(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸とを有し、前記反射軸に沿った偏光成分の入射光を反射し、前記透過軸に沿った偏光成分の入射光を透過させる反射偏光スクリーンと、
左眼用と右眼用の画像光のうちの一方の画像光を前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影する第１の画像投影手段と、
前記左眼用と右眼用の画像光のうちの他方の画像光を前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影する第２の画像投影手段と、
画像観察者の左右の眼のうちの一方の眼の前に、透過軸を前記反射偏光スクリーンの反射軸とほぼ平行にして配置される第１の接眼偏光板と、
前記画像観察者の他方の眼の前に、透過軸を前記反射偏光スクリーンの透過軸とほぼ平行にして配置される第２の接眼偏光板とを備え、
前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光を、前記第１の接眼偏光板を介して前記画像観察者の一方の眼により観察させ、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光を、前記第２の接眼偏光板を介して前記画像観察者の他方の眼により観察させることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
反射偏光スクリーンの背面に、第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影された他方の画像光を結像させるための光透過性結像膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
第１の画像投影手段は、一方の画像光を反射偏光スクリーンの反射軸に沿った偏光成分の光として前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影し、第２の画像投影手段は、他方の画像光を反射偏光スクリーンの透過軸に沿った偏光成分の光として前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
反射偏光スクリーンの前面に、第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された一方の画像光と、第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した他方の画像光とを、前記反射偏光スクリーンの法線に沿った方向に向けて集光する集光手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は立体画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
立体画像表示装置は、左眼と右眼による観察角度の差に応じたずれをもつ左眼用の画像と右眼用の画像とを画像観察者の左眼と右眼とによりそれぞれ観察させることにより、画像観察者に、前記左眼用画像と右眼用画像とが合成された立体画像を認識させるようにしたものである。
【０００３】
図３は従来の立体画像表示装置を示す平面図であり、この立体画像表示装置は、画像光が投影されるスクリーン１と、左眼用の画像光を前記スクリーン１に向けて投影する左眼画像投影機２と、右眼用の画像光を前記スクリーン１に向けて投影する右眼画像投影機３と、画像観察者４の左眼と右眼の前にそれぞれ配置される左眼用と右眼用の光シャッタ素子５，６とにより構成されている。
【０００４】
なお、この立体画像表示装置は、前記スクリーン１に反射型スクリーンを用いたものであり、前記左眼画像投影機２と右眼画像投影機３は、前記スクリーン１の前方、つまり投影画像の観察側に、横に並べて配置される。
【０００５】
前記左眼画像投影機２と右眼画像投影機３は、例えば映写機であり、左眼画像投影機２は、左眼用の画像光を図に実線で示すようにスクリーン１に投影し、右眼画像投影機３は、右眼用の画像光を図に破線で示すように前記スクリーン１に投影する。
【０００６】
また、前記左眼用と右眼用の光シャッタ素子５，６は、例えば、液晶分子がツイスト配向した液晶層をはさんで対向する一対の透明基板の内面にそれぞれ一枚膜状の透明電極を形成するとともに、前記一対の透明基板の外面にそれぞれ偏光板を配置したＴＮ（ツイステッドネマティック）型の液晶素子からなっている。なお、この左眼用と右眼用の光シャッタ素子５，６は、例えば画像観察者４がかける眼鏡型フレームに取り付けられている。
【０００７】
この立体画像表示装置は、前記左眼画像投影機２と右眼画像投影機３とを交互に駆動することにより、これらの画像投影機２，３から左眼用の画像光と右眼用の画像光とを交互にスクリーン１に投影するとともに、前記左眼用の光シャッタ素子５を、左眼用画像光の投影時に開、右眼用画像光の投影時に閉となるように駆動し、前記右眼用の光シャッタ素子６を、左眼用画像光の投影時に閉、右眼用画像光の投影時に開となるように駆動することにより、前記左眼画像投影機２によりスクリーン１に投影された左眼用画像と、前記右眼画像投影機３により前記スクリーン１に投影された右眼用画像とを、画像観察者４の左眼と右眼とにより交互に観察させ、前記左眼用画像と右眼用画像とが合成された立体画像を画像観察者４に認識させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の立体画像表示装置は、左眼用画像を画像観察者４の左眼により観察させ、右眼用画像を画像観察者４の左眼により観察させるために、前記左眼画像投影機２と右眼画像投影機３から交互に画像光を投影させ、それに同期させて前記左眼用と右眼用の光シャッタ素子５，６を交互に開閉させなければならず、したがって画像投影機２，３および光シャッタ素子５，６の駆動制御が面倒であり、また、画像観察者４の左眼により観察される左眼用画像と、右眼とにより観察される右眼用画像が、交互に断続した画像であるため、認識される立体画像にチラツキが生じるという問題をもっている。
【０００９】
この発明は、面倒な駆動制御を必要とせず、しかもチラツキの無い良好な品質の立体画像を画像観察者に認識させることができる立体画像投影装置を提供することを目的としたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の立体画像表示装置は、互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸とを有し、前記反射軸に沿った偏光成分の入射光を反射し、前記透過軸に沿った偏光成分の入射光を透過させる反射偏光スクリーンと、左眼用と右眼用の画像光のうちの一方の画像光を前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影する第１の画像投影手段と、前記左眼用と右眼用の画像光のうちの他方の画像光を前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影する第２の画像投影手段と、画像観察者の左右の眼のうちの一方の眼の前に、透過軸を前記反射偏光スクリーンの反射軸とほぼ平行にして配置される第１の接眼偏光板と、前記画像観察者の他方の眼の前に、透過軸を前記反射偏光スクリーンの透過軸とほぼ平行にして配置される第２の接眼偏光板とを備え、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光を、前記第１の接眼偏光板を介して前記画像観察者の一方の眼により観察させ、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光を、前記第２の接眼偏光板を介して前記画像観察者の他方の眼により観察させることを特徴とするものである。
【００１１】
すなわち、この立体画像表示装置は、画像光が投影されるスクリーンとして、互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸とを有し、前記反射軸に沿った偏光成分の入射光を反射し、前記透過軸に沿った偏光成分の入射光を透過させる反射偏光スクリーンを用い、左眼用と右眼用の画像光のうちの一方の画像光を、第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影し、他方の画像光を、第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影するとともに、画像観察者の一方の眼の前に第１の接眼偏光板をその透過軸を前記反射偏光スクリーンの反射軸とほぼ平行にして配置し、前記画像観察者の他方の眼の前に第２の接眼偏光板をその透過軸を前記反射偏光スクリーンの透過軸とほぼ平行にして配置することにより、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光（前記反射偏光スクリーンの反射軸に沿った偏光成分の光）を、前記第１の接眼偏光板を介して画像観察者の一方の眼により観察させ、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光（前記反射偏光スクリーンの透過軸に沿った偏光成分の光）を、前記第２の接眼偏光板を介して前記画像観察者の他方の眼により観察させるようにしたものである。
【００１２】
この立体画像表示装置によれば、前記第１の接眼偏光板を介して画像観察者の一方の眼により観察される画像光は、前記左眼用と右眼用の画像光のうち、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された一方の画像光だけであり、また、前記第２の接眼偏光板を介して前記画像観察者の他方の眼により観察される画像光は、前記左眼用と右眼用の画像光のうち、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した他方の画像光だけである。
【００１３】
そのため、前記第１の画像投影手段と第２の画像投影手段の両方から連続的に画像光を投影しても、前記第１の画像投影手段により投影される一方の画像光を画像観察者の一方の眼により観察させ、前記第２の画像投影手段により投影される他方の画像光を画像観察者の他方の眼により観察させて、これらの画像光が合成された立体画像を画像観察者に認識させることができる。
【００１４】
したがって、この立体画像表示装置によれば、２つの画像投影機から交互に画像光を投影させ、それに同期させて左眼用と右眼用の光シャッタ素子を交互に開閉させる従来の立体画像表示装置のような面倒な駆動制御を行なう必要は無く、また、前記第１の画像投影手段と第２の画像投影手段の両方から連続的に画像光を投影し、チラツキの無い良好な品質の立体画像を画像観察者に認識させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の立体画像表示装置は、上記のように、画像光を投影するためのスクリーンとして、互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸とを有し、前記反射軸に沿った偏光成分の入射光を反射し、前記透過軸に沿った偏光成分の入射光を透過させる反射偏光スクリーンを用い、左眼用と右眼用の画像光のうちの一方の画像光を、第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影し、他方の画像光を、第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影するとともに、画像観察者の一方の眼の前に第１の接眼偏光板をその透過軸を前記反射偏光スクリーンの反射軸とほぼ平行にして配置し、前記画像観察者の他方の眼の前に第２の接眼偏光板をその透過軸を前記反射偏光スクリーンの透過軸とほぼ平行にして配置することにより、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光（前記反射偏光スクリーンの反射軸に沿った偏光成分の光からなる画像光）を、前記第１の接眼偏光板を介して画像観察者の一方の眼により観察させ、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光（前記反射偏光スクリーンの透過軸に沿った偏光成分の光からなる画像光）を、前記第２の接眼偏光板を介して前記画像観察者の他方の眼により観察させるようにし、面倒な駆動制御を必要とせず、しかもチラツキの無い良好な品質の立体画像を画像観察者に認識させることができるようにしたものである。
【００１６】
この発明の立体画像表示装置においては、前記反射偏光スクリーンの背面に、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影された前記他方の画像光を結像させるための光透過性結像膜を設けるのが好ましく、このようにすることにより、前記第２の画像投影手段により投影された前記他方の画像光を、前記反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射する過程で前記光透過性結像膜に結像させ、この他方の画像光を、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光とほとんど変わらない観察状態で画像観察者に観察させることができる。
【００１７】
また、この立体画像表示装置においては、前記第１の画像投影手段を、前記一方の画像光を前記反射偏光スクリーンの反射軸に沿った偏光成分の光として前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影する構成とし、前記第２の画像投影手段を、前記他方の画像光を前記反射偏光スクリーンの透過軸に沿った偏光成分の光として前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影する構成とするのが好ましく、このようにすることにより、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光と、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光とを、より鮮明でコントラストの良い画像光として画像観察者に観察させ、高品質の立体画像を認識させることができる。
【００１８】
さらに、この立体画像表示装置においては、前記反射偏光スクリーンの前面に、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光と、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光とを、前記反射偏光スクリーンの法線に沿った方向に向けて集光する集光手段を設けるのが好ましく、このようにすることにより、前記一方の画像光と他方の画像光の正面輝度を高くし、より明るい立体画像を画像観察者に認識させることができる。
【００１９】
【実施例】
図１および図２はこの発明の一実施例を示しており、図１は立体画像表示装置の平面図、図２は前記立体画像表示装置における反射偏光スクリーンと、第１および第２の画像投影手段が備える偏光板と、第１および第２の接眼偏光板の光学軸の向きを示す斜視図である。
【００２０】
この実施例の立体画像表示装置は、図１および図２のように、画像光が投影される反射偏光スクリーン１０と、前記反射偏光スクリーン１０の前面に対向させて配置される第１の画像投影手段１３と、前記反射偏光スクリーン１０の背面に対向させて配置される第２の画像投影手段１６と、画像観察者１９の左眼と右眼の前にそれぞれ配置される第１および第２の接眼偏光板２０，２１とにより構成されている。
【００２１】
前記反射偏光スクリーン１０は、反射偏光板からなるスクリーンであり、互いにほぼ直交する方向に反射軸１０ｓと透過軸１０ｐとを有し、前記反射軸１０ｓに沿った偏光成分の入射光を反射し、前記透過軸１０ｐに沿った偏光成分の入射光を透過させる特性をもっている。
【００２２】
そして、前記反射偏光スクリーンの背面には、前記第２の画像投影手段１６により反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影された画像光を結像させるための光透過性結像膜１１が設けられており、また、この反射偏光スクリーン１０の前面には、前記第１の画像投影手段１３により反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された画像光と、前記第２の画像投影手段１６により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した画像光とを、前記反射偏光スクリーン１０の法線に沿った方向に向けて集光する集光手段１２が設けられている。
【００２３】
なお、前記光透過性結像膜１１は、白色の光透過性膜からなっており、前記集光手段１２は、透明フィルムの前面または背面のいずれかの面に、その全体にわたって微細なレンチキュラーレンズを形成したレンチキュラーレンズフィルムからなっている。
【００２４】
前記第１と第２の画像投影手段１３，１６はそれぞれ、例えば、テープ状の動画フィルムを用いてその画像光を投影レンズ系により拡大投影する画像投影機１４，１７と、この画像投影機１４，１７の出射側に配置された偏光板１５，１８とからなっている。
【００２５】
この画像投影手段１３，１６のうち、前記反射偏光スクリーン１０の前面に対向させて配置される第１の画像投影手段１３は、左眼と右眼による観察角度の差に応じたずれをもつ左眼用の画像光と右眼用の画像光のうちの一方の画像光、例えば左眼用の画像光Ｌを、前記偏光板１５により前記反射偏光スクリーン１１の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓとして前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影するものであり、この第１の画像投影手段（以下、左眼画像投影手段という）１３の偏光板１５は、その透過軸１５ａを前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓとほぼ平行にして配置されている。
【００２６】
また、前記反射偏光スクリーン１０の背面に対向させて配置される第２の画像投影手段１６は、前記左眼用の画像光と右眼用の画像光のうちの他方の画像光、例えば右眼用の画像光Ｒを、前記偏光板１８により前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｐとして前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影するものであり、この第２の画像投影手段（以下、右眼画像投影手段という）１６の偏光板１８は、その透過軸１８ａを前記反射偏光スクリーン１０の透過軸軸１０ｐとほぼ平行にして配置されている。
【００２７】
なお、前記左眼画像投影手段１３は、前記反射偏光スクリーン１０に対し、この左眼画像投影手段１３から投影される左眼用画像光Ｌが前記反射偏光スクリーン１０の前面に所定の拡大率で結像するようにピント調整して配置され、前記右眼画像投影手段１６は、前記反射偏光スクリーン１０に対し、この右眼画像投影手段１６から投影される右眼用画像光Ｒが前記反射偏光スクリーン１０の背面に設けられた光透過性結像膜１１に、前記反射偏光スクリーン１０の前面に結像する前記左眼用画像光Ｌと同じ拡大率で結像するようにピント調整して配置される。
【００２８】
さらに、前記第１および第２の接眼偏光板２０，２１のうち、画像観察者１９の左眼の前に配置される第１の接眼偏光板（以下、左眼用接眼偏光板という）２０は、その透過軸２９ａを前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓとほぼ平行にして配置され、画像観察者１９の右眼の前に配置される第２の接眼偏光板（以下、右眼用接眼偏光板という）２１は、その透過軸２１ａを前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐとほぼ平行にして配置されている。なお、この左眼用と右眼用の接眼偏光板２０，２１は、例えば画像観察者１９がかける眼鏡型フレームに取り付けられている。
【００２９】
この立体画像表示装置は、前記左眼画像投影手段１３により図１および図２に実線で示すように前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された左眼用画像光Ｌを、前記左眼用接眼偏光板２０を介して画像観察者１９の左眼により観察させ、前記右眼画像投影手段１６により図１および図２に破線で示すように前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した右眼用画像光Ｒを、前記右眼用接眼偏光板２１を介して画像観察者１９の右眼により観察させることにより、画像観察者１９に、前記左眼用画像光Ｌと右眼用画像光Ｒとが合成された立体画像を認識させるようにしたものである。
【００３０】
この立体画像表示装置において、前記左眼画像投影手段１３および右眼画像投影手段１６の画像投影機１４，１７から出射する左眼用画像光Ｌおよび右眼用画像光Ｌはいずれも、図２に示したように、前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓと透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｐとの両方を含む光であり、その画像光Ｒ，Ｌが、前記画像投影機１４，１７の出射側に配置された偏光板１５，１８に入射し、この偏光板１５，１８によりその透過軸１５ａ，１８ａに対して直交する吸収軸（図示せず）に沿った偏光成分の光を吸収され、前記透過軸１５ａ，１８ａに沿った偏光成分の光となって前記反射偏光スクリーン１０の前面および背面に向けて投影される。
【００３１】
この場合、前記左眼画像投影手段１３の偏光板１５は、その透過軸１５ａを前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓとほぼ平行にして配置され、前記右眼画像投影手段１６の偏光板１８は、その透過軸１８ａを前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐとほぼ平行にして配置されているため、前記左眼画像投影手段１３により前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影される左眼用画像光Ｌは、図２に示すように、前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓであり、前記右眼画像投影手段１６により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影される右眼用画像光Ｒは、図２に示すように、前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｐである。
【００３２】
前記左眼画像投影手段１３により前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影された左眼用画像光Ｌは、この反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓであるため、この左眼用画像光Ｌは、前記反射偏光スクリーン１０により反射される。
【００３３】
また、前記右眼画像投影手段１６により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影された右眼用画像光Ｒは、この反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｓであるため、この右眼用画像光Ｒは、前記反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射する。
【００３４】
なお、この実施例では、前記反射偏光スクリーン１０の背面に前記光透過性結像膜１１を設けているため、前記右眼画像投影手段１６により反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影された前記右眼用画像光Ｒが、前記反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射する過程で、前記光透過性結像膜１１に結像し、この光透過性結像膜１１に結像した右眼用画像光Ｒが、前記反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射する。
【００３５】
また、この実施例では、前記反射偏光スクリーン１０の前面に前記集光手段１２を設けているため、前記左眼画像投影手段１３により前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された前記左眼用画像光Ｌと、前記右眼画像投影手段１６により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した前記右眼用画像光Ｒとが、図１に示したように、前記反射偏光スクリーン１０の法線に沿った方向に向けて集光され、正面輝度の高い光となって前記反射偏光スクリーン１０の前方に出射する。
【００３６】
そして、この合成画像表示装置では、画像観察者１９の左眼の前に配置される左眼用接眼偏光板２０を、その透過軸２９ａを前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓとほぼ平行にして配置し、前記画像観察者１９の右眼の前に配置される右眼用接眼偏光板２１を、その透過軸２１ａを前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐとほぼ平行にして配置しているため、
前記左眼画像投影手段１３により前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された前記左眼用画像光Ｌと、前記右眼画像投影手段１６により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した前記右眼用画像光Ｒとのうち、前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓである左眼用画像光Ｌが、前記左眼用接眼偏光板２０を透過して画像観察者１９の左眼により観察され、前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｐである右眼用画像光Ｒが、前記右眼用接眼偏光板２１を透過して画像観察者１９の右眼により観察される。
【００３７】
すなわち、この立体画像表示装置は、画像光が投影されるスクリーンとして、互いにほぼ直交する方向に反射軸１０ｓと透過軸１０ｐとを有し、前記反射軸１０ｓに沿った偏光成分の入射光ｓ反射し、前記透過軸１０ｐに沿った偏光成分の入射光ｐを透過させる反射偏光スクリーン１０を用い、左眼用と右眼用の画像光Ｌ，Ｒのうちの左眼用の画像光Ｒを、左眼画像投影手段１３により前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影し、右眼用画像光Ｒを、右眼画像投影手段１６により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影するとともに、画像観察者１９の左眼の前に左眼用接眼偏光板２０をその透過軸２０ａを前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓとほぼ平行にして配置し、前記画像観察者１９の右眼の前に右眼用接眼偏光板２１をその透過軸２１ａを前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐとほぼ平行にして配置することにより、前記左眼画像投影手段１３により反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された左眼用画像光（前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓ）Ｌを、前記左眼用接眼偏光板２０を介して画像観察者１９の左眼により観察させ、前記右眼画像投影手段１６により反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した前記右眼用画像光（前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｐ）を、前記右眼用接眼偏光板２１を介して画像観察者１９の右眼により観察させるようにしたものである。
【００３８】
この立体画像表示装置によれば、左眼用接眼偏光板２０を介して画像観察者１９の左眼により観察される画像光は、左眼用と右眼用の画像光Ｌ，Ｒのうち、左眼画像投影手段１３により反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された左眼用画像光Ｌだけであり、また、右眼用接眼偏光板２１を介して画像観察者１９の右眼により観察される画像光は、前記左眼用と右眼用の画像光Ｒ，Ｌのうち、右眼画像投影手段１６により反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した右眼用画像光Ｒだけである。
【００３９】
そのため、前記左眼画像投影手段１３と右眼画像投影手段１６の両方から連続的に画像光Ｌ，Ｒを投影しても、左眼画像投影手段１３により投影される左眼用画像光Ｌを画像観察者１９の左眼により観察させ、右眼画像投影手段１６により投影される右眼用画像光Ｒを画像観察者１９の右眼により観察させて、これらの画像光が合成された立体画像を画像観察者１９に認識させることができる。
【００４０】
したがって、この立体画像表示装置によれば、２つの画像投影機から交互に画像光を投影させ、それに同期させて左眼用と右眼用の光シャッタ素子を交互に開閉させる従来の立体画像表示装置のような面倒な駆動制御を行なう必要は無く、また、左眼画像投影手段１３と右眼画像投影手段１６の両方から連続的に画像光を投影し、チラツキの無い良好な品質の立体画像を画像観察者１９に認識させることができる。
【００４１】
しかも、上記実施例においては、前記反射偏光スクリーン１０の背面に、右眼画像投影手段１６により反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影された右眼用画像光Ｒを結像させるための光透過性結像膜１１を設けているため、前記右眼画像投影手段１６により投影された右眼用画像光Ｒを、前記反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射する過程で前記光透過性結像膜１１に結像させ、この右眼用画像光Ｒを、左眼画像投影手段１３により反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された左眼用画像光Ｌとほとんど変わらない観察状態で画像観察者１９に観察させることができる。
【００４２】
また、上記実施例においては、左眼画像投影手段１３を、画像投影機１４の出射側に偏光板１５を配置し、左眼用画像光Ｌを反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓとして前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影する構成とし、右眼画像投影手段を、画像投影機１８の出射側に偏光板１８を配置し、右眼用画像光Ｒを反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｐとして前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影する構成としているため、前記左眼画像投影手段１３により反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された左眼用画像光Ｌと、前記右眼画像投影手段１６により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した右眼用画像光Ｒとを、より鮮明でコントラストの良い画像光として画像観察者１９に観察させ、高品質の立体画像を認識させることができる。
【００４３】
さらに、上記実施例においては、反射偏光スクリーン１０の前面に、左眼画像投影手段１３により前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された左眼用画像光Ｒと、前記右眼画像投影手段１６により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した右眼用画像光Ｒとを、前記反射偏光スクリーン１０の法線に沿った方向に向けて集光する集光手段１２を設けているため、前記左眼用画像光Ｌと右眼用画像光Ｒの正面輝度を高くし、より明るい立体画像を画像観察者１９に認識させることができる。
【００４４】
なお、上記実施例では、左眼画像投影手段１３を反射偏光スクリーン１０の前面に対向させて配置し、右眼画像投影手段１６を前記反射偏光スクリーン１０の背面に対向させて配置しているが、これと反対に、前記右眼画像投影手段１６を前記反射偏光スクリーン１０の前面に対向させて配置し、左眼画像投影手段１３を前記反射偏光スクリーン１０の背面に対向させて配置してもよい。
【００４５】
その場合は、前記右眼画像投影手段１６の偏光板１８と右眼用接眼偏光板２１とを、それぞれの透過軸１８ａ，２１ａを前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓとほぼ平行にして配置し、前記左眼画像投影手段１３の偏光板１５と左眼用接眼偏光板２０とを、それぞれの透過軸１５ａ，２０ａを前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐとほぼ平行にして配置すればよい。
【００４６】
また、上記実施例の左眼画像投影手段１３および右眼画像投影手段１６は、テープ状の動画フィルムを用いてその画像光を拡大投影する画像投影機１４，１７を備えたものであるが、前記左眼画像投影手段１３および右眼画像投影手段１６は、スライドフィルムを用いて静止画像光を拡大投影するものや、液晶表示素子やＣＲＴ（ブラウン管）等の画像表示体により画像を表示し、その画像光を拡大投影するものでもよく、前記画像表示体として偏光板を備えた液晶表示素子を用いる場合は、上記実施例において画像投影機１４，１７の出射側に配置した偏光板１５，１８を、前記液晶表示素子の出射面側の偏光板で兼用すればよい。
【００４７】
さらに、上記実施例では、第１の画像投影手段（上記実施例では左眼画像投影手段１３）を、一方の画像光（上記実施例では左眼用画像光Ｌ）を前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓとして前記反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影する構成とし、第２の画像投影手段（上記実施例では右眼画像投影手段１６）を、他方の画像光（上記実施例では右眼用画像光Ｒ）を前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｐとして前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影する構成としているが、前記第１の画像投影手段と第２の画像投影手段は、前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光ｓと透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光ｐとの両方を含む非偏光の画像光を投影するものでもよい。
【００４８】
その場合でも、前記第１の画像投影手段により反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影された一方の画像光のうちの前記反射偏光スクリーン１０の反射軸１０ｓに沿った偏光成分の光がこの反射偏光スクリーン１０により反射され、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影された他方の画像光のうちの前記反射偏光スクリーン１０の透過軸１０ｐに沿った偏光成分の光がこの反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射するため、第１の接眼偏光板２０を介して画像観察者１９の一方の眼により観察される画像光は、前記第１の画像投影手段により反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された一方の画像光だけであり、また、第２の接眼偏光板２１を介して画像観察者１９の他方の眼により観察される画像光は、前記第２の画像投影手段により反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した他方の画像光だけである。
【００４９】
また、上記実施例では、前記反射偏光スクリーン１０の背面に、前記第２の画像投影手段により反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影された他方の画像光を結像させるための光透過性結像膜１１を設けているが、この光透過性結像膜１１は省略してもよく、その場合は、前記第２の画像投影手段を、前記反射偏光スクリーン１０に対し、この第２の画像投影手段から投影される他方の画像光が前記反射偏光スクリーン１０の前面に、前記反射偏光スクリーン１０の前面に結像する一方の画像光と同じ拡大率で結像するようにピント調整して配置すればよい。
【００５０】
さらにまた、上記実施例では、前記反射偏光スクリーン１０の前面に、前記第１の画像投影手段により反射偏光スクリーン１０の前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０により反射された一方の画像光と、前記第２の画像投影手段により反射偏光スクリーン１０の背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーン１０を透過してその前面に出射した他方の画像光とを、前記反射偏光スクリーン１０の法線に沿った方向に向けて集光する集光手段１２を設けているが、この集光手段１２は無くてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
この発明の立体画像表示装置は、画像光を投影するためのスクリーンとして、互いにほぼ直交する方向に反射軸と透過軸とを有し、前記反射軸に沿った偏光成分の入射光を反射し、前記透過軸に沿った偏光成分の入射光を透過させる反射偏光スクリーンを用い、左眼用と右眼用の画像光のうちの一方の画像光を、第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影し、他方の画像光を、第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影するとともに、画像観察者の一方の眼の前に第１の接眼偏光板をその透過軸を前記反射偏光スクリーンの反射軸とほぼ平行にして配置し、前記画像観察者の他方の眼の前に第２の接眼偏光板をその透過軸を前記反射偏光スクリーンの透過軸とほぼ平行にして配置することにより、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光（前記反射偏光スクリーンの反射軸に沿った偏光成分の光からなる画像光）を、前記第１の接眼偏光板を介して画像観察者の一方の眼により観察させ、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光（前記反射偏光スクリーンの透過軸に沿った偏光成分の光からなる画像光）を、前記第２の接眼偏光板を介して前記画像観察者の他方の眼により観察させるようにしたものであるため、面倒な駆動制御を必要とせず、しかもチラツキの無い良好な品質の立体画像を画像観察者に認識させることができる。
【００５２】
この発明の立体画像表示装置においては、前記反射偏光スクリーンの背面に、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影された前記他方の画像光を結像させるための光透過性結像膜を設けるのが好ましく、このようにすることにより、前記第２の画像投影手段により投影された前記他方の画像光を、前記反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射する過程で前記光透過性結像膜に結像させ、この他方の画像光を、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光とほとんど変わらない観察状態で画像観察者に観察させることができる。
【００５３】
また、この立体画像表示装置においては、前記第１の画像投影手段を、前記一方の画像光を前記反射偏光スクリーンの反射軸に沿った偏光成分の光として前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影する構成とし、前記第２の画像投影手段を、前記他方の画像光を前記反射偏光スクリーンの透過軸に沿った偏光成分の光として前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影する構成とするのが好ましく、このようにすることにより、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光と、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光とを、より鮮明でコントラストの良い画像光として画像観察者に観察させ、高品質の立体画像を認識させることができる。
【００５４】
さらに、この立体画像表示装置においては、前記反射偏光スクリーンの前面に、前記第１の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの前面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンにより反射された前記一方の画像光と、前記第２の画像投影手段により前記反射偏光スクリーンの背面に向けて投影され、この反射偏光スクリーンを透過してその前面に出射した前記他方の画像光とを、前記反射偏光スクリーンの法線に沿った方向に向けて集光する集光手段を設けるのが好ましく、このようにすることにより、前記一方の画像光と他方の画像光の正面輝度を高くし、より明るい立体画像を画像観察者に認識させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す立体画像表示装置の平面図。
【図２】前記立体画像表示装置における反射偏光スクリーンと、第１および第２の画像投影手段が備える偏光板と、第１および第２の接眼偏光板の光学軸の向きを示す斜視図。
【図３】従来の立体画像表示装置の平面図。
【符号の説明】
１０…反射偏光スクリーン
１０ｓ…反射軸
１０ｐ…透過軸
１１…光透過性結像膜
１２…集光手段
１３，１６…画像投影手段
１４，１７…画像投影機
１５，１８…偏光板
１５ａ，１８ａ…透過軸
１９…画像観察者
２０，２１…接眼偏光板
２０ａ，２１ａ…透過軸
２０ｓ…反射軸
２０ｐ…透過軸
Ｌ…左眼用画像光
Ｒ…右眼用画像光
【図１】
0003764944.tif 000002
【図２】
0003764944.tif 000003
【図３】
0003764944.tif 000004