１０とし、そこに固定されている位相差板を第一位相差板１１２とした。第一位相差板１１２は、位相差板（リタデーション値 １４４ｎｍ）を使用した。２つ目の液晶モニタを第二画像表示部１２０とし、そこに固定されている位相差板を第二位相差板１２２とした。第二位相差板１２２は、位相差板（リタデーション値 ８２ｎｍ）を使用した。
（第一画像表示部１１０（液晶モニタ）と第二画像表示部１２０（液晶モニタ）の設置）
第二画像表示部１２０の画像表示面１２４が鉛直上方向を向くように第二画像表示部１２０を床の上に設置した。次に、第二画像表示部１２０の一方の長辺に、鉛直方向に直立させた第一画像表示部１１０の一方の長辺を合わせて、第一画像表示部１１０を設置した。すなわち、第一画像表示部１１０を構成する画像表示面１１４と第二画像表示部１２０を構成する画像表示面１２４とがなす角度を垂直にして、第一画像表示部１１０と第二画像表示部１２０を設置した。
第二画像表示部１２０の画像表示面１２４が鉛直上方向を向くように第二画像表示部１２０を床の上に設置した。次に、第二画像表示部１２０の一方の長辺に、鉛直方向に直立させた第一画像表示部１１０の一方の長辺を合わせて、第一画像表示部１１０を設置した。すなわち、第一画像表示部１１０を構成する画像表示面１１４と第二画像表示部１２０を構成する画像表示面１２４とがなす角度を垂直にして、第一画像表示部１１０と第二画像表示部１２０を設置した。
（ハーフミラー１３０の配置）
ハーフミラー１３０を、第一画像光１５１と第二画像光１５２とが交差する領域に配置した。配置されたハーフミラー１３０は、クロムが蒸着された面（ハーフミラー層１３６）が観察者に向いている。また、ハーフミラー１３０は、画像表示面１２４とハーフミラー層１３６の表面１３３とがなす角度が４５°、画像表示面１１４と基材１３５（ガラス基板）の表面１３１とがなす角度が４５°となるように配置されている。
ハーフミラー１３０を、第一画像光１５１と第二画像光１５２とが交差する領域に配置した。配置されたハーフミラー１３０は、クロムが蒸着された面（ハーフミラー層１３６）が観察者に向いている。また、ハーフミラー１３０は、画像表示面１２４とハーフミラー層１３６の表面１３３とがなす角度が４５°、画像表示面１１４と基材１３５（ガラス基板）の表面１３１とがなす角度が４５°となるように配置されている。
＜クロストークの測定＞
（１）測定条件
１００ルクス（ｌｕｘ）以下の暗室において、立体表示装置１００の第一位相差板１１２の表面から、輝度計（コニカミノルタ社製ＣＡ－２０００、広角レンズを使用）のレンズの表面までの距離が６００ｍｍとなるように、立体表示装置１００と輝度計を設置した。輝度を測定する点は、画像表示面１１４の中心及び画像表示面１２４の中心の２箇所とした。
（１）測定条件
１００ルクス（ｌｕｘ）以下の暗室において、立体表示装置１００の第一位相差板１１２の表面から、輝度計（コニカミノルタ社製ＣＡ－２０００、広角レンズを使用）のレンズの表面までの距離が６００ｍｍとなるように、立体表示装置１００と輝度計を設置した。輝度を測定する点は、画像表示面１１４の中心及び画像表示面１２４の中心の２箇所とした。
（２）測定方法
輝度計のレンズ手前に、円偏光眼鏡１６０を構成する右目レンズ１６１と左目レンズ１６２を別々に設置し、右目透光輝度、右目遮光輝度、左目透光輝度、及び左目遮光輝度をそれぞれ下記のとおり測定した。
輝度計のレンズ手前に、円偏光眼鏡１６０を構成する右目レンズ１６１と左目レンズ１６２を別々に設置し、右目透光輝度、右目遮光輝度、左目透光輝度、及び左目遮光輝度をそれぞれ下記のとおり測定した。
（２－１）右目透光輝度
画像表示面１１４に白画像（２５５／２５５階調）を表示し、画像表示面１２４に黒画像（０／２５５階調）を表示したときに、右目レンズ１６１を透過した画像光の輝度を輝度計で測定した。
画像表示面１１４に白画像（２５５／２５５階調）を表示し、画像表示面１２４に黒画像（０／２５５階調）を表示したときに、右目レンズ１６１を透過した画像光の輝度を輝度計で測定した。
（２－２）右目遮光輝度
画像表示面１１４に黒画像（０／２５５階調）を表示し、画像表示面１２４に白画像（２５５／２５５階調）を表示したときに、右目レンズ１６１を透過した画像光の輝度を輝度計で測定した。
画像表示面１１４に黒画像（０／２５５階調）を表示し、画像表示面１２４に白画像（２５５／２５５階調）を表示したときに、右目レンズ１６１を透過した画像光の輝度を輝度計で測定した。
（２－３）左目透光輝度
画像表示面１１４に黒画像（０／２５５階調）を表示し、画像表示面１２４に白画像（２５５／２５５階調）を表示したときに、左目レンズ１６２を透過した画像光の輝度を輝度計で測定した。
画像表示面１１４に黒画像（０／２５５階調）を表示し、画像表示面１２４に白画像（２５５／２５５階調）を表示したときに、左目レンズ１６２を透過した画像光の輝度を輝度計で測定した。
（２－４）左目遮光輝度
画像表示面１１４に白画像（２５５／２５５階調）を表示し、画像表示面１２４に黒画像（０／２５５階調）を表示したときに、左目レンズ１６２を透過した画像光の輝度を輝度計で測定した。
画像表示面１１４に白画像（２５５／２５５階調）を表示し、画像表示面１２４に黒画像（０／２５５階調）を表示したときに、左目レンズ１６２を透過した画像光の輝度を輝度計で測定した。
（３）評価方法
（２）の測定方法によって得た、右目透光輝度（ｃｄ／ｍ２）、右目遮光輝度（ｃｄ／ｍ２）、左目透光輝度（ｃｄ／ｍ２）、及び左目遮光輝度（ｃｄ／ｍ２）を、数式（２）及び数式（３）に代入し、右目クロストーク率、及び左目クロストーク率を算出した。
（２）の測定方法によって得た、右目透光輝度（ｃｄ／ｍ２）、右目遮光輝度（ｃｄ／ｍ２）、左目透光輝度（ｃｄ／ｍ２）、及び左目遮光輝度（ｃｄ／ｍ２）を、数式（２）及び数式（３）に代入し、右目クロストーク率、及び左目クロストーク率を算出した。
右目クロストーク率（％）＝（右目遮光輝度／右目透光輝度）×１００ ・・・（２）
左目クロストーク率（％）＝（左目遮光輝度／左目透光輝度）×１００ ・・・（３）
左目クロストーク率（％）＝（左目遮光輝度／左目透光輝度）×１００ ・・・（３）
数式（４）より、右目クロストーク率と左目クロストーク率の平均値（クロストーク率）を求めた。
クロストーク率（％）＝（右目クロストーク率＋左目クロストーク率）／２ ・・・（４）
＜実施例１＞
＜立体表示装置１００の作製＞に従い立体表示装置１００を作製した。第一位相差板１１２はリタデーション値が１４４ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が８２ｎｍの位相差板を用いた。
＜立体表示装置１００の作製＞に従い立体表示装置１００を作製した。第一位相差板１１２はリタデーション値が１４４ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が８２ｎｍの位相差板を用いた。
＜実施例２＞
第二位相差板１２２はリタデーション値が８９ｎｍの位相差板を用いた。これ以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
第二位相差板１２２はリタデーション値が８９ｎｍの位相差板を用いた。これ以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
＜実施例３＞
第一位相差板１１２はリタデーション値が１５５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１０３ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
第一位相差板１１２はリタデーション値が１５５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１０３ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
＜実施例４＞
第二位相差板１２２はリタデーション値が７２ｎｍの位相差板を用いた。これ以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
第二位相差板１２２はリタデーション値が７２ｎｍの位相差板を用いた。これ以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
＜実施例５＞
第一位相差板１１２はリタデーション値が１６５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１０３ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
第一位相差板１１２はリタデーション値が１６５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１０３ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
＜比較例１＞
第一位相差板１１２はリタデーション値が１２５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１２５ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
第一位相差板１１２はリタデーション値が１２５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１２５ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
＜比較例２＞
第一位相差板１１２はリタデーション値が１５５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１２５ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
第一位相差板１１２はリタデーション値が１５５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１２５ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
＜比較例３＞
第一位相差板１１２はリタデーション値が１６５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１２５ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
第一位相差板１１２はリタデーション値が１６５ｎｍの位相差板を、第二位相差板１２２はリタデーション値が１２５ｎｍの位相差板を用いた。これら以外は、実施例１と同様に立体表示装置１００を作製した。
実施例の立体表示装置１００はクロストーク率が２．０％以下となり、二重像や映像のぼやけが少ない立体表示装置であることを確認した。一方、比較例の立体表示装置１００はクロストーク率が３．８％以上となり、二重像や映像のぼやけが強い装置であることを確認した。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
本出願は、２０２０年６月１７日に出願された、日本国特許出願特願２０２０－１０４９２２号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願２０２０－１０４９２２号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照して取り込むものとする。
９０ 制御部、
１００ 立体表示装置、
１１０ 第一画像表示部、
１２０ 第二画像表示部、
１１４、１２４ 画像表示面、
１１２ 第一位相差板、
１２２ 第二位相差板、
１１３、１２３ 遅相軸、
１１６、１２６、１８２、１８６ 偏光板、
１１７、１２７、１８３、１８７ 透過軸、
１３０ ハーフミラー、
１３１、１３３ 表面、
１３５ 基材、
１３６ ハーフミラー層、
１５１ 第一画像光、右回りの楕円偏光、右回りの円偏光
１５２ 第二画像光、右回りの楕円偏光、左回りの円偏光
１６０ 円偏光眼鏡、
１６１ 右目レンズ、
１６２ 左目レンズ、
１８０、１８４ λ／４位相差フィルム、
１８１、１８５ 遅相軸、
１７０ 観察者、
１７１ 右目、
１７２ 左目。
１００ 立体表示装置、
１１０ 第一画像表示部、
１２０ 第二画像表示部、
１１４、１２４ 画像表示面、
１１２ 第一位相差板、
１２２ 第二位相差板、
１１３、１２３ 遅相軸、
１１６、１２６、１８２、１８６ 偏光板、
１１７、１２７、１８３、１８７ 透過軸、
１３０ ハーフミラー、
１３１、１３３ 表面、
１３５ 基材、
１３６ ハーフミラー層、
１５１ 第一画像光、右回りの楕円偏光、右回りの円偏光
１５２ 第二画像光、右回りの楕円偏光、左回りの円偏光
１６０ 円偏光眼鏡、
１６１ 右目レンズ、
１６２ 左目レンズ、
１８０、１８４ λ／４位相差フィルム、
１８１、１８５ 遅相軸、
１７０ 観察者、
１７１ 右目、
１７２ 左目。
Claims (4)
- 直線偏光の第一画像光を出力する第一画像表示部と、
直線偏光の第二画像光を出力する第二画像表示部と、
前記第一画像表示部から出力された第一画像光を変調して第一楕円偏光に変換する第一位相差板と、
前記第二画像表示部から出力された第二画像光を変調して前記第一楕円偏光の回転方向と同一の方向に回転する第二楕円偏光に変換する第二位相差板と、
前記第一楕円偏光を透過し前記第一楕円偏光を前記第一楕円偏光の回転方向と同一方向に回転する第一円偏光にし、前記第二楕円偏光を反射し前記第二楕円偏光を前記第二楕円偏光の回転方向と逆方向に回転する第二円偏光にするハーフミラーと、を備え、
前記第一画像表示部と前記第二画像表示部とは、前記第一画像表示部の画像を表示する画像表示面と前記第二画像表示部の画像を表示する画像表示面とがあらかじめ定められた角度をなして配置され、
前記ハーフミラーは、前記第一画像光と前記第二画像光とが交差する領域に、前記第一画像表示部の画像表示面と前記第一画像表示部に面している前記ハーフミラーの面とがなす角度と、前記第二画像表示部の画像表示面と前記第二画像表示部に面している前記ハーフミラーの面とがなす角度が等しくなるように配置され、
前記第一画像表示部の画像を表示する前記画像表示面に設けられた偏光板の透過軸に対して、遅相軸が時計回りに４０°～５０°になるように前記偏光板に前記第一位相差板が載置され、
前記第二画像表示部の画像を表示する前記画像表示面に設けられた偏光板の透過軸に対して、遅相軸が時計回りに４０°～５０°になるように前記偏光板に前記第二位相差板が配置され、
５５０ｎｍにおける前記第一位相差板のリタデーション値が１３６ｎｍ～１６５ｎｍであり、前記第二位相差板のリタデーション値が７２ｎｍ～１１４ｎｍであり、
前記ハーフミラーは、基材と前記基材の上に形成されたハーフミラー層とを備え、前記ハーフミラー層を構成する材質がクロムであり、前記ハーフミラー層の厚さが０．５ｎｍ～５０ｎｍであり、前記第一楕円偏光及び前記第二楕円偏光に円偏光を含まない、立体表示装置。 - 前記第一位相差板と前記第二位相差板は、基材と前記基材の上に配向層と液晶層がこの順で積層された構成を有する、請求項１に記載の立体表示装置。
- クロストーク率が２．０％以下である、請求項１に記載の立体表示装置。
- 前記ハーフミラーを通過した前記第一画像光の輝度と前記ハーフミラーで反射した前記第二画像光の輝度が等しい、請求項１に記載の立体表示装置。
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