JP2005077547A - Display device - Google Patents

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Shinichiro Sonoda
慎一郎 園田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the availability of light from lowering when images formed on a plurality of respective liquid crystal panels are displayed so as to be made visible at positions mutually different in depth in a display device. <P>SOLUTION: Optical paths of respective light rays, emitted from respective pictures R1, R2 formed on the liquid crystal panels 11A, 11B by receiving light of lighting from light irradiating parts 31A, 31B and propagated through optical paths with mutually different optical path lengths without passing through the liquid crystal panels 11A, 11B, are made to coincide with each other by being let through an optical path synthesizing part 21 which is a polarizing beam splitter so as to make the respective pictures R1, R2 be visible at the positions with the mutually different depths by being let through the optical path synthesizing part 21. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は表示装置に関し、詳しくは、複数の画像を互いに奥行きが異なる位置に見えるように表示する表示装置に関するものである。   The present invention relates to a display device, and more particularly, to a display device that displays a plurality of images so that they can be seen at different depths.

従来より、複数の液晶パネルに形成された各画像を、奥行き方向において互いに異なる位置に見えるように表示する表示装置が知られている。例えば、所定の間隔を置いて1方向に重ねられた3枚の液晶パネルの内の1枚を半透明にするとともに残りの2枚を透明にして上記半透明となった1枚に対して投影機により画像を投影し、上記半透明にする液晶パネルを順次変更することにより上記3枚の液晶パネルそれぞれに対応した3種類の画像を表示させる表示装置が提案されている(特許文献1参照)。この表示装置では、観察者から各液晶パネルまでの光路長が互いに異なるので、観察者は1方向に重ねられた各液晶パネルに投影された各画像を距離感の違いによって容易に識別することができる。
特開平5−307185号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, there are known display devices that display images formed on a plurality of liquid crystal panels so that they can be seen at different positions in the depth direction. For example, one of three liquid crystal panels stacked in one direction at a predetermined interval is made translucent, and the remaining two are made transparent, and projected onto the translucent one. There has been proposed a display device that displays images of three types corresponding to each of the three liquid crystal panels by sequentially changing the liquid crystal panels that are projected by a projector and making the translucent liquid crystal (see Patent Document 1). . In this display device, since the optical path lengths from the observer to each liquid crystal panel are different from each other, the observer can easily identify each image projected on each liquid crystal panel superimposed in one direction by a difference in distance. it can.
JP-A-5-307185

ところで、上記表示装置は、複数の液晶パネルが1方向に重ねられて、透明化された液晶パネルを通して半透明化された液晶パネル上に投影された画像を観察したり、あるいは、透明化された液晶パネルを通して半透明化された液晶パネル上に画像を投影するように構成されており、投影機から発せられた光は、2枚の透明化された液晶パネルと1枚の半透明化された液晶パネルとを通って観察者に伝播される。   By the way, in the above display device, a plurality of liquid crystal panels are stacked in one direction, and an image projected on a translucent liquid crystal panel through a transparent liquid crystal panel is observed or made transparent. It is configured to project an image on a semi-transparent liquid crystal panel through the liquid crystal panel, and the light emitted from the projector is composed of two translucent liquid crystal panels and one translucent liquid crystal panel. It is transmitted to the observer through the liquid crystal panel.

しかしながら、液晶パネルを透明化したときの透過率は一般に10%以下なので、投影機から発せられた光の強度は観察者に伝播されるまでに1/1000(10%×10%×10%)以下に減衰し、上記表示装置には光の利用効率が低いという問題がある。   However, since the transmittance when the liquid crystal panel is made transparent is generally 10% or less, the intensity of light emitted from the projector is 1/1000 (10% × 10% × 10%) before being transmitted to the observer. Attenuating below, the display device has a problem of low light utilization efficiency.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の液晶パネルそれぞれに形成された画像を互いに奥行きが異なる位置に見えるように表示する場合における光の利用効率の低下を抑制することができる表示装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses a decrease in light use efficiency when displaying images formed on each of a plurality of liquid crystal panels so that the images are viewed at different depths. An object of the present invention is to provide a display device that can be used.

本発明の表示装置は、画像を表示する複数の液晶パネルと、該複数の液晶パネルそれぞれに形成された画像から発せられて、いずれの前記液晶パネルをも通ることなく互いに異なる光路長を有する光路を伝播して入射した各光の光路を一致させる光路合成部とを備え、各液晶パネルに形成された各画像を、光路合成部を通して互いに奥行きが異なる位置に見えるように表示することを特徴とするものである。   The display device of the present invention includes a plurality of liquid crystal panels that display images, and optical paths that are emitted from images formed on each of the plurality of liquid crystal panels and that have different optical path lengths without passing through any of the liquid crystal panels. And an optical path synthesis unit that matches the optical paths of the incident lights, and displays each image formed on each liquid crystal panel so that the images can be seen at different depths through the optical path synthesis unit. To do.

前記光路合成部は偏光ビームスプリッタとすることが好ましい。   The optical path combining unit is preferably a polarization beam splitter.

前記表示装置は、前記液晶パネルへの画像の投影によって該液晶パネルに形成された画像から光が発せられるものである場合には、該液晶パネルに投影される画像を担持した光がいずれの前記液晶パネルをも通過しないように構成することが好ましい。   When the display device emits light from an image formed on the liquid crystal panel by projecting the image onto the liquid crystal panel, the light carrying the image projected onto the liquid crystal panel It is preferable that the liquid crystal panel be configured not to pass through.

なお、前記液晶パネルへ画像を投影する場合には、該液晶パネルを画像投影用のスクリーンとしての機能を果たすことができる状態、すなわち濃淡の少ない不透明な状態とすることが望ましい。   When an image is projected onto the liquid crystal panel, it is desirable that the liquid crystal panel be in a state where it can function as a screen for projecting an image, that is, in an opaque state with little shading.

また、各光の光路を一致させるとは、必ずしも各光の光路が完全に一致する場合、すなわち複数の液晶パネルそれぞれに形成された各画像の中心位置が完全に重なって見える場合に限らず、少なくとも各画像の一部分が互いに重なって見える程度に光路を一致させることを意味する。   Further, matching the optical paths of the respective lights is not limited to the case where the optical paths of the respective lights are completely matched, that is, not only when the center positions of the images formed on each of the plurality of liquid crystal panels seem to be completely overlapped, It means that the optical paths are matched so that at least a part of each image appears to overlap each other.

本発明の表示装置は、画像を表示する複数の液晶パネルと、該複数の液晶パネルそれぞれに形成された画像から発せられて、いずれの上記液晶パネルを通ることなく互いに異なる光路長を有する光路を伝播して入射した各光の光路を一致させる光路合成部とを備え、各液晶パネルに形成された各画像を、光路合成部を通して互いに奥行きが異なる位置に見えるように表示するようにしたので、各液晶パネルに形成された画像から発せられたいずれの液晶パネルをも通過することなく伝播された光に基づいて上記各画像を観察することができ、光路合成部として例えば液晶パネルより光の透過率および反射率が高いビームスプリッタ等を用いることにより、上記光路合成部を通る光の光量の減衰率を液晶パネルを通る光の光量の減衰率より常に低くすることができるので、従来に比して、上記各液晶パネルに形成された各画像を表示する際の光の利用効率の低下を抑制することができる。   The display device of the present invention includes a plurality of liquid crystal panels that display images, and optical paths that are emitted from images formed on the plurality of liquid crystal panels and have different optical path lengths without passing through any of the liquid crystal panels. Since the optical path synthesis unit that matches the optical path of each light that has been propagated and incident, each image formed on each liquid crystal panel is displayed through the optical path synthesis unit so that they can be seen at different depths. Each image can be observed based on the light propagated without passing through any liquid crystal panel emitted from the image formed on each liquid crystal panel. By using a beam splitter or the like having a high rate and reflectivity, the attenuation rate of the amount of light passing through the optical path combining unit is always greater than the attenuation rate of the amount of light passing through the liquid crystal panel. It is possible Kusuru can be suppressed as compared with the prior art, a reduction in the utilization efficiency of light when displaying the image formed on each liquid crystal panel.

また、光路合成部を偏光ビームスプリッタとすれば、上記液晶パネルを透過した光および液晶パネルで反射された光は偏光光となるので、各液晶パネルに形成された画像から発せられた光の偏光方向と上記光路合成部における光の偏光方向とをこの光路合成部を通り上記同方向に射出される光の光量の低下が少なくなるように組み合わせることにより、上記各液晶パネルに形成された各画像を表示する際の光の利用効率の低下をさらに抑制することができる。   If the optical path combining unit is a polarization beam splitter, the light transmitted through the liquid crystal panel and the light reflected by the liquid crystal panel become polarized light, so that the polarization of the light emitted from the image formed on each liquid crystal panel. Each image formed on each liquid crystal panel by combining the direction and the polarization direction of the light in the optical path combining unit so that the decrease in the amount of light emitted through the optical path combining unit in the same direction is reduced. It is possible to further suppress a decrease in the light use efficiency when displaying.

また、上記表示装置が、各液晶パネルへの画像の投影によって該液晶パネルに形成された画像から光が発せられるものである場合には、該液晶パネルに投影される画像を担持した光がいずれの上記液晶パネルをも通過しないように構成すれば、液晶パネルに投影される上記光の光量の減衰を防止することができ、上記各液晶パネルに形成された画像を表示する際の光の利用効率の低下を抑制することができる。   In addition, when the display device emits light from an image formed on the liquid crystal panel by projecting the image onto each liquid crystal panel, the light carrying the image projected on the liquid crystal panel If the liquid crystal panel is configured so as not to pass through the liquid crystal panel, it is possible to prevent the light amount of the light projected onto the liquid crystal panel from being attenuated, and to use light when displaying the image formed on each liquid crystal panel. A decrease in efficiency can be suppressed.

以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態による表示装置の実施例1における概略構成を示す平面図、図2は液晶パネルの構造を示す斜視図、図3は各液晶パネルに画像を形成し表示するタイミングを示すタイミングチャート、図4は実施例2における表示装置の概略構成を示す平面図、図5は実施例3における表示装置の概略構成を示す平面図である。   Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration in Example 1 of a display device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view showing the structure of a liquid crystal panel, and FIG. 3 forms an image on each liquid crystal panel. FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the display device according to the second embodiment, and FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of the display device according to the third embodiment.

本発明の第1の実施の形態の実施例1の表示装置101は、画像を表示する複数の液晶パネル11A、11Bと、液晶パネル11A、11Bそれぞれに形成された画像から発せられて、いずれの上記液晶パネルを通ることなく互いに異なる光路長を有する光路を伝播して互いに異なる方向から入射した各光の光路を一致させる偏光ビームスプリッタである光路合成部21とを備えている。   The display device 101 according to the first embodiment of the first embodiment of the present invention emits a plurality of liquid crystal panels 11A and 11B that display images and images formed on the liquid crystal panels 11A and 11B, respectively. An optical path combining unit 21 that is a polarization beam splitter that propagates optical paths having different optical path lengths without passing through the liquid crystal panel and matches the optical paths of the lights incident from different directions is provided.

この表示装置101は、さらに液晶パネル11A、11Bそれぞれを照明する光照射部31A、31Bと、液晶パネル11A、11Bそれぞれに画像を形成するための画像信号を各液晶パネル11A、11Bに入力するとともに、光照射部31A、31Bによる照明のタイミングを制御するコントローラ41とを有している。   The display device 101 further inputs light irradiation units 31A and 31B for illuminating the liquid crystal panels 11A and 11B and image signals for forming images on the liquid crystal panels 11A and 11B to the liquid crystal panels 11A and 11B. And a controller 41 that controls the timing of illumination by the light irradiation units 31A and 31B.

光路合成部21は、偏光膜を介して2つの3角プリズム21G、21Jを貼り合わせて構成された偏光ビームスプリッタであり、この貼合せ面が偏光面21Hとなっている。この偏光面21Hは、電場ベクトルの方向が紙面に対して垂直方向(図中B方向)であるS成分の光を反射し、電場ベクトルの方向が紙面に対し平行方向(図中矢印A方向)であるP成分の光を透過させる。   The optical path combining unit 21 is a polarization beam splitter configured by bonding two triangular prisms 21G and 21J via a polarizing film, and the bonding surface is a polarization surface 21H. This polarization plane 21H reflects S-component light whose electric field vector direction is perpendicular to the paper surface (B direction in the figure), and the electric field vector direction is parallel to the paper surface (arrow A direction in the figure). The light of P component which is is transmitted.

光照射部31Aの照明を受けて、液晶パネル11Aに形成された画像から発せられたこの画像を示す画像情報を担持したP偏光の光は、図中矢印Y方向に伝播して光路合成部21の3角プリズム21Gの面u1から入射し偏光面21Hを透過して、3角プリズム21Jの面u2から図中矢印Y方向に向けて射出される。   The P-polarized light carrying the image information indicating this image, which is emitted from the image formed on the liquid crystal panel 11A upon receiving the illumination of the light irradiation unit 31A, propagates in the direction of the arrow Y in the figure and passes through the optical path synthesis unit 21. Is incident from the surface u1 of the triangular prism 21G, passes through the polarization plane 21H, and exits from the surface u2 of the triangular prism 21J in the direction of the arrow Y in the figure.

一方、光照射部31Bの照明を受けて、液晶パネル11Bに形成された画像から発せられたこの画像を示す画像情報を担持したS偏光の光は、図中矢印X方向に伝播して光路合成部21の3角プリズム21Jの面u3から入射し偏光面21Hで反射され、3角プリズム21Jの面u2から図中矢印Y方向に向けて射出される。   On the other hand, the S-polarized light carrying image information indicating this image, which is emitted from the image formed on the liquid crystal panel 11B under the illumination of the light irradiation unit 31B, propagates in the direction of the arrow X in the figure to synthesize the optical path. The light enters from the surface u3 of the triangular prism 21J of the unit 21 and is reflected by the polarization surface 21H, and is emitted from the surface u2 of the triangular prism 21J in the direction of the arrow Y in the drawing.

なお、図2に示すように、上記液晶パネル11A、11Bは偏光方向が互いに直交する2枚の偏光板18A、18Bの間に液晶19を挟み込んだ公知のものであり、液晶パネルを透過または反射した光は偏光光となる。   As shown in FIG. 2, the liquid crystal panels 11A and 11B are known ones in which a liquid crystal 19 is sandwiched between two polarizing plates 18A and 18B whose polarization directions are orthogonal to each other, and are transmitted or reflected through the liquid crystal panel. The obtained light becomes polarized light.

上記構成からなる表示装置101において、光路合成部21の面u2の側の視点位置E1からこの面u2を通して液晶パネル11A、および11Bを観察すると、液晶パネル11Aに表示された画像R1は液晶パネル11Bに表示された画像R2より距離K11だけ手前に見え、各画像が互いに奥行きが異なる位置に見える。すなわち、液晶パネル11Aを観察するときの視点位置E1から液晶パネル11Aまでの光路長が、液晶パネル11Bを観察するときの視点位置E1から液晶パネル11Bに向かう光路中の位置F1までの光路長に等しいとすると、上記距離K11は位置F1から液晶パネル11Bまでの光路L11における光路長となる。   In the display device 101 configured as described above, when the liquid crystal panels 11A and 11B are observed through the surface u2 from the viewpoint position E1 on the surface u2 side of the optical path combining unit 21, the image R1 displayed on the liquid crystal panel 11A is the liquid crystal panel 11B. From the image R2 displayed on the screen, it can be seen in front by a distance K11, and each image can be seen at a position having a different depth. That is, the optical path length from the viewpoint position E1 when observing the liquid crystal panel 11A to the liquid crystal panel 11A is the optical path length from the viewpoint position E1 when observing the liquid crystal panel 11B to the position F1 in the optical path toward the liquid crystal panel 11B. If equal, the distance K11 is an optical path length in the optical path L11 from the position F1 to the liquid crystal panel 11B.

ここでは、表示装置101が空気中に配置されており、空気の屈折率が概略1なので光路L11の光路長=距離K11とする。   Here, since the display device 101 is disposed in the air and the refractive index of air is approximately 1, the optical path length of the optical path L11 = the distance K11.

上記表示装置101により画像の表示を行なうときには、コントローラ41により、液晶パネル11A、11Bそれぞれに画像を形成するための画像信号と、光照射部31A、31Bによる液晶パネル11A、11Bの照明を図3に示すタイミングチャートに従って制御する。   When the display device 101 displays an image, the controller 41 displays an image signal for forming an image on each of the liquid crystal panels 11A and 11B and illumination of the liquid crystal panels 11A and 11B by the light irradiation units 31A and 31B as shown in FIG. Control is performed according to the timing chart shown in FIG.

図3のタイミングチャートに示すように、始めの時間帯T1においては、液晶パネル11Aに画像R1が形成されるとともに、光照射部31Aにより液晶パネル11Aが照明され、液晶パネル11Aに形成された画像R1が表示される。このとき、液晶パネル11Bには画像が形成されず、光照射部31Bは液晶パネル11Bを照明しない。   As shown in the timing chart of FIG. 3, in the first time zone T1, the image R1 is formed on the liquid crystal panel 11A, and the liquid crystal panel 11A is illuminated by the light irradiation unit 31A, and the image formed on the liquid crystal panel 11A. R1 is displayed. At this time, no image is formed on the liquid crystal panel 11B, and the light irradiation unit 31B does not illuminate the liquid crystal panel 11B.

次の時間帯T2においては、液晶パネル11Bに画像R2が形成されるとともに、光照射部31Bにより液晶パネル11Bが照明され、液晶パネル11Bに形成された画像R2が表示される。このとき、液晶パネル11Aには画像が形成されず、光照射部31Aは液晶パネル11Aを照明しない。   In the next time zone T2, the image R2 is formed on the liquid crystal panel 11B, and the liquid crystal panel 11B is illuminated by the light irradiation unit 31B, and the image R2 formed on the liquid crystal panel 11B is displayed. At this time, no image is formed on the liquid crystal panel 11A, and the light irradiation unit 31A does not illuminate the liquid crystal panel 11A.

次の時間帯T3においては、液晶パネル11Aに画像R1が形成されるとともに、光照射部31Aにより液晶パネル11Aが照明され、液晶パネル11Aに形成された画像R1が表示される。このとき、液晶パネル11Bには画像が形成されず、光照射部31Bは液晶パネル11Bを照明しない。   In the next time period T3, the image R1 is formed on the liquid crystal panel 11A, and the liquid crystal panel 11A is illuminated by the light irradiation unit 31A, and the image R1 formed on the liquid crystal panel 11A is displayed. At this time, no image is formed on the liquid crystal panel 11B, and the light irradiation unit 31B does not illuminate the liquid crystal panel 11B.

このように、表示装置101では、画像R1および画像R2が、光路合成部21を通して観察者の視野内の同一領域に重ねられて、かつ観察者から互いに異なる距離に互いに異なるタイミングで表示される。これにより、画像R1と画像R2とを、各画像の表示スペースを小さくすることなく、かつ互いに他の画像を覆い隠して妨げる等のことなく表示させることができる。また、観察者は上記各画像を距離感の違いによって容易に識別することができる。   As described above, in the display device 101, the image R1 and the image R2 are superimposed on the same region in the field of view of the observer through the optical path synthesis unit 21, and are displayed at different distances from the observer at different timings. As a result, the image R1 and the image R2 can be displayed without reducing the display space of each image and without hiding and interfering with other images. In addition, the observer can easily identify each image based on a difference in distance.

なお、図4の実施例2に示すように、液晶パネル11Bおよび光照射部31Bの向きを液晶パネル11Aおよび光照射部31Aと同じ向きとなるように変更するとともに、液晶パネル11Bと光路合成部21との間の光路に3角プリズムからなる全反射ミラー51を配置し、液晶パネル11Bに形成された画像から発せられた図中矢印Y方向に伝播する光を上記全反射ミラー51の全反射面51Hで反射させた後に、光路合成部21の面u3に入射させるようにすることもできる。   In addition, as shown in Example 2 of FIG. 4, while changing the direction of liquid crystal panel 11B and light irradiation part 31B so that it may become the same direction as liquid crystal panel 11A and light irradiation part 31A, liquid crystal panel 11B and optical path composition part A total reflection mirror 51 composed of a triangular prism is disposed in the optical path between the light and the light 21, and the light propagating from the image formed on the liquid crystal panel 11 </ b> B and propagating in the direction of arrow Y in the figure is totally reflected by the total reflection mirror 51. It is also possible to make the light incident on the surface u3 of the optical path combining unit 21 after being reflected by the surface 51H.

この場合、観察からは、液晶パネル11Aに表示された画像R1は液晶パネル11Bに表示された画像R2より距離K12だけ手前に見える。すなわち、上記距離K12は上記位置F1から全反射面51Hまでの光路L12における光路長と全反射面51Hから液晶パネル11Bまでの光路L13における光路長との和となる。   In this case, from the observation, the image R1 displayed on the liquid crystal panel 11A can be seen in front of the image R2 displayed on the liquid crystal panel 11B by a distance K12. That is, the distance K12 is the sum of the optical path length in the optical path L12 from the position F1 to the total reflection surface 51H and the optical path length in the optical path L13 from the total reflection surface 51H to the liquid crystal panel 11B.

また、図5の実施例3に示すように、上記全反射ミラー51の代わりに、偏光膜を介して2つの3角プリズム61G、61Jを貼り合わせて構成された偏光ビームスプリッタ61を配置するようにしてもよい。ここで、上記貼合せ面である偏光面61Hは、電場ベクトルの方向が紙面に対して垂直方向(図中B方向)であるS成分の光を反射し、電場ベクトルの方向が紙面に対し平行方向(図中矢印A方向)であるP成分の光を透過させる。これにより、液晶パネル11Bに形成された画像から発せられたS偏光の光は、図中矢印Y方向に伝播し3角プリズム61Gの面v1を通って偏光面61Hで反射され3角プリズム61Gの面v2を通った後、光路合成部21の面u3に入射する。   Further, as shown in the third embodiment of FIG. 5, a polarizing beam splitter 61 configured by bonding two triangular prisms 61G and 61J through a polarizing film is disposed instead of the total reflection mirror 51. It may be. Here, the polarization plane 61H, which is the bonding surface, reflects S-component light whose electric field vector direction is perpendicular to the paper surface (direction B in the figure), and the electric field vector direction is parallel to the paper surface. The light of P component which is a direction (direction of arrow A in the figure) is transmitted. As a result, the S-polarized light emitted from the image formed on the liquid crystal panel 11B propagates in the direction of the arrow Y in the figure, passes through the surface v1 of the triangular prism 61G, and is reflected by the polarizing surface 61H. After passing through the surface v2, the light enters the surface u3 of the optical path combining unit 21.

この場合、観察からは、液晶パネル11Aに表示された画像R1は液晶パネル11Bに表示された画像R2より距離K13だけ手前に見える。すなわち、上記距離K13は上記位置F1から偏光面61Hまでの光路L14における光路長と偏光面61Hから液晶パネル11Bまでの光路L15における光路長との和となる。   In this case, from the observation, the image R1 displayed on the liquid crystal panel 11A can be seen in front of the image R2 displayed on the liquid crystal panel 11B by a distance K13. That is, the distance K13 is the sum of the optical path length in the optical path L14 from the position F1 to the polarization plane 61H and the optical path length in the optical path L15 from the polarization plane 61H to the liquid crystal panel 11B.

上記第1の実施の形態においては、光路合成部として偏光ビームスプリッタを用いたが、このような場合に限らず、上記偏光ビームスプリッタを単なるビームスプリッタに変更してもよい。この場合には、各液晶パネルから発せられビームスプリッタを通った光は光量が1/2に減衰する。   In the first embodiment, the polarization beam splitter is used as the optical path combining unit. However, the present invention is not limited to this, and the polarization beam splitter may be changed to a simple beam splitter. In this case, the amount of light emitted from each liquid crystal panel and passing through the beam splitter is attenuated to ½.

以下、本発明の第2の実施の形態の表示装置を示す。図6は第2の実施の形態の表示装置の概略構成を示す平面図である。   A display device according to the second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 6 is a plan view showing a schematic configuration of the display device according to the second embodiment.

上記表示装置102は、画像を表示する複数の液晶パネル12A、12B、…(以後、液晶パネル12A、12B、…をまとめて液晶パネル12ともいう)と、液晶パネル12A、12B、…に形成された画像Ra、Rb、…(以後、画像Ra、Rb、…をまとめて画像Rともいう)から発せられて上記いずれの液晶パネルをも通ることなく互いに異なる光路長を有する光路を伝播して入射した各光の光路を一致させるビームスプリッタである光路合成部22A、22B、…(以後、光路合成部22A、22B、22C、…をまとめて光路合成部22ともいう)とを備えている。   The display device 102 is formed into a plurality of liquid crystal panels 12A, 12B,... For displaying images (hereinafter, the liquid crystal panels 12A, 12B,... Are collectively referred to as the liquid crystal panel 12) and the liquid crystal panels 12A, 12B,. , Which are emitted from the images Ra, Rb,... (Hereinafter, the images Ra, Rb,... Are collectively referred to as an image R) and propagate through the optical paths having different optical path lengths without passing through any of the liquid crystal panels. .. (Hereinafter, the optical path combining units 22A, 22B, 22C,... Are collectively referred to as the optical path combining unit 22).

上記各光路合成部22は、液晶パネル12B、12C…から発せられた上記各画像Rを示す画像情報を担持した各光を、各光路合成部22を通る共通の光路KK上に射出する。   Each of the optical path combining units 22 emits each light carrying image information indicating each of the images R emitted from the liquid crystal panels 12B, 12C... Onto a common optical path KK passing through each of the optical path combining units 22.

この表示装置102は、さらに各液晶パネル12それぞれを照明する光照射部32A、32B、…(以後、光照射部32A、32B、…をまとめて光照射部32ともいう)と、上記光路KKの向きを変更する反射ミラーM1、M2、M3、M4と、各液晶パネル12それぞれに画像を形成するための画像信号を各液晶パネル12に入力するとともに、各光照射部32による各液晶パネル12の照明のタイミングを制御するコントローラ42とを有している。   The display device 102 further includes light irradiators 32A, 32B,... For illuminating the liquid crystal panels 12 (hereinafter, the light irradiators 32A, 32B,... Are collectively referred to as the light irradiators 32) and the optical path KK. Reflecting mirrors M1, M2, M3, and M4 that change the direction, and image signals for forming images on the respective liquid crystal panels 12 are input to the respective liquid crystal panels 12, and the light irradiation units 32 of the respective liquid crystal panels 12 And a controller 42 for controlling the timing of illumination.

各光路合成部22は、それぞれ2つの3角プリズム(光路合成部22Aは3角プリズム22Ag、22Aj、光路合成部22Bは3角プリズム22Bg、22Bj、以下同様)を貼り合わせて構成したビームスプリッタであり、この貼合せ面が光を2方向に分岐する光分岐面22Ah、22Bh、…(以後、光分岐面22Ah、22Bh、…をまとめて光分岐面22hともいう)となっている。なお、以後、3角プリズム22Ag、3角プリズム22Bg、…をまとめて3角プリズム22Gともいう。また、3角プリズム22Aj、3角プリズム22Bj、…をまとめて3角プリズム22Jともいう。   Each optical path combining unit 22 is a beam splitter formed by bonding two triangular prisms (the optical path combining unit 22A is a triangular prism 22Ag, 22Aj, the optical path combining unit 22B is a triangular prism 22Bg, 22Bj, and so on). The bonding surface is a light branching surface 22Ah, 22Bh,... For branching light in two directions (hereinafter, the light branching surfaces 22Ah, 22Bh,... Are collectively referred to as a light branching surface 22h). Hereinafter, the triangular prism 22Ag, the triangular prism 22Bg,... Are collectively referred to as a triangular prism 22G. Further, the triangular prism 22Aj, the triangular prism 22Bj,... Are collectively referred to as a triangular prism 22J.

各光路合成部22の光分岐面22hは偏光面ではないので、電場ベクトルの方向に拘らず、図中Y方向から3角プリズム22Gの面g1に入射した光を、この光の光量の1/2を反射して3角プリズム22G側の面g2から射出し、上記光の光量の1/2を透過して3角プリズム22Jの面j2から射出する。なお、上記面g1、面g2、面j1、面j2の記号は各光路合成部22共に同じ方向に面しているものに対しては同じ記号を用いる。   Since the light splitting surface 22h of each optical path combining unit 22 is not a polarization plane, the light incident on the surface g1 of the triangular prism 22G from the Y direction in the figure is 1 / of the light quantity regardless of the direction of the electric field vector. 2 is reflected and emitted from the surface g2 on the triangular prism 22G side, and ½ of the light quantity of the light is transmitted and emitted from the surface j2 of the triangular prism 22J. It should be noted that the same symbols are used for the surfaces g1, g2, j1, and j2 when the optical path combining units 22 face the same direction.

したがって、各光照射部32の照明を受けて、各液晶パネル12に形成された画像Rから発せられたこの画像Rを示す画像情報を担持した光は、図中矢印Y方向に伝播し各光路合成部22の3角プリズム22gの面g1から入射し、この面g1から入射した光量の1/2の光量は光分岐面22hを透過して3角プリズム22jの面j2から図中矢印Y方向に射出され、上記面g1から入射した光量の1/2の光量は光分岐面22hで反射され3角プリズム22gの面g2から図中矢印X方向に射出される。   Therefore, the light carrying the image information indicating the image R emitted from the image R formed on each liquid crystal panel 12 upon receiving the illumination of each light irradiation unit 32 propagates in the direction of the arrow Y in the figure and passes through each optical path. Incident light from the surface g1 of the triangular prism 22g of the synthesizer 22 and half the amount of light incident from this surface g1 is transmitted through the light branching surface 22h and from the surface j2 of the triangular prism 22j in the direction of arrow Y in the figure. The amount of light that is ½ of the amount of light incident from the surface g1 is reflected by the light branching surface 22h and emitted from the surface g2 of the triangular prism 22g in the direction of the arrow X in the figure.

ここで、光路合成部22A以外の光路合成部22B、22C…においては、3角プリズム22Gの面g2から図中矢印X方向に向けて射出された光は上記光路KKを伝播して隣接する各光路合成部22の3角プリズム22Jの面j1に入射する。   Here, in the optical path synthesis units 22B, 22C... Other than the optical path synthesis unit 22A, the light emitted from the surface g2 of the triangular prism 22G in the direction of the arrow X in the figure propagates through the optical path KK and is adjacent to each other. The light enters the surface j1 of the triangular prism 22J of the optical path combining unit 22.

したがって、各液晶パネル12に形成された各画像から発せられた上記光は、各光路合成部22の面g1から入射し光分岐面22hを透過したり、あるいはこの光分岐面22hで反射され、上記各光は各光分岐面22hで光量が1/2に減衰されながら光路合成部22Aの上記面j2側を臨む視点位置E2に向かう。   Therefore, the light emitted from each image formed on each liquid crystal panel 12 is incident from the surface g1 of each optical path combining unit 22 and transmitted through the light branching surface 22h or reflected by the light branching surface 22h. Each light heads to the viewpoint position E2 facing the surface j2 side of the optical path combining unit 22A while the light amount is attenuated to ½ at each light branch surface 22h.

すなわち、液晶パネル12Aに形成された画像Raを示す画像情報を担持した光は、光路合成部22Aの面g1から入射し、光分岐面22Ahを透過して面j2から図中矢印Y方向に向けて射出され視点位置E2に向かう。一方、光路合成部22Aの面j1に向かう光路KK上に並ぶ光路合成部22B、22C、…の各光分岐面22Bh、22Ch、…で反射され光路合成部22Aに向かって光路KK上伝播する光は、各光路合成部22B、22Cを通って最終的に光路合成部22Aの面j1に入射し光分岐面22Ahで反射され面j2から図中矢印Y方向に向けて射出され視点位置E2に向かう。   That is, the light carrying the image information indicating the image Ra formed on the liquid crystal panel 12A is incident from the surface g1 of the optical path combining unit 22A, passes through the light branching surface 22Ah, and is directed from the surface j2 to the arrow Y direction in the drawing. Are ejected toward the viewpoint position E2. On the other hand, the light that is reflected by the light branching surfaces 22Bh, 22Ch,... Of the optical path combining units 22B, 22C,... Arranged on the optical path KK toward the surface j1 of the optical path combining unit 22A and propagates on the optical path KK toward the optical path combining unit 22A. Passes through the optical path combining units 22B and 22C, finally enters the surface j1 of the optical path combining unit 22A, is reflected by the light branching surface 22Ah, is emitted from the surface j2 in the direction of the arrow Y in the figure, and travels toward the viewpoint position E2. .

上記構成からなる表示装置102において、上記視点位置E2から面j2を通して各液晶パネル12を観察すると、例えば、液晶パネル12Aに表示された画像Raは液晶パネル12Bに表示された画像Rbより距離Kaだけ手前に見える。ここで、距離Kaは、視点位置E2から液晶パネル12Aまでの光路長と、視点位置E2から液晶パネル12Bまでの光路長との差であり、光分岐面22Ahから光分岐面22Bhまでの光路Laにおける光路長である。   In the display device 102 configured as described above, when each liquid crystal panel 12 is observed from the viewpoint position E2 through the surface j2, for example, the image Ra displayed on the liquid crystal panel 12A is a distance Ka from the image Rb displayed on the liquid crystal panel 12B. It looks in front. Here, the distance Ka is the difference between the optical path length from the viewpoint position E2 to the liquid crystal panel 12A and the optical path length from the viewpoint position E2 to the liquid crystal panel 12B, and the optical path La from the optical branch surface 22Ah to the optical branch surface 22Bh. Is the optical path length at.

また、上記と同様の理由により、液晶パネル12Bに表示された画像は、液晶パネル12Cに表示された画像より光分岐面22Bhから光分岐面22Chまでの光路Lbにおける光路長分だけ手前に見え、以下同様に、例えば液晶パネル12Hに表示された画像Rhは図中の光路Lhにおける光路長分だけ液晶パネル12Iに表示された画像Riより手前に見え、液晶パネル12Iに表示された画像Riは図中の光路Liにおける光路長分だけ液晶パネル12Jに表示された各画像Rjより手前に見える。   Further, for the same reason as described above, the image displayed on the liquid crystal panel 12B appears in front of the image displayed on the liquid crystal panel 12C by the optical path length in the optical path Lb from the light branching surface 22Bh to the light branching surface 22Ch. Similarly, for example, the image Rh displayed on the liquid crystal panel 12H is seen in front of the image Ri displayed on the liquid crystal panel 12I by the optical path length in the optical path Lh in the figure, and the image Ri displayed on the liquid crystal panel 12I is It is visible in front of each image Rj displayed on the liquid crystal panel 12J by the length of the optical path in the middle optical path Li.

表示装置102により画像の表示を行なうときには、コントローラ42により、各液晶パネル12それぞれに画像を形成するための各画像信号と、各光照射部32による各液晶パネル12の照明を行なうための信号とを同期させ、上記実施の形態1と同様に、各画像Ra、Rb、…が互いに異なるタイミングで表示されるように制御を行なう。これにより、画像Ra、画像Rb、画像Rc、…を、互いに他の画像の表示を覆い隠して妨げる等のことなく表示させることができるとともに、観察者は各液晶パネルの画像を距離感の違いによって容易に識別することができる。   When displaying an image on the display device 102, the controller 42 causes each image signal for forming an image on each liquid crystal panel 12 and a signal for illuminating each liquid crystal panel 12 by each light irradiation unit 32. Are controlled so that the images Ra, Rb,... Are displayed at different timings as in the first embodiment. As a result, the image Ra, the image Rb, the image Rc,... Can be displayed without obstructing and hiding the display of other images, and the observer can view the images on the liquid crystal panels with a difference in distance. Can be easily identified.

上記第1および第2の実施の形態においては、各液晶パネルが画像を形成する機能を有するものとし、光照射部が上記液晶パネルに形成された画像を照明するものとしたが、このような場合に限らず、各液晶パネルを半透明なスクリーン状態とし、光照射部を上記液晶パネルからなる半透明スクリーンに対して画像を投影するものとしてもよい、このようにしても上記第1および第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。例えば、図1において、液晶パネル11A、11Bをそれぞれ半透明なスクリーン状態とし、光照射部31A′31B′を、半透明なスクリーン状態となった液晶パネル11A、11Bに対して画像を投影する投影機として表示装置101′を構成することもできる。   In the first and second embodiments, each liquid crystal panel has a function of forming an image, and the light irradiation unit illuminates the image formed on the liquid crystal panel. Not limited to this case, each liquid crystal panel may be in a translucent screen state, and the light irradiation unit may project an image onto the translucent screen made of the liquid crystal panel. The same effect as in the second embodiment can be obtained. For example, in FIG. 1, the liquid crystal panels 11A and 11B are in a translucent screen state, and the light irradiation unit 31A'31B 'is a projection that projects an image onto the liquid crystal panels 11A and 11B in the translucent screen state. The display device 101 'can also be configured as a machine.

本発明の第1の実施の形態による表示装置の実施例1における概略構成を示す平面図The top view which shows schematic structure in Example 1 of the display apparatus by the 1st Embodiment of this invention 液晶パネルの構造を示す斜視図Perspective view showing structure of liquid crystal panel 各画像を表示させるタイミングを示すタイミングチャートTiming chart showing the timing to display each image 実施例2の表示装置の概略構成を示す平面図The top view which shows schematic structure of the display apparatus of Example 2. 実施例3の表示装置の概略構成を示す平面図The top view which shows schematic structure of the display apparatus of Example 3. 第2の実施の形態の表示装置の概略構成を示す平面図The top view which shows schematic structure of the display apparatus of 2nd Embodiment

符号の説明Explanation of symbols

11A、11B 液晶パネル
21 光路合成部
31A、31B 光照射部
41 コントローラ
101 表示装置
11A, 11B Liquid crystal panel 21 Optical path synthesis unit 31A, 31B Light irradiation unit 41 Controller 101 Display device

Claims (3)

画像を表示する複数の液晶パネルと、該複数の液晶パネルそれぞれに形成された画像から発せられて、いずれの前記液晶パネルをも通ることなく互いに異なる光路長を有する光路を伝播して入射した各光の光路を一致させる光路合成部とを備え、
前記各液晶パネルに形成された各画像を、前記光路合成部を通して互いに奥行きが異なる位置に見えるように表示することを特徴とする表示装置。
A plurality of liquid crystal panels that display images, and images that are emitted from images formed on the plurality of liquid crystal panels and propagate through light paths having different optical path lengths without passing through any of the liquid crystal panels. An optical path synthesis unit that matches the optical path of light,
A display device, wherein each image formed on each liquid crystal panel is displayed through the optical path combining unit so as to be seen at different depths.
前記光路合成部が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記載の表示装置。 The display device according to claim 1, wherein the optical path combining unit is a polarization beam splitter. 前記表示装置が、前記液晶パネルへの画像の投影によって該液晶パネルに形成された画像から光が発せられるものである場合には、該液晶パネルに投影される画像を担持した光がいずれの前記液晶パネルをも通過しないように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の表示装置。 When the display device emits light from an image formed on the liquid crystal panel by projecting the image on the liquid crystal panel, the light carrying the image projected on the liquid crystal panel 3. The display device according to claim 1, wherein the display device is configured not to pass through the liquid crystal panel.
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