JP2000059821A - 立体映像表示装置 - Google Patents

立体映像表示装置

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JP2000059821A
JP2000059821A JP10229667A JP22966798A JP2000059821A JP 2000059821 A JP2000059821 A JP 2000059821A JP 10229667 A JP10229667 A JP 10229667A JP 22966798 A JP22966798 A JP 22966798A JP 2000059821 A JP2000059821 A JP 2000059821A
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light
liquid crystal
polarized
optical element
polarized light
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JP10229667A
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English (en)
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Ritsuo Yoshida
律生 吉田
Kazuyoshi Fuse
一義 布施
Naoki Akamatsu
直樹 赤松
Toru Sugiyama
徹 杉山
Hideaki Okano
英明 岡野
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細でかつ明るさを確保した立体映像表示
装置を提供する。 【解決手段】 反射面の裏側に配置しているために、光
の通り道に影響せず、画素を小さくしても開口率が低下
しない特徴を持つ反射型液晶パネル109(110)を
用いて、光を変調し画像を表示するようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、視差のある映像を
観察者の両眼の各々に表示することで立体視を可能とす
る立体映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、両眼視差のある映像を観察者の左
右の目に表示して立体的な映像を表示する立体映像表示
装置が開示されている(特開平9−179066号)。
その構成の一例を図7に示す。
【0003】図7において、光源701は、任意の位置
および形で光を発光領域703から発光できるようにな
っている。この発光領域703からの光は、光学素子7
05により平行光とし、偏光板707、透過型液晶パネ
ル708、偏光板709で構成される光学変調手段によ
り右目(または左目)用画像としての変調を受ける。
【0004】一方、上記光源701と同様に構成される
光源702の発光領域704からの光は、光学素子70
6により平行光とし、偏光板710、透過型液晶パネル
711、偏光板712で構成される光学変調手段により
左目(または右目)用画像としての変調を受ける。
【0005】ここで得られた2つの光は、ビームスプリ
ッタ(ハーフミラー)により合成され、光学素子714
により投射レンズ715に入力し、これからスクリーン
レンズ716、717の近傍に投射する。スクリーンレ
ンズ716、717は、この2つの光を観察者の右目7
18、左目719の近傍にそれぞれ集光する。これは、
右目用の画像で変調された光は右目の近傍に、左目用の
画像で変調された光は左目の近傍に、集光するようにそ
れぞれの光の発光位置および形状を制御することにより
行う。
【0006】ところが、上記構成の立体映像表示装置で
は2枚の透過型の液晶パネルを用いているため以下のよ
うな問題がある。透過型の液晶パネルは、液晶を駆動す
るトランジスタを配置する領域が画素の中に必要なた
め、光を透過できる領域は残りの領域となってしまう。
この画素の中で光を透過できる領域の比を開口率とい
い、この開口率により光の利用効率が決まることにな
る。
【0007】ところで、映像表示装置としてハイビジョ
ンのようなより高精細な映像を表示するためには液晶パ
ネルの画素数を増やすことが必要であるが、パネル自体
の製造上の制約や使用上の制約からむやみにパネル自体
は大きくできないため画素を小さくする必要がある。し
かしながら、液晶を駆動するトランジスタの面積の縮小
には物理的な限界があるため、透過型の液晶パネルでは
画素を小さくすると開口率が低下してしまうという問題
点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、透過
型の液晶パネルを用いた立体映像表示装置では、高精細
化すると光の利用効率が悪くなり明るさが確保できない
という本質的な問題があり、高精細化が非常に困難であ
った。
【0009】そこで本発明は、透過型の液晶パネルを用
いた立体映像表示装置では、高精細化すると光の利用効
率が悪くなり明るさが確保できないという本質的な問題
を解決し、高精細化を実現できる立体映像表示装置を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明の立体映像表示
装置は、両眼の各々に視差のある映像を表示して立体的
な映像を表示する装置において、発光する位置および大
きさを任意に変化できる第1の光源、この第1の光源か
らの光を平行光に変換する第1の光学素子、この第1の
光学素子により変換された平行光を2つの偏光に分離す
る第1の偏光分離手段、この第1の偏光分離手段により
分離された一方の光を変調する第1の反射型光変調手
段、発光する位置および大きさを任意に変化できる第2
の光源、この第2の光源からの光を平行光に変換する第
2の光学素子、この第2の光学素子により変換された平
行光を2つの偏光に分離する第2の偏光分離手段、この
第2の偏光分離手段により分離された一方の光を変調す
る第2の反射型光変調手段、および上記第1および第2
の反射型光変調手段でそれぞれ変調された光を合成して
投射レンズに導く手段から構成されている。上記の手段
により、第1、第2の光源からの光は、第1、第2の反
射型の光変調手段により変調されて、投射レンズに導か
れるので、光の利用効率が良い。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して詳細に説明する。この発明の一実施
の形態に係わる立体映像表示装置について図1を用いて
説明する。光源101は発光領域103から任意の位置
および形で光りを発光するようになっている。この光源
101は、例えば、透過型の液晶パネルで構成され、こ
の透過型液晶パネルの光透過面積及び位置を制御するこ
とで発光する光を制御することができる。この光源10
1の発光領域103から発せられた光は光学素子105
により平行光とされ偏光ビームスプリッタ107に入力
される。ここで、P偏光の光は偏光ビームスプリッタ1
07の反射面を透過し、S偏光の光のみ反射型液晶パネ
ル109に導く。
【0012】この光は反射型液晶パネル109で右目用
画像信号(または左目用画像信号)により偏光を変調さ
れ2つの偏光成分を持つ反射光となるが、目的とするP
偏光の光のみ偏光ビームスプリッタ107の反射面を通
り抜け右目用画像(または左目用画像)の光となり光学
素子111、投射レンズ112、スクリーンレンズ11
3、114をとおり観察者の右目(または左目)に導く
ようになっている。
【0013】一方、光源102の発光領域104から発
せられた光は光学素子106により平行光とされて偏光
ビームスプリッタ108に入力する。ここで、S偏光の
光は偏光ビームスプリッタ108の反射面で反射し、P
偏光の光のみ反射型液晶パネル110に導く。
【0014】この光は反射型液晶パネル110で左目用
画像信号(または右目用画像信号)により偏光を変調さ
れ2つの偏光成分を持つようになり、反射型液晶パネル
110に入力している光がP偏光であるため変調によっ
て得られるS偏光の光が目的の左目用画像(または右目
用画像)の光となる。このS偏光の光は、偏光ビームス
プリッタ108の反射面、偏光ビームスプリッタ107
の反射面、光学素子111、投射レンズ112、スクリ
ーンレンズ113、114をとおり観察者の左目(また
は右目)に導くようになっている。
【0015】従って、右目用画像は右目に左目用画像は
左目にそれぞれ表示され観察者は立体的な映像を観察す
ることができる。図2は、反射型液晶パネル109(1
10)の動作を説明するためのものである。ここで、反
射型液晶パネル109(110)は、液晶が充填される
液晶パネル201、この液晶パネル201と重ね合わさ
れ、液晶パネル201内の液晶を駆動する液晶駆動用ト
ランジスタ(図示しない)が配置される背面部材20
2、および上記液晶パネル201と背面部材202との
間に設けられる反射面203で構成されている。
【0016】このように構成される反射型液晶パネル1
09(110)では、液晶パネル201に充填されてい
る液晶に上記背面部材に配置されている液晶駆動用トラ
ンジスタにより電圧を加えて液晶の偏光作用を制御する
ようになっている。
【0017】このため、入射する光を単一の偏光の光
(図2ではS偏光)にすれば印加する電圧により反射す
る光の偏光成分(S偏光とP偏光の割合)を制御するこ
とができ、この反射する光を偏光成分で分離すれば入力
する光の明るさを変調することができる。
【0018】図3を用いて、偏光ビームスプリッタ10
7(108)の動作を説明する。偏光ビームスプリッタ
107(108)は、2つのプリズム301および30
2を張り合わせ、その間に誘電体の多層膜などで反射面
303を形成した光学素子で、入力された光を反射面3
03で偏光により2つの光に分ける機能を持つ。
【0019】たとえば、図3に示すように、反射面30
3はS偏光に対しては反射、P偏光に対して透過(また
はS偏光に対しては透過、P偏光に対しては反射)の特
性を持っている。
【0020】図4を用いて偏光ビームスプリッタ107
(108)と反射型液晶パネル109(110)を組み
合わせた場合の動作について説明を行う。図4の上方か
ら入力された光は、偏光ビームスプリッタ107(10
8)の反射面303によってP偏光の光は透過しS偏光
の光は反射するため、S偏光の光のみが反射型液晶パネ
ル109(110)に導かれる。このS偏光の光は、図
2で説明した動作により偏光成分が制御されS偏光の成
分(S')とP偏光の成分(P')の2つの成分を持った光
として反射する。ところが、この2つの光のうちS' は
反射面303がS偏光を反射する面であるため反射さ
れ、P' のみが透過する。すなわち、P' 成分に着目す
れば入力された光が印加電圧により明るさを変調されて
取り出されたことになる。
【0021】また、上記反射型液晶パネル109(11
0)では、多数の画素をマトリックス状に並べる構成に
なっており、その各々に対して異なった電圧を印加する
ことで画素単位で明るさを変調し画像を表示する。この
ため、高精細化するにはこの液晶パネル201の画素数
を増やす必要がある。
【0022】上記のように、反射型液晶パネルでは透過
型液晶パネルで問題となった液晶駆動用のトランジスタ
は、反射面の裏側に配置しているため光の通り道に影響
せず、画素を小さくしても開口率が低下しない特徴を持
つ。このような反射型液晶パネルを用いて、光を変調し
画像を表示するようにしたため、高精細でかつ明るさを
確保した立体映像表示装置を提供することができる。
【0023】また、反射型液晶パネルの各画素にカラー
フィルタを組み合わせることで、カラー表示を行うこと
ができる。次に、図5を用いてこの発明の他の実施の形
態について説明する。
【0024】光源501の発光領域503から発せられ
た光は光学素子505により平行光とされ偏光ビームス
プリッタ507に入力される。ここで、P偏光の光は反
射面を透過し、S偏光の光のみクロスダイクロイックプ
リズム509に導く。
【0025】この光は反射型液晶パネル511、51
2、513により右目用画像信号(または左目用画像信
号)により偏光を変調し、2つの偏光成分を持つ反射光
となるが、目的とするP偏光の光のみ偏光ビームスプリ
ッタ507の反射面を通り抜け右目用画像(または左目
用画像)の光となり光学素子517、投射レンズ51
8、スクリーンレンズ519、520をとおり観察者の
右目(または左目)に導く。
【0026】一方、光源502の発光領域504から発
した光は光学素子506により平行光となり偏光ビーム
スプリッタ508に入力する。ここでS偏光の光は反射
面で反射し、P偏光の光のみクロスダイクロイックプリ
ズム510に導く。
【0027】この光は反射型液晶パネル514、51
5、516で左目用画像信号(または右目用画像信号)
により偏光を変調され2つの偏光成分を持つようになる
が、反射型液晶パネルに入力している光がP偏光である
ため変調によって得られるS偏光の光が目的の左目用画
像(または右目用画像)の光となる。このS偏光の光
は、偏光ビームスプリッタ508の反射面、偏光ビーム
スプリッタ507の反射面、光学素子517、投射レン
ズ518、スクリーンレンズ519、520をとおり観
察者の左目(または右目)に導く。
【0028】従って、右目用画像は右目に左目用画像は
左目にそれぞれ表示され観察者は立体的な映像を観察す
ることができる。上記のように、偏光分離手段としてキ
ューブ形状の偏光ビームスプリッタを用いたため、平板
型のビームスプリッタと比較して色収差が発生しない優
れた特性を持っているため、色収差の少ない立体映像表
示装置を提供できる。
【0029】図6は、クロスダイクロイックプリズムの
働きについて説明をするための図である。すなわち、ク
ロスダイクロイックプリズム509(510)は、2つ
の反射面605および606がクロスして構成されてお
り、それぞれの反射面605および606はある特定の
波長のみを反射してその他の波長の光を透過する特性を
持っているものである。ここで、反射面605は赤色の
光を反射してその他を透過する特性、反射面606は青
色の光を反射してその他を透過する特性であるとする
と、図6に示すように、右側から入力した左向きの光の
うち赤色の光成分を下方の反射型液晶パネル513に導
き、青色の光成分を上方の反射型液晶パネル511に導
き、残りの緑色の光成分を左側の反射型液晶パネル51
2に導く。そして、それぞれの反射型液晶パネル51
1、512、513によってそれぞれの光成分について
偏光を変調し、入力した光の経路と逆の経路をたどって
右向きの光となって出力する。
【0030】たとえば、入力する光がS偏光のみであれ
ば、各色用の反射型液晶パネル511、512、513
で各色用の画像信号を用いて偏光を変調することにより
この右向きのP偏光の光として表示する画像の光を取り
出すことができる。
【0031】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、透過型の液晶パネルを用いた立体映像表示装置で
は、高精細化すると光の利用効率が悪くなり明るさが確
保できないという本質的な問題を解決し、高精細化を実
現できる立体映像表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態に係わる立体映像表示
装置を示す図。
【図2】 反射型液晶パネルの構造および動作を説明す
るための図。
【図3】 偏光ビームスプリッタの構造および動作を説
明するための図。
【図4】 反射型液晶パネルと偏光ビームスプリッタを
組み合わせて光を変調する動作を説明するための図。
【図5】 この発明の他の実施の形態に係わる立体映像
表示装置を示す図。
【図6】 クロスダイクロイックプリズムによる色光の
分離と合成の動作を説明するための図。
【図7】 従来の立体映像表示装置の構成を示す図。
【符号の説明】
101、102…光源 105、106、111…光学素子 107、108…偏光ビームスプリッタ 109、110…反射型液晶パネル 501、502…光源 505、506、517…光学素子 507、508…偏光ビームスプリッタ 509、510…クロスダイクロイックプリズム 511、512、513、514、515、516…反
射型液晶パネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤松 直樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝マルチメディア技術研究所内 (72)発明者 杉山 徹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝マルチメディア技術研究所内 (72)発明者 岡野 英明 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝マルチメディア技術研究所内 Fターム(参考) 5C061 AA06 AB11 AB12 AB16 AB18 AB24

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 両眼の各々に視差のある映像を表示して
    立体的な映像を表示する装置において、 発光する位置および大きさを任意に変化できる第1の光
    源と、 この第1の光源からの光を平行光に変換する第1の光学
    素子と、 この第1の光学素子により変換された平行光を2つの偏
    光に分離する第1の偏光分離手段と、 この第1の偏光分離手段により分離された一方の光を変
    調する第1の反射型光変調手段と、 発光する位置および大きさを任意に変化できる第2の光
    源と、 この第2の光源からの光を平行光に変換する第2の光学
    素子と、 この第2の光学素子により変換された平行光を2つの偏
    光に分離する第2の偏光分離手段と、 この第2の偏光分離手段により分離された一方の光を変
    調する第2の反射型光変調手段と、 上記第1、および第2の反射型光変調手段でそれぞれ変
    調された光を合成して投射レンズに導く手段とを具備し
    たことを特徴とする立体映像表示装置。
  2. 【請求項2】 上記第1、第2の反射型光変調手段は、
    各画素にカラーフィルタを有する反射型液晶パネルを用
    いることを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装
    置。
  3. 【請求項3】 上記第1、第2の反射型光変調手段は、
    クロスダイクロイックプリズムの3面のそれぞれに第
    1、第2、第3の反射型液晶パネルを設けた構造である
    ことを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
  4. 【請求項4】 上記第1、第2の偏光分離手段は、キュ
    ーブ形状の偏光ビームスプリッタ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装置。
JP10229667A 1998-08-14 1998-08-14 立体映像表示装置 Pending JP2000059821A (ja)

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Cited By (2)

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