(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、観察者が左右・上下方向に移動しても継ぎ目のない３次元立体像が観察可能な３次元表示装置を提供すること。【解決手段】  表示装置と、前記表示装置の観察者側に配置される偏光変換装置と、前記偏光変換装置の観察者側に配置される偏光散乱体とを備える３次元表示装置であって、前記偏光変換装置は、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変し、前記偏光散乱体は、光の入射面と光の出射面との間に所定の厚みを有し、入射光の偏光方向に応じて、前記入射面から最大の散乱源となる位置までの距離が異なっている。前記偏光散乱体は、入射光の偏光方向が、例えば、０°から９０°まで連続的に変化したときに、当該入射光により最大の散乱源となる位置が前記入射面から前記出射面に向かって連続的に変化する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置と、
前記表示装置の観察者側に配置される偏光変換装置と、
前記偏光変換装置の観察者側に配置される偏光散乱体とを備える３次元表示装置であって、
前記偏光変換装置は、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変し、
前記偏光散乱体は、光の入射面と光の出射面との間に所定の厚みを有し、
入射光の偏光方向に応じて、前記入射面から最大の散乱源となる位置までの距離が異なっていることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項２】
前記偏光散乱体は、入射光の偏光方向が連続的に変化したときに、当該入射光により最大の散乱源となる位置が前記入射面から前記出射面に向かって連続的に変化することを特徴とする請求項１に記載の３次元表示装置。
【請求項３】
前記入射光の偏光方向は、０°から９０°まで連続的に変化することを特徴とする請求項２に記載の３次元表示装置。
【請求項４】
前記偏光散乱体は、ツイストネマティック型高分子分散型液晶であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項５】
表示装置と、
前記表示装置の観察者側に配置される偏光変換装置と、
前記偏光変換装置の観察者側に配置されるｎ（ｎ≧２）個の偏光散乱体とを備える３次元表示装置であって、
前記偏光変換装置は、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変し、
前記ｎ個の偏光散乱体は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が、前記複数の偏光散乱体毎にそれぞれ異なっていることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項６】
前記ｎ個の偏光散乱体は、最大の散乱源となる前記入射光の偏光方向が、１番目の偏光散乱体とｎ番目の偏光散乱体との間で９０°となるように、１番目の偏光散乱体からｎ番目の偏光散乱に向かって段階的に変化していることを特徴とする請求項５に記載の３次元表示装置。
【請求項７】
前記ｎ個の偏光散乱体は、配向方向が異なるホモジニアス型高分子分散型液晶であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の３次元表示装置。
【請求項８】
前記偏光変換装置は、各画素毎に、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元表示装置に係り、特に、簡単な構成で、観察者が左右・上下方向に移動しても継ぎ目のない３次元立体像が観察可能な３次元表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元立体像を表示する装置として、例えば、図４に示す体積型方式が知られている
この体積型方式においては、図４に示すように、３次元物体を観察者１００から見て奥行き方向に標本化した２次元像（奥行き標本化画像）（１３２ａ〜１３２ｅ）を、例えば、観察者１００から見て奥行き方向に配置された表示面（１３１ａ〜１３１ｅ）にそれぞれ表示して３次元立体像を表示する。
図５は、従来の体積型方式の三次元表示装置の一例の概略構成を示す図である。
図５に示す可変焦点レンズ型三次元表示装置において、奥行き標本化像を時分割で２次元表示装置６０１に表示し、同期装置６０７および駆動装置６０８により、２次元表示装置６０１に表示される２次元像と同期させて、可変焦点レンズ６０２の焦点距離を変化させる。
すると、光学の原理から、可変焦点レンズ６０２の焦点距離に対応して、２次元表示装置６０１に表示された奥行き標本化像の結像位置が奥行き方向に変化する。
この変化を人の眼の残像時間以内に高速に行えば、残像効果により、観察者６０４から見て三次元像６０３が観察される。
なお、図５（ａ）は、２次元表示装置６０１を可変焦点レンズ６０２の焦点距離以内に配置し、虚像の三次元像６０３を表示する可変焦点レンズ型三次元表示装置を、また、図５（ｂ）は、２次元表示装置６０１を可変焦点レンズ６０２の焦点距離より外に配置し、実像の三次元像６０３を表示する可変焦点レンズ型三次元表示装置を示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した体積型方式では、面状（奥行き方向に厚さがほとんどない）の表示像（奥行き標本化画像）（１３２ａ〜１３２ｅ）を、所定の間隔をおいて配置した表示面（１３１ａ〜１３１ｅ）に積層して表示することが基本となっている。
そのため、観察者が、正面から左右・上下方向に移動すると継ぎ目が観察されるばかりか、表示面（１３１ａ〜１３１ｅ）を構成するための複数のディスプレイ、あるいは、図５に示すように、時分割で表示面（１３１ａ〜１３１ｅ）を構成するための可変焦点レンズ機構などが必要となるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、３次元表示装置において、簡単な構成で、観察者が左右・上下方向に移動しても継ぎ目のない３次元立体像が観察可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の目的を達成するための、本発明は、表示装置と、前記表示装置の観察者側に配置される偏光変換装置と、前記偏光変換装置の観察者側に配置される偏光散乱体とを備える３次元表示装置であって、前記偏光変換装置は、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変し、前記偏光散乱体は、光の入射面と光の出射面との間に所定の厚みを有し、入射光の偏光方向に応じて、前記入射面から最大の散乱源となる位置までの距離が異なっていることを特徴とする。
また、本発明では、前記偏光散乱体は、入射光の偏光方向が、例えば、０°から９０°まで連続的に変化したときに、当該入射光により最大の散乱源となる位置が前記入射面から前記出射面に向かって連続的に変化することを特徴とする。
また、本発明では、前記偏光散乱体は、ツイストネマティック型高分子分散型液晶である。
【０００５】
また、本発明は、表示装置と、前記表示装置の観察者側に配置される偏光変換装置と、前記偏光変換装置の観察者側に配置されるｎ（ｎ≧２）個の偏光散乱体とを備える３次元表示装置であって、前記偏光変換装置は、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変し、前記ｎ個の偏光散乱体は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が、前記複数の偏光散乱体毎にそれぞれ異なっていることを特徴とする。
また、本発明では、前記ｎ個の偏光散乱体は、最大の散乱源となる前記入射光の偏光方向が、１番目の偏光散乱体とｎ番目の偏光散乱体との間で９０°となるように、１番目の偏光散乱体からｎ番目の偏光散乱に向かって段階的に変化していることを特徴とする。
また、本発明では、前記ｎ個の偏光散乱体は、配向方向が異なるホモジニアス型高分子分散型液晶である。
さらに、前記偏光変換装置は、各画素毎に、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変する。
【発明の効果】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、３次元表示装置において、簡単な構成で、観察者が左右・上下方向に移動しても継ぎ目のない３次元立体像が観察することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の３次元表示装置の概略構成を示す断面図である。
同図において、１０は表示装置、１１は偏光変換装置、１２は偏光散乱体である。
表示装置１０は、例えば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ、ＦＥＤディスプレイ、ＤＭＤ、プロジェクション方式ディスプレイ、オシロスコープのような線描画型ディスプレイなどが使用可能である。
また、偏光変換装置１１は、各画素毎に、表示装置１０から入射される入射光の偏光方向を可変することが可能であり、この偏光変換装置１１としては、ツイストネマティック型液晶パネル、ホモジニアス型液晶パネルなどの液晶パネルが使用可能である。
偏光散乱体１２は、光の入射面２０と、光の出射面２１との間に所定の厚みを有し、偏光散乱体１２は、入射光の偏光方向に応じて、入射面２０から最大の散乱源となる位置までの距離が異なっている。
なお、図１では、偏光散乱体１２は、入射光の偏光方向が、０°から９０°まで連続的に変化したときに、当該入射光により最大の散乱源となる位置（図１では、散乱源の偏光方向と記す）が、入射面２０から出射面２１に向かって連続的に変化する。ここで、偏光散乱体１２は、ツイストネマティック型高分子分散型液晶で構成される。
【０００８】
図２は、本発明の実施例の３次元表示装置の動作を説明するための断面図である。
図２に示すように、本実施例では、偏光変換装置１１から出射される光３０は、平行光であり、偏光散乱体１２がない場合は、図２の点線３２に示すように直進し、観察者１００の眼に入らない。
したがって、表示装置１０に表示される画像の中で、偏光変換装置１１から出射される光３０の部分は、観察者１００は観察できない。
しかしながら、本実施例では、図２の３１に示すように、偏光散乱体１２が、偏光変換装置１１から出射される光３０を散乱する。したがって、観察者１００は、表示装置１０に表示される画像の中で、偏光変換装置１１から出射される光３０の部分を観察することができる。
そして、本実施例では、偏光散乱体１２を構成するツイストネマティック型高分子分散型液晶は、入射光の偏光方向が、０°から９０°まで連続的に変化したときに、当該入射光により最大の散乱源となる位置が、入射面２０から出射面２１に向かって連続的に変化する。
したがって、図１に示す３次元表示装置において、偏光変換装置１１を制御し、偏光散乱体１２の最大の散乱源となる位置が、図２の３５に示すような位置になるように、入射光（偏光変換装置１１から出射される光３０）の偏光方向を制御した場合、観察者１００には、例えば、リンゴなどの丸みを持った３次元立体像が観察される。
この３次元立体像は、観察者１００が、左右・上下方向に移動しても観察可能である。
【０００９】
図３は、本発明の実施例の３次元表示装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
同図において、１０は表示装置、１１は偏光変換装置、１２ａ〜１２ｅは偏光散乱体である。
図３に示す３次元表示装置は、図１に示す単体の偏光散乱体１２に代えて、１番目から５番目までの複数の偏光散乱体（１２ａ〜１２ｅ）を使用する点で、図１に示す３次元表示装置と相違する。ここで、１番目から５番目までの複数の偏光散乱体（１２ａ〜１２ｅ）は、配向方向が異なるホモジニアス型高分子分散型液晶で構成される。
図３に示すように、１番目の偏光散乱体（１２ａ）は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向（図３では、散乱源の偏光方向と記す）が９０°、２番目の偏光散乱体（１２ｂ）は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が６７．５°、３番目の偏光散乱体（１２ｃ）は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が４５°、４番目の偏光散乱体（１２ｄ）は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が２２．５°、５番目の偏光散乱体（１２ｅ）は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が０°とされる。
【００１０】
したがって、図３に示す３次元表示装置でも、偏光変換装置１１を制御し、１番目から５番目までの複数の偏光散乱体（１２ａ〜１２ｅ）により、最大の散乱源となる位置が、図２の３５に示すような位置になるように、入射光の偏光方向を制御した場合、観察者１００には、例えば、リンゴなどの丸みを持った３次元立体像が観察される。
この３次元立体像は、観察者１００が、左右・上下方向に移動しても観察可能である。
なお、図３に示す３次元表示装置では、１番目から５番目までの複数の偏光散乱体（１２ａ〜１２ｅ）を使用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、複数の偏光散乱体の数は、２以上であればよい。
以上説明したように、本実施例の３次元表示装置によれば、従来の体積型方式のように、表示面（１３１ａ〜１３１ｅ）を構成するための複数のディスプレイ、あるいは、時分割で表示面（１３１ａ〜１３１ｅ）を構成するための可変焦点レンズ機構などを使用することなく、簡単な構成で３次元立体像を観察することが可能となる。
その上、本実施例の３次元表示装置では、観察者１００が、正面から左右・上下方向に移動しても、継ぎ目のない３次元像を観察することが可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例の３次元表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例の３次元表示装置の動作を説明するための断面図である。
【図３】本発明の実施例の３次元表示装置の変形の概略構成を示す断面図である。
【図４】従来の体積型方式の３次元表示方法を説明するための図である。
【図５】従来の体積型方式の三次元表示装置の一例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１２】
１０  表示装置
１１  偏光変換装置
１２，１２ａ〜１２ｅ  偏光散乱体
２０  入射面
２１  出射面
１００  観察者
１３１ａ〜１３１ｅ  表示面
１３２ａ〜１３２ｅ，６０６  ２次元像（奥行き標本化画像）
６０１  ２次元表示装置
６０２  可変焦点装置
６０３  立体像
６０４  観察者の両眼球
６０７  同期装置
６０８  駆動装置
【図１】
2006285114.tif 000003
【図２】
2006285114.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006285114.tif 000006
【図５】
2006285114.tif 000007