JP2012088503A

JP2012088503A - 立体眼鏡

Info

Publication number: JP2012088503A
Application number: JP2010234745A
Authority: JP
Inventors: Hiroatsu Fukutomi; 弘敦福冨; Kazuyoshi Amihoshi; 和敬網干; Tadashi Furukawa; 直史古川
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-05-10
Also published as: US20120092764A1

Abstract

【課題】任意の視聴者が２Ｄ映像と３Ｄ映像を選択的に視聴することができる、製造コストを抑えた立体眼鏡を提供する。
【解決手段】回転方向が互いに逆の円偏光を、互いに直交する偏光方向をもつ直線偏光に変換する一対の偏光変換光学系と、前記一対の光学素子のうちの何れか一方の前方に挿入可能に設けられ、前記円偏光の回転方向を逆転させる１／２位相差板とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は視聴者に３Ｄ映像を提供する立体眼鏡に関し、特に、容易に３Ｄ映像と２Ｄ映像を切り替え可能な立体眼鏡に関する。

近年、３Ｄ映像が盛んとなり映画館等でも簡単に３Ｄの映画を観賞することができる。しかし、一般的に３Ｄ映像を視聴するためには、それ専用の眼鏡（以下、立体眼鏡）を視聴者が装着する必要がある。３Ｄ映像の視聴は、これまでにはない臨場感を提供するが、それによる「３Ｄ酔い」が問題視されている。これは、特に映画館などの大画面でリアルな３Ｄ映像を視聴する際に、頭痛やめまい等によって視聴者が気分を害する現象である。よって、簡単に３Ｄ映像を２Ｄ映像に切り替えることで、視聴者の「３Ｄ酔い」を回復させることが求められる。特許文献１では、液晶デバイスのような位相変調素子を立体眼鏡に装着させることによって、眼鏡に入射する映像光の偏光を制御することで、２Ｄ映像と３Ｄ映像を視聴者が選択的に切替えることができる。

特開平１０−２３９６４１号公報

立体眼鏡に液晶デバイスを用いると眼鏡自体が高価となるコスト面の問題がある。また映画館などの公共の場で使用する場合は盗難の恐れもある。そこで本発明は、任意の視聴者が２Ｄ映像と３Ｄ映像を選択的に視聴することができる、製造コストを抑えた立体眼鏡の提供を目的とする。

本発明の一態様は立体眼鏡であって、回転方向が互いに異なる２つの円偏光（１１、１２）を互いに異なる偏光方向の直線偏光（１７、１８、１９、２０）に変換すると共に、前記各直線偏光（１７、１８、１９、２０）をその偏光方向毎に射出する一対の偏光変換光学系（２３）と、前記一対の偏光変換光学系（２３）のうちの何れか一方の前方に挿入可能に設けられ、前記円偏光（１１、１２）の回転方向を逆転させる１／２位相差板とを備えることを要旨とする。

また、各前記偏光変換光学系（２３）は、円偏光を直線偏光に変換する１／４位相差板（１６）と、前記１／４位相差板（１６）の後方に設けられる偏光板（２１（２２））とを有することが好ましい。

左右の光学経路のうち何れか一方の光学経路に１／２位相差板の挿入するだけで、３次元映像から２次元映像に切り替えることができる。従って、立体眼鏡を簡便に構成できるため、その製造コストを削減できる。

本発明の実施例１に係る立体眼鏡を用いた一般的な３Ｄ映像の視聴概念図である。本発明の実施例１に係る立体眼鏡を用いた２Ｄ映像の視聴概念図である。本発明の実施例１に係る立体眼鏡の斜視図である。本発明の実施例２における３Ｄ映像の映像信号と液晶デバイスとの動作関係を示す図である。本発明の実施例２に係る立体眼鏡の概略構成図である。本発明の実施例２における３Ｄ映像の映像信号と液晶デバイスとの動作関係を示す図である。本発明の実施例２係る立体眼鏡の一構成例を示す図である。本発明の実施例２係る立体眼鏡の一構成例を示す図である。本発明の実施例２における３Ｄ映像の映像信号と液晶デバイスとの動作関係を示す図である。

本発明に係る各実施例について図面を参照して説明する。

図１は、立体眼鏡１００を用いた一般的な３Ｄ映像の視聴概念図である。立体映像システムが表示する映像光は左目用の映像光１１と右目用の映像光１２の２種類が存在し、それぞれ反対方向に回転する円偏光の状態となっている。この映像光１１、１２は、１／４位相差板１６、１６と、偏光板２１、２２とによって構成される一対の偏光変換光学系２３によって、互いに異なる偏光方向の直線偏光に変換され、各直線偏光はそれぞれの偏光方向毎に射出される。

この詳細を以下に述べる。左目用の映像光１１および右目用の映像光１２は、それぞれ左目用の光学経路Ｌ、右目用の光学経路Ｒを進行し、立体眼鏡１００内の１／４位相差板（１／４波長板）１６、１６によって互いに直交する偏光方向の直線偏光１９、２０に変換される。次に、左目用の光学経路Ｌでは、円偏光である左目用の映像光１１から直線偏光に変換された左目用の映像光１９のみを透過させる偏光板２１によって左目用の映像光のみが左目に到達する。右目用の映像光１２が右目に到達する仕組みも同様であり、直線偏光に変換された右目用の映像光２０のみを透過させる偏光板２２によって右目用の映像光のみが左目に到達する。この仕組みにより、左目には左目用の映像光１１に起因する光のみが到達し、右目には右目用の映像光１２に起因する光のみが到達するため、視聴者は３Ｄ映像を視聴することができる。

ここで、３Ｄ酔いをした視聴者に２Ｄの映像を視聴させるためには、両目に同じ映像光に起因する光を到達させなければならない。本実施例に係る立体眼鏡としての立体眼鏡１０の構成を図２に示す。なお、図１と同じ構成については同一番号を付し、その説明を割愛する。

図２の構成例では、図１の実施例でも示した左目の光学経路Ｌ上に１／２位相差板（１／２波長板）１３が挿入される。実施例で述べたように、立体映像システムが表示する左目用の映像光１１及び右目用の映像光１２は互いに反対の回転方向の円偏光となっている。本実施例では、左目用の光学経路Ｌ、右目用の光学経路Ｒの何れか一方の光学経路において、１／４位相差板１６の前に１／２位相差板１３を挿入する。例えば図２に示すように、１／２位相差板１３を左目用の光学経路Ｌ上に挿入した場合、左目用の映像光１１、右目用の映像光１２は、１／２位相差板１３によってその円偏光の回転方向が逆転し、それぞれ映像光１４、映像光１５になる。従って、左目用の映像光１１は右目用の映像光１２と同じ回転方向をもつ円偏光の映像光１４になり、右目用の映像光１２は、左目用の映像光１１と同じ回転方向をもつ円偏光の映像光１５になる。この円偏光の映像光１４、１５は１／４位相差板１６によって、それぞれ直線偏光１７、１８に変換される。しかしながら、直線偏光１７の偏光方向は、１／２位相差板１３を通さないときに得られる右目用の映像光１２の直線偏光２０に等しく、直線偏光１８の偏光方向は、１／２位相差板１３を通さないときに得られる左目用の映像光１１の直線偏光１９に等しい。偏光板２１によって左目用の映像光１１に起因する直線偏光１７は遮断されるため、左目には右目用の映像光のみが到達する。以上のように、左目用の光学経路Ｌのみに１／２位相差板１３を挿入することによって、視聴者の両目には右目用の映像光１２に起因する光のみが到達し、視聴者は２Ｄの映像を視聴することができる。例えば、図３（ａ）〜（ｃ）のように、１／２位相差板１３を左目用の光学経路Ｌまたは右目用の光学経路Ｒに簡単に挿入できる構造の立体眼鏡１０であれば、個々の視聴者が３Ｄ映像と２Ｄ映像を選択的に視聴することができ、３Ｄ酔いの対策にもなる。１／２位相差板１３は、例えばヒンジやガイド溝など（図示せず）を用いて立体眼鏡１０のフレーム本体、１／４位相差板１６などに取り付けられる。

本実施例では、従来の立体眼鏡において１／４位相差板と偏光板が１つの部品として構成されている場合であっても、１／２位相差板を付加する構成のため、視聴者が３Ｄ映像と２Ｄ映像を簡単に選択できる。

実施例１では、立体眼鏡１０に入射する映像光１１、１２が左目用と右目用と異なる偏光特性を有していることを前提としている。一方、立体映像システムが左目用の映像光と右目用の映像光とを時間軸方向に分離して交互に表示し、それに同期して立体眼鏡の左右の液晶デバイスがシャッターとして排他的に透過と遮断を切り替えることで、視聴者に３次元映像を認識させている方式もある。従来の立体眼鏡では液晶デバイスの駆動方式が固定されていたため、視聴者が任意に２Ｄ映像と３Ｄ映像の視聴を切り替えることはできなかった。実施例２では、左目用の映像光と右目用の映像光を時間軸方向に分離して出力される３Ｄ映像の環境下において、視聴者が２Ｄ映像と３Ｄ映像の視聴を簡単に切り替えることができる立体眼鏡を提供する。

具体的には、シャッターとしての液晶デバイスを利用した立体眼鏡において、液晶への電圧印加のタイミング制御を行う機能を提供する。

以下に、本発明に係る立体眼鏡３０の実施例を示す。図４に、３Ｄ映像を視聴するときの、３Ｄ映像の映像信号４１と左目用及び右目用液晶デバイス３１、３２との動作関係を示す。図４に示すように、立体映像システム（図示せず）は左目用の映像と右目用の映像が交互に切り替わる映像信号４１を生成し、これらの映像を表示する。この映像信号４１と同期して左右それぞれの液晶デバイス３１、３２を駆動するための同期信号（液晶デバイス同期信号）４２が送信される。図４の例では、映像信号４１が左目用映像のときに液晶デバイス同期信号４２がＨＩＧＨの状態となり、反対に右目用映像のときにはＬＯＷの状態となる。また、左目用液晶デバイス３１は液晶デバイス同期信号４２がＨＩＧＨのときに透過状態となり、ＬＯＷのときに遮断状態となる。反対に、右目用液晶デバイス３２は液晶デバイス同期信号がＨＩＧＨのときに遮断状態となり、ＬＯＷのときに透過状態となる。

本実施例の立体眼鏡３０の簡単な構成を図５に示す。立体眼鏡３０は、所定の電圧が印加されたときに透過状態となる左目用液晶デバイス３１及び右目用液晶デバイス３２を備える。液晶デバイス同期信号４２がＨＩＧＨ状態の場合は、その状態がバッファ３３を介して左目用液晶デバイス３１に伝達され、その結果、液晶に電位差が発生して透過状態となる。一方、右目用液晶デバイス３２はその前段のインバータ３４で入力電圧がＧＮＤレベルに変換されているため、液晶に電圧差が発生せず遮断状態となる。これと同様に、液晶デバイス同期信号がＬＯＷ状態の場合は、左目用液晶が遮断状態となり右目用液晶が透過状態となる。

以上により、図６に示すように視聴者の目には左右それぞれの映像が分離されて入射され、３Ｄ映像を視聴することができる。

ここで、３Ｄ酔いの対策として、視聴者が３Ｄ映像と２Ｄ映像を選択的に切り替えられる構成例として図７を用いて説明する。図７で示すように、右目用液晶デバイス３２の前段にバッファ３５とインバータ３４を切り替えることの出来るスイッチ３６を設け、視聴者がこのスイッチ３６を切り替えることによって３Ｄ映像と２Ｄ映像を選択することができる。つまり、３Ｄ映像を視聴したい場合は図３と同様にスイッチ３６をインバータ３４の方に接続し、２Ｄ映像を視聴したい場合はスイッチ３６をバッファ３５へと接続する。例えば、図８に示すように、視聴者は立体眼鏡３０のフレームに備えられたスイッチ３６によって簡単に３Ｄ映像と２Ｄ映像を切り替えることができる。

スイッチ３６をインバータ３４に接続した場合の視聴者が視聴する映像は図６の状態になり、スイッチ３６をバッファ３５に接続した場合は図９の状態となる。つまり、視聴者の左右両目には同じ左目用映像が入射して２Ｄ映像となる。また、このとき右目用映像の時間が各液晶デバイス３１、３２によって遮断されているため、この期間が黒映像を挿入していることと同等の効果を生み、特に液晶プロジェクターなどの動画応答が課題となっている投影機で映像を視聴する場合に動画応答が黒映像の挿入によって改善される。

Ｌ…光学経路、Ｒ…光学経路、１０…立体眼鏡、１１…左目用の映像光（円偏光）、１２…右目用の映像光（円偏光）、１３…１／２位相差板、１６…１／４位相差板、１９…左目用の映像光（直線偏光）、２０…右目用の映像光（直線偏光）、２１、２２…偏光板、３０…立体眼鏡、３１…左目用液晶デバイス、３２…右目用液晶デバイス、３６…スイッチ、１００…立体眼鏡

Claims

回転方向が互いに異なる２つの円偏光を互いに異なる偏光方向の直線偏光に変換すると共に、前記各直線偏光をその偏光方向毎に射出する一対の偏光変換光学系と、
前記一対の偏光変換光学系のうちの何れか一方の前方に挿入可能に設けられ、前記円偏光の回転方向を逆転させる１／２位相差板と
を備えることを特徴とする立体眼鏡。
前記各偏光変換光学系は、円偏光を直線偏光に変換する１／４位相差板と、前記１／４位相差板の後方に設けられる偏光板とを有することを特徴とする請求項１に記載の立体眼鏡。