JP2999953B2 - 偏光眼鏡を用いた立体映像表示装置 - Google Patents

偏光眼鏡を用いた立体映像表示装置

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JP2999953B2 JP7300139A JP30013995A JP2999953B2 JP 2999953 B2 JP2999953 B2 JP 2999953B2 JP 7300139 A JP7300139 A JP 7300139A JP 30013995 A JP30013995 A JP 30013995A JP 2999953 B2 JP2999953 B2 JP 2999953B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は観察者が偏光眼鏡を
装着することにより、立体映像を観察することが出来る
偏光眼鏡を用いた立体映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の偏光眼鏡式立体映像表示
装置は、図6に示すように、2台のプロジェクタ1A、
1Bを用い、一方のプロジェクタ1Aにより左眼用映像
を、他方のプロジェクタ1Bにより右眼用映像を夫々ス
クリーン2に向けて投影する。この時、一対のプロジェ
クタ1A、1Bの出射光は偏光板(図示せず)により、
共に直線偏光になっており、又、偏光方向は互いに直交
している。
【0003】観察者は、左右の眼の前方に、各々の眼に
対応した映像の光のみが通過するように偏光板3a,、3
bが配置された偏光眼鏡3を装着することにより、左眼
では左眼用映像のみを、右眼では右眼用映像のみを観察
し、これにより立体映像を認識する。
【0004】しかしながら、上述のような従来の偏光眼
鏡を用いた立体映像表示装置では、2台のプロジェクタ
を用いるため、構造が複雑で、消費電力が大きいため、
高価になるという欠点がある。また、左眼用映像と右眼
用映像とをスクリーン上で正確に位置合わせする必要も
ある。
【0005】また、画像表示用のライトバルブとして液
晶パネルを使用し、該液晶パネルの出射側の面のうち、
一方の眼の映像を表示する画素の部分のみ(例えば、1
ライン毎)に、(1/2)λ位相差板を配置して、前記
一方の眼の映像の光のみ偏光方向を90°回転させ、左
眼用の映像光と右眼用の映像光との偏光方向を直交させ
ることにより、1台のプロジェクタで立体映像を表示す
るものも提案されている。
【0006】しかしながら、この1台のプロジェクタを
用いる構成においては、液晶パネルの開口率が低いとい
う点に加え、液晶パネルの入射側の偏光板によって一方
の偏光方向の光がカットされるので、光の利用効率が悪
く、観察者が認識する立体映像の輝度が低くなるという
欠点がある。また、(1/2)λ位相差板の位置合わせ
が非常に困難であるという問題もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、少ないプロジェクタの
台数で立体映像の輝度が高く、しかも構成が簡単である
偏光眼鏡を用いた立体映像表示装置を提供することを目
的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の偏光眼鏡を用い
た立体映像表示装置は、光源と、該光源からの光をS偏
光とP偏光とに分離する偏光分離手段と、該偏光分離手
段により分離されたS偏光とP偏光とが照射される複数
の微小鏡面素子が映像データの画素に応じて配置された
鏡面偏向型画像表示手段と、該鏡面偏向型画像表示手段
により反射された光をスクリーンに投写する投写レンズ
と、前記スクリーンに映出された映像を偏光方向に応じ
て左右に分離する偏光眼鏡とからなり、前記鏡面偏向型
画像表示素子には前記偏光分離手段により分離されたS
偏光とP偏光が各微小鏡面素子毎に別々に照射され、立
体映像を構成する左眼用、右眼用の映像データのうち一
方の映像データにより前記S偏光が照射される微小鏡面
素子の傾斜角が変調され、他方の映像データにより前記
P偏光が照射される微小鏡面素子の傾斜角が変調される
ことを特徴とする。
【0009】上記構成の立体映像表示装置では、1個の
光源からの光が偏光分離手段によりS偏光とP偏光とに
分離され、その分離されたS偏光とP偏光とが鏡面偏向
型画像表示手段において有効に左右の映像データによっ
て変調される。しかも、この時、液晶パネルの入、出射
側偏光板のように光を特定の成分をカットする手段も無
く、光源からの光が効率よく利用される。
【0010】更に、本発明の偏光眼鏡を用いた立体映像
表示装置では、前記偏光分離手段が、分離されたS偏光
とP偏光とを互いに平行光に近くなるように光路変更さ
せる光学素子を備えるため、分離されたS偏光とP偏光
とが複雑な光学系を必要とすることなしに、1個の鏡面
偏向型画像表示手段に入射する。
【0011】また、本発明の偏光眼鏡を用いた立体映像
表示装置では、前記偏光分離手段に、該偏光分離手段よ
りS偏光とP偏光とが混合して出射される光を遮光する
遮光膜を設けることにより、前記偏光分離手段よりS偏
光とP偏光とが良好に分離された形で出射される。
【0012】また、前記偏光分離手段としては、透過型
ホログラムにより形成することが可能である。また、本
発明の偏光眼鏡を用いた立体映像表示装置では、前記偏
光分離手段は、光源からの光を水平ライン状のS偏光と
P偏光とが交互に存在する状態の光に変換し、前記鏡面
偏向型画像表示手段は左眼用の映像データにより変調さ
れる微小鏡面素子と右眼用の映像データにより変調され
る微小鏡面素子とが画素配列の水平ラインごとに存在す
ることにより、前記鏡面偏向型画像表示手段における左
眼用映像データと右眼用映像データとの信号切り換えは
水平ライン毎に簡単に行えることが出来る。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明の偏
光眼鏡を用いた立体映像表示装置の構成を模式的に示す
図である。
【0014】図中、4は光源ランプ、5は光源ランプ4
からの光をS偏光、P偏光に分離して出射するホログラ
フィック偏光ビームスプリッタ、6は鏡面偏向型画像表
示手段(以下、DMD(デジタルマイクロミラーデバイ
ス)という。)、7はDMD6からの有効反射光を投写
する投写レンズ、8は投写レンズ7より投写された映像
を表示するスクリーン、9は偏光眼鏡である。
【0015】前記ホログラフィック偏光ビームスプリッ
タ5は、図2に示すように、S偏光とP偏光とを分離す
る透過型ホログラム51の出光側の面に透明基板52を
介して別の体積型またはレリーフ型のホログラム53を
配置してなるものである。前記ホログラム53は、透過
型ホログラム51によって分離されたS偏光とP偏光と
の相互の角度をそれよりも小さい角度に縮小する作用、
例えば正レンズ作用を持つもの、プリズム作用を有する
ものである。即ち、前記ホログラム53の作用により透
過型ホログラム51により分離されたS偏光とP偏光と
は互いに平行光に近い状態でホログラフィック偏光ビー
ムスプリッタ5より出射される。
【0016】また、前記ホログラフィック偏光ビームス
プリッタ5は、透過型ホログラム51の入光側の面に水
平ライン状の遮光膜54が形成されている。従って、光
源ランプ4からの光は、遮光膜54の間の透光部55を
通過する水平ライン状のスリット光に分離された状態で
透過型ホログラム51に入射する。このため、図2に示
すように、1つの透光部55より入射した光はS偏光と
P偏光とに完全に分離され、且つ隣接する透光部55か
ら入射したS偏光、P偏光とも完全に分離された状態で
ホログラム53より出射される。
【0017】従って、光源ランプ4より出射された光
は、ホログラフィック偏光ビームスプリッタ5により、
水平ライン状のS偏光とP偏光とが交互に存在する状態
の光に変換される。
【0018】前記DMD6は、映像データの画素の配列
に応じて微小鏡面素子が複数配列されて構成されてい
る。前記微小鏡面素子61は画素として有効な場合は、
図3(a)に示すように中立状態に対して+10度傾
き、逆に画素として無効な場合は図3(b)に示すよう
に中立状態に対して−10度傾くように形成されてい
る。これにより、入射光に対して鏡面で反射される反射
光が画像を形成するために必要な有効反射光と無効な無
効反射光とで20度の光路差を有するように切り換えら
れる。
【0019】前記DMD6を構成する微小鏡面素子のう
ち、図4に示すように奇数ラインの画素として機能する
微小鏡面素子M1、M3、・・・M(2n−1)は立体映像
を表示するための左眼用の映像データに基づいて動作
し、偶数ラインの画素として機能する微小鏡面素子M
2、M4、・・・M(2n)は立体映像を表示するための右
眼用の映像データに基づいて動作する。
【0020】ホログラフィック偏光ビームスプリッタ5
より出射されたライン状のS偏光とP偏光とが交互に並
んだ状態の光は、図5に示すように、S偏光はDMD6
のうち奇数ラインの画素として機能する微小鏡面素子M
1、M3、・・・M(2n−1)に入射し、P偏光は偶数ラ
インの画素として機能する微小鏡面素子M2、M4、・
・・M(2n)に入射する。
【0021】従って、DMD6により反射される有効光
のうち、奇数ラインの画素として機能する微小鏡面素子
M1、M3、・・・M(2n−1)で反射される光は、S偏
光よりなる左眼用の映像光であり、偶数ラインの画素と
して機能する微小鏡面素子M2、M4、・・・M(2n)で
反射される光は、P偏光よりなる右眼用の映像光であ
る。
【0022】このDMD6で反射された有効光、即ちS
偏光よりなる左眼用の映像光とP偏光よりなる右眼用の
映像光とは、投写レンズ7により投写され、スクリーン
8上に結像される。
【0023】前記偏光眼鏡9は左眼用の偏光板9aがS
偏光を通す偏光板により構成されており、右眼用の偏光
板9bがP偏光を通す偏光板により構成されている。こ
のため、前記偏光眼鏡9を装着した観察者は、スクリー
ン8に結像された映像のうち、左眼でS偏光よりなる左
眼用映像を認識し、右眼でP偏光よりなる右眼用映像を
認識する。これにより、観察者は両眼視差によりスクリ
ーン8に結像された立体映像を観察出来る。
【0024】上述のような本実施例の立体映像表示装置
では、ホログラフィック偏光ビームスプリッタ5によ
り、S偏光とP偏光とが分離され、DMD6によりS偏
光が左眼用映像に、P偏光が右眼用映像にと有効に利用
されるので、光の損失が少なく、高輝度な立体映像を観
察者に鑑賞させることが出来る。
【0025】尚、上述の実施例では、前記ホログラフィ
ック偏光ビームスプリッタ5は、体積型またはレリーフ
型のホログラム53によりS偏光とP偏光とを互いに平
行光に近い状態に変換しているが、前記ホログラム53
に代えて、S偏光とP偏光とを夫々逆に屈折する屈折プ
リズム、正レンズ反射ブロック、S偏光、P偏光のうち
一方を曲げる屈折率分布レンズを用いてもよい。
【0026】また、上述の実施例では、S偏光を左眼用
映像に、P偏光を右眼用映像に夫々利用しているが、そ
の逆に、S偏光を右眼用映像、P偏光を左眼用映像に利
用してもよい。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、少ないプロジェクタの
台数で、輝度が高い立体映像を表示することが出来る偏
光眼鏡を用いた立体映像表示装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の偏光眼鏡を用いた立体映像表示装置の
全体構成を示す図である。
【図2】ホログラフィック偏光ビームスプリッタの構成
を示す縦断面図である。
【図3】DMDの微小鏡面素子の基本動作を示す図であ
る。
【図4】DMDにおける左眼用の微小鏡面素子と右眼用
の微小鏡面素子との配置を示す図である。
【図5】ホログラフィック偏光ビームスプリッタにより
分離されたS偏光とP偏光とのDMDの各微小鏡面素子
への入射状態を示す斜視図である。
【図6】従来の立体映像表示装置の構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
4 光源 5 ホログラフィック偏光ビームスプリッタ 51 ホログラム 53 透過型ホログラム 54 遮光膜 6DMD(鏡面偏向型画像表示手段) 61 微小鏡面素子 7 投写レンズ 8 スクリーン 9 偏光眼鏡

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、該光源からの光をS偏光とP偏
    光とに分離する偏光分離手段と、該偏光分離手段により
    分離されたS偏光とP偏光とが照射される複数の微小鏡
    面素子が映像データの画素に応じて配置された鏡面偏向
    型画像表示手段と、該鏡面偏向型画像表示手段により反
    射された光をスクリーンに向けて投写する投写レンズ
    と、前記スクリーンに映出された映像を偏光方向に応じ
    て左右に分離する偏光眼鏡とからなり、前記鏡面偏向型
    画像表示手段には前記偏光分離手段により分離されたS
    偏光とP偏光とが各微小鏡面素子毎に別々に照射され、
    立体映像を構成する左眼用、右眼用の映像データのうち
    一方の映像データにより前記S偏光が照射される微小鏡
    面素子の傾斜角が変調され、他方の映像データにより前
    記P偏光が照射される微小鏡面素子の傾斜角が変調され
    るものであって、前記偏光分離手段に、該偏光分離手段
    よりS偏光とP偏光とが混合して出射される光を遮光す
    る遮光膜を設けたことを特徴とする偏光眼鏡を用いた立
    体映像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記偏光分離手段は、光源からの光を水
    平ライン状のS偏光とP偏光とが交互に存在する状態の
    光に変換し、前記鏡面偏向型画像表示手段は左眼用の映
    像データにより変調される微小鏡面素子と右眼用の映像
    データにより変調される微小鏡面素子とが画素配列の水
    平ラインごとに存在することを特徴とする請求項1記載
    の偏光眼鏡を用いた立体映像表示装置。
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