JP2951202B2 - メガネ無し立体表示装置 - Google Patents

メガネ無し立体表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メガネ無し立体表示装
置に関し、特に輝度を減少させずにクロストークの領域
をなくすことができるようにしたメガネ無し立体表示装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】メガネ無し立体表示装置として、代表的
なパララックスバリア方式の立体表示装置では、例えば
液晶プロジェクタなどの映像投影装置から投影される右
目用映像と左目用映像とを拡散板に結像させ、その像を
パララックスバリアを通して観測するようにしている。
【０００３】図１２に示すように、拡散板２１には右目
用映像の画素Ｒと左目用映像の画素Ｌとがブラックの領
域３４と呼ばれる映像が存在しない部分を挟んで交互に
結像され、拡散板２１の観測者側に配置されたパララッ
クスバリア２２の開口を透して右目で右目用映像の各画
素Ｒを観測すると同時に左目で左目用映像の各画素Ｌを
観測することにより立体映像を観測することができる。
【０００４】図１３に示すように、パララックスバリア
２２の１つの開口を透して右目用映像の画素Ｒが見える
範囲３１と、左目用映像の画素Ｌが見える範囲３２とは
部分的に重複しており、この右目用映像の画素Ｒと左目
用映像の画素Ｌとが見える範囲はクロストークの領域３
３と呼ばれ、このクロストークの領域３３に観測者の目
が入ると立体視が不可能になる。
【０００５】このクロストークの領域３３は、立体映像
を観測できる目の横方向の移動範囲を制限するものであ
るので、無いのが好ましい。
【０００６】前記クロストークの領域３３を無くすため
には、図１４に示すように、ブラックの領域３４よりも
パララックスバリア２２の開口部の幅を狭くして（ある
いは、パララックスバリア２２の開口部の幅よりもブラ
ックの領域３４の幅を大きくして）、観測者の目の位置
で右目用映像の各画素Ｒを観測できる範囲３１と、左目
用映像の画素Ｌとが見える範囲３２とが重複することな
く連続するようにすればよい。
【０００７】ところで、このパララックスバリア方式の
立体表示装置において、観測される１画素当りの輝度
は、図１５に示すように、拡散板２１上での１画素の輝
度を£、目がパララックスバリア２２を通して画素開口
部を見込む領域をｘ、拡散板２１上の画素開口部の幅を
ｗとすれば、£・ｘ／ｗと表される。
【０００８】ここで、前記クロストークの領域３３を無
くすためにパララックスバリア２２の開口率を小さくす
ると、ｘが小さくなるため観測される１画素当りの輝度
が低くなることは明らかである。
【０００９】このパララックスバリア方式の立体表示装
置において、観測者が左右方向に移動した場合の輝度の
変化は、一般にパララックスバリア２２の開口幅が各画
素Ｒ・Ｌの幅よりも大きく設定されるので、図１６に示
すように、最大輝度£が得られる範囲６１を中心にし
て、その左右両側の範囲６２・６３では中心から離れる
につれて次第に輝度が低下するというように変化する。
この場合、拡散板２１上での画素幅が狭いほど、範囲６
１が大きくなり、範囲６２、６３が小さくなるため観測
者が左右方向に移動した場合に輝度変化が小さくなる。
【００１０】以上の事柄より、パララックスバリア方式
において画素開口率が小さくても十分な輝度が得られる
場合は、図９のようなクロストークの無い設計で、拡散
板上のブラック幅の比率ができるだけ高いことが最適な
立体視の条件であることが分かる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、映像投影装
置として液晶プロジェクタを用いた場合、拡散板上に結
像された映像のブラック幅の比率は液晶パネルのブラッ
ク幅の比率と一致するので、クロストークの領域３３を
無くすためにブラックの領域３４よりもパララックスバ
リア２２の開口部の幅を狭くするとパララックスバリア
２２の開口率が著しく小さくなり、映像投影装置の光源
からの光の利用効率が低くなる。
【００１２】そこで、パララックスバリア２２の開口率
を一定以上に設定し、このパララックスバリア２２の開
口部の幅よりも拡散板上に結像された映像のブラックの
領域３４の幅を大きくしてクロストークの領域３３を無
くすことが考えられる。
【００１３】このためには、液晶の画素開口率を低くし
たり、拡散板上にブラックストライプを形成したりする
等の方法が考えられる。
【００１４】しかし、これらの方法はいずれも映像投影
装置の光源からの光を遮る方法であり、このように光を
遮る方法を用いると、映像投影装置の光源からの光の利
用効率が低くなるため、観測できる１画素当りの最大輝
度が低くなる。
【００１５】従って、従来技術では十分な輝度を保った
まま拡散板上でのブラック幅の比率を高くすることがで
きず、パララックスバリア方式における最適の立体視の
条件を満たすことができなかったのである。
【００１６】本発明は、上記の事情を鑑みて、輝度を減
少させずにクロストークの領域をなくし、更にパララッ
クスバリア方式としての最適条件に近づけることができ
るようにしたメガネ無し立体表示装置を提供することを
目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明のメガネ無し立体
表示装置は、映像投影装置と、これの映像が結像される
結像面に配置される拡散板と、拡散板の観測者側に配置
されるパララックスバリアとを備えるメガネ無し立体表
示装置において、上記目的を達成するため、上記拡散板
の映像投影装置側にレンチキュラ板を配置したことを特
徴とする。
【００１８】更に、上記拡散板上に等ピッチで一定間隔
の開口部を有するブラックストライプを設けると良い。
【００１９】
【作用】本発明において、レンチキュラ板とは、蒲鉾形
のレンズを多数平行に並べて連続させた板のことであ
り、このレンチキュラ板の各レンズの屈折作用により、
映像投影装置から投射された映像は拡散板上に縦のスト
ライプ状に結像する。
【００２０】この場合の拡散板上の映像のブラック幅の
比率は、レンチキュラ板と拡散板との距離、投影距離、
投射レンズの径、レンチキュラ板のレンズ間隔のピッ
チ、曲率半径等のパラメータを最適化することにより、
映像投影装置のブラック幅の比率よりも高くすることが
できる。また、上記パラメータを最適化することで、ス
トライプ幅を最小にしたときがパララックスバリア方式
としての最適条件となる。
【００２１】しかも、映像投影装置の各画素開口部から
出射された光が遮られることなく、レンチキュラ板の各
レンズの効果により拡散板上に収束されるので、光源か
らの光の利用効率が低下せず、輝度が減少しない。
【００２２】また、拡散板上に等ピッチで一定間隔の開
口部を有するブラックストライプを設けることで、拡散
板上の画素幅が場所によらず一定となり、映像を分離す
るためのパララックスバリアがより最適化される。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の一実施例に係るメガネ無し立
体表示装置を図面に基づいて具体的に説明する。
【００２４】図２に示すように、本発明の一実施例に係
るメガネ無し立体表示装置は、映像投影装置としての液
晶プロジェクタ１と、スクリーン２とを備える。このス
クリーンは、図１及び図２に示すように、液晶プロジェ
クタ１が投射する映像の結像面に配置される拡散板３
と、この拡散板３の液晶プロジェクタ１側に配置される
レンチキュラ板４と、上記拡散板３の観測者側に配置さ
れるパララックスバリア５とを備える。
【００２５】図３に示すように、液晶プロジェクタ１に
より投影された映像は、レンチキュラ板４に入射したあ
と拡散板３上に縦縞ストライプ状に結像し、この像がパ
ララックスバリア５の開口部を透して観測者に観察され
る。
【００２６】上記レンチキュラ板４の各レンズは液晶プ
ロジェクタ１の映像を収束させてストライプ状に拡散板
３に結像させるので、例えば、液晶プロジェクタ１の水
平方向の各画素にレンズが１対１で対応するレンチキュ
ラ板４を用いれば、拡散板３上には液晶プロジェクタ１
の映像のブラックの比率よりも大きいブラックの比率を
有する映像を結像させることができる。
【００２７】換言すれば、液晶プロジェクタ１の各画素
開口率を高めて光源の光の利用効率を高めながら、拡散
板３上に所要のブラックの比率を有する映像を結像させ
ることができる。
【００２８】しかも、拡散板４上の各画素は液晶プロジ
ェクタ１の各画素開口部を透過した光がレンチキュラ板
４の各レンズによって拡散板３上に収束されることによ
って形成されているので、液晶プロジェクタ１の光源の
光の利用効率が低下することなく、拡散板３上に十分に
高輝度の映像が結像される。
【００２９】上記パララックスバリア５は、拡散板３上
に結像された映像の各ブラックの幅よりも開口幅が小さ
い多数の開口部を有し、開口部を拡散板３上に結像され
た映像の各ブラックの観測者側で、スクリーン２から所
定の距離にいる観測者が各開口部を透して各開口部に対
応する右目用映像の各画素Ｒと、左目用映像の画素Ｌと
が重複することなく連続して見える位置に配置される。
【００３０】その結果、十分に高輝度の立体映像をクロ
ストークの領域なしに観察できるようになるとともに、
パララックスバリア方式における最適条件を満たすこと
ができる。
【００３１】図４に示す本発明の他の実施例では、右目
用映像専用の液晶プロジェクタ１１と左目用映像専用の
液晶プロジェクタ１２とが設けられる。なお、上記実施
例と同一部分には同一符号を付し、説明の重複を避ける
ために、その説明を割愛する。
【００３２】ここでは、各液晶プロジェクタ１１・１２
の配置を適宜設定することにより、各液晶プロジェクタ
１１・１２から拡散板３に投射される映像を、図５に示
すように、右目用映像Ｒと左目用映像Ｌとの間のブラッ
クの領域の幅が１つ置きに広くなるようにしている。
【００３３】この場合、図６に示すように、観測者側か
ら映像が全く見えない領域１１１を作り出すことがで
き、この領域を眼間距離よりも大きくすれば、右目で左
目用の映像を観測すると同時に左目で右目用の映像を観
測する、いわゆる逆視の状態を無くすことができる。
【００３４】ところで、上記実施例においては、拡散板
４の投影装置側にレンチキュラレンズ４を設置すること
により、拡散板３上の画素幅を細くし、観察者側に設置
したパララックスバリア５を通して立体視を最適な状態
で観察している。しかしながら、図７に示すように、レ
ンチキュラレンズ４の収差により、拡散板３の中央部と
端では画素幅が異なって映し出される。すなわち、図８
に示すように、中央部より端の方が画素幅が広い状態で
拡散板３上に投影される。
【００３５】次に示す実施例は、拡散板上の画素幅が場
所によらず一定になるようにし、映像を分離するための
パララックスバリアの最適化を図ったものである。
【００３６】図９に示す本発明の更に他の実施例では、
拡散板３０上に等ピッチで一定間隔の開口部３２を有す
るブラックストライプ３１を設けている。なお、上記実
施例と同一部分には同一符号を付し、説明の重複を避け
るために、その説明を割愛する。
【００３７】この実施例における拡散板３０は、図１１
に示すように、開口部３２の幅を拡散板３０上の画素の
中でもっとも幅の狭い画素幅以下とし、すべての開口部
３２を拡散板３０上のブラックと重ならないように配置
している。
【００３８】このように、拡散板３０上に上記ブラック
ストライプ３１を設けることで、図１０に示すように、
拡散板３０上の画素幅が場所によらず一定になる。従っ
て、映像を分離するためのパララックスバリア５の最適
化がより以上図れる。
【００３９】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のメガネ
無し立体表示装置は、映像投影装置と、これの映像が結
像される結像面に配置される拡散板と、拡散板の観測者
側に配置されるパララックスバリアとを備えるメガネ無
し立体表示装置において、上記拡散板の映像投影装置側
にレンチキュラ板を配置することにより、拡散板上に映
像の輝度を低下させることなく所望のブラックの比率を
有する映像を結像させることができるので、クロクスト
ークの領域が生じないパララックスバリアの開口率の上
限を高めることができ、輝度を減少させずにクロストー
クの領域をなくすことができる。
【００４０】また、拡散板上に等ピッチで一定間隔の開
口部を有するブラックストライプを設けることで、拡散
板上の画素幅が場所によらず一定となり、映像を分離す
るためのパララックスバリアがより最適化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るスクリーンの構成図で
ある。
【図２】本発明の一実施例に係るメガネ無し立体表示装
置の構成図である。
【図３】本発明の一実施例の原理図である。
【図４】本発明の他の実施例に係るメガネ無し立体表示
装置の構成図である。
【図５】本発明の他の実施例における拡散板上の映像の
説明図である。
【図６】本発明の他の実施例の原理図である。
【図７】本発明におけるレンチキュラレンズの収差を説
明するための模式図である。
【図８】本発明の拡散板上の画素幅を示す説明図であ
る。
【図９】本発明の更に他の実施例に係るメガネ無し立体
表示装置の構成図である。
【図１０】本発明の更に他の発明の拡散板上の画素形状
を示す説明図である。
【図１１】本発明の更に他の実施例の拡散板を示す模式
図である。
【図１２】パララックスバリア方式の原理図である。
【図１３】クロストーク領域の説明図である。
【図１４】クロストークのない設計のパララックスバリ
ア方式の説明図である。
【図１５】パララックスバリア方式における輝度の説明
図である。
【図１６】測定位置の横移動を考慮した観測される１画
素当りの輝度の説明図である。
【符号の説明】
１ 液晶プロジェクタ ２ スクリーン ３ 拡散板 ４ レンチキュラ板 ５ パララックスバリア １１・１２ 液晶プロジェクタ ３０ 拡散板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金山 秀行 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 新井 一弘 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−241099（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/22 G03B 35/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 映像投影装置と、これの映像が結像され
    る結像面に配置される拡散板と、拡散板の観測者側に配
    置されるパララックスバリアとを備えるメガネ無し立体
    表示装置において、上記拡散板の映像投影装置側にレン
    チキュラ板を配置したことを特徴とするメガネ無し立体
    表示装置。
  2. 【請求項２】 上記拡散板上に等ピッチで一定間隔の開
    口部を有するブラックストライプを設けたことを特徴と
    する請求項１に記載のメガネ無し立体表示装置。
  3. 【請求項３】 前記開口部の幅は拡散板上の画素の中で
    もっとも幅の狭い幅以下とし、すべての開口部は拡散板
    上のブラックと重ならないように配置されていることを
    特徴とする請求項２に記載のメガネ無し立体表示装置。
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