JP2011048286A - 立体映像表示用光学部材及び立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モアレの発生を低減する。
【解決手段】第一偏光領域１８１と、第二偏光領域１８２と、第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の境界部であり、かつ映像生成領域遮光部１６３に対応する位置に設けられ、右目用映像光及び左目用映像光の全部又は一部を遮光する偏光軸制御板領域遮光部１８３とを有し、第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２に右目用映像光及び左目用映像光がそれぞれ入射したときに、入射した右目用映像光及び左目用映像光を、偏光軸が互いに直交した直線偏光または偏光軸の回転方向が互いに逆方向である円偏光として射出する偏光軸制御板１８０を備え、偏光軸制御板領域遮光部１８３は、マイクロビーズが添加されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、立体映像表示用光学部材及び立体映像表示装置に関する。

観察者に立体映像を認識させる装置として、右目用の映像と左目用の映像をそれぞれ異なる領域に表示する映像生成部、及び、二つの異なる領域に入射した偏光の偏光軸が、互いに直交した直線偏光、又は偏光軸の回転方向が互いに逆方向である円偏光として射出する偏光軸制御板を含む立体映像表示装置が知られている（例えば、特許文献１〜５を参照）。

特開平１０−２３２３６５号公報 特開２００４−２６４３３８号公報 特開平９−９０４３１号公報 特開２００８−３０４９０９号公報 特開２００２−１８５９８３号公報

しかしながら、特許文献１〜５に記載の技術では、モアレが発生する場合があった。ここで、モアレとは、干渉縞ともいい、規則正しい繰り返し模様を複数重ね合わせた時に、それらの周期のずれにより視覚的に発生する縞模様のことである。

例えば、特許文献４及び特許文献５に記載の立体映像表示装置では、右目用の画像を生成する領域と左目用の画像を生成する領域とクロストークの発生を低減するために設けられた映像生成領域遮光部とを有する画像生成部と、右目用の画像を透過させる第一偏向領域と左目用の画像を偏向軸に対して直角に観点させて透過させる第一偏向領域とクロストークの発生を低減するために設けられた偏光軸制御板領域遮光部とを有する偏向軸制御板とを備えており、映像生成領域遮光部と偏光軸制御板領域遮光部とのピッチが近似しているので、モアレが発生しやすい。一般的に、２つの規則正しい繰り返し模様のパターンがあるとき、第１のパターンの間隔（周期）をｐ、第２のパターンの間隔（周期）をｐ+δｐとするとき、発生するモアレの間隔（周期）ｄは、下記（数式１）を用いて表される。

d=ｐ^２／δｐ ・・・（数式１）
映像生成領域遮光部と偏光軸制御板領域遮光部との間には、偏光軸制御部を保持するためのガラス基板が設けられ、これらはこのガラス基板により一定の距離を保ち隔てられて配置されている。このため、観察者は正面にある映像生成領域遮光部と偏光軸制御板領域遮光部とが重なっているように見え、映像生成領域遮光部と偏光軸制御板領域遮光部とは分離して見えない。このためモアレは発生しない。しかしながら、観察者が正面から離れた部分を観察する場合、映像生成領域遮光部と偏光軸制御板領域遮光部とは分離して見える、即ち見た目のピッチにずれが生じるためモアレが観察される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、モアレの発生を低減する立体映像表示用光学部材及び立体映像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る立体映像表示用光学部材の第１の特徴は、外部から入力する第１の映像信号に基づいて、所定の角度の偏光軸である第１の偏光軸の直線偏光を光変調して第１の変調光を生成して射出する第１の変調光生成領域と、外部から入力する第２の映像信号に基づいて前記第１の偏光軸の直線偏光を光変調して第２の変調光を生成して射出する第２の変調光生成領域とを有する映像生成部から射出した前記第１の変調光及び前記第２の変調光のうち、前記第１の偏光軸と異なる角度を有する第２の偏光軸の直線偏光である前記第１の変調偏光及び前記第２の変調偏光を透過して射出する偏光板と、
前記映像生成部における第１の変調光生成領域の位置に対応し、前記偏光板を射出した前記第１の変調偏光が入射した際に前記第１の変調偏光の偏光軸を第３の偏光軸となるよう偏光し第３の変調偏光として射出する第１の偏光領域と、前記映像生成部における第２の変調光生成領域の位置に対応し、前記偏光板を射出した前記第２の変調偏光が入射した際に前記第２の変調偏光の偏光軸を前記第３偏光軸と異なる第４の偏光軸となるよう偏光し第４の変調偏光として射出する第２の偏光領域と、前記第１の偏光領域及び前記第２の偏光領域の境界部に設けられ入射した光を遮光する遮光部とを有する偏光軸制御板とを備え、前記遮光部は、入射した光の一部を透過する光透過性部材が添加されたことにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る立体映像表示用光学部材の第２の特徴は、前記遮光部に添加された光透過性部材の膜厚方向の大きさが、前記遮光部の膜厚以下であることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る立体映像表示用光学部材の第３の特徴は、前記遮光部に添加された光透過性部材が球体であることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る立体映像表示用光学部材の第４の特徴は、前記遮光部に添加された光透過性部材の添加率が２０〜５０（ｖｏｌ％）であることにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る立体映像表示装置の第１の特徴は、光源と、前記光源を射出した光のうち前記第１偏光軸である第１の直線偏光を透過する直線偏光生成部と、第１の変調光生成領域と第２の変調光生成領域を有し、前記直線偏光生成部を射出した前記第１の直線偏光が入射した際に光変調して前記第１の変調偏光及び前記第２の変調偏光として射出する前記映像生成部と、請求項１〜４いずれか１項記載の立体映像表示用光学部材と、を備え、前記偏光軸制御板における前記第１の偏光領域を射出した前記第３変調偏光により生成される映像を右目用映像とし、前記第２の偏光領域を射出した前記第４の変調偏光により生成される映像を左目用映像とすることにある。

本発明の立体映像表示用光学部材及び立体映像表示装置によれば、モアレの発生を低減することができる。

本発明の実施例１に係る立体映像表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施例１に係る立体映像表示装置の偏光軸制御板の別の形態を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る立体映像表示装置の使用状態を示す概略図である。 本発明の実施例１に係る立体映像表示装置が備える映像生成部の一部を拡大して示す平面図である。 映像生成領域遮光部及び偏光軸制御板領域遮光部が形成されていない場合における映像生成部と偏光軸制御板との断面の一例を図示した断面図である。 本発明の実施例に係る立体映像表示装置に備えられた映像生成部と偏光軸制御板との断面の一例を図示した断面図である。 （ａ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置が備える偏光軸制御板領域遮光部の断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置が備える偏光軸制御板領域遮光部の（ａ）の断面における光学的膜厚を模式的に示した図であり、（ｃ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置が備える偏光軸制御板領域遮光部の平面図である。 （ａ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置が備える偏光軸制御板領域遮光部の実験例３の断面図であり、（ｂ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置が備える偏光軸制御板領域遮光部の（ａ）の断面における光学的膜厚を模式的に示した実験例３の図であり、（ｃ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置が備える偏光軸制御板領域遮光部の実験例３の平面図である。 本発明の実施例１に係る立体映像表示装置において、遮光部に添加するマイクロビーズの大きさ、添加率を変更して実験を行った実験例及び比較例について、モアレ評価及びクロストーク評価の結果を示した図である。 本発明の実施例１に係る立体映像表示装置の偏光軸制御板の別の形態を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る立体映像表示装置の偏光軸制御板の別の形態を示す斜視図である。 本発明の実施例２に係る立体映像表示装置の分解斜視図である。 本発明の実施例３に係る立体映像表示装置の構成を示した構成図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００の分解斜視図である。

立体映像表示装置１００は、光源１２０と、映像表示部１３０と、偏光軸制御板（立体映像表示用光学部材）１８０とを図１に示す順で備え、これらが図示しない筐体に収容されている。また、映像表示部１３０は、偏光板（直線偏光生成部）１５０、映像生成部１６０及び偏光板１７０を含む。この立体映像表示装置１００に表示される立体映像を後述する観察者が観察する場合、観測者は、図１に示した矢印Ｘ１の方向から（図１における偏光軸制御板１８０よりも右側から）観察する。

光源１２０は、観察者から見て立体映像表示装置１００の最も奥側に配され、立体映像表示装置１００を使用している状態（以下、「立体映像表示装置１００の使用状態」と略称する）において、白色の無偏光を偏光板１５０の一面に向けて射出する。なお、本発明の実施例１では、光源１２０に面光源を用いているが、面光源に替えて例えば点光源と集光レンズとの組み合わせでもよい。この集光レンズの一例は、フレネルレンズシートである。

偏光板１５０は、映像生成部１６０の光源１２０側に配される。偏光板１５０は、透過軸及び当該透過軸に直交する吸収軸を有し、光源１２０から射出した無偏光が入射すると、その無偏光のうち透過軸と平行な偏光軸の光を透過し、吸収軸と平行な偏光軸の光を遮断する。ここで、偏光軸とは、光における電界の振動方向のことであり、偏光板１５０における透過軸は、図１に矢印Ｙ１で示すように、観察者が立体映像表示装置１００を見たときの水平方向から右上方向及び左下方向に４５度の傾斜を有する。したがって、偏光板１５０から射出する光は、水平方向から４５度の傾斜を有する直線偏光となる。

映像生成部１６０は、赤色光，緑色光及び青色光にそれぞれ対応した画素を備えている。また、映像生成部１６０は、複数の画素からなる右目用映像生成領域１６２及び右目用映像生成領域１６２と異なる複数の画素からなる左目用映像生成領域１６４を有する。映像生成部１６０は、液晶表示素子等の入射した光を外部から入力した映像信号に基づいて光変調するものである。これら右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４は、図１に示すように、映像生成部１６０を水平方向に区切った領域であり、複数の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４が鉛直方向に互い違いに配される。

立体映像表示装置１００の使用状態において、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４には、外部から供給される右目用映像信号及び左目用映像信号によりそれぞれ右目用映像及び左目用映像が生成される。右目用映像生成領域１６２に右目用映像が生成されているときに、偏光板１５０を透過した光の一部が右目用映像生成領域１６２に入射すると、右目用映像信号に基づいて光変調され右目用映像生成領域１６２からは右目用映像の映像光（以下、「右目用映像光」と略称する）が射出する。また、左目用映像生成領域１６４に左目用映像が生成されているときに、偏光板１５０を透過した光の他の一部が左目用映像生成領域１６４に入射すると、左目用映像信号に基づいて光変調され左目用映像生成領域１６４からは左目用映像の映像光（以下、「左目用映像光」と略称する）が射出する。ここで、右目用映像生成領域１６２から射出する右目用映像光及び左目用映像生成領域１６４から射出する左目用映像光は、映像光における映像信号に基づいて光変調された領域はそれぞれ偏光軸が回転する。また、映像生成部１６０の各画素の境界部には赤色光，緑色光及び青色光の混色を低減するために、ブラックマトリクスと呼ばれる遮光部が設けられている。更に、ブラックマトリクスのうち右目用映像生成領域１６２と左目用映像生成領域１６４の境界部には、帯状のブラックストライプである映像生成領域遮光部１６３が形成されている。

偏光板１７０は、映像生成部１６０における観察者側に配置される。この偏光板１７０は、上述した右目用映像生成領域１６２を透過した右目用映像光、及び、上述した左目用映像生成領域１６４を透過した左目用映像光が入射すると、これらのうち偏光軸の成分の中で透過軸と平行な偏光成分を透過し、偏光軸が吸収軸と平行な偏光成分を遮断する。ここで、偏光板１７０における透過軸は、図１に矢印Ｙ２で示すように、観察者が立体映像表示装置１００を見たときの水平方向から左上方向及び右下方向に４５度の傾斜を有する。したがって、偏光板１７０から射出する光は、偏光板１５０から射出する光と直交すると共に、水平方向から４５度の傾斜を有する直線偏光となる。また、偏光板１７０における透過軸の方向は、映像生成部１６０から射出する右目用映像光及び左目用映像光の偏光軸の方向と略一致させることにより立体映像表示装置１００の輝度を向上することができる。

偏光軸制御板１８０は、基板１８４と基板１８４上に形成された第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２とを有する。この偏光軸制御板１８０における第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の位置及び大きさは、図１に示すように、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４の位置及び大きさに対応する。したがって、立体映像表示装置１００の使用状態において、第一偏光領域１８１には、右目用映像生成領域１６２を透過した右目用映像光が入射し、第二偏光領域１８２には、左目用映像生成領域１６４を透過した左目用映像光が入射する。

第一偏光領域１８１は、入射した右目用映像光の偏光軸を回転させずにそのまま透過する。一方、第二偏光領域１８２は、入射した左目用映像光の偏光軸を第一偏光領域１８１に入射した右目用映像光の偏光軸に対して直交する方向に９０度回転させる。したがって、第一偏光領域１８１を透過した右目用映像光の偏光軸と、第二偏光領域１８２を透過した左目用映像光の偏光軸とは、図１に矢印Ｙ３，Ｙ４で示すように、その向きが互いに直交する。なお、図１において偏光軸制御板１８０の第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２に示した矢印Ｙ３，Ｙ４は、各偏光領域を通過した偏光の偏光軸の向きを示す。

偏光軸制御板１８０において、基板１８４には、入射する映像光の偏光軸の向きを変化させないように、例えば複屈折が低い透明なガラスまたは複屈折が低い樹脂などの板状部材、若しくは複屈折が低いフィルム状部材が用いられる。第一偏光領域１８１には、入射する右目用映像光の偏光軸の向きを変化させないでそのまま透過させるため、基板１８４上に何も設けずに光を透過させるか、または、複屈折が低いガラスや樹脂など部材、あるいは偏光板１７０と同様の偏光状態を有する偏光板が用いられる。また、第二偏光領域１８２には、例えば入射する左目用映像光の偏光軸の向きを９０度回転する性質を有する複屈折性の物質で形成された半波長板が用いられる。結果として偏光軸制御板１８０から射出した右目用映像光の偏光軸の向きと左目用映像光の偏光軸の向きとは、直交した光となる。

偏光軸制御板１８０の別の形態として、図２に示すような基板１８４と、基板１８４上に形成された第二偏光領域１８２とを有する構造としてもよい。

また、偏光軸制御板１８０の映像表示部１３０と対向する面における第一偏光領域１８１と第二偏光領域１８２との境界部分に、帯状の偏光軸制御板領域遮光部１８３が映像表示部１３０側に設けられている。このような偏光軸制御板領域遮光部１８３を設けることにより、偏光軸制御板１８０の第一偏光領域１８１に隣接する第二偏光領域１８２に入射するべき左目用映像光のうち、上記境界を超えて当該第一偏光領域１８１に入射する映像光を吸収して遮ることができる。また、同様に、偏光軸制御板１８０の第二偏光領域１８２に隣接する第一偏光領域１８１に入射するべき右目用映像光のうち、上記境界を超えて当該第二偏光領域１８２に入射する映像光を吸収して遮ることができる。したがって、立体映像表示装置１００から射出される右目用映像光及び左目用映像光にクロストークが生じにくくなる。このクロストークについての詳細は後述する。

また、上記立体映像表示装置１００は、偏光軸制御板１８０よりも観察者側（図１における偏光軸制御板１８０の右側）に、上記偏光軸制御板１８０の第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２を透過した右目用映像光及び左目用映像光を水平方向または鉛直方向の少なくとも一方の方向に拡散する拡散板を有してもよい。このような拡散板には、例えば水平方向または鉛直方向に延伸するかまぼこ状の凸レンズ（シリンドリカルレンズ）が複数配されたレンチキュラーレンズシート、または、凸レンズが平面状に複数配されたレンズアレイシートが用いられる。

図３は、立体映像表示装置１００の使用状態を示す概略図である。

立体映像表示装置１００により立体映像を観察する場合、観察者５００は、図３に示すように、立体映像表示装置１００から投影される右目用映像光及び左目用映像光を、偏光眼鏡２００をかけて観察する。この偏光眼鏡２００には、観察者５００がこの偏光眼鏡２００をかけたときに観察者５００の右目５１２側にあたる位置に右目用映像透過部２３２が配され、左目５１４側にあたる位置に左目用映像透過部２３４が配される。これら右目用映像透過部２３２及び左目用映像透過部２３４は、透過軸方向が互いに異なる偏光レンズであり、偏光眼鏡２００のフレームに固定されている。

右目用映像透過部２３２は、透過軸が第一偏光領域１８１を透過した右目用映像光と同じ向きを有し、吸収軸が上記透過軸と直交する向きを有する偏光板である。左目用映像透過部２３４は、透過軸が第二偏光領域１８２を透過した左目用映像光と同じ向きを有し、吸収軸が上記透過軸と直交する向きを有する偏光板である。これら右目用映像透過部２３２及び左目用映像透過部２３４には、例えば二色性染料を含浸させたフィルムを一軸延伸して得られる偏光膜を貼り付けた偏光レンズが用いられる。

観察者５００は、立体映像表示装置１００により立体映像を観察するときに、第一偏光領域１８１を透過した右目用映像光及び第二偏光領域１８２を透過した左目用映像光の射出する範囲内で、偏光眼鏡２００をかけて立体映像表示装置１００を観察することにより、右目５１２では右目用映像光に含まれる右目用映像だけを観察することができ、左目５１４では左目用映像光に含まれる左目用映像だけを観察することができる。したがって、観察者５００は、これら右目用映像及び左目用映像を立体映像として認識することができる。

図４は、映像生成部１６０の一部を拡大して示す平面図である。

図４に示すように、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４は、それぞれ水平方向において複数の小さなセルに分割されており、これらのセルの１つ１つが赤色表示画素３６１、緑色表示画素３６２及び青色表示画素３６３となっている。

なお、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４では、例えば赤色表示画素３６１、緑色表示画素３６２及び青色表示画素３６３が水平方向にこの順に繰り返して配される。

また、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２と左目用映像生成領域１６４の境界部を含む各画素の境界部にはブラックストライプである映像生成領域遮光部１６３が形成されている。

ここで、クロストークについて説明する。

図５は、映像生成領域遮光部１６３及び偏光軸制御板領域遮光部１８３が形成されていない場合における映像生成部１６０と偏光軸制御板１８０との断面の一例を図示した断面図である。

図５に示すように、偏光軸制御板１８０は、右目用映像生成領域１６２の前方に第一偏光領域１８１が位置するように、また、左目用映像生成領域１６４の前方に第二偏光領域１８２が位置するように、観測者５００から見て映像生成部１６０の手前側に配置されている。

そして、右目用映像生成領域１６２からは右目用映像光が射出され、射出された右目用映像光は第一偏光領域１８１を透過して観察者５００に到達する。一方、左目用映像生成領域１６４からは左目用映像光が射出され、射出された左目用映像光は第二偏光領域１８２に入射して偏光の振動方向が９０°回転された後に観察者５００に到達する。

このように、立体映像表示装置１００において、右目用映像及び左目用映像を表示させるためには、右目用映像生成領域１６２から射出された右目用映像光が第一偏光領域１８１に入射され、且つ、左目用映像生成領域１６４から射出された左目用映像光が第二偏光領域１８２に入射される必要がある。

例えば、右目用映像生成領域１６２から射出された右目用映像光が第二偏光領域１８２に入射された場合、偏光の振動方向が９０°回転され、観察者５００の左目用映像透過部２３４で捕らえられる映像となる。この映像は、当然ながら本来の左目用映像とは異なる為、観察者５００が捕らえる映像が不鮮明になり、また、立体感が不明瞭となる等の不具合が発生することがある。

しかしながら、従来技術では、映像生成部１６０から射出された右目用映像光及び左目用映像光を、全てそれぞれ第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２に入射させるように精度良く映像生成部１６０と偏光軸制御板１８０とを配置することは極めて困難であった。

鮮明な映像を得るには右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４が密である（巾細である）方が良いが、この場合、右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４が密に配された映像生成部１６０の前方に、右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４に対応すべく、正確に第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２を配設することが極めて困難であった。具体的には、一般的な第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２は、夫々２００μｍ程度の巾の極細線状であり、位置ずれを５％未満にする十数μｍレベルで正確に配置することは、非常に困難である。

また、右目用映像生成領域１６２から射出された右目用映像光、及び、左目用映像生成領域１６４から射出された左目用映像光は共に完全には平行光ではないので、例えば、図５に示した左目用映像生成領域１６４の上端部付近から射出された左目用映像光の一部は第一偏光領域１８１に入射されてしまう場合がある（図５に示す矢印１０）。

更に、左目用映像生成領域１６４から射出された左目用映像光が、一旦第二偏光領域１８２に入射された後、第一偏光領域１８１に入射される場合もある（図５に示す矢印１１）。この現象は、一般的にクロストーク現象と呼ばれている。この場合、矢印１１で示す左目用映像光の偏光の振動方向は０乃至９０°の範囲に回転されることになるが、例えば、４５°回転されると、左目用映像光は、右目用映像透過部２３２及び左目用映像透過部２３４を夫々５０％ずつ通過することになり、この点においても、観察者５００が捕らえる映像が不鮮明になり、立体感が不明瞭になる等の不具合が発生する。

そこで、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００は、偏光軸制御板１８０に、偏光軸制御板領域遮光部１８３を備える構成とする。

図６は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００に備えられた映像生成部１６０と偏光軸制御板１８０との断面の一例を図示した断面図である。

図６に示すように、映像生成部１６０は、右目用映像生成領域１６２と左目用映像生成領域１６４とが交互に並設された映像生成部１６０が配置されており、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２と左目用映像生成領域１６４との境界部にはブラックストライプである映像生成領域遮光部１６３が形成されている。

また、偏光軸制御板１８０は、第二偏光領域１８２と第一偏光領域１８１の境界部に、クロストークを低減するために、帯状の偏光軸制御板領域遮光部１８３が形成されている。

映像生成領域遮光部１６３と偏光軸制御板領域遮光部１８３とは、印刷工法を用いて形成され、この際の塗料は黒色染料を添加した紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂が用いられる。通常は、偏光軸制御板領域遮光部１８３は黒色の帯状として形成される。ここで、印刷工法としては、凸版印刷、平版印刷、凹版印刷、孔版印刷、スクリーン印刷及びオフセット印刷等を用いることができる。

これにより、偏光軸制御板１８０の第一偏光領域１８１に隣接する第二偏光領域１８２に入射するべき左目用映像光のうち、上記境界を超えて第一偏光領域１８１に入射する映像光を吸収して遮ることができる。

また、同様に、偏光軸制御板１８０の第二偏光領域１８２に隣接する第一偏光領域１８１に入射するべき右目用映像光のうち、上記境界を超えて第二偏光領域１８２に入射する映像光を吸収して遮ることができる。したがって、立体映像表示装置１００から射出される右目用映像光及び左目用映像光にクロストークが生じにくくなる。

そのため、観察者５００は、立体映像表示装置１００により立体映像を観察するときに、第一偏光領域１８１を透過した右目用映像光及び第二偏光領域１８２を透過した左目用映像光の射出する範囲内で、偏光眼鏡２００をかけて立体映像表示装置１００を観察することにより、右目では右目用映像光に含まれる右目用映像だけを観察することができ、左目では左目用映像光に含まれる左目用映像だけを観察することができる。これにより、観察者５００は、これら右目用映像及び左目用映像を立体映像として認識することができる。

映像生成領域遮光部１６３と偏光軸制御板領域遮光部１８３とのピッチは近似しており、モアレが発生しやすい。そこで、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００に備えられた偏光軸制御板１８０の偏光軸制御板領域遮光部１８３は、塗料の中に球状の光透過性部材（以下、マイクロビーズと称す）を添加して所定の形状を印刷されて形成されることにより、モアレの発生を低減する。ここで用いるマイクロビーズとは、アクリル系材料やシリコン系材料などからなる材料粒径１〜１０００μｍ程度の微細な球体又は略球状の粒子で、所定量の光を透過するものである。また、マイクロビーズとしては、必ずしも球体でなくとも良く、円柱体や不定形であっても良い。

ここで、マイクロビーズは塗料に含有され、前記した印刷工法により塗布されるので、マイクロビーズの位置をランダムに配置できる。このため、光が透過する量や透過する光量の分布をランダムにすることができ、モアレの発生を低減することができる。

図７（ａ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００が備える偏光軸制御板領域遮光部１８３の断面図であり、図７（ｂ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００が備える偏光軸制御板領域遮光部１８３の図７（ａ）の断面における光学的膜厚を模式的に示した図であり、図７（ｃ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００が備える偏光軸制御板領域遮光部１８３の平面図である。

図７（ａ），（ｃ）に示すように、偏光軸制御板領域遮光部１８３は、黒色染料を添加した紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂で形成された遮光部１８３ａに、ランダムにマイクロビーズ１８３ｂが添加されている。

また、図７（ａ），（ｃ）に示すように、マイクロビーズ１８３ｂの直径と同程度の膜厚ｄ１で遮光部１８３ａが形成されているので、マイクロビーズ１８３ｂの一部が遮光部１８３ａの表面にあらわれるため、映像光が透過し、透過率は、入射される位置によりランダムになる。

図７（ｂ）に示した図では、偏光軸制御板領域遮光部１８３の図７（ａ）の断面において、映像光の遮光率が高い程、即ち透過率が低い程厚くなる光学的な膜厚である光学的膜厚ｏｄ１を示している。

この図７（ｂ）に示すように、ランダムにマイクロビーズ１８３ｂが添加されていることにより、光学的に凹凸の形状がランダムに形成されるので、遮光部１８３ａの表面には透過率の異なる領域がランダムに出現することになる。これにより、映像生成領域遮光部１６３とのモアレは黒色部と白色部のコントラストが低減してモアレが見えにくくなる。

以下に、遮光部１８３ａに添加するマイクロビーズ１８３ｂの大きさ、添加率を変更して、クロストークとモアレの変化を調査する実験を行った実験例及び比較例について説明する。

＜実験例１＞
実験例１では、紫外線硬化性樹脂に黒色顔料、直径５（μｍ）のマイクロビーズ１８３ｂを添加して前記した印刷工法により、膜厚（図７（ａ）におけるｄ１）を５（μｍ）、幅（図７（ｂ）におけるＷ１）を１３５（μｍ）の偏光軸制御板領域遮光部１８３を形成した。この際の偏光軸制御板領域遮光部１８３のピッチは２７０（μｍ）である。また、映像生成領域遮光部１６３のピッチも２７０（μｍ）である。

そして、マイクロビーズ１８３ｂの添加率を体積比％で１０〜７０（vol％）の範囲で変化させ、クロストーク（右目用映像に含まれる左目用映像の割合）とモアレの変化を調査した。

＜実験例２＞
実験例２では、紫外線硬化性樹脂に黒色顔料、直径１０（μｍ）のマイクロビーズ１８３ｂを添加して前記した印刷工法により、膜厚（図７（ａ）におけるｄ１）を１０（μｍ）、幅（図７（ｂ）におけるＷ１）を１３５（μｍ）の偏光軸制御板領域遮光部１８３を形成した。この際の偏光軸制御板領域遮光部１８３のピッチは２７０（μｍ）である。また、映像生成領域遮光部１６３のピッチも２７０（μｍ）である。

そして、マイクロビーズ１８３ｂの添加率を体積比％で１０〜７０（vol％）の範囲で変化させ、クロストーク（右目用映像に含まれる左目用映像の割合）とモアレの変化を調査した。

＜実験例３＞
図８（ａ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００が備える偏光軸制御板領域遮光部１８３の実験例３の断面図であり、図８（ｂ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００が備える偏光軸制御板領域遮光部１８３の図８（ａ）の断面における光学的膜厚を模式的に示した実験例３の図であり、図８（ｃ）は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００が備える偏光軸制御板領域遮光部１８３の実験例３の平面図である。

図８（ａ），（ｃ）に示すように、偏光軸制御板領域遮光部１８３は、黒色染料を添加した紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂で形成された遮光部１８３ａに、ランダムに様々な直径のマイクロビーズ１８３ｂが添加されている。

また、図８（ａ），（ｃ）に示すように、膜厚ｄ２で形成された遮光部１８３ａに様々な直径のマイクロビーズ１８３ｂが添加されているので、さらに映像光の透過率は、入射される位置によりランダムになる。

図８（ｂ）に示した図では、実験例３の偏光軸制御板領域遮光部１８３の図８（ａ）の断面において、映像光の遮光率が高い程、即ち透過率が低い程厚くなる光学的な膜厚である光学的膜厚ｏｄ２を示している。

図８（ｂ）に示すように、直径の異なるマイクロビーズ１８３ｂがランダムに添加されていることにより、光学的に凹凸の大きさ及び形状がよりランダムに形成されるので、遮光部１８３ａには透過率の異なる領域がランダムに出現することになる。これにより、映像生成領域遮光部１６３とのモアレは黒色部と白色部のコントラストが低減してモアレがより見えにくくなる。

実験例３では、紫外線硬化性樹脂に黒色顔料、直径１〜１５（μｍ）の様々なサイズのマイクロビーズ１８３ｂを添加して前記した印刷工法により、膜厚（図８（ａ）におけるｄ２）を７（μｍ）、幅（図７（ｂ）におけるＷ１）を１３５（μｍ）の偏光軸制御板領域遮光部１８３を形成した。この際の偏光軸制御板領域遮光部１８３のピッチは２７０（μｍ）である。また、映像生成領域遮光部１６３のピッチも２７０（μｍ）である。

そして、マイクロビーズ１８３ｂの添加率を体積比％で３０（vol％）におけるクロストーク（右目用映像に含まれる左目用映像の割合）とモアレの変化を調査した。

＜比較例１＞
比較例１では、マイクロビーズ１８３ｂを添加しない点以外は実施例１と同一条件で偏光軸制御板領域遮光部を形成した。

＜比較例２＞
比較例２では、マイクロビーズ１８３ｂを添加しない点以外は実施例２と同一条件で偏光軸制御板領域遮光部を形成した。

＜実験結果＞
図９は、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００において、遮光部１８３ａに添加するマイクロビーズ１８３ｂの大きさ、添加率を変更して実験を行った実験例及び比較例について、モアレ評価及びクロストーク評価の結果を示した図である。なお、モアレ評価は５段階評価とし、評価１はモアレが観察されず、数値が増加するに従い、モアレは鮮明になり、評価５は最も鮮明に観察されたとする。具体的には、モアレ評価４以上は、モアレによる表示画像の劣化が激しく、映像表示装置としての実用上問題がある。また、クロストーク評価は、右目用映像光に含まれる左目用映像光の割合が１０（％）以下であれば、映像品位として問題ないレベルであるので、“○”とし、１０（％）を越えた場合、“×”とした。

図９に示すように、比較例１及び比較例２においては、クロストークは問題ないものの、モアレが発生している。

これに対し、実験例１及び実験例２においては、映像表示装置としての実用レベルであるクロストークの評価結果が○であり、モアレの評価結果が３以下である領域としては、マイクロビーズ１８３ｂ添加率が２０〜５０（vol％）であることがわかった。更に、マイクロビーズ１８３ｂ添加率が３０〜４０（vol％）の範囲で、よりモアレが見えにくく、クロストークも問題なくより良好な結果であることがわかった。

また、実験例３においても、マイクロビーズ１８３ｂ添加率が３０（vol％）で、比較例１及び比較例２より、モアレが見えにくいことが分かる。

直径の異なるマイクロビーズを添加すると、光学的な凹凸の形状のランダム性が増すためモアレを低減する効果がより大きいと考えられる。

また、実験例１及び実験例２において、マイクロビーズ１８３ｂの含有量が体積比７０（vol％）におけるモアレが、６０（vol％）におけるモアレより鮮明でないのは、偏光軸制御板領域遮光部１８３が不鮮明になり、映像生成領域遮光部１６３との干渉が低下したことによる。

以上のように、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００によれば、第一偏光領域１８１と、第二偏光領域１８２と、第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の境界部に設けられたマイクロビーズ１８３ｂが添加された偏光軸制御板領域遮光部１８３とを有するので、透過率の異なる領域がランダムに出現し、映像生成領域遮光部１６３とのモアレは黒色部と白色部のコントラストが低減し、モアレの発生を低減することができる。

なお、本発明の実施例１では、第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の境界部に設けられた球体のマイクロビーズ１８３ｂが添加された偏光軸制御板領域遮光部１８３を備える立体映像表示装置１００を例に挙げて説明したが、マイクロビーズ１８３ｂは球体に限らず、様々な形状及び大きさの光透過性部材で構成されていてもよい。

また、本発明の実施例１では、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４として、図１に示すように映像生成部１６０を水平方向に区切った領域として説明したが、図１０に示すように映像生成部１６０を鉛直方向に区切った領域としてもよい。その際は、映像生成部１６０の駆動回路の変更と、偏光軸制御板１８０における第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の区切りも垂直方向とする必要がある。

更に、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４を、映像生成部１６０の駆動回路を変更することにより、図１１に示すように水平方向及び鉛直方向に区切って格子状に構成してもよい。この場合は、偏光軸制御板１８０も映像生成部１６０に合わせて格子状に形成する必要がある。

本発明の実施例１では、第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２に右目用映像光及び左目用映像光がそれぞれ入射したときに、入射した右目用映像光及び左目用映像光を、偏光軸が互いに直交した直線偏光として射出する偏光軸制御板１８０を備える立体映像表示装置１００を例に挙げて説明したがこれに限らない。

本発明の実施例２では、第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２に右目用映像光及び左目用映像光がそれぞれ入射したときに、入射した右目用映像光及び左目用映像光を、偏光軸の回転方向が互いに逆方向である円偏光として射出する偏光軸制御板を備える立体映像表示装置１０２を例に挙げて説明する。

図１２は、本発明の実施例２に係る立体映像表示装置１０１の分解斜視図である。

図１２に示す立体映像表示装置１０１において、図１に示す立体映像表示装置１００と同じ構成については同じ符号を付しており、以下において説明を省略する。

図１２に示すように、立体映像表示装置１０１は、立体映像表示装置１００の偏光軸制御板１８０に替えて偏光軸制御板１８５を備える。この偏光軸制御板１８５は、基板１８４と基板１８４上に形成された第一偏光領域１８６及び第二偏光領域１８７とを有する。偏光軸制御板１８５における第一偏光領域１８６及び第二偏光領域１８７の位置及び大きさは、上記偏光軸制御板１８０における第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の位置及び大きさと同様に、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４の位置及び大きさに対応している。したがって、立体映像表示装置１０１の使用状態において、第一偏光領域１８６には、上記右目用映像生成領域１６２を透過した右目用映像光が入射し、第二偏光領域１８７には、上記左目用映像生成領域１６４を透過した左目用映像光が入射する。

第一偏光領域１８６は、入射した右目用映像光を右回りの円偏光として射出する。また、第二偏光領域１８７は、入射した左目用映像光を左回りの円偏光として射出する。なお、図１２の偏光軸制御板１８５の矢印Ｙ５，Ｙ６は、この偏光軸制御板１８５を通過した偏光の回転方向を示している。第一偏光領域１８６には、例えば光学軸が水平方向である１／４波長板が用いられ、第二偏光領域１８７には、例えば光学軸が鉛直方向である１／４波長板が用いられる。偏光軸制御板１８５の第一偏光領域１８６及び第二偏光領域１８７は、上記偏光軸制御板１８０の第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２と同様にそれぞれ水平方向において複数の小さなセルに分割されている。

偏光軸制御板１８５を備えた立体映像表示装置１０１を観察する場合、観察者５００は、右目５１２側にあたる位置及び左目５１４側にあたる位置にそれぞれ１／４波長板と偏光レンズが配された偏光眼鏡をかけて観察する。この偏光眼鏡において、観察者５００の右目５１２側にあたる位置に配される１／４波長板は光学軸が水平方向であり、観察者５００の左目５１４側にあたる位置に配される１／４波長板は光学軸が鉛直方向である。

また、観察者５００の右目５１２側にあたる位置に配される偏光レンズ、及び、観察者５００の左目５１４側にあたる位置に配される偏光レンズは、ともに透過軸の方向が観察者５００から見て右斜め４５度であり、吸収軸の方向は透過軸の方向と直交する方向である。

観察者５００が上記の偏光眼鏡をかけて立体映像表示装置１０１を観察する場合、観察者５００の右目５１２側では、偏光軸が観察者５００から見て右回りの円偏光が入射したときに、その円偏光は上記の光学軸が水平方向である１／４波長板によって右斜め４５度の直線偏光に変換された後、上記偏光レンズを透過して観察者５００の右目５１２で観察される。

また、観察者５００の左目５１４側では、偏光軸が観察者５００から見て左回りの円偏光が入射したときに、その円偏光は上記の光学軸が鉛直方向である１／４波長板によって右斜め４５度の直線偏光に変換された後、上記偏光レンズを透過して観察者５００の左目５１４で観察される。

このように、上記偏光眼鏡をかけて立体映像表示装置１０１を観察することにより、右目５１２では右目用映像光に含まれる右目用映像だけを観察することができ、左目５１４では左目用映像光に含まれる左目用映像だけを観察することができる。したがって、観察者５００は、これら右目用映像及び左目用映像を立体映像として認識することができる。

そして、本発明の実施例２に係る立体映像表示装置１０１によれば、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００と同様に、第一偏光領域１８１と、第二偏光領域１８２と、第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の境界部に設けられたマイクロビーズ１８３ｂが添加された偏光軸制御板領域遮光部１８３とを有するので、透過率の異なる領域がランダムに出現し、映像生成領域遮光部１６３とのモアレは黒色部と白色部のコントラストが低減し、モアレの発生を低減することができる。

本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００では、偏光軸制御板１８０の第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の位置及び大きさは、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４の位置及び大きさに一致するように配置されていたが、これに限らない。

本発明の実施例３では、偏光軸制御板１８０の第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の位置及び大きさは、観察者の位置までの距離に応じて、映像生成部１６０の右目用映像生成領域１６２及び左目用映像生成領域１６４の位置及び大きさに対応するように配置された立体映像表示装置１０２を例に挙げて説明する。

図１３は、本発明の実施例３に係る立体映像表示装置１０２の構成を示した構成図である。なお、図１３に示す立体映像表示装置１０２において、図１に示す立体映像表示装置１００と同じ構成については同じ符号を付しており、以下において説明を省略する。

図１３に示すように、立体映像表示装置１０２は、立体映像表示装置１００の偏光軸制御板１８０に替えて偏光軸制御板１９０を備える。

偏光軸制御板１９０は、基板１８４（図示しない）と基板１８４上に形成された第一偏光領域１９１と、第二偏光領域１９２（共に図示しない）と、第一偏光領域１９１及び第二偏光領域１９２の境界部に設けられたマイクロビーズ１８３ｂが添加された偏光軸制御板領域遮光部１９３とを備えている。

偏光軸制御板１９０は、立体映像表示装置１００の画面サイズから想定される観察者の位置Ｐから映像生成部１６０までの距離と、観察者の位置Ｐから偏光軸制御板１９０までの距離とに基づいて、観察者から見て、映像生成領域遮光部１６３と偏光軸制御板領域遮光部１９３とが重なり合うように、偏光軸制御板１９０の第一偏光領域１９１、第二偏光領域１９２、及び偏光軸制御板領域遮光部１９３が配置されている。

このように、本発明の実施例３に係る立体映像表示装置１０２によれば、観測者が位置Ｐにおいて観察した場合、映像生成領域遮光部と偏光軸制御板領域遮光部とが重なっているように見える。しかしながら、観察者が位置Ｐから立体映像表示装置１００に対して近く、又は遠くの位置で観察した場合、映像生成領域遮光部と偏光軸制御板領域遮光部とがずれて見えることになる。

本発明の実施例３に係る立体映像表示装置１０２によれば、このような観測者が位置Ｐ以外の位置において観察した場合においても、本発明の実施例１に係る立体映像表示装置１００と同様に、第一偏光領域１８１と、第二偏光領域１８２と、第一偏光領域１８１及び第二偏光領域１８２の境界部に設けられたマイクロビーズ１８３ｂが添加された偏光軸制御板領域遮光部１８３とを有するので、透過率の異なる領域がランダムに出現し、映像生成領域遮光部１６３とのモアレは黒色部と白色部のコントラストが低減し、モアレの発生を低減することができる。

１００，１０１，１０２…立体映像表示装置
１２０…光源
１３０…映像表示部
１５０…偏光板
１６０…映像生成部
１６２…右目用映像生成領域
１６３…映像生成領域遮光部
１６４…左目用映像生成領域
１７０…偏光板
１８０，１８５，１９０…偏光軸制御板
１８１，１８６，１９１…第一偏光領域
１８２，１８７，１９２…第二偏光領域
１８３，１９３…偏光軸制御板領域遮光部
１８３ａ…遮光部
１８３ｂ…マイクロビーズ
２００…偏光眼鏡

Claims (5)

1. 外部から入力する第１の映像信号に基づいて、所定の角度の偏光軸である第１の偏光軸の直線偏光を光変調して第１の変調光を生成して射出する第１の変調光生成領域と、外部から入力する第２の映像信号に基づいて前記第１の偏光軸の直線偏光を光変調して第２の変調光を生成して射出する第２の変調光生成領域とを有する映像生成部から射出した前記第１の変調光及び前記第２の変調光のうち、前記第１の偏光軸と異なる角度を有する第２の偏光軸の直線偏光である前記第１の変調偏光及び前記第２の変調偏光を透過して射出する偏光板と、
   前記映像生成部における第１の変調光生成領域の位置に対応し、前記偏光板を射出した前記第１の変調偏光が入射した際に前記第１の変調偏光の偏光軸を第３の偏光軸となるよう偏光し第３の変調偏光として射出する第１の偏光領域と、前記映像生成部における第２の変調光生成領域の位置に対応し、前記偏光板を射出した前記第２の変調偏光が入射した際に前記第２の変調偏光の偏光軸を前記第３偏光軸と異なる第４の偏光軸となるよう偏光し第４の変調偏光として射出する第２の偏光領域と、前記第１の偏光領域及び前記第２の偏光領域の境界部に設けられ入射した光を遮光する遮光部とを有する偏光軸制御板と、
   を備え、
   前記遮光部は、入射した光の一部を透過する光透過性部材が添加された
   ことを特徴とする立体映像表示用光学部材。
2. 前記遮光部に添加された光透過性部材の膜厚方向の大きさが、前記遮光部の膜厚以下である
   ことを特徴とする請求項１記載の立体映像表示用光学部材。
3. 前記遮光部に添加された光透過性部材が球体である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の立体映像表示用光学部材。
4. 前記遮光部に添加された光透過性部材の添加率が２０〜５０（ｖｏｌ％）である
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の立体映像表示用光学部材。
5. 光源と、
   前記光源を射出した光のうち前記第１偏光軸である第１の直線偏光を透過する直線偏光生成部と、
   第１の変調光生成領域と第２の変調光生成領域を有し、前記直線偏光生成部を射出した前記第１の直線偏光が入射した際に光変調して前記第１の変調偏光及び前記第２の変調偏光として射出する前記映像生成部と、
   請求項１〜４いずれか１項記載の立体映像表示用光学部材と、
   を備え、
   前記偏光軸制御板における前記第１の偏光領域を射出した前記第３変調偏光により生成される映像を右目用映像とし、前記第２の偏光領域を射出した前記第４の変調偏光により生成される映像を左目用映像とすることを特徴とする立体映像装置。

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