JPH09113862A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの空間光変調素子で、時分割によるフリ
ッカと、垂直、水平解像度の低下を招かずに、ステレオ
画像を表示する、眼鏡を必要としない立体映像表示装置
を得る。 【解決手段】 市松模様状に２つに区別した画素組み合
わせごとにそれぞれ異なる直交した偏光を変調する偏光
分割空間光変調素子の背面に凸レンズ板２を密着させ、
左右２分割した領域で異なる直交した偏光を発光する偏
光分割光源で構成した立体映像表示装置で、前記偏光分
割空間光変調素子に表示された市松模様状に合成処理さ
れた左眼用および右眼用のステレオ画像を、異なる直交
した偏光で分離して観察者の左右両眼へ選択的に照射す
ることで立体映像を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、眼鏡を必要としな
い立体映像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】眼鏡を使用しないで立体映像を表示する
には、なんらかの光学作用で、立体映像を構成する多方
向像のうち各方向像に対応する表示光線を観察者の目の
位置で収束させ、それぞれの収束点が横方向に観察者の
左右両眼の間隔（瞳孔間隔）になるようにすることで、
その観察位置に両眼を置くと自律的に左右両眼にそれぞ
れ左右映像が分離投影され、立体映像として観察できる
ようにする必要がある。このような光学作用を得るため
に、例えば、映像表示装置と観察者の間にパララクス・
バリヤやレンチキュラー板を配置したりしていた。

【０００３】しかし、パララックス・バリヤやレンチキ
ュラー板を使用して得られる各方向像は、映像表示装置
の表示面の（１／方向数）の部分で表示されるので、水
平方向の解像度の低下と水平と垂直の解像度にアンバラ
ンスを招くと同時に、パララックス・バリヤの場合には
明るさの低下、レンチキュラー板の場合にはレンズ収差
に起因するボケによる分離の限界も生ずる。

【０００４】そこで、このような問題を解決するものと
して、カラーＬＣＤなどの空間光変調素子に観察者の左
眼用および右眼用の方向像に対応したステレオ画像を時
分割で表示させ、時間切り換えに対応して異なる位置か
ら光を照射できる二次元ディスプレイデバイスで、前記
各方向像を左右両眼に選択的に投影することにで立体映
像を表示する立体映像表示装置がある。

【０００５】図１９は、例えば、特表平４ー５０４７８
６号公報に示された従来の立体映像表示装置を上方から
見た原理図であり、図において、２は凸レンズ板、３７
は空間光変調素子、３８は二次元ディスプレイデバイ
ス、３９は二次元ディスプレイデバイス３８のスクリー
ンで、スクリーン３９上の任意のスポット３９ａで発光
する。４０は空間光変調素子３４に表示されるステレオ
画像の時分割の制御と二次元ディスプレイデバイス３８
の発光の制御を行う時分割回路、ＥＹＥは観察者の視点
である。

【０００６】このような、図１９に示す従来の立体映像
表示装置では、スポット３９ａからの光は、凸レンズ板
２を通過するため視点ＥＹＥの位置でしか、空間光変調
素子３７に表示された映像の光源としては作用しない。
そのため空間光変調素子３７に表示されたステレオ画像
とスポット３９ａの発光位置を時分割回路４０で時分割
的に切り換えるように制御することで、空間光変調素子
３７に時分割表示されたステレオ画像は左眼用および右
眼用の方向像として左右両眼に分離投影でき、立体映像
として観察できる。

【０００７】また、空間光変調素子と二次元ディスプレ
イデバイスを２台ずつ設け、それぞれ独立に左眼用、右
眼用としハーフミラーを用いて合成することで立体映像
を表示する立体映像表示装置がある。図２０は、例え
ば、特開平７ー１５９７２３号公報に示された別構成の
従来の立体映像表示装置を前方から見た図であり、図に
おいて、４１は白黒ＣＲＴで図１９の二次元ディスプレ
イデバイス３８に相当する。４２はハーフミラー、４３
はＬＥＤ、４４は白黒ＣＣＤカメラ、４５は信号分配
器、４６はネガポジ反転回路、４７は観察者である。図
２０に示すように、左眼用および右眼用のステレオ画像
は、左眼用、右眼用に独立に構成された空間光変調素子
３７に表示され、白黒ＣＲＴ４１を光源として、ハーフ
ミラー３９で合成後、左右両眼に分離投影され、立体映
像として観察できる。

【０００８】さらに、ＬＥＤ４３で照明された観察者４
７の顔半分を白黒ＣＣＤカメラ４４で撮影して、信号分
配器４５から一方はそのまま、もう一方はネガポジ反転
回路４６を通して白黒ＣＲＴ４１に発光点として表示す
ることで、観察者の位置が移動しても観察位置に光源が
追従するので立体映像を観察できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図１９に示された従来
の立体映像表示装置は、カラーＬＣＤなどの空間光変調
素子に左眼用および右眼用のステレオ画像を時分割で切
り換えて表示するので、空間光変調素子の時間応答性が
悪いとフリッカを生じるという問題点があった。

【００１０】また、図２０に示された従来の立体映像表
示装置は、２つのカラーＬＣＤなどの空間光変調素子に
左眼用および右眼用のステレオ画像を独立に表示してハ
ーフミラーで合成するのでフリッカは生じないが、装置
が大型化するという問題点があった。

【００１１】本発明は前記のような問題点を解消するた
めになされたもので、第１の目的は、１つの空間光変調
素子で時分割を行わずに左右両眼用のステレオ画像を観
察者に投影できる立体映像表示装置を得るものである。

【００１２】また、第２の目的は、時分割を行わずにス
テレオ画像を分離して表示できる空間光変調素子を得る
ものである。

【００１３】また、第３の目的は、パララックスバリヤ
やレンチキュラ方式のために縦ストライプ状に合成され
たステレオ画像も投影できる立体映像表示装置を得るも
のである。

【００１４】また、第４の目的は、ＣＲＴと眼鏡による
時分割方式の立体映像表示装置のためにインターレース
信号の２フィールド信号で時分割したステレオ画像も投
影できる立体映像表示装置を得るものである。

【００１５】また、第５の目的は、時分割を行わずにス
テレオ画像を分離して投影できる光源を得るものであ
る。

【００１６】また、第６の目的は、１つの空間光変調素
子で時分割を行わずに左右両眼用のステレオ画像を投影
できる立体映像表示装置において、観察者が位置を移動
しても２つの方向像を観察者の視点へ追従させることが
できる立体映像表示装置を得るものである。

【００１７】また、第７の目的は、１つの空間光変調素
子で時分割を行わずに左右両眼用のステレオ画像を投影
できる立体映像表示装置において、観察者の視点が移動
することによって生じる立体像の変化（以下、運動視
差）を観察できる立体映像表示装置を得るものである。

【００１８】また、第８の目的は、１つの空間光変調素
子で時分割を行わずに左右両眼用のステレオ画像を投影
できる立体映像表示装置において、２つの方向像を観察
者の視点へ追従させて投影することができる偏光位置可
変光源を得るものである。

【００１９】また、第９の目的は、１つの空間光変調素
子で時分割を行わずに左右両眼用のステレオ画像を投影
できる立体映像表示装置において、平面映像と立体映像
の両方を表示可能な立体映像表示装置を得るものであ
る。

【００２０】また、第１０の目的は、１つの空間光変調
素子で時分割を行わずに左右両眼用のステレオ画像を投
影できる立体映像表示装置において、明るい平面映像を
表示可能な立体映像表示装置を得るものである。

【００２１】また、第１１の目的は、１つの空間光変調
素子で時分割を行わずに立体映像を表示できる眼鏡式の
立体映像表示装置を得るものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る立体映像表
示装置においては、市松模様状に２つに区別した画素組
み合わせごとにそれぞれ異なる直交した偏光を変調する
偏光分割空間光変調素子と、左右両眼用のステレオ画像
を市松模様状に合成して偏光分割空間光変調素子に表示
する画像処理手段と、凸レンズ板と、左右２分割した領
域で異なる直交した偏光を発光する偏光分割光源で構成
したものである。

【００２３】また、偏光分割空間光変調素子を、市松模
様状に２つに区別した領域ごとで異なる直交した偏光を
通過させる偏光板を備えた偏光分割ＬＣＤで構成したも
のである。

【００２４】また、偏光分割空間光変調素子を、カラー
ＬＣＤと、カラーＬＣＤの画素サイズによる市松模様状
に２つに区別した領域で入射光を片方はそのまま通過さ
せ、もう片方は旋光させる分割旋光板で構成したもので
ある。

【００２５】また、分割旋光板を、カラーＬＣＤの画素
サイズによる市松模様状に２つに区別した領域の片方に
１／２波長板を配置して構成したものである。

【００２６】また、分割旋光板を、カラーＬＣＤと表示
サイズおよび画素サイズが同一のモノクロ液晶パネルで
構成したものである。

【００２７】また、偏光分割空間光変調素子の画素組み
合わせの区別を、縦ストライプ状にしたものである。

【００２８】また、偏光分割空間光変調素子の画素組み
合わせの区別を、横ストライプ状にしたものである。

【００２９】また、偏光分割光源を、面光源と、面光源
の発光面の分割領域ごとに配したそれぞれ異なる直交し
た偏光を透過させる２枚の偏光板で構成したものであ
る。

【００３０】また、観察者の位置検出手段と、それぞれ
異なる直交した偏光の発光位置が可変な偏光位置可変光
源と、偏光位置可変光源の発光位置を移動させて２つの
方向像を観察者の視点に追従して投影するように制御す
る偏光位置制御手段を備えたものである。

【００３１】また、３以上の方向像から観察者の視点位
置に応じた隣接２方向像に切り換える信号切換手段を備
えたものである。

【００３２】また、偏光位置可変光源を、面光源と、偏
光板と、モノクロ液晶パネルで構成したものである。

【００３３】また、偏光位置可変光源を、面光源と、偏
光板と、複数の液晶セルで構成したものである。

【００３４】また、平面映像表示時には、光散乱手段
を、偏光分割空間光変調素子と凸レンズ板の間に挿入す
るようにしたものである。

【００３５】また、平面映像表示時には、偏光分割光源
の偏光手段を解除するようにしたものである。

【００３６】また、偏光分割空間光変調素子と、面光源
と、それぞれ異なる直交した偏光を透過する偏光眼鏡で
構成したものである。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である立体映
像表示装置においては、偏光分割空間光変調素子と、画
像処理手段と、凸レンズ板と、偏光分割光源で構成した
ことによってステレオ画像の各画像はそれぞれ異なる直
交した偏光だけが透過する偏光分割空間光変調素子の画
素組み合わせごとに分離して表示されるので、それぞれ
偏光分割光源の異なる直交した偏光を発光する左右２分
割した領域ごとが光源として作用するため、観察者の左
右両眼に分離投影することができる。

【００３８】また、偏光分割空間光変調素子を、市松模
様状に２つに区別した領域ごとで異なる直交した偏光を
通過させる偏光板を備えた偏光分割ＬＣＤで構成するこ
とによって、ステレオ画像を異なる直交した偏光で２つ
に区別した領域ごとに分離して表示することができる。

【００３９】また、偏光分割空間光変調素子を、カラー
ＬＣＤと、分割旋光板で構成することによって、ステレ
オ画像を異なる直交した偏光で２つに区別した領域ごと
に分離して表示することができる。

【００４０】また、分割旋光板を、カラーＬＣＤの画素
サイズによる市松模様状に２つに区別した領域の片方に
１／２波長板を配置して構成することによって、２つに
区別した領域で入射光を片方はそのまま通過させ、もう
片方は旋光させることができる。

【００４１】また、分割旋光板を、カラーＬＣＤと表示
サイズおよび画素サイズが同一のモノクロ液晶パネルで
構成することによって、カラーＬＣＤの画素サイズによ
る市松模様状に２つに区別した領域で入射光を片方はそ
のまま通過させ、もう片方は旋光させることができる。

【００４２】また、偏光分割空間光変調素子の画素組み
合わせの区別を縦ストライプ状にすることによって、パ
ララックスバリヤやレンチキュラ方式のために縦ストラ
イプ状に合成されたステレオ画像を異なる直交した偏光
で２つに区別した領域ごとに分離して表示することがで
きる。

【００４３】また、偏光分割空間光変調素子の画素組み
合わせの区別を横ストライプ状にすることによって、Ｃ
ＲＴなどの時分割方式の立体映像表示装置のためにイン
ターレース信号の２フィールド信号に時分割したステレ
オ画像を異なる直交した偏光で２つに区別した領域ごと
に分離して表示することができる。

【００４４】また、偏光分割光源を、面光源と、面光源
の発光面の分割領域ごとにそれぞれ異なる直交した偏光
を透過させる２枚の偏光板を配置して構成することによ
ってA左右２分割した領域で異なる直交した偏光を発光
することができる。

【００４５】また、位置検出手段と、偏光位置可変光源
と、偏光位置制御手段を備えることによって、左右両眼
用の２つの方向像を観察者の視点に追従して投影するこ
とができる。

【００４６】また、信号切換手段を備えることによっ
て、観察者の視点位置に応じて異なる方向像を投影でき
る。

【００４７】また、前記偏光位置可変光源を、面光源
と、偏光板と、液晶パネルで構成することによって、異
なる直交した偏光の発光位置を移動させることができ
る。

【００４８】また、前記偏光位置可変光源を、面光源
と、偏光板と、複数の液晶セルで構成することによっ
て、異なる直交した偏光の発光位置を移動させることが
できる。

【００４９】また、平面映像表示時に、光散乱手段を偏
光分割空間光変調素子と凸レンズ板の間に挿入すること
によって、広い範囲で平面映像を観察することができ
る。

【００５０】また、平面映像表示時に、偏光分割光源の
偏光手段を解除することによって、光源の光量を倍にす
ることができる。

【００５１】また、偏光分割空間光変調素子と、面光源
と、偏光眼鏡で構成することによって、ステレオ画像を
分離することができる。

【００５２】以下、本発明をその実施の形態を示す図面
に基づいて具体的に説明する。 実施の形態１．図１は本発明の実施の形態１である立体
映像表示装置を斜めから見た原理図である。図におい
て、１は偏光分割空間光変調素子で、１ｈ、１ｖはそれ
ぞれ水平、垂直偏光を透過させる市松模様状に２つに区
別した画素組み合わせである。２は凸レンズ板、３は偏
光分割光源で、３ｈ、３ｖはそれぞれ水平、垂直偏光の
発光領域である。４は偏光分割空間光変調素子１に表示
するステレオ画像の信号を出力する左右映像信号源で、
４Ｌ、４Ｒはそれぞれ映像Ｌ、Ｒを出力する左眼映像、
右眼映像信号源である。５は左右映像信号源４からの映
像Ｌ、Ｒをそれぞれ画素組み合わせ１ｈ、１ｖの市松模
様状に合成して表示する画像処理回路である。

【００５３】図２は実施の形態１の動作を説明するため
の光路図であり、図２（ａ）は左眼用信号の映像Ｌと、
右眼用信号の映像Ｒの分離を、図２（ｂ）は立体映像の
観察可能な視点の領域を示すもので、ＥＹＥ１、ＥＹＥ
２はそれぞれ観察者の左眼、右眼である。

【００５４】次に、図２を参照して左右両眼に投影され
る方向像の分離について説明する。図２（ａ）に示すよ
うに、左眼ＥＹＥ１が点ａの位置から偏光分割空間光変
調素子１をみる場合の光源は、凸レンズ板２により、偏
光分割光源３の発光領域３ｈ上の点ｃから発する水平偏
光である。そのため、偏光分割空間光変調素子１に表示
された映像Ｌ、Ｒはそれぞれ市松模様状の画素組み合わ
せ１ｈ、１ｖで表示されているので、映像Ｌを表示する
画素組み合わせ１ｈは点ｃから発した水平偏光を透過す
るが、映像Ｒを表示する画素組み合わせ１ｖは点ｃから
発した水平偏光を透過できない。逆に、右眼ＥＹＥ２が
点ｂの位置から偏光分割空間光変調素子１をみる場合の
光源は、凸レンズ板２により、偏光分割光源３の発光領
域３ｖ上上の点ｄから発する垂直偏光である。そのた
め、偏光分割空間光変調素子１に表示された映像Ｌ、Ｒ
はそれぞれ市松模様状の画素組み合わせ１ｈ、１ｖで表
示されているので、映像Ｌを表示する画素組み合わせ１
ｈは点ｄから発した垂直偏光を透過できないが、映像Ｒ
を表示する画素組み合わせ１ｖは点ｄから発した垂直偏
光を透過できる。

【００５５】すなわち、点ａの位置の左眼ＥＹＥ１には
映像Ｌが左眼用方向像として、点ｂの位置の右眼ＥＹＥ
２には映像Ｒが右眼用方向像として独立に投影されるの
で、立体映像を観察できる。また、偏光分割空間光変調
素子１上の映像Ｌ、Ｒはそれぞれ市松模様状に表示され
ているので、水平、垂直解像度の低下を招かない。ま
た、市松模様状の画素組み合わせ１ｈ、１ｖの位置、お
よび発光領域３ｈ、３ｖの位置は、映像Ｌが左眼に、映
像Ｒが右眼に投影されるなら逆でもよい。

【００５６】ところで、図２（ａ）で、ＥＹＥ１、ＥＹ
Ｅ２は点ａ、点ｂの位置の場合で説明したが、立体映像
の観察可能な視点の領域は、図２（ｂ）に示すように、
点ｃや点ｄの面上からの光だけでなく、点が発光領域３
ｈ、３ｖまで広がった場合まで含む斜線領域Ｌ、Ｒであ
る。

【００５７】実施の形態２．本実施の形態２は、偏光分
割空間光変調素子１を、カラー液晶パネルと、カラー液
晶パネルの市松模様状に２つに区別した画素ごとにそれ
ぞれ異なる直交した偏光を通過させる偏光板と検光板の
組み合わせで構成した偏光分割ＬＣＤとしたものであ
る。図３は実施の形態２である立体映像表示装置を斜め
から見た原理図であり、図において、６は偏光分割ＬＣ
Ｄで、カラー液晶パネル７と、分割偏光板８および分割
検光板９で構成されている。８ｈ、８ｖはそれぞれ水
平、垂直偏光を透過させる分割偏光板８の市松模様状に
２つに区別した領域、９ｈ、９ｖはそれぞれ水平、垂直
偏光を透過させる分割検光板９の市松模様状に２つに区
別した領域で、カラー液晶パネル７がノーマリーホワイ
ト駆動の場合は８ｈは９ｖ、８ｖは９ｈと組み合わさ
れ、カラー液晶パネル７がノーマリーブラック駆動の場
合は８ｈは９ｈ、８ｖは９ｖと組み合わされる。

【００５８】図３に示すように、カラー液晶パネル７が
例えばノーマリーホワイト駆動の場合、８ｈは９ｖ、８
ｖは９ｈと組み合わされるので、分割偏光板８の領域８
ｈは水平偏光だけが通過し、領域８ｖは垂直偏光だけが
通過する。そのため、偏光分割光源３の垂直、水平偏光
で、偏光分割ＬＣＤ６に表示された映像Ｌ、Ｒはそれぞ
れ市松模様状の画素組み合わせで分離できる。

【００５９】実施の形態３．上記実施の形態２では、偏
光分割空間光変調素子１を偏光分割ＬＣＤ６としていた
が、本実施の形態３は、カラーＬＣＤと分割旋光板で構
成したものである。図４は本実施の形態３である立体映
像表示装置を斜めから見た原理図であり、図において、
図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示して
おり、１０はカラーＬＣＤで、水平偏光を通過する。１
１は分割旋光板で、１１ｈは光をそのまま透過させる市
松模様状に区別した領域組み合わせ、１１ｖは光を旋光
させる市松模様状に区別したもう一方の領域組み合わせ
である。

【００６０】図５は実施の形態３の動作を説明するため
のステレオ画像の分離を示す図で、図５（ａ）は映像Ｌ
の投影を、図５（ｂ）は映像Ｒの投影を示す。

【００６１】次に、図５を参照して左右両眼に投影され
る方向像の分離について説明する。左眼ＥＹＥ１が点ａ
の位置からカラーＬＣＤ１０をみる場合の光源は、図５
（ａに示すように、凸レンズ板２により、偏光分割光源
３の発光領域３ｈ上の点ｃから発する水平偏光である。
点ｃから発して分割旋光板１１に入射し、領域組み合わ
せ１１ｈを通過した水平偏光は、そのまま水平偏光とし
てカラーＬＣＤ１０を透過する。一方、領域組み合わせ
１１ｖを通過した水平偏光は旋光して垂直偏光となるた
め、カラーＬＣＤ１０を透過しない。カラーＬＣＤ１０
に表示された映像Ｌ、Ｒはそれぞれ分割旋光板１１の市
松模様状の領域組み合わせ１１ｈ、１１ｖの位置に対応
した画素組み合わせで表示されているので、映像Ｌを表
示する領域組み合わせ１１ｈは点ｃから発した水平偏光
を透過するが、映像Ｒを表示する領域組み合わせ１１ｖ
は点ｃから発した水平偏光を透過できない。逆に、右眼
ＥＹＥ２が点ｂの位置からカラーＬＣＤ１０をみる場合
の光源は、図５（ｂ）に示すように、凸レンズ板２によ
り、偏光分割光源３の発光領域３ｖ上の点ｄから発する
垂直偏光である。点ｄから発して分割旋光板１１に入射
し、領域組み合わせ１１ｖを通過した垂直偏光は、旋光
して水平偏光となるため、カラーＬＣＤ１０を透過す
る。一方、領域組み合わせ１１ｈを通過した垂直偏光は
そのままなので、カラーＬＣＤ１０を透過しない。カラ
ーＬＣＤ１０に表示された映像Ｌ、Ｒはそれぞれ分割旋
光板１１の市松模様状の領域組み合わせ１１ｈ、１１ｖ
の位置に対応した画素組み合わせで表示されているの
で、映像Ｌを表示する領域組み合わせ１１ｈは点ｄから
発した垂直偏光を透過できないが、映像Ｒを表示する領
域組み合わせ１１ｖは点ｃから発した垂直偏光を透過で
きる。

【００６２】すなわち、点ａの位置の左眼ＥＹＥ１には
映像Ｌが左眼用方向像として、点ｂの位置の右眼ＥＹＥ
２には映像Ｒが右眼用方向像として独立に投影されるの
で、立体映像を観察できる。また、カラーＬＣＤ１０が
透過する光の偏光方向、市松模様状の領域組み合わせ１
１ｈ、１１ｖの位置、および発光領域３ｈ、３ｖの位置
は、映像Ｌが左眼に、映像Ｒが右眼に投影されるなら逆
でもよい。

【００６３】実施の形態４．上記実施の形態３では、偏
光分割空間光変調素子１をカラーＬＣＤ１０と分割旋光
板１１で構成していたが、本実施の形態４は分割旋光板
を分割１／２波長板としたものである。図６は本発明の
実施の形態４である立体映像表示装置を斜めから見た原
理図であり、図において、図１と同一符号はそれぞれ同
一または相当部分を示しており、１２は分割１／２波長
板で、１２ｈは光をそのまま透過させる市松模様状に区
別した領域組み合わせ、１２ｖは１／２波長板を貼り付
けて市松模様状に区別したもう一方の領域組み合わせで
ある。

【００６４】１／２波長板は異方性結晶内を進む光の偏
光状態に対する速度の違い、すなわち屈折率の違い（複
屈折率）を利用して、光の偏光方向を９０度回転させる
作用を持つ。領域組み合わせ１２ｖは１／２波長板光を
貼り付けているので、図５に示す光を旋光させる市松模
様状１１ｖと同様に作用する。その結果、点ａの位置の
左眼ＥＹＥ１には映像Ｌが左眼用方向像として、点ｂの
位置の右眼ＥＹＥ２には映像Ｒが右眼用方向像として独
立に投影されるので、立体映像を観察できる。

【００６５】実施の形態５．上記実施の形態４では、分
割旋光板１１を分割１／２波長板１２で構成していた
が、本実施の形態５はモノクロ液晶パネルとしたもので
ある。図７は本発明の実施の形態５である立体映像表示
装置を斜めから見た原理図であり、図において、図１と
同一符号はそれぞれ同一または相当部分を示しており、
１３はモノクロ液晶パネルで、カラーＬＣＤ１０と表示
サイズおよび画素サイズが同一である。１３ｈは光をそ
のまま透過させるモノクロ液晶パネル１３の画素、１３
ｖは光を旋光させるように制御されたモノクロ液晶パネ
ル１３の画素で、本実施の形態５では画素１３ｈ、１３
ｖは市松模様状に区別されている。

【００６６】液晶は印加電圧によって光の偏光方向を任
意に回転させる作用を持つので、画素１３ｈは光をその
まま透過させ、画素１３ｖは光を旋光させるようにモノ
クロ液晶パネル１３を制御することで、図５に示す分割
旋光板１１と同様に作用する。その結果、点ａの位置の
左眼ＥＹＥ１には映像Ｌが左眼用方向像として、点ｂの
位置の右眼ＥＹＥ２には映像Ｒが右眼用方向像として独
立に投影されるので、立体映像を観察できる。

【００６７】実施の形態６．本実施の形態６は、偏光分
割空間光変調素子のそれぞれ異なる直交した偏光を変調
する画素組み合わせを、縦ストライプ状に２つに区別し
たものである。図８は本実施の形態６である縦ストライ
プ状に２つに区別した偏光分割空間光変調素子の構成を
具体的に示す図で、図８（ａ）はカラー液晶パネル７
と、左右分割偏光板１５および左右分割検光板１６で構
成された偏光左右分割ＬＣＤ１４を、図８（ｂ）は左右
分割１／２波長板１７を、図８（ｃ）は画素１３ｈ、１
３ｖを縦ストライプ状に区別したモノクロ液晶パネル１
３を示す。

【００６８】図８に示す具体例より、それぞれ水平、垂
直偏光で縦ストライプ状に映像Ｌ、Ｒを分離して投影で
きるので、パララックスバリヤやレンチキュラ方式用に
処理されたステレオ画像信号による立体映像を観察でき
る。特に、図８（ｃ）に示すようなモノクロ液晶パネル
１３の場合は、画素１３ｈ、１３ｖを市松模様状にも縦
ストライプ状にも任意に区別できるので、ステレオ画像
の信号源の利用可能範囲を広くすることができる。

【００６９】実施の形態７．上記実施の形態６では、偏
光分割空間光変調素子のそれぞれ異なる直交した偏光を
変調する画素組み合わせを、縦ストライプ状に２つに区
別していたが、本実施の形態６は、偏光分割空間光変調
素子のそれぞれ異なる直交した偏光を変調する画素組み
合わせを、横ストライプ状に２つに区別したものであ
る。図９は本実施の形態７である横ストライプ状に２つ
に区別した偏光分割空間光変調素子の構成を具体的に示
す図で、図９（ａ）はカラー液晶パネル７と、上下分割
偏光板１９および上下分割検光板２０で構成された偏光
左右分割ＬＣＤ１８を、図９（ｂは上下分割１／２波長
板２１を、図９（ｃ）は画素１３ｈ、１３ｖを横ストラ
イプ状に区別したモノクロ液晶パネル１３を示す。

【００７０】図９に示す偏光分割空間光変調素子の具体
例より、それぞれ水平、垂直偏光で横ストライプ状に映
像Ｌ、Ｒを分離して投影できるので、ＣＲＴなどの時分
割方式の立体映像表示装置のためにインターレース信号
の２フィールド信号に時分割したステレオ画像信号によ
る立体映像を観察できる。特に、図９（ｃ）に示すよう
なモノクロ液晶パネル１３の場合は、画素１３ｈ、１３
ｖを市松模様状にも縦ストライプ状にも横ストライプ状
にも任意に区別できるので、ステレオ画像の信号源の利
用可能範囲を広くすることができる。

【００７１】実施の形態８．図１０は本発明の実施の形
態８である立体映像表示装置の偏光分割光源の構成を斜
め上方から見た図であり、図において、２２は面光源、
２３は水平偏光透過偏光板、２４は垂直偏光透過偏光板
である。面光源２２の発光面２２Ａから発した光は水平
偏光透過偏光板２３を透過後に水平偏光に、垂直偏光透
過偏光板２４を透過後に垂直偏光になるので、偏光分割
光源３として発光面の分割領域ごとにそれぞれ異なる直
交した偏光を発光することができる。

【００７２】実施の形態９．図１１は本発明の実施の形
態９である立体映像表示装置を上方から見た原理図であ
る。図において、図１と同一符号はそれぞれ同一または
相当部分を示しており、２５はそれぞれ異なる直交した
偏光の発光位置を変化させる偏光位置可変光源で、２５
ｈ、２５ｖはそれぞれ水平、垂直偏光の発光領域であ
る。２６は観察者の位置を検出する位置検出器、２７は
偏光位置可変光源の発光位置を移動させて２つの方向像
を観察者の視点に追従して投影するように制御する偏光
位置制御回路である。

【００７３】次に動作について説明する。図１１に示す
ように、偏光位置可変光源２５の発光領域２５ｈ、２５
ｖの位置が移動すると、立体映像の観察可能な視点の領
域Ｌ、領域Ｒも移動する。そこで、観察者が動く場合、
位置検出器２６で検出した観察者の位置に対応して、偏
光位置可変光源の発光領域２５ｈ、２５ｖを偏光位置制
御回路２７により制御して、領域Ｌ、領域Ｒを観察者に
追従させることで、観察者が動いても常に立体映像を観
察することができる。

【００７４】実施の形態１０．図１２は本発明の実施の
形態１０の一例である左右方向の運動視差が観察可能な
立体映像表示装置を上方から見た原理図である。図にお
いて、図１と同一符号はそれぞれ同一または相当部分を
示しており、２８は３以上の方向像の隣接方向像に対応
したステレオ画像の信号を観察者の左右位置に応じて選
択する信号左右切換回路である。また、左右映像信号源
４は視点位置に応じた映像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの信号を出力
する。

【００７５】次に動作について説明する。観察者の左右
眼がＡとＢの位置にあるとき、位置検出器２６が検出し
て偏光位置制御回路２７で偏光位置可変光源２５の発光
領域２５ｈ、２５ｖを移動させて発光すると同時に、映
像ＡとＢを偏光分割空間光変調素子１に表示するように
信号左右切換回路２８で選択する。同様に観察者の左右
眼がＢとＣ、ＣとＤの位置の場合は信号左右切換回路２
８で映像ＢとＣ、映像ＣとＤを選択する。この結果、観
察者が左右に移動すると視点位置の移動に応じた運動視
差を観察することができる。ところで、図１２の例では
４つの映像の場合を示したが、任意の数の映像でもよい
ことは言うまでもない。

【００７６】図１２は左右方向の運動視差だけが観察で
きるが、図１３は実施の形態１０の別の一例である上下
方向の運動視差も観察可能な立体映像表示装置を斜め上
方から見た原理図であり、図において、２９は信号左右
切換回路２８の出力を上下位置ごとに切り換える信号上
下切換回路である。また、左右映像信号源４は視点位置
に応じた映像ＡＡ〜ＤＤの信号を出力する。

【００７７】次に動作について説明する。観察者の左右
眼がＣＡとＤＡの位置にあるとき、位置検出器２６が検
出して偏光位置制御回路２７で偏光位置可変光源の発光
領域２５ｈ、２５ｖを移動させて発光すると同時に、偏
光分割空間光変調素子１に映像ＣＡとＤＡを表示するよ
うに信号左右切換回路２８と信号上下切換回路２９で選
択する。同様に観察者の左右眼がＣＡとＤＡの位置以外
の場合も同様に選択する。この結果、観察者が左右、上
下に移動すると視点位置の移動に応じた運動視差を観察
することができる。ところで、図１３の例では１６の映
像の場合を示したが、任意の数の映像でもよいことは言
うまでもない。

【００７８】実施の形態１１．図１４は本発明の実施の
形態１１である偏光位置可変光源の構成を示す斜視図で
ある。図において、３０は偏光板で、水平偏光を通過さ
せる。３１はモノクロ液晶パネルで、３１ｈは光をその
まま透過させるモノクロ液晶パネル３１の領域、３１ｖ
は光を旋光させるように制御されたモノクロ液晶パネル
３１の領域で、例えばその境界線が点線の位置に動くよ
うに任意に制御可能である。面光源２２の発光面２２Ａ
から発した光は偏光板３０で水平偏光だけが通過する。
モノクロ液晶パネル３１の領域３１ｈは、水平偏光をそ
のまま通過させるので水平偏光発光領域となり、領域３
１ｖは、水平偏光を旋光させて垂直偏光とするので垂直
偏光発光領域となる。モノクロ液晶パネル３１は領域３
１ｈ、３１ｖの位置を任意に制御できるので、本発明の
実施の形態１１における偏光位置可変光源２５は、それ
ぞれ異なる直交した偏光の発光位置を変化させることが
できる。ところで、偏光板３０は、垂直偏光を通過させ
るものでも偏光位置可変光源２５を構成できるのは言う
までもない。

【００７９】実施の形態１２．図１５は本発明の実施の
形態１２である偏光位置可変光源の構成を示す斜視図で
ある。図において、３２は液晶セルで、液晶セル全面で
光の旋光、非旋光を制御できる。面光源２２の発光面２
２Ａから発した光は偏光板３０で水平偏光だけが通過す
る。水平偏光をそのまま通過させるように制御された液
晶セル３２の領域では水平偏光発光領域となり、水平偏
光を旋光させて垂直偏光とするように制御された液晶セ
ル３２の領域では垂直偏光発光領域となる。液晶セル３
２は個別に制御できるので、本発明の実施の形態１２に
おける偏光位置可変光源２５は、それぞれ異なる直交し
た偏光の発光位置を変化させることができる。また、分
割数および上下方向の分割も、液晶セルの数を増やすこ
とで実現できることは言うまでもない。

【００８０】実施の形態１３．図１６は本発明の実施の
形態１３である立体映像表示装置の構造を斜め上方から
見た原理図であり、図において、３３は散乱板である。
立体表示では、各方向像を観察者の左右両眼に分離して
投影するために、偏光分割光源３のそれぞれ異なる直交
した偏光を凸レンズ板２により観察者の目の位置で収束
するように偏光分割空間光変調素子１のステレオ画像を
投影しているが、通常の平面表示の場合はどの位置で見
ても同じ表示なので収束させる必要はない。そこで平面
表示の場合は、偏光分割空間光変調素子１と凸レンズ板
２の間に取り外し可能な散乱板３３を配置して収束性を
なくすることで、立体映像表示装置に、平面映像表示装
置と同様の広い視野角を得た平面表示機能を付加するこ
とができる。

【００８１】実施の形態１４．図１７は本発明の実施の
形態１４である立体映像表示装置の構造を斜め上方から
見た原理図であり、上記実施の形態１３の偏光分割光源
３を通常の面光源に切換可能な光源としたものである。
図において、３４は切換光源で、面光源２２と、平面表
示の場合に面光源２２の光を遮らないように倒れる可倒
偏光板３５で構成されている。立体表示では、各方向像
を観察者の左右両眼に分離して投影するために、偏光分
割光源３のそれぞれ異なる直交した偏光で偏光分割空間
光変調素子１のステレオ画像を分離しているが、通常の
平面表示の場合はどの位置で見ても同じ表示なのでそれ
ぞれ異なる直交した偏光とする必要はない。そこで平面
表示の場合は、切換光源３４の可倒偏光板３５を面光源
２２の光を遮らないように倒すことで、それぞれ異なる
直交した偏光だけを通過させていたことによる光量の低
下を防いで２倍の明るさの平面映像を表示することがで
きる。

【００８２】実施の形態１５．図１８は本発明の実施の
形態１５である立体映像表示装置を斜め上方から見た原
理図であり、偏光分割空間光変調素子１のステレオ画像
を偏光眼鏡で分離して観察するようにしたもので、図に
おいて、３６は偏光眼鏡である。偏光分割空間光変調素
子１の背面に面光源を配置すれば、ステレオ画像には指
向性はないが、それぞれの画像は異なる直交した偏光な
ので、左右各眼がそれぞれ異なる直交した偏光だけが見
えるように観察者が偏光眼鏡３６をかけて見れば立体映
像を観察することができる。

【００８３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。

【００８４】偏光分割空間光変調素子と、画像処理手段
と、凸レンズ板と、偏光分割光源を設けることによっ
て、偏光分割空間光変調素子に表示されたそれぞれ異な
る直交した偏光だけが透過する左右両眼用のステレオ画
像の各画像には、それぞれ偏光分割光源の異なる直交し
た偏光を発光する左右２分割した領域が光源として作用
するので、観察者の左右両眼に分離投影することがで
き、このため観察者は眼鏡無しで立体映像を観察するこ
とができる。

【００８５】また、市松模様状に２つに区別した領域ご
とで異なる直交した偏光を通過させる偏光板を備えた偏
光分割ＬＣＤで構成することによって、ステレオ画像を
異なる直交した偏光で２つに区別した領域ごとに分離し
て表示することができ、このため偏光分割空間光変調素
子を得ることができる。

【００８６】また、カラーＬＣＤと、分割旋光板で構成
することによって、ステレオ画像を異なる直交した偏光
で２つに区別した領域ごとに分離して表示することがで
き、このため偏光分割空間光変調素子を得ることができ
る。

【００８７】また、カラーＬＣＤの画素サイズによる市
松模様状に２つに区別した領域の片方に１／２波長板を
配置して構成することによって、２つに区別した領域で
カラーＬＣＤへの入射光を片方はそのまま通過させ、も
う片方は旋光させることができ、このため分割旋光板を
得ることができる。

【００８８】また、カラーＬＣＤと表示サイズおよび画
素サイズが同一のモノクロ液晶パネルで構成することに
よって、カラーＬＣＤの画素サイズによる市松模様状に
２つに区別した領域でカラーＬＣＤへの入射光を片方は
そのまま通過させ、もう片方は旋光させることができ、
このため分割旋光板を得ることができる。

【００８９】また、偏光分割空間光変調素子の画素組み
合わせの区別を縦ストライプ状にすることによって、パ
ララックスバリヤやレンチキュラ方式のために縦ストラ
イプ状に合成されたステレオ画像を分離して表示するこ
とができ、このため、ステレオ画像の信号源の利用可能
範囲を広くすることができる。

【００９０】また、偏光分割空間光変調素子の画素組み
合わせの区別を横ストライプ状にすることによって、Ｃ
ＲＴなどの時分割方式の立体映像表示装置ためにインタ
ーレース信号の２フィールド信号に時分割したステレオ
画像を分離して表示することができ、このため、ステレ
オ画像の信号源の利用可能範囲を広くすることができ
る。

【００９１】また、面光源と、面光源の発光面の分割領
域ごとにそれぞれ異なる直交した偏光を透過させる２枚
の偏光板を配置して構成することによって、左右２分割
した領域で異なる直交した偏光を発光することができ、
このため偏光分割光源を得ることができる。

【００９２】また、観察者の位置検出手段と、偏光位置
可変光源と、偏光位置制御手段を備えることによって、
左右両眼用の２つの方向像を観察者の視点に追従して投
影することができ、このため観察者が移動しても立体映
像を観察することができる。

【００９３】また、信号切換手段を備えることによっ
て、観察者の視点位置に応じて異なる方向像を投影で
き、このため観察者は運動視差のある立体映像を観察す
ることができる。

【００９４】また、面光源と、偏光板と、液晶パネルで
構成することによって、異なる直交した偏光の発光位置
を変化させることができ、このため偏光位置可変光源を
得ることができる。

【００９５】また、面光源と、偏光板と、複数の液晶セ
ルで構成することによって、異なる直交した偏光の発光
位置を変化させることができ、このため偏光位置可変光
源を得ることができる。

【００９６】また、平面映像表示時に、光散乱手段を偏
光分割空間光変調素子と凸レンズ板の間に挿入すること
によって、広い範囲で平面映像を観察することができ、
このため立体映像表示装置に平面映像表示装置と同様の
平面表示機能を付加することができる。

【００９７】また、平面映像表示時に、偏光分割光源の
偏光手段を解除することによって、光源の光量を倍にす
ることができ、明るい平面映像を表示することができ、
このため明るい平面映像を表示することができる。

【００９８】また、偏光分割空間光変調素子と、偏光分
割空間光変調素子の背面に配置した面光源と、それぞれ
異なる直交した偏光を透過する偏光眼鏡で立体映像表示
装置を構成することによって、左右両眼にステレオ画像
を分離して観察することができ、このため、１つの空間
光変調素子で時分割を行わずに偏光眼鏡で立体映像を観
察することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１である立体映像表示装
置を斜めから見た原理図である。

【図２】 実施の形態１の動作を説明するための光路図
である。

【図３】 本発明の実施の形態２である立体映像表示装
置を斜めから見た原理図である。

【図４】 本発明の実施の形態３である立体映像表示装
置を斜めから見た原理図である。

【図５】 実施の形態３の動作を説明するためのステレ
オ画像の分離を示す図である。

【図６】 本発明の実施の形態４である立体映像表示装
置を斜めから見た原理図である。

【図７】 本発明の実施の形態５である立体映像表示装
置を斜めから見た原理図である。

【図８】 本発明の実施の形態６である縦ストライプ状
に２つに区別した偏光分割空間光変調素子の構成を具体
的に示す図である。

【図９】 本発明の実施の形態７である横ストライプ状
に２つに区別した偏光分割空間光変調素子の構成を具体
的に示す図である。

【図１０】 本発明の実施の形態８である立体映像表示
装置の偏光分割光源の構成を斜め上方から見た図であ
る。

【図１１】 本発明の実施の形態９である立体映像表示
装置を上方から見た原理図である。

【図１２】 本発明の実施の形態１０の一例である左右
方向の運動視差が観察可能な立体映像表示装置を上方か
ら見た原理図である。

【図１３】 実施の形態１０の別の一例である上下方向
の運動視差も観察可能な立体映像表示装置を斜め上方か
ら見た原理図である。

【図１４】 本発明の実施の形態１１である偏光位置可
変光源の構成を示す斜視図である。

【図１５】 本発明の実施の形態１２である偏光位置可
変光源の構成を示す斜視図である。

【図１６】 本発明の実施の形態１３である立体映像表
示装置の構造を斜め上方から見た原理図である。

【図１７】 本発明の実施の形態１４である立体映像表
示装置の構造を斜め上方から見た原理図である。

【図１８】 本発明の実施の形態１５である立体映像表
示装置を斜め上方から見た原理図である。

【図１９】 従来の立体映像表示装置を上方から見た原
理図である。

【図２０】 別構成の従来の立体映像表示装置を前方か
ら見た図である。

【符号の説明】

１ 偏光分割空間光変調素子、２ 凸レンズ板、３ 偏
光分割光源、４ 左右映像信号源、５ 画像処理回路、
６ 偏光分割ＬＣＤ、７ カラー液晶パネル、８ 分割
偏光板、９ 分割検光板、１０ カラーＬＣＤ、１１
分割旋光板、１２ 分割１／２波長板、１３ モノクロ
液晶パネル、１４ 偏光左右分割ＬＣＤ、１５ 左右分
割偏光板、１６ 左右分割検光板、１７ 左右分割１／
２波長板、１８ 偏光上下分割ＬＣＤ、１９ 上下分割
偏光板、２０ 上下分割検光板、２１ 上下分割１／２
波長板、２２ 面光源、２３ 水平偏光透過偏光板、２
４垂直偏光透過偏光板、２５ 偏光位置可変光源、２６
位置検出器、２７ 偏光位置制御回路、２８ 信号左
右切換回路、２９ 信号上下切換回路、３０ 偏光板、
３１ モノクロ液晶パネル、３２ 液晶セル、３３ 散
乱板、３４ 切換光源、３５ 可倒偏光板。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 市松模様状に２つに区別した画素組み合
   わせごとにそれぞれ異なる直交した偏光を変調する偏光
   分割空間光変調素子、観察者の左眼用および右眼用の方
   向像に対応したステレオ画像を市松模様状に合成して前
   記偏光分割空間光変調素子に表示する画像処理手段、凸
   レンズ板、および左右２分割した領域で異なる直交した
   偏光を発光する偏光分割光源で構成したことを特徴とす
   る立体映像表示装置。
2. 【請求項２】 前記偏光分割空間光変調素子を、カラー
   液晶パネルと、該カラー液晶パネルの市松模様状に２つ
   に区別した画素ごとにそれぞれ異なる直交した偏光を通
   過させる偏光板と検光板との組み合わせで構成した偏光
   分割液晶表示板（以下、偏光分割ＬＣＤ）としたことを
   特徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
3. 【請求項３】 前記偏光分割空間光変調素子を、カラー
   液晶表示板（以下、カラーＬＣＤ）と、該カラーＬＣＤ
   の画素サイズで市松模様状に２つに区別した領域で入射
   光を片方はそのまま通過させ、もう片方は偏光方向を９
   ０度回転（旋光）させる分割旋光板で構成したことを特
   徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
4. 【請求項４】 前記分割旋光板を、前記カラーＬＣＤの
   画素サイズによる市松模様状に２つに区別した領域の片
   方に１／２波長板を配置して構成したことを特徴とする
   請求項３記載の立体映像表示装置。
5. 【請求項５】 前記分割旋光板を、前記カラーＬＣＤと
   表示サイズおよび画素サイズが同一のモノクロ液晶パネ
   ルで構成したことを特徴とする請求項３記載の立体映像
   表示装置。
6. 【請求項６】 前記偏光分割空間光変調素子の画素組み
   合わせの区別を、縦ストライプ状にしたことを特徴とす
   る請求項１記載の立体映像表示装置。
7. 【請求項７】 前記偏光分割空間光変調素子の画素組み
   合わせの区別を、横ストライプ状にしたことを特徴とす
   る請求項１記載の立体映像表示装置。
8. 【請求項８】 前記偏光分割光源を、面光源と、該面光
   源の発光面の分割領域ごとに配したそれぞれ異なる直交
   した偏光を透過させる２枚の偏光板で構成したことを特
   徴とする請求項１記載の立体映像表示装置。
9. 【請求項９】 観察者の位置検出手段と、それぞれ異な
   る直交した偏光の発光位置が可変な偏光位置可変光源
   と、該偏光位置可変光源の発光位置を移動させて２つの
   方向像を観察者の視点に追従して投影するように制御す
   る偏光位置制御手段を備えたことを特徴とする請求項１
   記載の立体映像表示装置。
10. 【請求項１０】 ３以上の方向像から観察者の視点位置
    に応じた隣接２方向像に切り換える信号切換手段を備え
    たことを特徴とする請求項９記載の立体映像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記偏光位置可変光源を、面光源と、
    偏光板と、モノクロ液晶パネルで構成したことを特徴と
    する請求項９又は請求項１０に記載の立体映像表示装
    置。
12. 【請求項１２】 前記偏光位置可変光源を、面光源と、
    偏光板と、複数の液晶セルで構成したことを特徴とする
    請求項９又は請求項１０に記載の立体映像表示装置。
13. 【請求項１３】 平面映像表示時には、光散乱手段を前
    記偏光分割空間光変調素子と前記凸レンズ板の間に挿入
    するようにしたことを特徴とする請求項１、請求項９お
    よび請求項１０のいずれかに記載の立体映像表示装置。
14. 【請求項１４】 平面映像表示時には、前記偏光分割光
    源の偏光手段を解除するようにしたことを特徴とする請
    求項１３記載の立体映像表示装置。
15. 【請求項１５】 前記偏光分割空間光変調素子、前記偏
    光分割空間光変調素子の背面に配置した面光源、それぞ
    れ異なる直交した偏光を透過する偏光眼鏡で構成したこ
    とを特徴とする立体映像表示装置。