WO2012053435A1 - 立体映像認識システム及びアクティブシャッターメガネ - Google Patents

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WO2012053435A1
WO2012053435A1 PCT/JP2011/073630 JP2011073630W WO2012053435A1 WO 2012053435 A1 WO2012053435 A1 WO 2012053435A1 JP 2011073630 W JP2011073630 W JP 2011073630W WO 2012053435 A1 WO2012053435 A1 WO 2012053435A1
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polarizing
plate
liquid crystal
display device
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PCT/JP2011/073630
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坂井　彰
雅浩 長谷川
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シャープ株式会社
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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    • G02F1/133538—Polarisers with spatial distribution of the polarisation direction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N2213/00—Details of stereoscopic systems
    • H04N2213/008—Aspects relating to glasses for viewing stereoscopic images

Definitions

  • the present invention relates to a stereoscopic image recognition system and active shutter glasses. More specifically, the present invention relates to a stereoscopic image recognition system and active shutter glasses suitable for an active shutter type stereoscopic image recognition system.
  • an anaglyph method As a stereoscopic image recognition system using glasses, an anaglyph method, a passive glasses method (hereinafter also simply referred to as a passive method), an active shutter glasses method (hereinafter also simply referred to as an active method), and the like are known.
  • the anaglyph method has very poor display quality, and a phenomenon in which the left-eye image and the right-eye image appear to be mixed, so-called crosstalk, occurs.
  • Both the passive method and the active method use polarized glasses.
  • polarized glasses used in the active method are also referred to as active shutter glasses.
  • the polarized glasses themselves can be manufactured lightly and inexpensively, but separate pixels need to be used to generate the left-eye image and the right-eye image. For this reason, a spatial resolution twice as high as that when displaying a normal flat image is required when displaying a stereoscopic image, and the resolution of a stereoscopic image is generally low. Also, the display quality is lower than that of the active method. Furthermore, it is necessary to pattern each pixel with a birefringent layer such as a ⁇ / 2 plate or a ⁇ / 4 plate, which increases the cost of the video display device.
  • the active method has excellent display performance.
  • the spatial resolution of the video display device is full high-definition (1920 ⁇ 1080)
  • stereoscopic display can be performed with full-high-definition resolution.
  • the performance required for an active video display device is a high frame rate and high-performance image processing, which can be satisfied even with current high-end video display devices. That is, it is possible to develop as a video display device that supports 3D display even before the 3D content is prevalent, without creating a special member in the video display device itself.
  • Patent Document 1 a technique using active shutter glasses having a pair of polarizing plates and a liquid crystal interposed between the pair of polarizing plates is disclosed.
  • a first polarizing filter disposed on a display surface a technique that uses a first polarizing filter disposed on a display surface, a second polarizing filter disposed in front of both eyes of an observer, and a liquid crystal enclosure interposed between the polarizing filters.
  • the brightness of the 3D image observed through the active shutter glasses is low, and the 3D image cannot be clearly observed.
  • the following (1) to (4) can be considered as the cause.
  • the image for the right eye and the image for the left eye are alternately displayed on the screen of the video display device in a time division manner. Therefore, the left-eye shutter needs to be closed when the right-eye image is displayed, and the right-eye shutter needs to be closed when the left-eye image is displayed. That is, the effective luminance of a stereoscopic image is halved even if it is simply calculated.
  • shutter devices that can be used in active shutter glasses are substantially limited to devices using liquid crystals (liquid crystal devices).
  • This liquid crystal device includes at least one polarizing plate. For this reason, the transmittance of the active shutter glasses is lowered.
  • the light shielding time of the right-eye shutter and the left-eye shutter may be set to a time that is 1/2 or more of one frame.
  • FIG. 9 and 10 show the configurations of the stereoscopic video recognition systems 1100 and 1200 described in Patent Document 2.
  • FIG. 9 and 10 show the configurations of the stereoscopic video recognition systems 1100 and 1200 described in Patent Document 2.
  • the system 1100 includes a video display device 1110 and active shutter glasses 1120.
  • the display device 1110 includes a CRT 1111 and a linearly polarizing plate 1112 in this order from the back side.
  • the glasses 1120 include a liquid crystal cell 1122 and a linearly polarizing plate 1123 in this order from the outer surface side.
  • the frontmost polarizing plate 1112 of the display device 1110, the liquid crystal cell 1122 of the glasses 1120, and the polarizing plate 1123 arranged in a crossed Nicols relationship with the polarizing plate 1112 obtain a shutter function. That is, the shutter function is exhibited only when the display area of the display device 1110 is observed. Therefore, when an area other than the display area (for example, a surrounding wall) is observed, the glasses 1120 having one polarizing plate 1123 do not function as a shutter, and thus the observer does not feel flicker. In addition, areas other than the display area appear bright. In addition, the display area appears brighter than a system using active shutter glasses having two polarizing plates.
  • a sufficient shutter effect may not be obtained for the following reasons (A) to (C). That is, the contrast during stereoscopic image display may be reduced.
  • the linearly polarized light emitted from the display device 1110 is the liquid crystal cell 1122 and the polarized light.
  • the light enters the glasses 1120 from an oblique direction different from the normal direction of the plate 1123 and passes through the glasses 1120. Therefore, the relative relationship between the transmission axis 1112t of the polarizing plate 1112 and the transmission axis 1123t of the polarizing plate 1123 is different from the design value, and polarization conversion as designed does not occur as a whole.
  • the system 1200 includes a video display device 1210 and active shutter glasses 1220.
  • the display device 1210 includes a CRT 1211, a linearly polarizing plate 1212, and a ⁇ / 4 plate 1213 in this order from the back side.
  • the glasses 1220 include a ⁇ / 4 plate 1221, a liquid crystal cell 1222, and a linearly polarizing plate 1223 in this order from the outer surface side.
  • the polarizing function 1212 and the ⁇ / 4 plate 1213 of the display device 1210 and the ⁇ / 4 plate 1221, the liquid crystal cell 1222, and the polarizing plate 1223 of the glasses 1220 obtain a shutter function. That is, the shutter function is exhibited only when the display area of the display device 1210 is observed. Therefore, as in the system 1100, when an area other than the display area (for example, a surrounding wall) is observed, the observer does not feel flicker. In addition, areas other than the display area appear bright. In addition, the display area appears brighter than a system using active shutter glasses having two polarizing plates. Then, light emitted from the display device 1210 can be circularly polarized. Therefore, even when the observer himself rotates the face (glasses 1220), the shutter function does not deteriorate like the system 1100.
  • the relative relationship between the display device 1210 and the glasses 1220 changes so that the in-plane slow axis 1213s of the ⁇ / 4 plate 1213 and the in-plane slow axis 1221s of the ⁇ / 4 plate 1221 are non-parallel to each other.
  • the circularly polarized light emitted from the display device 1210 enters the glasses 1220 from an oblique direction different from the normal direction of the ⁇ / 4 plate 1221, the liquid crystal cell 1222, and the polarizing plate 1223, and passes through the glasses 1220.
  • the in-plane slow axis 1213s of the ⁇ / 4 plate 1213 (and / or the transmission axis 1212t of the polarizing plate 1212) and the in-plane slow axis 1221s of the ⁇ / 4 plate 1221 (and / or the transmission axis of the polarizing plate 1223). 1223t) is different from the design value, and polarization conversion as designed does not occur as a whole.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned present situation, can suppress the occurrence of crosstalk, can obtain a sufficient shutter effect, and can obtain a bright stereoscopic image display without increasing power consumption.
  • An object of the present invention is to provide a stereoscopic image recognition system and active shutter glasses.
  • the present inventors have made various studies on a stereoscopic image recognition system that can suppress the occurrence of crosstalk, obtain a sufficient shutter effect, and obtain a bright stereoscopic image display without increasing power consumption. Focusing on the single transmittance of the polarizing plate. Then, the first polarizing plate, the liquid crystal cell, and the second polarizing plate are provided in this order from the outer surface side to the active shutter glasses, and the third polarizing plate is provided on the observation surface side of the video display device. By making the single transmittance of the plate larger than the single transmittance of the second polarizing plate, it was found that the transmittance can be improved while maintaining the contrast in the entire system, and the shutter function can be added to the active shutter glasses themselves. The inventors have conceived that the above problems can be solved brilliantly and have reached the present invention.
  • one aspect of the present invention is a stereoscopic image recognition system including an image display device and active shutter glasses, wherein the active shutter glasses include a first polarizing plate, a liquid crystal cell, and a first 2 polarizing plates in this order from the outer surface side, the image display device has a third polarizing plate provided on the observation surface side, and the single transmittance of the first polarizing plate is the second polarizing plate.
  • the active shutter glasses include a first polarizing plate, a liquid crystal cell, and a first 2 polarizing plates in this order from the outer surface side
  • the image display device has a third polarizing plate provided on the observation surface side
  • the single transmittance of the first polarizing plate is the second polarizing plate.
  • This is a stereoscopic video recognition system (hereinafter also referred to as a stereoscopic video recognition system according to the present invention) that is larger than the single transmittance of the polarizing plate.
  • the configuration of the stereoscopic image recognition system according to the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are formed as essential.
  • the liquid crystal cell is a first liquid crystal cell
  • the video display device is a liquid crystal display device
  • a fourth polarizing plate a second liquid crystal cell
  • the third liquid crystal cell It is preferable to have the polarizing plates in this order from the back side.
  • Conventional liquid crystal display devices generally include a polarizing plate on the front side. Therefore, according to the said form, the conventional front side polarizing plate can be utilized as a 3rd polarizing plate, and it is not necessary to provide a 3rd polarizing plate newly. Therefore, cost reduction is possible.
  • Another aspect of the present invention is active shutter glasses for a stereoscopic image recognition system, and the active shutter glasses have a first polarizing plate, a liquid crystal cell, and a second polarizing plate in this order from the outer surface side.
  • the single transmittance of the first polarizing plate is also active shutter glasses (hereinafter also referred to as active shutter glasses according to the present invention) that is larger than the single transmittance of the second polarizing plate.
  • the configuration of the active shutter glasses according to the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are formed as essential.
  • a stereoscopic video recognition system that can suppress the occurrence of crosstalk, obtain a sufficient shutter effect, and obtain a bright stereoscopic video display without increasing power consumption is realized. be able to.
  • the occurrence of crosstalk can be suppressed, a sufficient shutter effect can be obtained, and a 3D image recognition system capable of obtaining a bright 3D image display without increasing power consumption is suitable.
  • Active shutter glasses that can be used can be realized.
  • FIG. 1 is a perspective exploded schematic diagram illustrating a configuration of a stereoscopic image recognition system of Embodiment 1.
  • FIG. It is a perspective schematic diagram which shows the structure of the three-dimensional image recognition system of Embodiment 2.
  • FIG. It is a perspective exploded schematic diagram which shows the structure of the three-dimensional image recognition system of Embodiment 2.
  • FIG. It is a perspective schematic diagram which shows the structure of the three-dimensional video recognition system used for simulation.
  • It is a perspective exploded schematic diagram which shows the structure of the three-dimensional image recognition system used for simulation.
  • FIG. 12 is a perspective exploded schematic diagram illustrating a configuration of a stereoscopic video recognition system described in Patent Document 2.
  • FIG. 10 is a perspective exploded schematic diagram illustrating a configuration of another stereoscopic video recognition system described in Patent Document 2.
  • the observer side when wearing glasses is defined as the inner surface side
  • the opposite side is defined as the outer surface side
  • the observer side is defined as the front side (observation surface side) and the opposite side is defined as the back side.
  • the observer side is defined as the front side
  • the opposite side that is, the video display device side is defined as the back side.
  • the azimuth of the glasses is defined with the 3 o'clock direction as a reference (0 ° azimuth) as viewed from the observer and the counterclockwise direction being positive when the observer is wearing the glasses.
  • the azimuth of the display device is defined with the 3 o'clock direction as a reference (0 ° azimuth direction) when viewed from the viewer in front of the screen of the display device, and counterclockwise as positive.
  • linearly polarizing element and the linearly polarizing plate has a function of changing natural light (non-polarized light) or polarized light into linearly polarized light.
  • linearly polarizing element or “polarizing element” in this specification refers to only an element having a polarizing function without including a protective film.
  • the ⁇ / 4 plate is a layer having a retardation of approximately 1 ⁇ 4 wavelength with respect to light having a wavelength of at least 550 nm.
  • the retardation of the ⁇ / 4 plate is exactly 137.5 nm with respect to light having a wavelength of 550 nm, but may be 100 nm or more and 180 nm or less, preferably 120 nm or more and 160 nm or less, preferably 130 nm or more and 145 nm. The following is more preferable.
  • the in-plane retardation R defines the main refractive index in the in-plane direction of the birefringent layer (including the liquid crystal cell and the ⁇ / 4 plate) as nx and ny, and the main refractive index in the out-of-plane direction (thickness direction) as nz.
  • the birefringent layer is a layer having optical anisotropy.
  • the birefringent layer means that one of the absolute value of the in-plane retardation R and the absolute value of the thickness direction retardation Rth has a value of 10 nm or more from the viewpoint of sufficiently achieving the effects of the present invention. Preferably, it means one having a value of 20 nm or more.
  • the isotropic film means that both the absolute value of the in-plane retardation R and the absolute value of the thickness direction retardation Rth have a value of 10 nm or less, preferably 5 nm or less. Means things.
  • the single transmittance (T) of the polarizing plate in the present specification is a transmittance when a single polarizing plate is used, and is obtained from the formula: (k1 + k2) / 2.
  • the parallel transmittance (Tp) is a value of transmittance when two polarizing plates of the same type are stacked and used such that their absorption axes are parallel to each other.
  • the parallel transmittance (Tp) is obtained from the formula: (k12 + k22) / 2.
  • main transmittance k1 and k2 are referred to as main transmittance, and the main transmittance k1 refers to the transmittance when linearly polarized light that vibrates in a direction parallel to the transmission axis is incident on the polarizing plate.
  • the main transmittance k2 refers to the transmittance when linearly polarized light that vibrates in a direction perpendicular to the transmission axis is incident on the polarizing plate.
  • the orthogonal transmittance (Tc) is a value of the transmittance when two polarizing plates of the same type are stacked and used so that their absorption axes are orthogonal to each other.
  • Tc orthogonal transmittance
  • Examples of the measuring device for the main transmittance k1 and the main transmittance k2 include an ultraviolet-visible spectrophotometer (trade name “V-7100” manufactured by JASCO Corporation).
  • V-7100 ultraviolet-visible spectrophotometer
  • an ideal polarizing element such as a Glan-Thompson prism or a Gran Taylor prism, which is prepared as an option of the measuring instrument, may be used.
  • the spectral transmittance in the visible wavelength region (wavelength 380 nm to 780 nm) is measured, and the Y value that has been corrected for visibility with the two-degree field of view (C light source) defined in JIS Z8701-1982 is defined as the transmittance.
  • the stereoscopic image recognition system 100 includes a video display device 110 and active shutter glasses 120.
  • the display device 110 is alternately supplied with a right-eye video signal and a left-eye video signal, and the display device 110 has a parallax right-eye image and a left-eye image alternately. Are displayed in a time-sharing manner.
  • the glasses 120 can alternately switch between light transmission and light shielding (opening and closing of the shutter) of the left and right shutter parts (lens parts).
  • the switching timing is synchronized with the right-eye image and the left-eye image.
  • the right eye image is projected onto the viewer's right eye
  • the left eye image is projected onto the left eye
  • the viewer can recognize the stereoscopic video.
  • the left and right shutter portions (lens portions) of the glasses 120 need only function as shutters, and do not need to function as prescription lenses.
  • the display device 110 is a transmissive liquid crystal display device, and includes a backlight (not shown), a linear polarizing plate (back polarizing plate) 111, a liquid crystal cell 112, and a linear polarizing plate (front polarizing plate) 113 from the back side. Prepare in order.
  • the polarizing plates 111 and 113 are attached to the liquid crystal cell 112 with an adhesive or an adhesive.
  • the left and right shutter portions of the glasses 120 each include a linearly polarizing plate (outer polarizing plate) 122, a liquid crystal cell 123, and a linearly polarizing plate (inner polarizing plate) 124 in this order from the outer surface side.
  • the polarizing plates 122 and 124 are attached to the liquid crystal cell 123 with an adhesive or an adhesive.
  • the single transmittance (T1) of the polarizing plate 122 is larger than the single transmittance (T2) of the polarizing plate 124. Thereby, the transmittance can be improved while maintaining the contrast in the entire system.
  • T1 and T2 are preferably 0.2 to 3.0%, more preferably 0.5 to 2.0%. If ⁇ T is less than 0.2%, the effect of improving the transmittance of the entire system may not be sufficiently obtained. On the other hand, if ⁇ T exceeds 3.0%, contrast in the entire system may be lowered.
  • the single transmittances of the polarizing plates 111 and 113 can be set as appropriate, but usually the single transmittances of the polarizing plates 111 and 113 are substantially equal to each other.
  • the contrast of the polarizing plates 111 and 113 can be set as appropriate, but usually the contrast of the polarizing plates 111 and 113 is substantially equal to each other.
  • the single transmittance and contrast of the polarizing plates 111 and 113 and the single transmittance and contrast of the polarizing plates 122 and 124 can be set separately. However, normally, the single transmittance and contrast of the polarizing plate 124 are substantially equal to the single transmittance and contrast of the polarizing plates 111 and 113, respectively.
  • the single transmittance (T3) of the polarizing plate 113 is smaller than the single transmittance (T1) of the polarizing plate 122, and the contrast (CR3) of the polarizing plate 113 is higher than the contrast (CR1) of the polarizing plate 122.
  • the polarizing plates 111 and 113 are arranged in crossed Nicols. Further, the polarizing plates 122 and 124 are also arranged in a crossed Nicol manner. That is, the angle formed by the transmission axis 111t of the polarizing plate 111 and the transmission axis 113t of the polarizing plate 113 is set to approximately 90 ° (preferably 87 to 93 °, more preferably 89 to 91 °). The angle formed by the transmission axis 122t of the plate 122 and the transmission axis 124t of the polarizing plate 124 is set to approximately 90 ° (preferably 87 to 93 °, more preferably 89 to 91 °).
  • the arrangement relationship of the transmission axes of the polarizing plates 111 and 113 can be appropriately set according to the mode of the liquid crystal cell 112, and may be parallel Nicol. Further, the arrangement relationship of the transmission axes of the polarizing plates 122 and 124 can be appropriately set according to the mode of the liquid crystal cell 123, and may be parallel Nicol.
  • the transmission axis 122t of the polarizing plate 122 is set so as to face in the vertical direction when the observer wears the glasses 120. More specifically, the transmission axis 122t is set in the range of 87 to 93 ° azimuth (preferably 89 to 91 ° azimuth).
  • the transmission axis 113t of the polarizing plate 113 is set so as to substantially face the vertical direction when the screen of the display device 110 is viewed from the front. More specifically, the transmission axis 113t is set in the range of 87 to 93 ° azimuth (preferably 89 to 91 ° azimuth).
  • Each polarizing plate 111, 113, 122, 124 includes a linearly polarizing element.
  • a linearly polarizing element a material obtained by adsorbing and orienting an anisotropic material such as an iodine complex having dichroism on a polyvinyl alcohol (PVA) film is typically mentioned.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • each polarizing plate usually further includes a protective film such as a triacetyl cellulose (TAC) film laminated on both sides of the PVA film via an adhesive layer.
  • TAC triacetyl cellulose
  • a birefringent layer may be appropriately provided between the linearly polarizing element of the polarizing plate 111 and the linearly polarizing element of the polarizing plate 113 for the purpose of optical compensation.
  • a birefringent layer may be appropriately provided between the linearly polarizing element of the polarizing plate 122 and the linearly polarizing element of the polarizing plate 124.
  • a surface treatment layer may be provided on the outermost surface on the front surface side of the polarizing plate 113.
  • a surface treatment layer the following three things are mainly mentioned. First, a hard coat layer for preventing scratches, second, an AG (Anti Glare) layer for imparting antiglare properties, and third, an antireflection layer for reducing surface reflection.
  • AG Anti Glare
  • an antireflection layer for reducing surface reflection.
  • antireflection layer examples include an AR (Anti Reflection) layer having a low reflectance, an LR (Low Reflection) layer having a higher reflectance than the AR layer, and a moth-eye layer.
  • AR Anti Reflection
  • LR Low Reflection
  • the surface treatment layer may be formed on a transparent base film (for example, a plastic film).
  • the liquid crystal cell 112 is not particularly limited, and examples thereof include a vertical alignment (Vertical Alignment (VA)) mode, an in-plane switching (In Plane Switching (IPS)) mode, a field fringe switching (Field Fringe Switching (FFS)) mode, and the like.
  • VA Vertical Alignment
  • IPS In Plane Switching
  • FFS Field Fringe Switching
  • a liquid crystal cell in display mode can be mentioned.
  • the liquid crystal cell 112 includes two transparent substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the two substrates, and a transparent electrode formed on at least one of the two substrates.
  • the driving method of the liquid crystal cell 112 is not particularly limited, and a simple matrix method (passive matrix method), a plasma address method, or the like may be used. Among them, a TFT method (active matrix method) is preferable.
  • the liquid crystal cell 123 is not particularly limited as long as it can secure a response speed that can be synchronized with the frame rate of the display device 110.
  • a twisted nematic (TN) mode an optically compensated birefringence (Optically Compensated).
  • a liquid crystal cell in a display mode such as a birefringence (OCB) mode can be given.
  • the liquid crystal cell 123 includes two transparent substrates, a liquid crystal layer sandwiched between the two substrates, and a transparent electrode formed on at least one of the two substrates.
  • the single transmittance of the polarizing plate 122 is larger than the single transmittance of the polarizing plate 124. Therefore, the transmittance can be improved while maintaining the contrast in the entire system.
  • the optical characteristics of the glasses 120 alone are determined by the performance of the polarizing plates 122 and 124 and the liquid crystal cell 123.
  • the contrast and transmittance of the entire system also depend on the performance of the polarizing plate 113 of the display device 110. That is, the polarizing plate 113 can complement the performance of the polarizing plate 122. Therefore, even if the performance of the polarizing plate 122 is lower than that of the polarizing plate 124, the transmittance can be improved while maintaining the contrast in the entire system.
  • the shutter function is obtained by the polarizing plates 122 and 124 of the glasses 120 and the liquid crystal cell 123. Therefore, a good shutter effect is always obtained regardless of the relative relationship between the glasses 120 and the display device 110. That is, the factor (B) described in the problem of Patent Document 2 does not occur. In addition, the shutter effect inhibition factor (C) described in the problem of Patent Document 2 does not occur.
  • the display device 110 is not particularly limited to a liquid crystal display device, and may be a plasma display, an organic or inorganic EL display, a CRT display, a projector, or the like. However, when these display devices are applied, it is necessary to provide the polarizing plate 113 separately, which causes a cost increase. On the other hand, by applying a liquid crystal display device as the display device 110, a conventional surface polarizing plate can be used as the polarizing plate 113, so that the polarizing plate 113 does not cause an increase in cost.
  • the stereoscopic image recognition system 200 includes a video display device 210 and active shutter glasses 220.
  • the display device 210 is the same as the display device 110 except that it includes a circularly polarizing plate 213 instead of the linearly polarizing plate 113.
  • the polarizing plate 213 includes a linearly polarizing element (front polarizer) 214 and a ⁇ / 4 plate 215 in this order from the back side.
  • the polarizing plate 213 is attached to the liquid crystal cell 112 with an adhesive or an adhesive.
  • the ⁇ / 4 plate 215 is affixed to the linearly polarizing element 214 with a relative angle of the axis of approximately 45 °.
  • the glasses 220 are the same as the glasses 120 except that they include a circularly polarizing plate 222 instead of the linearly polarizing plate 122.
  • the polarizing plate 222 includes a ⁇ / 4 plate 225 and a linearly polarizing element (outer polarizer) 226 in this order from the outer surface side.
  • the polarizing plate 222 is attached to the liquid crystal cell 123 with an adhesive or an adhesive.
  • the ⁇ / 4 plate 225 is affixed to the outer polarizing element 226 with an axial relative angle of approximately 45 °.
  • an optical system including a pair of circularly polarizing plates is introduced into the stereoscopic image recognition system of the present embodiment.
  • an optical system including a pair of linearly polarizing plates is introduced. Accordingly, when the observer himself rotates the face (glasses 120), the screen brightness changes greatly. For example, assuming a scene where the user lies on the floor and watches the screen, the system of the first embodiment cannot be put into practical use. This is because the transmittance of two linearly polarizing elements stacked at a relative angle ⁇ is proportional to the square of cos ⁇ .
  • the light emitted from the liquid crystal cell 112 is first linearly polarized parallel to the transmission axis 214t of the linearly polarizing element 214, and is changed to circularly polarized light by the ⁇ / 4 plate 215.
  • This circularly polarized light is converted again into linearly polarized light parallel to the transmission axis 226 t of the linearly polarizing element 226 by the ⁇ / 4 plate 225.
  • the linearly polarized light enters the linearly polarizing element 226.
  • the single transmittance of the polarizing plate 222 is larger than the single transmittance of the polarizing plate 124. Thereby, the transmittance can be improved while maintaining the contrast in the entire system.
  • the single transmittance and contrast of the polarizing plate 222 can be set similarly to the single transmittance and contrast of the polarizing plate 122.
  • the single transmittance and contrast of the polarizing plate 213 can be set similarly to the single transmittance and contrast of the polarizing plate 113.
  • the polarizing plates 111 and 213 are arranged in crossed Nicols. Further, the polarizing plates 222 and 124 are also arranged in a crossed Nicol manner. That is, the angle formed by the transmission axis 111t of the polarizing plate 111 and the transmission axis 214t of the linearly polarizing element 214 is set to approximately 90 ° (preferably 87 to 93 °, more preferably 89 to 91 °). The angle formed by the transmission axis 226t of the linearly polarizing element 226 and the transmission axis 124t of the polarizing plate 124 is set to approximately 90 ° (preferably 87 to 93 °, more preferably 89 to 91 °).
  • the arrangement relationship of the transmission axes of the polarizing plates 111 and 213 can be appropriately set according to the mode of the liquid crystal cell 112, and may be parallel Nicol. Further, the arrangement relationship of the transmission axes of the polarizing plates 222 and 224 can be appropriately set according to the mode of the liquid crystal cell 123, and may be parallel Nicol.
  • the transmission axis 226t of the linearly polarizing element 226 is set so as to face the up-down direction when the observer wears the glasses 220. More specifically, the transmission axis 226t is set within the range of 87 to 93 ° azimuth (preferably 89 to 91 ° azimuth).
  • the transmission axis 214t of the linear polarizing element 214 is set so as to be substantially directed in the vertical direction when the screen of the display device 210 is viewed from the front. More specifically, the transmission axis 214t is set in the range of 87 to 93 ° azimuth (preferably 89 to 91 ° azimuth).
  • linearly polarizing elements 214 and 226 typically include a polyvinyl alcohol (PVA) film adsorbed and oriented with an anisotropic material such as an iodine complex having dichroism.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • anisotropic material such as an iodine complex having dichroism.
  • protective films such as a triacetyl cellulose (TAC) film may be attached to both surfaces of each linearly polarizing element 214, 226 via an adhesive layer.
  • TAC triacetyl cellulose
  • a birefringent layer may be appropriately provided between the linearly polarizing element of the polarizing plate 111 and the linearly polarizing element 214 for the purpose of optical compensation.
  • a birefringent layer may be appropriately provided between the linearly polarizing element 226 and the linearly polarizing element of the polarizing plate 124.
  • the above-described surface treatment layer may be provided on the outermost surface on the front surface side of the polarizing plate 213.
  • the angle formed by the transmission axis 226t of the linear polarizing element 226 and the in-plane slow axis 225s of the ⁇ / 4 plate 225 is ⁇ 1, and the transmission axis 214t of the linear polarizing element 214 and the in-plane slow phase of the ⁇ / 4 plate 215 are set.
  • the angle formed by the axis 215s is defined as ⁇ 2
  • the stereoscopic image recognition system of the present embodiment satisfies the following expressions (1) and (2) or (3) and (4).
  • ⁇ 1 is measured as viewed from the ⁇ / 4 plate 225 side, and is measured as positive in the counterclockwise direction with reference to the direction of the transmission axis 226t of the linearly polarizing element 226.
  • ⁇ 2 is measured as viewed from the ⁇ / 4 plate 215 side, and is measured as positive in the counterclockwise direction with respect to the direction of the transmission axis 214t of the linearly polarizing element 214.
  • the preferred range is 42 ° ⁇ ⁇ 1 ⁇ 48 ° or 132 ° ⁇ ⁇ 1 ⁇ 138 °, the more preferred range is 44 ° ⁇ ⁇ 1 ⁇ 46 ° or 134 ° ⁇ ⁇ 1 ⁇ 136 °,
  • the preferred range is 42 ° ⁇ ⁇ 2 ⁇ 48 ° or 132 ° ⁇ ⁇ 2 ⁇ 138 °, and the more preferred range is 44 ° ⁇ ⁇ 2 ⁇ 46 ° or 134 ° ⁇ ⁇ 2 ⁇ 136 °.
  • the material of the ⁇ / 4 plates 215 and 225 is not particularly limited, and for example, a stretched polymer film can be used.
  • the polymer include materials having a positive intrinsic birefringence, and more specifically, for example, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, polyethylene terephthalate, polyethylene, polyvinyl alcohol, norbornene, triacetylcellulose, diacylcellulose, and the like. Is mentioned.
  • the method of forming the ⁇ / 4 plates 215 and 225 is not particularly limited, but each of the ⁇ / 4 plates 215 and 225 constitutes a circularly polarizing plate together with the linearly polarizing elements 214 and 226. Laminated at a relative angle of °. Therefore, it is particularly preferable that the ⁇ / 4 plates 215 and 225 are formed using an oblique stretching method in which the film is stretched and oriented in an oblique direction with respect to the flow direction of the roll film.
  • the ⁇ / 4 plates 215 and 225 are preferably adjacent to the linearly polarizing elements 214 and 226, respectively. That is, it is preferable that no birefringent layer is provided between the ⁇ / 4 plate 215 and the linearly polarizing element 214, and no birefringent layer is provided between the ⁇ / 4 plate 225 and the linearly polarizing element 226. It is preferable. Accordingly, a desired circularly polarizing plate can be easily configured by the ⁇ / 4 plate 215 and the linearly polarizing element 214, and a desired circularly polarizing plate can be easily configured by the ⁇ / 4 plate 225 and the linearly polarizing element 226.
  • an isotropic film may be disposed between at least one of the ⁇ / 4 plate 215 and the linearly polarizing element 214 and between the ⁇ / 4 plate 225 and the linearly polarizing element 226.
  • a birefringent layer may be provided between the ⁇ / 4 plate 215 and the linearly polarizing element 214, and in this case, the slow axis of the birefringent layer is substantially parallel to the transmission axis of the linearly polarizing element 214 or By setting the direction to be substantially orthogonal, the birefringence function of the birefringent layer is substantially invalidated, and no birefringent layer is provided between the ⁇ / 4 plate 215 and the linearly polarizing element 214.
  • the slow axis of the birefringent layer is substantially parallel to the transmission axis of the linearly polarizing element 226.
  • the birefringence function of the birefringent layer is substantially invalidated by setting the direction substantially orthogonal, and no birefringent layer is provided between the ⁇ / 4 plate 225 and the linearly polarizing element 226. The same effect can be obtained.
  • substantially parallel means that the angle between both axes is preferably in the range of 0 ° ⁇ 3 °, more preferably in the range of 0 ° ⁇ 1 °, Is preferably in the range of 90 ° ⁇ 3 °, more preferably in the range of 90 ° ⁇ 1 °.
  • circular polarizers ( ⁇ / 4 plate 225 and linearly polarizing element 226) whose transmittance is constant regardless of the polarization direction of incident light (circularly polarized light) on the outer surface side of active shutter glasses 220.
  • the polarization state of the light emitted from the display device 210 is optimized to circularly polarized light.
  • the display becomes dark even when the observer rotates the head (glasses 220). And a bright stereoscopic image can always be obtained without increasing power consumption.
  • the shutter function is obtained by the linear polarizing element 226, the liquid crystal cell 123, and the linear polarizing element 124 of the glasses 220. Therefore, a good shutter effect is always obtained regardless of the relative relationship between the glasses 220 and the display device 210. That is, the factor (D) described in the problem of Patent Document 2 does not occur. Also, the shutter effect inhibition factors (E) and (F) described in the problem of Patent Document 2 do not occur.
  • the type of display device 210 is not particularly limited, and may be a liquid crystal display device, a plasma display, an organic or inorganic EL display, a CRT display, a projector, or the like. However, from the same viewpoint as in the first embodiment, the display device 210 is preferably a liquid crystal display device.
  • the arrangement location is not particularly limited.
  • the stereoscopic image recognition system of the present embodiment may further include a front plate (not shown), and the ⁇ / 4 plate 215 may be provided on the front plate.
  • the front plate is a transparent member disposed on the front side of the screen of the display device 210, that is, on the front side of the screen, and is disposed so as to cover the screen (display area) of the display device 210.
  • the front plate includes a protective plate or a touch panel for protecting the display device 210 from various impacts.
  • the above-mentioned surface treatment layer may be provided on the outermost surface on the front surface side of the front plate.
  • the protective plate As a material for the protective plate, high transparency and high mechanical strength are preferred, and a resin made of tempered glass, polycarbonate, acrylic, or the like is suitable.
  • the touch panel is an input device for inputting various types of information, and information can be input while seeing through the screen of the display device 210 by touching (pressing) the surface of the touch panel.
  • the touch panel can interactively and intuitively operate the display device 210 only by touching a predetermined portion on the screen with a finger, a pen, or the like.
  • the operation principle of the touch panel is not particularly limited, and includes a resistive film method, a capacitive coupling method, an infrared method, an ultrasonic method, an electromagnetic induction coupling method, etc. Among them, from the viewpoint of cost reduction, the resistive film method and A capacitive coupling method is preferable.
  • the configuration between the display device 210 and the front plate is not particularly limited as long as the polarization state of the light emitted from the display device 210 is not significantly changed.
  • there may be a birefringent layer and even in this case, by setting the slow axis of the birefringent layer in a direction that is substantially parallel or substantially orthogonal to the transmission axis of the linearly polarizing element 214, the birefringent layer is provided.
  • the birefringence function of the layer is substantially invalidated, and the same effect as when the birefringence layer is not provided between the ⁇ / 4 plate 215 and the linearly polarizing element 214 can be obtained.
  • substantially parallel means that the angle formed by both axes is preferably in the range of 0 ° ⁇ 3 °, more preferably in the range of 0 ° ⁇ 1 °, The angle formed by both axes is preferably in the range of 90 ° ⁇ 3 °, and more preferably in the range of 90 ° ⁇ 1 °.
  • the front plate may be a member that can be arbitrarily installed by an observer. As a result, the front panel can be removed when displaying a flat image, and the flat image can be viewed without using the front panel, so that the screen brightness when displaying a flat image can be improved.
  • the system used for the simulation includes a display device 10 and active shutter glasses 20.
  • the display device 10 is a transmissive liquid crystal display device, and includes a linearly polarizing plate 1b, a liquid crystal cell 1, and a polarizing plate 1t in this order from the back side as shown in FIG.
  • Each of the left and right shutter portions of the glasses 20 includes a polarizing plate 2t, a liquid crystal cell 2, and a linear polarizing plate 2b in this order from the outer surface side.
  • the polarizing plates 1t and 1b are arranged in crossed Nicols. Further, the polarizing plates 2t and 2b are also arranged in crossed Nicols.
  • the transmission axis of the polarizing plate 1b is set to 0 ° azimuth, and the transmission axis of the polarizing plate 1t is set to 90 ° azimuth.
  • the transmission axis of the polarizing plate 2t is set to 90 ° azimuth, and the transmission axis of the polarizing plate 2b is set to 0 ° azimuth.
  • the characteristics of the polarizing plates 2t and 2b were set to any one of the characteristics A to D in Table 1 below.
  • the characteristics of the polarizing plates 1t and 1b were all set to the characteristic A.
  • the characteristic A is comparable with the characteristic of the standard polarizing plate currently marketed.
  • the shutter transmittance and the shutter contrast were calculated while changing the characteristics of the polarizing plates 2t and 2b to A to D, respectively.
  • the shutter transmittance and the shutter contrast are the transmittance and contrast calculated based on the characteristics of three polarizing plates obtained by adding the polarizing plate 1t of the display device 10 to the polarizing plates 2t and 2b of the glasses 20, respectively. A specific calculation method is shown below.
  • the main transmittance k1 (transmittance of light oscillating in the transmission axis direction) of the polarizing plate 1t is k1_1t
  • the main transmittance k2 (transmittance of light oscillating in the absorption axis direction) of the polarizing plate 1t is k2_1t.
  • the main transmittance k1 of the polarizing plate 2t is defined as k1_2t
  • the main transmittance k2 of the polarizing plate 2t is defined as k2_2t.
  • the main transmittance k1 of the polarizing plate 2b is defined as k1_2b
  • the main transmittance k2 of the polarizing plate 2b is defined as k2_2b.
  • permeability Tp (2T, 2b) of the polarizing plates 2T and 2b when the transmission axes of the polarizing plates 2T and 2b are made parallel to each other is represented by the following formula (i), and the transmission axes of the polarizing plates 1t and 2T.
  • the transmittances Tc (2T, 2b) of the polarizing plates 2T, 2b when they are orthogonal to each other are represented by the following formula (ii).
  • Tp (2T, 2b) (1/2) ⁇ k1_2T ⁇ k1_2b + (1/2) ⁇ k2_2T ⁇ k2_2b (i)
  • Tc (2T, 2b) (1/2) ⁇ k1_2T ⁇ k2_2b + (1/2) ⁇ k2_2T ⁇ k1_2b (ii)
  • the transmittance of the glasses 20 including the liquid crystal cell 2 is proportional to Tp (2T, 2b). Therefore, in this simulation, the Tp (2T, 2b) of the system including the polarizing plates 2t and 2b having the respective characteristics is calculated, and the shutter transmittance is calculated by converting those calculation results into relative values. .
  • the shutter contrast does not simply coincide with the contrast of the polarizing plates 2T and 2b, that is, the value obtained by dividing Tp (2T, 2b) by Tc (2T, 2b). This is because depolarization is generally caused by the liquid crystal cell 2.
  • causes for causing depolarization include, for example, that members such as alignment films and electrodes have a function of depolarizing polarized light, and that polarized light is scattered in the liquid crystal layer. Therefore, the shutter contrast is calculated from the contrast of the polarizing plates 2T and 2b and the contrast of the liquid crystal cell 2.
  • a method for calculating the contrast of the liquid crystal cell 2 will be described below.
  • a standard polarizing plate Ps is prepared, and the parallel transmittance Tp (Ps) and the orthogonal transmittance Tc (Ps) of the polarizing plate Ps are measured.
  • BK_pol is an index indicating how much light leaks from the black state polarizing plate Ps, and takes a value of 1 when the same amount of light leaks as in the white state.
  • BK is an index indicating how much light is leaking from the stack (polarizing plate Ps and liquid crystal cell 2) in the black state, and the white state takes a value of 1.
  • BK_cell can be obtained by calculation using this equation.
  • BK_cell may be considered to be a value unique to the liquid crystal cell 2.
  • the shutter contrast can be calculated using the BK_cell of the liquid crystal cell 2 calculated by the above method and the BK (2T, 2b) of the polarizing plates 2T and 2b. That is, the shutter contrast is calculated from the equation 1 / (BK (2T, 2b) + BK_cell).
  • FIG. 8 A system satisfying a relationship of (single transmittance T_2t of polarizing plate 2t)> (transmittance T_2b of polarizing plate 2b) corresponds to the example according to the present invention, and the other system corresponds to the comparative example.
  • (A, D) means that the characteristic of the polarizing plate 2t is A and the characteristic of the polarizing plate 2b is D.
  • (X, Y) means that the characteristic of the polarizing plate 2t is X and the characteristic of the polarizing plate 2b is Y.
  • X and Y represent A, B, C, or D, respectively.
  • Examples 1 to 6 were able to maintain a high shutter contrast as compared with the comparative example having the same shutter transmittance.
  • the polarizing plates 1t and 2t may be either linear polarizing plates or circular polarizing plates, and the same result can be obtained with either one.
  • 1, 2, 112, 123 Liquid crystal cells 1b, 2b, 111, 113, 122, 124: Linearly polarizing plates 1t, 2t, 2T: Polarizing plates 10, 110, 210: Video display devices 20, 120, 220: Active shutters Glasses 100, 200: Stereoscopic image recognition system 213, 222: Circularly polarizing plate 214, 226: Linearly polarizing element 215, 225: ⁇ / 4 plate

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Abstract

本発明は、クロストークの発生を抑制でき、また、充分なシャッター効果を得られ、更に、消費電力の増加を伴うことなく明るい立体映像表示を得られる立体映像認識システム及びアクティブシャッターメガネを提供する。本発明は、映像表示装置、及び、アクティブシャッターメガネを含んで構成される立体映像認識システムであって、前記アクティブシャッターメガネは、第１の偏光板、液晶セル、及び、第２の偏光板を外面側からこの順に有し、前記映像表示装置は、観察面側に設けられた第３の偏光板を有し、前記第１の偏光板の単体透過率は、前記第２の偏光板の単体透過率よりも大きい立体映像認識システムである。

Description

立体映像認識システム及びアクティブシャッターメガネ
本発明は、立体映像認識システム及びアクティブシャッターメガネに関する。より詳しくは、アクティブシャッター方式の立体映像認識システムに好適な立体映像認識システム及びアクティブシャッターメガネに関するものである。
メガネを使用する立体映像認識システムとしては、アナグリフ方式、パッシブメガネ方式（以下、単にパッシブ方式とも言う。）、アクティブシャッターメガネ方式（以下、単にアクティブ方式とも言う。）、等が知られている。アナグリフ方式は、表示品位が非常に悪く、左眼用画像及び右眼用画像が混じって見える現象、いわゆるクロストークが発生してしまう。パッシブ方式及びアクティブ方式はいずれも偏光メガネを利用する。以下、アクティブ方式に用いられる偏光メガネをアクティブシャッターメガネとも言う。
パッシブ方式は、偏光メガネ自体を軽量かつ安価に製造することができるが、左眼用画像及び右眼用画像を生成するために、別々の画素を用いる必要がある。そのため、立体映像表示時において通常の平面映像表示時と比べて２倍の空間解像度を必要とし、一般的には立体映像の解像度が低い。また、表示品位もアクティブ方式に比べて低い。更に、λ／２板、λ／４板等の複屈折層を各画素にパターン形成する必要があり、映像表示装置のコストアップとなる。
それに対して、アクティブ方式は、表示性能に優れ、例えば、映像表示装置の空間解像度がフルハイビジョン（１９２０×１０８０）の場合、フルハイビジョンの解像度のまま立体表示を行うことができる。また、アクティブ方式の映像表示装置に求められる性能としては、高フレームレートと、高性能の画像処理であり、これらは現在のハイエンドの映像表示装置でも満足することができる。すなわち、映像表示装置自体に特別な部材を作り込むことなく、３Ｄコンテンツの普及前の段階においても３Ｄ表示対応の映像表示装置として展開することができる。
具体的には、例えば、特許文献１に記載のように、一対の偏光板と、該一対の偏光板の間に介在する液晶と有するアクティブシャッターメガネを用いる技術が開示されている。また、表示面上に配置された第１の偏光フィルタと、観察者の両眼前方に配置された第２の偏光フィルタと、該両偏光フィルタ間に介在する液晶封入体とを利用する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開昭６１－２２７４９８号公報 特開２００２－８２３０７号公報
しかしながら、従来のアクティブ方式の立体映像認識システムにおいては、アクティブシャッターメガネ越しに観察する立体映像の輝度が低く、せっかくの立体映像を綺麗に観察できなかった。この原因としては、下記（１）～（４）が考えられる。
（１）アクティブ方式では、映像表示装置の画面には右眼用画像及び左眼用画像が交互に時分割方式で表示される。そのため、右眼用画像表示時は左眼用のシャッターを閉じる必要があり、左眼用画像表示時は右眼用のシャッターを閉じる必要がある。すなわち、立体映像の実効的な輝度は、単純に計算しても半減してしまう。
（２）現在のところ、アクティブシャッターメガネに実用可能なシャッターデバイスとしては、液晶を利用したデバイス（液晶デバイス）に実質的に限定される。この液晶デバイスは、少なくとも一枚の偏光板を備える。そのため、アクティブシャッターメガネの透過率が低くなってしまう。
（３）アクティブシャッターメガネの液晶デバイスの応答速度が不充分であると、クロストークが発生することがある。そのため、右眼用のシャッター及び左眼用のシャッターの遮光時間を各々、１フレームの１／２以上の時間に設定することがある。
（４）アクティブ方式の映像表示装置として液晶表示装置を利用した場合、液晶表示装置の応答速度が不充分であるとクロストークが発生することがある。そのため、液晶表示装置のバックライトを高速で点滅させることがある。
上記（２）を改善する案としては、偏光板の透過率を高く調整することが容易に思いつく。しかしながら、偏光板において、透過率とコントラスト（又は偏光度）とは一般にトレードオフの関係にある。そのため、透過率を高く調整した場合、偏光板のコントラストは低くなってしまう。その結果、アクティブシャッターメガネのコントラストが低下し、クロストークが発生してしまう。したがって、この案は実用的ではない。
ここで、特許文献２の技術について説明する。図９、１０に特許文献２に記載の立体映像認識システム１１００、１２００の構成を示す。
システム１１００は、図９に示すように、映像表示装置１１１０及びアクティブシャッターメガネ１１２０を含んで構成される。表示装置１１１０は、ＣＲＴ１１１１及び直線偏光板１１１２を背面側からこの順に備える。メガネ１１２０は、液晶セル１１２２及び直線偏光板１１２３を外面側からこの順に備える。
システム１１００では、表示装置１１１０の最前面の偏光板１１１２と、メガネ１１２０の液晶セル１１２２と、偏光板１１１２とクロスニコルの関係に配置された偏光板１１２３とでシャッター機能を得ている。すなわち、表示装置１１１０の表示領域を観察した時にのみシャッター機能が発揮する。したがって、表示領域以外の領域（例えば周囲の壁）を観察した時、１枚の偏光板１１２３を有するメガネ１１２０は、シャッターとして機能しないため、観察者はフリッカーを感じることがない。また、表示領域以外の領域が明るく見える。更に、２枚の偏光板を有するアクティブシャッターメガネを利用するシステムに比べて、表示領域も明るく見える。
しかしながら、システム１１００では、次の（Ａ）～（Ｃ）のような理由で充分なシャッター効果が得られない場合がある。すなわち、立体映像表示時のコントラストが低下することがある。
（Ａ）観察者自身が顔（メガネ１１２０）を回転させると、偏光板１１１２の透過軸１１１２ｔと、偏光板１１２３の透過軸１１２３ｔとが互いに非直交の関係となる。
（Ｂ）偏光板１１１２と偏光板１１２３とが互いに非平行の関係となるように表示装置１１１０及びメガネ１１２０の相対関係が変化した場合、表示装置１１１０から出射した直線偏光は、液晶セル１１２２及び偏光板１１２３の法線方向とは異なる斜め方向からメガネ１１２０に入射し、そしてメガネ１１２０を透過する。そのため、偏光板１１１２の透過軸１１１２ｔと偏光板１１２３の透過軸１１２３ｔとの相対関係が、設計値とは異なるものとなり、全体として設計通りの偏光変換が起こらない。
（Ｃ）偏光板１１１２を出射した直線偏光が空気層を経由して液晶セル１１２２に入射する過程において、偏光度の低下が起こる。これは、偏光板１１１２と空気層との界面における反射、空気層と液晶セル１１２２との界面における反射、空気層中の微粒子（塵、埃）等による散乱、温度等の影響による。
次に、システム１２００について説明する。
システム１２００は、図１０に示すように、映像表示装置１２１０及びアクティブシャッターメガネ１２２０を含んで構成される。表示装置１２１０は、ＣＲＴ１２１１、直線偏光板１２１２及びλ／４板１２１３を背面側からこの順に備える。メガネ１２２０は、λ／４板１２２１、液晶セル１２２２及び直線偏光板１２２３を外面側からこの順に備える。
システム１２００では、表示装置１２１０の偏光板１２１２及びλ／４板１２１３と、メガネ１２２０のλ／４板１２２１、液晶セル１２２２及び偏光板１２２３とでシャッター機能を得ている。すなわち、表示装置１２１０の表示領域を観察した時にのみシャッター機能が発揮する。したがって、システム１１００と同様に、表示領域以外の領域（例えば周囲の壁）を観察した時、観察者はフリッカーを感じることがない。また、表示領域以外の領域が明るく見える。更に、２枚の偏光板を有するアクティブシャッターメガネを利用するシステムに比べて、表示領域も明るく見える。そして、表示装置１２１０からの出射光を円偏光にすることができる。そのため、観察者自身が顔（メガネ１２２０）を回転させた場合でも、システム１１００のようにシャッター機能が低下しない。
しかしながら、システム１２００では、次の（Ｄ）～（Ｆ）のような理由で充分なシャッター効果が得られず、立体映像表示時のコントラストが低下することがある。
（Ｄ）λ／４板１２１３の面内遅相軸１２１３ｓとλ／４板１２２１の面内遅相軸１２２１ｓとが互いに非平行の関係となるように表示装置１２１０及びメガネ１２２０の相対関係が変化した場合、表示装置１２１０から出射した円偏光は、λ／４板１２２１、液晶セル１２２２及び偏光板１２２３の法線方向とは異なる斜め方向からメガネ１２２０に入射し、そしてメガネ１２２０を透過する。そのため、λ／４板１２１３の面内遅相軸１２１３ｓ（及び／又は偏光板１２１２の透過軸１２１２ｔ）と、λ／４板１２２１の面内遅相軸１２２１ｓ（及び／又は偏光板１２２３の透過軸１２２３ｔ）との相対関係が、設計値とは異なるものとなり、全体として設計通りの偏光変換が起こらない。
（Ｅ）λ／４板１２１３及びλ／４板１２２１の位相差の波長分散特性の影響により、設計中心波長以外では設計通りの偏光変換が起こらない。例えば、面内遅相軸１２１３ｓ及び面内遅相軸１２２１ｓが平行となるようにメガネ１２２０が回転した場合を考えると分かりやすい。液晶セル１２２２が垂直配向モードであるとすると、この場合は結局、シャッター効果はパラレルニコルに配置された２枚の直線偏光素子に挟まれたλ／２板（＝λ／４板１２１３＋λ／４板１２２１）により実現することになる。このような場合はよく知られているように、λ／２板が広帯域化されていない限り全波長において充分な暗表示がなされない。すなわち着色を伴うシャッター効果の低下が観測される。
（Ｆ）λ／４板１２１３を出射した円偏光が空気層を経由してλ／４板１２２１に入射する過程において、偏光度の低下が起こる。これは、λ／４板１２１３と空気層との界面における反射、空気層とλ／４板１２２１との界面における反射、空気層中の微粒子（塵、埃）等による散乱、温度等の影響による。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、クロストークの発生を抑制でき、また、充分なシャッター効果を得られ、更に、消費電力の増加を伴うことなく明るい立体映像表示を得られる立体映像認識システム及びアクティブシャッターメガネを提供することを目的とするものである。
本発明者らは、クロストークの発生を抑制でき、また、充分なシャッター効果を得られ、更に、消費電力の増加を伴うことなく明るい立体映像表示を得られる立体映像認識システムについて種々検討したところ、偏光板の単体透過率に着目した。そして、アクティブシャッターメガネに第１の偏光板、液晶セル、及び、第２の偏光板を外面側からこの順に設け、映像表示装置の観察面側に第３の偏光板を設け、第１の偏光板の単体透過率を第２の偏光板の単体透過率よりも大きくすることにより、システム全体においてコントラストを維持しつつ透過率を向上でき、また、アクティブシャッターメガネ自体にシャッター機能を付与できることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明の一側面は、映像表示装置、及び、アクティブシャッターメガネを含んで構成される立体映像認識システムであって、前記アクティブシャッターメガネは、第１の偏光板、液晶セル、及び、第２の偏光板を外面側からこの順に有し、前記映像表示装置は、観察面側に設けられた第３の偏光板を有し、前記第１の偏光板の単体透過率は、前記第２の偏光板の単体透過率よりも大きい立体映像認識システム（以下、本発明に係る立体映像認識システムとも言う。）である。
本発明に係る立体映像認識システムの構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明に係る立体映像認識システムにおいて、前記液晶セルは、第１の液晶セルであり、前記映像表示装置は、液晶表示装置であり、第４の偏光板、第２の液晶セル及び前記第３の偏光板を背面側からこの順に有することが好ましい。従来の液晶表示装置は、一般的に、前面側の偏光板を備える。したがって、上記形態によれば、従来の前面側の偏光板を第３の偏光板として利用することができ、第３の偏光板を新規に設ける必要がない。そのため、コスト削減が可能になる。
本発明の他の側面は、立体映像認識システム用のアクティブシャッターメガネであって、前記アクティブシャッターメガネは、第１の偏光板、液晶セル、及び、第２の偏光板を外面側からこの順に有し、前記第１の偏光板の単体透過率は、前記第２の偏光板の単体透過率よりも大きいアクティブシャッターメガネ（以下、本発明に係るアクティブシャッターメガネとも言う。）でもある。
本発明に係るアクティブシャッターメガネの構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明によれば、クロストークの発生を抑制でき、また、充分なシャッター効果を得られ、更に、消費電力の増加を伴うことなく明るい立体映像表示を得ることができる立体映像認識システムを実現することができる。
また、本発明によれば、クロストークの発生を抑制でき、また、充分なシャッター効果を得られ、更に、消費電力の増加を伴うことなく明るい立体映像表示を得られる立体映像認識システムに好適に利用することができるアクティブシャッターメガネを実現することができる。
実施形態１の立体映像認識システムの構成を示す斜視模式図である。 実施形態１の立体映像認識システムの構成を示す斜視分解模式図である。 実施形態２の立体映像認識システムの構成を示す斜視模式図である。 実施形態２の立体映像認識システムの構成を示す斜視分解模式図である。 シミュレーションに用いた立体映像認識システムの構成を示す斜視模式図である。 シミュレーションに用いた立体映像認識システムの構成を示す斜視分解模式図である。 シミュレーションに用いた立体映像認識システムの構成と、それと等価な構成とを示す模式図である。 シャッター透過率及びシャッターコントラストの計算結果を示すグラフである。 特許文献２記載の立体映像認識システムの構成を示す斜視分解模式図である。 特許文献２記載の別の立体映像認識システムの構成を示す斜視分解模式図である。
本明細書において、アクティブシャッターメガネの内外については、メガネ装着時の観察者側を内面側、その反対側を外面側と定義する。
また、映像表示装置の前後については、観察者側を前面側（観察面側）、その反対側を背面側と定義する。
更に、前面板の前後については、観察者側を前面側、その反対側、すなわち映像表示装置側を背面側と定義する。
本明細書において、メガネの方位は、観察者が当該メガネを装着した状態において、当該観察者から見て３時方向を基準（０°方位）とし、反時計回りを正として規定される。表示装置の方位は、観察者が当該表示装置の画面を正面視した状態において、当該観察者から見て３時方向を基準（０°方位）とし、反時計回りを正として規定される。
直線偏光素子及び直線偏光板は各々、自然光（無偏光）又は偏光を直線偏光に変える機能を有するものである。特に断りのない限り、本明細書中で「直線偏光素子」又は「偏光素子」というときは保護フィルムを含まず、偏光機能を有する素子だけを指す。
本明細書において、λ／４板は、少なくとも波長５５０ｎｍの光に対して略１／４波長のリタデーションを有する層である。λ／４板のリタデーションは、波長５５０ｎｍの光に対して正確には１３７．５ｎｍであるが、１００ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であればよく、１２０ｎｍ以上、１６０ｎｍ以下であることが好ましく、１３０ｎｍ以上、１４５ｎｍ以下であることがより好ましい。
面内位相差Ｒは、複屈折層（液晶セル及びλ／４板を含む）の面内方向の主屈折率をｎｘ及びｎｙと定義し、面外方向（厚み方向）の主屈折率をｎｚ、複屈折層の厚みをｄと定義したとき、Ｒ＝｜ｎｘ－ｎｙ｜×ｄで定義される面内方向の位相差（単位：ｎｍ）である。これに対して、厚み方向位相差Ｒｔｈは、Ｒｔｈ＝（ｎｚ－（ｎｘ＋ｎｙ）／２）×ｄで定義される面外方向（厚み方向）の位相差（単位：ｎｍ）である。
本明細書において、複屈折層とは、光学的異方性を有する層のことである。複屈折層は、本発明の作用効果を充分に奏する観点から、面内位相差Ｒの絶対値及び厚み方向位相差Ｒｔｈの絶対値のいずれか一方が１０ｎｍ以上の値を有するものを意味し、好ましくは、２０ｎｍ以上の値を有するものを意味する。
また、等方性フィルムとは、面内位相差Ｒの絶対値及び厚み方向位相差Ｒｔｈの絶対値のいずれもが１０ｎｍ以下の値を有するものを意味し、好ましくは、５ｎｍ以下の値を有するものを意味する。
また、本明細書で偏光板の単体透過率（Ｔ）は、偏光板を１枚で使用する場合の透過率であり、式：（ｋ１＋ｋ２）／２より求める。
本明細書で偏光度は、例えば下記紫外可視分光光度計を用いて、偏光板の平行透過率（Ｔｐ）及び直交透過率（Ｔｃ）を測定し、式：偏光度（％）＝｛（Ｔｐ－Ｔｃ）／（Ｔｐ＋Ｔｃ）｝１／２×１００より求める。
平行透過率（Ｔｐ）は、同じ種類の２枚の偏光板を、互いの吸収軸が平行となるように積層して使用する場合の透過率の値である。
また、平行透過率（Ｔｐ）は、式：（ｋ１２＋ｋ２２）／２より求める。
ｋ１及びｋ２は主透過率といい、主透過率ｋ１は、偏光板にその透過軸と平行な方向に振動する直線偏光を入射させたときの透過率をいう。主透過率ｋ２は、偏光板にその透過軸と直交する方向に振動する直線偏光を入射させたときの透過率をいう。
直交透過率（Ｔｃ）は、同じ種類の２枚の偏光板を、互いに吸収軸が直交するように積層して使用する場合の透過率の値である。
また、直交透過率（Ｔｃ）は、式：ｋ１×ｋ２より求める。
主透過率ｋ１及び主透過率ｋ２の測定機器としては、例えば、紫外可視分光光度計（日本分光社製、商品名「Ｖ－７１００」）が挙げられる。測定光（偏光板試料への入射光）を直線偏光とするためには、測定機器のオプションとして用意されているグラントムソンプリズム、グランテーラープリズム等の理想的な偏光素子を用いればよい。可視波長域（波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍ）における分光透過率を測定し、ＪＩＳ　Ｚ８７０１－１９８２に規定の２度視野（Ｃ光源）により、視感度補正を行ったＹ値を透過率とする。
本明細書で偏光板のコントラスト（ＣＲ）は、偏光板の平行透過率（Ｔｐ）及び直交透過率（Ｔｃ）を測定し、式：ＣＲ＝Ｔｐ／Ｔｃより求める。
以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
（実施形態１）
本実施形態の立体映像認識システム１００は、図１に示すように、映像表示装置１１０と、アクティブシャッターメガネ１２０とを含んで構成される。
表示装置１１０には、右眼用の映像信号と、左眼用の映像信号とが交互に供給され、表示装置１１０の画面には、視差のついた右眼用画像及び左眼用画像が交互に時分割方式で表示される。
メガネ１２０は、左右のシャッター部（レンズ部）の透光及び遮光（シャッターの開閉）を交互に切り替えることができる。切り替えのタイミングは上記右眼用画像及び左眼用画像に同期される。これにより、視聴者の右眼には右眼用画像が投影され、左眼には左眼用画像が投影され、視聴者は、立体映像を認識することができる。このように、メガネ１２０の左右のシャッター部（レンズ部）はそれぞれ、シャッターとして機能すればよく、度付きレンズとして機能する必要はない。
以下、図２を参照して表示装置１１０及びメガネ１２０の構成について説明する。
表示装置１１０は、透過型の液晶表示装置であり、バックライト（図示せず）、直線偏光板（裏偏光板）１１１、液晶セル１１２及び直線偏光板（表偏光板）１１３を背面側からこの順に備える。偏光板１１１、１１３は、粘着剤又は接着剤によって液晶セル１１２に貼り付けられている。
メガネ１２０の左右のシャッター部はそれぞれ、直線偏光板（外偏光板）１２２、液晶セル１２３及び直線偏光板（内偏光板）１２４を外面側からこの順に備える。偏光板１２２、１２４は、粘着剤又は接着剤によって液晶セル１２３に貼り付けられている。
そして、偏光板１２２の単体透過率（Ｔ１）は、偏光板１２４の単体透過率（Ｔ２）よりも大きい。これにより、システム全体においてコントラストを維持しつつ透過率を向上することができる。
Ｔ１とＴ２の差（ΔＴ＝Ｔ１－Ｔ２）は、好ましくは０．２～３．０％であり、より好ましくは０．５～２．０％である。ΔＴが０．２％未満であると、システム全体における透過率の向上効果が充分に得られないことがある。一方、ΔＴが３．０％を超えると、システム全体におけるコントラストが低下することがある。
偏光板１２２のコントラスト（ＣＲ１）と、偏光板１２４のコントラスト（ＣＲ２）とについては特に限定されず、各々、適宜設定することができる。なお、上述のようにΔＴ＞０に調整した場合、現在の量産技術では一般的にはＣＲ１＜ＣＲ２となる。しかしながら、単体透過率と独立にコントラストが調整できる場合は、ＣＲ１及びＣＲ２は共に高ければ高い程好ましく、ＣＲ＝ＣＲ１又はＣＲ＞ＣＲ２であってもよい。
偏光板１１１、１１３の単体透過率は、適宜設定することができるが、通常は、偏光板１１１、１１３の単体透過率は、互いに実質的に等しい。
また、偏光板１１１、１１３のコントラストについても、適宜設定することができるが、通常は、偏光板１１１、１１３のコントラストは、互いに実質的に等しい。
偏光板１１１、１１３の単体透過率及びコントラストと、偏光板１２２、１２４の単体透過率及びコントラストとは、別個に設定することができる。しかしながら、通常は、偏光板１２４の単体透過率及びコントラストはそれぞれ、偏光板１１１、１１３の単体透過率及びコントラストと実質的に等しい。
したがって、偏光板１１３の単体透過率（Ｔ３）は、偏光板１２２の単体透過率（Ｔ１）よりも小さく、偏光板１１３のコントラスト（ＣＲ３）は、偏光板１２２のコントラスト（ＣＲ１）よりも高い。
偏光板１１１、１１３は、互いにクロスニコルに配置されている。また、偏光板１２２、１２４も、互いにクロスニコルに配置されている。すなわち、偏光板１１１の透過軸１１１ｔと、偏光板１１３の透過軸１１３ｔとのなす角は、略９０°（好適には８７～９３°、より好適には８９～９１°）に設定され、偏光板１２２の透過軸１２２ｔと、偏光板１２４の透過軸１２４ｔとのなす角は、略９０°（好適には８７～９３°、より好適には８９～９１°）に設定される。
ただし、偏光板１１１、１１３の透過軸の配置関係は液晶セル１１２のモードに合せて適宜設定でき、パラレルニコルであってもよい。また、偏光板１２２、１２４の透過軸の配置関係についても液晶セル１２３のモードに合せて適宜設定でき、パラレルニコルであってもよい。
偏光板１２２の透過軸１２２ｔは、観察者がメガネ１２０装着時、上下方向を向くように設定されている。より具体的には、透過軸１２２ｔは、８７～９３°方位（好適には８９～９１°方位）の範囲内に設定されている。
偏光板１１３の透過軸１１３ｔは、表示装置１１０の画面を正面視した時、実質的に鉛直方向を向くように設定されている。より具体的には、透過軸１１３ｔは、８７～９３°方位（好適には８９～９１°方位）の範囲内に設定されている。
各偏光板１１１、１１３、１２２、１２４は、直線偏光素子を含む。直線偏光素子としては、典型的にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたものが挙げられる。機械強度や耐湿熱性を確保するために、各偏光板は、通常、ＰＶＡフィルムの両面に接着層を介してラミネートされた、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の保護フィルムを更に含む。
偏光板１１１の直線偏光素子と、偏光板１１３の直線偏光素子との間には、光学補償を目的として、適宜、複屈折層が設けられてもよい。同様の目的から、偏光板１２２の直線偏光素子と、偏光板１２４の直線偏光素子との間には、適宜、複屈折層が設けられてもよい。
また、偏光板１１３の前面側の最表面には、表面処理層が設けられてもよい。
なお、表面処理層としては、大きく次の３つのものが挙げられる。第一に、傷付防止のためのハードコート層、第二に、防眩性を付与するためのＡＧ（Ａｎｔｉ　Ｇｌａｒｅ）層、第三に、表面反射を低減させるための反射防止層である。
反射防止層としては、反射率が低いＡＲ（Ａｎｔｉ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）層、反射率がＡＲ層よりも高いＬＲ（Ｌｏｗ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）層、モスアイ層等が挙げられる。
なお、表面処理層は、透明な基材フィルム（例えば、プラスチックフィルム）上に形成されていてもよい。
液晶セル１１２としては特に限定されず、例えば、垂直配向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ（ＶＡ））モード、面内スイッチング（Ｉｎ　Ｐｌａｎｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＩＰＳ））モード、フィールドフリンジスイッチング（Ｆｉｅｌｄ　Ｆｒｉｎｇｅ　Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ（ＦＦＳ））モード等の表示モードの液晶セルが挙げられる。液晶セル１１２は、２枚の透明基板と、この２枚の基板の間に狭持された液晶層と、２枚の基板の少なくとも一方に形成された透明電極とを備える。液晶セル１１２の駆動方式としては特に限定されず、単純マトリクス方式（パッシブマトリクス方式）、プラズマアドレス方式等であってもよいが、なかでもＴＦＴ方式（アクティブマトリクス方式）が好適である。
液晶セル１２３としては表示装置１１０のフレームレートに同期できる程度の応答速度を確保できるものであれば特に限定されず、例えば、捩れネマチック（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ（ＴＮ））モード、光学補償複屈折（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ（ＯＣＢ））モード等の表示モードの液晶セルが挙げられる。液晶セル１２３は、２枚の透明基板と、この２枚の基板の間に狭持された液晶層と、２枚の基板の少なくとも一方に形成された透明電極とを備える。
上述のように、偏光板１２２の単体透過率は、偏光板１２４の単体透過率よりも大きい。したがって、システム全体においてコントラストを維持しつつ透過率を向上することができる。
メガネ１２０単体の光学特性は、偏光板１２２、１２４及び液晶セル１２３の性能で決定される。しかしながら、システム全体のコントラスト及び透過率は、表示装置１１０の偏光板１１３の性能にも依存する。すなわち、偏光板１１３が偏光板１２２の性能を補完することができる。したがって、偏光板１２２の性能を偏光板１２４よりも低くしても、システム全体においてコントラストを維持しつつ透過率を向上することができる。
また、本実施形態においては、シャッター機能はメガネ１２０の偏光板１２２、１２４及び液晶セル１２３により得られる。そのため、メガネ１２０及び表示装置１１０の相対関係とは無関係に、常に良好なシャッター効果が得られる。すなわち、特許文献２の課題で述べた上記（Ｂ）の要因が発生しない。また、特許文献２の課題で述べた上記（Ｃ）のシャッター効果阻害要因も発生しない。
なお、表示装置１１０としては液晶表示装置に特に限定されず、その他、プラズマディスプレイ、有機又は無機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プロジェクタ等であってもよい。ただし、これらの表示装置を適用する場合は、別途、偏光板１１３を設ける必要があり、コストアップ要因となる。それに対して、表示装置１１０として液晶表示装置を適用することで、偏光板１１３として従来の表偏光板を利用することができるので、偏光板１１３がコストアップ要因とならない。
（実施形態２）
本実施形態の立体映像認識システム２００は、図３に示すように、映像表示装置２１０と、アクティブシャッターメガネ２２０とを含んで構成される。
図４に示すように、表示装置２１０は、直線偏光板１１３の代わりに円偏光板２１３を備えることを除いて、表示装置１１０と同じである。偏光板２１３は、直線偏光素子（表偏光子）２１４及びλ／４板２１５を背面側からこの順に備える。偏光板２１３は、粘着剤又は接着剤によって液晶セル１１２に貼付されている。λ／４板２１５は、軸の相対角度略４５°で直線偏光素子２１４に貼り付けられている。
メガネ２２０は、直線偏光板１２２の代わりに円偏光板２２２を備えることを除いて、メガネ１２０と同じである。偏光板２２２は、λ／４板２２５及び直線偏光素子（外偏光子）２２６を外面側からこの順に備える。偏光板２２２は、粘着剤又は接着剤によって液晶セル１２３に貼り付けられている。λ／４板２２５は、軸の相対角度略４５°で外側偏光素子２２６に貼り付けられている。
このように、本実施形態の立体映像認識システムには、一対の円偏光板を含んだ光学系が導入されている。
一方、実施形態１のシステムには、一対の直線偏光板を含んだ光学系が導入されている。したがって、観察者自身が顔（メガネ１２０）を回転させると画面輝度が大きく変化してしまう。例えば、床に寝転がって画面を視聴するようなシーンも想定すると、実施形態１のシステムは実用に耐えない。この原因は、相対角度θで重ねた２枚の直線偏光素子の透過率は、ｃｏｓθの二乗に比例するためである。
それに対して、本実施形態では、液晶セル１１２からの出射した光は、まず直線偏光素子２１４の透過軸２１４ｔと平行な直線偏光となり、そしてλ／４板２１５により円偏光に変更される。そして、この円偏光は、λ／４板２２５により直線偏光素子２２６の透過軸２２６ｔと平行な直線偏光に再変換される。そして、この直線偏光は直線偏光素子２２６に入射する。このように、λ／４板２２５へは軸性のない円偏光が入射することになるため、λ／４板２１５、２２５を設けない場合とは異なり、表示装置２１０及びメガネ２２０の相対方位とは無関係に一定の画面輝度が得られる。掌性の同じ２枚の円偏光素子を重ねると、それらの軸の相対角度によらず透過率が一定となることを応用したものである。
また、偏光板２２２の単体透過率は、偏光板１２４の単体透過率よりも大きい。これにより、システム全体においてコントラストを維持しつつ透過率を向上することができる。
偏光板２２２の単体透過率及びコントラストは、偏光板１２２の単体透過率及びコントラストと同様に設定することができる。
また、偏光板２１３の単体透過率及びコントラストは、偏光板１１３の単体透過率及びコントラストと同様に設定することができる。
偏光板１１１、２１３は、互いにクロスニコルに配置されている。また、偏光板２２２、１２４も、互いにクロスニコルに配置されている。すなわち、偏光板１１１の透過軸１１１ｔと、直線偏光素子２１４の透過軸２１４ｔとのなす角は、略９０°（好適には８７～９３°、より好適には８９～９１°）に設定され、直線偏光素子２２６の透過軸２２６ｔと、偏光板１２４の透過軸１２４ｔとのなす角は、略９０°（好適には８７～９３°、より好適には８９～９１°）に設定される。
ただし、偏光板１１１、２１３の透過軸の配置関係は液晶セル１１２のモードに合せて適宜設定でき、パラレルニコルであってもよい。また、偏光板２２２、２２４の透過軸の配置関係についても液晶セル１２３のモードに合せて適宜設定でき、パラレルニコルであってもよい。
直線偏光素子２２６の透過軸２２６ｔは、観察者がメガネ２２０装着時、上下方向を向くように設定されている。より具体的には、透過軸２２６ｔは、８７～９３°方位（好適には８９～９１°方位）の範囲内に設定されている。
直線偏光素子２１４の透過軸２１４ｔは、表示装置２１０の画面を正面視した時、実質的に鉛直方向を向くように設定されている。より具体的には、透過軸２１４ｔは、８７～９３°方位（好適には８９～９１°方位）の範囲内に設定されている。
直線偏光素子２１４、２２６としては、典型的にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フィルムに二色性を有するヨウ素錯体等の異方性材料を吸着配向させたものが挙げられる。機械強度や耐湿熱性を確保するために、各直線偏光素子２１４、２２６の両面には、接着層を介して、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルム等の保護フィルムが貼り付けられてもよい。
偏光板１１１の直線偏光素子と、直線偏光素子２１４との間には、光学補償を目的として、適宜、複屈折層が設けられてもよい。同様の目的から、直線偏光素子２２６と、偏光板１２４の直線偏光素子との間には、適宜、複屈折層が設けられてもよい。
また、偏光板２１３の前面側の最表面には、上述の表面処理層が設けられてもよい。
直線偏光素子２２６の透過軸２２６ｔと、λ／４板２２５の面内遅相軸２２５ｓとがなす角度をφ１とし、直線偏光素子２１４の透過軸２１４ｔと、λ／４板２１５の面内遅相軸２１５ｓとがなす角度をφ２と定義するとき、本実施形態の立体映像認識システムは、下記式（１）及び（２）、又は、（３）及び（４）を満たす。
４０°≦φ１≦５０°　　　　　　　（１）
４０°≦φ２≦５０°　　　　　　　（２）
１３０°≦φ１≦１４０°　　　　　（３）
１３０°≦φ２≦１４０°　　　　　（４）
ただし、φ１は、λ／４板２２５側から見て測り、直線偏光素子２２６の透過軸２２６ｔの方向を基準として反時計方向に正と測る。同様に、φ２は、λ／４板２１５側から見て測り、直線偏光素子２１４の透過軸２１４ｔの方向を基準として反時計方向に正と測る。
φ１について、好適な範囲は、４２°≦φ１≦４８°又は１３２°≦φ１≦１３８°であり、より好適な範囲は、４４°≦φ１≦４６°又は１３４°≦φ１≦１３６°であり、φ２について、好適な範囲は、４２°≦φ２≦４８°又は１３２°≦φ２≦１３８°であり、より好適な範囲は、４４°≦φ２≦４６°又は１３４°≦φ２≦１３６°である。
λ／４板２１５、２２５の材料については特に限定されず、例えば、ポリマーフィルムを延伸したものを用いることができる。ポリマーとしては、固有複屈折が正の材料が挙げられ、より具体的には、例えば、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ノルボルネン、トリアセチルセルロース、ジアチルセルロース等が挙げられる。
λ／４板２１５、２２５の形成方法は特に限定されないが、λ／４板２１５、２２５はそれぞれ、直線偏光素子２１４、２２６とともに円偏光板を構成するため、直線偏光素子２１４、２２６と略４５°の相対角度を成して積層される。したがって、λ／４板２１５、２２５は、ロールフィルムの流れ方向に対して斜め方向に延伸配向させる斜め延伸法を用いて形成されることが特に好ましい。
このように、λ／４板２１５、２２５はそれぞれ、直線偏光素子２１４、２２６に隣接することが好ましい。すなわち、λ／４板２１５と直線偏光素子２１４との間には複屈折層が設けられないことが好ましく、λ／４板２２５と直線偏光素子２２６との間には複屈折層が設けられないことが好ましい。これにより、λ／４板２１５及び直線偏光素子２１４により所望の円偏光板を容易に構成できるとともに、λ／４板２２５及び直線偏光素子２２６により所望の円偏光板を容易に構成できる。ただしこのとき、λ／４板２１５及び直線偏光素子２１４の間と、λ／４板２２５及び直線偏光素子２２６の間との少なくとも一方には、等方性フィルムが配置されてもよい。また、λ／４板２１５と直線偏光素子２１４との間に複屈折層があってもよく、この場合でも、該複屈折層の遅相軸を、直線偏光素子２１４の透過軸と略平行又は略直交をなす方向に設定することで、該複屈折層の複屈折機能を実質的に無効化し、λ／４板２１５と直線偏光素子２１４との間に複屈折層が設けられていない場合と同様の効果を得ることができる。同様に、λ／４板２２５と直線偏光素子２２６との間に複屈折層があってもよく、この場合でも、該複屈折層の遅相軸を、直線偏光素子２２６の透過軸と略平行又は略直交をなす方向に設定することで、該複屈折層の複屈折機能を実質的に無効化し、λ／４板２２５と直線偏光素子２２６との間に複屈折層が設けられていない場合と同様の効果を得ることができる。なお、これらの場合において、略平行とは、両軸のなす角が０°±３°の範囲内であることが好ましく、０°±１°の範囲内であることがより好ましく、略直交とは、両軸のなす角が９０°±３°の範囲内であることが好ましく、９０°±１°の範囲内であることがより好ましい。
本実施形態によれば、アクティブシャッターメガネ２２０の外面側に、入射光（円偏光）の偏光方位とは無関係に透過率が一定となる円偏光子（λ／４板２２５及び直線偏光素子２２６）が設けられ、更に、その透過率を最大化するために、表示装置２１０から出射される光の偏光状態を円偏光に最適化している。このように、本実施形態では、表示装置２１０からは円偏光が出射され、メガネ２２０には円偏光が入射されるため、観察者が頭部（メガネ２２０）を回転させても表示が暗くなることがなく、消費電力の増加を伴うことなく常に明るい立体映像が得られる。
また、本実施形態においては、シャッター機能はメガネ２２０の直線偏光素子２２６、液晶セル１２３及び直線偏光素子１２４により得られる。そのため、メガネ２２０及び表示装置２１０の相対関係とは無関係に、常に良好なシャッター効果が得られる。すなわち、特許文献２の課題で述べた上記（Ｄ）の要因が発生しない。また、特許文献２の課題で述べた上記（Ｅ）、（Ｆ）のシャッター効果阻害要因も発生しない。
表示装置２１０の種類は特に限定されず、液晶表示装置の他、プラズマディスプレイ、有機又は無機ＥＬディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プロジェクタ等であってもよい。しかしながら、実施形態１の場合と同じ観点からは、表示装置２１０は、液晶表示装置であることが好ましい。
なお、λ／４板２１５は、直線偏光素子２１４及びλ／４板２２５の間に配置される限りは、その配置場所は特に限定されない。例えば、本実施形態の立体映像認識システムは、更に前面板（図示せず）を含み、λ／４板２１５は、前面板に設けられてもよい。
なお、前面板は、表示装置２１０の画面の前面側、すなわち画面前方に配置された透明な部材であり、表示装置２１０の画面（表示領域）を覆って配置される。前面板は、様々な衝撃から表示装置２１０を保護するための保護板、又は、タッチパネルを含む。前面板の前面側の最表面には、上述の表面処理層が設けられてもよい。
保護板の材料としては、透明性が高く、かつ機械的強度が高いことが好ましく、強化ガラスや、ポリカーボネート、アクリル等からなる樹脂が好適である。
タッチパネルは、各種の情報を入力する入力装置であり、タッチパネルの表面をタッチ（押圧）することによって表示装置２１０の画面を透視しながら情報を入力することができる。このように、タッチパネルは、画面上の所定の箇所を指、ペン等でタッチするだけで表示装置２１０を対話的、直感的に操作することができる。
タッチパネルの動作原理は特に限定されず、抵抗膜方式、静電容量結合方式、赤外線方式、超音波方式、電磁誘導結合方式等が挙げられるが、なかでもコスト削減の観点からは、抵抗膜方式及び静電容量結合方式が好適である。
表示装置２１０及び前面板の間の構成は、表示装置２１０から出射される光の偏光状態を大きく変化させることがなければ特に限定されない。これらの間には、空気層があってもよいし、なくてもよい。また、粘着剤又は接着剤を含む層があってもよい。更に、等方性フィルムがあってもよい。そして、複屈折層があってもよく、この場合でも、該複屈折層の遅相軸を、直線偏光素子２１４の透過軸と略平行又は略直交をなす方向に設定することで、該複屈折層の複屈折機能を実質的に無効化し、λ／４板２１５と直線偏光素子２１４との間に複屈折層が設けられていない場合と同様の効果を得ることができる。なお、この場合において、略平行とは、両軸のなす角が０°±３°の範囲内であることが好ましく、０°±１°の範囲内であることがより好ましく、略直交とは、両軸のなす角が９０°±３°の範囲内であることが好ましく、９０°±１°の範囲内であることがより好ましい。
また、前面板は、観察者によって任意に設置可能な部材であってもよい。これにより、平面映像表示時は前面板を取り外し、前面板を介さずに平面映像を視認することができるので、平面映像表示時の画面輝度を向上することができる。
以下に、コンピュータシミュレーションによって本発明の効果を検証した結果を示す。
シミュレーションに用いたシステムは、図５に示すように、表示装置１０と、アクティブシャッターメガネ２０とを含む。
表示装置１０は、透過型の液晶表示装置であり、図６に示すように、直線偏光板１ｂ、液晶セル１及び偏光板１ｔを背面側からこの順に備える。
メガネ２０の左右のシャッター部はそれぞれ、偏光板２ｔ、液晶セル２及び直線偏光板２ｂを外面側からこの順に備える。
偏光板１ｔ、１ｂは、互いにクロスニコルに配置されている。また、偏光板２ｔ、２ｂも、互いにクロスニコルに配置されている。
偏光板１ｂの透過軸は、０°方位に設定され、偏光板１ｔの透過軸は、９０°方位に設定されている。偏光板２ｔの透過軸は、９０°方位に設定され、偏光板２ｂの透過軸は、０°方位に設定されている。
偏光板２ｔ、２ｂの特性は、下記表１のＡ～Ｄいずれかの特性に設定した。偏光板１ｔ、１ｂの特性はいずれも、特性Ａに設定した。なお、特性Ａは、現在市販されている標準的な偏光板の特性と同程度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
そして、偏光板２ｔ、２ｂの特性をそれぞれＡ～Ｄに入れ替えながら、シャッター透過率及びシャッターコントラストを計算した。なお、シャッター透過率及びシャッターコントラストは各々、メガネ２０の偏光板２ｔ、２ｂに表示装置１０の偏光板１ｔを加えた３枚の偏光板の特性に基づき算出される、透過率及びコントラストである。具体的な計算方法を以下に示す。
説明の前提として、偏光板１ｔの主透過率ｋ１（透過軸方向に振動する光の透過率）をｋ１＿１ｔ、偏光板１ｔの主透過率ｋ２（吸収軸方向に振動する光の透過率）をｋ２＿１ｔと定義する。また、偏光板２ｔの主透過率ｋ１をｋ１＿２ｔ、偏光板２ｔの主透過率ｋ２をｋ２＿２ｔと定義する。更に、偏光板２ｂの主透過率ｋ１をｋ１＿２ｂ、偏光板２ｂの主透過率ｋ２をｋ２＿２ｂと定義する。
本システムにおいて、偏光板１ｔと偏光板２ｔの透過軸は、互いに平行である。したがって、偏光板１ｔと偏光板２ｔは、図７に示すように、主透過率ｋ１がｋ１＿２Ｔ（＝ｋ１＿１ｔ×ｋ１＿２ｔ）であり、主透過率ｋ２がｋ２＿２Ｔ（＝ｋ２＿１ｔ×ｋ２＿２ｔ）である１枚の偏光板２Ｔと等価である。
そして、偏光板２Ｔ、２ｂの透過軸を互いに平行にしたときの偏光板２Ｔ、２ｂの透過率Ｔｐ（２Ｔ、２ｂ）は、下記式（ｉ）で表され、偏光板１ｔ、２Ｔの透過軸を互いに直交させたときの偏光板２Ｔ、２ｂの透過率Ｔｃ（２Ｔ、２ｂ）は、下記式（ｉｉ）で表される。
Ｔｐ（２Ｔ、２ｂ）＝（１／２）×ｋ１＿２Ｔ×ｋ１＿２ｂ＋（１／２）×ｋ２＿２Ｔ×ｋ２＿２ｂ・・・（ｉ）
Ｔｃ（２Ｔ、２ｂ）＝（１／２）×ｋ１＿２Ｔ×ｋ２＿２ｂ＋（１／２）×ｋ２＿２Ｔ×ｋ１＿２ｂ・・・（ｉｉ）
これらの透過率には液晶セル２の特性が考慮されていないが、液晶セル２を含むメガネ２０の透過率は、Ｔｐ（２Ｔ、２ｂ）に比例する。そのため、本シミュレーションでは、各特性の偏光板２ｔ、２ｂを含むシステムのＴｐ（２Ｔ、２ｂ）を計算し、それらの計算結果を相対的な値に変換することによってシャッター透過率を算出している。
一方、シャッターコントラストは、偏光板２Ｔ、２ｂのコントラスト、すなわち、Ｔｐ（２Ｔ、２ｂ）をＴｃ（２Ｔ、２ｂ）割った値に単純に一致しない。これは、一般に、液晶セル２によって偏光解消が引き起こされるためである。偏光解消を引き起こす原因としては、例えば、配向膜、電極等の部材が偏光を解消する作用を有していること、偏光が液晶層内で散乱することが挙げられる。したがって、シャッターコントラストは、偏光板２Ｔ、２ｂのコントラストと、液晶セル２のコントラストとから算出される。
偏光板２Ｔ、２ｂのコントラストＣＲ（２Ｔ、２ｂ）は、ＣＲ（２Ｔ、２ｂ）＝Ｔｐ（２Ｔ、２ｂ）／Ｔｃ（２Ｔ、２ｂ）の式から算出される。また、コントラストＣＲ（２Ｔ、２ｂ）の逆数（＝１／ＣＲ（２Ｔ、２ｂ））をＢＫ（２Ｔ、２ｂ）とする。
液晶セル２のコントラストの算出方法を以下に示す。
まず、標準的な偏光板Ｐｓを用意し、偏光板Ｐｓの平行透過率Ｔｐ（Ｐｓ）及び直交透過率Ｔｃ（Ｐｓ）を測定する。そして、偏光板ＰｓのコントラストＣＲ（Ｐｓ）（＝Ｔｐ（Ｐｓ）／Ｔｃ（Ｐｓ））を算出し、その逆数（＝１／ＣＲ（Ｐｓ））をＢＫ＿ｐｏｌとする。ＢＫ＿ｐｏｌは、黒状態の偏光板Ｐｓからどれだけ光が漏れているかを示す指標であり、白状態と同じだけ光が漏れたときに１の値をとる。
次に、偏光板Ｐｓ及び液晶セル２が積層されたスタックのコントラストＣＲ（Ｐｓ、２）を測定し、その逆数（＝１／ＣＲ（Ｐｓ、２））をＢＫとする。ＢＫは、黒状態の上記スタック（偏光板Ｐｓ及び液晶セル２）からどれだけ光が漏れているかを示す指標であり、白状態が１の値をとる。
この光漏れＢＫは、偏光板Ｐｓ由来の光漏れＢＫ＿ｐｏｌと、液晶セル２由来の光漏れＢＫ＿ｃｅｌｌの和であると考えて、ＣＲ（Ｐｓ、２）＝１／ＢＫ＝１／（ＢＫ＿ｐｏｌ＋ＢＫ＿ｃｅｌｌ）の式が成立すると考える。ここで、ＢＫ＿ｐｏｌとＢＫは実測できるので、ＢＫ＿ｃｅｌｌはこの式を用いて計算により求めることができる。また、ＢＫ＿ｃｅｌｌは液晶セル２に固有の値であると考えてよい。詳細な説明は省略するが、このようにして求めた液晶セル２のコントラストは実験結果をよく再現することが本発明者らの検討でわかっている。
したがって、シャッターコントラストは、上記方法により算出された液晶セル２のＢＫ＿ｃｅｌｌと、偏光板２Ｔ、２ｂのＢＫ（２Ｔ、２ｂ）とを用いて計算することができる。すなわち、シャッターコントラストは、１／（ＢＫ（２Ｔ、２ｂ）＋ＢＫ＿ｃｅｌｌ）の式から算出される。
シャッター透過率及びシャッターコントラストの計算結果を下記表２及び図８に示す。
（偏光板２ｔの単体透過率Ｔ＿２ｔ）＞（偏光板２ｂの透過率Ｔ＿２ｂ）の関係を満たすシステムが本発明に係る実施例に相当し、それら以外が比較例に相当する。なお、図８において、例えば、（Ａ，Ｄ）は、偏光板２ｔの特性がＡであり、偏光板２ｂの特性がＤであることを意味する。すなわち、図８において、（Ｘ，Ｙ）は、偏光板２ｔの特性がＸであり、偏光板２ｂの特性がＹであることを意味する。ただし、Ｘ、Ｙはそれぞれ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのいずれかを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
表２及び図８に示すように、Ｔ＿２ｔ＞Ｔ＿２ｂの関係を満たす実施例１～６は、Ｔ＿２ｔ＝Ｔ＿２ｂの関係を満たす比較例１～４、及び、Ｔ＿２ｔ＜Ｔ＿２ｂの関係を満たす比較例５～１０とは異なり、シャッター透過率の向上とシャッターコントラストの維持の両立が可能であることがわかった。
また、実施例１～６は、シャッター透過率が同程度の比較例と比べて、高いシャッターコントラストを維持できていることがわかった。
更に、上記各実施例及び比較例のアクティブシャッターメガネを実際に試作し、シミュレーションと同様の結果を得られることを実験でも確認した。
なお、偏光板１ｔ、２ｔは、直線偏光板及び円偏光板のいずれであってもよく、どちらであっても同じ結果を得ることができる。
本願は、２０１０年１０月２２日に出願された日本国特許出願２０１０－２３７７６５号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１、２、１１２、１２３：液晶セル
１ｂ、２ｂ、１１１、１１３、１２２、１２４：直線偏光板
１ｔ、２ｔ、２Ｔ：偏光板
１０、１１０、２１０：映像表示装置
２０、１２０、２２０：アクティブシャッターメガネ
１００、２００：立体映像認識システム
２１３、２２２：円偏光板
２１４、２２６：直線偏光素子
２１５、２２５：λ／４板

Claims (3)

  1. 映像表示装置、及び、アクティブシャッターメガネを含んで構成される立体映像認識システムであって、
    前記アクティブシャッターメガネは、第１の偏光板、液晶セル、及び、第２の偏光板を外面側からこの順に有し、
    前記映像表示装置は、観察面側に設けられた第３の偏光板を有し、
    前記第１の偏光板の単体透過率は、前記第２の偏光板の単体透過率よりも大きいことを特徴とする立体映像認識システム。
  2. 前記液晶セルは、第１の液晶セルであり、
    前記映像表示装置は、液晶表示装置であり、第４の偏光板、第２の液晶セル及び前記第３の偏光板を背面側からこの順に有することを特徴とする請求項１記載の立体映像認識システム。
  3. 立体映像認識システム用のアクティブシャッターメガネであって、
    前記アクティブシャッターメガネは、第１の偏光板、液晶セル、及び、第２の偏光板を外面側からこの順に有し、
    前記第１の偏光板の単体透過率は、前記第２の偏光板の単体透過率よりも大きいことを特徴とするアクティブシャッターメガネ。
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