JP2013246282A - Stereoscopic image display system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像表示装置によって表示される映像の立体視を実現する立体映像表示システムに関する。 The present invention relates to a stereoscopic video display system that realizes stereoscopic viewing of video displayed by a video display device.
液晶素子を光シャッタとして応用して、立体視を実現する方法が提案されている。たとえば、液晶テレビジョン装置(以下「液晶テレビ」という場合がある)において、画面に表示される画像を時分割し、使用者の左目および右目のそれぞれに、左目用画像および右目用画像を、光シャッタで切り替えて送る方法がある(たとえば、特許文献1参照)。ここで、「画像」は、「映像」に相当する。 A method for realizing a stereoscopic view by applying a liquid crystal element as an optical shutter has been proposed. For example, in a liquid crystal television device (hereinafter sometimes referred to as “liquid crystal television”), an image displayed on the screen is time-divided, and a left-eye image and a right-eye image are respectively transmitted to the user's left eye and right eye. There is a method of switching and sending with a shutter (for example, see Patent Document 1). Here, “image” corresponds to “video”.
特許文献1に開示される立体テレビジョンでは、立体視用眼鏡の左目部分および右目部分に設けた光シャッタを、テレビジョンの画面に表示される被写体の左像および右像のフィールド毎に、またはフィールド毎の切り替え周期に同期させて、交互に開閉させることによって、被写体の画像を立体的に認識可能としている。特許文献1に開示される立体テレビジョンでは、平行に配置した一対の偏光板と、ねじれネマチック型液晶セルとを、左目用および右目用の光シャッタとして使用しており、画像の切り替えに同期させて所定の交流電圧を、左目用および右目用の各光シャッタを構成する液晶セルに交互に供給する駆動手段を備えている。
In the stereoscopic television disclosed in
特許文献1に開示される技術を用いて、映像光が直線偏光の直視型の液晶テレビを見た場合、または、直線偏光で出射されるプロジェクタの映像を、偏光状態が保持されるシルバースクリーンに投写した映像を観察する場合、明るさは維持できるが、使用者が首を傾けたときに、明るさが低下するという問題がある。
Using the technology disclosed in
使用者が首を傾けたときの明るさの低下を抑える方法は、たとえば特許文献2に開示されている。特許文献2に開示される画像表示観察システムでは、直視型の液晶テレビの偏光を、1/4波長板を用いて円偏光で出射させるようにするとともに、立体視用眼鏡として機能する光変調器の液晶面の手前に、円偏光を直線偏光に変換する1/4波長板を設けている。これによって、使用者が首を傾けた場合の明るさの低下の発生を抑えている。
For example,
前述の特許文献2に開示される技術は、映像光が円偏光の場合に限って効果を発揮する。映像光は、プロジェクタから円偏光で出射されていても、ホワイトスクリーンで偏光状態が乱れ、ランダム偏光となる場合がある。このように映像光がランダム偏光となる場合、立体視用眼鏡が、蛍光灯などの外光だけでなく、映像光に対しても光シャッタの機能を有しなくなり、立体視を実現することができなくなるという問題がある。この問題は、元々無偏光のデジタルミラーデバイス(Digital Mirror Device;略称:DMD)をライトバルブに使用したプロジェクタを用いた場合にも同様に存在する。
The technique disclosed in
本発明の目的は、映像光がランダム偏光の場合でも、立体視を実現することができる立体映像表示システムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a stereoscopic video display system capable of realizing stereoscopic viewing even when video light is randomly polarized.
本発明の立体映像表示システムは、立体的に認識可能な映像を形成するための右目用映像と左目用映像とを交互に表示する映像表示装置と、前記映像表示装置に表示される映像に応じて駆動される液晶シャッタ眼鏡とを備え、前記映像表示装置は、前記右目用映像に対応する映像光と前記左目用映像に対応する映像光とを交互に出射する映像表示素子と、前記映像表示素子から出射される映像光が投写されるスクリーンと、前記映像表示素子から出射された映像光を前記スクリーンに投写する投写光学系とを備え、前記液晶シャッタ眼鏡は、入射される円偏光を、予め定める偏光方向の直線偏光に変換する眼鏡側1/4波長板と、予め定める第1方向に延びる偏光軸である入射側吸収軸を有し、前記眼鏡側1/4波長板から出射されて入射する光のうち、前記入射側吸収軸に垂直な入射側透過軸に平行な方向の光を透過させる入射側偏光板と、前記入射側偏光板から出射されて入射する光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射する液晶素子と、前記第1方向に垂直な第2方向に延びる偏光軸である出射側吸収軸を有し、前記液晶素子から出射されて入射する光のうち、前記出射側吸収軸に垂直な出射側透過軸に平行な方向の光を透過させる出射側偏光板とを備えることを特徴とする。 A stereoscopic video display system according to the present invention includes a video display device that alternately displays a right-eye video and a left-eye video for forming a stereoscopically recognizable video, and a video displayed on the video display device. Liquid crystal shutter glasses that are driven by the video display device, wherein the video display device alternately emits video light corresponding to the right-eye video and video light corresponding to the left-eye video, and the video display A screen on which image light emitted from the element is projected, and a projection optical system that projects the image light emitted from the image display element onto the screen, the liquid crystal shutter glasses include incident circularly polarized light, A spectacle-side quarter-wave plate that converts linearly polarized light in a predetermined polarization direction and an incident-side absorption axis that is a polarization axis extending in a predetermined first direction are emitted from the spectacle-side quarter-wave plate. Incident Among the light, an incident-side polarizing plate that transmits light in a direction parallel to the incident-side transmission axis perpendicular to the incident-side absorption axis, and whether light incident from the incident-side polarizing plate is applied with voltage. A liquid crystal element that emits light with a polarization direction changed in response to the light source, and an emission-side absorption axis that is a polarization axis extending in a second direction perpendicular to the first direction. Of these, an emission-side polarizing plate that transmits light in a direction parallel to the emission-side transmission axis perpendicular to the emission-side absorption axis is provided.
本発明の立体映像表示システムによれば、液晶シャッタ眼鏡は、液晶素子の前段に入射側偏光板を備える。これによって、スクリーンから液晶シャッタ眼鏡に入射する映像光がランダム偏光の場合でも、液晶素子に特定の偏光方向の映像光を入射させることができるので、液晶素子において、入射する映像光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射することができる。したがって、右目用映像と左目用映像とが混ざるクロストークを防ぐことができるので、映像光がランダム偏光の場合でも、立体視を実現することができる。 According to the stereoscopic image display system of the present invention, the liquid crystal shutter glasses include the incident side polarizing plate in the front stage of the liquid crystal element. As a result, even when the image light incident on the liquid crystal shutter glasses from the screen is randomly polarized, the image light having a specific polarization direction can be incident on the liquid crystal element. The polarization direction can be changed according to the presence or absence of application, and the light can be emitted. Therefore, since crosstalk in which the right-eye video and the left-eye video are mixed can be prevented, stereoscopic viewing can be realized even when the video light is randomly polarized.
<前提技術>
図1は、本発明の前提となる前提技術の立体映像表示システム100の構成を示す斜視図である。立体映像表示システム100は、映像表示装置10と、液晶シャッタ眼鏡30とを備えて構成される。図1では、映像表示装置10として、投写型映像表示装置を用いた場合を示す。
<Prerequisite technology>
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a stereoscopic
映像表示装置10は、映像表示素子11と、装置側1/4波長板12と、投写光学系13と、ホワイトスクリーン14とを備える。投写光学系13は、映像表示素子11とホワイトスクリーン14との間の光経路上に設けられる。装置側1/4波長板12は、映像表示素子11と投写光学系13との間の光経路上に設けられる。
The
液晶シャッタ眼鏡30は、ホワイトスクリーン14に表示される映像を立体視するための立体視用眼鏡である。液晶シャッタ眼鏡30は、使用者によって装着されて用いられる。液晶シャッタ眼鏡30は、液晶シャッタ34と、液晶シャッタ34を支持する不図示のフレームとを備える。液晶シャッタ34は、眼鏡側1/4波長板31と、液晶素子32と、偏光板33とを備える。眼鏡側1/4波長板31、液晶素子32および偏光板33は、この順に、ホワイトスクリーン14側から使用者側に向かって設けられる。
The liquid
映像表示素子11は、光源からの光を変調して出射するライトバルブとして機能する。映像表示素子11は、たとえば液晶表示素子によって実現される。液晶表示素子は、液晶層と、液晶層を挟んで対向する透明電極および透明基板とを含んで構成される。
The
映像表示素子11には、映像信号が入力される。映像表示素子11は、入力される映像信号に対応する直線偏光の映像光21を出射する。装置側1/4波長板12は、遅相軸を有する。遅相軸は、映像表示素子11から出射される直線偏光の映像光21の偏光方向である縦方向に対して、光の進行方向に向かって時計回りに45°傾いている。図2では、装置側1/4波長板12の遅相軸を、細線の両矢印で示している。
A video signal is input to the
装置側1/4波長板12は、映像表示素子11から出射された直線偏光の映像光21を、円偏光の映像光22に変換して出射する。投写光学系13は、装置側1/4波長板12から出射された円偏光の映像光22が表す映像を拡大してホワイトスクリーン14に投写する。
The apparatus-side quarter-
ホワイトスクリーン14には、拡大された映像に対応する円偏光の映像光23が入射する。ここで、「ホワイトスクリーン」とは、入射する光の偏光状態を乱すスクリーンをいう。ホワイトスクリーン14は、たとえば投写面に白色塗料が塗布されたスクリーンによって実現される。ホワイトスクリーン14に入射した円偏光の映像光23は、偏光状態が乱されて、ランダム偏光の映像光41に変換されて反射される。
Circularly polarized
ホワイトスクリーン14で反射されたランダム偏光の映像光41は、液晶シャッタ眼鏡30の眼鏡側1/4波長板31に入射する。眼鏡側1/4波長板31は、ランダム偏光の映像光41が入射されると、ランダム偏光の映像光42として出射する。すなわち、眼鏡側1/4波長板31に入射するランダム偏光の映像光41は、眼鏡側1/4波長板31を透過し、ランダム偏光の映像光42として出射される。眼鏡側1/4波長板31を透過したランダム偏光の映像光42は、液晶素子32に入射する。
The randomly polarized
液晶素子32は、電圧の印加の有無に応じて、入射する光の偏光方向を回転させる。液晶素子32は、電圧が印加されているときには、入射する光の偏光方向を回転させず、電圧が印加されていないときには、入射する光の偏光方向を回転させる。
The
液晶素子32にランダム偏光の映像光42が入射した場合、液晶素子32に電圧が印加されていないときに出射される映像光43、および液晶素子32に電圧が印加されているときに出射される映像光44のいずれも、ランダム偏光として出射される。すなわち、液晶素子32に入射するランダム偏光の映像光42は、液晶素子32に電圧が印加されているときも印加されていないときも、液晶素子32を透過し、ランダム偏光の映像光43,44として出射される。
When randomly polarized image light 42 is incident on the
液晶素子32から出射されたランダム偏光の映像光43,44は、偏光板33に入射する。偏光板33は、液晶素子32から出射されたランダム偏光の映像光43,44のうち、予め定める偏光方向の映像光45のみを透過させる。
Randomly polarized
以上に述べたように、前提技術の立体映像表示システム100では、ホワイトスクリーン14に入射した円偏光の映像光23は、ランダム偏光の映像光41として反射され、液晶シャッタ眼鏡30の眼鏡側1/4波長板31に入射する。このランダム偏光の映像光41は、眼鏡側1/4波長板31を透過し、ランダム偏光の映像光42として液晶素子32に入射する。
As described above, in the three-dimensional
ランダム偏光の映像光42は、液晶素子32に電圧を印加しても印加しなくても、液晶素子32を透過し、ランダム偏光の映像光43,44として出射されるので、液晶素子32において、電圧の印加の有無に応じて光の透過および非透過を切り替える制御であるシャッタ制御を行うことができない。したがって、右目用映像と左目用映像とが混在し、立体視を実現することができないという問題がある。そこで、本発明の立体映像表示システムでは、以下の各実施の形態に示す構成を採用している。
Randomly polarized video light 42 passes through the
<第1の実施の形態>
図2は、本発明の第1の実施の形態である立体映像表示システム1の構成を示す斜視図である。本実施の形態の立体映像表示システム1は、前述の前提技術の立体映像表示システム100と構成が類似しているので、対応する部分には同一の参照符を付して、共通する説明を省略する。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of the stereoscopic
本実施の形態の立体映像表示システム1は、映像表示装置10と、液晶シャッタ眼鏡50とを備えて構成される。映像表示装置10は、前提技術における映像表示装置10と同様の構成であり、映像表示素子11と、装置側1/4波長板12と、投写光学系13と、ホワイトスクリーン14とを備える。液晶シャッタ眼鏡50は、ホワイトスクリーン14に表示される映像を立体視するための立体視用眼鏡である。液晶シャッタ眼鏡30は、使用者によって装着されて用いられる。液晶シャッタ眼鏡50は、液晶シャッタ55と、液晶シャッタ55を支持する後述のフレームとを備える。液晶シャッタ55は、眼鏡側1/4波長板51と、入射側偏光板52と、液晶素子53と、出射側偏光板54とを備える。眼鏡側1/4波長板51、入射側偏光板52、液晶素子53および出射側偏光板54は、この順に、ホワイトスクリーン14側から使用者側に向かって設けられる。
The stereoscopic
本実施の形態においても、前提技術と同様に、ホワイトスクリーン14で反射されたランダム偏光の映像光61は、液晶シャッタ眼鏡50の眼鏡側1/4波長板51に入射する。眼鏡側1/4波長板51は、遅相軸を有する。遅相軸は、映像表示素子11から出射される直線偏光の光21の偏光方向である縦方向に対して、光の進行方向に向かって時計回りに45°傾いている。図2では、眼鏡側1/4波長板51の遅相軸を、細線の両矢印で示している。
Also in the present embodiment, similarly to the base technology, the randomly polarized video light 61 reflected by the
眼鏡側1/4波長板51は、前提技術の眼鏡側1/4波長板31と同様に、ランダム偏光の映像光61が入射されると、ランダム偏光の映像光62として出射する。すなわち、眼鏡側1/4波長板51に入射するランダム偏光の映像光61は、眼鏡側1/4波長板51を透過し、ランダム偏光の映像光62として出射される。本実施の形態では、眼鏡側1/4波長板51を透過したランダム偏光の映像光62は、入射側偏光板52に入射する。
Similarly to the glasses-side quarter-
入射側偏光板52は、眼鏡側1/4波長板51と液晶素子53との間の光経路上に設けられている。入射側偏光板52は、予め定める第1方向に延びる偏光軸である吸収軸を有する。入射側偏光板52の吸収軸は、入射側吸収軸に相当する。図2では、入射側偏光板52の吸収軸を、細線の両矢印で示している。
The incident
入射側偏光板52は、眼鏡側1/4波長板51を透過したランダム偏光の映像光62のうち、吸収軸に垂直な透過軸に平行な方向の映像光63のみを透過させる。入射側偏光板52の透過軸は、第1方向に垂直な第2方向に延びる偏光軸である。入射側偏光板52の透過軸は、入射側透過軸に相当する。入射側偏光板52の吸収軸と透過軸とは、軸線方向が90°異なる。入射側偏光板52を透過した映像光63は、液晶素子53に入射する。
The incident-side
液晶素子53は、液晶層と、液晶層を挟んで対向する透明電極および透明基板とを含んで構成される。液晶素子53は、電圧の印加の有無に応じて、入射する光の偏光方向を回転させる。液晶素子53は、電圧が印加されているときには、入射する光の偏光方向を回転させず、電圧が印加されていないときには、入射する光の偏光方向を回転させる。
The
液晶素子53は、入射側偏光板52の吸収軸に垂直な透過軸に平行な方向の映像光63が入射した場合、電圧が印加されていないときには、入射した映像光63の偏光方向と90°異なる偏光方向の映像光64のみを透過させ、電圧が印加されているときには、入射した映像光63の偏光方向と同一の偏光方向の映像光65の光を透過させないようにする。液晶素子53を透過した光は、出射側偏光板54に入射する。
When the image light 63 in a direction parallel to the transmission axis perpendicular to the absorption axis of the incident-side
出射側偏光板54は、第1方向に垂直な第2方向に延びる偏光軸である吸収軸を有する。すなわち、出射側偏光板54の吸収軸と、入射側偏光板52の吸収軸とは、軸線方向が90°異なる。出射側偏光板54の吸収軸は、出射側吸収軸に相当する。図2では、出射側偏光板54の吸収軸を、細線の両矢印で示している。出射側偏光板54は、出射側偏光板54の吸収軸に垂直な透過軸に平行な方向の映像光66のみを透過させる。出射側偏光板54の透過軸は、出射側透過軸に相当する。
The output-side
図3は、本発明の第1の実施の形態である立体映像表示システム1の構成を示すブロック図である。立体映像表示システム1は、前述のように、映像表示装置10と液晶シャッタ眼鏡50とを備えて構成される。映像表示装置10は、前述の図2に示す映像表示素子11と、表示制御部15およびシャッタ制御部16とを備える。図3では、理解を容易にするために、図2に示す映像表示装置10の構成のうち、装置側1/4波長板12、投写光学系13およびホワイトスクリーン14については、図示を省略している。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the stereoscopic
液晶シャッタ眼鏡50は、前述の図2に示す液晶シャッタ55と、液晶シャッタ55を支持するフレーム56とを備える。液晶シャッタ55は、左目用シャッタ55aと、右目用シャッタ55bとを含む。左目用シャッタ55aと、右目用シャッタ55bとは、同一の構成であるので、前述の図2では、一方のシャッタのみを図示し、他方のシャッタの図示を省略している。また図2では、理解を容易にするために、シャッタ55を分解して示している。
The liquid
表示制御部15には、右目用映像を表示するための映像信号(以下「右目用映像信号」という場合がある)と、左目用映像を表示するための映像信号(以下「左目用映像信号」という場合がある)とが入力される。表示制御部15は、入力された映像信号を、映像表示素子11へ出力するための信号に変換し、映像表示素子11に出力する。
The
表示制御部15は、ホワイトスクリーン14に右目用映像と左目用映像とを交互に表示させるために、映像表示素子11に右目用映像信号と左目用映像信号とを交互に出力する。映像表示素子11は、表示制御部15から入力される映像信号に基づいて、各画素を発光させる。これによって、ホワイトスクリーン14に映像が表示される。
The
また、表示制御部15は、右目用映像信号と左目用映像信号との切り替わりのタイミングを示すタイミング信号をシャッタ制御部16に出力する。シャッタ制御部16は、表示制御部15から入力されたタイミング信号に基づいて、液晶シャッタ眼鏡50の液晶シャッタ55の開閉、具体的には光の透過と非透過との切り替えを制御する。
Further, the
前述の図2に示すように、本実施の形態では、液晶シャッタ55を構成する液晶素子53の前段、具体的には液晶素子53と眼鏡側1/4波長板51との間の光経路上に、入射側偏光板52が設けられている。これによって、ホワイトスクリーン14に投写された円偏光の映像光23がランダム偏光の映像光61として反射される場合でも、液晶素子53には、特定の方向の直線偏光の映像光63が入射する。具体的には、入射側偏光板52の吸収軸に垂直な透過軸に平行な方向を偏光方向とする直線偏光の映像光63が液晶素子53に入射する。
As shown in FIG. 2 described above, in the present embodiment, the front stage of the
したがって、液晶素子53における電圧の印加の有無に応じたシャッタ制御が可能となるので、液晶シャッタ眼鏡50で右目用映像と左目用映像とが混在することを防ぐことができる。これによって、使用者は、ホワイトスクリーン14に表示される映像を立体的に認識することが可能となる。
Therefore, shutter control according to whether or not voltage is applied to the
以上のように本実施の形態によれば、液晶シャッタ眼鏡50は、液晶素子53の前段に入射側偏光板52を備えるので、ホワイトスクリーン14から液晶シャッタ眼鏡50に入射する映像光がランダム偏光の場合でも、液晶素子53に特定の偏光方向の映像光を入射させることができる。これによって、液晶素子53において、入射する映像光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射することができる。すなわち、電圧の印加の有無に応じたシャッタ制御を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, the liquid
したがって、液晶シャッタ眼鏡50で右目用映像と左目用映像とが混ざるクロストークを防ぐことができるので、本実施の形態のようにホワイトスクリーン14で映像光がランダム偏光にされる場合でも、立体視を実現することができる。
Therefore, the crosstalk in which the right-eye video and the left-eye video are mixed with the liquid
このように本実施の形態では、ホワイトスクリーン14を用いた場合でも、液晶シャッタ眼鏡50のシャッタ機能を保持し、立体視を実現することができる。したがって、後述するシルバースクリーン71のように特殊なスクリーンを用いることなく、ホワイトスクリーン14を用いて、立体映像表示システム1を実現することができる。
As described above, in the present embodiment, even when the
眼鏡側1/4波長板51は、取外し可能に設けられてもよい。本実施の形態のように、ホワイトスクリーン14に投写された円偏光の映像光23が、ホワイトスクリーン14によってランダム偏光の映像光61となる場合、眼鏡側1/4波長板51は、ランダム偏光の映像光に対しては実質的に機能していないので、立体映像表示システム1の光経路上に設置されなくてもよい。
The glasses-side quarter-
前述のように眼鏡側1/4波長板51を取外し可能に設けることによって、たとえばホワイトスクリーン14を用いる場合のように、スクリーンからランダム偏光の映像光61が出射される場合に、眼鏡側1/4波長板51を立体映像表示システム1の構成から取除くことが可能である。これによって、眼鏡側1/4波長板51による光の透過損失に相当する分だけ、明るくすることができる。
As described above, the glasses-side quarter-
また本実施の形態では、左目用液晶シャッタ55aの液晶素子53は、ホワイトスクリーン14に左目用映像が表示されるときには、入射する光を透過し、ホワイトスクリーン14に左目用映像が表示されないときには、入射する光を遮断するように制御される。また右目用液晶シャッタ55bの液晶素子53は、ホワイトスクリーン14に右目用映像が表示されるときには、入射する光を透過し、ホワイトスクリーン14に右目用映像が表示されないときには、入射する光を遮断するように制御される。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、前述のように液晶素子53における電圧の印加の有無に応じたシャッタ制御が可能であるので、左目用液晶シャッタ55aおよび右目用液晶シャッタ55bの液晶素子53における光の透過および非透過を、それぞれ前述のように制御することによって、ホワイトスクリーン14に表示される映像の立体視を実現することができる。
In the present embodiment, as described above, shutter control can be performed in accordance with the presence or absence of voltage application in the
<第2の実施の形態>
図4は、本発明の第2の実施の形態である立体映像表示システム2の構成を示す斜視図である。本実施の形態の立体映像表示システム2は、前述の前提技術および第1の実施の形態の立体映像表示システム100,1と構成が類似しているので、対応する部分には同一の参照符を付して、共通する説明を省略する。
<Second Embodiment>
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of the stereoscopic
本実施の形態の立体映像表示システム2は、映像表示装置70と、液晶シャッタ眼鏡50とを備えて構成される。映像表示装置70は、第1の実施の形態におけるホワイトスクリーン14に代えてシルバースクリーン71を備えること以外は、第1の実施の形態における映像表示装置10と同一の構成である。
The stereoscopic
具体的には、映像表示装置70は、映像表示素子11と、装置側1/4波長板12と、投写光学系13と、シルバースクリーン71とを備える。シルバースクリーン71には、投写光学系13から円偏光の映像光23が投写される。
Specifically, the
ここで、「シルバースクリーン」とは、一般的なシルバー系スクリーンのことであり、入射する光の偏光状態を保持するスクリーンをいう。シルバースクリーン71は、たとえば投写面に反射性能の高い金属製の塗料が塗布されたスクリーンによって実現される。シルバースクリーン71としては、たとえばファインシルバー240(商品名、株式会社キクチ科学研究所社製)などを用いることができる。シルバースクリーン71は、投写光学系13によって投写された円偏光の映像光23の偏光状態を保持し、円偏光の映像光81として反射させる。
Here, the “silver screen” refers to a general silver screen and refers to a screen that maintains the polarization state of incident light. The
液晶シャッタ眼鏡50は、シルバースクリーン71に表示される映像を立体視するために用いられる。シルバースクリーン71で反射された円偏光の映像光81は、液晶シャッタ眼鏡50の眼鏡側1/4波長板51に入射する。眼鏡側1/4波長板51は、円偏光の映像光81が入射すると、入射した円偏光の映像光81を、入射側偏光板52の透過軸に平行な第2方向を偏光方向とする直線偏光の映像光82に変換して出射する。眼鏡側1/4波長板51を透過した直線偏光の映像光82は、入射側偏光板52に入射する。
The liquid
入射側偏光板52は、眼鏡側1/4波長板51と液晶素子53との間の光経路上に設けられている。入射側偏光板52は、予め定める第1方向に延びる偏光軸である吸収軸を有する。入射側偏光板52は、吸収軸に垂直な透過軸に平行な第2方向の光のみを透過する。眼鏡側1/4波長板51を透過した直線偏光の映像光82は、前述のように入射側偏光板52の透過軸に平行な第2方向を偏光方向とするので、入射側偏光板52を透過し、第2方向を偏光方向とする直線偏光の映像光83として出射される。入射側偏光板52を透過した映像光83は、液晶素子53に入射する。
The incident
液晶素子53は、電圧の印加の有無に応じて、入射する光の偏光方向を回転する。液晶素子53は、電圧が印加されているときには、入射する光の偏光方向を回転させず、電圧が印加されていないときには、入射する光の偏光方向を回転させる。
The
液晶素子53に、入射側偏光板52の透過軸に平行な第2方向を偏光方向とする直線偏光の映像光83が入射した場合、液晶素子53は、電圧が印加されていないときには、入射した映像光83の偏光方向と90°異なる第1方向を偏光方向とする直線偏光の映像光84に変換して透過させる。また液晶素子53は、電圧が印加されているときには、入射した映像光83の偏光方向と同一の第1方向を偏光方向とする直線偏光の映像光85を透過させないようにする。液晶素子53を透過した映像光84は、出射側偏光板54に入射する。
When linearly polarized video light 83 having a second direction parallel to the transmission axis of the incident-side
出射側偏光板54は、第2方向に延びる偏光軸である吸収軸を有する。出射側偏光板54の吸収軸と、入射側偏光板52の吸収軸とは、軸線方向が90°異なる。出射側偏光板54は、出射側偏光板54の吸収軸に垂直な透過軸に平行な第1方向の光のみを透過させる。液晶素子53から出射されて出射側偏光板54に入射する映像光84は、第1方向を偏光方向とする直線偏光であるので、出射側偏光板54は、入射した映像光84を、前記第1方向に平行な映像光86としてそのまま透過させる。
The exit-side
以上のように本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、液晶シャッタ55を構成する液晶素子53の前段、具体的には液晶素子53と眼鏡側1/4波長板51との間の光経路上に、入射側偏光板52が設けられている。これによって、特定の方向の直線偏光の光が液晶素子53に入射するので、液晶シャッタ55において、電圧の印加の有無によるシャッタ制御が可能となる。したがって、液晶シャッタ眼鏡50で右目用映像と左目用映像とが混ざることがないので、左右の映像が混ざるクロストークを抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the front stage of the
また本実施の形態では、映像表示装置10の映像表示素子11から出射される直線偏光の映像光21は、装置側1/4波長板12によって円偏光に変換されて、投写光学系13から出射され、シルバースクリーン71に投写される。前述のように、シルバースクリーン71では、入射する光の偏光状態が保持されるので、シルバースクリーン71で反射される映像光81は、円偏光として眼鏡側1/4波長板51に入射する。眼鏡側1/4波長板51に入射した円偏光の映像光81は、特定の方向の直線偏光の映像光82に変換されて、入射側偏光板52に入射する。
In the present embodiment, linearly polarized image light 21 emitted from the
本実施の形態では、液晶シャッタ55を構成する眼鏡側1/4波長板51、入射側偏光板52、液晶素子53および出射側偏光板54は一体に構成されている。これによって、液晶シャッタ眼鏡55を装着している使用者が首を傾けた場合、眼鏡側1/4波長板51、入射側偏光板52、液晶素子53および出射側偏光板54が一体となって、使用者が首を傾けた方向に傾く。すなわち眼鏡側1/4波長板51、入射側偏光板52、液晶素子53および出射側偏光板54における軸線の位置関係は、使用者が首を傾けても変化しないので、液晶シャッタ眼鏡50が傾いた場合でも、眼鏡側1/4波長板51から入射側偏光板52に入射される映像光82の偏光方向が変わることはない。
In the present embodiment, the glasses-side quarter-
したがって、液晶シャッタ眼鏡50の傾きによる影響を抑えることができるので、シルバースクリーン71で反射された映像光81に対して、正確なシャッタ動作が可能となる。これによって、明るさの変化および、左右の映像が混ざるクロストークの発生を抑制することが可能である。
Therefore, since the influence of the tilt of the liquid
また本実施の形態では、シルバースクリーン71を用いているので、シルバースクリーン71に入射される映像光23は、円偏光状態が保持されて、円偏光の映像光81として液晶シャッタ眼鏡50の眼鏡側1/4波長板51に入射する。入射した円偏光の映像光81は、眼鏡側1/4波長板51によって、入射側偏光板52の透過軸に平行な直線偏光の映像光82に変換されて、入射側偏光板52に入射される。これによって、映像光82を、効率良く入射側偏光板52を透過させることができる。したがって、使用者の目に届く明るさとしては、入射側偏光板52を設けない場合と同等の明るさを得ることができる。
In the present embodiment, since the
以上に述べた第1および第2の実施の形態における映像表示装置10,70では、映像表示素子11と投写光学系13との間の光経路上に、装置側1/4波長板12が設けられている。これによって、ホワイトスクリーン14またはシルバースクリーン71に投写される映像光23を円偏光とすることができる。したがって、たとえば第2の実施の形態のように入射する映像光23の偏光状態が保持されるシルバースクリーン71を用いる場合に、映像光を、液晶シャッタ55に効率的に入射させることが可能となる。
In the
装置側1/4波長板12は、遅相軸が、映像表示素子11から出射される直線偏光の映像光21の偏光方向である縦方向に対して、光の進行方向に向かって時計回りに45°傾くように設けられている。これによって、投写光学系13から出射される映像光23は、右円偏光となる。
The device-side quarter-
液晶シャッタ眼鏡50で立体視を実現するためには、映像表示素子11から装置側1/4波長板12に入射する直前の赤色(Red;略称:R)、緑色(Green;略称:G)および青色(Blue;略称:B)の各色の映像光21の偏光方向が揃っている必要がある。偏光方向を揃えることによって、装置側1/4波長板12から出射される円偏光の回転方向が、R,G,Bの映像光22で同一となる。これによって、液晶シャッタ眼鏡55の入射側に設けられている眼鏡側1/4波長板51において、R,G,Bの映像光を、共に同じ横方向の直線偏光の光に変換することができる。
In order to realize stereoscopic viewing with the liquid
仮に、Gの映像光のみ偏光方向が異なっている場合、装置側1/4波長板12から出射される円偏光の回転方向は、R,Bの映像光が右円偏光、Gの映像光が左円偏光となる。この場合、液晶シャッタ眼鏡55の入射側に設けられている眼鏡側1/4波長板51において、R,Bの映像光は横方向の直線偏光となり、Gの映像光は縦方向の直線偏光となる。したがって、Gの映像光が入射側偏光板52で吸収されてしまうので、R,Bの映像光のみが使用者の目に届き、Gの映像光は使用者の目に届かないことになる。
If only the G image light has a different polarization direction, the rotation directions of the circularly polarized light emitted from the device-side quarter-
映像表示装置10が、R,G,Bの色毎に映像表示素子11を備え、装置側1/4波長板12および投写光学系13を1つずつ備える、3板式の液晶プロジェクタである場合、光源からの光は、ダイクロイックミラーによってR,G,Bの色毎に光路が分離され、R,G,Bの色毎に映像表示素子11を透過した後、3色合成プリズムによって合成されて、装置側1/4波長板12および投写光学系13に入射する。
When the
このR,G,Bの色毎の映像表示素子11と、装置側1/4波長板12および投写光学系13との間に設けられる3色合成プリズムにおいて、透過光路のGの映像光がP偏光となり、反射光路のR,Bの映像光がS偏光となるように設計される。これは、透過光に対してはP偏光の方が光の利用効率が良く、反射においてはS偏光の方が光の利用効率が良いからである。
In the three-color synthesis prism provided between the
このようにGの映像光とR,Bの映像光とで偏光方向が異なる場合、特定の波長域のみ偏光の振動方向を90°回転することができる波長選択性偏光ローテーターを3色合成プリズムの出射側に設けて、Gの映像光のみ、偏光方向を回転させることが好ましい。これによって、R,G,Bの3色の映像光の偏光方向を揃えることができる。波長選択性偏光ローテーターとしては、たとえば、カラーセレクト(ColorSelect)(商品名、Color Link社製)などを用いることができる。 In this way, when the polarization directions of the G image light and the R and B image lights are different, a wavelength-selective polarization rotator capable of rotating the polarization oscillation direction by 90 ° only in a specific wavelength range is provided for the three-color synthesis prism. It is preferable that the polarization direction is rotated only for the G image light provided on the exit side. This makes it possible to align the polarization directions of the three colors of R, G, and B image light. As the wavelength-selective polarization rotator, for example, ColorSelect (trade name, manufactured by Color Link) or the like can be used.
このように波長選択性偏光ローテーターを用いる場合、3色合成プリズムに入る前にR,G,Bの映像光の偏光方向を揃える場合に比べて、Gの映像光の透過率が高くなるので、高輝度化を実現することができる。 When the wavelength selective polarization rotator is used in this way, the transmittance of the G image light is higher than when the polarization directions of the R, G, B image light are aligned before entering the three-color combining prism. High brightness can be realized.
前述の第1および第2の実施の形態のように、直線偏光方式の液晶シャッタ眼鏡50を用いる場合、映像表示素子11と投写光学系13との間の光経路上に設けられる装置側1/4波長板12は、光経路上に設置した状態と、光経路上から退避させた状態とを切替え可能に設けることが好ましい。この場合、装置側1/4波長板12を光経路上に設置された状態と、装置側1/4波長板12を光経路上から退避させた状態とを切り替える動作が可能な駆動手段を設ければよい。
When the linearly polarized liquid
このように、装置側1/4波長板12を、光経路上に設置した状態と、光経路上から退避させた状態とを切替え可能に設けることによって、使用者が第1および第2の実施の形態のように直線偏光方式の液晶シャッタ眼鏡50を用いた場合には、装置側1/4波長板12を光経路上から退避させることができる。これによって、装置側1/4波長板12による光の透過損失に相当する分だけ、明るくすることができる。この効果は、第1の実施の形態のように、ランダム偏光タイプのホワイトスクリーン14を用いた場合に特に発揮される。
Thus, by providing the device-side quarter-
装置側1/4波長板12を退避させた場合、投写光学系13と映像表示素子11との光路長を、装置側1/4波長板12を設置した状態と合わせるために、装置側1/4波長板12に代えて、装置側1/4波長板12の基材と同じ厚みのガラス板を設置することが望ましい。ガラス板としては、入射する光を偏光せずに、単に透過させるものを用いればよい。
When the apparatus-side quarter-
以上のように第1および第2の実施の形態における液晶シャッタ眼鏡50を用いることによって、液晶シャッタ眼鏡50に入射する映像光がランダム偏光である場合でも、また液晶シャッタ眼鏡50の使用者が首を傾けた場合でも、正確なシャッタ動作を行うことができる。したがって、左右の映像が混ざるクロストークを可及的に抑制することができる。
As described above, by using the liquid
具体的には、たとえば、第1の実施の形態のようにホワイトスクリーン14などで映像光の偏光状態が乱れ、ランダム偏光状態になった場合にも、使用者の右目および左目に入射する光を制御する液晶シャッタ眼鏡50の光シャッタ機能を発揮させることができる。したがって、使用者が首を傾けた場合においても、首を傾けていない場合と比較して、明るさの低下を抑えることができるので、使用者は、違和感無く、立体映像を見ることができる。
Specifically, for example, when the polarization state of the image light is disturbed on the
また、第2の実施の形態のように液晶シャッタ眼鏡50に入射する映像光が円偏光である場合、液晶シャッタ眼鏡50に入射する映像光がR,G,Bの各色で同じ方向、たとえば右回りまたは左回りの円偏光状態であれば、使用者が首を傾けた場合の明るさの低下、およびクロストークなどの不具合を防ぐことができる。
In addition, when the image light incident on the liquid
1,2 立体映像表示システム、10,70 映像表示装置、11 映像表示素子、12 装置側1/4波長板、13 投写光学系、14 ホワイトスクリーン、50 液晶シャッタ眼鏡、51 眼鏡側1/4波長板、52 入射側偏光板、53 液晶素子、54 出射側偏光板、55 液晶シャッタ、71 シルバースクリーン。 1, 2 stereoscopic image display system, 10, 70 image display device, 11 image display element, 12 device side quarter wave plate, 13 projection optical system, 14 white screen, 50 liquid crystal shutter glasses, 51 eyeglass side quarter wavelength Plate, 52 Incident side polarizing plate, 53 Liquid crystal element, 54 Outgoing side polarizing plate, 55 Liquid crystal shutter, 71 Silver screen.
Claims (8)
前記映像表示装置は、
前記右目用映像に対応する映像光と前記左目用映像に対応する映像光とを交互に出射する映像表示素子と、
前記映像表示素子から出射される映像光が投写されるスクリーンと、
前記映像表示素子から出射された映像光を前記スクリーンに投写する投写光学系とを備え、
前記液晶シャッタ眼鏡は、
入射される円偏光を、予め定める偏光方向の直線偏光に変換する眼鏡側1/4波長板と、
予め定める第1方向に延びる偏光軸である入射側吸収軸を有し、前記眼鏡側1/4波長板から出射されて入射する光のうち、前記入射側吸収軸に垂直な入射側透過軸に平行な方向の光を透過させる入射側偏光板と、
前記入射側偏光板から出射されて入射する光を、電圧の印加の有無に応じて偏光方向を変化させて出射する液晶素子と、
前記第1方向に垂直な第2方向に延びる偏光軸である出射側吸収軸を有し、前記液晶素子から出射されて入射する光のうち、前記出射側吸収軸に垂直な出射側透過軸に平行な方向の光を透過させる出射側偏光板とを備えることを特徴とする立体映像表示システム。 A video display device that alternately displays a right-eye video and a left-eye video for forming a stereoscopically recognizable video, and liquid crystal shutter glasses that are driven according to the video displayed on the video display device Prepared,
The video display device
An image display element that alternately emits image light corresponding to the right-eye image and image light corresponding to the left-eye image;
A screen on which image light emitted from the image display element is projected;
A projection optical system for projecting image light emitted from the image display element onto the screen;
The liquid crystal shutter glasses are
A spectacle-side quarter-wave plate for converting incident circularly polarized light into linearly polarized light in a predetermined polarization direction;
An incident-side absorption axis that is a polarization axis extending in a first direction defined in advance, and the incident-side transmission axis perpendicular to the incident-side absorption axis out of the incident light emitted from the spectacle-side quarter-wave plate An incident-side polarizing plate that transmits light in a parallel direction;
A liquid crystal element that emits light that is emitted from the incident-side polarizing plate and changes the polarization direction depending on whether or not a voltage is applied; and
Outgoing light absorption axis that is a polarization axis extending in a second direction perpendicular to the first direction, and out of incident light emitted from the liquid crystal element, the light transmission axis is perpendicular to the emission side absorption axis. A stereoscopic image display system comprising: an exit-side polarizing plate that transmits light in a parallel direction.
使用者の右目に対向する部分に配置される右目用液晶シャッタと、
使用者の左目に対向する部分に配置される左目用液晶シャッタとを備え、
前記右目用液晶シャッタおよび前記左目用液晶シャッタは、それぞれ、前記眼鏡側1/4波長板、前記入射側偏光板、前記液晶素子および前記出射側偏光板を備え、
前記右目用液晶シャッタの前記液晶素子は、前記スクリーンに前記右目用映像が表示されるときには、入射する光を透過し、前記スクリーンに前記右目用映像が表示されないときには、入射する光を遮断するように制御され、
前記左目用液晶シャッタの前記液晶素子は、前記スクリーンに前記左目用映像が表示されるときには、入射する光を透過し、前記スクリーンに前記左目用映像が表示されないときには、入射する光を遮断するように制御されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の立体映像表示システム。 The liquid crystal shutter glasses are
A right-eye liquid crystal shutter disposed in a portion facing the right eye of the user;
A left-eye liquid crystal shutter disposed in a portion facing the left eye of the user,
The right-eye liquid crystal shutter and the left-eye liquid crystal shutter each include the glasses-side quarter-wave plate, the incident-side polarizing plate, the liquid crystal element, and the outgoing-side polarizing plate,
The liquid crystal element of the right-eye liquid crystal shutter transmits incident light when the right-eye image is displayed on the screen, and blocks incident light when the right-eye image is not displayed on the screen. Controlled by
The liquid crystal element of the left-eye liquid crystal shutter transmits incident light when the left-eye image is displayed on the screen, and blocks incident light when the left-eye image is not displayed on the screen. The stereoscopic image display system according to any one of claims 1 to 7, wherein the stereoscopic image display system is controlled by the control.
Priority Applications (1)
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JP2012119378A JP2013246282A (en) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | Stereoscopic image display system |
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JP2012119378A JP2013246282A (en) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | Stereoscopic image display system |
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2012
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