JP2001066547A - 立体表示装置 - Google Patents
立体表示装置Info
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Abstract
く、表示装置の画素数と同数の画素数を有する立体画像
の表示を実現する立体表示装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】出射光が指向性を有する楔型導光体10
1、102を2枚重ねた構造である導光体1の左右端に
光源2a、2bを設置し、左右の光源2a、2bがそれ
ぞれ点灯した際に、それぞれの光源に由来する光が導光
体1から出射する。この出射光は更に、観察者の左右眼
3、4にそれぞれ入射するように設計されたプリズムフ
ィルム6に導かれる。左右の光源2a、2bの点灯に対
応して、液晶パネル5に左目用および右目用の視差像を
表示し、観察者に立体表示を提示する。
Description
する。
に各々の視点からの画像(以下、視差像)を提示する二
眼式が、一般的である。この観察者の左右眼に各々の視
差像を提示する方法としては、大別して眼鏡を利用する
方式と眼鏡無し方式の二つが挙げられる。
ャッタ眼鏡を使用する方法と、表示の偏光方向制御及び
偏光眼鏡を使用する方法の2つが挙げられる。
置に左右の視差像を交互に表示する。一方、観察者が装
着している眼鏡には、左右眼の光の透過・不透過を制御
する光シャッタが設けられている。この光シャッタは、
表示に同期して駆動され、観察者の左右眼に各々の視差
像が届くようにしている。
る方法では、表示装置前面に光の偏光方向をスイッチン
グする素子が設けられ、一方で、観察者は偏光眼鏡を使
用する。表示装置前面に設置したスイッチング素子は、
表示の偏光方向を0度と90度方位とに切り替える。表
示装置には、シャッタ眼鏡の方法と同様に、左右の視差
像を時間的に交互に表示する。それに同期して表示装置
前面に配置したスイッチング素子を駆動することで特定
の偏光方向を有する表示を行う。観察者は、左右の偏光
方位が0度と90度の偏光板をつけた偏光眼鏡を装着し
ているので、左右の視差像を各々の目で見ることができ
る。
ュラーレンズやパララックスバリアを使用する方法があ
る。この方法では、表示装置は垂直画素ライン毎に左右
用の視差像を表示する。その各々の画素ラインより出射
する光が、それぞれ観察者の左右眼に導かれるように、
表示装置前面にレンチキュラーレンズやパララックスバ
リアを設置している。
装置は大別して眼鏡を利用する方式と眼鏡無しの方式の
二つがある。眼鏡を利用する方法は立体表示を観察者に
提示するためには、観察者が眼鏡を装着しなければなら
ず、観察者にとって、眼鏡装着による不快感や煩わしさ
の原因となる。
の垂直画素ライン毎に左右の視差像を表示する必要があ
るため、画像が表示装置の1行の画素数が右用、左用に
分担され、半分の画素数の画像となってしまう。
く、表示装置の画素数と同数の画素数を有する立体画像
の表示を実現する立体表示装置を提供することを目的と
する。
は、第1辺における厚さが前記第1辺に対向する第2辺
における厚さよりも厚く形成された第1楔型導光体及び
第2楔型導光体を備え、前記第1楔型導光体の前記第1
辺と前記第2導光体の前記第2辺を重ねあわせてなる導
光体と、前記第1楔型導光体の第1辺に設けられた第1
光源と、前記第2楔型導光体の第1辺に設けられた第2
光源と、前記導光体上のプリズムフィルムと、前記プリ
ズムフィルム上の透過型表示パネルと、前記表示パネル
に前記第1光源及び前記第2光源に同期させて視差像を
表示させる同期駆動手段とを具備し、前記第1光源及び
前記第2光源の光が視差に対応する角度で前記表示パネ
ルから出射することを特徴とする立体表示装置を提供す
る。
且つ前記表示パネル表示面に垂直な面を対称面として、
前記第1光源及び前記第2光源の光が視差に対応する角
度で前記パネルから出射することを特徴とする請求項1
記載の立体表示装置を提供する。
プリズムの頂角は、前記第1楔型導光体の第1辺に平行
な表示パネル中心線に対称に分布していることを特徴と
する請求項1記載の立体表示装置を提供する。
細に説明する。 (実施例1)図1に、本発明の基本的な構成を示す。
導光体1とし、この導光体1の左右に光源2a、2bを
設置する。本実施例では、便宜的に、図1の光源2a側
を画面に向かって左側または単に左側、光源2b側を画
面に向かって右側または単に右側と表記するが、左右に
ついて限定するものではない。
102の間には、例えば空気層といった楔型導光体10
1、102より屈折率の低い層を介在させる。ここで、
楔型導光体101、102は、単体では、比較的指向性
の強い出射光の角度分布を有する。
布を図2に示す。ここで、左側光源2a点灯時および右
側光源2b点灯時のそれぞれの出射光角度分布が示され
ている。横軸は導光体1出射面法線方向からの角度を示
し、法線方向が0度である。また、左側を正、右側を負
と表示する。
進み、正面より右方向に出射し、出射光は−70度近傍
で強度が最大となる。一方、右側光源2bからの光はか
らの光は導光体101内を進み、正面より左方向に出射
し、出射光は+70度近傍で強度が最大となる。このよ
うに、出射光強度が最大となる角度は正負側とも同じ角
度となる。出射光強度が最大となる角度は、楔型導光体
101、102のテーパー角度、両楔型導光体101、
102の屈折率等による。例えば、導光体材料として用
いられる光学材料であるポリメタクリル酸メチルやポリ
カーボネートでは、通常約60度から約80度である。
とし、液晶パネル5から観察者までの視距離を約300
mmとすると、液晶パネル5の中心と右目4もしくは左
目3を結ぶ直線と、液晶パネル5の法線方向とのなす角
は、約6度となる。そのため、図2で示される70度の
出射光ピーク角度を約6度に変換するプリズムフィルム
6が必要となる。
リズムが作られており、導光体1側にプリズム面が向く
ように、導光体1上に設置する。これにより、図3に示
すような出射光分布が得られる。
を以下に示す。
ムフィルム6中を通り左目3に入射する過程を示す。導
光体1より出射する光強度が最大となる角度をφ、プリ
ズムフィルムの頂角の導光体1からの光の入射面側の角
度をa1、反射面側をa2、プリズムフィルムの屈折率
をnとする。導光体1より出射して、プリズムフィルム
6入射面よりプリズムフィルム6内に入射した光につい
て、入射面法線方向と入射光の進行方向のなす角xは、 x=arcsin((sin(φ+a1−π/2))/n) (1) と表される。さらにプリズムフィルム6反射面により反
射し、プリズムフィルム6出射面に達した光について、
プリズムフィルム6出射面法線方向とのなす角yは、 y=3×a2−π/2−x (2) と表される。よって、プリズムフィルム6出射面より出
射する角度θは、 θ=arcsin(n×sin(y)) (3) と表される。本実施例では、φ=70度とし、プリズム
フィルム6の屈折率を、例えば、n=1.57、頂角の
角度を、例えば、a1=a2=34.5度とすると、プ
リズムフィルム6からの出射角度をθ=6.8度とする
ことができる。右目4の場合にも、プリズムフィルム6
の頂角の角度が左右対称であるため、同様である。
有するプリズムフィルム6により出射角度を変換された
光は、液晶パネル5に入射する。液晶パネル5を出射す
る光は、θにほぼ等しい出射角を有する。
射する光がプリズムフィルム6より出射しているため、
液晶パネル5に右目用の画像を表示する。逆に右側光源
2bが点灯した時は、左目3に入射する光がプリズムフ
ィルム6より出射しているため、左目用の画像を表示す
る。これを、左右光源2a、2bと液晶パネル5が接続
されている同期駆動装置7により、時間的に左右光源2
a、2bの点灯と液晶パネル5への画像の表示とを同期
して行うことにより、観察者に立体表示を提示すること
ができる。 (実施例2)液晶パネル5の左右幅が左右眼3、4の距
離と同程度以上の場合について、実施例2を説明する。
施例1のようにプリズムフィルム6の頂角の角度を決定
すると、画面左右端では、正確な立体像を観察者が得る
ことができない。これは、図5に示すように、画面の左
右端から観察者の左右眼を結ぶ直線の、表示面法線との
なす角が、画面中心とは、大きく異なっているためであ
る。そのため、画面中心から画面左右端方向で、プリズ
ムフィルム6の頂角の角度を変化させる必要がある。こ
の時のプリズムフィルム6の頂角の角度の設計方法の一
例を以下に示す。
を約65mm、視距離を約300mmとし、液晶パネル
5の左右幅を左右眼3、4距離と同じ約65mmとする
と、画面中心におけるプリズムフィルム6の頂角の角度
は、a1=a2=34.5度とすれば良い。
は、右目4と画面右端を結ぶ直線と、液晶パネル5法線
方向がなす角は0度である。一方、左目3と画面右端を
結ぶ直線と、液晶パネル5法線方向がなす角は約12度
である。
ムフィルム6内を通り、左右眼3、4にそれぞれに入射
する過程を図6に示す。
θを、右目4に入射する光線の過程をxr、yr、θ
r、左目3に入射する光線の過程をxl、yl、θlと
置き直すと、式(1)から式(3)は、以下のように書
き直すことができる。 xr=arcsin((sin(φ+a2−π/2))/n) (4) yr=3×a1−π/2−xr (5) θr=arcsin(n×sin(yr)) (6) xl=arcsin((sin(φ+a1−π/2))/n) (7) yl=3×a2−π/2−xl (8) θl=arcsin(n×sin(yl)) (9) 式(4)から式(9)より、所望のθr、θlについて
a1、a2を求めることにより、プリズムフィルム6の
頂角を求めることができる。本実施例の場合、φ=70
度、n=1.57とすると、θr=0度、θl=12度
となるa1、a2は、それぞれ、a1=33.5度、a
2=35.5度となる。
察者の距離を300mmとした場合のプリズムフィルム6の
頂角a1、a2の分布を示す。ここに、図の横軸は画面
中心からの右方向への距離を示し、縦軸はプリズムフィ
ルム6の頂角の角度を表わす。
2=34.3度であり、左右対称となっている。中心か
ら右に離れるに従って、a1は減少し、逆にa2は増加
する。この結果、プリズムフィルム6上の個々のプリズ
ムは、中心では左右対称の二等辺三角形形状だが、右方
向にゆくにつれて頂角が左寄りの分布となる(図6参
照)。
の点灯と液晶画面の左右視差像を同期させて表示させる
ことにより、観察者は特殊な眼鏡を用いること無く立体
像を見ることができる。
るそれぞれの位置について、a1、a2を求め、プリズ
ムフィルム6の頂角を形成することにより、液晶パネル
5全面にわたり、観察者に立体表示を提示することがで
きる。
眼鏡を利用することなく、表示装置の画素数と同数の画
素数を有する立体画像の表示を実現する立体表示装置を
提供することができる。
分布を表す図。
を設置した時のプリズムフィルムからの出射光角度分布
を表す図。
ズムフィルム内を通り、観察者の目までの光の導光過程
を表す図。
置から観察者の目までの光の出者方向を示す図。
ズムフィルム内を通り、観察者の目までの光の導光過程
を表す図。
おけるプリズムフィルムの頂角の角度分布を表す図。
Claims (3)
- 【請求項1】第1辺における厚さが前記第1辺に対向す
る第2辺における厚さよりも厚く形成された第1楔型導
光体及び第2楔型導光体を備え、前記第1楔型導光体の
前記第1辺と前記第2導光体の前記第2辺を重ねあわせ
てなる導光体と、前記第1楔型導光体の第1辺に設けら
れた第1光源と、前記第2楔型導光体の第1辺に設けら
れた第2光源と、前記導光体上のプリズムフィルムと、
前記プリズムフィルム上の透過型表示パネルと、前記表
示パネルに前記第1光源及び前記第2光源に同期させて
視差像を表示させる同期駆動手段とを具備し、前記第1
光源及び前記第2光源の光が視差に対応する角度で前記
表示パネルから出射することを特徴とする立体表示装
置。 - 【請求項2】前記第1楔型導光体の第1辺に平行且つ前
記表示パネル表示面に垂直な面を対称面として、前記第
1光源及び前記第2光源の光が視差に対応する角度で前
記パネルから出射することを特徴とする請求項1記載の
立体表示装置。 - 【請求項3】前記プリズムフィルム上に設けられている
プリズムの頂角は、前記第1楔型導光体の第1辺に平行
な表示パネル中心線に対称に分布していることを特徴と
する請求項1記載の立体表示装置。
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