(57)【要約】【課題】映像光がランダム偏光の場合でも、立体視を実現することができる立体映像表示システムを提供する。【解決手段】液晶シャッタ眼鏡５０の液晶シャッタ５５を、眼鏡側１／４波長板５１、入射側偏光板５２、液晶素子５３および出射側偏光板５４を備えて構成する。入射側偏光板５２は、予め定める第１方向に延びる偏光軸である入射側吸収軸を有し、眼鏡側１／４波長板５１から出射されて入射する光のうち、入射側吸収軸に垂直な入射側透過軸に平行な方向の光を透過させる。液晶素子５３は、入射側偏光板５２から出射されて入射する光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射する。出射側偏光板５４は、第１方向に垂直な第２方向に延びる偏光軸である出射側吸収軸を有し、液晶素子５３から出射されて入射する光のうち、出射側吸収軸に垂直な出射側透過軸に平行な方向の光を透過させる。【選択図】図２
2013246282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体的に認識可能な映像を形成するための右目用映像と左目用映像とを交互に表示する映像表示装置と、前記映像表示装置に表示される映像に応じて駆動される液晶シャッタ眼鏡とを備え、
前記映像表示装置は、
前記右目用映像に対応する映像光と前記左目用映像に対応する映像光とを交互に出射する映像表示素子と、
前記映像表示素子から出射される映像光が投写されるスクリーンと、
前記映像表示素子から出射された映像光を前記スクリーンに投写する投写光学系とを備え、
前記液晶シャッタ眼鏡は、
入射される円偏光を、予め定める偏光方向の直線偏光に変換する眼鏡側１／４波長板と、
予め定める第１方向に延びる偏光軸である入射側吸収軸を有し、前記眼鏡側１／４波長板から出射されて入射する光のうち、前記入射側吸収軸に垂直な入射側透過軸に平行な方向の光を透過させる入射側偏光板と、
前記入射側偏光板から出射されて入射する光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射する液晶素子と、
前記第１方向に垂直な第２方向に延びる偏光軸である出射側吸収軸を有し、前記液晶素子から出射されて入射する光のうち、前記出射側吸収軸に垂直な出射側透過軸に平行な方向の光を透過させる出射側偏光板とを備えることを特徴とする立体映像表示システム。
【請求項２】
前記スクリーンは、入射する映像光の偏光状態を乱すホワイトスクリーンであることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示システム。
【請求項３】
前記スクリーンは、入射する映像光の偏光状態を保持するシルバースクリーンであることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示システム。
【請求項４】
前記映像表示装置は、前記投射光学系と前記映像表示素子との間の光経路上に、予め定める偏光方向の映像光を円偏光に変換する装置側１／４波長板を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の立体映像表示システム。
【請求項５】
前記装置側１／４波長板は、前記映像表示素子から出射されて入力される映像光を構成する赤色、緑色および青色の映像光を、同じ回転方向の円偏光として出射することを特徴とする請求項４に記載の立体映像表示システム。
【請求項６】
前記装置側１／４波長板は、光経路上に設置された状態と、光経路上から退避させた状態とを切替え可能に設けられることを特徴とする請求項４または５に記載の立体映像表示システム。
【請求項７】
前記眼鏡側１／４波長板は、取外し可能に設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の立体映像表示システム。
【請求項８】
前記液晶シャッタ眼鏡は、
使用者の右目に対向する部分に配置される右目用液晶シャッタと、
使用者の左目に対向する部分に配置される左目用液晶シャッタとを備え、
前記右目用液晶シャッタおよび前記左目用液晶シャッタは、それぞれ、前記眼鏡側１／４波長板、前記入射側偏光板、前記液晶素子および前記出射側偏光板を備え、
前記右目用液晶シャッタの前記液晶素子は、前記スクリーンに前記右目用映像が表示されるときには、入射する光を透過し、前記スクリーンに前記右目用映像が表示されないときには、入射する光を遮断するように制御され、
前記左目用液晶シャッタの前記液晶素子は、前記スクリーンに前記左目用映像が表示されるときには、入射する光を透過し、前記スクリーンに前記左目用映像が表示されないときには、入射する光を遮断するように制御されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の立体映像表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像表示装置によって表示される映像の立体視を実現する立体映像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶素子を光シャッタとして応用して、立体視を実現する方法が提案されている。たとえば、液晶テレビジョン装置（以下「液晶テレビ」という場合がある）において、画面に表示される画像を時分割し、使用者の左目および右目のそれぞれに、左目用画像および右目用画像を、光シャッタで切り替えて送る方法がある（たとえば、特許文献１参照）。ここで、「画像」は、「映像」に相当する。
【０００３】
特許文献１に開示される立体テレビジョンでは、立体視用眼鏡の左目部分および右目部分に設けた光シャッタを、テレビジョンの画面に表示される被写体の左像および右像のフィールド毎に、またはフィールド毎の切り替え周期に同期させて、交互に開閉させることによって、被写体の画像を立体的に認識可能としている。特許文献１に開示される立体テレビジョンでは、平行に配置した一対の偏光板と、ねじれネマチック型液晶セルとを、左目用および右目用の光シャッタとして使用しており、画像の切り替えに同期させて所定の交流電圧を、左目用および右目用の各光シャッタを構成する液晶セルに交互に供給する駆動手段を備えている。
【０００４】
特許文献１に開示される技術を用いて、映像光が直線偏光の直視型の液晶テレビを見た場合、または、直線偏光で出射されるプロジェクタの映像を、偏光状態が保持されるシルバースクリーンに投写した映像を観察する場合、明るさは維持できるが、使用者が首を傾けたときに、明るさが低下するという問題がある。
【０００５】
使用者が首を傾けたときの明るさの低下を抑える方法は、たとえば特許文献２に開示されている。特許文献２に開示される画像表示観察システムでは、直視型の液晶テレビの偏光を、１／４波長板を用いて円偏光で出射させるようにするとともに、立体視用眼鏡として機能する光変調器の液晶面の手前に、円偏光を直線偏光に変換する１／４波長板を設けている。これによって、使用者が首を傾けた場合の明るさの低下の発生を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２２７４９８号公報（図１）
【特許文献２】特開２０１１−７５７４５号公報（段落００７８、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の特許文献２に開示される技術は、映像光が円偏光の場合に限って効果を発揮する。映像光は、プロジェクタから円偏光で出射されていても、ホワイトスクリーンで偏光状態が乱れ、ランダム偏光となる場合がある。このように映像光がランダム偏光となる場合、立体視用眼鏡が、蛍光灯などの外光だけでなく、映像光に対しても光シャッタの機能を有しなくなり、立体視を実現することができなくなるという問題がある。この問題は、元々無偏光のデジタルミラーデバイス（Digital Mirror Device；略称：ＤＭＤ）をライトバルブに使用したプロジェクタを用いた場合にも同様に存在する。
【０００８】
本発明の目的は、映像光がランダム偏光の場合でも、立体視を実現することができる立体映像表示システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の立体映像表示システムは、立体的に認識可能な映像を形成するための右目用映像と左目用映像とを交互に表示する映像表示装置と、前記映像表示装置に表示される映像に応じて駆動される液晶シャッタ眼鏡とを備え、前記映像表示装置は、前記右目用映像に対応する映像光と前記左目用映像に対応する映像光とを交互に出射する映像表示素子と、前記映像表示素子から出射される映像光が投写されるスクリーンと、前記映像表示素子から出射された映像光を前記スクリーンに投写する投写光学系とを備え、前記液晶シャッタ眼鏡は、入射される円偏光を、予め定める偏光方向の直線偏光に変換する眼鏡側１／４波長板と、予め定める第１方向に延びる偏光軸である入射側吸収軸を有し、前記眼鏡側１／４波長板から出射されて入射する光のうち、前記入射側吸収軸に垂直な入射側透過軸に平行な方向の光を透過させる入射側偏光板と、前記入射側偏光板から出射されて入射する光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射する液晶素子と、前記第１方向に垂直な第２方向に延びる偏光軸である出射側吸収軸を有し、前記液晶素子から出射されて入射する光のうち、前記出射側吸収軸に垂直な出射側透過軸に平行な方向の光を透過させる出射側偏光板とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の立体映像表示システムによれば、液晶シャッタ眼鏡は、液晶素子の前段に入射側偏光板を備える。これによって、スクリーンから液晶シャッタ眼鏡に入射する映像光がランダム偏光の場合でも、液晶素子に特定の偏光方向の映像光を入射させることができるので、液晶素子において、入射する映像光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射することができる。したがって、右目用映像と左目用映像とが混ざるクロストークを防ぐことができるので、映像光がランダム偏光の場合でも、立体視を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の前提となる前提技術の立体映像表示システム１００の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態である立体映像表示システム１の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態である立体映像表示システム１の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態である立体映像表示システム２の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜前提技術＞
図１は、本発明の前提となる前提技術の立体映像表示システム１００の構成を示す斜視図である。立体映像表示システム１００は、映像表示装置１０と、液晶シャッタ眼鏡３０とを備えて構成される。図１では、映像表示装置１０として、投写型映像表示装置を用いた場合を示す。
【００１３】
映像表示装置１０は、映像表示素子１１と、装置側１／４波長板１２と、投写光学系１３と、ホワイトスクリーン１４とを備える。投写光学系１３は、映像表示素子１１とホワイトスクリーン１４との間の光経路上に設けられる。装置側１／４波長板１２は、映像表示素子１１と投写光学系１３との間の光経路上に設けられる。
【００１４】
液晶シャッタ眼鏡３０は、ホワイトスクリーン１４に表示される映像を立体視するための立体視用眼鏡である。液晶シャッタ眼鏡３０は、使用者によって装着されて用いられる。液晶シャッタ眼鏡３０は、液晶シャッタ３４と、液晶シャッタ３４を支持する不図示のフレームとを備える。液晶シャッタ３４は、眼鏡側１／４波長板３１と、液晶素子３２と、偏光板３３とを備える。眼鏡側１／４波長板３１、液晶素子３２および偏光板３３は、この順に、ホワイトスクリーン１４側から使用者側に向かって設けられる。
【００１５】
映像表示素子１１は、光源からの光を変調して出射するライトバルブとして機能する。映像表示素子１１は、たとえば液晶表示素子によって実現される。液晶表示素子は、液晶層と、液晶層を挟んで対向する透明電極および透明基板とを含んで構成される。
【００１６】
映像表示素子１１には、映像信号が入力される。映像表示素子１１は、入力される映像信号に対応する直線偏光の映像光２１を出射する。装置側１／４波長板１２は、遅相軸を有する。遅相軸は、映像表示素子１１から出射される直線偏光の映像光２１の偏光方向である縦方向に対して、光の進行方向に向かって時計回りに４５°傾いている。図２では、装置側１／４波長板１２の遅相軸を、細線の両矢印で示している。
【００１７】
装置側１／４波長板１２は、映像表示素子１１から出射された直線偏光の映像光２１を、円偏光の映像光２２に変換して出射する。投写光学系１３は、装置側１／４波長板１２から出射された円偏光の映像光２２が表す映像を拡大してホワイトスクリーン１４に投写する。
【００１８】
ホワイトスクリーン１４には、拡大された映像に対応する円偏光の映像光２３が入射する。ここで、「ホワイトスクリーン」とは、入射する光の偏光状態を乱すスクリーンをいう。ホワイトスクリーン１４は、たとえば投写面に白色塗料が塗布されたスクリーンによって実現される。ホワイトスクリーン１４に入射した円偏光の映像光２３は、偏光状態が乱されて、ランダム偏光の映像光４１に変換されて反射される。
【００１９】
ホワイトスクリーン１４で反射されたランダム偏光の映像光４１は、液晶シャッタ眼鏡３０の眼鏡側１／４波長板３１に入射する。眼鏡側１／４波長板３１は、ランダム偏光の映像光４１が入射されると、ランダム偏光の映像光４２として出射する。すなわち、眼鏡側１／４波長板３１に入射するランダム偏光の映像光４１は、眼鏡側１／４波長板３１を透過し、ランダム偏光の映像光４２として出射される。眼鏡側１／４波長板３１を透過したランダム偏光の映像光４２は、液晶素子３２に入射する。
【００２０】
液晶素子３２は、電圧の印加の有無に応じて、入射する光の偏光方向を回転させる。液晶素子３２は、電圧が印加されているときには、入射する光の偏光方向を回転させず、電圧が印加されていないときには、入射する光の偏光方向を回転させる。
【００２１】
液晶素子３２にランダム偏光の映像光４２が入射した場合、液晶素子３２に電圧が印加されていないときに出射される映像光４３、および液晶素子３２に電圧が印加されているときに出射される映像光４４のいずれも、ランダム偏光として出射される。すなわち、液晶素子３２に入射するランダム偏光の映像光４２は、液晶素子３２に電圧が印加されているときも印加されていないときも、液晶素子３２を透過し、ランダム偏光の映像光４３，４４として出射される。
【００２２】
液晶素子３２から出射されたランダム偏光の映像光４３，４４は、偏光板３３に入射する。偏光板３３は、液晶素子３２から出射されたランダム偏光の映像光４３，４４のうち、予め定める偏光方向の映像光４５のみを透過させる。
【００２３】
以上に述べたように、前提技術の立体映像表示システム１００では、ホワイトスクリーン１４に入射した円偏光の映像光２３は、ランダム偏光の映像光４１として反射され、液晶シャッタ眼鏡３０の眼鏡側１／４波長板３１に入射する。このランダム偏光の映像光４１は、眼鏡側１／４波長板３１を透過し、ランダム偏光の映像光４２として液晶素子３２に入射する。
【００２４】
ランダム偏光の映像光４２は、液晶素子３２に電圧を印加しても印加しなくても、液晶素子３２を透過し、ランダム偏光の映像光４３，４４として出射されるので、液晶素子３２において、電圧の印加の有無に応じて光の透過および非透過を切り替える制御であるシャッタ制御を行うことができない。したがって、右目用映像と左目用映像とが混在し、立体視を実現することができないという問題がある。そこで、本発明の立体映像表示システムでは、以下の各実施の形態に示す構成を採用している。
【００２５】
＜第１の実施の形態＞
図２は、本発明の第１の実施の形態である立体映像表示システム１の構成を示す斜視図である。本実施の形態の立体映像表示システム１は、前述の前提技術の立体映像表示システム１００と構成が類似しているので、対応する部分には同一の参照符を付して、共通する説明を省略する。
【００２６】
本実施の形態の立体映像表示システム１は、映像表示装置１０と、液晶シャッタ眼鏡５０とを備えて構成される。映像表示装置１０は、前提技術における映像表示装置１０と同様の構成であり、映像表示素子１１と、装置側１／４波長板１２と、投写光学系１３と、ホワイトスクリーン１４とを備える。液晶シャッタ眼鏡５０は、ホワイトスクリーン１４に表示される映像を立体視するための立体視用眼鏡である。液晶シャッタ眼鏡３０は、使用者によって装着されて用いられる。液晶シャッタ眼鏡５０は、液晶シャッタ５５と、液晶シャッタ５５を支持する後述のフレームとを備える。液晶シャッタ５５は、眼鏡側１／４波長板５１と、入射側偏光板５２と、液晶素子５３と、出射側偏光板５４とを備える。眼鏡側１／４波長板５１、入射側偏光板５２、液晶素子５３および出射側偏光板５４は、この順に、ホワイトスクリーン１４側から使用者側に向かって設けられる。
【００２７】
本実施の形態においても、前提技術と同様に、ホワイトスクリーン１４で反射されたランダム偏光の映像光６１は、液晶シャッタ眼鏡５０の眼鏡側１／４波長板５１に入射する。眼鏡側１／４波長板５１は、遅相軸を有する。遅相軸は、映像表示素子１１から出射される直線偏光の光２１の偏光方向である縦方向に対して、光の進行方向に向かって時計回りに４５°傾いている。図２では、眼鏡側１／４波長板５１の遅相軸を、細線の両矢印で示している。
【００２８】
眼鏡側１／４波長板５１は、前提技術の眼鏡側１／４波長板３１と同様に、ランダム偏光の映像光６１が入射されると、ランダム偏光の映像光６２として出射する。すなわち、眼鏡側１／４波長板５１に入射するランダム偏光の映像光６１は、眼鏡側１／４波長板５１を透過し、ランダム偏光の映像光６２として出射される。本実施の形態では、眼鏡側１／４波長板５１を透過したランダム偏光の映像光６２は、入射側偏光板５２に入射する。
【００２９】
入射側偏光板５２は、眼鏡側１／４波長板５１と液晶素子５３との間の光経路上に設けられている。入射側偏光板５２は、予め定める第１方向に延びる偏光軸である吸収軸を有する。入射側偏光板５２の吸収軸は、入射側吸収軸に相当する。図２では、入射側偏光板５２の吸収軸を、細線の両矢印で示している。
【００３０】
入射側偏光板５２は、眼鏡側１／４波長板５１を透過したランダム偏光の映像光６２のうち、吸収軸に垂直な透過軸に平行な方向の映像光６３のみを透過させる。入射側偏光板５２の透過軸は、第１方向に垂直な第２方向に延びる偏光軸である。入射側偏光板５２の透過軸は、入射側透過軸に相当する。入射側偏光板５２の吸収軸と透過軸とは、軸線方向が９０°異なる。入射側偏光板５２を透過した映像光６３は、液晶素子５３に入射する。
【００３１】
液晶素子５３は、液晶層と、液晶層を挟んで対向する透明電極および透明基板とを含んで構成される。液晶素子５３は、電圧の印加の有無に応じて、入射する光の偏光方向を回転させる。液晶素子５３は、電圧が印加されているときには、入射する光の偏光方向を回転させず、電圧が印加されていないときには、入射する光の偏光方向を回転させる。
【００３２】
液晶素子５３は、入射側偏光板５２の吸収軸に垂直な透過軸に平行な方向の映像光６３が入射した場合、電圧が印加されていないときには、入射した映像光６３の偏光方向と９０°異なる偏光方向の映像光６４のみを透過させ、電圧が印加されているときには、入射した映像光６３の偏光方向と同一の偏光方向の映像光６５の光を透過させないようにする。液晶素子５３を透過した光は、出射側偏光板５４に入射する。
【００３３】
出射側偏光板５４は、第１方向に垂直な第２方向に延びる偏光軸である吸収軸を有する。すなわち、出射側偏光板５４の吸収軸と、入射側偏光板５２の吸収軸とは、軸線方向が９０°異なる。出射側偏光板５４の吸収軸は、出射側吸収軸に相当する。図２では、出射側偏光板５４の吸収軸を、細線の両矢印で示している。出射側偏光板５４は、出射側偏光板５４の吸収軸に垂直な透過軸に平行な方向の映像光６６のみを透過させる。出射側偏光板５４の透過軸は、出射側透過軸に相当する。
【００３４】
図３は、本発明の第１の実施の形態である立体映像表示システム１の構成を示すブロック図である。立体映像表示システム１は、前述のように、映像表示装置１０と液晶シャッタ眼鏡５０とを備えて構成される。映像表示装置１０は、前述の図２に示す映像表示素子１１と、表示制御部１５およびシャッタ制御部１６とを備える。図３では、理解を容易にするために、図２に示す映像表示装置１０の構成のうち、装置側１／４波長板１２、投写光学系１３およびホワイトスクリーン１４については、図示を省略している。
【００３５】
液晶シャッタ眼鏡５０は、前述の図２に示す液晶シャッタ５５と、液晶シャッタ５５を支持するフレーム５６とを備える。液晶シャッタ５５は、左目用シャッタ５５ａと、右目用シャッタ５５ｂとを含む。左目用シャッタ５５ａと、右目用シャッタ５５ｂとは、同一の構成であるので、前述の図２では、一方のシャッタのみを図示し、他方のシャッタの図示を省略している。また図２では、理解を容易にするために、シャッタ５５を分解して示している。
【００３６】
表示制御部１５には、右目用映像を表示するための映像信号（以下「右目用映像信号」という場合がある）と、左目用映像を表示するための映像信号（以下「左目用映像信号」という場合がある）とが入力される。表示制御部１５は、入力された映像信号を、映像表示素子１１へ出力するための信号に変換し、映像表示素子１１に出力する。
【００３７】
表示制御部１５は、ホワイトスクリーン１４に右目用映像と左目用映像とを交互に表示させるために、映像表示素子１１に右目用映像信号と左目用映像信号とを交互に出力する。映像表示素子１１は、表示制御部１５から入力される映像信号に基づいて、各画素を発光させる。これによって、ホワイトスクリーン１４に映像が表示される。
【００３８】
また、表示制御部１５は、右目用映像信号と左目用映像信号との切り替わりのタイミングを示すタイミング信号をシャッタ制御部１６に出力する。シャッタ制御部１６は、表示制御部１５から入力されたタイミング信号に基づいて、液晶シャッタ眼鏡５０の液晶シャッタ５５の開閉、具体的には光の透過と非透過との切り替えを制御する。
【００３９】
前述の図２に示すように、本実施の形態では、液晶シャッタ５５を構成する液晶素子５３の前段、具体的には液晶素子５３と眼鏡側１／４波長板５１との間の光経路上に、入射側偏光板５２が設けられている。これによって、ホワイトスクリーン１４に投写された円偏光の映像光２３がランダム偏光の映像光６１として反射される場合でも、液晶素子５３には、特定の方向の直線偏光の映像光６３が入射する。具体的には、入射側偏光板５２の吸収軸に垂直な透過軸に平行な方向を偏光方向とする直線偏光の映像光６３が液晶素子５３に入射する。
【００４０】
したがって、液晶素子５３における電圧の印加の有無に応じたシャッタ制御が可能となるので、液晶シャッタ眼鏡５０で右目用映像と左目用映像とが混在することを防ぐことができる。これによって、使用者は、ホワイトスクリーン１４に表示される映像を立体的に認識することが可能となる。
【００４１】
以上のように本実施の形態によれば、液晶シャッタ眼鏡５０は、液晶素子５３の前段に入射側偏光板５２を備えるので、ホワイトスクリーン１４から液晶シャッタ眼鏡５０に入射する映像光がランダム偏光の場合でも、液晶素子５３に特定の偏光方向の映像光を入射させることができる。これによって、液晶素子５３において、入射する映像光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射することができる。すなわち、電圧の印加の有無に応じたシャッタ制御を行うことができる。
【００４２】
したがって、液晶シャッタ眼鏡５０で右目用映像と左目用映像とが混ざるクロストークを防ぐことができるので、本実施の形態のようにホワイトスクリーン１４で映像光がランダム偏光にされる場合でも、立体視を実現することができる。
【００４３】
このように本実施の形態では、ホワイトスクリーン１４を用いた場合でも、液晶シャッタ眼鏡５０のシャッタ機能を保持し、立体視を実現することができる。したがって、後述するシルバースクリーン７１のように特殊なスクリーンを用いることなく、ホワイトスクリーン１４を用いて、立体映像表示システム１を実現することができる。
【００４４】
眼鏡側１／４波長板５１は、取外し可能に設けられてもよい。本実施の形態のように、ホワイトスクリーン１４に投写された円偏光の映像光２３が、ホワイトスクリーン１４によってランダム偏光の映像光６１となる場合、眼鏡側１／４波長板５１は、ランダム偏光の映像光に対しては実質的に機能していないので、立体映像表示システム１の光経路上に設置されなくてもよい。
【００４５】
前述のように眼鏡側１／４波長板５１を取外し可能に設けることによって、たとえばホワイトスクリーン１４を用いる場合のように、スクリーンからランダム偏光の映像光６１が出射される場合に、眼鏡側１／４波長板５１を立体映像表示システム１の構成から取除くことが可能である。これによって、眼鏡側１／４波長板５１による光の透過損失に相当する分だけ、明るくすることができる。
【００４６】
また本実施の形態では、左目用液晶シャッタ５５ａの液晶素子５３は、ホワイトスクリーン１４に左目用映像が表示されるときには、入射する光を透過し、ホワイトスクリーン１４に左目用映像が表示されないときには、入射する光を遮断するように制御される。また右目用液晶シャッタ５５ｂの液晶素子５３は、ホワイトスクリーン１４に右目用映像が表示されるときには、入射する光を透過し、ホワイトスクリーン１４に右目用映像が表示されないときには、入射する光を遮断するように制御される。
【００４７】
本実施の形態では、前述のように液晶素子５３における電圧の印加の有無に応じたシャッタ制御が可能であるので、左目用液晶シャッタ５５ａおよび右目用液晶シャッタ５５ｂの液晶素子５３における光の透過および非透過を、それぞれ前述のように制御することによって、ホワイトスクリーン１４に表示される映像の立体視を実現することができる。
【００４８】
＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の第２の実施の形態である立体映像表示システム２の構成を示す斜視図である。本実施の形態の立体映像表示システム２は、前述の前提技術および第１の実施の形態の立体映像表示システム１００，１と構成が類似しているので、対応する部分には同一の参照符を付して、共通する説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態の立体映像表示システム２は、映像表示装置７０と、液晶シャッタ眼鏡５０とを備えて構成される。映像表示装置７０は、第１の実施の形態におけるホワイトスクリーン１４に代えてシルバースクリーン７１を備えること以外は、第１の実施の形態における映像表示装置１０と同一の構成である。
【００５０】
具体的には、映像表示装置７０は、映像表示素子１１と、装置側１／４波長板１２と、投写光学系１３と、シルバースクリーン７１とを備える。シルバースクリーン７１には、投写光学系１３から円偏光の映像光２３が投写される。
【００５１】
ここで、「シルバースクリーン」とは、一般的なシルバー系スクリーンのことであり、入射する光の偏光状態を保持するスクリーンをいう。シルバースクリーン７１は、たとえば投写面に反射性能の高い金属製の塗料が塗布されたスクリーンによって実現される。シルバースクリーン７１としては、たとえばファインシルバー２４０（商品名、株式会社キクチ科学研究所社製）などを用いることができる。シルバースクリーン７１は、投写光学系１３によって投写された円偏光の映像光２３の偏光状態を保持し、円偏光の映像光８１として反射させる。
【００５２】
液晶シャッタ眼鏡５０は、シルバースクリーン７１に表示される映像を立体視するために用いられる。シルバースクリーン７１で反射された円偏光の映像光８１は、液晶シャッタ眼鏡５０の眼鏡側１／４波長板５１に入射する。眼鏡側１／４波長板５１は、円偏光の映像光８１が入射すると、入射した円偏光の映像光８１を、入射側偏光板５２の透過軸に平行な第２方向を偏光方向とする直線偏光の映像光８２に変換して出射する。眼鏡側１／４波長板５１を透過した直線偏光の映像光８２は、入射側偏光板５２に入射する。
【００５３】
入射側偏光板５２は、眼鏡側１／４波長板５１と液晶素子５３との間の光経路上に設けられている。入射側偏光板５２は、予め定める第１方向に延びる偏光軸である吸収軸を有する。入射側偏光板５２は、吸収軸に垂直な透過軸に平行な第２方向の光のみを透過する。眼鏡側１／４波長板５１を透過した直線偏光の映像光８２は、前述のように入射側偏光板５２の透過軸に平行な第２方向を偏光方向とするので、入射側偏光板５２を透過し、第２方向を偏光方向とする直線偏光の映像光８３として出射される。入射側偏光板５２を透過した映像光８３は、液晶素子５３に入射する。
【００５４】
液晶素子５３は、電圧の印加の有無に応じて、入射する光の偏光方向を回転する。液晶素子５３は、電圧が印加されているときには、入射する光の偏光方向を回転させず、電圧が印加されていないときには、入射する光の偏光方向を回転させる。
【００５５】
液晶素子５３に、入射側偏光板５２の透過軸に平行な第２方向を偏光方向とする直線偏光の映像光８３が入射した場合、液晶素子５３は、電圧が印加されていないときには、入射した映像光８３の偏光方向と９０°異なる第１方向を偏光方向とする直線偏光の映像光８４に変換して透過させる。また液晶素子５３は、電圧が印加されているときには、入射した映像光８３の偏光方向と同一の第１方向を偏光方向とする直線偏光の映像光８５を透過させないようにする。液晶素子５３を透過した映像光８４は、出射側偏光板５４に入射する。
【００５６】
出射側偏光板５４は、第２方向に延びる偏光軸である吸収軸を有する。出射側偏光板５４の吸収軸と、入射側偏光板５２の吸収軸とは、軸線方向が９０°異なる。出射側偏光板５４は、出射側偏光板５４の吸収軸に垂直な透過軸に平行な第１方向の光のみを透過させる。液晶素子５３から出射されて出射側偏光板５４に入射する映像光８４は、第１方向を偏光方向とする直線偏光であるので、出射側偏光板５４は、入射した映像光８４を、前記第１方向に平行な映像光８６としてそのまま透過させる。
【００５７】
以上のように本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、液晶シャッタ５５を構成する液晶素子５３の前段、具体的には液晶素子５３と眼鏡側１／４波長板５１との間の光経路上に、入射側偏光板５２が設けられている。これによって、特定の方向の直線偏光の光が液晶素子５３に入射するので、液晶シャッタ５５において、電圧の印加の有無によるシャッタ制御が可能となる。したがって、液晶シャッタ眼鏡５０で右目用映像と左目用映像とが混ざることがないので、左右の映像が混ざるクロストークを抑制することができる。
【００５８】
また本実施の形態では、映像表示装置１０の映像表示素子１１から出射される直線偏光の映像光２１は、装置側１／４波長板１２によって円偏光に変換されて、投写光学系１３から出射され、シルバースクリーン７１に投写される。前述のように、シルバースクリーン７１では、入射する光の偏光状態が保持されるので、シルバースクリーン７１で反射される映像光８１は、円偏光として眼鏡側１／４波長板５１に入射する。眼鏡側１／４波長板５１に入射した円偏光の映像光８１は、特定の方向の直線偏光の映像光８２に変換されて、入射側偏光板５２に入射する。
【００５９】
本実施の形態では、液晶シャッタ５５を構成する眼鏡側１／４波長板５１、入射側偏光板５２、液晶素子５３および出射側偏光板５４は一体に構成されている。これによって、液晶シャッタ眼鏡５５を装着している使用者が首を傾けた場合、眼鏡側１／４波長板５１、入射側偏光板５２、液晶素子５３および出射側偏光板５４が一体となって、使用者が首を傾けた方向に傾く。すなわち眼鏡側１／４波長板５１、入射側偏光板５２、液晶素子５３および出射側偏光板５４における軸線の位置関係は、使用者が首を傾けても変化しないので、液晶シャッタ眼鏡５０が傾いた場合でも、眼鏡側１／４波長板５１から入射側偏光板５２に入射される映像光８２の偏光方向が変わることはない。
【００６０】
したがって、液晶シャッタ眼鏡５０の傾きによる影響を抑えることができるので、シルバースクリーン７１で反射された映像光８１に対して、正確なシャッタ動作が可能となる。これによって、明るさの変化および、左右の映像が混ざるクロストークの発生を抑制することが可能である。
【００６１】
また本実施の形態では、シルバースクリーン７１を用いているので、シルバースクリーン７１に入射される映像光２３は、円偏光状態が保持されて、円偏光の映像光８１として液晶シャッタ眼鏡５０の眼鏡側１／４波長板５１に入射する。入射した円偏光の映像光８１は、眼鏡側１／４波長板５１によって、入射側偏光板５２の透過軸に平行な直線偏光の映像光８２に変換されて、入射側偏光板５２に入射される。これによって、映像光８２を、効率良く入射側偏光板５２を透過させることができる。したがって、使用者の目に届く明るさとしては、入射側偏光板５２を設けない場合と同等の明るさを得ることができる。
【００６２】
以上に述べた第１および第２の実施の形態における映像表示装置１０，７０では、映像表示素子１１と投写光学系１３との間の光経路上に、装置側１／４波長板１２が設けられている。これによって、ホワイトスクリーン１４またはシルバースクリーン７１に投写される映像光２３を円偏光とすることができる。したがって、たとえば第２の実施の形態のように入射する映像光２３の偏光状態が保持されるシルバースクリーン７１を用いる場合に、映像光を、液晶シャッタ５５に効率的に入射させることが可能となる。
【００６３】
装置側１／４波長板１２は、遅相軸が、映像表示素子１１から出射される直線偏光の映像光２１の偏光方向である縦方向に対して、光の進行方向に向かって時計回りに４５°傾くように設けられている。これによって、投写光学系１３から出射される映像光２３は、右円偏光となる。
【００６４】
液晶シャッタ眼鏡５０で立体視を実現するためには、映像表示素子１１から装置側１／４波長板１２に入射する直前の赤色（Red；略称：Ｒ）、緑色（Green；略称：Ｇ）および青色（Blue；略称：Ｂ）の各色の映像光２１の偏光方向が揃っている必要がある。偏光方向を揃えることによって、装置側１／４波長板１２から出射される円偏光の回転方向が、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像光２２で同一となる。これによって、液晶シャッタ眼鏡５５の入射側に設けられている眼鏡側１／４波長板５１において、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像光を、共に同じ横方向の直線偏光の光に変換することができる。
【００６５】
仮に、Ｇの映像光のみ偏光方向が異なっている場合、装置側１／４波長板１２から出射される円偏光の回転方向は、Ｒ，Ｂの映像光が右円偏光、Ｇの映像光が左円偏光となる。この場合、液晶シャッタ眼鏡５５の入射側に設けられている眼鏡側１／４波長板５１において、Ｒ，Ｂの映像光は横方向の直線偏光となり、Ｇの映像光は縦方向の直線偏光となる。したがって、Ｇの映像光が入射側偏光板５２で吸収されてしまうので、Ｒ，Ｂの映像光のみが使用者の目に届き、Ｇの映像光は使用者の目に届かないことになる。
【００６６】
映像表示装置１０が、Ｒ，Ｇ，Ｂの色毎に映像表示素子１１を備え、装置側１／４波長板１２および投写光学系１３を１つずつ備える、３板式の液晶プロジェクタである場合、光源からの光は、ダイクロイックミラーによってＲ，Ｇ，Ｂの色毎に光路が分離され、Ｒ，Ｇ，Ｂの色毎に映像表示素子１１を透過した後、３色合成プリズムによって合成されて、装置側１／４波長板１２および投写光学系１３に入射する。
【００６７】
このＲ，Ｇ，Ｂの色毎の映像表示素子１１と、装置側１／４波長板１２および投写光学系１３との間に設けられる３色合成プリズムにおいて、透過光路のＧの映像光がＰ偏光となり、反射光路のＲ，Ｂの映像光がＳ偏光となるように設計される。これは、透過光に対してはＰ偏光の方が光の利用効率が良く、反射においてはＳ偏光の方が光の利用効率が良いからである。
【００６８】
このようにＧの映像光とＲ，Ｂの映像光とで偏光方向が異なる場合、特定の波長域のみ偏光の振動方向を９０°回転することができる波長選択性偏光ローテーターを３色合成プリズムの出射側に設けて、Ｇの映像光のみ、偏光方向を回転させることが好ましい。これによって、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の映像光の偏光方向を揃えることができる。波長選択性偏光ローテーターとしては、たとえば、カラーセレクト（ＣｏｌｏｒＳｅｌｅｃｔ）（商品名、Ｃｏｌｏｒ  Ｌｉｎｋ社製）などを用いることができる。
【００６９】
このように波長選択性偏光ローテーターを用いる場合、３色合成プリズムに入る前にＲ，Ｇ，Ｂの映像光の偏光方向を揃える場合に比べて、Ｇの映像光の透過率が高くなるので、高輝度化を実現することができる。
【００７０】
前述の第１および第２の実施の形態のように、直線偏光方式の液晶シャッタ眼鏡５０を用いる場合、映像表示素子１１と投写光学系１３との間の光経路上に設けられる装置側１／４波長板１２は、光経路上に設置した状態と、光経路上から退避させた状態とを切替え可能に設けることが好ましい。この場合、装置側１／４波長板１２を光経路上に設置された状態と、装置側１／４波長板１２を光経路上から退避させた状態とを切り替える動作が可能な駆動手段を設ければよい。
【００７１】
このように、装置側１／４波長板１２を、光経路上に設置した状態と、光経路上から退避させた状態とを切替え可能に設けることによって、使用者が第１および第２の実施の形態のように直線偏光方式の液晶シャッタ眼鏡５０を用いた場合には、装置側１／４波長板１２を光経路上から退避させることができる。これによって、装置側１／４波長板１２による光の透過損失に相当する分だけ、明るくすることができる。この効果は、第１の実施の形態のように、ランダム偏光タイプのホワイトスクリーン１４を用いた場合に特に発揮される。
【００７２】
装置側１／４波長板１２を退避させた場合、投写光学系１３と映像表示素子１１との光路長を、装置側１／４波長板１２を設置した状態と合わせるために、装置側１／４波長板１２に代えて、装置側１／４波長板１２の基材と同じ厚みのガラス板を設置することが望ましい。ガラス板としては、入射する光を偏光せずに、単に透過させるものを用いればよい。
【００７３】
以上のように第１および第２の実施の形態における液晶シャッタ眼鏡５０を用いることによって、液晶シャッタ眼鏡５０に入射する映像光がランダム偏光である場合でも、また液晶シャッタ眼鏡５０の使用者が首を傾けた場合でも、正確なシャッタ動作を行うことができる。したがって、左右の映像が混ざるクロストークを可及的に抑制することができる。
【００７４】
具体的には、たとえば、第１の実施の形態のようにホワイトスクリーン１４などで映像光の偏光状態が乱れ、ランダム偏光状態になった場合にも、使用者の右目および左目に入射する光を制御する液晶シャッタ眼鏡５０の光シャッタ機能を発揮させることができる。したがって、使用者が首を傾けた場合においても、首を傾けていない場合と比較して、明るさの低下を抑えることができるので、使用者は、違和感無く、立体映像を見ることができる。
【００７５】
また、第２の実施の形態のように液晶シャッタ眼鏡５０に入射する映像光が円偏光である場合、液晶シャッタ眼鏡５０に入射する映像光がＲ，Ｇ，Ｂの各色で同じ方向、たとえば右回りまたは左回りの円偏光状態であれば、使用者が首を傾けた場合の明るさの低下、およびクロストークなどの不具合を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１，２  立体映像表示システム、１０，７０  映像表示装置、１１  映像表示素子、１２  装置側１／４波長板、１３  投写光学系、１４  ホワイトスクリーン、５０  液晶シャッタ眼鏡、５１  眼鏡側１／４波長板、５２  入射側偏光板、５３  液晶素子、５４  出射側偏光板、５５  液晶シャッタ、７１  シルバースクリーン。
【図１】
2013246282.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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