JP2002303822A - 虚像光学表示装置及びそれを用いた3次元映像表示装置 - Google Patents
虚像光学表示装置及びそれを用いた3次元映像表示装置Info
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Abstract
を提供することを目的とする。 【解決手段】 映像情報を表示する映像情報駆動部10
3からの映像を結像光学系102を通して観察者101
の眼の網膜上に虚像を形成する虚像光学表示装置であっ
て、偏光ビームスプリッター105と、この偏光ビーム
スプリッター105に対して光の入射方向と出射方向が
90度の角度をもって配置されている1対の曲面反射鏡
107,110と、前記偏光ビームプリッター105の
入射側の向かい側又は出射側の向かい側に設けられた反
射状態と透過状態が切り替え可能な光学素子108、1
11と、切り替え可能な光学素子108、111と偏光
ビームスプリッター105の間に配置されたλ/4位相
差板106、109と、映像情報駆動部103と偏光ビ
ームスプリッタ105との間に映像情報について画素単
位で偏光方向を可変する偏光可変手段104と、を備え
る。
Description
3次元映像を観察可能な虚像光学表示装置及びそれを用
いた3次元映像表示装置に関する。
映像表示装置が色々な方式のものが提案されている。こ
の中で、眼鏡無しで、且つ立体視の生理的要因間での矛
盾を抑制できるようにした3次元映像表示装置の一例が
特開2000−134643号公報(H04N 13/
04)に開示されている。
き説明する。この装置は、表示対象物体である3次元物
体の全体の奥行き位置を、例えば、複数の結像面間で表
現するものであり、映像情報源506からの映像情報
は、偏光可変装置505により、画素単位で偏光方向を
制御される。そして、偏光可変装置505からの出射偏
光方向により、偏光型2焦点光学系504の二つの結像
面、すなわち、第1結像面502及び第2結像面503
に、偏光方向に応じた輝度比で分離し、表示されるよう
に構成されている。
は心理的要因あるいは錯覚により、画像を実際に表示し
ているのが結像面(502、503)であっても、観察
者501にはあたかもその中間に3次元物体が位置して
いるように感じられる。
は、偏光型2焦点光学系504を用いることにより、別
々の焦点距離にある2つの結像面を表示することが可能
であった。しかし、3つ以上の結像面を同時に表示する
ことは不可能であった。
なされたものにして、より多くの結像面を有する装置を
提供することを目的とする。
情報駆動部からの映像を結像光学系を通して観察者の眼
の網膜上に虚像を形成する虚像光学表示装置であって、
偏光ビームスプリッターに対して光の入射方向と出射方
向が90度の角度をもって配置されている1対の光学系
を備え、前記偏光ビームプリッターの入射側の向かい側
又は出射側の向かい側に反射状態と透過状態が切り替え
可能な光学素子を設け、前記光学系を経た光を偏光ビー
ムスプリッタを通して前記結像光学系に与えることを特
徴とする。
替えることで、観察者の眼の網膜上に形成される虚像の
奥行きを変更できる。
スプリッターの間にλ/4位相差板を配置するとよい。
タとの間に映像情報について画素単位で偏光方向を可変
する偏光可変手段を設けるとよい。
えられる光路の各々が、観察者から見て結像するように
構成する。
り替え可能光学素子を2つ用いることにより、光路を5
通りに可変とすることができ、観察者から見込んだ場合
の虚像の見かけの位置を5通りに選択可能とできる。
記に記載の虚像光学表示装置と、奥行き情報を含んだ3
次元の映像情報源と、この映像情報源からの情報に基づ
き、前記虚像光学表示装置の第1又は第2の反射状態切
り替え可能光学素子の駆動を制御する手段と、前記映像
情報源からの情報に基づき、前記虚像光学表示装置の偏
光可変手段の駆動を制御する手段と、を備えたことを特
徴とする。
ば、奥行き情報の豊かな3次元虚像を得ることができ
る。
き図面を参照して説明する。図1は、この発明の実施形
態における光路部分を中心に示した概略構成図である。
2は結像光学系である。103は映像情報源であり、透
過型又は反射型の液晶パネルとLEDなどの光源により
構成された液晶表示装置や、EL等の自発光型表示装置
で構成される。
について画素単位で偏光方向を可変にする偏光可変装置
であり、この実施形態では、透過型液晶パネルをこれに
用いる。105は入射光の偏光方向により、s偏光を反
射し、p偏光を透過する性質を有する偏光ビームスプリ
ッターである。106及び109は第1及び第2のλ/
4位相差板である。107及び110は第1及び第2曲
面形状反射鏡である。108及び111は入射光の反
射、透過を電気的に制御可能である第1及び第2反射状
態切り替え可能光学素子である。ここでは、反射状態切
り替え可能光学素子は反射状態となった場合をON状
態、透過状態となった場合をOFF状態と定義する。
変装置104によって画素単位に偏光方向を制御され、
偏光ビームスプリッター105に入射する。偏光ビーム
スプリッター105に入射した光の経路は、第1及び第
2反射状態切り替え可能光学素子の状態により、図2に
示す状態−光路対応表図に従って変化する。
0はそれぞれ正のパワーを持っており、これらを反射す
る回数が増すほど、虚像光学系全体における収束パワー
が大きくなり、観察者301から見て、虚像の見かけの
位置は遠くに見える。
を図3に示す。第1虚像結像面302は観察者301か
ら見て最も近い場所に結像面を持ち、第2虚像結像面3
03,第3虚像結像面304、第4虚像結像面305、
第5虚像結像面306の順で観察者301から見て遠い
場所に虚像結像面が位置する。
光の経路について、図2を用いて説明する。
s偏光は第1及び第2反射状態切り替え可能光学素子1
08、111の状態に関わりなく、偏光ビームスプリッ
ター105で反射し、結像光学系102を通って観察者
の眼に与えられて観察される。このとき、観察者には第
1虚像結像面302の位置に虚像が観察される。
p偏光の経路に関して、例として、図2に示す状態IIの
場合について説明する。偏光ビームスプリッター105
に入射したp偏光は、第1反射状態切り替え可能光学素
子108がON状態のため反射し、偏光ビームスプリッ
ター105に入射する。この光情報は第1λ/4位相差
板106を往復することにより、s偏光となるため、偏
光ビームスプリッター105で反射して第2反射状態切
り替え可能光学素子111に入射する。第2反射状態切
り替え可能光学素子111がOFF状態であるため、こ
の光は第2曲面形状反射鏡110に入射し、反射する。
変装置104からs偏光として出射した光により、第1
虚像結像面302に虚像を観察し、偏光可変装置10
4からp偏光として出射した光により、第3虚像結像面
304に虚像を観察する。観察者はこれら2つの虚像
を同時に観察することにより、この2つの虚像面の
中間の空間に三次元的に映像情報を認識することにな
る。
結像面302及び第2虚像結像面303に虚像を観
察し、状態IIIの場合、観察者は第1虚像結像面302
及び第四虚像結像面305に虚像を観察し、状態IV
の場合、観察者は第1虚像結像面302及び第5虚像結
像面306に虚像を観察する。
状態―光路対応表図に示す状態Iから状態IVを目の残像
時間内で順番に遷移させ、あたかも5つの虚像面が存在
しているかのように見せかけるものである。
す。図4を用いてこの回路系を説明する。3次元映像情
報源401は、奥行き情報を含んだ3次元の映像情報源
である。そして、3次元映像情報処理回路402は、3
次元映像情報源401からの映像情報に基づいて反射状
態切り替え可能光学素子制御回路403及び偏光可変装
置制御回路404及び映像情報源駆動回路405を駆動
し、制御する。
03は、第1反射状態切り替え可能光学素子駆動回路4
06及び第2反射状態切り替え可能光学素子駆動回路4
07に図2に示す状態―光路対応表図に従って、ON信
号又はOFF信号を与える。
子駆動回路406、407は、ON信号入力時、第1又
は第2反射状態切り替え可能表示素子を透過状態とする
回路である。そして、偏光可変装置制御回路404は3
次元映像情報処理回路402からの出力に従って、偏光
可変装置の偏光状態を画素単位で制御する回路である。
映像情報源駆動回路405は、映像情報処理回路402
からの出力に従って、映像情報源を駆動する回路であ
る。
映像情報源401から3次元映像情報に従い、反射状態
切り替え可能光学素子制御回路403、偏光可変装置制
御回路404、映像情報源駆動回路405を駆動する。
これにより、第1又は第2又は第3又は第4又は第5の
虚像結像面302、303、304、305、306に
画素ごとに適当な輝度で同一又は異なる映像情報を表示
することにより、観察者301はこれらの虚像結像面の
間の空間に虚像を認識することができる。
ば、単一の映像情報源を用いて結像面を5つ有する3次
元虚像光学系を構成可能である。このため、任意の2つ
の結像面の中間の空間上の任意の位置に虚像を構成可能
となり、より奥行き情報の豊かな三次元虚像を得ること
が可能となる。また、単一の映像情報源を用いることに
より、低コスト化を実現している。また、駆動部のコン
パクト化を実現した構造となっている。
示した概略構成図である。
置の概念図である。
めの概略図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 映像情報を表示する映像情報駆動部から
の映像を結像光学系を通して観察者の眼の網膜上に虚像
を形成する虚像光学表示装置であって、偏光ビームスプ
リッターに対して光の入射方向と出射方向が90度の角
度をもって配置されている1対の光学系を備え、前記偏
光ビームプリッターの入射側の向かい側又は出射側の向
かい側に反射状態と透過状態が切り替え可能な光学素子
を設け、前記光学系を経た光を偏光ビームスプリッタを
通して前記結像光学系に与えることを特徴とした虚像光
学表示装置。 - 【請求項2】 前記切り替え可能な光学素子と偏光ビー
ムスプリッターの間にλ/4位相差板を配置することを
特徴とする請求項1に記載の虚像光学表示装置。 - 【請求項3】 前記映像情報駆動部と偏光ビームスプリ
ッタとの間に映像情報について画素単位で偏光方向を可
変する偏光可変手段を設けたことを特徴とする請求項1
又は2に記載の虚像光学表示装置。 - 【請求項4】 前記切り替え可能光学素子によって切り
替えられる光路の各々が、観察者から見て結像すること
を特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の虚像
光学表示装置。 - 【請求項5】 前記請求項3又は4に記載の虚像光学表
示装置と、奥行き情報を含んだ3次元の映像情報源と、
この映像情報源からの情報に基づき、前記虚像光学表示
装置の第1又は第2の反射状態切り替え可能光学素子の
駆動を制御する手段と、前記映像情報源からの情報に基
づき、前記虚像光学表示装置の偏光可変手段の駆動を制
御する手段と、を備えたことを特徴とする3次元映像表
示装置。
Priority Applications (1)
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JP2016221119A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 株式会社ユニバーサルエンターテインメント | 遊技機 |
KR20170132066A (ko) * | 2016-05-23 | 2017-12-01 | 엘지전자 주식회사 | 차량용 헤드 업 디스플레이 |
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2001
- 2001-04-09 JP JP2001110397A patent/JP3679727B2/ja not_active Expired - Fee Related
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