(57)【要約】【課題】観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示用光学素子を備える３次元表示装置において、観察者から見て後面にある物体像の全部、あるいは一部を非表示状態にする。【解決手段】ｎを２以上の整数とするとき、観察者から見て異なった奥行き位置に配置されるｎ個の液晶表示パネルと、前記ｎ個の液晶表示パネルの前記観察者側と反対の側に配置されるｎ個の偏光板と、前記ｎ個偏光板の中で前記観察者から最も遠い位置に配置される偏光板以外の偏光板における、前記観察者側と反対の側に配置される（ｎ−１）個の偏光解消板と、前記観察者に最も近い位置に配置される液晶表示パネルの前記観察者側に配置される前面偏光板とを備える。【選択図】        図１
2004343270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示用光学素子を備える３次元表示装置であって、
前記各表示用光学素子は、入射される光の偏光を制御する光学素子であり、
前記表示用光学素子の間に配置される偏光解消板を備えることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項２】
前記各表示用光学素子に表示される２次元像は、前記観察者から見て異なった奥行き位置に配置されるそれぞれの表示用光学素子に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像であって、かつ、前記各表示用光学素子に表示される２次元像における前記観察者から見た輝度を、前記表示対象物体の奥行き位置に応じてそれぞれ独立に変化させ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】
ｎを２以上の整数とするとき、観察者から見て異なった奥行き位置に配置されるｎ個の液晶表示パネルと、
前記ｎ個の液晶表示パネルの前記観察者側と反対の側に配置されるｎ個の偏光板と、
前記ｎ個偏光板の中で前記観察者から最も遠い位置に配置される偏光板以外の偏光板における、前記観察者側と反対の側に配置される（ｎ−１）個の偏光解消板と、
前記観察者に最も近い位置に配置される液晶表示パネルの前記観察者側に配置される前面偏光板とを備えることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項４】
前記ｎ個の液晶表示パネルに表示される２次元像は、前記観察者から見て異なった奥行き位置に配置されるそれぞれの液晶表示パネルに対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した二次元像であって、かつ、前記ｎ個の液晶表示パネルに表示される２次元像における前記観察者から見た輝度を、前記表示対象物体の奥行き位置に応じてそれぞれ独立に変化させ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５】
前記偏光解消板は、特定の部分が高次波長板とされる光学素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項６】
前記偏光解消板は、特定の部分が１／４波長板とされる光学素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項７】
前記偏光解消板は、特定の部分が散乱板とされる光学素子であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項８】
前記偏光解消板は、各画素単位に、入射される光を無偏光の光として出射、あるいは、入射される光の偏光を保存して出射する液晶パネルであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の３次元表示装置。
【請求項９】
前記液晶パネルは、各画素における液晶分子の初期配向方向がランダムな方向の液晶パネルであることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【請求項１０】
ｍを２以上の整数とするとき、前記液晶パネルは、ｍ画素が、前記液晶パネルの前記観察者側に配置される液晶表示パネルの１画素に対応し、前記ｍ画素の各画素毎に、液晶分子の初期配向方向がそれぞれ異なっていることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【請求項１１】
ｍを２以上の整数とするとき、前記液晶パネルは、ｍ画素が、前記液晶パネルの前記観察者側に配置される液晶表示パネルの１画素に対応し、前記ｍ画素の各画素毎に異なった電圧を印加することにより、前記ｍ画素の各画素を、それぞれ異なった複屈折状態とすることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【請求項１２】
ｍを２以上の整数とするとき、前記液晶パネルは、ｍ画素が、前記液晶パネルの前記観察者側に配置される液晶表示パネルのｍ画素に対応し、前記ｍ画素の各画素毎に、液晶分子の初期配向方向がそれぞれ異なっていることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【請求項１３】
ｍを２以上の整数とするとき、前記液晶パネルは、ｍ画素が、前記液晶パネルの前記観察者側に配置される液晶表示パネルのｍ画素に対応し、前記ｍ画素の各画素毎に異なった電圧を印加することにより、前記ｍ画素の各画素を、それぞれ異なった複屈折状態とすることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【請求項１４】
ｎを１以上の整数、λを入射される光の波長とするとき、前記液晶パネルは、液晶層の屈折率異方性とその厚さとの積が、（２ｎ−１）λ／４であることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【請求項１５】
前記液晶パネルは、高分子分散型液晶パネルであることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【請求項１６】
前記液晶パネルは、液晶分子の初期配向方向が垂直方向の液晶パネルであることを特徴とする請求項８に記載の３次元表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示用光学素子を備える３次元表示装置に係り、特に、複数の物体像を重ねて表示する際に、観察者から見て後側に位置する物体像の全部、あるいは一部を消去可能とした３次元表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の透過型表示装置（例えば、液晶表示装置）を、観察者から見て異なった奥行き位置に配置することにより、観察者に３次元立体像を表示する３次元表示装置が知られている（下記特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【特許文献１】
特開２００１−５４１４４号公報
【特許文献２】
特許第３３３５９９８号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特許文献２に記載されている３次元表示装置において、観察者に最も近い透過型表示装置に、例えば、自動車などの動画像を表示し、観察者から遠い透過型表示装置に、背景画像を表示することにより、観察者に奥行きのある画像を提示することが可能である。
しかしながら、前述の特許文献２に記載されている３次元表示装置において、観察者に最も近い透過型表示装置では、観察者から遠い透過型表示装置を通過した光により画像が表示されるため、観察者に最も近い透過型表示装置に表示される画像が、観察者にとって不自然な透明状態になるという問題点があった。
例えば、図１３に示すように、観察者側に丸い物体１１、観察者から遠い位置に四角形状の物体１２があり、観察者から見て、丸い物体１１と、四角形状の物体１２とが一部が重なっている場合、観察者側から観察すると、図１３に示すように、四角形状の物体１２の一部が丸い物体１１で覆われて観察される。
しかしながら、前述の特許文献２に記載されている３次元表示装置において、観察者に最も近い透過型表示装置に、丸い物体１１の画像２１を表示し、観察者から遠い透過型表示装置に、四角形状の物体１２の画像２１を表示した場合、観察者側から観察すると、図１４のように、丸い物体１１が透明のように観察される。
【０００５】
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、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示用光学素子を備える３次元表示装置において、観察者から見て後面にある物体像の全部、あるいは一部を非表示状態にすることが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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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。
本発明の３次元表示装置は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示用光学素子を備え、前記各表示用光学素子は、入射される光の偏光を制御する光学素子であり、前記表示用光学素子の間に配置される偏光解消板を備えることを特徴とする。
また、本発明の３次元表示装置は、ｎを２以上の整数とするとき、観察者から見て異なった奥行き位置に配置されるｎ個の液晶表示パネルと、前記ｎ個の液晶表示パネルの前記観察者側と反対の側に配置されるｎ個の偏光板と、前記ｎ個偏光板の中で前記観察者から最も遠い位置に配置される偏光板以外の偏光板における、前記観察者側と反対の側に配置される（ｎ−１）個の偏光解消板と、前記観察者に最も近い位置に配置される液晶表示パネルの前記観察者側に配置される前面偏光板とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態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。
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。
本実施の形態では、図１に示すように、観察者１００の前面に、透過型表示装置（１１１，１１２）（透過型表示装置１１１が透過型表示装置１１２より観察者１００に近い）が配置される。
透過型表示装置１１１は、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０１と偏光板（２１１，２１２）とを有し、透過型表示装置１１２は、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０２と偏光板２１３とを有する。
また、液晶表示パネル２０２と、偏光板２１２との間に、偏光解消板１５０が配置される。また、図１には図示していないが、偏光板２１３の後方（偏光板２１３の透過型表示装置１１１と反対の側）に、光源（バックライト）が配置される。
ここで、液晶表示パネル（２０１，２０２）の内部にカラーフィルタ（図示せず）を設けたり、液晶表示パネル（２０１，２０２）に表示される２次元像に同期してバックライトの色を変化させるフィールドシーケンシャル駆動することにより、カラー表示を行うことができる。
【０００８】
液晶表示パネル（２０１，２０２）としては、例えば、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強誘電液晶ディスプレイ、ゲスト−ホスト型液晶ディスプレイ、高分子分散型液晶ディスプレイ、ホログラフィック高分子分散型液晶ディスプレイ、垂直配向型（ＶＡ）液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組み合わせなどが使用される。
本実施の形態では、透過型表示装置１１１に、例えば、車両などの動画像を表示し、透過型表示装置１１２に、背景画像を表示することにより、観察者１００に奥行きのある画像を提示することが可能である。
偏光解消板１５０は、アクティブ領域１５０ａと、非アクティブ領域１５０ｂとを有し、アクティブ領域１５０ａは、入射される光の偏光を解消して無偏光の光として出射し、非アクティブ領域１５０ｂは、入射される光の偏光を保存して出射する。
アクティブ領域１５０ａと、非アクティブ領域１５０ｂとは、任意に選択することが可能である。
【０００９】
本実施の形態において、前述したように、液晶表示パネル２０１に、丸い物体の画像を表示し、液晶表示パネル２０２に、四角形状の物体の画像を表示した場合を考える。そして、偏光解消板１５０における、丸い物体と、四角形状の物体とが重なっている部分に対応する部分をアクティブ領域１５０ａにする。
すると、液晶表示パネル２０２から照射される光で、アクティブ領域１５０ａを通過する光は、無偏光となり、非アクティブ領域１５０ｂを通過する光は偏光状態を維持する。したがって、本実施の形態では、図１３に示すように、四角形状の物体１２の一部が丸い物体１１で覆われて観察される。
このように、本実施の形態では、前面にある物体像の後側の後面像だけを非表示状態とすることができるので、前述の図１４に示したように、前面にある物体像が不自然な透明状態になるのを防止することが可能である。
なお、本実施の形態において、透過型表示装置は２つに限定されるものではなく、図２に示すように、透過型表示装置１１１と、透過型表示装置１１２との間に、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０３および偏光板２１４で構成される透過型表示装置１１３と偏光解消板１５０を組として、１つ以上配置することにより、透過型表示装置を３以上積層することも可能である。
また、透過型表示装置（１１１，１１２）は、液晶表示パネル（２０１，２０２）を使用するものに限らず、入射される光の偏光を制御して画像を表示する表示用光学素子を備えるものであってもよい。
【００１０】
［実施の形態２］
本実施の形態の３次元表示装置は、前述の特許文献１に記載されているＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式の３次元表示装置である。
初めに、図３〜図８を用いて、ＤＦＤ方式の３次元表示装置の原理について説明する。
ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式の３次元表示装置では、図３に示すように、観察者１００の前面に、複数の透過型表示装置、例えば、透過型表示装置（１０１，１０２）（透過型表示装置１０１が透過型表示装置１０２より観察者１００に近い）と、種々の光学素子と、光源１１０を用いて光学系１０３を構築する。
透過型表示装置（１０１，１０２）としては、液晶表示装置（例えば、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強誘電液晶ディスプレイ、ゲスト−ホスト型液晶ディスプレイ、高分子分散型液晶ディスプレイ、ホログラフィック高分子分散型液晶ディスプレイ、垂直配向型（ＶＡ）液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組み合わせ）などが使用される。
また、光学素子としは、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲面鏡、プリズム、偏光素子、波長板などを用いる。
図３では、透過型表示装置（１０１，１０２）として液晶表示装置を使用するものであり、そのため、光源１１０が、観察者１００から見て最も後方に配置された場合を示す。
【００１１】
初めに、図４に示すように、観察者１００に提示したい３次元物体１０４を、観察者１００から見て、透過型表示装置（１０１，１０２）へ射影した像（以下、「２Ｄ化像」と呼ぶ。）である２Ｄ化像（１０５，１０６）を生成する。
この２Ｄ化像の生成方法としては、例えば、観察者１００の視線方向から３次元物体１０４をカメラ撮影した二次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の二次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
この２Ｄ化像（１０５，１０６）を、図３に示すように、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との双方に、観察者１００の右眼と左眼を結ぶ線上の一点から見て重なるように、２Ｄ化像（１０７，１０８）として表示する。
これは、例えば、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大／縮小率を制御することで可能となる。
前記構成を有する装置上で、観察者１００が見る像は、２Ｄ化像１０８を透過し、さらに２Ｄ化像１０７を透過した光によって生成される。
【００１２】
ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式における重要な要点は、その観察者１００が見る像の輝度を、表示しようとする３次元物体１０４の輝度と同じになるように一定に保ちつつ、２Ｄ化像１０７と２Ｄ化像１０８の透過度の配分を変えることで、観察者１００の感じる像の奥行き位置を変えることである。
その変え方の一例を以下に述べる。
なお、ここでは、白黒図面であるため、分かりやすいように図面上では透過度が低い方を濃く示してある。
例えば、３次元物体１０４が透過型表示装置１０１上にある場合には、図５に示すように、透過型表示装置１０１上の透過度を、２Ｄ化像１０７の輝度が３次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を、例えば、その透過型表示装置１０２の最大値とする。
次に、例えば、３次元物体１０４が観察者１００より少し遠ざかって、透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側に少し寄った位置にある場合には、図６に示すように、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を少し増加させ、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を少し減少させる。
【００１３】
また、例えば、３次元物体１０４が観察者１００よりさらに遠ざかって、透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側にさらに寄った位置にある場合には、図７に示すように、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度をさらに増加させ、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度をさらに減少させる。
さらに、例えば、３次元物体１０４が透過型表示装置１０２上にある場合には、図８に示すように、透過型表示装置１０２上の透過度を、２Ｄ化像１０８の輝度が３次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を、例えば、透過型表示装置１０１の最大値とする。
このように表示することにより、人の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像（１０７，１０８）であっても、観察者１００にはあたかも透過型表示装置（１０１，１０２）の中間に３次元物体１０４が位置しているように感じられる。
即ち、例えば、透過型表示装置（１０１，１０２）の２Ｄ化像（１０７，１０８）の部分の透過度をほぼ同じに設定した場合には、透過型表示装置（１０１，１０２）の奥行き位置の中間付近に３次元物体１０４があるように感じられる。
【００１４】
本実施の形態の３次元表示装置の構成は、図１に示す前述の実施の形態１の３次元表示装置と同じである。
本実施の形態では、各透過型表示装置（１１１，１１２）に表示される２Ｄ化像（１０７，１０８）における、観察者１００から見た像の輝度を、図３〜図８で説明したように変化させることにより、各透過型表示装置（１１１，１１２）上、あるいは、透過型表示装置１１１と透過型表示装置１１２との間の任意の位置に、３次元立体像を表示することが可能である。
この場合に、液晶表示パネル（２０１，２０２）は、各画素単位で、偏光の方向を変化できるので、本実施の形態では、液晶表示パネル（２０１，２０２）の各画素単位に、通過する光の偏光方向を制御することにより、液晶表示パネル２０１および液晶表示パネル２０２毎に、独立に透過度を変化させることができる。
但し、本実施の形態において、偏光解消板１５０の中で非アクティブ領域１５０ｂとされる部分は、観察者１００から見て、透過型表示装置１１１に表示される２Ｄ化像１０７と、透過型表示装置１１２に表示される２Ｄ化像１０８とが重なる所に位置する部分であり、偏光解消板１５０の中でアクティブ領域１５０ａとされる部分は、それ以外の部分である。
【００１５】
図３〜図８で説明した３次元表示装置では、各透過型表示装置（１０１，１０２）に、観察者１００の右眼と左眼を結ぶ線上の一点から見て重なるように、２Ｄ化像（１０７，１０８）を表示した場合に、観察者１００に３次元立体像が観察される。
そのため、図３〜図８で説明した３次元表示装置では、観察者１００が左右・上下方向に移動すると３次元立体像を観察できなくなるが、本実施の形態では、観察者１００の左右・上下方向の移動に応じて、透過型表示装置１１２に表示する２Ｄ化像１０８の表示位置、および、偏光解消板１５０の中で非アクティブ領域１５０ｂとされる位置を制御することにより、観察者１００が左右・上下方向に移動しても、３次元立体像を観察することが可能となる。
なお、前述の説明では、２Ｄ化像を表示する透過型表示装置の中で主に２つの透過型表示装置に関してのみ記述し、かつ観察者１００に提示する３次元物体が２つの透過型表示装置の間にある場合について説明したが、２Ｄ化像を表示する透過型表示装置の個数がこれよりも多く、あるいは提示する３次元物体の位置が異なる場合であっても、同様な構成が可能であることは明らかである。
例えば、図２に示すように、透過型表示装置１１１と、透過型表示装置１１２との間に、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０３および偏光板２１４で構成される透過型表示装置１１３と偏光解消板１５０を組として、１つ以上配置することにより、透過型表示装置を３以上積層することも可能である。
【００１６】
以下、前述の各実施の形態に使用される偏光解消板１５０の構成について説明する。
偏光解消板１５０の最も簡単な構造は、図９に示すように、特定の部分が１／４波長板５１とされる、光学的に透明な板５０からなる光学素子である。
なお、図９において、１／４波長板５１に代えて、高次波長板、あるいは散乱板を使用することも可能である。
図９に示す偏光解消板１５０では、１／４波長板５１（または、高次波長板、あるいは、散乱板）の部分がアクティブ領域１５０ａとなり、その他の部分が非アクティブ領域１５０ｂとなる。
したがって、１／４波長板５１以外の部分は、入射される光の偏光を維持して出射する必要がある。
一方、１／４波長板５１に、直線偏光の光が入射されると、出射される光は円偏光となるので、１／４波長板５１は、入射される光の偏光を解消して無偏光の光として出射する。同様に、高次波長板に、直線偏光の光が入射される場合でも、無偏光の光を出射することができる。
また、散乱板に、直線偏光の光が入射されると、入射される光は拡散されるので、散乱板も、入射される光の偏光を解消して無偏光の光として出射する。
なお、図９に示す偏光解消板１５０は、各透過型表示装置（１１１，１１２）に静止画像を表示する場合に有効であり、各透過型表示装置（１１１，１１２）に動画像を表示する場合には、以下に説明する偏光解消板１５０を使用する必要がある。
【００１７】
各透過型表示装置（１１１，１１２）に動画像を表示する場合に、有効な偏光解消板１５０としては、液晶パネルを使用する偏光解消板である。
液晶パネルを使用する偏光解消板の第１の例としては、高分子分散型液晶パネルである。
高分子分散型液晶パネルでは、高分子分散型液晶に電圧を印加しない状態では入射される光を拡散し、高分子分散型液晶に十分な電圧を印加した場合には、高分子に分散された液晶分子は電界方向に並び、入射される光の偏光を維持したまま出射する。
前述した入射される光の拡散、あるいは、入射される光の透過は、各画素単位に制御することが可能である。
したがって、各透過型表示装置（１１１，１１２）に表示される動画像の位置に応じて、高分子分散型液晶パネルの各画素単位に印加する電圧を制御することにより、選択的にアクティブ領域１５０ａ（電圧を印加しない領域）と、非アクティブ領域１５０ｂ（電圧を印加した領域）を生成することができる。
【００１８】
液晶パネルを使用する偏光解消板の第２の例としては、図１０（ａ）に示すように、各画素単位に、液晶分子の初期配向方向６１をランダムな方向、あるいは、図１０（ｂ）に示すように、液晶分子の初期配向方向６１を放射状の方向とした液晶パネルである。なお、図１０（ｂ）に示すような液晶分子の初期配向方向６１は、例えば、画素間に高分子の壁を設けると、液晶分子が壁に対して垂直に配向するので容易に実現することができる。
図１０に示すような液晶分子の初期配向方向６１を有する液晶パネルでは、液晶に電圧を印加しない状態では、入射される光はランダムな偏光（所謂、無偏光）となって出射され、液晶に十分な電圧を印加した場合には、液晶分子が電界方向に並び、入射される光の偏光を維持したまま出射する。
前述した入射される光のランダムな偏光、あるいは、入射される光の透過は、各画素単位に制御することが可能である。
したがって、各透過型表示装置（１１１，１１２）に表示される動画像の位置に応じて、液晶パネルの各画素単位に印加する電圧を制御することにより、選択的にアクティブ領域１５０ａ（電圧を印加しない領域）と、非アクティブ領域１５０ｂ（電圧を印加した領域）を生成することができる。
【００１９】
液晶パネルを使用する偏光解消板の第３の例としては、液晶層の屈折率異方性（Δｎ）とその厚さ（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）を、下記（１）式のように設定した液晶パネルである。
【数１】
Δｎ・ｄ＝（２ｎ−１）λ／４    ・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここで、ｎは１以上の整数、λは入射される光の波長である。
液晶パネルの液晶層の屈折率異方性（Δｎ）とその厚さ（ｄ）との積（Δｎ・ｄ）を、前述の（１）式のように設定すると、液晶パネルは、１／４波長板と同じ機能を奏する。
したがって、液晶に電圧を印加しない状態では、入射される直線偏光の光は、円偏光の光となって出射され、液晶に十分な電圧を印加した場合には、液晶分子が電界方向に並び、入射される光の偏光を維持したまま出射する。
前述した入射される光の円偏光、あるいは、入射される光の透過は、各画素単位に制御することが可能である。
これにより各透過型表示装置（１１１，１１２）に表示される動画像の位置に応じて、液晶パネルの各画素単位に印加する電圧を制御することにより、選択的にアクティブ領域１５０ａ（電圧を印加しない領域）と、非アクティブ領域１５０ｂ（電圧を印加した領域）を生成することができる。
【００２０】
液晶パネルを使用する偏光解消板の第４の例としては、液晶パネルの複数の画素（以下、画素ブロックという）の各画素毎に、液晶分子の初期配向方向をランダムの方向とした液晶パネルである。
その一例を図１１に示す。
図１１（ａ）が、偏光解消板として使用される液晶パネルの観察者側に配置される液晶表示パネル（図１では、透過型表示装置１１１を構成する液晶表示パネル２０１）３０の画素の大きさを示す、図１１（ｂ）が、偏光解消板として使用される液晶パネル３１の画素の大きさを示す。
図１１に示す例では、液晶表示パネル３０の１画素に対して、液晶パネル３１の４画素が対応する。
そして、液晶表示パネル３０の１画素に対応する液晶パネル３１の４画素の各画素毎に、それぞれ液晶分子の配向方向を異ならせる。
そのため、液晶に電圧を印加しない状態では、入射される光は各画素毎に異なる方向の偏光となって出射され、液晶に十分な電圧を印加した場合には、液晶分子が電界方向に並び、入射される光の偏光を維持したまま出射する。
前述した入射される光の各画素毎に異なる方向の偏光、あるいは、入射される光の透過は、各画素単位に制御することが可能である。
したがって、各透過型表示装置（１１１，１１２）に表示される動画像の位置に応じて、液晶パネルの４画素単位に印加する電圧を制御することにより、選択的にアクティブ領域１５０ａ（電圧を印加しない領域）と、非アクティブ領域１５０ｂ（電圧を印加した領域）を生成することができる。
【００２１】
液晶パネルの複数の画素（以下、画素ブロックという）の各画素毎に、液晶分子の初期配向方向をランダムの方向とした液晶パネルの他の例を、図１２に示す。
図１２（ａ）が、偏光解消板として使用される液晶パネルの観察者側に配置される液晶表示パネル（図１では、透過型表示装置１１１を構成する液晶表示パネル２０１）３０の画素の大きさを示す、図１１（ｂ）が、偏光解消板として使用される液晶パネル３１の画素の大きさを示す。
図１２に示す例では、液晶表示パネル３０の１画素に対して、液晶パネル３１の１画素が対応する。
そして、液晶表示パネル３０では、４画素単位で、入射される光の偏光方向を制御し、液晶表示パネル３０の４画素に対応する液晶パネル３１の４画素の各画素毎に、それぞれ液晶分子の配向方向を異ならせる。
そのため、液晶に電圧を印加しない状態では、入射される光は各画素毎に異なる方向の偏光となって出射され、液晶に十分な電圧を印加した場合には、液晶分子が電界方向に並び、入射される光の偏光を維持したまま出射する。
前述した入射される光の各画素毎に異なる方向の偏光、あるいは、入射される光の透過は、各画素単位に制御することが可能である。
したがって、各透過型表示装置（１１１，１１２）に表示される動画像の位置に応じて、液晶パネルの４画素単位に印加する電圧を制御することにより、選択的にアクティブ領域１５０ａ（電圧を印加しない領域）と、非アクティブ領域１５０ｂ（電圧を印加した領域）を生成することができる。
なお、これまでの説明では、液晶分子の初期配向方向を利用する場合について説明したが、画素に飽和電圧に満たない電圧を印加すると、画素は電圧によって異なる複屈折状態となる。したがって、各画素毎に異なる電圧を印加しても同様の効果が得られることはいうまでもない。
また、前述の液晶パネルとしては、ＴＮモード、ＩＰＳモード、ＳＴＮモードの液晶が使用可能である。
【００２２】
液晶パネルを使用する偏光解消板の第５の例としては、液晶分子の初期配向方向が垂直配向の液晶パネルである。
液晶分子の初期配向方向が垂直配向の液晶パネルでは、液晶に電圧を印加しない状態では、入射される光の偏光を維持したまま出射する。
また、液晶に十分な電圧を印加した場合には、Δε（誘電率異方性）＜０の液晶を用いているため、液晶分子が電界方向に対して傾斜する。このとき、傾斜する方向を電極構造などで場所により異ならせることができる。
そのため、液晶に十分な電圧を印加した場合には、入射される光はランダムな偏光（所謂、無偏光）となって出射される。
前述した入射される光のランダムな偏光、あるいは、入射される光の透過は、各画素単位に制御することが可能である。
したがって、各透過型表示装置（１１１，１１２）に表示される動画像の位置に応じて、高分子分散型液晶パネルの各画素単位に印加する電圧を制御することにより、選択的にアクティブ領域１５０ａ（電圧を印加しない領域）と、非アクティブ領域１５０ｂ（電圧を印加した領域）を生成することができる。
以上説明した偏光解消板１５０を使用することにより、観察者１００から見て後面にある物体像の全部、あるいは一部を非表示状態にすることが可能となる。
また、前述の特許文献２に記載されている選択的な拡散板を使用する場合には、周囲の照明光により拡散領域の輝度が上昇し、不自然な表示になる場合があるが、前述した偏光解消板１５０を使用する場合には、周囲の照明光により、偏光解消板１５０の観察者側に配置される透過型表示装置の表示が変化することがない。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態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。
【００２３】
【発明の効果】
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、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示用光学素子を備える３次元表示装置において、観察者から見て後面にある物体像の全部、あるいは一部を非表示状態にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１の３次元表示装置の変形例の概略構成を示す模式図である。
【図３】ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式の３次元表示装置概略構成を示す模式図である。
【図４】ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図５】ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図６】ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図７】ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図８】ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  ３−Ｄ）方式の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。
【図９】本発明の各実施の形態に使用される偏光解消板の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の各実施の形態において、偏光解消板として使用される液晶パネルの一例の初期配向方向を示す模式図である。
【図１１】本発明の各実施の形態において、偏光解消板として使用される液晶パネルの他の例を示す模式図である。
【図１２】本発明の各実施の形態において、偏光解消板として使用される液晶パネルの他の例を示す模式図である。
【図１３】丸い物体と、四角形状の物体とが一部が重なっている場合、観察者に観察される状態を示す図である。
【図１４】図１３に示す物体像を従来の３次元表示装置に表示した場合に、観察者に観察される画像を説明するための図である。
【符号の説明】
１１…丸い物体、１２…四角形状の物体、２１…丸い物体の画像、２２…四角形状の物体の画像、３０，２０１，２０２，２０３…液晶表示パネル、３１…液晶パネル、５０…光学的に透明な板、５１…１／４波長板、６１…初期配向方向、１００…観察者、１０１，１０２，１１１，１１２，１１３…透過型表示装置、１０３…光学系、１０４…３次元物体、１０５，１０６，１０７，１０８…２Ｄ化像、１１０…光源、１５０…偏光解消板、１５０ａ…アクティブ領域、１５０ｂ…非アクティブ領域、２１１，２１２，２１３，２１４…偏光板。
【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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