JP2966777B2 - 立体映像表示装置 - Google Patents

立体映像表示装置

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JP2966777B2
JP2966777B2 JP7269740A JP26974095A JP2966777B2 JP 2966777 B2 JP2966777 B2 JP 2966777B2 JP 7269740 A JP7269740 A JP 7269740A JP 26974095 A JP26974095 A JP 26974095A JP 2966777 B2 JP2966777 B2 JP 2966777B2
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直樹 松下
謙二 山内
治久 小坂
洋 北村
明 宮永
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、立体映像表示装
置に関し、特に投射レンズによりスクリーンに投射され
た立体映像を観賞する投射型の立体映像表示装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】1つの光源で立体表示が行える装置とし
て、偏光ビームスプリッターを用いた1灯式光源分離光
学系の立体映像表示装置が提案されている(例えば、特
願平6−207025号参照。)。
【0003】図3は、上記した偏光ビームスプリッター
を使用した1灯式光源分離光学系によるメガネなし立体
映像表示装置の一例を示す概略模式図である。図3に示
すように、ランプ及びリフレクタからなる光源31から
出射された光は偏光ビームスプリッター32によりS偏
光光、P偏光光に分離される。P偏光光はそのまま偏光
ビームスプリッター32を透過し、コンデンサレンズ3
3、反射ミラー34、コンデンサレンズ35を介して一
方の液晶パネル36に入射される。この液晶パネル36
には、左眼用画像が形成される。
【0004】また、S偏光光は偏光ビームスプリッター
32で反射され、位相差フィルム(1/2波長板)37
に与えられる。この位相差フィルム37により、S偏光
光は90度偏光光が回転され、P偏光光となり、コンデ
ンサーレンズ38を介して他方の液晶パネル39に入射
される。この液晶パネル39には右眼用画像が形成され
る。
【0005】液晶パネル36、液晶パネル39にそれぞ
れ入射した光は、液晶パネル36、39に形成された画
像上を通過し、映像光となり投射レンズ40、41を経
てスクリーン42に投射される。投射レンズ40、41
から投射された各映像は、投射レンズ側に配置されたレ
ンチキュラ板により、拡散板上に一度ストライプ画像と
して結像され、観察者側に配置されたレンチキュラ板に
より、再度左右の映像が分離され、観察者の左眼では左
眼用映像が、右眼では右眼用映像が観察され、立体視が
行える。
【0006】尚、S偏光光をそのまま利用できるよう偏
光軸を備えた偏光板を利用する場合もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した立
体表示装置に用いられる液晶パネルの場合には、一般的
にマトリクス状に配置された画像表示用画素と、この画
素と相対するR(赤)、G(緑)、B(青)セルからな
るカラーフィルターにより、カラー画像表示が行われて
いる。しかしながら、R、G、Bセルからなるカラーフ
ィルターによる3原色の分離は、各色セルとも他の波長
帯域の光を吸収することより、光源光の1/3の利用効
率しかなく、しかも光量を大きくした場合には耐熱問題
が生じ、高輝度化が困難であるという問題がある。
【0008】そこで、R、G、Bセルを用いずにホログ
ラムの各波長による集光効果、回折角度の違いを利用し
て3原色の分離を行うカラーフィルターが提案されてい
る(特開平6−308332号公報:G02B 5/3
2参照)。
【0009】ホログラム素子を用いたカラーフィルター
は、例えば図4に示されるように、対向基板51と偏光
板52との間にホログラム素子50を配置し、ホログラ
ム素子50の各波長による集光効果、回折角度の違いを
利用して、3原色を分離し、液晶層53の各画素に回折
集光させるものである。
【0010】上記のホログラム素子を用いたカラーフィ
ルターは、光源光を画像表示用画素に回折集光させるた
め、利用効率も高く、ホログラム素子での熱吸収もほと
んどないため、耐熱性も優れているという利点がある。
しかし、このカラーフィルターにあっては、ホログラム
素子への光入射の平行性が要求される。すなわち、平行
度が悪いと、色のまざり、利用効率が低下し、ホログラ
ム素子の性能を十分に引き出すことができない。即ち、
拡散光源では十分な利用効率が得られず、平行度の高い
光源が要求されるという難点があった。
【0011】さらに、平行光で偏光ビームスプリッター
を使用する場合、液晶パネルと同サイズの偏光ビームス
プリッターが必要となり、液晶パネルの大型化に伴い、
偏光ビームスプリッターも大型化し、コストアップする
という問題が生じる。
【0012】この発明は、偏光ビームスプリッターを使
用した1灯式光源分離光学系による立体映像表示装置に
おいて、偏光ビームスプリッターの小型化を可能とし、
ホログラム素子を用いたカラーフィルターの利用効率を
向上させ、高輝度でクロストークの少ない良好な立体映
像を提供することをその課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】この発明は、光源と、光
源光を左眼用投射光及び右眼用投射光に分離する偏光ビ
ームスプリッタと、左眼用画像を形成する液晶パネル、
右眼用画像を形成する液晶パネルとからなる映像投射部
及び映像投射部からの映像が結像されるスクリーンとを
備えた立体映像表示装置において、前記光源として楕円
照明系が用いられ、この楕円照明系の集光位置近傍に前
記偏光ビームスプリッターが配置されると共に、光源光
を3原色光に分光するホログラム素子を用いたカラーフ
ィルターを前記両液晶パネルのそれぞれの入射側に配置
することを特徴とする。
【0014】上記のように、この発明は、カラー画像表
示手段として、利用効率が高く、耐熱性に優れたホログ
ラム素子を用いたカラーフィルター使用し、光分散角の
小さい、即ち、ほぼ平行な光を照射する楕円照明系を光
源として使用するとともに、楕円照明の集光位置近傍に
偏光ビームスプリッターを配置するものである。
【0015】この楕円照明系としては、ランプ、楕円形
状のリフレクタ、球面ミラー、コリメータレンズで構成
することができる。
【0016】楕円照明系は楕円形状のリフレクタを用い
た照明系であり、一方の楕円焦点位置にランプを配置す
ることにより、他方の楕円焦点位置に集光される。その
集光位置近傍に偏光ビームスプリッターを配置すること
により、偏光ビームスプリッターを小型化することがで
きる。さらに、偏光ビームスプリッターを透過あるいは
反射後の光をコリメータレンズを通すことで、光分散角
の小さい平行な光とし、ホログラムを用いたカラーフィ
ルターに入射させることにより、利用効率を向上させる
ことができ、高輝度なカラー映像が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。図1は、この発明の第1の
実施の形態に係る立体映像表示装置の模式図である。
【0018】図1に示すように、この発明における映像
投射部は、光源光として、ランプ1、楕円形状のリフレ
クタ2、球面ミラー3、コリメータレンズ4、6から構
成される楕円照明系を使用している。楕円形状のリフレ
クタ2の一方の焦点位置にランプ1が配置され、このラ
ンプ1からの出射光において、前方へ出射した光は球面
ミラー3により反射され、ほぼ全部の光束が効率よく楕
円形状のリフレクタ2の他方の焦点位置に集光される。
【0019】そして、この発明では、偏光ビームスプリ
ッター5がリフレクタ2の他方の焦点位置近傍、即ち、
集光位置近傍に配置される。ランプ1から出射されリフ
レクタ2及び球面ミラー3で集光された光は偏光ビーム
スプリッター5によりS偏光光、P偏光光に分離され
る。P偏光光はそのまま偏光ビームスプリッター5を透
過し、S偏光光は偏光ビームスプリッタ5で反射され
る。このように、S偏光光、P偏光光に分離され、一方
が左眼用投射光、他方が右眼用投射光として用いられ
る。両偏光光は、それぞれコリメータレンズ4、6に与
えられ、コリメータレンズ4、6により、光分散角の小
さい平行な光となる。
【0020】尚、集光位置近傍に配置する偏光ビームス
プリッター5は、光束がほとんど集光されると共に、透
過あるいは反射後の光がコリメータレンズ4、6によ
り、光分散角の小さい平行な光となるので、使用する液
晶パネル有効径に対し、かなり小型のものでよい。
【0021】そして、偏光ビームスプリッター5により
反射されたS偏光光は、上述したようにコリメータレン
ズ4により平行光とされ約40度の角度でホログラム素
子を用いたカラーフィルター9に入射する。
【0022】一方、偏光ビームスプリッター5を透過し
たP偏光光は、同様にコリメータレンズ6により平行光
とされた後、反射ミラー7により90度光路を変え、ホ
ログラム素子を用いたカラーフィルタ8に入射する。
【0023】ホログラム素子を用いたカラーフィルター
8、9への入射光は、特定の波長を回折するホログラム
素子の特性より、R、G、Bの3原色に分離され、それ
ぞれ液晶パネル10、11の画素に集光し、カラー表示
される。この実施例では、液晶パネル10に右眼用画像
が、液晶パネル11に左眼用画像が表示される。
【0024】尚、使用する2枚の液晶パネル10、11
においては、入射側偏光板10a、11aはそれぞれの
偏光光が透過するよう偏光軸を備えている。
【0025】尚、スクリーン上での画素形状をぼかす目
的で樹脂製の回折格子を使用する場合、液晶パネル1
0、11の出射側偏光板の外側に回折格子を配置し、さ
らに回折格子の外側に出射側偏光板と同方向の偏光軸を
有する偏光板を配置する。回折格子からの出射光は、樹
脂による若干の偏光の乱れを生じるが、さらに外側に偏
光板を設けることにより、乱れた成分はカットされ、コ
ントラストがよくなる。
【0026】さらに、液晶パネル10、11からの出射
光は、それぞれ投射レンズ12、13により、偏光を乱
さない、即ち、偏光光の特性を保つよう成形、加工され
たフレネルレンズ及びレンチキュラレンズから構成され
るスクリーン14に投射される。
【0027】そして、スクリーン14上の左眼用映像は
P偏光また右眼用映像はS偏光光であるため、左眼には
S偏光光を吸収し、P偏光光を透過する偏光板を、右眼
にはS偏光光を透過し、P偏光光を吸収する偏光板を備
えた偏光メガネを装着することにより、左右眼にそれぞ
れ対応した映像が観察され、良好なカラー立体映像が得
られる。
【0028】図2は、この発明の第2の実施の形態に係
る立体映像表示装置の模式図を示す。第1の実施の形態
に係る立体映像表示装置は、偏光メガネを用いて立体視
を観察するものである。これに対し、図2に示す実施の
形態は、偏光メガネを用いずに立体視を行う立体映像表
示装置である。尚、第1の実施の形態と同一部分には同
一符号を付す。
【0029】この図2に示すものは、スクリーン16と
して、前述した従来例と同様に、拡散板の映像投射部側
にレンチキュラ板を設けて、拡散板上に右眼用、左眼用
の画像をそれぞれ収束させるように構成され、更に拡散
板の観察者側には左右の映像を分離するためのレンチキ
ュラ板が設けられている。
【0030】そして、第1の実施の形態と同様に集光位
置近傍に配置された偏光ビームスプリッター5で反射さ
れたS偏光光は位相差フィルム(1/2波長板)15に
与えられる。この位相差フィルム15により、S偏光光
は90度偏光光が回転され、P偏光光となり、コリメー
タレンズ4を介してカラーフィルタ9から液晶パネル1
0に入射される。この液晶パネル10には右眼用画像が
形成される。
【0031】一方、偏光ビームスプリッター5を透過し
たP偏光光は、第1の実施の形態と同じくコリメータレ
ンズ6により平行光とされた後、反射ミラー7により9
0度光路を変え、ホログラム素子を用いたカラーフィル
タ8から液晶パネル11に入射される。この液晶パネル
11には左眼用画像が形成される。
【0032】液晶パネル10、液晶パネル11にそれぞ
れ入射した光は、液晶パネル10、11に形成された画
像上を通過し、映像光となり投射レンズ12、13を経
てスクリーン16に投射される。
【0033】上述したように、投射レンズ12、13か
ら投射された各映像は、映像投射部側に配置されたレン
チキュラ板により、拡散板上に一度ストライプ画像とし
て結像され、観察者側に配置されたレンチキュラ板によ
り、再度左右の映像が分離され、観察者の左眼では左眼
用映像が、右眼では右眼用映像が観察され、立体視が行
える。
【0034】尚、上述した第2の実施の形態において
は、S偏光光を位相差フィルム15でP偏光光に偏光し
たが、位相差フィルムを用いずにS偏光光をそのまま利
用できるよう偏光軸を備えた偏光板を利用しても良い。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、偏光ビームスプリッターを使用した1灯式光源分離
光学系による立体映像表示装置において、偏光ビームス
プリッターの小型化が可能で、コストを低減できるとと
もに、ホログラム素子を用いたカラーフィルタの利用効
率を向上させることができ、高輝度でクロストークの少
ない良好な立体映像を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態に係る立体映像表
示装置の模式図である。
【図2】この発明の第2の実施の形態に係る立体映像表
示装置の模式図である。
【図3】従来の偏光ビームスプリッターを用いた立体映
像表示装置の模式図である。
【図4】ホログラム素子を用いたカラーフィルターの原
理を示す模式図である。
【符号の説明】
1 ランプ 2 楕円形状のリフレクタ 3 球面ミラー 4、6 コリメータレンズ 5 偏光ビームスプリッター 8、9 ホログラム素子を用いたカラーフィルター 10、11 液晶パネル 12、13 投射レンズ 14、16 スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 洋 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 宮永 明 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 実開 昭64−13026(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 27/22 G02F 1/13 505 G02F 1/1335 H04N 13/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、光源光を左眼用投射光及び右眼
    用投射光に分離する偏光ビームスプリッターと、左眼用
    画像を形成する液晶パネル、右眼用画像を形成する液晶
    パネルとからなる映像投射部及び映像投射部からの映像
    が結像されるスクリーンとを備えた立体映像表示装置に
    おいて、前記光源として楕円照明系が用いられ、この楕
    円照明系の集光位置近傍に前記偏光ビームスプリッター
    が配置されると共に、光源光を3原色光に分光するホロ
    グラム素子を用いたカラーフィルターを前記両液晶パネ
    ルのそれぞれの入射側に配置することを特徴とする立体
    映像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記スクリーンは、偏光光の特性を保つ
    よう成形されたフレネルレンズ及びレンチキュラレンズ
    から構成されることを特徴とする請求項1に記載の立体
    映像表示装置。
  3. 【請求項3】 前記映像投射部における液晶パネルは出
    射側偏光板を備え、該出射側偏光板の外側に回折格子を
    配置し、該回折格子の外側に前記出射側偏光板と同方向
    の偏光軸を有する偏光板を配置することを特徴とする請
    求項1又は2に記載の立体映像表示装置。
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CN112099294A (zh) * 2019-06-17 2020-12-18 台达电子工业股份有限公司 投影显示系统及投影机的调整的方法

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