CN102375246A - 立体观看用眼镜以及立体观看用电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立体观看用眼镜以及立体观看用电子设备。立体观看用眼镜，其右眼用光闸以及左眼用光闸关于对称轴线对称地配置，右眼用光闸以及左眼用光闸分别包含入射侧偏振板、出射侧偏振板以及位于入射侧偏振板与出射侧偏振板之间的液晶；右眼用光闸以及左眼用光闸分别与对液晶的施加电压相应地开闭；右眼用光闸以及左眼用光闸的各自的入射侧偏振板的偏振轴相对于对称轴倾斜。立体观看用电子设备具备：投影型显示装置，其投影偏振轴的方向不同的第1投影光以及第2投影光而分时显示右眼用图像以及左眼用图像；以及立体观看用眼镜。

Description

立体观看用眼镜以及立体观看用电子设备

技术领域

本发明涉及用于立体观看图像的技术。

背景技术

以往以来提出了通过分时显示具有左右视差的右眼用图像和左眼用图像而识别立体观看图像的帧连续方式的立体观看方法。在该帧连续方式中，使用者佩戴具有与分时显示的图像同步地交替开闭的右眼用光闸以及左眼用光闸的眼镜(主动式光闸眼镜)，由此向使用者的右眼以及左眼分别呈现反映了左右视差的不同图像，作为立体观看图像而被识别(专利文献1)。

帧连续方式在直视型显示装置和对红色光、绿色光、蓝色光分别设置液晶光阀的投影型显示装置(三板式光阀方式的液晶投影机等)中都能够采用。

一般，在具有三板式光阀的液晶投影机中，为了避免由各液晶光阀的视角特性的差异产生的显示不均，按每液晶光阀使其液晶的配向方向不同。因此，从这样的液晶投影机投影的投影光成为按每色(即按每波长区域)具有不同的偏振轴的偏振光。

在图1所示的例子中，从投影型显示装置100投影的投影光Lp包含在垂直方向振动的红色偏振光以及蓝色偏振光和在水平方向振动的绿色偏振光。投影光Lp由无光泽屏幕(マツトスクリ一ン)等散射型屏幕200漫反射，但在其反射光Lr中按每色会稍微残存有偏振分量。反射光Lr透射过右眼用光闸310以及左眼用光闸320之中被开放的一方，成为透射光Lt。

在这里，如图2(A)所示，在液晶光闸的入射侧偏振板具有垂直方向的透射轴的情况下，由于在垂直方向振动的红色偏振光、蓝色偏振光透射过入射侧偏振板，但在水平方向振动的绿色偏振光不透射过入射侧偏振板，所以透射光Lt与投影光Lp相比将成为带有红色以及蓝色(即紫色)的光。另外，如图2(B)所示，在入射侧偏振板具有水平方向的透射轴的情况下，相反，由于绿色偏振光进行透射而红色偏振光、蓝色偏振光不透射，所以透射光Lt与投影光Lp相比将成为带有绿色的光。即，在以上的情况下，存在着不能忠实地显示目标色调的问题。

作为应对该问题的方法，公开了使用使特定波长的光的偏振轴选择性地旋转的偏振调制器而使各色的投影光的偏振轴一致的方法(专利文献2)。

【专利文献1】特开2009-152897号公报

【专利文献2】特开2008-20921号公报

然而，如果采用使用现有的偏振调制器使偏振轴旋转的方法，则存在着投影型显示装置的结构会变得复杂、制造变得困难并且制造成本增大的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述的问题而提出的，其解决问题在于即使是多个投影光的偏振轴不同的结构、也减轻该偏振轴的不同对目标色调产生的影响。

为了解决上述的问题，本发明所涉及的立体观看用眼镜，通过将右眼用光闸以及左眼用光闸关于对称轴线对称地配置而成，其中：所述右眼用光闸以及所述左眼用光闸分别包含入射侧偏振板、出射侧偏振板以及位于所述入射侧偏振板与所述出射侧偏振板之间的液晶；所述右眼用光闸以及所述左眼用光闸分别与所述液晶的施加电压相应地开闭；所述右眼用光闸以及所述左眼用光闸的各自的所述入射侧偏振板的偏振轴相对于所述对称轴倾斜。

在本发明中所谓“对称轴”，是立体观看用眼镜的中心线，是与右眼用光闸以及左眼用光闸并列的方向垂直的直线。所谓“偏振轴相对于对称轴倾斜”，指偏振轴不与对称轴平行并且偏振轴不与对称轴正交。

根据本发明，由于右眼用光闸以及左眼用光闸的各自的入射侧偏振板的偏振轴相对于对称轴倾斜，所以即使在具有在垂直方向(即与对称轴平行的方向)振动的偏振光和在水平方向(即与对称轴正交的方向)振动的偏振光的光入射于立体观看用眼镜的情况下，透射光的由来于反射光之中在水平方向振动的分量的强度与由来于反射光之中在垂直方向振动的分量的强度之差也比右眼用光闸以及左眼用光闸的各自的入射侧偏振板的偏振轴相对于对称轴平行或者正交时降低。因此，能够减轻投影光的偏振轴的不同对目标色调产生的影响。

在此，优选：所述右眼用光闸以及所述左眼用光闸的各自的所述入射侧偏振板的所述偏振轴相对于所述对称轴处于45度±5度的范围。

在此情况下，由于透射光的由来于反射光之中在水平方向振动的分量的强度与由来于反射光之中在垂直方向振动的分量的强度之差变得更小，所以能够进一步减轻投影光的偏振轴的不同对目标色调产生的影响。

另外，优选：所述右眼用光闸的所述入射侧偏振板的所述偏振轴与所述左眼用光闸的所述入射侧偏振板的所述偏振轴关于所述对称轴线对称。

在此情况下，能够将各入射侧偏振板所具有的视角特性之差平均化。

接着，本发明所涉及的立体观看用电子设备，具备：投影型显示装置，其投影偏振轴的方向不同的第1投影光以及第2投影光而分时显示右眼用图像以及左眼用图像；以及上述的立体观看用眼镜。

另外，优选：所述第1投影光以及所述第2投影光具有不同的色调；所述第1投影光以及所述第2投影光分别具有2个以上的不同方向的偏振轴。

附图说明

图1是立体观看用电子设备的概略图。

图2是表示现有技术中的反射光、入射侧偏振板的透射轴方向以及透射光的关系的图。

图3是表示本申请实施方式的投影型显示装置的结构例的图。

图4是表示本申请实施方式的立体观看用眼镜的结构例的图。

图5是本申请实施方式的立体观看用眼镜的液晶光闸的剖视图。

图6是表示入射光的水平方向分量以及垂直方向分量与偏振板的偏振轴的关系的图。

图7是表示入射光的水平方向分量以及垂直方向分量的强度相对于偏振板的偏振轴的角度的变化的图。

图8是表示与使本申请实施方式所涉及的入射侧偏振板的偏振轴的角度变化时的、透射过了右眼用光闸或者左眼用光闸的光的色调的变化有关的实验结果的图。

图9是表示本申请的变形例所涉及的立体观看用眼镜的结构例的图。

符号说明

100......投影型显示装置，200......散射型屏幕，300......立体观看用眼镜，301......入射侧偏振板，304......液晶，308......出射侧偏振板，310......右眼用光闸，320......左眼用光闸，330......立体观看用眼镜的对称轴，340......入射侧偏振板的偏振轴，Lp......投影光，Lr......反射光，Lt......透射光。

具体实施方式

1.实施方式

图1是本发明的一种实施方式所涉及的立体观看用电子设备D的概略图。立体观看用电子设备D是能够立体观看地显示相互具有视差的彩色图像的显示装置，其构成为包含投影型显示装置100和立体观看用眼镜300。投影型显示装置100将用于显示图像的投影光Lp投影于散射型屏幕200。观察者佩戴立体观看用眼镜300。使投影光Lp在散射型屏幕200的表面反射而成的反射光Lr透射过立体观看用眼镜300而被观察者所感知。

图3是投影型显示装置的概略图。本实施方式的投影型显示装置100是将透射型的液晶面板用作为光阀110(110R、110G、110B)的液晶投影机。在投影型显示装置100的内部，设置有包含卤素灯等白色光源的灯单元102。从该灯单元102射出的光由配置于内部的3块反射镜106以及2块分色镜108分离为红色光、绿色光以及蓝色光，分别向与各色光相对应的光阀110R、110G、110B引导。这些各色光由各光阀进行调制而成为偏振光。各色的偏振光之中，红色偏振光以及蓝色偏振光具有垂直方向的偏振轴，绿色偏振光具有水平方向的偏振轴。各色的偏振光从3个方向入射于分色棱镜112。在分色棱镜112中，红色偏振光以及蓝色偏振光折射90度，另一方面绿色偏振光直线前进。由此，红色偏振光、绿色偏振光以及蓝色偏振光混合而成的投影光Lp经由投影透镜114投影于散射型屏幕200。

投影型显示装置100还具备与图像的显示同步控制立体观看用眼镜300的控制部150。

图4是从前面侧(从散射型屏幕200到来的反射光Lr的入射侧)观察立体观看用眼镜300的结构图。如图4所示，立体观看用眼镜300是具备关于对称轴330线对称地配置的右眼用光闸310和左眼用光闸320的主动式光闸眼镜。对称轴330是立体观看用眼镜300的中心线，是相对于右眼用光闸310与左眼用光闸320并列的方向垂直的直线。因此，在佩戴着立体观看用眼镜300的观察者以使上半身直立的姿势识别散射型屏幕200的状态下，立体观看用眼镜300的对称轴330朝向与垂直方向平行的方向。

右眼用光闸310以及左眼用光闸320包括液晶光闸，进行使入射光透射或者将入射光遮断的光闸工作。

图5是本实施方式中使用的立体观看用眼镜300的右眼用光闸310以及左眼用光闸320的剖视图。右眼用光闸310以及左眼用光闸320的各个是在相对向的基板302与基板307的间隙内密封有液晶304的结构的液晶光闸。基板302位于反射光Lr的入射侧，基板307位于反射光Lr的出射侧(观察者侧)。在基板302的与液晶304相对面的整个区域形成有电极303，在基板307的与液晶304相对面的整个区域形成有电极306。形成有电极303的基板302与形成有电极306的基板307通过粘接剂305粘接。在基板302中与液晶304相反侧的表面粘贴有入射侧偏振板301，在基板307中与液晶304相反侧的表面粘贴有出射侧偏振板308。

在以上的结构中，右眼用光闸310以及左眼用光闸320的各个根据电极303与电极306之间的电压(对于液晶的施加电压)开放或者关闭。所谓“开放”，为从入射侧偏振板301入射的反射光Lr透射过液晶而从出射侧偏振板308向观察者侧出射的状态；所谓“关闭”，为从入射侧偏振板301入射的反射光Lr被遮断而不向观察者侧出射的状态。

另外，右眼用光闸310以及左眼用光闸320的液晶304的配向模式没有特别限定。能够采用VA(Vertical Alignment，垂直取向)、TN(TwistedNematic，扭曲向列)、STN(Super Twisted Nematic，超扭曲向列)、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal，铁电液晶)、OCB(Optically CompensatedBend，光学补偿弯曲)、ECB(Electrically Controlled Birefringence，电控双折射)等各种工作模式。

投影型显示装置100作为投影光Lp向散射型屏幕200分时交替地投影右眼用图像和左眼用图像。投影光Lp由散射型屏幕200反射，成为反射光Lr，入射于立体观看用眼镜300。投影型显示装置100的控制部150在投影右眼用图像时将右眼用光闸310开放并且将左眼用光闸320关闭，在投影左眼用图像时将右眼用光闸310关闭并且将左眼用光闸320开放。其结果，反射光Lr透射过右眼用光闸310以及左眼用光闸320之中被开放的一方而成为透射光Lt，仅向使用者的右眼呈现右眼用图像，仅向左眼呈现左眼用图像，由此使使用者识别立体观看图像。

如上所述，用于显示立体观看图像的投影光Lp以及反射光Lr包含在垂直方向振动的红色分量以及蓝色分量和在水平方向振动的绿色分量。因此，在将右眼用光闸310以及左眼用光闸320的各自的入射侧偏振板301的偏振轴340的方向设定为垂直方向或者水平方向时，如参照图2所说明的，妨碍忠实地使观察者感知目标色调。为了降低如上所述因各色光分量的振动方向的不同引起的色调不均，在本实施方式中，将右眼用光闸310以及左眼用光闸320的各自的入射侧偏振板301的偏振轴340设定为相对于对称轴330倾斜的方向。

在这里，关于使水平方向的偏振光和垂直方向的偏振光入射于入射侧偏振板301时的透射光的强度进行研究，该入射侧偏振板301其偏振轴(透射轴)340相对于对称轴330成角度θ。如图6所示，在将入射光之中在水平方向振动的分量的振幅设为Px、将在垂直方向振动的分量的振幅设为Py时，使入射光透射过具有从垂直方向倾斜角度θ[°]的偏振轴的偏振板时的透射光的水平分量的强度Ix以及透射光的垂直分量的强度Iy表示为：

Ix＝Px²cos²(90°-θ)

Iy＝Py²cos²θ

而且，使透射光整体的强度表示为各分量之和、即Ix+Iy。

图7是表示入射侧偏振板301的偏振轴340相对于垂直方向的角度θ与透射光的水平分量的强度Ix以及透射光的垂直分量的强度Iy的关系的曲线图。强度Ix以及强度Iy是以最小值为0、最大值为1的方式标准化了的相对强度。

在角度θ为0时(入射侧偏振板301的偏振轴340与垂直方向平行时)，由于入射光之中仅垂直方向分量透射过入射侧偏振板301，所以如从图7可掌握的，在透射光中垂直方向分量的强度Iy成为最大值(1)、水平方向分量的强度Ix成为最小值(0)。在使角度θ从0°增加时，入射光的垂直方向的偏振分量之中由入射侧偏振板301遮光的比例增加并且水平方向的偏振分量进行透射的比例增加，在角度θ为45°时强度Ix与强度Iy的大小逆转。并且，在角度θ为90°时(入射侧偏振板301的偏振轴340与水平方向平行时)，在透射光中水平方向分量的强度Ix成为最大值(1)、垂直方向分量的强度Iy成为最小值(0)。

即，在入射侧偏振板301的偏振轴340的角度θ为0°或者90°时，透射光的强度Ix与强度Iy的差异(即入射光的偏振方向的不同对透射光产生的影响)成为最大。另一方面，在角度θ相对于与对称轴水平的方向和/或垂直的方向倾斜时(θ≠0°，θ≠90°)，能够抑制强度Ix与强度Iy的差异。特别在角度θ为45°时，强度Ix与强度Iy的差异成为最小(Ix＝Iy＝0.5)。

考虑以上的倾向，本实施方式中的右眼用光闸310以及左眼用光闸320的各自的入射侧偏振板301的偏振轴340如图4所示，以相对于对称轴330(垂直方向)倾斜的方式设定。即，偏振轴340相对于对称轴330的角度θ被设定为0°以及90°以外的角度。具体地，如参照图7说明的，以有效抑制强度Ix与强度Iy的差异，角度θ被设定为45°±5°的范围R内的角度，最优选地以强度Ix与强度Iy的差异成为最小(0)的方式，角度θ被设定为45°。另外，右眼用光闸310的入射侧偏振板301的偏振轴340与左眼用光闸320的入射侧偏振板301的偏振轴340处于关于对称轴330线对称的关系。另一方面，右眼用光闸310以及左眼用光闸320的各自的出射侧偏振板308的偏振轴的方向与入射侧偏振板301的偏振轴340的方向和液晶的配向模式相应地选定。

如上所说明，由于右眼用光闸310以及左眼用光闸320的各自的入射侧偏振板301的偏振轴340相对于对称轴330(垂直方向)倾斜，所以能够减轻因各色光分量的振动方向的不同引起的色调的不均。即，即使具有在水平方向(即与对称轴330正交的方向)振动的分量(绿色偏振光)和在垂直方向(即与对称轴330平行的方向)振动的分量(红色偏振光以及蓝色偏振光)的反射光Lr入射于立体观看用眼镜300，也能够减轻因该偏振轴的不同引起的色调的不均。

图8是表示与使入射侧偏振板301的偏振轴340的角度θ变化时的、透射过了右眼用光闸310或左眼用光闸320的光的色调的变化有关的实验结果的图，其在CIE(Commission International de I’Eclairage，国际照明委员会)的xy色度图上，描绘了在偏振轴340相对于对称轴330所成的角度分别为θ＝0°、θ＝45°、θ＝90°时，使白色的反射光Lr入射于右眼用光闸310或者左眼用光闸320时的透射光Lt的色调以及作为对照的昼白色(D65标准光)的色调。

昼白色的色调为(x，y)＝(0.3127，0.3290)。在θ＝0°时，色调为(x，y)＝(0.343，0.240)，色度图上的与昼白色的距离为0.0940。在θ＝90°时，色调为(x，y)＝(0.313，0.375)，色度图上的与昼白色的距离为0.0460。在θ＝45°时，色调为(x，y)＝(0.317，0.332)，色度图上的与昼白色的距离为0.0052，与θ＝0°以及θ＝90°相比最小。

即，实际上，可以认为，相比于偏振轴340与对称轴330所成的角度为θ＝0°以及θ＝90°时，θ＝45°时的透射光Lt的色调更接近于所入射的反射光Lr的色调即白色，能够减轻偏振分量的振动方向的不同对使用者所识别的色调产生的影响。

2.变形例

从以下的例示中任意选择的2种以上的方式只要相互不矛盾，便能够任意合并。

在上述的实施方式中，右眼用光闸310的入射侧偏振板301的偏振轴340与左眼用光闸320的入射侧偏振板301的偏振轴340相对于对称轴330成45°±5°的角度，但偏振轴340的角度并没有限定。即，只要偏振轴340相对于对称轴330倾斜即可。这样，由于透射光Lt的由来于反射光Lr之中在水平方向振动的分量的强度与由来于反射光Lr之中在垂直方向振动的分量的强度之差也比右眼用光闸310以及左眼用光闸320的各自的入射侧偏振板301的偏振轴340相对于对称轴330平行或者正交时小，所以能够减轻偏振轴的不同对色调产生的影响。

在上述的实施方式中，立体观看用眼镜300的右眼用光闸310的入射侧偏振板301的偏振轴340与左眼用光闸320的入射侧偏振板301的偏振轴340处于在立体观看用眼镜300的上部交叉的关系，但本发明并不限定于此，也可以如图9(A)所示，右眼用光闸310的入射侧偏振板301的偏振轴340与左眼用光闸320的入射侧偏振板301的偏振轴340在立体观看用眼镜300的下部交叉。

另外，在上述的实施方式中，右眼用光闸310的入射侧偏振板301的偏振轴340与左眼用光闸320的入射侧偏振板301的偏振轴340关于对称轴330线对称，但这些偏振轴340也可以不关于对称轴330线对称。例如，如图9(B)和/或9(C)所示，右眼用光闸310的入射侧偏振板301的偏振轴340与左眼用光闸320的入射侧偏振板301的偏振轴340也可以位于同一方向。在这样的情况下，由于能够使右眼用光闸310与左眼用光闸320的结构相同，所以能够使立体观看用眼镜300的结构变得简略。但是，在如图4和/或9(A)所示，将入射侧偏振板301的偏振轴340构成为关于对称轴330线对称时，具有能够将右眼用光闸310的入射侧偏振板301以及左眼用光闸320的入射侧偏振板301所具有的视角特性之差平均化的优点。

另外，在上述的实施方式中，右眼用光闸310的入射侧偏振板301的偏振轴340与对称轴330所成的角度θ和左眼用光闸320的入射侧偏振板301的偏振轴340与对称轴330所成的角度θ相同，但这些角度也可以互相不同。

在上述的实施方式中，来自投影型显示装置100的投影光Lp之中红色偏振光以及蓝色偏振光在垂直方向振动、绿色偏振光在水平方向振动，但各色光分量的振动方向是任意的，来自投影型显示装置100的投影光Lp只要包含偏振轴的方向不同的第1投影光以及第2投影光即可。在此情况下，通过使用上述的立体观看用眼镜300，都能够减轻投影光的偏振轴的不同对色调产生的影响。

第1投影光以及第2投影光的色调既可以相同也可以不同。另外，第1投影光以及第2投影光所具有的偏振轴的方向并不限于1个，也可以是不同的2个以上方向的偏振轴。在此情况下，通过使用上述的立体观看用眼镜300，也能够减轻投影光的偏振轴的不同对色调产生的影响。

在上述的实施方式中，作为用于反射来自投影型显示装置100的投影光Lp的屏幕使用散射型屏幕200，但本发明并不限定于此，对于回扫型屏幕、反射型屏幕等不同类型的屏幕也能够应用。

Claims (5)

1.一种立体观看用眼镜，其特征在于，通过将右眼用光闸以及左眼用光闸关于对称轴线对称地配置而成，其中：

所述右眼用光闸以及所述左眼用光闸分别包含入射侧偏振板、出射侧偏振板以及位于所述入射侧偏振板与所述出射侧偏振板之间的液晶；

所述右眼用光闸以及所述左眼用光闸分别与所述液晶的施加电压相应地开闭；

所述右眼用光闸以及所述左眼用光闸的各自的所述入射侧偏振板的偏振轴相对于所述对称轴倾斜。

2.如权利要求1所述的立体观看用眼镜，其特征在于：

所述右眼用光闸以及所述左眼用光闸的各自的所述入射侧偏振板的所述偏振轴相对于所述对称轴处于45度±5度的范围。

3.如权利要求1或2所述的立体观看用眼镜，其特征在于：

所述右眼用光闸的所述入射侧偏振板的所述偏振轴与所述左眼用光闸的所述入射侧偏振板的所述偏振轴关于所述对称轴线对称。

4.一种立体观看用电子设备，其特征在于，具备：

投影型显示装置，其投影偏振轴的方向不同的第1投影光以及第2投影光而分时显示右眼用图像以及左眼用图像；以及

权利要求1～3中的任意一项所述的立体观看用眼镜。

5.如权利要求4所述的立体观看用电子设备，其特征在于：

所述第1投影光以及所述第2投影光具有不同的色调；

所述第1投影光以及所述第2投影光分别具有2个以上的不同方向的偏振轴。

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