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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-04
(45)【発行日】2024-09-12
(54)【発明の名称】三次元映像表示装置
(51)【国際特許分類】
H04N 13/349 20180101AFI20240905BHJP
G02F 1/13 20060101ALI20240905BHJP
H04N 13/341 20180101ALI20240905BHJP
H04N 13/337 20180101ALI20240905BHJP
【ＦＩ】
H04N13/349
G02F1/13 505
H04N13/341
H04N13/337
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020172330
(22)【出願日】2020-10-13
(65)【公開番号】P2022063924
(43)【公開日】2022-04-25
【審査請求日】2023-09-04
(73)【特許権者】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】大村 拓也
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 隼人
(72)【発明者】
【氏名】河北 真宏
【審査官】薄井 義明
(56)【参考文献】
【文献】特開平０８－２０１７２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０６０７１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１４８８７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０３９９４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０６２２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】河北 真宏 Masahiro KAWAKITA，映像情報メディア学会 ２０１９年冬季大会講演予稿集 ［ＣＤ－ＲＯＭ］ ２０１９年映像情報メディア学会冬季大会講演予稿集 PROCEEDINGS OF THE 2019 ITE WINTER ANNUAL CONVENTION PROCEEDINGS OF THE 2019 ITE WINTER ANNUAL CONVENTION，日本，一般社団法人映像情報メディア学会，2019年12月13日
【文献】Takuya Omura, 外４名，Full-parallax 3D display using time-multiplexing projectiontechnology，Electronic Imaging，[online]，Society for Imaging Science and Technology，P.100-1 - 100-5，［２０２４年７月３１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://library.imaging.org/admin/apis/public/api/ist/website/downloadArticle/ei/32/2/art00008＞
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ １３／３４９
Ｇ０２Ｆ １／１３
Ｈ０４Ｎ １３／３４１
Ｈ０４Ｎ １３／３３７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
時間方向に予め定めた周期で視点位置をずらすとともに、前記周期内の前記視点位置をずらしたフレーム間で特定色の画素値を入れ替えた多視点映像により三次元映像を表示する三次元映像表示装置であって、前記多視点映像を表示する二次元映像表示手段と、
前記周期で、前記多視点映像の前記特定色の波長範囲の偏光と、前記特定色以外の波長範囲の偏光とを切り替え、前記多視点映像を構成する視点映像ごとに前記偏光に応じた回折により光軸をシフトして重畳結像させる映像高密度化手段と、
前記映像高密度化手段で重畳結像された映像光を予め定めた範囲に拡散して前記三次元映像を表示する表示光学系と、
を備えることを特徴とする三次元映像表示装置。
【請求項2】
前記映像高密度化手段は、前記周期で、前記多視点映像の前記特定色の波長範囲の偏光と、前記特定色以外の波長範囲の偏光とを切り替える偏光切替手段と、
前記偏光切替手段で偏光が切り替えられた多視点映像を個々の視点映像に分離して結像させる結像手段と、
前記視点映像ごとの映像光を前記偏光に応じて異なる方向に回折させて光軸をシフトさせる偏光回折手段と、
前記偏光回折手段で光軸がシフトされた前記視点映像ごとの映像光を重畳結像する集光手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の三次元映像表示装置。
【請求項3】
前記偏光切替手段は、前記多視点映像の映像光を前記周期で水平偏光または垂直偏光に切り替える偏光切替素子と、
前記特定色の波長範囲の光の位相を反転させる狭帯域波長板と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の三次元映像表示装置。
【請求項4】
前記偏光切替素子は液晶であって、前記二次元映像表示手段は、前記偏光切替素子の液晶の応答特性が安定する予め定めた時間区間でのみ前記多視点映像を表示することを特徴とする請求項３に記載の三次元映像表示装置。
【請求項5】
時間方向に予め定めた周期で視点位置をずらすとともに、前記周期内の前記視点位置をずらしたフレーム間で特定色の画素値を入れ替えた多視点映像により三次元映像を表示する三次元映像表示装置であって、前記周期で、前記特定色の波長範囲の偏光と、前記特定色以外の波長範囲の偏光とを切り替えて前記多視点映像を表示する二次元映像表示手段と、
前記多視点映像を構成する視点映像ごとに前記偏光に応じた回折により光軸をシフトして重畳結像させる映像高密度化手段と、
前記映像高密度化手段で重畳結像された映像光を予め定めた範囲に拡散して前記三次元映像を表示する表示光学系と、
を備えることを特徴とする三次元映像表示装置。
【請求項6】
前記映像高密度化手段は、前記多視点映像を個々の視点映像に分離して結像させる結像手段と、
前記視点映像ごとの映像光を前記偏光に応じて異なる方向に回折させて光軸をシフトさせる偏光回折手段と、
前記偏光回折手段で光軸がシフトされた前記視点映像ごとの映像光を重畳結像する集光手段と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の三次元映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、三次元映像を表示する三次元映像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、３Ｄメガネを用いた二眼式をはじめとして、多様な三次元映像表示方法が提案されている。特に、空間像再生型の三次元映像表示方式は、水平方向および垂直方向の視差を再現できる利点がある。この方式は、多方面に光線を再生するため、非常に多くの映像情報が必要になる。
この三次元映像表示方式において、光線を高密度に再生するため、複数台の映像表示装置（プロジェクタ等）を用いて多視点の映像を表示する手法が開示されている（特許文献１参照）。
しかし、この手法は、複数台の映像表示装置を組み合わせるため、装置全体の規模が大きくなってしまう。
この三次元映像表示方式において、光線を高密度に再生するため、複数台の映像表示装置（プロジェクタ等）を用いて多視点の映像を表示する手法が開示されている（特許文献１参照）。
しかし、この手法は、複数台の映像表示装置を組み合わせるため、装置全体の規模が大きくなってしまう。
【0003】
そこで、１台の三次元映像表示装置で、多視点映像の光線の再生方向を時分割に切り替える手法が開示されている（非特許文献１参照）。
具体的には、この手法は、図２１（ａ）に示す奇数フレームＦＯと、図２１（ｂ）に示す偶数フレームＦＥとで、異なる視点位置の画像（ＦＯ０，０～ＦＯｍ－１，ｎ－１，ＦＥ０，０～ＦＥｍ－１，ｎ－１；ｍは垂直視点数、ｎは水平視点数）を交互に表示する。
このように、異なる視点位置の画像を交互に表示することで、この手法は、視点数を増加させ、高精細化を実現している。
具体的には、この手法は、図２１（ａ）に示す奇数フレームＦＯと、図２１（ｂ）に示す偶数フレームＦＥとで、異なる視点位置の画像（ＦＯ０，０～ＦＯｍ－１，ｎ－１，ＦＥ０，０～ＦＥｍ－１，ｎ－１；ｍは垂直視点数、ｎは水平視点数）を交互に表示する。
このように、異なる視点位置の画像を交互に表示することで、この手法は、視点数を増加させ、高精細化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－６２２９５号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】Omura, Watanabe, Okaichi, Sasaki and Kawakita、“Full-parallax 3D display using time-multiplexing projection technology”、［online］、［令和２年８月２０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://doi.org/10.2352/ISSN.2470-1173.2020.2.SDA-100＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
非特許文献１に記載の発明は、時分割で再生光線の本数を増やすことで、三次元映像表示装置の大型化を抑え、再生する三次元映像の表示特性を向上させる点で優れている。
しかし、この手法は、図２１に示すように、奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥとで、視点位置が異なるため、ある視点位置の画像のみに着目した場合、フレームごとに、画像が表示される状態と、画像が表示されない状態（黒の状態）とが交互に切り替わることになる。具体的には、多視点映像をリフレッシュレート６０Ｈｚで表示した場合、１６．６７ｍｓごとに映像の表示・非表示が切り替わる。
例えば、奇数フレームＦＯの画像ＦＯ０，０と偶数フレームＦＥの画像ＦＥ０，０とは、視点位置の異なる画像であるため、画像ＦＯ０，０を視認する視点位置において、観察者は、画像ＦＥ０，０を視認できず、黒画像を視認することになる。
このように、従来の手法は、リフレッシュレートが低いと、輝度差の大きい画像が交互に表示されることになるため、フリッカが生じる場合があり、さらに改善の余地があった。
しかし、この手法は、図２１に示すように、奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥとで、視点位置が異なるため、ある視点位置の画像のみに着目した場合、フレームごとに、画像が表示される状態と、画像が表示されない状態（黒の状態）とが交互に切り替わることになる。具体的には、多視点映像をリフレッシュレート６０Ｈｚで表示した場合、１６．６７ｍｓごとに映像の表示・非表示が切り替わる。
例えば、奇数フレームＦＯの画像ＦＯ０，０と偶数フレームＦＥの画像ＦＥ０，０とは、視点位置の異なる画像であるため、画像ＦＯ０，０を視認する視点位置において、観察者は、画像ＦＥ０，０を視認できず、黒画像を視認することになる。
このように、従来の手法は、リフレッシュレートが低いと、輝度差の大きい画像が交互に表示されることになるため、フリッカが生じる場合があり、さらに改善の余地があった。
【0007】
本発明は、このような従来手法の改善点に鑑みてなされたもので、時分割で多視点映像を表示する場合でも、フリッカの発生を抑えることが可能な三次元映像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前記課題を解決するため、本発明に係る三次元映像表示装置は、時間方向に予め定めた周期で視点位置をずらすとともに、前記周期内で前記視点位置をずらしたフレーム間で特定色の画素値を入れ替えた多視点映像により三次元映像を表示する三次元映像表示装置であって、二次元映像表示手段と、映像高密度化手段と、表示光学系と、を備える構成とした。
【0009】
かかる構成において、三次元映像表示装置は、二次元映像表示手段によって、多視点映像を表示する。この多視点映像は、空間的に視点位置の異なる視点映像を二次元配列した映像であって、時間方向に予め定めた周期、例えば、フレームごとに、視点位置がずれ、さらに特定色の画素値がフレーム間で相互に入れ替わった映像である。
【0010】
そして、三次元映像表示装置は、映像高密度化手段によって、前記周期で、多視点映像の特定色の波長範囲の偏光と、特定色以外の波長範囲の偏光とを切り替え、多視点映像を構成する視点映像ごとに偏光に応じた回折により光軸をシフトして重畳結像させる。
これによって、映像高密度化手段は、視点位置の異なる多視点映像が同じ表示位置に表示されていても、時分割で光軸をシフトさせることで、異なる表示位置に表示されているように、映像光を結像させることができる。また、映像高密度化手段は、特定色の画素値をフレーム間で入れ替えた多視点映像に対して、特定色の映像光と特定色以外の映像光とで時分割で光軸をシフトさせるため、同じ視点映像の特定色の映像光と特定色以外の映像光とが連続して同じ表示位置に表示されているように、映像光を結像させることができる。
これによって、映像高密度化手段は、視点位置の異なる多視点映像が同じ表示位置に表示されていても、時分割で光軸をシフトさせることで、異なる表示位置に表示されているように、映像光を結像させることができる。また、映像高密度化手段は、特定色の画素値をフレーム間で入れ替えた多視点映像に対して、特定色の映像光と特定色以外の映像光とで時分割で光軸をシフトさせるため、同じ視点映像の特定色の映像光と特定色以外の映像光とが連続して同じ表示位置に表示されているように、映像光を結像させることができる。
【0011】
そして、三次元映像表示装置は、表示光学系によって、映像高密度化手段で重畳結像された映像光を予め定めた範囲に拡散する。これによって、観察者は、視点位置に応じた映像光の光線により三次元映像を視認することができる。また、映像光を拡散することで、観察者は、離散的な再生光線を連続した映像光として視認することができる。
なお、映像高密度化手段における特定色の波長範囲の偏光と、前記特定色以外の波長範囲の偏光とを切り替えは、二次元映像表示手段で行ってもよい。
なお、映像高密度化手段における特定色の波長範囲の偏光と、前記特定色以外の波長範囲の偏光とを切り替えは、二次元映像表示手段で行ってもよい。
【発明の効果】
【0012】
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、視点位置の異なる多視点映像を、時分割で切り替えて表示する場合でも、同じ視点位置の視点映像を特定色の映像光と特定色以外の映像光とで連続して表示することができる。そのため、本発明は、同一の視点映像の輝度変化が小さくなり、フリッカの発生を抑えることができる。
本発明によれば、視点位置の異なる多視点映像を、時分割で切り替えて表示する場合でも、同じ視点位置の視点映像を特定色の映像光と特定色以外の映像光とで連続して表示することができる。そのため、本発明は、同一の視点映像の輝度変化が小さくなり、フリッカの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態に係る三次元映像表示装置の斜視図である。
【図2】本発明の実施形態に係る三次元映像表示装置の構成を示す平面図である。
【図3】多視点映像の構造を説明するための説明図であって、（ａ）は奇数フレーム、（ｂ）は偶数フレームの映像を示す。
【図4】多視点映像の構造として、特定色の画素値をフレーム間で入れ替える手法を説明するための説明図である。
【図5】偏光切替手段による偏光状態を切り替える例を説明するための説明図であって、（ａ）はＲＢを水平偏光、Ｇを垂直偏光とする処理、（ｂ）はＲＢを垂直偏光、Ｇを水平偏光とする処理を示す。
【図6】偏光回折素子の回折ピッチとシフト量との関係を説明するための説明図である。
【図7】一組の偏光回折素子による偏光状態と回折方向との関係を説明するための説明図であって、（ａ）は入射する光が水平偏光の場合、（ｂ）は入射する光が垂直偏光の場合を示す。
【図8】光軸のシフト量を説明するための説明図である。
【図9】偏光回折素子と集光レンズとの位置関係を説明するための説明図である。
【図10】偏光回折素子の大きさを説明するための説明図である。
【図11】偏光回折素子による色収差を説明するための説明図である。
【図12】色収差の補正手法を説明するための説明図であって、（ａ）は色収差が発生する仕組み、（ｂ）は色収差の補正手法を示す図である。
【図13】本発明の実施形態に係る三次元映像表示装置の動作を示すフローチャートである。
【図14】二次元映像表示手段を常時点灯させた場合の偏光状態を説明するための説明図であって、（ａ）は切替制御手段に入力される切替制御信号の波形、（ｂ）は偏光切替素子（液晶）の応答特性の波形、（ｃ）は偏光切替素子が出力する光の偏光状態を示す。
【図15】二次元映像表示手段を常時点灯させた場合の液晶の応答特性による回折光の経路を説明するための説明図であって、（ａ）は液晶特性が安定していない状態、（ｂ），（ｃ）は液晶特性が安定している状態を示す。
【図16】二次元映像表示手段を間欠点灯させた場合の偏光状態を説明するための説明図であって、（ａ）は切替制御手段に入力される切替制御信号の波形、（ｂ）は偏光切替素子（液晶）の応答特性の波形、（ｃ）は偏光別周期の点灯制御信号の波形とそれに伴う偏光状態、（ｄ）は一定周期の点灯制御信号の波形とそれに伴う偏光状態を示す。
【図17】間欠点灯の時間を決定するための消光比を求める手法を説明するための説明図であって、（ａ）は光強度を測定するための光学系の構成図、（ｂ）は液晶応答特性に対応した白黒画像の表示タイミングを示す。
【図18】偏光回折手段の変形例を示す図であって、（ａ）は結像手段の光路上の後段に偏光ビームスプリッタ群を備えた構成例、（ｂ）は偏光ビームスプリッタを用いて光軸をずらす手法を説明するための説明図である。
【図19】狭帯域波長板の配置位置の変形例を示す図であって、（ａ）は狭帯域波長板を二次元映像表示手段と偏光切替素子との間に配置した例、（ｂ）は狭帯域波長板を結像手段と偏光回折素子との間に配置した例を示す。
【図20】二次元映像表示手段の変形例を示す構成図である。
【図21】従来の多視点映像の構造を説明するための説明図であって、（ａ）は奇数フレーム、（ｂ）は偶数フレームの映像を示す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
【0015】
三次元映像表示装置１は、時間方向に予め定めた周期で視点位置をずらすとともに、その周期内の視点位置をずらしたフレーム間で特定色の画素値を入れ替えた多視点映像により三次元映像Ｔを表示するものである。三次元映像Ｔは、観察者Ｍの視点位置に対応した映像となる。
図１に示すように、三次元映像表示装置１は、二次元映像表示手段１０と、映像高密度化手段２０と、表示光学系３０と、を備える。
図１に示すように、三次元映像表示装置１は、二次元映像表示手段１０と、映像高密度化手段２０と、表示光学系３０と、を備える。
【0016】
二次元映像表示手段１０は、多視点映像を表示するものである。
この多視点映像は、水平方向および垂直方向の異なる複数の視点位置の映像（視点映像）で構成され、時系列において、予め定めた周期（例えば、フレーム周期）でさらに視点位置が異なる映像である。また、多視点映像は、予め定めた周期内のフレーム間で特定色（例えば、緑〔Ｇ〕）の画素値を入れ替えた映像である。
この多視点映像は、水平方向および垂直方向の異なる複数の視点位置の映像（視点映像）で構成され、時系列において、予め定めた周期（例えば、フレーム周期）でさらに視点位置が異なる映像である。また、多視点映像は、予め定めた周期内のフレーム間で特定色（例えば、緑〔Ｇ〕）の画素値を入れ替えた映像である。
【0017】
映像高密度化手段２０は、視点映像を切り替える周期で、特定色の波長範囲の偏光と、特定色以外の波長範囲の偏光とを切り替え、視点映像ごとに、偏光に応じた回折により光軸をシフトして重畳結像させるものである。この映像高密度化手段２０は、時分割で光軸をシフトさせることで、多視点映像を高密度化し、映像光を表示光学系３０に照射する。
表示光学系３０は、映像高密度化手段２０から背面照射される多視点映像を三次元映像Ｔとして表示するものである。
表示光学系３０は、映像高密度化手段２０から背面照射される多視点映像を三次元映像Ｔとして表示するものである。
【0018】
以上のように、三次元映像表示装置１は、二次元映像表示手段１０で表示する多視点映像の各視点映像を時分割で切り替えて表示するため、二次元映像表示手段１０を大型化することなく、三次元映像Ｔの再生光線数を増やすことができる。
また、三次元映像表示装置１は、多視点映像を時分割で表示する際に、視点位置ごとに、特定色の画像またはそれ以外の色の画像を表示するため、フレーム間の輝度変化が小さくなり、フリッカを抑えることができる。
また、三次元映像表示装置１は、多視点映像を時分割で表示する際に、視点位置ごとに、特定色の画像またはそれ以外の色の画像を表示するため、フレーム間の輝度変化が小さくなり、フリッカを抑えることができる。
【0019】
以下、図２を参照して、三次元映像表示装置１の各構成について詳細に説明する。
なお、以降の説明において、視線の水平方向をｘ方向、垂直方向をｙ方向、奥行き方向をｚ方向として説明する。
なお、以降の説明において、視線の水平方向をｘ方向、垂直方向をｙ方向、奥行き方向をｚ方向として説明する。
【0020】
＜二次元映像表示手段＞
図２に示すように、二次元映像表示手段１０は、多視点映像を表示する際に、多視点映像の個々の視点映像Ｉを、二次元映像として表示する。なお、表示する視点映像Ｉの間は隙間があってもよいが、当該隙間は、黒映像の表示、または、遮光を行うこととする。
この二次元映像表示手段１０は、図示を省略した光源からの光を背面照射されることで表示する液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ光源を自発光するマイクロＬＥＤディスプレイ等の直視型ディスプレイで構成することができる。また、拡散投射するプロジェクタ等も、レンズ（コリメータレンズ）と組み合わせることで、二次元映像表示手段１０として構成することができる。
図２に示すように、二次元映像表示手段１０は、多視点映像を表示する際に、多視点映像の個々の視点映像Ｉを、二次元映像として表示する。なお、表示する視点映像Ｉの間は隙間があってもよいが、当該隙間は、黒映像の表示、または、遮光を行うこととする。
この二次元映像表示手段１０は、図示を省略した光源からの光を背面照射されることで表示する液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ光源を自発光するマイクロＬＥＤディスプレイ等の直視型ディスプレイで構成することができる。また、拡散投射するプロジェクタ等も、レンズ（コリメータレンズ）と組み合わせることで、二次元映像表示手段１０として構成することができる。
【0021】
ここで、図３および図４を参照して、多視点映像の構造について説明する。
図３に示すように、二次元映像表示手段１０が表示する多視点映像は、視点位置の異なる視点映像を、垂直方向（ｙ方向）にｍ個（ｍ≧２）、水平方向（ｘ方向）にｎ個（ｎ≧２）ずつ二次元配列した映像である。
図３に示すように、二次元映像表示手段１０が表示する多視点映像は、視点位置の異なる視点映像を、垂直方向（ｙ方向）にｍ個（ｍ≧２）、水平方向（ｘ方向）にｎ個（ｎ≧２）ずつ二次元配列した映像である。
【0022】
また、多視点映像において、図３（ａ）に示す奇数フレームＦＯで表示する多視点映像（ＦＯ０，０～ＦＯｍ－１，ｎ－１）と、図３（ｂ）に示す偶数フレームＦＥで表示する多視点映像（ＦＥ０，０～ＦＥｍ－１，ｎ－１）とは、垂直方向および水平方向にそれぞれ視点位置が視点映像の１／２相当分ずれた映像である。
例えば、偶数フレームＦＥの視点映像ＦＥ０，１は、奇数フレームＦＯの視点映像ＦＯ０，０，ＦＯ０，１，ＦＯ１，０，ＦＯ１，１の中間の視点映像である。
さらに、多視点映像は、時間方向で前後する対の奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥとで、特定色（ここでは、Ｇ）の画像を入れ替えている。すなわち、多視点映像は、奇数フレームＦＯのＲＧＢ（ＲＯＧＯＢＯ）のＧ画素の画素値ＧＯと、対となる偶数フレームＦＥのＲＧＢ（ＲＥＧＥＢＥ）のＧ画素の画素値ＧＥとを入れ替えている。
例えば、偶数フレームＦＥの視点映像ＦＥ０，１は、奇数フレームＦＯの視点映像ＦＯ０，０，ＦＯ０，１，ＦＯ１，０，ＦＯ１，１の中間の視点映像である。
さらに、多視点映像は、時間方向で前後する対の奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥとで、特定色（ここでは、Ｇ）の画像を入れ替えている。すなわち、多視点映像は、奇数フレームＦＯのＲＧＢ（ＲＯＧＯＢＯ）のＧ画素の画素値ＧＯと、対となる偶数フレームＦＥのＲＧＢ（ＲＥＧＥＢＥ）のＧ画素の画素値ＧＥとを入れ替えている。
【0023】
これは、図４に示すように、奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥとが連続する多視点映像ＦＡ（ＦＯ１，ＦＥ１，ＦＯ２，ＦＥ２，…）において、対となる奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥとで、Ｇ画像を入れ替えることで、多視点映像ＦＢとして生成することができる。例えば、多視点映像ＦＡの奇数フレームＦＯ１のＲＯ１ＧＯ１ＢＯ１の画素値と、対となる偶数フレームＦＥ１のＲＥ１ＧＥ１ＢＥ１の画素値とで、Ｇ画素を入れ替え、ＲＯ１ＧＥ１ＢＯ１の画素値で奇数フレームＦＯ１を構成し、ＲＥ１ＧＯ１ＢＥ１の画素値で偶数フレームＦＥ１を構成する。
なお、ここでは、視点位置を切り替える周期をフレーム単位としているが、数フレーム単位で切り替える場合は、数フレームごとに、特定色（例えば、Ｇ）を入れ替えればよい。
図２に戻って、三次元映像表示装置１の構成について説明を続ける。
なお、ここでは、視点位置を切り替える周期をフレーム単位としているが、数フレーム単位で切り替える場合は、数フレームごとに、特定色（例えば、Ｇ）を入れ替えればよい。
図２に戻って、三次元映像表示装置１の構成について説明を続ける。
【0024】
二次元映像表示手段１０は、二次元映像表示手段１０は、多視点映像を単一の画面で表示する高精細で大型の表示装置を用いてもよいし、視点映像Ｉを単一の画面で表示する表示装置を同一平面上に複数配列して構成してもよい。
また、視点映像Ｉの形状は、長方形（例えば、アスペクト比１６：９）に限定されず、正方形形状や、円形状であっても構わない。
また、視点映像Ｉの形状は、長方形（例えば、アスペクト比１６：９）に限定されず、正方形形状や、円形状であっても構わない。
【0025】
＜映像高密度化手段＞
図２に示すように、映像高密度化手段２０は、偏光切替手段２１と、結像手段２２と、偏光回折手段２３と、集光レンズ２４と、を備える。
図２に示すように、映像高密度化手段２０は、偏光切替手段２１と、結像手段２２と、偏光回折手段２３と、集光レンズ２４と、を備える。
【0026】
偏光切替手段２１は、二次元映像表示手段１０が表示する多視点映像の視点位置を切り替える周期で、多視点映像の特定色の波長範囲の偏光と、特定色以外の波長範囲の偏光とを切り替えるものである。偏光切替手段２１は、偏光切替素子２１０と、切替制御手段２１１と、狭帯域波長板２１２と、を備える。
【0027】
偏光切替素子２１０は、二次元映像表示手段１０が表示する多視点映像の映像光を、多視点映像の視点位置を切り替える周期で水平偏光または垂直偏光に切り替えるものである。偏光切替素子２１０は、二次元映像表示手段１０の前面に配置され、二次元映像表示手段１０が出射する光の偏光を、切替制御手段２１１の制御により切り替える。
偏光切替素子２１０には、例えば、液晶素子を用いることができる。
この偏光切替素子２１０は、切替制御手段２１１の電圧制御によって、平常時は水平偏光の光をそのまま透過させ、電圧印加時は水平偏光の光を垂直偏光に変換する。
偏光切替素子２１０によって偏光が変換された光は、狭帯域波長板２１２に照射される。
なお、二次元映像表示手段１０が表示する多視点映像として、一方向に偏光していない映像を用いる場合は、二次元映像表示手段１０と偏光切替素子２１０との間に偏光子を挿入して、一方向に偏光した光に変換すればよい。
偏光切替素子２１０には、例えば、液晶素子を用いることができる。
この偏光切替素子２１０は、切替制御手段２１１の電圧制御によって、平常時は水平偏光の光をそのまま透過させ、電圧印加時は水平偏光の光を垂直偏光に変換する。
偏光切替素子２１０によって偏光が変換された光は、狭帯域波長板２１２に照射される。
なお、二次元映像表示手段１０が表示する多視点映像として、一方向に偏光していない映像を用いる場合は、二次元映像表示手段１０と偏光切替素子２１０との間に偏光子を挿入して、一方向に偏光した光に変換すればよい。
【0028】
切替制御手段２１１は、多視点映像の視点位置を切り替える周期で、時分割で偏光切替素子２１０の偏光切替状態を切り替えるものである。なお、切替制御手段２１１は、垂直ブランキング期間で偏光切替の制御を行う。
例えば、切替制御手段２１１は、奇数フレームでは偏光切替素子２１０への電圧の印加を行わず（偏光切替スイッチＳ１：ＯＦＦ）、偶数フレームにおいて偏光切替素子２１０への電圧の印加を行う（偏光切替スイッチＳ１：ＯＮ）。
これによって、切替制御手段２１１は、偏光切替素子２１０に照射される光を、フレームごとに、水平偏光または垂直偏光に切り替えることができる。
例えば、切替制御手段２１１は、奇数フレームでは偏光切替素子２１０への電圧の印加を行わず（偏光切替スイッチＳ１：ＯＦＦ）、偶数フレームにおいて偏光切替素子２１０への電圧の印加を行う（偏光切替スイッチＳ１：ＯＮ）。
これによって、切替制御手段２１１は、偏光切替素子２１０に照射される光を、フレームごとに、水平偏光または垂直偏光に切り替えることができる。
【0029】
狭帯域波長板２１２は、特定色（ここでは、Ｇ）の波長範囲の光の位相を反転させるものである。狭帯域波長板２１２は、１／２波長板を用いることができる。ここでは、狭帯域波長板２１２は、Ｇ色の波長帯域（５００ｎｍ～５６０ｎｍ）の光に対して１／２波長の位相差を生じさせて、水平偏光を垂直偏光に、あるいは、垂直偏光を水平偏光に変換する。
これによって、狭帯域波長板２１２は、入射したＲ光、Ｂ光については透過し、Ｇ光については、偏光が水平偏光であれば垂直偏光に変換し、偏光が垂直偏光であれば水平偏光に変換する。
これによって、狭帯域波長板２１２は、入射したＲ光、Ｂ光については透過し、Ｇ光については、偏光が水平偏光であれば垂直偏光に変換し、偏光が垂直偏光であれば水平偏光に変換する。
【0030】
図５（ａ）に示すように、切替制御手段２１１で偏光切替素子２１０への電圧の印加を行わない場合（偏光切替スイッチＳ１：ＯＦＦ）、偏光切替素子２１０は、視点映像のＲＧＢ光（水平偏光）をそのまま透過する。そして、狭帯域波長板２１２は、Ｒ光、Ｂ光を水平偏光のまま透過するとともに、Ｇ光を垂直偏光に変換する。
また、図５（ｂ）に示すように、切替制御手段２１１で偏光切替素子２１０への電圧の印加を行う場合（偏光切替スイッチＳ１：ＯＮ）、偏光切替素子２１０は、視点映像のＲＧＢ光（水平偏光）を、偏光切替素子２１０によって垂直偏光に変換する。そして、狭帯域波長板２１２は、Ｒ光、Ｂ光を垂直偏光のまま透過するとともに、Ｇ光を水平偏光に変換する。
また、図５（ｂ）に示すように、切替制御手段２１１で偏光切替素子２１０への電圧の印加を行う場合（偏光切替スイッチＳ１：ＯＮ）、偏光切替素子２１０は、視点映像のＲＧＢ光（水平偏光）を、偏光切替素子２１０によって垂直偏光に変換する。そして、狭帯域波長板２１２は、Ｒ光、Ｂ光を垂直偏光のまま透過するとともに、Ｇ光を水平偏光に変換する。
【0031】
このように、偏光切替素子２１０、切替制御手段２１１および狭帯域波長板２１２は、Ｒ光およびＢ光の偏光と、Ｇ光の偏光とを時系列に切り替える偏光切替手段２１として機能する。
狭帯域波長板２１２は、透過または偏光を変換した多視点映像を、結像手段２２に照射する。
狭帯域波長板２１２は、透過または偏光を変換した多視点映像を、結像手段２２に照射する。
【0032】
結像手段２２は、偏光切替素子２１０および狭帯域波長板２１２で偏光された多視点映像を、個々の視点映像に分離して、結像させるものである。
結像手段２２は、狭帯域波長板２１２の前面に配置され、それぞれに視点映像Ｉに対向する位置に結像レンズ２２０を二次元状に配列した結像レンズ群として構成される。
結像手段２２は、狭帯域波長板２１２の前面に配置され、それぞれに視点映像Ｉに対向する位置に結像レンズ２２０を二次元状に配列した結像レンズ群として構成される。
【0033】
結像レンズ２２０は、入射光を結像するレンズであって、例えば、凸レンズで構成することができる。なお、結像レンズ２２０の形状は、視点映像Ｉの形状に合わせて、矩形形状であってもよいし、円形状であってもよい。
結像手段２２は、個々の視点映像Ｉの偏光状態が切り替えられた光を偏光回折手段２３に照射する。
結像手段２２は、個々の視点映像Ｉの偏光状態が切り替えられた光を偏光回折手段２３に照射する。
【0034】
偏光回折手段２３は、結像レンズ２２０から照射された光を偏光状態に応じて異なる方向に回折させて、光軸をシフトさせるものである。偏光回折手段２３は、２つの偏光回折素子２３０（２３０ａ，２３０ｂ）と、迷光遮断手段２３１と、を備える。
【0035】
偏光回折素子２３０（２３０ａ，２３０ｂ）は、水平偏光または垂直偏光の入射光を、偏光状態に応じて、異なる方向に±１次光として回折させるものである。
この偏光回折素子２３０は、水平偏光または垂直偏光の入射光の偏光状態に応じて、回折格子の溝方向を上下方向としたとき、左右方向に入射光を回折させる。なお、偏光状態に応じて、回折方向を変える偏光回折素子２３０には、公知の素子を用いればよい。例えば、特開２００８－２３３５３９号公報、特開２０１６－１３６１６５号公報、特開２００６－１０６７２６号公報等で開示されている偏光回折素子を用いることができる。
この偏光回折素子２３０は、水平偏光または垂直偏光の入射光の偏光状態に応じて、回折格子の溝方向を上下方向としたとき、左右方向に入射光を回折させる。なお、偏光状態に応じて、回折方向を変える偏光回折素子２３０には、公知の素子を用いればよい。例えば、特開２００８－２３３５３９号公報、特開２０１６－１３６１６５号公報、特開２００６－１０６７２６号公報等で開示されている偏光回折素子を用いることができる。
【0036】
偏光回折素子２３０ａは、結像レンズ２２０から入射した光を、偏光状態に応じて回折することで、偏光回折素子２３０ｂの異なる位置に＋１次光または－１次光として出射するとともに、偏光状態を切り替えるものである。
偏光回折素子２３０ｂは、偏光回折素子２３０ａと同じ向きで平行に離間して配置され、偏光回折素子２３０ａで回折された光を、偏光状態に応じて、偏光回折素子２３０ａに入射した光の方向に戻すとともに、偏光状態を切り替えるものである。
偏光回折素子２３０ｂは、回折後の光を迷光遮断手段２３１に照射する。
偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂは、多視点映像のそれぞれの視点映像Ｉが集光する位置の間隔を、視点映像Ｉのピッチ（映像中心間隔）の１／２となるように配置される。なお、偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂの配置については、あとで詳細に説明する。
偏光回折素子２３０ｂは、偏光回折素子２３０ａと同じ向きで平行に離間して配置され、偏光回折素子２３０ａで回折された光を、偏光状態に応じて、偏光回折素子２３０ａに入射した光の方向に戻すとともに、偏光状態を切り替えるものである。
偏光回折素子２３０ｂは、回折後の光を迷光遮断手段２３１に照射する。
偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂは、多視点映像のそれぞれの視点映像Ｉが集光する位置の間隔を、視点映像Ｉのピッチ（映像中心間隔）の１／２となるように配置される。なお、偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂの配置については、あとで詳細に説明する。
【0037】
迷光遮断手段２３１は、偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂで偏光変化しなかった０次光や、２次以上の高次光を迷光として、偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂの後段の光路上において遮断するものである。この迷光遮断手段２３１には、例えば、±１次光が照射される領域以外を遮光する遮光板で構成することができる。
これによって、偏光回折手段２３は、入射される視点映像Ｉの光を、水平偏光または垂直偏光の偏光状態に応じて、＋１次光または－１次光として、視点映像Ｉのピッチの１／２間隔で光軸をシフトさせて後段の集光レンズ２４に集光させる。例えば、図２において、視点映像Ｉのｘ方向（水平方向）のピッチをＤｘとした場合、集光レンズ２４に集光する位置の間隔はＤｘ／２となる。
これによって、偏光回折手段２３は、入射される視点映像Ｉの光を、水平偏光または垂直偏光の偏光状態に応じて、＋１次光または－１次光として、視点映像Ｉのピッチの１／２間隔で光軸をシフトさせて後段の集光レンズ２４に集光させる。例えば、図２において、視点映像Ｉのｘ方向（水平方向）のピッチをＤｘとした場合、集光レンズ２４に集光する位置の間隔はＤｘ／２となる。
【0038】
集光レンズ（集光手段）２４は、偏光回折手段２３で光軸がシフトされた視点映像ごとの映像光を重畳結像するものである。例えば、集光レンズ２４は、凸レンズを用いることができる。
この集光レンズ２４は、結像レンズ２２０から、結像レンズ２２０の焦点距離だけ離間した位置に配置される。
集光レンズ２４は、結像手段２２から照射され、偏光回折手段２３で光軸がシフトされた視点映像Ｉの光を重畳して表示光学系３０に照射する。
この集光レンズ２４は、結像レンズ２２０から、結像レンズ２２０の焦点距離だけ離間した位置に配置される。
集光レンズ２４は、結像手段２２から照射され、偏光回折手段２３で光軸がシフトされた視点映像Ｉの光を重畳して表示光学系３０に照射する。
【0039】
＜表示光学系＞
図２に示すように、表示光学系３０は、視域形成レンズ３１と、スクリーン３２と、を備える。
図２に示すように、表示光学系３０は、視域形成レンズ３１と、スクリーン３２と、を備える。
【0040】
視域形成レンズ３１は、映像高密度化手段２０から背面照射される光線の方向を変化させて、画面全体の映像を観察できる領域（有効視域）を制御するものである。例えば、視域形成レンズ３１は、凸レンズ、フレネルレンズ等で構成することができる。なお、視域形成レンズ３１は、スクリーン３２の前面または背面のどちらにあっても構わない。
【0041】
スクリーン３２は、映像高密度化手段２０から背面照射される多視点映像の光を、進行方向を保ったまま予め定めた範囲に拡散させるものである。なお、予め定めた範囲とは、予め規定される光線間隔の角度であって、例えば、０．２度から２度程度である。このスクリーン３２は、一般的な拡散板で構成することができる。例えば、スクリーン表面を微小なレンズ構造としたものや、スクリーンに微小な開口アレイを形成したものを、スクリーン３２とすることができる。
このスクリーン３２は、多視点映像の光である離散的な入射光線を拡散することで光線間を補間する。
このスクリーン３２は、多視点映像の光である離散的な入射光線を拡散することで光線間を補間する。
【0042】
（２枚の偏光回折素子の位置関係）
次に、図６～図８を参照して、偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの位置関係について説明する。
偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂによる各視点映像の光線のシフト量は、偏光回折素子２３０の回折格子溝のピッチ（回折ピッチ）および傾き角と、偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂの距離とによって特定することができる。なお、ここでは、偏光回折素子２３０に物理的に形成された溝のピッチを回折ピッチとして説明するが、回折に周期性を有する素子であれば、その周期が回折ピッチである。
図６に示すように、偏光回折素子２３０の回折ピッチをｐ、入射光の波長をλとしたとき、図７に示すように、１次光の回折角φは、以下の式（１）で表すことができる。
次に、図６～図８を参照して、偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの位置関係について説明する。
偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂによる各視点映像の光線のシフト量は、偏光回折素子２３０の回折格子溝のピッチ（回折ピッチ）および傾き角と、偏光回折素子２３０ａおよび偏光回折素子２３０ｂの距離とによって特定することができる。なお、ここでは、偏光回折素子２３０に物理的に形成された溝のピッチを回折ピッチとして説明するが、回折に周期性を有する素子であれば、その周期が回折ピッチである。
図６に示すように、偏光回折素子２３０の回折ピッチをｐ、入射光の波長をλとしたとき、図７に示すように、１次光の回折角φは、以下の式（１）で表すことができる。
【0043】
【数1】
【0044】
また、図７に示すように、偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの距離をＬ１としたとき、回折のシフト量ｄは、以下の式（２）で表すことができる。
【0045】
【数2】
【0046】
すなわち、偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの距離をＬ１としたとき、図７（ａ）に示すように、偏光回折素子２３０ａに入射した水平偏光は、垂直偏光に変換され、－１次光として進行方向を変えて、シフト量ｄだけシフトした後、偏光回折素子２３０ｂに照射される。また、偏光回折素子２３０ｂに入射した垂直偏光は、水平偏光に変換され、＋１次光として、偏光回折素子２３０ａに入射した進行方向と同じ方向に回折される。
【0047】
また、図７（ｂ）に示すように、偏光回折素子２３０ａに入射した垂直偏光は、水平偏光に変換され、＋１次光として進行方向を変えて、シフト量ｄだけシフトした後、偏光回折素子２３０ｂに照射される。また、偏光回折素子２３０ｂに入射した水平偏光は、垂直偏光に変換され、－１次光として、偏光回折素子２３０ａに入射した進行方向と同じ方向に回折される。
この光線のシフト量ｄは、図２の偏光回折素子２３０で回折されずに集光レンズ２４に照射する位置（０次光の照射位置）に対するずれ量である。
この光線のシフト量ｄは、図２の偏光回折素子２３０で回折されずに集光レンズ２４に照射する位置（０次光の照射位置）に対するずれ量である。
【0048】
ここで、図８を参照して、光線のシフト量ｄについてさらに説明する。図８は、回折されずに集光レンズ２４に照射する位置（×印）と、回折されて集光レンズ２４に照射する位置（●印および○印）とをｘｙ平面上に示す図である。
●印の位置は、奇数フレームＦＯの視点映像の中心位置に対応する。また、○印の位置は、偶数フレームＦＥの視点映像の中心位置に対応する。
奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥの視点映像を、均一の光線密度で視認するには、×印の位置に対して、水平方向に±Ｗ／４、垂直方向に±Ｈ／４だけずれた位置に、それぞれの視点映像を照射することが望ましい。
具体的には、Ｗ×Ｈ＝２４．４ｍｍ×１３．８ｍｍとした場合、水平軸からの傾き角θ＝２９．５°、シフト量ｄ＝７．０ｍｍとすればよい。
この場合、式（１）、式（２）から、以下の式（３）の関係を満たすように、偏光回折素子２３０の回折ピッチｐと、偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの距離Ｌ１を定めればよい。
●印の位置は、奇数フレームＦＯの視点映像の中心位置に対応する。また、○印の位置は、偶数フレームＦＥの視点映像の中心位置に対応する。
奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥの視点映像を、均一の光線密度で視認するには、×印の位置に対して、水平方向に±Ｗ／４、垂直方向に±Ｈ／４だけずれた位置に、それぞれの視点映像を照射することが望ましい。
具体的には、Ｗ×Ｈ＝２４．４ｍｍ×１３．８ｍｍとした場合、水平軸からの傾き角θ＝２９．５°、シフト量ｄ＝７．０ｍｍとすればよい。
この場合、式（１）、式（２）から、以下の式（３）の関係を満たすように、偏光回折素子２３０の回折ピッチｐと、偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの距離Ｌ１を定めればよい。
【0049】
【数3】
【0050】
例えば、波長λ＝５５０ｎｍ（予め定めた基準色〔例えば、緑色〕の波長）、回折ピッチｐ＝２．５μｍとしたとき、距離Ｌ１＝３１．０ｍｍとすればよい。
【0051】
（偏光回折素子と集光レンズとの位置関係）
次に、図９を参照して、偏光回折素子２３０と集光レンズ２４との位置関係について説明する。
結像レンズ２２０側の偏光回折素子２３０ａは、少なくとも視点映像Ｉの画素の光線をすべて同じ回折ピッチ内に透過させる位置に配置する必要がある。すなわち、視点映像Ｉの画素ピッチをｇ、偏光回折素子２３０ａの回折ピッチをｐ、結像レンズ２２０の焦点距離をｆとしたとき、偏光回折素子２３０ａと集光レンズ２４との距離Ｌ２は、以下の式（４）の関係を満たす必要がある。なお、偏光回折素子２３０ｂも同様の条件を満たす必要がある。
次に、図９を参照して、偏光回折素子２３０と集光レンズ２４との位置関係について説明する。
結像レンズ２２０側の偏光回折素子２３０ａは、少なくとも視点映像Ｉの画素の光線をすべて同じ回折ピッチ内に透過させる位置に配置する必要がある。すなわち、視点映像Ｉの画素ピッチをｇ、偏光回折素子２３０ａの回折ピッチをｐ、結像レンズ２２０の焦点距離をｆとしたとき、偏光回折素子２３０ａと集光レンズ２４との距離Ｌ２は、以下の式（４）の関係を満たす必要がある。なお、偏光回折素子２３０ｂも同様の条件を満たす必要がある。
【0052】
【数4】
【0053】
例えば、４Ｋ解像度（水平３８４０画素×垂直２１６０画素）で、５×５視点の多視点映像を表示する場合を例に具体的に説明する。
視点映像Ｉの大きさを２４．４ｍｍ×１３．８ｍｍとした場合、画素ピッチｇは、３１．８μｍ（＝２４．４／３８４０×５）となる。ここで、結像レンズ２２０の焦点距離ｆ＝８６．８ｍｍ、回折ピッチｐ＝２．５μｍとした場合、前記式（４）より、偏光回折素子２３０ａと集光レンズ２４との距離Ｌ２は、６．８２ｍｍ（＝８６．８×２．５／３１．８）より大きければよい。
例えば、偏光回折素子２３０ｂと集光レンズ２４との距離Ｌ３＝１０．０ｍｍとして、Ｌ２＝４１．０ｍｍ（＝Ｌ１＋Ｌ３＞６．８２ｍｍ）とすることで、図８に示すように、多視点映像をシフトさせることができる。
視点映像Ｉの大きさを２４．４ｍｍ×１３．８ｍｍとした場合、画素ピッチｇは、３１．８μｍ（＝２４．４／３８４０×５）となる。ここで、結像レンズ２２０の焦点距離ｆ＝８６．８ｍｍ、回折ピッチｐ＝２．５μｍとした場合、前記式（４）より、偏光回折素子２３０ａと集光レンズ２４との距離Ｌ２は、６．８２ｍｍ（＝８６．８×２．５／３１．８）より大きければよい。
例えば、偏光回折素子２３０ｂと集光レンズ２４との距離Ｌ３＝１０．０ｍｍとして、Ｌ２＝４１．０ｍｍ（＝Ｌ１＋Ｌ３＞６．８２ｍｍ）とすることで、図８に示すように、多視点映像をシフトさせることができる。
【0054】
（偏光回折素子の大きさ）
次に、図１０を参照して、偏光回折素子２３０の大きさについて説明する。ここでは、偏光回折素子２３０の水平方向（ｘ方向）の大きさについて説明する。また、ここでは、二次元映像表示手段１０が多視点映像として視点映像Ｉを隙間なく表示するものとする。
図１０に示すように、水平方向の大きさがＷの視点映像Ｉは、偏光回折素子２３０ａにおいて、水平方向の大きさがｗ１の範囲に透過するとともに回折される。また、偏光回折素子２３０ａから出射される光は、偏光回折素子２３０ｂにおいて、水平方向の大きさがｗ２の範囲に透過するとともに回折される。
次に、図１０を参照して、偏光回折素子２３０の大きさについて説明する。ここでは、偏光回折素子２３０の水平方向（ｘ方向）の大きさについて説明する。また、ここでは、二次元映像表示手段１０が多視点映像として視点映像Ｉを隙間なく表示するものとする。
図１０に示すように、水平方向の大きさがＷの視点映像Ｉは、偏光回折素子２３０ａにおいて、水平方向の大きさがｗ１の範囲に透過するとともに回折される。また、偏光回折素子２３０ａから出射される光は、偏光回折素子２３０ｂにおいて、水平方向の大きさがｗ２の範囲に透過するとともに回折される。
【0055】
ここで、視点映像Ｉは隙間なく表示されているため、視点映像Ｉの水平方向のピッチ（映像中心間隔）は、視点映像Ｉの水平方向の大きさＷと等しい。そのため、集光レンズ２４に集光する光は水平方向にＷ／２間隔となる。
このとき、結像レンズ２２０の焦点距離をｆ、偏光回折素子２３０ａと集光レンズ２４との距離をＬ２、偏光回折素子２３０ｂと集光レンズ２４との距離をＬ３としたとき、ｗ１およびｗ２は、以下の式（５）で表す大きさとなる。
このとき、結像レンズ２２０の焦点距離をｆ、偏光回折素子２３０ａと集光レンズ２４との距離をＬ２、偏光回折素子２３０ｂと集光レンズ２４との距離をＬ３としたとき、ｗ１およびｗ２は、以下の式（５）で表す大きさとなる。
【0056】
【数5】
【0057】
この場合、水平方向の視点映像Ｉの数をｎとしたとき、偏光回折素子２３０ａの水平方向の大きさはｎ×Ｗ－（Ｗ－ｗ１）、偏光回折素子２３０ｂの水平方向の大きさはｎ×Ｗ－（Ｗ／２－ｗ２）となる。
なお、垂直方向においても、視点映像Ｉの垂直方向の大きさに応じて、水平方向の同様に偏光回折素子２３０ａ，２３０ｂの大きさを求めることができる。
例えば、前記した具体例で、ｆ＝８６．８ｍｍ、Ｌ２＝４１．０ｍｍ、Ｌ３＝１０．０ｍｍとし、４Ｋ解像度（水平３８４０画素×垂直２１６０画素）で、５×５視点の多視点映像の視点映像Ｉの大きさを水平２４．４ｍｍ×垂直１３．８ｍｍで表示したとする。
この場合、偏光回折素子２３０ａは、水平１０９．１ｍｍ×垂直６１．７ｍｍ以上、偏光回折素子２３０ｂは、水平１１２．６ｍｍ×垂直６３．７ｍｍ以上の大きさが必要となる。
なお、垂直方向においても、視点映像Ｉの垂直方向の大きさに応じて、水平方向の同様に偏光回折素子２３０ａ，２３０ｂの大きさを求めることができる。
例えば、前記した具体例で、ｆ＝８６．８ｍｍ、Ｌ２＝４１．０ｍｍ、Ｌ３＝１０．０ｍｍとし、４Ｋ解像度（水平３８４０画素×垂直２１６０画素）で、５×５視点の多視点映像の視点映像Ｉの大きさを水平２４．４ｍｍ×垂直１３．８ｍｍで表示したとする。
この場合、偏光回折素子２３０ａは、水平１０９．１ｍｍ×垂直６１．７ｍｍ以上、偏光回折素子２３０ｂは、水平１１２．６ｍｍ×垂直６３．７ｍｍ以上の大きさが必要となる。
【0058】
なお、偏光回折素子２３０（２３０ａ，２３０ｂ）は、１枚で形成された素子を用いる必要はなく、偏光回折素子２３０ａ，２３０ｂよりも小さい偏光回折素子を二次元配列して構成してもよい。
【0059】
また、偏光回折素子２３０は、図１０に示したｗ１，ｗ２で示した範囲を少なくとも偏光回折する素子であればよい。そのため、偏光回折素子２３０は、偏光回折を行う領域に対応して互いに離間して配置した矩形形状の偏光回折素子を二次元配列して構成してもよい。また、偏光回折素子２３０は、偏光回折を行う領域に対応して互いに離間して配置した円形状の偏光回折素子を二次元配列して構成してもよい。
なお、二次元配列で離間して偏光回折素子を配置する場合、偏光回折素子同士を、それぞれ図示を省略した枠で固定すればよい。
なお、二次元配列で離間して偏光回折素子を配置する場合、偏光回折素子同士を、それぞれ図示を省略した枠で固定すればよい。
【0060】
（色収差について）
次に、図１１および図１２を参照して、色収差について説明する。
図２に示す偏光回折素子２３０を用いた場合、前記式（１），式（２）に示したように、視点映像Ｉの光線のシフト量ｄには、波長依存性がある。そのため、集光レンズ２４に照射する位置において色収差が発生する。
例えば、視点映像Ｉの大きさをＷ×Ｈ＝２４．４ｍｍ×１３．８ｍｍ、偏光回折素子２３０の回折ピッチｐ＝２．５μｍ、偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの距離をＬ１＝３１．３ｍｍとする。この場合、図１１に示すように、集光レンズ２４に照射する位置（奇数フレームＦＯの●印、偶数フレームＦＥの○印）において、可視領域を３６０～８３０ｎｍとして、光線が回折方向に６．４ｍｍ広がる。
しかし、この色収差は、奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥとで重ならない。そのため、三次元映像表示装置１は、多視点映像の映像光を、三次元映像を再生するための光線情報として、効率よく利用することができる。
次に、図１１および図１２を参照して、色収差について説明する。
図２に示す偏光回折素子２３０を用いた場合、前記式（１），式（２）に示したように、視点映像Ｉの光線のシフト量ｄには、波長依存性がある。そのため、集光レンズ２４に照射する位置において色収差が発生する。
例えば、視点映像Ｉの大きさをＷ×Ｈ＝２４．４ｍｍ×１３．８ｍｍ、偏光回折素子２３０の回折ピッチｐ＝２．５μｍ、偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの距離をＬ１＝３１．３ｍｍとする。この場合、図１１に示すように、集光レンズ２４に照射する位置（奇数フレームＦＯの●印、偶数フレームＦＥの○印）において、可視領域を３６０～８３０ｎｍとして、光線が回折方向に６．４ｍｍ広がる。
しかし、この色収差は、奇数フレームＦＯと偶数フレームＦＥとで重ならない。そのため、三次元映像表示装置１は、多視点映像の映像光を、三次元映像を再生するための光線情報として、効率よく利用することができる。
【0061】
なお、このような色収差が発生する場合、表示する三次元映像にも、配色パターン等によって、色収差による色にじみが発生する場合がある。そのため、表示する多視点映像は、予め色収差を補正しておくことが好ましい。
例えば、図１２（ａ）に示すように、視点映像Ｉのある画素ｐｘのＲＧＢの光が、偏光回折素子２３０によって回折された場合、ＲＧＢのそれぞれの波長に応じて回折する量が異なる。
この場合、画素の光が、偏光回折素子２３０ｂの同じ位置から出射するようにすればよい。すなわち、視点映像Ｉのある色（例えば、Ｇ）を基準として、視点映像Ｉの他の色の表示位置をシフトさせればよい。
具体的には、図１２（ｂ）に示すように、画素ｐｘのＧ光を偏光回折素子２３０によってＥだけシフトさせる。このシフト量Ｅは、以下の式（６）で表される。
例えば、図１２（ａ）に示すように、視点映像Ｉのある画素ｐｘのＲＧＢの光が、偏光回折素子２３０によって回折された場合、ＲＧＢのそれぞれの波長に応じて回折する量が異なる。
この場合、画素の光が、偏光回折素子２３０ｂの同じ位置から出射するようにすればよい。すなわち、視点映像Ｉのある色（例えば、Ｇ）を基準として、視点映像Ｉの他の色の表示位置をシフトさせればよい。
具体的には、図１２（ｂ）に示すように、画素ｐｘのＧ光を偏光回折素子２３０によってＥだけシフトさせる。このシフト量Ｅは、以下の式（６）で表される。
【0062】
【数6】
【0063】
ここで、ｐは偏光回折素子２３０の回折ピッチ、Ｌ１は偏光回折素子２３０ａと偏光回折素子２３０ｂとの距離、λｅは基準波長（例えば、Ｇ光の波長；５５０ｎｍ）である。
そして、他の色（例えば、Ｒ，Ｂ）については、基準波長の色を含んだ画素（ここでは、ｐｘ）から、以下の式（７）に示すΔＥだけシフトした画素（ｐｘｒ，ｐｘｂ）の色として表示する。なお、λは基準波長以外の色（Ｒ，Ｂ）の波長を示す。
そして、他の色（例えば、Ｒ，Ｂ）については、基準波長の色を含んだ画素（ここでは、ｐｘ）から、以下の式（７）に示すΔＥだけシフトした画素（ｐｘｒ，ｐｘｂ）の色として表示する。なお、λは基準波長以外の色（Ｒ，Ｂ）の波長を示す。
【0064】
【数7】
【0065】
これによって、三次元映像表示装置１は、色収差の発生を抑えて、観察者に三次元映像を視認させることができる。
【0066】
≪三次元映像表示装置の動作≫
次に、図１３を参照（構成については適宜図１，図２参照）して、本発明の実施形態に係る三次元映像表示装置１の動作について説明する。
なお、三次元映像表示装置１の二次元映像表示手段１０が表示する多視点映像は、図３，図４で説明したように、時分割で視点位置が異なるとともに、特定色の画像がフレーム周期で入れ替わっている映像とする。
次に、図１３を参照（構成については適宜図１，図２参照）して、本発明の実施形態に係る三次元映像表示装置１の動作について説明する。
なお、三次元映像表示装置１の二次元映像表示手段１０が表示する多視点映像は、図３，図４で説明したように、時分割で視点位置が異なるとともに、特定色の画像がフレーム周期で入れ替わっている映像とする。
【0067】
ステップＳ１において、切替制御手段２１１は、偏光切替素子２１０の偏光切替の状態を、多視点映像のフレームごとに制御する。この切替制御手段２１１は、多視点映像のフレームが奇数フレームであれば、偏光切替素子２１０への電圧印加を行わないことで、偏光切替素子２１０を、水平偏光をそのまま通過させる状態に切り替える。また、切替制御手段２１１は、多視点映像のフレームが偶数フレームであれば、偏光切替素子２１０への電圧印加を行うことで、偏光切替素子２１０を、水平偏光を垂直偏光に変換する状態に切り替える。
【0068】
ステップＳ２において、二次元映像表示手段１０は、多視点映像をフレームごとに表示する。
ステップＳ３において、偏光切替素子２１０は、ステップＳ１で制御された偏光状態に応じて、多視点映像の直線偏光を水平偏光または垂直偏光に切り替える。
ステップＳ４において、狭帯域波長板２１２は、ステップＳ３で偏光が切り替えられた光のうち、特定色の光の波長の位相を反転させる。ここでは、狭帯域波長板２１２は、照射された多視点映像の光の波長が、Ｇ光の波長である場合、その光が水平偏光であれば垂直偏光に変換し、垂直偏光であれば水平偏光に変換する。
ステップＳ５において、結像手段２２は、個々の結像レンズ２２０によって、多視点映像を個々の視点映像に分離し結像する。
ステップＳ３において、偏光切替素子２１０は、ステップＳ１で制御された偏光状態に応じて、多視点映像の直線偏光を水平偏光または垂直偏光に切り替える。
ステップＳ４において、狭帯域波長板２１２は、ステップＳ３で偏光が切り替えられた光のうち、特定色の光の波長の位相を反転させる。ここでは、狭帯域波長板２１２は、照射された多視点映像の光の波長が、Ｇ光の波長である場合、その光が水平偏光であれば垂直偏光に変換し、垂直偏光であれば水平偏光に変換する。
ステップＳ５において、結像手段２２は、個々の結像レンズ２２０によって、多視点映像を個々の視点映像に分離し結像する。
【0069】
ステップＳ６において、偏光回折手段２３は、ステップＳ５で分離された個々の視点映像の偏光に応じた回折方向に光軸をシフトさせる。ここでは、偏光回折手段２３の偏光回折素子２３０ａは、視点映像の偏光状態に応じて、入射光を＋１次光または－１次光として出射する。そして、偏光回折手段２３の偏光回折素子２３０ｂは、偏光回折素子２３０ａで回折された視点映像をもとの出射方向に戻す。このように、偏光回折手段２３は、２枚の偏光回折素子２３０ａ，２３０ｂによって、視点映像の偏光状態に応じて、光軸を異なる位置にシフトさせる。
なお、このとき、迷光遮断手段２３１は、偏光回折素子２３０ｂから出射される０次光および高次光を遮断する（動作として図示せず）。
なお、このとき、迷光遮断手段２３１は、偏光回折素子２３０ｂから出射される０次光および高次光を遮断する（動作として図示せず）。
【0070】
ステップＳ７において、集光レンズ２４は、個々の視点映像を表示光学系３０に背面照射して重畳表示する。
そして、二次元映像表示手段１０が多視点映像を表示する間（ステップＳ８でＮｏ）、三次元映像表示装置１は、ステップＳ１に戻って動作を継続する。
一方、二次元映像表示手段１０による多視点映像の表示が終了した段階で（ステップＳ８でＹｅｓ）、三次元映像表示装置１は動作を終了する。
以上の動作によって、三次元映像表示装置１は、観察者Ｍに対して、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像を視認させることができる。
そして、二次元映像表示手段１０が多視点映像を表示する間（ステップＳ８でＮｏ）、三次元映像表示装置１は、ステップＳ１に戻って動作を継続する。
一方、二次元映像表示手段１０による多視点映像の表示が終了した段階で（ステップＳ８でＹｅｓ）、三次元映像表示装置１は動作を終了する。
以上の動作によって、三次元映像表示装置１は、観察者Ｍに対して、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像を視認させることができる。
【0071】
以上説明したように、三次元映像表示装置１は、視点位置の異なる多視点映像を二次元映像表示手段１０に表示する際に、時系列でさらに視点位置をずらした多視点映像を表示する。そのため、三次元映像表示装置１は、二次元映像表示手段１０が表示する画素数を増やすことなく、多視点映像の視点数を増加させることができる。
【0072】
また、多視点映像を構成する各視点映像は、奇数フレームのＲＢ画像と偶数フレームのＧ画像とで構成されるため、三次元映像表示装置１は、１つの視点位置に着目した場合、ＲＢ画像およびＧ画像を連続して観察者に視認させることができる。そのため、三次元映像表示装置１は、時分割で視点位置の異なる映像を表示しても、すべてのフレームで視点位置に対応する画像を表示するため、フレーム間の輝度変化を小さくすることができる。
これによって、三次元映像表示装置１は、多視点映像の再生光線を高密度に表示するとともにフリッカを抑えて、高精細な三次元映像を表示することができる。
以上、本発明の実施形態に係る三次元映像表示装置１の構成および動作について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。以下、種々の変形例について説明する。
これによって、三次元映像表示装置１は、多視点映像の再生光線を高密度に表示するとともにフリッカを抑えて、高精細な三次元映像を表示することができる。
以上、本発明の実施形態に係る三次元映像表示装置１の構成および動作について説明したが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。以下、種々の変形例について説明する。
【0073】
≪変形例≫
＜変形例１：二次元映像表示手段の表示方式＞
偏光切替手段２１の偏光切替素子２１０である液晶の応答特性によっては、時分割で多視点映像の偏光を切り替える際に、液晶の状態が安定するまでに時間を要する場合がある。
そこで、三次元映像表示装置１の二次元映像表示手段１０は、起動速度の速いＬＥＤ、レーザ等を光源とし、液晶の応答特性が安定した期間に光源を点灯させ、多視点映像を間欠的に表示することとしてもよい。
＜変形例１：二次元映像表示手段の表示方式＞
偏光切替手段２１の偏光切替素子２１０である液晶の応答特性によっては、時分割で多視点映像の偏光を切り替える際に、液晶の状態が安定するまでに時間を要する場合がある。
そこで、三次元映像表示装置１の二次元映像表示手段１０は、起動速度の速いＬＥＤ、レーザ等を光源とし、液晶の応答特性が安定した期間に光源を点灯させ、多視点映像を間欠的に表示することとしてもよい。
【0074】
ここで、図１４，図１５を参照（適宜図２参照）して、二次元映像表示手段１０を常時点灯させた場合の多視点映像の偏光状態について説明する。
図１４（ａ）は、切替制御手段２１１に入力される切替制御信号の波形を示す。図１４（ｂ）は、偏光切替素子２１０（液晶）の応答特性の波形を示す。図１４（ｃ）は、偏光切替素子２１０が出力する光の偏光状態を示す。
図１４（ａ）の切替制御信号がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングと、ＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングとで、図１４（ｂ）の液晶応答特性は安定していない（液晶分子の配列が不安定）。そのため、液晶応答特性が安定している区間Ｂ，Ｄでは、図１４（ｃ）の出力偏光は、垂直偏光または水平偏光のいずれかとなる。一方、液晶応答特性が安定していない区間Ａ，Ｃでは、出力偏光は、偏光状態が定まらず、垂直偏光と水平偏光とが混在した状態となる。
図１４（ａ）は、切替制御手段２１１に入力される切替制御信号の波形を示す。図１４（ｂ）は、偏光切替素子２１０（液晶）の応答特性の波形を示す。図１４（ｃ）は、偏光切替素子２１０が出力する光の偏光状態を示す。
図１４（ａ）の切替制御信号がＯＦＦからＯＮに切り替わるタイミングと、ＯＮからＯＦＦに切り替わるタイミングとで、図１４（ｂ）の液晶応答特性は安定していない（液晶分子の配列が不安定）。そのため、液晶応答特性が安定している区間Ｂ，Ｄでは、図１４（ｃ）の出力偏光は、垂直偏光または水平偏光のいずれかとなる。一方、液晶応答特性が安定していない区間Ａ，Ｃでは、出力偏光は、偏光状態が定まらず、垂直偏光と水平偏光とが混在した状態となる。
【0075】
この場合、二次元映像表示手段１０を常時点灯させたときの図１４の区間Ａ，Ｃでは、図１５（ａ）に示すように、偏光回折手段２３に照射される光は、垂直偏光と水平偏光とが混在している。そのため、偏光回折素子２３０ａにおいて、±１次光が発生し、誤った位置にも多視点映像が表示され、多重像が視認されることになる。
一方、図１４の区間Ｂ，Ｄでは、液晶応答特性が安定している。そのため、区間Ｂでは、図１５（ｂ）に示すように、偏光回折素子２３０ａにおいて－１次光が発生せず、区間Ｄでは、図１５（ｃ）に示すように、偏光回折素子２３０ａにおいて＋１次光が発生せず、正しい位置に多視点映像が表示される。
このような多重像の発生を抑制するため、二次元映像表示手段１０は、区間Ａ，Ｃにおいて消灯し、区間Ｂ，Ｄにおいて点灯する間欠点灯が好ましい。
一方、図１４の区間Ｂ，Ｄでは、液晶応答特性が安定している。そのため、区間Ｂでは、図１５（ｂ）に示すように、偏光回折素子２３０ａにおいて－１次光が発生せず、区間Ｄでは、図１５（ｃ）に示すように、偏光回折素子２３０ａにおいて＋１次光が発生せず、正しい位置に多視点映像が表示される。
このような多重像の発生を抑制するため、二次元映像表示手段１０は、区間Ａ，Ｃにおいて消灯し、区間Ｂ，Ｄにおいて点灯する間欠点灯が好ましい。
【0076】
次に、図１６，図１７を参照（適宜図２参照）して、好ましい実施形態である二次元映像表示手段１０を間欠点灯させた場合の多視点映像の偏光状態について説明する。
図１６（ａ）は、切替制御手段２１１に入力される切替制御信号の波形を示す。図１６（ｂ）は、偏光切替素子２１０（液晶）の応答特性の波形を示す。図１６（ｃ）は、光源に対する偏光別周期の点灯制御信号を示す。図１６（ｄ）は、光源に対する一定周期の点灯制御信号を示す。なお、図１６（ａ），（ｂ）は、図１５（ａ），（ｂ）と同じ波形である。また、図１６（ｃ），（ｄ）における光源とは、二次元映像表示手段１０内部の光源（不図示）であり、点灯制御信号とは、図示を省略した制御装置から出力される光源の点灯のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号である。
図１６（ｂ）の液晶応答特性が安定した状態で光源を間欠点灯させるには、制御装置（不図示）が、２つの点灯制御のいずれか一方を行えばよい。
図１６（ａ）は、切替制御手段２１１に入力される切替制御信号の波形を示す。図１６（ｂ）は、偏光切替素子２１０（液晶）の応答特性の波形を示す。図１６（ｃ）は、光源に対する偏光別周期の点灯制御信号を示す。図１６（ｄ）は、光源に対する一定周期の点灯制御信号を示す。なお、図１６（ａ），（ｂ）は、図１５（ａ），（ｂ）と同じ波形である。また、図１６（ｃ），（ｄ）における光源とは、二次元映像表示手段１０内部の光源（不図示）であり、点灯制御信号とは、図示を省略した制御装置から出力される光源の点灯のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号である。
図１６（ｂ）の液晶応答特性が安定した状態で光源を間欠点灯させるには、制御装置（不図示）が、２つの点灯制御のいずれか一方を行えばよい。
【0077】
１つ目の点灯制御は、予め測定された液晶応答特性が安定した時間区間で光源を点灯させ、それ以外の区間を消灯させる制御である。
すなわち、図１６（ｃ）に示すように、図１６（ａ）の切替制御信号がＯＦＦからＯＮに切り替わり、図１６（ｂ）の液晶応答特性が安定した状態から、切替制御信号がＯＦＦになるまでの偏光切替素子２１０が垂直偏光を出力する区間ＴＶの間、制御装置は、点灯制御信号をＯＮにする。
また、図１６（ａ）の切替制御信号がＯＮからＯＦＦに切り替わり、図１６（ｂ）の液晶応答特性が安定した状態から、切替制御信号がＯＮになるまでの偏光切替素子２１０が水平偏光を出力する区間ＴＨの間、制御装置は、点灯制御信号をＯＮにする。
すなわち、図１６（ｃ）に示すように、図１６（ａ）の切替制御信号がＯＦＦからＯＮに切り替わり、図１６（ｂ）の液晶応答特性が安定した状態から、切替制御信号がＯＦＦになるまでの偏光切替素子２１０が垂直偏光を出力する区間ＴＶの間、制御装置は、点灯制御信号をＯＮにする。
また、図１６（ａ）の切替制御信号がＯＮからＯＦＦに切り替わり、図１６（ｂ）の液晶応答特性が安定した状態から、切替制御信号がＯＮになるまでの偏光切替素子２１０が水平偏光を出力する区間ＴＨの間、制御装置は、点灯制御信号をＯＮにする。
【0078】
２つ目の点灯制御は、予め測定された液晶応答特性が安定した時間区間のうちで、液晶応答特性が安定する時間区間の短い方に合わせて一定周期で光源を点灯させる制御である。
すなわち、図１６（ｄ）に示すように、液晶応答特性が安定した時間区間である区間ＴＶと区間ＴＶとで、時間の長い区間ＴＨを時間の短い区間ＴＶに合わせることで、制御装置は、一定周期で点灯制御信号をＯＮにする。
これによって、二次元映像表示手段１０は、区間Ａ，Ｃ（図１４）において光源を消灯し、図１５（ａ）で説明した多重像の発生を抑えることができる。
なお、通常、液晶応答特性が安定した時間区間として、映像フレーム内の後半の１／２以下の時間区間を点灯区間として、映像を表示させればよい。
ここでは、二次元映像表示手段１０は、光源のＯＮ／ＯＦＦによって間欠点灯を行うこととしたが、物理的なシャッタを用いて、多視点映像を間欠的に表示することとしてもよい。このシャッタの開閉タイミングは、点灯制御信号と同じである。
すなわち、図１６（ｄ）に示すように、液晶応答特性が安定した時間区間である区間ＴＶと区間ＴＶとで、時間の長い区間ＴＨを時間の短い区間ＴＶに合わせることで、制御装置は、一定周期で点灯制御信号をＯＮにする。
これによって、二次元映像表示手段１０は、区間Ａ，Ｃ（図１４）において光源を消灯し、図１５（ａ）で説明した多重像の発生を抑えることができる。
なお、通常、液晶応答特性が安定した時間区間として、映像フレーム内の後半の１／２以下の時間区間を点灯区間として、映像を表示させればよい。
ここでは、二次元映像表示手段１０は、光源のＯＮ／ＯＦＦによって間欠点灯を行うこととしたが、物理的なシャッタを用いて、多視点映像を間欠的に表示することとしてもよい。このシャッタの開閉タイミングは、点灯制御信号と同じである。
【0079】
このように、間欠点灯（間欠表示）を行う場合、点灯状態と消灯状態との光強度の比（点灯状態の光強度／消灯状態の光強度）である消光比は、１０倍以上であることが好ましい。消光比の値が低いと、消灯時における光を完全に遮断することができないためである。
その場合、図１７（ａ）に示すような光学系を用いて、消光比を求めることができる。
図１７（ａ）に示す光学系は、二次元映像表示手段１０と、偏光板４０と、光センサ５０と、を備える。
二次元映像表示手段１０は、図１７（ｂ）に示すように、液晶応答特性において、立ち上がり期間で白画像、立ち下がり期間で黒画像を表示し、図１６で説明した間欠点灯を行う。このとき、偏光板４０は、二次元映像表示手段１０が表示する光から水平偏光を透過させる。
そして、白画像表示時において光センサ５０で測定される光強度（Ａｍｖ）と、黒画像表示時において光センサ５０で測定される光強度（Ｂｍｖ）とから、消光比（Ｂ／Ａ）を求めることができる。この場合、Ｂ／Ａ≧１０となるように、間欠点灯の時間幅を調整する。また、図１７（ｂ）とは逆に、液晶応答特性において、立ち上がり期間で黒画像、立ち下がり期間で白画像を表示し、Ｂ／Ａ≦０．１となるように間欠点灯の時間幅を調整してもよい。
その場合、図１７（ａ）に示すような光学系を用いて、消光比を求めることができる。
図１７（ａ）に示す光学系は、二次元映像表示手段１０と、偏光板４０と、光センサ５０と、を備える。
二次元映像表示手段１０は、図１７（ｂ）に示すように、液晶応答特性において、立ち上がり期間で白画像、立ち下がり期間で黒画像を表示し、図１６で説明した間欠点灯を行う。このとき、偏光板４０は、二次元映像表示手段１０が表示する光から水平偏光を透過させる。
そして、白画像表示時において光センサ５０で測定される光強度（Ａｍｖ）と、黒画像表示時において光センサ５０で測定される光強度（Ｂｍｖ）とから、消光比（Ｂ／Ａ）を求めることができる。この場合、Ｂ／Ａ≧１０となるように、間欠点灯の時間幅を調整する。また、図１７（ｂ）とは逆に、液晶応答特性において、立ち上がり期間で黒画像、立ち下がり期間で白画像を表示し、Ｂ／Ａ≦０．１となるように間欠点灯の時間幅を調整してもよい。
【0080】
＜変形例２：偏光回折素子の変形例＞
ここでは、偏光回折手段２３として、偏光回折素子２３０（２３０ａ，２３０ｂ）を備える構成としたが、偏光ビームスプリッタ群を用いてもよい。
図１８（ａ）は、結像手段２２の光路上の後段に偏光ビームスプリッタ群２３０Ｂを備えた構成例を示す。
偏光ビームスプリッタ群２３０Ｂは、１つの結像レンズ２２０に対応して２つの偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａ，２３０Ｂｂで構成される。
ここでは、偏光回折手段２３として、偏光回折素子２３０（２３０ａ，２３０ｂ）を備える構成としたが、偏光ビームスプリッタ群を用いてもよい。
図１８（ａ）は、結像手段２２の光路上の後段に偏光ビームスプリッタ群２３０Ｂを備えた構成例を示す。
偏光ビームスプリッタ群２３０Ｂは、１つの結像レンズ２２０に対応して２つの偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａ，２３０Ｂｂで構成される。
【0081】
偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａ，２３０Ｂｂは、入射される光の偏光状態に応じて、入射光を透過または反射するものである。ここでは、偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａ，２３０Ｂｂは、入射光が水平偏光であればそのまま透過し、垂直偏光であれば反射する。
【0082】
図１８（ｂ）に示すように、偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａは、結像レンズ２２０の光軸上に配置される。また、偏光ビームスプリッタ２３０Ｂｂは、結像レンズ２２０のｘ方向（水平方向）ピッチ（視点映像のピッチ）をＤｘとした場合、光軸がＤｘ／２シフトするように配置される。これは、ｙ方向（垂直方向）においても同様である。すなわち、偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａ，２３０Ｂｂは、光軸をずらす方向に斜めに配置される。
【0083】
偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａは、結像レンズ２２０からの入射光が水平偏光であれば、そのまま透過して、集光レンズ２４（図２）に照射する。また、偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａは、入射光が垂直偏光であれば、入射光を反射して、偏光ビームスプリッタ２３０Ｂｂに照射する。
偏光ビームスプリッタ２３０Ｂｂは、偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａで反射された垂直偏光の光をさらに反射して、集光レンズ２４（図２）に照射する。
これによって、偏光ビームスプリッタ群２３０Ｂは、偏光回折素子２３０と同じ機能を実現することができる。
偏光ビームスプリッタ２３０Ｂｂは、偏光ビームスプリッタ２３０Ｂａで反射された垂直偏光の光をさらに反射して、集光レンズ２４（図２）に照射する。
これによって、偏光ビームスプリッタ群２３０Ｂは、偏光回折素子２３０と同じ機能を実現することができる。
【0084】
＜変形例３：狭帯域波長板の配置位置の変形例＞
ここでは、偏光切替素子２１０と結像手段２２との間に狭帯域波長板２１２を配置（図２参照）したが、狭帯域波長板２１２の配置位置は、二次元映像表示手段１０と偏光回折素子２３０との間であれば、どこに配置してもよい。
例えば、狭帯域波長板２１２は、図１９（ａ）に示すように、二次元映像表示手段１０と偏光切替素子２１０との間に配置してもよい。
また、例えば、狭帯域波長板２１２は、図１９（ｂ）に示すように、結像手段２２と偏光回折素子２３０との間に配置してもよい。
なお、狭帯域波長板２１２を大面積とする場合、小さな狭帯域波長板を密にタイリングしてもよい。その場合、タイリングのつなぎ目が映像に重ならないように、結像手段２２の結像レンズ２２０ごとに小さな狭帯域波長板を配置すればよい。また、その場合の狭帯域波長板の形状は、矩形、円形等、任意の形状とすることができる。
ここでは、偏光切替素子２１０と結像手段２２との間に狭帯域波長板２１２を配置（図２参照）したが、狭帯域波長板２１２の配置位置は、二次元映像表示手段１０と偏光回折素子２３０との間であれば、どこに配置してもよい。
例えば、狭帯域波長板２１２は、図１９（ａ）に示すように、二次元映像表示手段１０と偏光切替素子２１０との間に配置してもよい。
また、例えば、狭帯域波長板２１２は、図１９（ｂ）に示すように、結像手段２２と偏光回折素子２３０との間に配置してもよい。
なお、狭帯域波長板２１２を大面積とする場合、小さな狭帯域波長板を密にタイリングしてもよい。その場合、タイリングのつなぎ目が映像に重ならないように、結像手段２２の結像レンズ２２０ごとに小さな狭帯域波長板を配置すればよい。また、その場合の狭帯域波長板の形状は、矩形、円形等、任意の形状とすることができる。
【0085】
＜変形例４：二次元映像表示手段の変形例＞
ここでは、偏光切替手段２１によって、多視点映像の偏光を、Ｒ光およびＢ光とＧ光との偏光を異なる偏光状態として時系列に切り替えた。
しかし、この切り替えは、偏光切替手段２１の代わりに、二次元映像表示手段１０内部で行ってもよい。
ここでは、偏光切替手段２１によって、多視点映像の偏光を、Ｒ光およびＢ光とＧ光との偏光を異なる偏光状態として時系列に切り替えた。
しかし、この切り替えは、偏光切替手段２１の代わりに、二次元映像表示手段１０内部で行ってもよい。
【0086】
図２０に、二次元映像表示手段１０内部に偏光切替手段２１の機能を付加した二次元映像表示手段１０Ｂの構成を示す。
二次元映像表示手段１０Ｂは、一般的なプロジェクタの構成である光源１１、分光手段１２、ミラー１３、空間光変調器１４（１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ）、ダイクロイックミラー１５（１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ）、および、ワイヤーグリッド偏光子１６（１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ）と、偏光切替手段として機能する波長板１７、偏光切替素子１８および切替制御手段１９と、を備える。
二次元映像表示手段１０Ｂは、一般的なプロジェクタの構成である光源１１、分光手段１２、ミラー１３、空間光変調器１４（１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ）、ダイクロイックミラー１５（１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ）、および、ワイヤーグリッド偏光子１６（１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ）と、偏光切替手段として機能する波長板１７、偏光切替素子１８および切替制御手段１９と、を備える。
【0087】
光源１１は、白色光を発光するものであって、例えば、レーザ光源である。
分光手段１２は、光源１１が発光する白色光から特定の色光を分光するものである。例えば、分光手段１２は、ダイクロイックミラーで、Ｇ色の波長帯域の光（Ｇ光）を反射し、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｇに照射する。また、分光手段１２は、Ｇ色の波長帯域以外の光（Ｒ光，Ｂ光）を透過し、ミラー１３に照射する。
ミラー１３は、入射光を反射するものである。ここでは、ミラー１３は、分光手段１２で透過したＲ光，Ｂ光を反射し、ダイクロイックミラー１５Ｒに照射する。
分光手段１２は、光源１１が発光する白色光から特定の色光を分光するものである。例えば、分光手段１２は、ダイクロイックミラーで、Ｇ色の波長帯域の光（Ｇ光）を反射し、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｇに照射する。また、分光手段１２は、Ｇ色の波長帯域以外の光（Ｒ光，Ｂ光）を透過し、ミラー１３に照射する。
ミラー１３は、入射光を反射するものである。ここでは、ミラー１３は、分光手段１２で透過したＲ光，Ｂ光を反射し、ダイクロイックミラー１５Ｒに照射する。
【0088】
空間光変調器１４（１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ）は、多視点映像をＲＧＢの色ごとに表示するものである。
空間光変調器１４Ｒは、多視点映像のＲ色の映像をフレームごとに表示し、Ｒ光の照射に対するフレーム画像（Ｒ画像）を出射する。
空間光変調器１４Ｇは、多視点映像のＧ色の映像をフレームごとに表示し、Ｇ光の照射に対するフレーム画像（Ｇ画像）を出射する。
空間光変調器１４Ｇは、多視点映像のＢ色の映像をフレームごとに表示し、Ｂ光の照射に対するフレーム画像（Ｂ画像）を出射する。
空間光変調器１４Ｒは、多視点映像のＲ色の映像をフレームごとに表示し、Ｒ光の照射に対するフレーム画像（Ｒ画像）を出射する。
空間光変調器１４Ｇは、多視点映像のＧ色の映像をフレームごとに表示し、Ｇ光の照射に対するフレーム画像（Ｇ画像）を出射する。
空間光変調器１４Ｇは、多視点映像のＢ色の映像をフレームごとに表示し、Ｂ光の照射に対するフレーム画像（Ｂ画像）を出射する。
【0089】
ダイクロイックミラー１５（１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂ）は、特定の色光を反射するものである。
ダイクロイックミラー１５Ｒは、ミラー１３から照射されたＲ光，Ｂ光のうち、Ｒ色の波長帯域の光（Ｒ光）を反射し、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｒに照射する。また、ダイクロイックミラー１５Ｒは、Ｒ色の波長帯域以外の光（Ｂ光）を透過し、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｂに照射する。
ダイクロイックミラー１５Ｇは、Ｇ色の波長帯域の光（Ｇ光）として、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｇから照射されたＧ画像を反射し、偏光切替素子１８に照射する。また、ダイクロイックミラー１５Ｇは、Ｇ色の波長帯域以外の光（Ｒ光，Ｂ光）として、波長板１７から照射されたＲ画像，Ｂ画像を透過し、偏光切替素子１８に照射する。
ダイクロイックミラー１５Ｂは、Ｂ色の波長帯域の光（Ｂ光）として、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｂから照射されたＢ画像を反射し、波長板１７に照射する。また、ダイクロイックミラー１５Ｂは、Ｂ色の波長帯域以外の光（Ｒ光）として、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｒから照射されたＲ画像を透過し、波長板１７に照射する。
ダイクロイックミラー１５Ｒは、ミラー１３から照射されたＲ光，Ｂ光のうち、Ｒ色の波長帯域の光（Ｒ光）を反射し、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｒに照射する。また、ダイクロイックミラー１５Ｒは、Ｒ色の波長帯域以外の光（Ｂ光）を透過し、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｂに照射する。
ダイクロイックミラー１５Ｇは、Ｇ色の波長帯域の光（Ｇ光）として、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｇから照射されたＧ画像を反射し、偏光切替素子１８に照射する。また、ダイクロイックミラー１５Ｇは、Ｇ色の波長帯域以外の光（Ｒ光，Ｂ光）として、波長板１７から照射されたＲ画像，Ｂ画像を透過し、偏光切替素子１８に照射する。
ダイクロイックミラー１５Ｂは、Ｂ色の波長帯域の光（Ｂ光）として、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｂから照射されたＢ画像を反射し、波長板１７に照射する。また、ダイクロイックミラー１５Ｂは、Ｂ色の波長帯域以外の光（Ｒ光）として、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｒから照射されたＲ画像を透過し、波長板１７に照射する。
【0090】
ワイヤーグリッド偏光子１６（１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ）は、特定の偏光の光を反射するものである。
ワイヤーグリッド偏光子１６Ｒは、空間光変調器１４Ｒから照射されるＲ画像の垂直偏光成分のみを反射し、ダイクロイックミラー１５Ｂに照射する。また、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｒは、ダイクロイックミラー１５Ｒから照射される偏光の揃っていないＲ光を透過し、空間光変調器１４Ｒに照射する。
ワイヤーグリッド偏光子１６Ｇは、空間光変調器１４Ｇから照射されるＧ画像の垂直偏光成分のみを反射し、ダイクロイックミラー１５Ｇに照射する。また、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｇは、分光手段１２から照射される偏光の揃っていないＧ光を透過し、空間光変調器１４Ｇに照射する。
ワイヤーグリッド偏光子１６Ｂは、空間光変調器１４Ｂから照射されるＢ画像の垂直偏光成分のみを反射し、ダイクロイックミラー１５Ｂに照射する。また、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｂは、ダイクロイックミラー１５Ｒから照射される偏光の揃っていないＢ光を透過し、空間光変調器１４Ｂに照射する。
ワイヤーグリッド偏光子１６Ｒは、空間光変調器１４Ｒから照射されるＲ画像の垂直偏光成分のみを反射し、ダイクロイックミラー１５Ｂに照射する。また、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｒは、ダイクロイックミラー１５Ｒから照射される偏光の揃っていないＲ光を透過し、空間光変調器１４Ｒに照射する。
ワイヤーグリッド偏光子１６Ｇは、空間光変調器１４Ｇから照射されるＧ画像の垂直偏光成分のみを反射し、ダイクロイックミラー１５Ｇに照射する。また、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｇは、分光手段１２から照射される偏光の揃っていないＧ光を透過し、空間光変調器１４Ｇに照射する。
ワイヤーグリッド偏光子１６Ｂは、空間光変調器１４Ｂから照射されるＢ画像の垂直偏光成分のみを反射し、ダイクロイックミラー１５Ｂに照射する。また、ワイヤーグリッド偏光子１６Ｂは、ダイクロイックミラー１５Ｒから照射される偏光の揃っていないＢ光を透過し、空間光変調器１４Ｂに照射する。
【0091】
波長板１７は、光の波長の位相を反転させる１／２波長板である。波長板１７は、ダイクロイックミラー１５Ｂから照射される垂直偏光のＲ画像，Ｂ画像の光の波長の位相を反転させ、水平偏光のＲ画像，Ｂ画像として、ダイクロイックミラー１５Ｇに照射する。
【0092】
偏光切替素子１８は、ダイクロイックミラー１５Ｇから照射される合成されたＲＧＢ画像の偏光を時系列に切り替えるものである。
偏光切替素子１８には、例えば、液晶素子を用いることができる。
この偏光切替素子１８は、切替制御手段１９の電圧制御によって、平常時は水平偏光の光をそのまま透過させ、電圧印加時は水平偏光の光を垂直偏光に変換する。
偏光切替素子１８によって偏光が変換された光は、拡散して図示を省略したレンズ（コリメータレンズ）に照射され、平行光として、映像高密度化手段２０（図２）に照射される。なお、この場合、映像高密度化手段２０は、偏光切替手段２１を構成から省略する。
偏光切替素子１８には、例えば、液晶素子を用いることができる。
この偏光切替素子１８は、切替制御手段１９の電圧制御によって、平常時は水平偏光の光をそのまま透過させ、電圧印加時は水平偏光の光を垂直偏光に変換する。
偏光切替素子１８によって偏光が変換された光は、拡散して図示を省略したレンズ（コリメータレンズ）に照射され、平行光として、映像高密度化手段２０（図２）に照射される。なお、この場合、映像高密度化手段２０は、偏光切替手段２１を構成から省略する。
【0093】
切替制御手段１９は、多視点映像のフレームに同期して、時分割で偏光切替素子１８の偏光切替状態を電圧制御により切り替えるものである。なお、この切替制御手段１９は、図２で説明した切替制御手段２１１と同じ機能を有する。
これによって、二次元映像表示手段１０Ｂは、奇数フレームでは偏光切替素子１８への電圧の印加を行わないことで（偏光切替スイッチＳ１：ＯＦＦ）、Ｇ画像については垂直偏光、Ｒ画像およびＢ画像については水平偏光の画像を表示することができる。また、二次元映像表示手段１０Ｂは、偶数フレームでは偏光切替素子１８への電圧の印加を行うことで（偏光切替スイッチＳ１：ＯＮ）、Ｇ画像については水平偏光、Ｒ画像およびＢ画像については垂直偏光の画像を表示することができる。
このように、二次元映像表示手段１０Ｂの内部に図２の偏光切替手段２１の機能として、付加した波長板１７、偏光切替素子１８および切替制御手段１９を備えることで、偏光切替素子を小型化することができる。
これによって、二次元映像表示手段１０Ｂは、奇数フレームでは偏光切替素子１８への電圧の印加を行わないことで（偏光切替スイッチＳ１：ＯＦＦ）、Ｇ画像については垂直偏光、Ｒ画像およびＢ画像については水平偏光の画像を表示することができる。また、二次元映像表示手段１０Ｂは、偶数フレームでは偏光切替素子１８への電圧の印加を行うことで（偏光切替スイッチＳ１：ＯＮ）、Ｇ画像については水平偏光、Ｒ画像およびＢ画像については垂直偏光の画像を表示することができる。
このように、二次元映像表示手段１０Ｂの内部に図２の偏光切替手段２１の機能として、付加した波長板１７、偏光切替素子１８および切替制御手段１９を備えることで、偏光切替素子を小型化することができる。
【符号の説明】
【0094】
１ 三次元映像表示装置
１０，１０Ｂ 二次元映像表示手段
１１ 光源
１２ 分光手段
１３ ミラー
１４ 空間光変調器１４
１５ ダイクロイックミラー
１６ ワイヤーグリッド偏光子
１７ 波長板
１８ 偏光切替素子
１９ 切替制御手段
２０ 映像高密度化手段
２１ 偏光切替手段
２１０ 偏光切替素子
２１１ 切替制御手段
２１２ 狭帯域波長板
２２ 結像手段
２２０ 結像レンズ
２３ 偏光回折手段
２３０ 偏光回折素子
２３１ 迷光遮断手段
２４ 集光レンズ（集光手段）
３０ 表示光学系
３１ 視域形成レンズ
３２ スクリーン
１０，１０Ｂ 二次元映像表示手段
１１ 光源
１２ 分光手段
１３ ミラー
１４ 空間光変調器１４
１５ ダイクロイックミラー
１６ ワイヤーグリッド偏光子
１７ 波長板
１８ 偏光切替素子
１９ 切替制御手段
２０ 映像高密度化手段
２１ 偏光切替手段
２１０ 偏光切替素子
２１１ 切替制御手段
２１２ 狭帯域波長板
２２ 結像手段
２２０ 結像レンズ
２３ 偏光回折手段
２３０ 偏光回折素子
２３１ 迷光遮断手段
２４ 集光レンズ（集光手段）
３０ 表示光学系
３１ 視域形成レンズ
３２ スクリーン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】