JP2002107668A - 立体プロジェクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 左右眼用画像のクロストークを少なくする。 【解決手段】 画像を表示する液晶パネルと、液晶パネ
ルに照明光を照射する光源と、液晶パネルに表示した画
像を投写する投写光学系と、液晶パネルと投写レンズと
の間に配置される、液晶パネルからの光の偏光方向を互
いに直交するように変換する偏光制御板及びレンチキュ
ラーレンズ板と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立体プロジェクター
に係わり、特にスクリーンに立体表示を行う偏光めがね
方式の立体プロジェクターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体プロジェクターとして２台の
液晶プロジェクターを用いて各々の投写レンズの前面に
互いに偏光方向が９０度異なる偏光板を配置し、一つの
スクリーン上に偏光状態の異なる左眼用画像と右眼用画
像とを重ねて投影し、観察者は偏光めがねをかけて各々
の画像を分離して立体視する方式が知られている。この
方式では液晶プロジェクターが２台必要となり、コスト
が高くなり、装置が大型になっていた。また、左眼用画
像と右眼用画像とを重ねて投影する際に、スクリーン上
で画像の位置を合せるのに調整機構等を設ける必要があ
り、調整に手間がかかるという欠点があった。

【０００３】また、１台の液晶プロジェクターで、内部
の液晶パネルの前面に走査線ごとに偏光方向が互いに直
交するように偏光方向を変換するストライプ状のシート
を配列した偏光制御板を配置したものが知られている。

【０００４】このような偏光制御板は米国特許第526496
4号や米国特許第5327285号に製造法などが開示されてい
る。

【０００５】図６〜図９を用いてこの従来方式を説明す
る。

【０００６】図６は従来例の全体構成を表す概略図で、
立体プロジェクター１０１により走査線ごとに左眼用画
像と右眼用画像が水平ストライプ状に合成された投影像
１０３がスクリーン１０に拡大投写される。スクリーン
１０はアルミニウムなどの金属粒子を含む反射膜からな
るもので左眼用画像と右眼用画像の投写画像光の偏光方
向が保存される。投影像１０３の左右眼用画像はそれぞ
れ投写光の偏光方向が互いに直交するようになっている
ため、観察者は左右眼で偏光方向の直交した偏光めがね
１０４を通して左右眼用画像を分離して観察することが
でき、立体視を行うことができる。

【０００７】図７は従来例の立体プロジェクターの垂直
断面図で、１はハロゲンまたはメタルハライドランプな
どの光源、２は集光のためのリフレクター、３はコンデ
ンサレンズ、５は偏光板８とガラス基板７に挟まれた液
晶表示部６からなる液晶パネル、９は偏光制御板、４は
投写レンズである。また、１０はスクリーンである。光
源１から出射した照明光はリフレクター２及びコンデン
サレンズ３により液晶パネル５に集光され、液晶パネル
５に表示された画像は投写レンズ４によりスクリーン１
０に拡大して結像される。その際、液晶パネル５から出
射し投写レンズ４の瞳に入射する光線は偏光制御板９を
通り偏光方向が制御される。

【０００８】図８はこの液晶パネル５と偏光制御板９の
部分の斜視図である。偏光制御板９は液晶パネルの走査
線ごとに対応して、偏光方向が互いに直交するように変
換する水平ストライプ状のシートを垂直方向に交互に配
列したものである。液晶パネル５の走査線には左眼用画
像Ｌ，右眼用画像Ｒが交互に表示され、各走査線から発
する光線は偏光制御板９の対応する水平ストライプ状の
シートを通過することにより走査線ごとに偏光状態が交
互に切り替わる。偏光制御板９の図中斜線部で示す部分
は１／２波長板のシートからなり、液晶パネル５の偏光
板８からでる偏光方向が４５°の直線偏光を９０°回転
させる。偏光制御板９の図中透明部分は透明シートなの
で偏光板８からでる直線偏光の偏光方向はそのままで、
斜線部の１／２波長板のシートからでる偏光と透明部分
からでる偏光は互いに直交する。走査線ごとに偏光方向
が直交する画像光は投写レンズ４を通してスクリーン１
０上に拡大投影され、スクリーン１０上で反射して観察
者の偏光めがねにより分離されて観察者の各眼に観察さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この方式では、左右画
像の分離が不完全で、観察者の片眼に他眼への画像光が
漏れこみクロストークが生じるという課題があった。

【００１０】図９はこの従来例の立体プロジェクターの
光路図で、上記クロストークの原因を説明する。

【００１１】照明光１１に照明された液晶パネル５の液
晶表示部６の画像をスクリーン１０上に投写レンズ４に
より結像するような光学系になっている。図中に示すよ
うに右眼用の画像が表示された走査線の画素のＡ点から
発した光線は投写レンズ４の入射瞳に入射し、Ａ点と投
写レンズ４の主点１３を結ぶ光路１２に沿ってスクリー
ン１０のＢ点に結像する。その際、偏光制御板９は液晶
パネル５のガラス基板の前に置かれ、液晶パネルの液晶
表示部６とガラス基板の厚さだけ離れているため、光線
の一部は対応する水平ストライプ状シート（図中透明部
分）を通過せず、隣接する水平ストライプ状シート（図
中斜線部）を通り偏光方向が９０°異なった光線となっ
てスクリーン１０のＢ点に結像する。これによりＢ点に
到達する右眼用画像の光線の一部は偏光方向が左眼用に
なっているため、左眼に右眼用画像の一部が漏れ込んで
クロストークが生じていた。

【００１２】従来の立体プロジェクターでは、片眼に他
方の画像が漏れ込むクロストークが多く、左右眼用画像
を融像して立体視する際に像が２重に見え、鮮明な立体
像が得られなかった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の立体プロ
ジェクターは、画像を表示する表示パネルと、前記表示
パネルに照明光を照射する光源と、前記表示パネルに表
示した画像を投写する投写光学系と、前記表示パネルと
前記投写レンズとの間に配置される、前記表示パネルか
らの光の偏光方向を互いに直交するように変換する偏光
制御板及びレンチキュラーレンズ板と、を有することを
特徴とする。

【００１４】本発明の第２の立体プロジェクターは、上
記本発明の第１の立体プロジェクターにおいて、前記偏
光制御板と前記表示パネルとの間に前記レンチキュラー
レンズ板を配置したことを特徴とする。

【００１５】本発明の第３の立体プロジェクターは、上
記本発明の第１の立体プロジェクターにおいて、前記偏
光制御板は２つのストライプ状領域が所定の方向に交互
に配列されていることを特徴とする。

【００１６】本発明の第４の立体プロジェクターは、上
記本発明の第３の立体プロジェクターにおいて、各スト
ライプ状領域が水平となるようにし、前記２つのストラ
イプ状領域が垂直方向に交互に配列されている前記偏光
制御板と、シリンドリカルレンズが前記偏光制御板の水
平ストライプ状領域に対応するように垂直方向に配列さ
れた前記レンチキュラーレンズ板とを有し、前記偏光制
御板の水平ストライプ状領域のピッチと前記レンチキュ
ラーレンズ板のシリンドリカルレンズのピッチを前記表
示パネルの走査線のピッチに対応させたことを特徴とす
る。

【００１７】本発明の第５の立体プロジェクターは、上
記本発明の第４の立体プロジェクターにおいて、前記表
示パネルの表示部と前記偏光制御板とが結像関係となる
ように前記レンチキュラーレンズ板のシリンドリカルレ
ンズの曲率半径と配置間隔を設定したことを特徴とす
る。

【００１８】本発明の第６の立体プロジェクターは、上
記本発明の第１〜第５の立体プロジェクターのいずれか
において、前記レンチキュラーレンズ板と前記偏光制御
板を一体に成型したことを特徴とする。

【００１９】本発明によれば、投写画像の左右眼用画像
のクロストークが少なくなり、鮮明な立体画像を観察す
ることができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。

【００２１】（実施例１）図１〜図３は本発明の第１の
実施例の説明図であり、以下図１〜図３を用いて説明す
る。なお図１〜図３において同一構成部材については同
一符号を付する。

【００２２】図１は本発明の第１の実施例の構成の垂直
方向の説明断面図で、１はハロゲンまたはメタルハライ
ドランプなどの光源、２は集光のためのリフレクター、
３はコンデンサレンズ、５は表示パネルとなる、偏光板
８とガラス基板７に挟まれた液晶表示部６からなる液晶
パネル、９は偏光制御板、４は投写レンズ、１０はスク
リーンである。１５はレンチキュラーレンズで、水平方
向に母線が伸びたシリンドリカルレンズが垂直方向に多
数配列したもので、アクリルなどの透明樹脂またはガラ
スなどを成型したものである。光源１から出射した照明
光はリフレクター２及びコンデンサレンズ３により液晶
パネル５に集光され、液晶パネル５に表示された画像は
投写レンズ４によりスクリーン１０に拡大して結像され
る。その際、液晶パネル５から出射し投写レンズ４の瞳
に入射する光線は液晶パネル５の前に配置されたレンチ
キュラーレンズ１５と偏光制御板９を通り偏光方向が制
御される。

【００２３】図２は本発明の液晶パネルの構成の説明斜
視図である。偏光制御板９は液晶パネルの走査線ごとに
対応して、偏光方向が互いに直交するように変換する水
平ストライプ状のシートを垂直方向に交互に配列したも
ので、偏光制御板９と液晶パネル５の間にレンチキュラ
ーレンズ１５が配置されている。

【００２４】レンチキュラーレンズ１５のシリンドリカ
ルレンズも偏光制御板９と同様に液晶パネル５の走査線
のピッチに対応している。

【００２５】レンチキュラーレンズ１５の基板と偏光制
御板９はそれぞれ別の基板に形成することも可能である
が、本実施例ではレンチキュラーレンズ１５の基板と偏
光制御板９は接着などにより一体に成形されている。レ
ンチキュラーレンズ１５のシリンドリカルレンズと偏光
制御板９の水平ストライプは接着時に各々のピッチが対
応するように位置決めをおこなうので、後の組立工程で
レンチキュラーレンズ１５の基板と偏光制御板９の位置
決め調整が不要で、組立後も振動などにより位置決めが
ずれることなく長期に精度を保つことができる。

【００２６】液晶パネル５の走査線には左眼用画像Ｌ，
右眼用画像Ｒが交互に表示され、各走査線から発する光
線はレンチキュラーレンズ１５のシリンドリカルレンズ
により偏光制御板９の対応する水平ストライプ状のシー
トに結像し、偏光制御板９を通過し投写レンズ４に向か
って出射する光線は走査線ごとに偏光状態が交互に切り
替えられることになる。偏光制御板９の図中斜線部で示
す部分は１／２波長板のシートからなり、液晶パネル５
の偏光板８からでる偏光方向が４５°の直線偏光を９０
°回転させる。偏光制御板９の図中透明部分は透明シー
トなので偏光板８からでる直線偏光の偏光方向はそのま
まで、斜線部の１／２波長板のシートからでる偏光と透
明部分からでる偏光は互いに直交する。

【００２７】走査線ごとに偏光方向が直交する画像光は
投写レンズを通してスクリーン上に拡大投影され、スク
リーン上で反射して観察者の偏光めがねにより分離され
て観察者の各眼に観察される。

【００２８】図３は本実施例の立体液晶プロジェクター
の光路図である。

【００２９】照明光１１に照明された液晶パネル５の液
晶表示部６の各走査線に表示された画像は一旦レンチキ
ュラーレンズ１５により偏光制御板９上に結像される。
すなわち右眼用画像Ｒが表示されている走査線のＣ点か
ら出射した光はレンチキュラーレンズ１５の対応するシ
リンドリカルレンズによりに偏光制御板９の右眼用の水
平ストライプのＤ点に結像する。また、同じ走査線の別
のＦ点から出射した光も同じシリンドリカルレンズによ
り偏光制御板９の同じ右眼用の水平ストライプのＧ点に
結像する。

【００３０】レンチキュラーレンズ１５のシリンドリカ
ルレンズ面の配置位置とレンズ半径は、シリンドリカル
レンズと液晶表示部６の距離とシリンドリカルレンズと
偏光制御板９の距離が結像関係となり、結像倍率が右眼
用画像Ｒを表示している走査線のピッチの幅と偏光制御
板９の水平ストライプのピッチの幅とが重なるように設
定される。これによりレンチキュラーレンズの厚さが決
まることになる。

【００３１】投写レンズ４は 偏光制御板９上に形成さ
れた液晶表示部の像をスクリーン１０に拡大結象するよ
うに配置される。右眼用画像Ｒが表示されている走査線
のＣ点から出射した光はレンチキュラーレンズ１５の対
応するシリンドリカルレンズによりに偏光制御板９の右
眼用の偏光ストライプのＤ点に一旦結像し、投写レンズ
４によりスクリーンのＥ点に結像する。

【００３２】このような構成にすると従来例のように液
晶パネル５の液晶表示部６から出射する画像光が偏光制
御板９で隣接する偏光ストライプを通過することがな
く、液晶表示部６の各走査線から出射した光は全て偏光
制御板９の対応する偏光ストライプに入射するので、ク
ロストークは生じない。

【００３３】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
のレンチキュラーレンズと偏光制御板の構成を示す断面
図である。１６はガラス基板で、片面に偏光制御板９が
接着などで固定され、もう一方の面には紫外線硬化樹脂
によりレプリカ成型されたレンチキュラーレンズ１７が
形成されている。

【００３４】レンチキュラーレンズの成型方法を説明す
る。最初にシリンドリカルレンズが所定のピッチで配列
した金型を製作し、そこに紫外線硬化樹脂を滴下し、偏
光制御板９が接着されたガラス基板を置いて紫外線硬化
樹脂が薄く延びるように広げる。その状態で、偏光制御
板９の水平ストライプと金型のシリンドリカルレンズの
ピッチとの位置決めを行い、紫外線照射を行い紫外線硬
化樹脂を硬化させる。

【００３５】これにより偏光制御板９の水平ストライプ
とレンチキュラーレンズ１７のピッチが位置決めされた
一体の基板を成型することができる。この時、ガラス基
板１６の厚さは実施例１で説明したように液晶パネルの
液晶表示部の像がレンチキュラーレンズにより偏光制御
板９に結像するように決められる。

【００３６】通常、レンチキュラーレンズ１７はアクリ
ルなどの透明樹脂により成形されているが、強い光線が
照射され高温になり、熱膨張によりピッチが変化した
り、基板が反ってしまいクロストークが多くなることが
あるが、レプリカ成型によるレンチキュラーレンズを用
いることにより熱による膨張，変形がなくなり、高温で
もクロストークが増大することなく安定した特性が得ら
れる。

【００３７】（実施例３）図５は本発明の第３の実施例
の垂直方向の説明断面図である。３板式の立体液晶プロ
ジェクターにおいてＲＧＢの各色用の液晶パネルに実施
例１で示したレンチキュラーレンズ及び偏光制御板を設
けたものである。光源１とリフレクター２からなる照明
光学系から出射した光線は全反射ミラー５１で折り曲げ
られ、色分解用ダイクロイックミラー５３，５５でＲ，
Ｇ，Ｂの各色の光線に分解される。各色の光線はコンデ
ンサーレンズ３により集光され、各色用の液晶パネル
５，レンチキュラーレンズ１５，偏光制御板９からなる
実施例１のユニットに入射し、単色画像が作られる。各
々の単色画像からの光線は色合成用ダイクロイックミラ
ー５４，５６により色合成されて、投写レンズ４により
スクリーン１０に拡大投写される。ここで、５２，５７
は全反射ミラーで、各色の光線が投写レンズ４に導かれ
るように配置している。

【００３８】各色の液晶パネル５の液晶表示部には走査
線ごとに各色の左右眼用画像が交互に表示され、レンチ
キュラーレンズ１５により偏光制御板９の対応する偏光
ストライプに結像される。これにより左眼用画像と右眼
用画像を通過する光線には互いに直交する偏光となり、
色合成用ダイクロイックミラー５４，５６により合成さ
れて、投写レンズ４によりスクリーン１０に拡大投写さ
れる。スクリーン１０上の各色の左眼用画像と右眼用画
像は偏光めがねにより分離して観察される。

【００３９】これにより単板式の立体液晶プロジェクタ
ーに比べ解像度が高く、クロストークの少ない鮮明な立
体画像を観察することができる。

【００４０】以上の実施例では偏光制御板は直線偏光に
変換しているが、１／４波長板を上記偏光制御板上に配
置し、直線偏光を円偏光に変換して、円偏光を分離する
偏光めがねを用いて左右眼画像を分離する構成にしても
同様の効果が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、立体
プロジェクターにおいて、左右眼用画像のクロストーク
が少なくなり、鮮明な立体画像を観察することができ
る。

【００４２】またレンチキュラーレンズ及び偏光制御板
を一体に形成することにより、熱膨張，変形がなくな
り、高温でもクロストークが増大することなく安定した
特性が得られる。さらに３板式の立体プロジェクターに
偏光制御板とレンチキュラーレンズ板を組み込むことに
より、単板式の立体プロジェクターに比べ解像度が高
く、クロストークの少ない鮮明な立体画像を観察するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の立体液晶プロジェクターの
構成の説明断面図である。

【図２】本発明の実施例１の液晶パネル構成の説明斜視
図である。

【図３】本発明の実施例１の立体液晶プロジェクターの
光路図である。

【図４】本発明の実施例２のレンチキュラーレンズと偏
光制御板の構成を示す断面図である。

【図５】本発明の実施例３の３板式立体液晶プロジェク
ター説明断面図である。

【図６】本発明の従来例の立体液晶プロジェクターの全
体構成を表す概略図である。

【図７】本発明の従来例の立体液晶プロジェクターの垂
直断面図である。

【図８】液晶パネルと偏光制御板の部分の斜視図であ
る。

【図９】本発明の従来例の立体液晶プロジェクターの光
路図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ リフレクター ３ コンデンサレンズ ４ 投写レンズ ５ 液晶パネル ６ 液晶表示部 ７ ガラス基板 ９ 偏光制御板 １０ スクリーン １５ レンチキュラーレンズ １０１ 立体液晶プロジェクター １０４ 偏光めがね ５１，５２，５７ 反射ミラー ５３，５５ 色分解用ダイクロイックミラー ５４，５６ 色合成用ダイクロイックミラー

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像を表示する表示パネルと、 前記表示パネルに照明光を照射する光源と、 前記表示パネルに表示した画像を投写する投写光学系
   と、 前記表示パネルと前記投写レンズとの間に配置される、
   前記表示パネルからの光の偏光方向を互いに直交するよ
   うに変換する偏光制御板及びレンチキュラーレンズ板
   と、 を有する立体プロジェクター。
2. 【請求項２】 前記偏光制御板と前記表示パネルとの間
   に前記レンチキュラーレンズ板を配置したことを特徴と
   する請求項１に記載の立体プロジェクター。
3. 【請求項３】 前記偏光制御板は２つのストライプ状領
   域が所定の方向に交互に配列されている請求項１に記載
   の立体プロジェクター。
4. 【請求項４】 各ストライプ状領域が水平となるように
   し、前記２つのストライプ状領域が垂直方向に交互に配
   列されている前記偏光制御板と、シリンドリカルレンズ
   が前記偏光制御板の水平ストライプ状領域に対応するよ
   うに垂直方向に配列された前記レンチキュラーレンズ板
   とを有し、前記偏光制御板の水平ストライプ状領域のピ
   ッチと前記レンチキュラーレンズ板のシリンドリカルレ
   ンズのピッチを前記表示パネルの走査線のピッチに対応
   させたことを特徴とする請求項３に記載の立体プロジェ
   クター。
5. 【請求項５】 前記表示パネルの表示部と前記偏光制御
   板とが結像関係となるように前記レンチキュラーレンズ
   板のシリンドリカルレンズの曲率半径と配置間隔を設定
   したことを特徴とする請求項４に記載の立体プロジェク
   ター。
6. 【請求項６】 前記レンチキュラーレンズ板と前記偏光
   制御板を一体に成型したことを特徴とする請求項１〜５
   のいずれかの請求項に記載の立体プロジェクター。