JPH10239641A - 偏光眼鏡および画像表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光眼鏡を着用したままで２次元画像と３次
元画像とを切り換えて観察する。 【解決手段】 偏光眼鏡２４の右目用偏光板３１および
左目用偏光板３２の光入射側に位相変調器３３、３４を
各々配置する。画像表示装置１からは偏光方向を互いに
異ならせた左目用画像光と右目用画像光とを出射する。
両位相変調器３３、３４を動作させずに３次元画像を観
察し、一方ずつ動作させることにより２次元画像を観察
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、例えばテレビジョ
ン装置、ゲーム機器、パーソナルコンピュータ、ＣＡＤ
装置、医療用モニター装置および携帯情報端末等に使用
される立体観察が可能な画像表示システム、およびそれ
に用いられ、切り替えにより外部からの画像光を２次元
画像または３次元画像として観察することができる偏光
眼鏡に関する。

【０００２】

【従来の技術】３次元の立体画像を再現しようという試
みは、非常に古くから行われている。それを実現するた
めの方式としては、レーザーホログラム等を用いる方式
を含めると、極めて多種のものがある。そのうち、３原
色フルカラーで動画を表示することができる完成度の高
い立体画像表示方式としては、以下の２方式が挙げられ
る。いずれの方式においても、右目用画像と左目用画像
とを個々に表示することにより、両者のずれに基づく両
眼視差を利用して観察者に奥行き感を想起させるという
原理に基づいている。

【０００３】第１の方式は、シャッター眼鏡方式であ
る。この方式では、１台の表示装置を用いて左目用画像
と右目用画像とを交互に時分割で表示し、電気的なシャ
ッター機能を有する眼鏡の左目と右目とを表示画像に同
期して交互に開閉させることにより立体画像を観察する
ことができる。この方式は、投影表示にも直視表示にも
適用可能である。

【０００４】第２の方式は、偏光眼鏡方式である。この
方式では、左目用画像と右目用画像とを偏光方向が互い
に９０゜の角度をなす直線偏光としておき、観察者が偏
光眼鏡を着用することにより立体画像が観察される。こ
の方式は、投影表示では２台の偏光プロジェクターを用
いてスクリーン上で両者の画像を重ね合わせる。また、
直視表示では２台の表示装置の画像をハーフミラーまた
は偏光ミラーを用いて合成する。

【０００５】上記第１の方式および第２の方式は、用途
に応じて２次元画像を表示する手段である液晶表示装置
（ＬＣＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレ
イ等と組み合わせて用いられている。このうち、第２の
方式である偏光眼鏡方式では、左目用画像と右目用画像
として偏光方向が異なる画像２枚を常に同時に映し出す
ために２台の表示装置や映写装置が必要となるので、装
置が高価になって家庭用には不向きであるという問題が
ある。

【０００６】この問題を解決するために、特開昭５８−
１８４９２９号で提案されている方式がある。この方式
は、隣接する画素間で偏光軸が互いに直交するモザイク
状の偏光層を、１台の表示装置の外部に密着させ、観察
者が偏光眼鏡を着用することにより立体画像を観察でき
るようにしたものである。

【０００７】図６に、この提案の立体画像表示装置を示
す。この立体画像表示装置は、右目用画素７０６と左目
用画素７０７とを有する表示装置本体７０１における表
示画面の前面に、偏光軸の方向が互いに直交する偏光層
７０３、７０４が交互に配置して左右画像を分離する構
成となっており、表示装置の右目用画素に対応する右目
用画像と、左目用画素に対応する左目用画像とを表示す
るようになっている。観察者は、偏光軸の方向が右目用
画像の偏光方向と一致する偏光板７１２ａと、偏光軸の
方向が左目用画像の偏光方向と一致する偏光板７１２ｂ
とを有する偏光眼鏡７１２を着用して画像を観察する。
これにより、左右の眼が各々に対応する画像のみを観察
することができ、立体感のある３次元画像が観察され
る。なお、表示装置本体７０１は、液晶層７０５を挟ん
で一対のガラス基板７０２ａ、７０２ｂが設けられてい
る。一方（図の左側）のガラス基板７０２ａの液晶層７
０５側には画素７０６、７０７が設けられ、その上に配
向膜７１０ａが設けられており、液晶層７０５と反対側
には偏光板７０８が設けられている。他方（図の右側）
のガラス基板７０２ｂの液晶層７０５側には透明電極７
０９ｂが設けられ、その上に配向膜７１０ｂが設けられ
ている。また、液晶層７０５の周囲はシール部材７１１
にて封止されている。

【０００８】しかしながら、図６に示した立体画像表示
装置には以下のような問題があった。即ち、図７に示す
ように、表示装置本体７０１の右目用画素７０６と右目
用偏光層７０３との間、および左眼用画素７０７と左目
用偏光層７０４との間に、ガラス基板７０２ｂが介在し
ている。このため、図７に一点鎖線で示すように正面方
向から観察した場合には正常な立体画像が観察される
が、破線で示すように観察者の位置が上下に移動した場
合には、右目用画素７０６が左目用偏光層７０４を通し
て観察され、左目用画素７０７が右目用偏光層７０３を
通して観察されるので、左右の画像が各々逆の目に混入
するというクロストーク現象が発生し、正常な立体画像
が得られなくなるという問題があった。このクロストー
クの問題は、液晶表示装置を構成するガラス基板の内側
（液晶層側）に、偏光軸方向が異なる部分を有する偏光
層を設けることにより、１台の液晶表示装置で立体画像
を観察できるようにした表示装置により解消される（特
開昭６２−１３５８１０号）。なお、図７においては、
図６の表示装置本体７０１の一部については省略して示
している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した偏
光眼鏡方式の立体画像表示装置では、偏光眼鏡を着用す
ることで３次元画像を観察することができ、また、表示
装置に通常の２次元画像を表示させて偏光眼鏡を着用せ
ずに観察すれば、２次元画像が観察される。しかし、２
次元画像と３次元画像とを交互に切り換えて観察するた
めには、偏光眼鏡の着脱を繰り返す作業が必要となり、
作業が非常に煩雑となって、実用上、作業性が悪くて使
いにくいという問題があった。

【００１０】偏光眼鏡の着脱を要しないで２次元画像と
３次元画像とを交互に切り換えて観察する方法として
は、２次元画像を観察する場合に、表示装置に左右の画
像を同一にして表示させて偏光眼鏡を着用した状態で観
察するという方法がある。しかし、この方法では、半分
の画像しか観察されないので、２次元画像を偏光眼鏡を
介して観察するときの解像度が、表示装置での解像度の
１／２に低下するという問題があった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、偏光眼鏡を着脱すること
なく２次元画像と３次元画像とを切り換えて観察するこ
とができ、２次元画像の観察時に解像度の低下が生じな
い画像表示システムおよびそれに用いられる偏光眼鏡を
提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の偏光眼鏡は、外
部から発せられ、偏光方向を互いに異ならせた左目用画
像光および右目用画像光を、２次元画像または３次元画
像として観察するための偏光眼鏡であって、偏光方向変
換手段を有し、そのことにより上記目的が達成される。

【００１３】本発明の偏光眼鏡において、前記偏光方向
変換手段が、前記左目用画像光と同一の偏光方向の画像
光を透過する左目用偏光板と、前記右目用画像光と同一
の偏光方向の画像光を透過する右目用偏光板と、両偏光
板の光入射側に設けられた位相変調手段とから構成され
ていてもよい。

【００１４】本発明の偏光眼鏡において、前記位相変調
手段の各々が、強誘電性液晶素子または電気光学素子か
らなっていてもよい。

【００１５】本発明の偏光眼鏡において、前記偏光方向
変換手段が、ゲスト・ホストモードの液晶素子からなっ
ていてもよい。

【００１６】本発明の画像表示システムは、偏光方向を
互いに異ならせた左目用画像光および右目用画像光を発
する画像表示装置と、本発明の偏光眼鏡とを備えてお
り、そのことにより上記目的が達成される。

【００１７】前記画像表示装置が、一対の基板間に少な
くとも液晶材料を含む表示媒体が挟持され、一方の基板
における表示媒体側に、右目用画像光および左目用画像
光の偏光方向を互いに異ならせるための偏光層が設けら
れている液晶表示装置からなっていてもよい。

【００１８】前記画像表示装置が、一対の基板間に少な
くとも液晶材料を含む表示媒体が挟持され、一方の基板
における表示媒体側に、右目用画像光および左目用画像
光の偏光方向を互いに異ならせるための偏光層および位
相差層が設けられている液晶表示装置からなっていても
よい。

【００１９】以下に、本発明の作用について説明する。

【００２０】本発明にあっては、偏光眼鏡の左目用およ
び右目用の各々に設けられた偏光方向変換手段が、その
入射した画像光の偏光方向を変換する。偏光方向変換手
段としては、例えば、左目用偏光板および右目用偏光板
の各々の光入射側に位相変調手段を設けた構成が用いら
れる。

【００２１】すなわち、３次元画像を観察する際には、
図１（ａ）に示すように、両位相変調手段３３、３４が
動作せず、その入射した画像光の偏光方向を変化させな
いので、左目用画像光Ａは左目用偏光板３１を透過し、
右目用偏光板３２を透過しない。同様に、右目用画像光
Ｂは右目用偏光板３２を透過し、左目用偏光板３１を透
過しない。このため、左目用画像光Ａと右目用画像光Ｂ
とに基づいて、３次元画像が観察される。

【００２２】これに対して、２次元画像を観察する際に
は、図１（ｂ）に示すように、右目用位相変調手段３４
を動作させ、その入射した左目用画像光Ａの偏光方向を
右目用偏光板３２を透過するように変化させる。このと
き、左目用位相変調手段３３を動作させなければ、左目
用画像Ａはそのまま左目用偏光板３１を透過する。この
ため、左目用画像光Ａのみが両偏光板３１、３２を透過
することになり、左目用画像光Ａについての２次元画像
が観察される。このことは、左目用位相変調手段３３を
動作させ、右目用位相変調手段３４を動作させない場合
にも同様であり、この場合には右目用画像光Ｂについて
の２次元画像が観察される。よって、左目用画像光Ａに
ついての２次元画像観察と、右目用画像光Ｂについての
２次元画像観察とを繰り返して行えるように、左目用位
相変調手段３３および右目用位相変調手段３４のうちの
一方のみを動作させた後、今度は一方を元に戻して他方
を動作させ、その後で他方を元に戻して一方を動作させ
るようにすると、解像度の低下が無い状態で２次元画像
の観察が可能になる。このとき、位相変調手段として応
答速度の速い強誘電性液晶素子を用いれば、フリッカー
が発生しない周波数で位相変調を行うことができるの
で、表示品位の良い２次元画像観察が可能となる。ま
た、当然のことながら、両位相変調手段を動作させず、
または一方ずつ位相変調手段を動作させることにより、
偏光眼鏡を着用したままの状態で２次元画像と３次元画
像との一方に切り換えて観察できる。

【００２３】また、左目用画像光Ａの偏光方向と直交す
るように左目用偏光板を配置し、同様に右目用画像光Ｂ
の偏光方向と直交するように右目用偏光板を配置し、各
々の光入射側に設けられた位相変調手段は、１／４波長
板と電源のＯＮ／ＯＦＦによって１／４波長の位相差の
有無が制御できる位相変調器を組み合わせた構成とする
こともできる。この構成において、３次元画像を観察す
る際には、位相変調器の電源をＯＮすることで位相変調
手段が１／２波長の位相差を生じさせることができる。
このとき、左目用画像光Ａの偏光した光が左目用位相変
調手段を通過すると位相が１／２波長ずれるため、偏光
方向が９０゜回転するので左目用偏光板の偏光方向と平
行となる。これにより、左目用画像光Ａの偏光方向と直
交するように配置した左目用偏光板を透過する。一方、
位相変調器の電源をＯＮした状態で左目用画像光Ａが右
目用位相変調手段を通過した光は右目用偏光板の偏光方
向と直交するため、透過しない。このため、左目用画像
光Ａと右目用画像光Ｂとに基づいて、３次元画像が観察
される。これに対して、２次元画像を観察する際には、
位相変調器の電源をＯＦＦとすることで位相変調器で位
相差が生じないので、１／４波長板だけが働き、位相変
調手段が１／４波長の位相差を生じさせる。このとき、
左目用画像光Ａの偏光した光が左目用位相変調手段を通
過すると位相が１／４波長ずれることで直線偏光が円偏
光となるため、左目用偏光板および右目用偏光板の両方
を通過する。同様に、右目用画像光Ｂの直線偏光も円偏
光となるため、左目用偏光板および右目用偏光板の両方
を通過する。このため、２次元画像が観察される。

【００２４】これとは別の構成としては、偏光方向変換
手段を、ゲスト・ホストモードの液晶素子から構成する
ことができる。左目用画像光Ａと右目用画像光Ｂは異な
る偏光方向を有しており、左目用画像光Ａの偏光方向と
右目用液晶素子の液晶分子配向方向を一致させ、同様に
右目用画像光Ｂの偏光方向と左目用液晶素子の液晶分子
配向方向を一致させる。３次元画像を観察する際には、
液晶素子に電圧を印加すると液晶素子内の２色性色素の
配向方向と一致した偏光は２色性色素で吸収され透過さ
れないため、左目用液晶素子は左目用画像光Ａを透過
し、右目用画像光Ｂを透過しない。同様に、右目用液晶
素子は右目用画像光Ｂを透過し、左目用画像光Ａを透過
しない。このため、左目用画像光Ａと右目用画像光Ｂと
に基づいて、３次元画像が観察される。これに対して、
２次元画像を観察する際には、液晶素子に電圧を印加し
ない状態にすると、２色性色素による吸収は生じないた
め、左目用液晶素子では左目用画像光Ａおよび右目用画
像光Ｂの両方を透過する。同様に、右目用液晶素子では
左目用画像光Ａおよび右目用画像光Ｂの両方を透過す
る。このため、２次元画像が観察される。

【００２５】画像表示装置として液晶表示装置を用いる
場合、偏光方向が異なる２種類の偏光領域を有する偏光
層を設けて、偏光方向を互いに異ならせた左目用画像光
および右目用画像光を得ても良い。また、このような偏
光領域が設けられていない一般的な偏光層と位相差機能
が異なる２種類の位相差領域を有する位相差層とを組み
合わせて、偏光方向を互いに異ならせた左目用画像光お
よび右目用画像光を得ても良い。これらの偏光層や位相
差層は、液晶表示装置を構成する一対の基板のうちの一
方の表示媒体側に設けると、従来において、３次元画像
を表示するときに発生していたようなクロストークを防
ぐことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に
述べる実施形態に限るものではない。

【００２７】図２は本実施形態の画像表示システムの構
成を示す概念図である。この画像表示システムは、画像
表示装置１と偏光眼鏡２４とを備えている。

【００２８】画像表示装置１は、アクティブマトリクス
基板１３と対向基板１７との間に液晶層１９が挟持され
ている。対向基板１７の液晶層１９側には、右目用画像
光および左目用画像光の偏光方向を互いに異ならせるた
めの偏光層１５および位相差層１６が設けられ、アクテ
ィブマトリクス基板１３の液晶層１９とは反対側には偏
光層１２が設けられ、アクティブマトリクス基板１３側
から照射した光を対向基板１７側から出射するようにな
っている。

【００２９】アクティブマトリクス基板１３は、透光性
絶縁基板１１上にストライプ状の右目用画素電極２０と
左目用画素電極２１とが交互に設けられ、その上に配向
膜１８ａが設けられている。対向基板１７は、透光性絶
縁基板１４上にカラーフィルター層２２、偏光層１５、
位相差層１６、対向電極２３および配向膜１８ｂが設け
られ、位相差層１６はストライプ状の右目用位相差領域
１６ａと左目用位相差領域１６ｂとが交互に配置されて
いる。この実施形態では、右目用位相差領域１６ａの光
学軸を偏光層１５の偏光軸に対して４５゜傾かせ、位相
差が半波長分になるように調整すると共に、左目用位相
差領域１６ｂは位相差機能を有さない領域とした。

【００３０】この画像表示装置１において、右目用画素
電極２０と対向電極２３との対向部で構成される右目用
画素からの光は、偏光層１５を通過して直線偏光に検光
され、右目用位相差領域１６ａを通過して半波長分の位
相差が与えられる。一方、左目用画素電極２１と対向電
極２３との対向部で構成される左目用画素からの光も偏
光層１５を通過して直線偏光に検光されるが、左目用位
相差領域１６ｂを通過するので位相差が与えられない。
これにより、右目用位相差領域１６ａと左目用位相差領
域１６ｂとから、偏光方向が互いに異なる（この実施形
態では互いに直交する）右目用画像光と左目用画像光と
が各々出射される。

【００３１】一方、偏光眼鏡２４は、画像表示装置１か
ら出射した左目用画像光の偏光方向に対応した左目用偏
光板３１と、右目用画像光の偏光方向に対応した右目用
偏光板３２とを有し、左目用偏光板３１の光入射側には
左目用位相変調器３３が設けられ、右目用偏光板３２の
光入射側には右目用位相変調器３４が設けられている。
各位相変調器３３、３４には位相変調器駆動ユニット３
５、３５が接続されている。本実施形態では、位相変調
器３３、３４として強誘電性液晶素子を用いた。この強
誘電性液晶素子は、透光性絶縁基板の上に透明電極と配
向層とを形成した２枚の基板を、スペーサーを介して対
向させて貼り合わせ、両基板間に強誘電性液晶を注入し
て、液晶分子を一定方向に配向させることにより作製し
た。強誘電性液晶層の厚みは、入射光の偏光面を９０゜
回転させるのに必要な位相差が生じるように設計し、こ
こでは１．７μｍとした。また、左目用偏光板３１の偏
光軸は左目用画像光の偏光方向と一致させ、右目用偏光
板３２の偏光軸は右目用画像光の偏光方向と一致させ
た。

【００３２】以下に、この偏光眼鏡２４の動作を図３〜
図５を用いて説明する。

【００３３】まず、３次元画像を観察する場合には、図
３に示すように、位相変調器３３、３４に電圧を印加し
ていないオフ状態のときに、画像表示装置１から出射し
た左目用画像光の偏光方向と左目用位相変調器３３の液
晶分子配向方向とを一致させ、右目用画像光の偏光方向
と右目用位相変調器３４の液晶分子配向方向とを一致さ
せる。このとき、偏光眼鏡２４に入射する左目用画像光
および右目用画像光は位相が変化しないで左目用偏光板
３１および右目用偏光板３２に入射する。上述したよう
に、右目用画像光と左目用画像光とで偏光方向が異なっ
ており（この実施形態では直交している）、左目用偏光
板３１の偏光軸と左目用画像光の偏光方向とが一致し、
右目用偏光板３２の偏光軸と右目用画像光の偏光方向と
が一致しているので、左目用画像光は左目用偏光板３１
のみを透過して右目用偏光板３２を透過せず、右目用画
像光は右目用偏光板３２のみを透過して左目用偏光板３
１を透過しない。これにより左目画像光は左目のみで観
察され、右目用画像光は右目のみで観察されるので、３
次元画像として認識される。

【００３４】次に、２次元画像を観察する場合には、位
相変調器３３、３４の印加電圧を画像表示装置１に応じ
て時分割でオン・オフする。図４に示すように、位相変
調器３３、３４に電圧を印加したオン状態のときに、画
像表示装置１から出射した左目用画像光は、左目用位相
変調器３３および右目用位相変調器３４の位相変調作用
により偏光面が９０゜回転して左目用偏光板３１および
右目用偏光板３２に入射するので、左目用偏光板３１を
透過せず、右目用偏光板を透過する。また、右目用画像
光は、左目用位相変調器３３および右目用位相変調器３
４の位相変調作用により偏光面が９０゜回転して左目用
偏光板３１および右目用偏光板３２に入射するので、左
目用偏光板３１を透過して、右目用偏光板を透過しな
い。従って、画像表示装置１から左目用画像光が出射さ
れているときに、右目用位相変調器３４を動作させると
共に左目用位相変調器３３を動作させなければ左目用画
像光を両目で観察することができ、画像表示装置１から
右目用画像光が出射されているときに、左目用位相変調
器３３を動作させると共に右目用位相変調器３４を動作
させなければ右目用画像光を両目で観察することができ
る。このように、位相変調器３３、３４の印加電圧を時
分割でオン・オフすることにより、画像表示装置からの
左目用画像光および右目用画像光を両目で観察すること
ができるので、偏光眼鏡２４を着用したままの状態で解
像度が低下することもなく、２次元画像を観察すること
ができる。

【００３５】図５に、２次元画像と３次元画像とを切り
換えて観察するための画像表示システムのブロック図を
示す。

【００３６】まず、画像表示装置１での表示画像が２次
元画像であるか３次元画像であるかを判別し、画像表示
装置１内に組み込まれた２Ｄ／３Ｄ切換信号回路により
２Ｄ／３Ｄ判別信号を赤外線信号として位相変調器駆動
ユニット３５に送信する。位相変調器駆動ユニット３５
の切換信号受信回路３５ａでは、赤外線信号を受信して
２次元画像であるか３次元画像であるかを判別し、画像
に対応させて位相変調器駆動回路３５ｂを動作させ、位
相変調器３３、３４の電圧印加のオン・オフを切り換え
る。このときの位相変調器３３、３４の電圧印加のオン
・オフ切換周期は、観察時にフリッカとして観察されな
いような周期に設定する必要があり、３３ｍｓｅｃ以下
の周期で切り換えるのが好ましく、より好ましくは１６
ｍｓｅｃである。

【００３７】なお、本実施形態では、位相変調器３３、
３４として強誘電性液晶素子を用いたが、ＰＬＺＴ材料
等を用いた電気光学素子を用いて位相変調を行っても良
い。

【００３８】本実施形態において説明した偏光層１２、
１５の偏光軸、位相差層１６の光学軸、偏光板３１、３
２の偏光軸の配置は一例であって、偏光眼鏡２４の位相
変調器３３、３４が入射光の位相を変調しない状態で、
偏光方向が互いに異なる右目用画像光と左目用画像光と
のうちの右目用画像光を右目で観察し、左目用画像光を
左目で観察できる配置であれば、他の配置としてもよ
い。この場合、２次元画像を観察するときに、位相変調
器３３、３４は、該当する入射光の偏光方向を該当する
偏光板の偏光軸方向と一致させるように制御できるよう
にしておけばよい。また、画素電極２０、２１および位
相差領域１６ａ、１６ｂの形状はストライプ状とした
が、他の形状、例えばモザイク状等であってもよい。

【００３９】また、本実施形態では、位相変調手段を単
体の位相変調器で構成したが、位相差板と位相変調器を
組み合わせて用いてもよい。この場合の偏光眼鏡の構成
としては、左目用画像光Ａの偏光方向と直交するように
左目用偏光板を配置し、同様に右目用画像光Ｂの偏光方
向と直交するように右目用偏光板を配置し、各々の光入
射側に設けられた位相変調手段は、１／４波長板と、電
源のＯＮ／ＯＦＦによって１／４波長の位相差の有無が
制御できる位相変調器を組み合わせた構成とすることも
できる。この構成において、３次元画像を観察する際に
は、位相変調器の電源をＯＮすることで位相変調手段が
１／２波長の位相差を生じさせることができる。このと
き、左目用画像光Ａの偏光した光が左目用位相変調手段
を通過すると位相が１／２波長ずれるため、偏光方向が
９０゜回転するので左目用偏光板の偏光方向と平行とな
る。これにより、左目用画像光Ａの偏光方向と直交する
ように配置した左目用偏光板を透過する。一方、位相変
調器の電源をＯＮした状態で左目用画像光Ａが右目用位
相変調手段を通過した光は右目用偏光板の偏光方向と直
交するため、透過しない。このため、左目用画像光Ａと
右目用画像光Ｂとに基づいて、３次元画像が観察され
る。これに対して、２次元画像を観察する際には、位相
変調器の電源をＯＦＦとすることで位相変調器で位相差
が生じないので、１／４波長板だけが働き、位相変調手
段が１／４波長の位相差を生じさせる。このとき、左目
用画像光Ａの偏光した光が左目用位相変調手段を通過す
ると位相が１／４波長ずれることで直線偏光が円偏光と
なるため、左目用偏光板および右目用偏光板の両方を透
過する。同様に、右目用画像光Ｂの直線偏光も円偏光と
なるため、左目用偏光板および右目用偏光板の両方を透
過する。このため、２次元画像が観察される。

【００４０】別の実施形態としては、偏光方向変換手段
を、ゲスト・ホストモードの液晶素子から構成すること
ができる。図８はゲスト・ホストモードの液晶素子の動
作を示している。液晶素子としては、誘電率異方性が負
の液晶と２色性色素を混合した液晶材料を垂直から数度
傾斜させて配向させ構成している。液晶素子に電圧を印
加していないとき（オフ状態）、２色性色素での吸収が
生じないため、入射光は透過することができる（図８
（ａ）参照）。液晶素子に電圧を印加したとき（オン状
態）、２色性色素での吸収が生じるため、入射光の偏光
方向と液晶分子配向方向と一致した光は吸収されて透過
しないが、異なる方向の光は透過することができる（図
８（ｂ）参照）。

【００４１】図９は、偏光方向変換手段としてゲスト・
ホストモードの液晶素子を偏光眼鏡に用いた場合の説明
図である。左目用画像光Ａと右目用画像光Ｂは異なる偏
光方向を有しており、左目用画像光Ａの偏光方向と右目
用液晶素子９１ａの液晶分子配向方向を一致させ、同様
に右目用画像光Ｂの偏光方向と左目用液晶素子９１ｂの
液晶分子配向方向を一致させる。３次元画像を観察する
際には、液晶素子に駆動回路９２を介して電圧を印加す
ると液晶素子内の２色性色素の配向方向と一致した偏光
は２色性色素で吸収され透過されないため、左目用液晶
素子は左目用画像光Ａを透過し、右目用画像光Ｂを透過
しない。同様に、右目用液晶素子９１ａは右目用画像光
Ｂを透過し、左目用画像光Ａを透過しない。このため、
左目用画像光Ａと右目用画像光Ｂとに基づいて、３次元
画像が観察される。これに対して、２次元画像を観察す
る際には、液晶素子に電圧を印加しない状態にすると、
２色性色素による吸収は生じないため、左目用液晶素子
９１ｂでは左目用画像光Ａおよび右目用画像光Ｂの両方
を透過する。同様に、右目用液晶素子９１ａでは左目用
画像光Ａおよび右目用画像光Ｂの両方を透過する。この
ため、２次元画像が観察される。

【００４２】本実施形態では、画像表示装置１を構成す
る一対の基板の一方の基板１４の液晶層１９側（液晶表
示装置の内側）に偏光層１５および位相差層１６を配置
したが、液晶層１９と反対側（液晶表示装置の外側）に
偏光層１５および位相差層１６を配置してもよい。ま
た、偏光方向が互いに異なる右目用画像光および左目用
画像光を得るために位相差層１６内に位相差機能を異な
らせた位相差領域１６ａ、１６ｂを設けたが、このよう
な位相差層１６を設けずに、特開昭５８−１８４９２９
号公報や特開昭６２−１３５８１０号公報のように、偏
光層内に偏光軸方向を異ならせた領域を設けてもよい。
この場合、画像表示装置の内側にこのような偏光層を配
置してもよく、画像表示装置の外側に配置してもよい。
また、画像表示装置の偏光方向が互いに異なる右目用画
像光および左目用画像光は、直線偏光でもよいし円偏光
でもよい。

【００４３】また、本実施形態では、画像表示装置１と
してアクティブマトリクス駆動により表示が行われる液
晶表示装置を用いたが、これに限定されず、単純マルチ
プレックス駆動により表示が行われる液晶表示装置を用
いても良い。表示媒体である液晶層１９の材料として
は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードや
ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉ
ｃ）モード、ＦＬＣ（強誘電性液晶）モード、ＥＣＢ
（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＢ
ｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モード、光散乱モード等に
用いられる液晶材料を用いることができる。また、この
ような液晶材料が高分子領域に囲まれたような表示媒体
を用いてもよい。さらに、表示装置としては、ＣＲＴ、
プラズマディスプレイやエレクトロルミネッセンスディ
スプレイ等を用いても良い。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
偏光眼鏡が偏光方向変換手段を有しているので、偏光方
向変換手段を動作させず、または随時動作させることに
より、偏光眼鏡を着用したままの状態で２次元画像と３
次元画像とを切り換えて観察することができる。従っ
て、２次元画像または３次元画像観察時の偏光眼鏡の着
脱作業を無くして、作業性を著しく向上することができ
る。また、２次元画像を観察する場合に解像度の低下が
生じないため、鮮明な画像を観察することができる。

【００４５】また、位相変調手段として応答速度の速い
強誘電性液晶素子を用いることで、フリッカーが発生し
ない周波数で位相変調量を制御できるので、表示品位の
良い２次元画像を観察することができる。

【００４６】画像表示装置として液晶表示装置を用いる
場合、液晶表示装置の内側に偏光層や位相差層を設ける
と、３次元画像を表示するときにクロストークが生じな
いため、視野角が広い画像を得ることができると共に表
示品位の向上を図ることができる。

【００４７】さらに、本発明の画像表示システムによれ
ば、文字情報等の画像を３次元画像として表示する場
合、偏光眼鏡を着用した観察者のみが表示内容を認識で
き、偏光眼鏡を着用していない観察者には２重像となっ
たぼけた画像しか見えないので表示内容が認識されな
い。このように表示内容の認識者を偏光眼鏡を着用した
観察者のみに制限できるので、秘守性が要求される画像
を表示したい場合には秘守性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像表示システムにおける作用を説明
するための図である。

【図２】本発明の画像表示システムの一実施形態を示す
概念図である。

【図３】図２の画像表示システムにおける偏光眼鏡の動
作を説明するための図である。

【図４】図２の画像表示システムにおける偏光眼鏡の動
作を説明するための図である。

【図５】図２の画像表示システムにおける２次元画像と
３次元画像との観察切換を説明するためのブロック図で
ある。

【図６】従来の偏光眼鏡を用いた立体画像表示装置の概
念図である。

【図７】従来の立体画像表示装置におけるクロストーク
発生の様子を説明するための図である。

【図８】本発明において偏光眼鏡の動作を説明するため
の図である。

【図９】本発明の画像表示システムの偏光眼鏡の動作を
説明するための図である。

【符号の説明】

１ 画像表示装置 １２、１５ 偏光層 １３ アクティブマトリクス基板 １６ 位相差層 １６ａ 右目用位相差領域 １６ｂ 左目用位相差領域 １７ 対向基板 １８ａ、１８ｂ 配向層 １９ 液晶層 ２２ カラーフィルター ２３ 対向電極 ２４ 偏光眼鏡 ３１ 左目用偏光板 ３２ 右目用偏光板 ３３ 左目用位相変調器 ３４ 右目用位相変調器 ３５ 位相変調器駆動ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｆ 1/137 ５００ Ｇ０２Ｆ 1/137 ５００

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部から発せられ、偏光方向を互いに異
   ならせた左目用画像光および右目用画像光を、２次元画
   像または３次元画像として観察するための偏光眼鏡であ
   って、 偏光方向変換手段を有することを特徴とする偏光眼鏡。
2. 【請求項２】 前記偏光方向変換手段が、 前記左目用画像光と同一の偏光方向の画像光を透過する
   左目用偏光板と、 前記右目用画像光と同一の偏光方向の画像光を透過する
   右目用偏光板と、 両偏光板の光入射側に設けられた位相変調手段とから構
   成されている請求項１に記載の偏光眼鏡。
3. 【請求項３】 前記位相変調手段の各々が、強誘電性液
   晶素子または電気光学素子からなる請求項２に記載の偏
   光眼鏡。
4. 【請求項４】 前記偏光方向変換手段が、ゲスト・ホス
   トモードの液晶素子からなる請求項１に記載の偏光眼
   鏡。
5. 【請求項５】 偏光方向を互いに異ならせた左目用画像
   光および右目用画像光を発する画像表示装置と、 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の偏光眼鏡とを備
   える画像表示システム。
6. 【請求項６】 前記画像表示装置が、一対の基板間に少
   なくとも液晶材料を含む表示媒体が挟持され、一方の基
   板における表示媒体側に、右目用画像光および左目用画
   像光の偏光方向を互いに異ならせるための偏光層が設け
   られている液晶表示装置からなる請求項５に記載の画像
   表示システム。
7. 【請求項７】 前記画像表示装置が、一対の基板間に少
   なくとも液晶材料を含む表示媒体が挟持され、一方の基
   板における表示媒体側に、右目用画像光および左目用画
   像光の偏光方向を互いに異ならせるための偏光層および
   位相差層が設けられている液晶表示装置からなる請求項
   ５に記載の画像表示システム。