(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像表示装置と観察者との間に設けられ、当該画像表示装置で互いに直交する偏光方向で表示された画像の画像光を前記偏光方向に応じて選択的に透過する観察者用の透過光選択装置において、
前記偏光方向のいずれか一方の画像光を透過する第１の偏光フィルタ及び前記第１の偏光フィルタを透過した光に位相差を与えて複数の偏光方向の光が混在した光として観察者側へ出射する第１の位相差フィルムを有する第１の光選択部と、
前記第１の偏光フィルタと偏光透過軸の方向が直交関係にある第２の偏光フィルタ及び前記第２の偏光フィルタを透過した光に位相差を与えて複数の偏光方向の光が混在した光として前記観察者側へ出射する第２の位相差フィルムを有する第２の光選択部とを備え、
前記偏光フィルタを前記画像表示装置側、前記位相差フィルムを前記観察者側に配置して一体に形成したことを特徴とする透過光選択装置。
【請求項２】
前記画像表示装置から互いに直交する偏光方向の画像をそれぞれ表示するタイミングを受信する通信部と、
前記第１の光選択部で前記第１の偏光フィルタと前記第１の位相差フィルムの間に設けられ、偏光透過軸を直交する方向に交互に切り替え可能な第１のシャッタと、
前記第２の光選択部で前記第２の偏光フィルタと前記第２の位相差フィルムの間に設けられ、偏光透過軸を直交する方向に交互に切り替え可能な第２のシャッタと、
前記通信部で受信された表示タイミングに応じて、前記第１及び前記第２のシャッタの偏光透過軸の切り替えを制御する制御部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の透過光選択装置。
【請求項３】
前記第１及び前記第２の位相差フィルムは、偏光透過軸の方向が異なる領域を少なくとも２つ以上有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の透過光選択装置。
【請求項４】
偏光方向が互いに直交する画像光を出射する画像表示装置と、請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の透過光選択装置とを備えた立体画像表示装置。
【請求項５】
画像表示装置で互いに直交する偏光方向で表示された画像の画像光を、前記画像表示装置と観察者との間に設けられた観察者用の透過光選択装置で前記偏光方向に応じて選択的に透過させて、前記観察者に当該画像を立体表示する立体画像表示方法において、
前記透過光選択装置内で空気層を介さずに、前記画像表示装置から出射された少なくとも一方の偏光方向の画像光を前記観察者の右目用画像及び左目用画像として透過させるにあたり、前記観察者の目に入射させる右目用画像及び左目用画像の各画像光が、複数の異なる偏光方向の光が混在した光になるよう位相差を与えることを特徴とする立体画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像表示装置で右目用画像と左目用画像を表示し、観察者の右目へ右目用画像の画像光を選択的に透過させ、左目に左目用画像の画像光を選択的に透過させる透過光選択装置、これを用いた立体画像表示装置及び立体画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、立体画像情報とともに文字情報も確実かつ鮮明に観察できる立体画像表示装置が開示されている。この装置は、分割波長板フィルタよりも狭い領域において光を円偏光に変換する１／４波長板のような円偏光手段を有するので、円偏光手段のある領域では、右目用画像及び左目用画像に分離されたそれぞれの画像が確実に観察者の右目又は左目に入射するため、鮮明な立体画像を得ることができる。一方、円偏光手段以外の分割波長板フィルタの領域では、円偏光手段が機能しないために、文字情報が分離されず、観察者の右目及び左目の双方に十分に入射する。従って、この領域においては、観察者が文字情報を鮮明に観察することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５７４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される発明を含む従来の技術では、右目用画像と左目用画像とを偏光方向で選択するため、片方の目には必ず一方の偏光しか到達しない。
なお、偏光は、直線偏光である場合のＰ偏光とＳ偏光、円偏光である場合の右回りと左回りというようにそれぞれ直交する２種類の光に分けられる。また、電磁波としての性質から、光も干渉現象を起こすが、同じ種類の光であると、波同士が強めあったり弱めあったりする干渉が起こり易くなる。この干渉のし易さを表す指標の１つにコヒーレンス度がある。
上述のように、従来の技術は、右目用画像と左目用画像とを偏光方向で選択するため、元々は直交する２種類の光であったところを、片方の目では必ず１種類の光が選択されて見ることになる。このため、光波の干渉が起こって、スペックル又はシンチレーションによる画像のちらつきが大きくなるという課題があった。
このような画像のちらつきは、画像表示装置の光源としてコヒーレンス度の高いレーザやＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた場合、又は画像表示装置が投写倍率の大きいプロジェクタであったり、プロジェクションテレビである場合等に顕著になる。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スペックル等の光のコヒーレンス度に起因した画像劣化を低減できる透過光選択装置、立体画像表示装置及び立体画像表示方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る透過光選択装置は、画像表示装置と観察者との間に設けられ、当該画像表示装置で互いに直交する偏光方向で表示された画像の画像光を、偏光方向に応じて選択的に透過する観察者用の透過光選択装置において、偏光方向のいずれか一方の画像光を透過する第１の偏光フィルタ及び第１の偏光フィルタを透過した光に位相差を与えて複数の偏光方向の光が混在した光として観察者側へ出射する第１の位相差フィルムを有する第１の光選択部と、第１の偏光フィルタと偏光透過軸の方向が直交関係にある第２の偏光フィルタ及び第２の偏光フィルタを透過した光に位相差を与えて複数の偏光方向の光が混在した光として観察者側へ出射する第２の位相差フィルムを有する第２の光選択部とを備え、偏光フィルタが画像表示装置側、位相差フィルムが観察者側に配置して一体に形成される。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、スペックル等の光のコヒーレンス度に起因した画像劣化を低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による立体画像表示装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による立体画像表示装置の他の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２による立体画像表示装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態２による立体画像表示装置の他の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３による立体画像表示装置の構成を示す図である（時刻ｔ＝ｔ１）。
【図６】この発明の実施の形態３による立体画像表示装置の構成を示す図である（時刻ｔ＝ｔ２）。
【図７】この発明の実施の形態４による立体画像表示装置の構成を示す図である（時刻ｔ＝ｔ１）。
【図８】この発明の実施の形態４による立体画像表示装置の構成を示す図である（時刻ｔ＝ｔ２）。
【図９】この発明の実施の形態５による立体画像表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図１０】実施の形態５による画像表示装置の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態５による画像表示装置の他の構成を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態６による立体画像表示装置の構成を概略的に示す図である。
【図１３】実施の形態６による画像表示装置の構成を示す図である。
【図１４】実施の形態６による画像表示装置の他の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による立体画像表示装置の構成を示す図である。図１において、実施の形態１の立体画像表示装置１は、観察者が、透過光選択装置２を通して見ることで、画像表示装置３の画面６上の画像が立体的に表示されて見える装置である。
透過光選択装置２は、画像表示装置３の画面６上に表示された左目用画像の画像光７ａと右目用画像の画像光７ｂから観察者の左目Ａと右目Ｂへの光を選択的に透過させる装置であり、例えば観察者がかける眼鏡の形で形成される。
画像表示装置３は、左目用画像に対応する偏光方向の画像光７ａと、これに偏光方向が直交する右目用画像に対応した画像光７ｂとを画面６上に表示する装置である。
【００１０】
また、透過光選択装置２は、観察者の左目Ａと右目Ｂにそれぞれ対応する２つの光選択部である、第１の光選択部２ａ及び第２の光選択部２ｂを備える。
第１の光選択部２ａは、偏光フィルタ４ａと位相差フィルム５Ａからなり、第２の光選択部２ｂは、偏光フィルタ４ｂと位相差フィルム５Ｂからなる。
偏光フィルタ４ａは、画像表示装置３の画面６に表示された画像光７ａ，７ｂのうち、観察者の左目用の画像光７ａをその偏光方向により選択的に透過させる機能を有し、偏光フィルタ４ｂは、観察者の右目用の画像光７ｂをその偏光方向により選択的に透過させる機能を有する。つまり、偏光フィルタ４ａを透過する画像光７ａは、偏光フィルタ４ｂを透過できず、反対に偏光フィルタ４ｂを透過する画像光７ｂは、偏光フィルタ４ａを透過できない。なお、偏光フィルタ４ａ，４ｂの各偏光方向は互いに直交する関係にある。
【００１１】
位相差フィルム５Ａ，５Ｂは、光が透過する際に位相差を与える構成部であり、例えば１／４波長板等を使用する。また、図１の例では、第１の位相差フィルム領域５ａと第２の位相差フィルム領域５ｂとの２種類の位相差フィルムから構成した場合を示している。
第１の位相差フィルム領域５ａと第２の位相差フィルム領域５ｂとは、偏光透過軸の方向が互いに異なり、位相差が与えられた透過光の偏光方向は、第１の位相差フィルム領域５ａと第２の位相差フィルム領域５ｂとで互いに異なる。なお、以降では、第１及び第２の位相差フィルム領域５ａ，５ｂの偏光透過軸の方向が互いに直交するように配置した場合について説明する。
【００１２】
また、第１及び第２の光選択部２ａ，２ｂにおいて、第１及び第２の位相差フィルム領域５ａ，５ｂは、位相差フィルム５Ａ面を左右に分割した略同一な面積の領域に配置される。このように構成することで、第１及び第２の位相差フィルム領域５ａ，５ｂの各領域で位相差を与えられた光の光量がほぼ等しくなる。すなわち、偏光フィルタ４ａ，４ｂを通過した偏光を、第１及び第２の位相差フィルム領域５ａ，５ｂにより位相差を与えられた偏光方向の異なる２つの光８ａ，８ｂに分けることができる。
【００１３】
図２は、実施の形態１による立体画像表示装置の他の構成を示す図であり、図１と同一構成要素には同一符号を付している。立体画像表示装置１Ａは、図１と同様に、観察者が透過光選択装置２Ａを通して見ることで、画像表示装置３の画面６上の画像が立体的に表示されて見える装置である。
透過光選択装置２Ａは、画像表示装置３で表示された左目用画像の画像光７ａと右目用画像の画像光７ｂから観察者の左目Ａと右目Ｂへの光を選択的に透過させる装置であり、第１の光選択部２ｃ及び第２の光選択部２ｄを備える。
第１の光選択部２ｃは偏光フィルタ４ａと位相差フィルム５Ａ’からなり、第２の光選択部２ｄは偏光フィルタ４ｂと位相差フィルム５Ｂ’からなる。
【００１４】
第１の光選択部２ｃの位相差フィルム５Ａ’は、図２に示すように、第２の位相差フィルム領域５ｂをベースとしたフィルム面上の複数の部分領域に、第１の位相差フィルム領域５ａがそれぞれ配置されている。ここで、第１の位相差フィルム領域５ａに相当する部分領域の面積の総和と、フィルム面上の残りの第２の位相差フィルム領域５ｂに相当する領域の面積とを略同一にする。
第２の光選択部２ｄの位相差フィルム５Ｂ’では、第１及び第２の位相差フィルム領域５ａ，５ｂが、フィルム面を上下に分割した略同一な面積の領域にそれぞれ配置される。
このように、第１及び第２の位相差フィルム領域５ａ，５ｂの形状又は配置には様々な態様が考えられる。なお、図１及び図２において、透過光選択装置２，２Ａを観察者が掛ける眼鏡として構成した場合を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第１の光選択部２ｃ及び第２の光選択部２ｄを設けたプレート状のものでもよく、望遠鏡のような形であってもかまわない。
【００１５】
また、第１の光選択部２ａ，２ｃと第２の光選択部２ｂ，２ｄにおいて、偏光フィルタ４ａ，４ｂは、画像表示装置３の画面６側にそれぞれ配置され、位相差フィルム５Ａ，５Ａ’，５Ｂ，５Ｂ’は、観察者側にそれぞれ配置される。なお、図１，２では、説明の簡単のために偏光フィルタと位相差フィルムを空間的に離して記載したが、空間的に接して配置してもかまわない。
【００１６】
偏光フィルタと位相差フィルムは接着剤等で貼り合わせてもよく、偏光フィルタに位相差フィルムの光学膜をコーティング等により形成してもよい。
特に、偏光フィルタと位相差フィルムの間に空気層があると、各々と空気の屈折率は大きく異なるために、界面において、光のフレネル反射による損失が発生する。
そこで、偏光フィルタと位相差フィルムを一体に形成すれば、フレネル反射による損失を低減することができる。
【００１７】
次に、実施の形態１の立体画像表示装置による画像表示の詳細を説明する。
以降では、実施の形態１の透過光選択装置の構成については図１を参照する。ただし、図２の構成であっても、同様な原理で画像表示がなされる。
第１の光選択部２ａでは、偏光フィルタ４ａによって画像表示装置３で表示された左目用画像の画像光７ａが選択的に透過される。一方、画像光７ａと直交する偏光方向の右目用画像の画像光７ｂは、第２の光選択部２ｂの偏光フィルタ４ｂで選択的に透過される。
【００１８】
偏光フィルタ４ａを透過した画像光７ａは、位相差フィルム５Ａによって位相差が与えられ、偏光方向が変わる。同様に、偏光フィルタ４ｂを透過した画像光７ｂは、位相差フィルム５Ｂにより位相差が与えられ、偏光方向が変わる。ここでは、説明の簡単のため、第１及び第２の位相差フィルム領域５ａ，５ｂが１／４波長板であり、位相差フィルム５Ａ，５Ｂにおいて、これらの偏光透過軸の方向が互いに直交するように配置されているものとする。なお、１／４波長板を直線偏光が透過すると、電磁波の電場ベクトルに位相差が与えられて円偏光に変化する。
【００１９】
位相差フィルム５Ａにおいて、第１の位相差フィルム領域５ａは、左目用画像の画像光７ａ（例えばＰ偏光）が入射されると、円偏光（例えば左回り）の第１の左目用画像光８ａを透過する。一方、第２の位相差フィルム領域５ｂは、左目用画像の画像光７ａ（例えばＰ偏光）が入射されると、円偏光（例えば右回り）の第２の左目用画像光８ｂを透過する。つまり、第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂとは偏光方向が直交関係になる。
同様に、位相差フィルム５Ｂにおいても、第１の位相差フィルム領域５ａは、右目用画像の画像光７ｂ（例えばＳ偏光）が入射されると、円偏光（例えば左回り）の第１の右目用画像光８ａ’を透過する。一方、第２の位相差フィルム領域５ｂでは、右目用画像の画像光７ｂ（例えばＳ偏光）が入射されると、円偏光（例えば右回り）の第２の右目用画像光８ｂ’を透過する。従って、第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’とは偏光方向が直交関係になる。
【００２０】
観察者の左目Ａでは、位相差フィルム５Ａを透過した第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂの双方が足し合わされた光が観測される。また、観察者の右目Ｂでは、位相差フィルム５Ｂを透過した第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’の双方が足し合わされた光が観測される。
従来の透過光選択装置である偏光眼鏡では、本発明における左目用の偏光フィルタ４ａと右目用の偏光フィルタ４ｂを備えているが、上述のような位相差フィルム５Ａ，５Ｂを備えていない。このため、観察者の左目では、偏光フィルタ４ａを透過した直線偏光（例えばＰ偏光）の画像光７ａのみが観測され、右目では、偏光フィルタ４ｂを透過した直線偏光（例えばＳ偏光）の画像光７ｂのみが観測される。
【００２１】
光波のコヒーレンス度は、初期位相、周波数（エネルギースペクトル）、波数ベクトル（光の方向を示す）により規定されるモードが揃っていると高い状態にあるとされる。反対に、モードを規定するパラメータが揃っていない場合はコヒーレンス度が低くなる。つまり、位相が揃った光であったり、光の周波数が揃った光であったり、方向が揃った光であると、コヒーレンス度が高くなる。もう少し具体的に例示すると、レーザ光は、初期位相が揃っており、主波数幅が狭く（周波数が揃った）、広がりが小さい（方向の揃った）光であるので、コヒーレンス度が高い。一方、白色光は、初期位相がばらばらであり、周波数幅が広く、広がりも大きいため、コヒーレンス度が低い光（インコヒーレントな光）となる。
【００２２】
また、量子力学的には、光は光子である。光子スピンには＋１，−１の２つの状態があり、それぞれ円偏光の右旋光、左旋光と対応している。方向が揃った光である偏光では、異なる偏光方向であるとコヒーレンス度が低く、偏光方向が揃っていると、コヒーレンス度が高くなる。エネルギーで換言すると、基底状態に落ちこんで縮退すればコヒーレンス度が高く、縮退が解けるとコヒーレンス度が低くなる。
従って、コヒーレンス度を低減するには、揃っている偏光方向を様々な向きにしてそれらを混ぜればよい。
【００２３】
そこで、この実施の形態１では、位相差フィルム５Ａ，５Ｂにおいて、第１の位相差フィルム領域５ａが設けられた領域で透過光をある偏光方向に揃え、第２の位相差フィルム領域５ｂが設けられた領域では、これに直交する偏光方向に揃えることにより、観察者が観察する画像光のコヒーレンス度を低減できる。例えば、直線偏光から円偏光に変換したり、偏光方向を回転させて、その後に空間的に状態が異なる光を混ぜて足し合わせることにより、コヒーレンス度を低減させる。
【００２４】
つまり、図１の例では、位相差フィルム５Ａの第１の位相差フィルム領域５ａを透過した第１の左目用画像光８ａと、位相差フィルム５ｂを透過した第２の左目用画像光８ｂとが、観察者の左目Ａの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合うことにより、直交した偏光を持つことになって左目用画像光のコヒーレンス度が低減する。同様に、位相差フィルム５Ｂの第１の位相差フィルム領域５ａを透過した第１の右目用画像光８ａ’と、位相差フィルム５ｂを透過した第２の右目用画像光８ｂ’が、観察者の右目Ｂの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合い、右目用画像光のコヒーレンス度が低減する。これにより、コヒーレンス度に起因したスペックル等の画像劣化を低減することができる。
【００２５】
以上のように、この実施の形態１によれば、偏光方向のいずれか一方の画像光を透過する偏光フィルタ４ａ及び偏光フィルタ４ａを透過した光に位相差を与えて複数の偏光方向の光が混在した光として観察者側へ出射する位相差フィルム５Ａを有する第１の光選択部２ａと、偏光フィルタ４ａと偏光透過軸の方向が直交関係にある偏光フィルタ４ｂ及び偏光フィルタ４ｂを透過した光に位相差を与えて複数の偏光方向の光が混在した光として観察者側へ出射する位相差フィルム５Ｂを有する第２の光選択部２ｂとを備えており、位相差フィルム５Ａ，５Ｂが、偏光透過軸の方向が異なる領域を少なくとも２つ以上有し、偏光フィルタを画像表示装置側、位相差フィルムを観察者側に配置する。
この透過光選択装置２において、画像表示装置３から出射された少なくとも一方の偏光方向の画像光を観察者の右目用画像及び左目用画像として透過させるにあたり、観察者の目に入射させる右目用画像及び左目用画像の各画像光が、複数の異なる偏光方向の光が混在した光になるよう位相差を与える。
このようにすることで、複数の異なる偏光方向の画像光が網膜に到達するまでに偏光状態が空間的に混ざり合ってコヒーレンス度が低減する。このため、人間の目という光学系に起因するスペックルノイズ、主観的なスペックルを低減でき、画像のちらつきによる画像劣化を低減することが可能となる。
【００２６】
なお、上記実施の形態１では、画像表示装置３からの直線偏光の画像光を用いる場合を示したが、円偏光であっても同様の効果を得ることができる。つまり、複数の偏光から特定の偏光のみを抽出して観測する系では、偏光の種類（直線偏光、円偏光等）によらず、コヒーレンス度の増加に伴うスペックルノイズの増加が懸念される。
これに対し、本発明では、特定の偏光のみを抽出した後に、偏光の種類を再度増やして混ぜることにより、コヒーレンス度を低減している。
【００２７】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による立体画像表示装置の構成を示す図であり、上記実施の形態１の図１と同一又はこれに相当する構成要素には同一符号を付している。図３において、実施の形態２の立体画像表示装置１Ｂは、観察者が、透過光選択装置２Ｂを通して見ることで、画像表示装置３の画面６上の画像が立体的に表示されて見える装置である。透過光選択装置２Ｂは、画像表示装置３の画面６上に表示された左目用画像の画像光７ａと右目用画像の画像光７ｂから観察者の左目Ａと右目Ｂへの光を選択的に透過させる装置であり、例えば観察者がかける眼鏡の形で形成される。
【００２８】
また、透過光選択装置２Ｂは、観察者の左目Ａと右目Ｂにそれぞれ対応する２つの光選択部である、第１の光選択部２ｅ及び第２の光選択部２ｆを備える。
第１の光選択部２ｅは、偏光フィルタ４ａと位相差フィルム５ｃからなり、第２の光選択部２ｆは、偏光フィルタ４ｂと位相差フィルム５ｃからなる。
偏光フィルタ４ａは、上記実施の形態１と同様に、画像表示装置３の画面６に表示された画像光７ａ，７ｂのうち、観察者の左目用の画像光７ａをその偏光方向により選択的に透過させる機能を有し、偏光フィルタ４ｂは、観察者の右目用の画像光７ｂをその偏光方向により選択的に透過させる機能を有する。なお、偏光フィルタ４ａ，４ｂの各偏光方向は互いに直交する関係にある。
位相差フィルム５ｃは、フィルム内で偏光透過軸が空間的にばらついている、すなわち偏光透過軸が揃っていない位相差フィルムである。例えば、フィルム内の残留応力が空間的にばらついているものであればよく、適度に厚みのある、押し出しによって成形されたシート状樹脂、具体的にはＰＥＴ（PolyEthylene Terephthalate）等を用いる。
実施の形態２では、第１の光選択部２ｅ及び第２の光選択部２ｆの双方が１種類の位相差フィルム５ｃを用いて構成される。
【００２９】
また、第１及び第２の光選択部２ｅ，２ｆにおいて、偏光フィルタ４ａ，４ｂは、画像表示装置３の画面６側にそれぞれ配置され、位相差フィルム５ｃは、観察者側にそれぞれ配置される。なお、図３では、説明の簡単のために偏光フィルタと位相差フィルムを空間的に離して記載したが、空間的に接して配置してもかまわない。
【００３０】
偏光フィルタと位相差フィルムは接着剤等で貼り合わせてもよく、偏光フィルタに位相差フィルムの光学膜をコーティング等により形成してもよい。
偏光フィルタと位相差フィルムの間に空気層があると、各々と空気の屈折率は大きく異なるために、界面において、光のフレネル反射による損失が発生する。
そこで、偏光フィルタと位相差フィルムを一体に形成すれば、フレネル反射による損失を低減することができる。
【００３１】
次に、実施の形態２の立体画像表示装置による画像表示の詳細を説明する。
第１の光選択部２ｅでは、偏光フィルタ４ａによって画像表示装置３で表示された左目用画像の画像光７ａが選択的に透過される。一方、画像光７ａと直交する偏光方向の右目用画像の画像光７ｂは、第２の光選択部２ｆの偏光フィルタ４ｂで選択的に透過される。
偏光フィルタ４ａを透過した画像光７ａは、位相差フィルム５ｃによって位相差を与えられ、偏光方向が変わる。同様に、偏光フィルタ４ｂを透過した画像光７ｂは、位相差フィルム５ｃによって位相差を与えられ、偏光方向が変わる。
【００３２】
位相差フィルムを直線偏光が透過すると、電磁波の電場ベクトルに位相差が与えられ、直線偏光が一般に楕円偏光に変わる。位相差フィルム５ｃのように、位相差フィルム内で偏光透過軸が空間的にばらついている場合には、フィルム面の各領域で楕円偏光の長軸の向きが異なる。また、画像表示装置３からの画像光７ａ，７ｂは広がりを持つため、偏光フィルタ４ａ，４ｂへ角度をもって入射する。つまり、偏光フィルタ４ａによって選択的に透過された画像光７ａは、位相差フィルム５ｃのフィルム面に垂直ではなく、角度をもってフィルム面の各領域へ入射する。同様に、偏光フィルタ４ｂによって選択的に透過された画像光７ｂも、位相差フィルム５ｃのフィルム面に垂直ではなく、角度をもってフィルム面の各領域へ入射する。
【００３３】
位相差フィルム５ｃの偏光透過軸の向きにより画像光７ａ，７ｂの偏光状態が変わる。例えば、第１の光選択部２ｅの偏光フィルタ４ａを透過した画像光７ａは、位相差フィルム５ｃのフィルム面への入射領域ごとに偏光状態が変わり、第１の左目用画像光８ａ及び第２の左目用画像光８ｂとしてそれぞれ透過する。つまり、第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂは、互いに偏光状態が異なっている。
同様に、第２の光選択部２ｆの偏光フィルタ４ｂを透過した画像光７ｂは、位相差フィルム５ｃのフィルム面への入射領域ごとに偏光状態が変わり、第１の右目用画像光８ａ’及び第２の右目用画像光８ｂ’としてそれぞれ透過する。第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’は、互い偏光状態が異なっている。
【００３４】
位相差フィルム５ｃを透過した第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂは、観察者の左目Ａの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合うことにより、直交した偏光を持つことになって左目用画像光のコヒーレンス度が低減する。
同様に、第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’は、観察者の右目Ｂの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合い、右目用画像光のコヒーレンス度が低減する。これにより、コヒーレンス度に起因したスペックル等の画像劣化を低減することができる。
【００３５】
なお、この実施の形態２では、上記実施の形態１のように偏光透過軸が直交関係にある第１の位相差フィルム領域５ａと第２の位相差フィルム領域５ｂを有さないため、第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂの偏光方向は必ずしも直交していない。同様に、第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’についても、必ずしも直交関係を満足していない。このため、コヒーレンスの低減具合は上記実施の形態１よりも劣るが、透過光選択装置の全体的な構成を簡略化することが可能である。
【００３６】
図４は、実施の形態２による立体画像表示装置の他の構成を示す図であり、図３と同一構成要素には同一符号を付している。立体画像表示装置１Ｃは、図３の構成と同様に、透過光選択装置２Ｂを使用するが、画像表示装置３Ａの表示機能が異なる。すなわち、画像表示装置３Ａは、図４に示すように、画面６Ａを空間的に分割して、左目用画像の画像光７ａを表示する領域と右目用画像の画像光７ｂを表示する領域とに分けて表示する。
この構成においても、上述のように、透過光選択装置２Ｂが、左目用画像の画像光７ａと右目用画像の画像光７ｂから、観察者の左目Ａと右目Ｂへの光を選択的に透過させるので、図３の構成と同様の効果を得ることができる。また、画像表示装置３Ａを上記実施の形態１による立体画像表示装置に適用しても、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
以上のように、この実施の形態２によれば、偏光方向のいずれか一方の画像光を透過する偏光フィルタ４ａ及び偏光フィルタ４ａを透過した光に位相差を与えて複数の偏光方向の光が混在した光として観察者側へ出射する位相差フィルム５ｃを有する第１の光選択部２ｅと、偏光フィルタ４ａと偏光透過軸の方向が直交関係にある偏光フィルタ４ｂ及び偏光フィルタ４ｂを透過した光に位相差を与えて複数の偏光方向の光が混在した光として観察者側へ出射する位相差フィルム５ｃを有する第２の光選択部２ｆとを備え、偏光フィルタを画像表示装置側、位相差フィルムを観察者側に配置する。
この透過光選択装置２Ｂにおいて、画像表示装置３Ａから出射された少なくとも一方の偏光方向の画像光を観察者の右目用画像及び左目用画像として透過させるとともに、観察者の目に入射させる右目用画像及び左目用画像の各画像光が、複数の異なる偏光方向の光が混在した光になるよう位相差を与える。
このようにすることで、網膜に到達するまでに偏光方向が直交する画像光の偏光状態が空間的に混ざり合ってコヒーレンス度が低減するため、人間の目という光学系に起因するスペックルノイズ、主観的なスペックルが低減し、画像のちらつきによる画像劣化を低減することが可能となる。
また、第１の位相差フィルム領域５ａと第２の位相差フィルム領域５ｂが不要で、１種類の位相差フィルム５ｃを用いるので、透過光選択装置２Ｂの構成を簡略化することができる。
【００３８】
実施の形態３．
図５，６は、この発明の実施の形態３による立体画像表示装置の構成を示す図であり、図５が時刻ｔ＝ｔ１の場合を示しており、図６が時刻ｔ１からシャッタの切り替わり時間が経過して時刻ｔ＝ｔ２になった場合を示している。図５，６において、上記実施の形態１，２と同一又はこれに相当する構成要素には同一符号を付している。
図５，６において、実施の形態３の立体画像表示装置１Ｄは、観察者が、透過光選択装置２Ｃを通して見ることにより、画像表示装置３Ｂの画面６上の画像が立体的に表示されて見える装置である。また、画像表示装置３Ｂは、内部の表示制御部（不図示）によって偏光方向が互いに直交する画像光７ａ，７ｂを時系列に交互に表示する。
【００３９】
透過光選択装置２Ｃは、画像表示装置３Ｂの画面６に表示された画像光７ａ，７ｂから観察者の左目Ａと右目Ｂへの画像光を選択的に透過させる装置であり、例えば、観察者がかける眼鏡の形で形成される。
また、透過光選択装置２Ｃは、観察者の左目Ａと右目Ｂにそれぞれ対応する２つの光選択部である、第１の光選択部２ｇ、第２の光選択部２ｈ、通信部１０ｂ及び制御部１１ｂを備える。通信部１０ｂは、画像表示装置３Ｂに設けた通信部１０ａと通信を行う構成部である。通信部１０ａ，１０ｂの通信方式には、例えば赤外線通信や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の短距離無線通信を用いてもよい。制御部１１ａは、偏光方向が互いに直交する画像光７ａ，７ｂを表示するタイミングを示す時系列情報を上記表示制御部から取得し、通信部１０ａを介して当該時系列情報を透過光選択装置２Ｃへ通知する構成部である。
【００４０】
透過光選択装置２Ｃにおいて、第１の光選択部２ｇは、偏光フィルタ４ａ、シャッタ１２ａ及び位相差フィルム５ｃを備えており、第２の光選択部２ｈは、偏光フィルタ４ａ、シャッタ１２ｂ及び位相差フィルム５ｃを備える。
偏光フィルタ４ａは、上記実施の形態１と同様に、画像表示装置３の画面６に表示された画像光７ａ，７ｂをその偏光方向により選択的に透過させる機能を有する。また、位相差フィルム５ｃは、上記実施の形態２と同様に、フィルム内で偏光透過軸が空間的にばらついている位相差フィルムである。
【００４１】
シャッタ１２ａ，１２ｂは、偏光透過軸の方向を９０度毎に回転可能な偏光子であり、偏光フィルタ４ａに付設されることにより、偏光フィルタ４ａを透過した画像光のうち、所定の偏光方向の画像光の透過を開閉するシャッタとして機能する。
制御部１１ｂは、シャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の方向の回転を制御する構成部であり、通信部１０ｂを介して画像表示装置３Ｂ側から受信した時系列情報に基づいて、シャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の方向を回転させる。
【００４２】
次に、実施の形態３の立体画像表示装置による画像表示の詳細を説明する。
先ず、制御部１１ａが、画像表示装置３Ｂの表示制御部によって偏光方向が互いに直交する画像光７ａ，７ｂが表示されるタイミングを示す時系列情報を、上記表示制御部から取得し、通信部１０ａを介して当該時系列情報を透過光選択装置２Ｃへ通知する。
透過光選択装置２Ｃの制御部１１ｂは、通信部１０ｂを介して受信した上記時系列情報が示す表示タイミングに同期させてシャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の方向の回転を制御する。
【００４３】
図５に示す例では、制御部１１ｂが、上記時系列情報が示す表示タイミングに同期させて、時刻ｔ＝ｔ１のときに、第１の光選択部２ｇのシャッタ１２ａの偏光透過軸が、偏光フィルタ４ａに平行になるように偏光透過軸の回転を制御し、さらに第２の光選択部２ｈのシャッタ１２ｂの偏光透過軸が、偏光フィルタ４ａに直交するように偏光透過軸の回転を制御している。このとき、画像表示装置３Ｂの画面６に表示された画像光７ａは、第１及び第２の光選択部２ｇ，２ｈの各偏光フィルタ４ａを透過し、シャッタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ入射される。
ここで、シャッタ１２ａは、偏光フィルタ４ａに平行な偏光透過軸であるので、画像光７ａが透過され、シャッタ１２ｂでは、偏光フィルタ４ａに直交する偏光透過軸であるので、画像光７ａが透過されない。
【００４４】
シャッタ１２ａを透過した画像光７ａは、位相差フィルム５ｃのフィルム面への入射領域ごとに偏光状態が変わり、第１の左目用画像光８ａ及び第２の左目用画像光８ｂとしてそれぞれ透過する。位相差フィルム５ｃを透過した第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂは、観察者の左目Ａの瞳から網膜へ伝搬して観察される。このとき、観察者の左目Ａのみに画像光７ａが観察され、右目Ｂには画像光７ａが到達しない。
なお、第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂが、観察者の左目Ａの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合うことにより、直交した偏光を持つことになって左目用画像光のコヒーレンス度が低減する。
【００４５】
一方、図６に示す例では、制御部１１ｂが、上記時系列情報が示す表示タイミングに同期させて、時刻ｔ＝ｔ２（ｔ２＞ｔ１）のとき、第１の光選択部２ｇのシャッタ１２ａの偏光透過軸が偏光フィルタ４ａに直交するように偏光透過軸の回転を制御し、さらに第２の光選択部２ｈのシャッタ１２ｂの偏光透過軸が偏光フィルタ４ａに平行になるように偏光透過軸の回転を制御している。このとき、画像表示装置３Ｂの画面６に表示された画像光７ａは、第１及び第２の光選択部２ｇ，２ｈの各偏光フィルタ４ａを透過し、シャッタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ入射される。ここで、シャッタ１２ａは、偏光フィルタ４ａに直交する偏光透過軸であるので、画像光７ａが透過されず、シャッタ１２ｂでは、偏光フィルタ４ａに平行な偏光透過軸であるので、画像光７ａが透過される。
【００４６】
シャッタ１２ｂを透過した画像光７ａは、位相差フィルム５ｃのフィルム面への入射領域ごとに偏光状態が変わり、第１の右目用画像光８ａ’及び第２の右目用画像光８ｂ’としてそれぞれ透過する。
位相差フィルム５ｃを透過した第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’は、観察者の右目Ｂの瞳から網膜へ伝搬して観察される。このとき、観察者の右目Ｂのみに画像光７ａが観察され、左目Ａには画像光７ａが到達しない。
なお、第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’が、観察者の右目Ｂの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合うことにより、直交した偏光を持つことになって右目用画像光のコヒーレンス度が低減する。
【００４７】
時刻ｔ１とｔ２の各状態を、偏光方向が互いに直交する画像光７ａ，７ｂの表示タイミングに同期して繰り返すことにより、観察者からは、画像表示装置３Ｂの画面６上の画像が立体的に表示されて見える。
なお、図５及び図６のいずれの場合においても、偏光フィルタ４ａを透過した後の画像光７ａは、偏光方向が揃うため、コヒーレンス度が高い。従って、そのままではコヒーレンス度の増加に伴うスペックルノイズが増加する。
そこで、偏光フィルタで特定の偏光のみを抽出した後は、上記実施の形態１，２と同様に位相差フィルムを用いて再度偏光の種類を増やして混ぜ合わせることにより、コヒーレンス度を低減する。これにより、スペックルノイズを低減でき、画像劣化を抑制することができる。
【００４８】
なお、上述の説明では、上記実施の形態２のように位相差フィルム５ｃを配置した例を示したが、上記実施の形態１のような位相差フィルム５Ａ，５Ｂを配置してもよいことは言うまでもない。
【００４９】
以上のように、この実施の形態３によれば、画像表示装置３Ｂから互いに直交する偏光方向の画像をそれぞれ表示するタイミングを受信する通信部１０ｂと、第１の光選択部２ｇで偏光フィルタ４ａと位相差フィルム５ｃの間に設けられ、偏光透過軸を直交する方向に交互に切り替え可能なシャッタ１２ａと、第２の光選択部２ｈで偏光フィルタ４ｂと位相差フィルム５ｃの間に設けられ、偏光透過軸を直交する方向に交互に切り替え可能なシャッタ１２ｂと、通信部１０ｂで受信された表示タイミングに応じて、シャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の切り替えを制御する制御部１１ｂとを備える。
このようにすることで、網膜に到達するまでに偏光方向が互いに異なる画像光の偏光状態が空間的に混ざり合ってコヒーレンス度が低減するため、人間の目という光学系に起因するスペックルノイズ、主観的なスペックルが低減し、画像のちらつきによる画像劣化を低減することが可能となる。
【００５０】
また、上記実施の形態３において、例えば第２の光選択部２ｈの偏光フィルタ４ａを、上記実施の形態１，２で示した偏光フィルタ４ｂに替え、シャッタ１２ｂを制御して画像表示装置３Ｂで表示された画像光７ｂを透過させることで、観察者の右目Ｂには、画像光７ａと直交する偏光方向の画像光７ｂによる第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’を観察させるように構成してもかまわない。このように構成しても、上記実施の形態３と同様の効果が得られる。
【００５１】
実施の形態４．
図７，８は、この発明の実施の形態４による立体画像表示装置の構成を示す図であり、図７が時刻ｔ＝ｔ１の場合を示しており、図８が時刻ｔ１からシャッタの切り替わり時間が経過して時刻ｔ＝ｔ２になった場合を示している。図７，８において、上記実施の形態１，２と同一又はこれに相当する構成要素には同一符号を付している。
図７，８において、実施の形態４の立体画像表示装置１Ｅは、観察者が、透過光選択装置２Ｄを通して見ることにより、画像表示装置３Ｂ’の画面６上の画像が立体的に表示されて見える装置である。また、画像表示装置３Ｂ’は、上記実施の形態３と異なり、内部の表示制御部（不図示）により一定の偏光方向の画像光７ａを時系列に交互に表示する。
【００５２】
透過光選択装置２Ｄは、画像表示装置３Ｂ’の画面６に表示された画像光７ａから観察者の左目Ａと右目Ｂへの画像光を選択的に透過させる装置であり、例えば、観察者がかける眼鏡の形で形成される。
また、透過光選択装置２Ｄは、観察者の左目Ａと右目Ｂにそれぞれ対応する２つの光選択部である、第１の光選択部２ｉ、第２の光選択部２ｊ、通信部１０ｂ及び制御部１１ｂを備える。通信部１０ｂは、画像表示装置３Ｂ’に設けた通信部１０ａと通信を行う構成部である。通信部１０ａ，１０ｂの通信方式には、例えば赤外線通信や、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の短距離無線通信を用いてもよい。制御部１１ａは、一定の偏光方向の画像光７ａを表示するタイミングを示す時系列情報を上記表示制御部から取得し、通信部１０ａを介して当該時系列情報を透過光選択装置２Ｄへ通知する構成部である。
【００５３】
透過光選択装置２Ｄにおいて、第１の光選択部２ｉは、シャッタ１２ａ及び位相差フィルム５ｃを備えており、第２の光選択部２ｊは、シャッタ１２ｂ及び位相差フィルム５ｃを備える。また、位相差フィルム５ｃは、上記実施の形態２と同様に、フィルム内で偏光透過軸が空間的にばらついている位相差フィルムである。
シャッタ１２ａ，１２ｂは、偏光透過軸の方向を９０度毎に回転可能な偏光子であり、画像表示装置３Ｂ’で表示された一定の偏光方向の画像光の透過を開閉するシャッタとして機能する。制御部１１ｂは、シャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の方向の回転を制御する構成部であり、通信部１０ｂを介して画像表示装置３Ｂ側から受信した上記時系列情報に基づいて、シャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の方向を回転させる。
【００５４】
次に、実施の形態４の立体画像表示装置による画像表示の詳細を説明する。
先ず、制御部１１ａが、画像表示装置３Ｂ’の表示制御部によって一定の偏光方向の画像光７ａが表示されるタイミングを示す時系列情報を上記表示制御部から取得し、通信部１０ａを介して当該時系列情報を透過光選択装置２Ｄへ通知する。
透過光選択装置２Ｄの制御部１１ｂは、通信部１０ｂを介して受信した上記時系列情報が示す表示タイミングに同期させてシャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の方向の回転を制御する。
【００５５】
図７に示す例では、制御部１１ｂが、上記時系列情報が示す表示タイミングに同期させて、時刻ｔ＝ｔ１のときに、第１の光選択部２ｉのシャッタ１２ａの偏光透過軸が画像光７ａの偏光方向に合致するように偏光透過軸の回転を制御し、さらに第２の光選択部２ｊのシャッタ１２ｂの偏光透過軸が画像光７ａの偏光方向に直交するように偏光透過軸の回転を制御している。このとき、画像表示装置３Ｂ’の画面６に表示された画像光７ａは、第１及び第２の光選択部２ｉ，２ｊのシャッタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ入射される。
ここで、シャッタ１２ａは、画像光７ａの偏光方向に合致した偏光透過軸であるので、画像光７ａが透過され、シャッタ１２ｂでは、画像光７ａの偏光方向に直交する偏光透過軸であるので、画像光７ａが透過されない。
【００５６】
シャッタ１２ａを透過した画像光７ａは、位相差フィルム５ｃのフィルム面への入射領域ごとに偏光状態が変わり、第１の左目用画像光８ａ及び第２の左目用画像光８ｂとしてそれぞれ透過する。位相差フィルム５ｃを透過した第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂは、観察者の左目Ａの瞳から網膜へ伝搬して観察される。このとき、観察者の左目Ａのみに画像光７ａが観察され、右目Ｂには画像光７ａが到達しない。
なお、第１の左目用画像光８ａと第２の左目用画像光８ｂが、観察者の左目Ａの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合うことにより、直交した偏光を持つことになって左目用画像光のコヒーレンス度が低減する。
【００５７】
一方、図８に示す例では、制御部１１ｂが、上記時系列情報が示す表示タイミングに同期させて、時刻ｔ＝ｔ２（ｔ２＞ｔ１）のとき、第１の光選択部２ｉのシャッタ１２ａの偏光透過軸が画像光７ａの偏光方向に直交するように偏光透過軸の回転を制御し、さらに第２の光選択部２ｊのシャッタ１２ｂの偏光透過軸が画像光７ａの偏光方向に合致するように偏光透過軸の回転を制御している。このとき、画像表示装置３Ｂ’の画面６に表示された画像光７ａは、第１及び第２の光選択部２ｉ，２ｊのシャッタ１２ａ，１２ｂにそれぞれ入射される。ここで、シャッタ１２ａは、画像光７ａの偏光方向に直交する偏光透過軸であるので、画像光７ａが透過されず、シャッタ１２ｂでは、画像光７ａの偏光方向に合致する偏光透過軸であるので、画像光７ａが透過される。
【００５８】
シャッタ１２ｂを透過した画像光７ａは、位相差フィルム５ｃのフィルム面への入射領域ごとに偏光状態が変わり、第１の右目用画像光８ａ’及び第２の右目用画像光８ｂ’としてそれぞれ透過する。
位相差フィルム５ｃを透過した第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’は、観察者の右目Ｂの瞳から網膜へ伝搬して観察される。このとき、観察者の右目Ｂのみに画像光７ａが観察され、左目Ａには画像光７ａが到達しない。
なお、第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’が、観察者の右目Ｂの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合うことにより、直交した偏光を持つことになって右目用画像光のコヒーレンス度が低減する。
【００５９】
時刻ｔ１とｔ２の各状態を、一定の偏光方向の画像光７ａの表示タイミングに同期して繰り返すことにより、観察者からは、画像表示装置３Ｂ’の画面６上の画像が立体的に表示されて見える。
なお、図７及び図８のいずれの場合においても、シャッタ１２ａ，１２ｂを透過した後の画像光７ａは偏光方向が揃うため、コヒーレンス度が高い。従って、そのままではコヒーレンス度の増加に伴うスペックルノイズが増加する。
そこで、シャッタ１２ａ，１２ｂで特定の偏光を抽出した後は、上記実施の形態１，２と同様に位相差フィルムを用いて再度偏光の種類を増やして混ぜ合わせることにより、コヒーレンス度を低減する。これにより、スペックルノイズを低減でき、画像劣化を抑制することができる。
【００６０】
なお、上述の説明では、上記実施の形態２のように位相差フィルム５ｃを配置した例を示したが、上記実施の形態１のような位相差フィルム５Ａ，５Ｂを配置してもよいことは言うまでもない。
【００６１】
以上のように、この実施の形態４によれば、画像表示装置３Ｂ’から互いに直交する偏光方向の画像をそれぞれ表示するタイミングを受信する通信部１０ｂと、偏光透過軸を直交する方向に交互に切り替え可能なシャッタ１２ａ及びシャッタ１２ａを透過した光に位相差を与えて観察者側へ出射する位相差フィルム５ｃを有する第１の光選択部２ｉと、偏光透過軸を直交する方向に交互に切り替え可能なシャッタ１２ｂ及びシャッタ１２ｂを透過した光に位相差を与えて観察者側へ出射する位相差フィルム５ｃを有する第２の光選択部２ｊと、通信部１０ｂで受信された表示タイミングに応じて、シャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の方向が互いに直交関係になるようシャッタ１２ａ，１２ｂの偏光透過軸の切り替えを制御する制御部１１ｂとを備える。
このようにすることでも、網膜に到達するまでに偏光方向が互いに異なる画像光の偏光状態が空間的に混ざり合ってコヒーレンス度が低減するため、人間の目という光学系に起因するスペックルノイズ、主観的なスペックルが低減し、画像のちらつきによる画像劣化を低減することが可能となる。
【００６２】
また、上記実施の形態４において、画像表示装置３Ｂ’を、上記実施の形態３で示した画像表示装置３Ｂに替え、シャッタ１２ｂを制御して画像表示装置３Ｂで表示された画像光７ｂを透過させることで、観察者の右目Ｂには、画像光７ａと直交する偏光方向の画像光７ｂによる第１の右目用画像光８ａ’と第２の右目用画像光８ｂ’を観察させるように構成してもかまわない。このように構成しても、上記実施の形態４と同様の効果が得られる。
【００６３】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５による立体画像表示装置の構成を概略的に示す図である。図９に示す立体画像表示装置は、観察者が、透過光選択装置２を通して見ることで、後述する画像表示装置３Ｃ，３Ｄの画面６上の画像が立体的に表示されて見える装置である。ここで、透過光選択装置２は、上記実施の形態１〜４に示したいずれかの透過光選択装置２〜２Ｄであり、画像表示装置３Ｃ，３Ｄの画面６上に表示された画像光から観察者の左目Ａと右目Ｂへの光を選択的に透過させる。
また、画像表示装置３Ｃ，３Ｄは、上記実施の形態３，４と同様に透過光選択装置２に設けた通信部１０ｂ（不図示）と通信を行う通信部１０ａを備える。画像表示装置３Ｃ，３Ｄが時系列に左目用画像と右目用画像を交互に表示する場合には、画像表示装置３Ｃ，３Ｄが左目用画像と右目用画像を表示するタイミングを示す時系列情報を、通信部１０ａを介して透過光選択装置２へ通知することにより、上記実施の形態３，４と同様にして、画像光の選択を行うことができる。
【００６４】
図９の例では、通信部１０ａを、画面６の左下の前面部、画面６を左右に分割する中心線上の装置上部、及び中心線上の装置下部に配置した場合を示したが、透過光選択装置２の通信部１０ｂと通信し易い位置であれば、配置する場所は任意でよい。
例えば、透過光選択装置２を眼鏡状に形成した場合には、観察者がこれを掛けると、透過光選択装置２が観察者の視線と同等の高さになるので、画面６の中心線上の装置部分が好ましいが、画面６の裏側に通信部１０ａを設けてもよい。
【００６５】
図１０は、実施の形態５による画像表示装置の構成を示す図である。図１０において、画像表示装置３Ｃは、プロジェクタ１３、透過型スクリーン１４及び反射鏡１５を備えて構成される。プロジェクタ１３は、表示画像の投写光７Ａを出力する構成部であり、空間光変調器１３ａ、投写光学系１３ｂ、照明光学系１３ｃ及び光源１３ｄを備える。
空間光変調器１３ａは、投写光７Ａの偏光を制御する構成部であり、投写光学系１３ｂからの光に偏光変調を施して互いに直交する偏光方向の投写光７Ａを生成する。投写光学系１３ｂは、照明光学系１３ｃからの照明光を使用して表示画像の投写光７Ａを生成する光学系である。照明光学系１３ｃは、光源１３ｄで発光された光を元に照明光を生成する光学系である。光源１３ｄは、少なくとも３原色に相当する異なる３つの波長帯の光を発光する光源であり、複数のレーザ光源やＬＥＤ等で構成される。
【００６６】
透過型スクリーン１４は、プロジェクタ１３からの投写光７Ａが投写されるスクリーンであり、フレネルレンズスクリーン１６及び光拡散部１７を備える。
フレネルレンズスクリーン１６は、プロジェクタ１３からの投写光７Ａを観察者側に曲げるフレネル光学素子であり、フレネルレンズ基板１６ａと出光面側フレネルレンズ１６ｂから構成される。光拡散部１７は、フレネルレンズスクリーン１６で観察者側に曲げられた投写光７Ａに発散角度を与えて拡散させる構成部であり、レンズ要素１７ａと光拡散シート１７ｂから構成される。
また、反射鏡１５は、プロジェクタ１３からの投写光７Ａを透過型スクリーン１４へ導く構成部である。
【００６７】
次に動作について説明する。
プロジェクタ１３からの投写光７Ａは、反射鏡１５により透過型スクリーン１４へ反射される。透過型スクリーン１４では、フレネルレンズスクリーン１６によって投写光７Ａが観察者側に曲げられ、光拡散部１７により発散角度が与えられて広がった画像光７が観察者方向へ伝搬し、透過光選択装置２を通して観察者の左目Ａ及び右目Ｂに観測される。
【００６８】
ここで、プロジェクタ１３において、上記実施の形態３と同様にして、偏光方向が互いに直交する投写光を出力して、透過型スクリーン１４から偏光方向が互いに直交する画像光７ａ，７ｂが時系列に交互に表示した場合を例に挙げる。この場合、画像表示装置３Ｃは、通信部１０ａを介して、画像光７ａ，７ｂが表示されるタイミングを示す時系列情報を透過光選択装置２Ｃへ通知する。
【００６９】
透過光選択装置２Ｃでは、上記時系列情報が示す表示タイミングに同期させて、第１の光選択部２ｇのシャッタ１２ａ及び第２の光選択部２ｈのシャッタ１２ｂの偏光透過軸の回転を制御して観察者の左目Ａと右目Ｂへの画像光を選択的に透過させる。
これにより、観察者からは、画面６に相当する透過型スクリーン１４に映った画像が立体的に表示されて見える。なお、画像光７は、観察者の右目Ｂの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合って、左目用画像及び右目用画像光の各コヒーレンス度が低減するので、スペックルノイズ等による画像劣化を低減させた画像表示を実現することができる。
【００７０】
プロジェクタ１３と組み合わせて用いる透過型スクリーン１４のフレネルレンズスクリーン１６に注目して、画像表示装置として下記の構成のものを使用してもよい。
図１１は、実施の形態５による画像表示装置の他の構成を示す図であり、図１０に示した構成と同一な構成要素には同一符号を付して説明を省略する。図１１において、画像表示装置３Ｄは、プロジェクタ１３、透過型スクリーン１４Ａ及び反射鏡１５Ａを備えて構成される。透過型スクリーン１４Ａは、プロジェクタ１３からの投写光７Ａが投写されるスクリーンであり、フレネルレンズスクリーン１６Ａ及び光拡散部１７を備える。なお、フレネルレンズスクリーン１６Ａと光拡散部１７は、接着剤等で一体に貼り合わせた構成にしてもよい。
【００７１】
フレネルレンズスクリーン１６Ａは、プロジェクタ１３からの投写光７Ａを観察者側に曲げるフレネル光学素子であり、フレネルレンズ基板１６ａと、入光面側フレネルレンズ１６ｃから構成される。光拡散部１７は、フレネルレンズスクリーン１６Ａで観察者側に曲げられた投写光７Ａに発散角度を与えて拡散させる構成部であり、レンズ要素１７ａと光拡散シート１７ｂから構成される。
また、反射鏡１５は、プロジェクタ１３からの投写光７Ａを透過型スクリーン１４Ａへ導く構成部である。
【００７２】
入光面側フレネルレンズ１６ｃとしては、光学系の設計に応じて、図１１に示すように入光面側全反射と屈折の混合式フレネルレンズ１６ｃ−１、入光面側全反射式フレネルレンズ１６ｃ−２及び入光面側部分全反射式フレネルレンズ１６ｃ−３がレンズ面内に混在して形成されたレンズが利用される。
ここで、入光面側全反射と屈折の混合式フレネルレンズ１６ｃ−１は、入光面側全反射式フレネルレンズ１６ｃ−２と、入光された光束を屈折のみ出光面方向に偏光する屈折式フレネルレンズとが、１つのプリズム内に混合されたフレネルレンズである。
入光面側全反射式フレネルレンズ１６ｃ−２は、入光された光束を対面で全反射させて出光面方向へ偏光するフレネルレンズである。
入光面側部分全反射式フレネルレンズ１６ｃ−３は、入光面側全反射式フレネルレンズ１６ｃ−２の谷を出光面に平行とした入光面側部分全反射式フレネルレンズである。
【００７３】
なお、これらのフレネルレンズ１６ｃ−１〜１６ｃ−３は、画像表示装置３Ｄであるプロジェクタ装置の設計に合わせて適宜選択すればよく、１つのフレネルレンズスクリーン１６Ａのレンズ面内に３種類を混在させなくてもよいことはいうまでもない。
また、レンズ形状を工作する都合からプリズム先端の一部分が入射光線と略平行に欠けていてもよい。
透過型スクリーン１４Ａにおいて、フレネルレンズスクリーン１６Ａは、プロジェクタ１３の特性に応じて選択され、光拡散部１７は、視野角やスクリーンの輝度等の光学特性に応じて選択されることから、別々に設計製作され、各々独立に選択されることが多い。従って、透過型スクリーン１４Ａにおけるフレネルレンズスクリーン１６Ａと光拡散部１７は、光学的な特性上切り離して考えてよい。
【００７４】
上述した透過型スクリーン１４Ａ、反射鏡１５Ａ及びプロジェクタ１３を備えたプロジェクタ装置において、透過型スクリーン１４Ａのフレネルレンズスクリーン１６Ａとして入光面側フレネルレンズ１６ｃを採用することにより、図１１に示すように、プロジェクタ１３がよりスクリーン側に近づいた斜め投写が可能となる。この結果、例えば、図１０の構成と比較すると、プロジェクタ１３から透過型スクリーン１４Ａまでの距離、つまり奥行きを小さくでき、薄型が可能である。
【００７５】
以上のように、この実施の形態５によれば、プロジェクタ１３からの投写光７Ａを透過型スクリーン１４Ａに投写できることから、投写光７Ａが観測者側に曲げられ、かつ発散角度で広げられ、観測者が良好な画像を見ることが可能となる。また、通信部１０ａによって透過光選択装置２の通信部１０ｂと画像光７の時系列情報について通信できるため、透過光選択装置２が画像光の選択を行うことが可能となる。この結果、観察者が、画像表示装置３Ｃ，３Ｄの画面上に表示された画像を立体的に見ることができる。
【００７６】
実施の形態６．
図１２は、この発明の実施の形態６による立体画像表示装置の構成を概略的に示す図である。図１２に示す立体画像表示装置は、観察者が、透過光選択装置２を通して見ることで、後述する画像表示装置３Ｅ，３Ｆの画面６上の画像が立体的に表示されて見える装置である。ここで、透過光選択装置２は、上記実施の形態１〜４に示したいずれかの透過光選択装置２〜２Ｄであり、画像表示装置３Ｅ，３Ｆの画面６上に表示された画像光から観察者の左目Ａと右目Ｂへの光を選択的に透過させる。
また、画像表示装置３Ｅ，３Ｆは、上記実施の形態３，４と同様に透過光選択装置２に設けた通信部１０ｂ（不図示）と通信を行う通信部１０ａを備える。画像表示装置３Ｅ，３Ｆが時系列に左目用画像と右目用画像を交互に表示する場合には、画像表示装置３Ｅ，３Ｆが左目用画像と右目用画像を表示するタイミングを示す時系列情報を、通信部１０ａを介して透過光選択装置２へ通知することにより、上記実施の形態３，４と同様にして、画像光の選択を行うことができる。
【００７７】
図１２の例では、通信部１０ａを、画面６の左下の前面部、画面６を左右に分割する中心線上の装置上部、及び中心線上の装置下部に配置した場合を示したが、透過光選択装置２の通信部１０ｂと通信し易い位置であれば、配置する場所は任意でよい。
例えば、透過光選択装置２を眼鏡状に形成した場合には、観察者がこれを掛けると、透過光選択装置２が観察者の視線と同等の高さになるので、画面６の中心線上の装置部分が好ましいが、画面６の裏側に通信部１０ａを設けてもよい。
【００７８】
図１３は、実施の形態６による画像表示装置の構成を示す図である。図１３において、画像表示装置３Ｅは、通信部１０ａ、バックライト１８、光変調素子１９、光拡散部２０、駆動回路２１ａ〜２１ｄ、制御部２２、映像信号変調部２３及び照明変調部２４を備える。バックライト１８は、光源である照明部１８ａ及びレンズ等の光学系から構成され、画像光７の元となる光を生成して、光変調素子１９が配置された表示画面に与える。外光を遮蔽する筐体１８ｂ面に配置された複数の照明部１８ａは、駆動回路２１ｃ，２１ｄからの制御信号によって駆動され、バックライト１８の明るさが調節される。
【００７９】
また、複数の光変調素子１９は、駆動回路２１ａ，２１ｂからの制御信号によって駆動して光の偏光が制御され、画像光７が生成される。なお、光変調素子１９が配置された画面が、図１２に示した画面６に相当する。光拡散部２０は、バックライト１８から表示画面へ照射される光を均一に拡散させる構成部である。なお、バックライト１８は、図１４に示す画像表示装置３Ｆのように、照明部１８ａからの光を光変調素子１９側へ導光する導光部１８ｃを備えた構成であってもよい。
【００８０】
制御部２２は、映像信号変調部２３及び照明変調部２４の動作を制御する構成部であり、映像信号変調部２３は、駆動回路２１ａ，２１ｂによる光変調素子１９の駆動を制御して、偏光方向が互いに直交した画像光を生成する構成部である。照明変調部２４は、駆動回路２１ｃ，２１ｄによる照明部１８ａの駆動を制御して、バックライト１８の明るさを調節する構成部である。例えば、制御部２２は、映像信号変調部２３に駆動が制御される光変調素子１９による画像光７の偏光方向の切り替えを制御するとともに、照明変調部２４を制御してバックライト１８の明るさを調節する。
【００８１】
次に動作について説明する。
照明部１８ａからの光は、光拡散部２０を介して光拡散された後に、光変調素子１９が配置された表示画面へ照射される。光変調素子１９は、映像信号変調部２３に制御された駆動回路２１ａ，２１ｂで駆動して、照明部１８ａからの光が画像となるように空間的に変調し、画像光７を生成する。この画像光７が観察者方向へ伝搬して、透過光選択装置２を通して観察者の左目Ａ及び右目Ｂに観測される。
【００８２】
画像表示装置３Ｅにおいて、上記実施の形態３と同様に、光変調素子１９が配置された表示画面から偏光方向が直交する画像光７を時系列に交互に表示した場合を例に挙げる。この場合、画像表示装置３Ｅは、通信部１０ａを介して画像光７が表示されるタイミングを示す時系列情報を、透過光選択装置２Ｃへ通知する。
【００８３】
透過光選択装置２Ｃでは、上記時系列情報が示す表示タイミングに同期させて、第１の光選択部２ｇのシャッタ１２ａ及び第２の光選択部２ｈのシャッタ１２ｂの偏光透過軸の回転を制御して観察者の左目Ａと右目Ｂへの画像光を選択的に透過させる。これにより、観察者からは、画面６に映った画像が立体的に表示されて見える。なお、画像光７は、観察者の右目Ｂの瞳から網膜へ伝搬する間に空間的に偏光状態が混ざり合って、左目用画像及び右目用画像光の各コヒーレンス度が低減するので、スペックルノイズ等による画像劣化を低減させた画像表示を実現することができる。
【００８４】
以上のように、この実施の形態６によれば、透過光選択装置２の通信部１０ｂと画像光７の時系列情報について通信できるため、透過光選択装置２が画像光の選択を行うことが可能となる。この結果、観察者が、画像表示装置３Ｅ，３Ｆの画面上に表示された画像を立体的に見ることができる。
【００８５】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１，１Ａ〜１Ｅ  立体画像表示装置、２，２Ａ〜２Ｄ  透過光選択装置、２ａ，２ｃ，２ｅ，２ｇ，２ｉ  第１の光選択部、２ｂ，２ｄ，２ｆ，２ｈ，２ｊ  第２の光選択部、３，３Ａ〜３Ｆ，３Ｂ’  画像表示装置、４ａ，４ｂ  偏光フィルタ、５Ａ，５Ｂ，５Ａ’，５Ｂ’，５ｃ  位相差フィルム、５ａ  第１の位相差フィルム領域、５ｂ  第２の位相差フィルム領域、６，６Ａ  画面、７，７ａ，７ｂ  画像光、７Ａ  投写光、８ａ  第１の左目用画像光、８ｂ  第２の左目用画像光、８ａ’  第１の右目用画像光、８ｂ’  第２の右目用画像光、１０ａ，１０ｂ  通信部、１１ａ，１１ｂ，２２  制御部、１２ａ，１２ｂ  シャッタ、１３  プロジェクタ、１３ａ  空間光変調器、１３ｂ  投写光学系、１３ｃ  照明光学系、１３ｄ  光源、１４，１４Ａ  透過型スクリーン、１５，１５Ａ  反射鏡、１６，１６Ａ  フレネルレンズスクリーン、１６ａ  フレネルレンズ基板、１６ｂ  出光面側フレネルレンズ、１６ｃ  入光面側フレネルレンズ、１６ｃ−１  入光面側全反射と屈折の混合式フレネルレンズ、１６ｃ−２  入光面側全反射式フレネルレンズ、１６ｃ−３  入光面側部分全反射式フレネルレンズ、１７，２０  光拡散部、１７ａ  レンズ要素、１７ｂ  光拡散シート、１８  バックライト、１８ａ  照明部、１８ｂ  筐体、１８ｃ  導光部、１９  光変調素子、２１ａ〜２１ｄ  駆動回路、２３  映像信号変調部、２４  照明変調部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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