JP5478653B2 - 立体画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体画像を表示する立体画像表示装置に係り、特に、楕円ミラーを用いて立体画像を表示する技術に関する。

従来、この種の装置として、特許文献１に開示されるものが挙げられる（図８）。
この立体画像表示装置は、
画像を表示するための透過型の表示パネルと、
前記透過型の表示パネルの背面側に配置され、楕円の円弧の一部であって、平面視で中心線を挟んで対称形状の反射面を備え、楕円の第１の焦点を前記透過型の表示パネルの背面側であって前記反射面側に有し、楕円の第２の焦点を観察者の両眼の間に設定されている楕円ミラーを備えた反射ユニットと、
前記反射ユニットの第１の焦点側であって、前記反射面に光を照射する姿勢で前記透過型の表示パネルの背面側に付設され、平面視で前記反射ユニットの第１の焦点を挟み、前記楕円の円弧の一部と前記表示パネルとの間に設けられている一対の光源を備えた光源ユニットと、を備えたものである。
この立体画像表示装置では、楕円の一方の焦点が反射面側にあり、楕円の他方の焦点が観察者の両眼の間に設定されている楕円ミラーを備えた反射ユニットと透過型の表示パネルとの間に一対の光源を備えた光源ユニットが配置されているので、装置の横幅を抑制することができる。その上、楕円ミラーは固定式であり、しかも平面視で対称形状の反射面を採用しているので、各々の光源で共通の楕円ミラーを利用することができる。したがって、小型化及び装置コストの低減を図ることができる。

特許第４５１９２０１号公報

しかしながら、このような構成を有する従来装置の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来装置における光源ユニットでは、楕円ミラーと表示パネルとの間に、平面視で楕円ミラーの第１の焦点を挟んで、観察者側から見て左側に、一対の光源のうちの一方である右眼用光源が配置され、また、観察者側から見て右側に、一対の光源のうちの他方である左眼用光源が配置されており、表示パネルで表示される右眼用画像、左眼用画像の交互の切替に応じて、右眼用光源、左眼用光源が交互に点灯し、その光は楕円ミラーの方向へ出射する。楕円ミラーは、各光源の出光面が正対する部分も含めて全て反射面で構成されており、光源からの出射光はこの楕円ミラーで反射して、表示パネル背面へ入射する。本願の発明者による検証の結果、この構成では、右眼用、左眼用の一方の点灯光源から発せられた光のうち、特に、光源の出光面に正対する範囲内の楕円ミラーで反射した光が、その後、他方の非点灯光源の拡散板にあたって拡散反射し、これが、クロストーク（右眼用画像が左眼に入射したり、左眼用画像が右眼に入射したりする現象）を引き起こす原因になっていることが判明した（図９）。このクロストークが発生すると、観察者は立体画像観察時に画像が二重に見えてしまう状態となり、鮮明な立体画像を見ることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、楕円ミラーを用いて立体画像表示を行う立体画像表示装置において、クロストークを低減することを目的とするものである。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明の立体画像表示装置は、
画像を表示するための透過型の表示パネルと、
前記透過型の表示パネルの背面側に配置され、楕円の円弧の一部であって、平面視で中心線を挟んで対称形状の反射面を備え、楕円の第１の焦点を前記透過型の表示パネルの背面側であって前記反射面側に有し、楕円の第２の焦点が観察者の両眼の間に設定されている楕円ミラーを備えた反射ユニットと、
前記反射ユニットの第１の焦点側であって、前記反射面に光を照射する姿勢で前記透過型の表示パネルの背面側に付設され、平面視で前記反射ユニットの第１の焦点を挟み、前記楕円の円弧の一部と前記表示パネルとの間に設けられている一対の第１の光源と第２の光源を備えた光源ユニットと、
前記透過型の表示パネルに第１の画像と第２の画像とを交互に出力する画像出力手段と、
前記第１の画像が出力されている場合には前記第１の光源を点灯させ、前記第２の画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、
を備えた立体画像を表示する立体画像表示装置において、
前記楕円ミラーの反射面上の前記第１の光源の出光面が正対する位置および前記第２の光源の出光面が正対する位置に、前記各光源から照射された光を吸収するための光吸収部材を設けた
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、一方の点灯光源から発せられた光のうち、特に、該光源の出光面に正対する範囲内の楕円ミラーにあたる光は、光吸収部材によって吸収されるので、楕円ミラーで反射した後に他方の非点灯光源の拡散板にあたって拡散反射することはなくなる。すなわち、クロストークを引き起こす原因が消滅するので、観察者は鮮明な立体画像を観察することが可能となる。

本発明に係る立体画像表示装置によれば、一方の点灯光源から発せられた光のうち、特に、該光源の出光面に正対する範囲内の楕円ミラーにあたる光を、楕円ミラーに設けられた光吸収部材によって吸収することにより、クロストークの原因となる、楕円ミラーで反射した後に他方の非点灯光源の拡散板にあたって拡散反射する光がなくなる。したがって、観察者は鮮明な立体画像を観察することが可能となる。

実施例に係る立体画像表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。 実施例に係る立体画像表示装置の概略構成を示す横断面図である。 楕円ミラーを構成する楕円を説明するための模式図である。 実施例に係る立体画像表示装置の概略構成を示す縦断面図である。 実施例に係る立体画像表示装置を楕円ミラー側から見た図である。 立体画像表示装置の制御系に係るブロック図である。 （ａ）、（ｂ）は光源ユニットの制御例を示し、背面から見た状態を示す模式図である。 従来の立体画像表示装置の概略構成を示す横断面図である。 従来の立体画像表示装置におけるクロストークの発生を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施例について説明する。

図１は実施例に係る立体画像表示装置の概略構成を示す分解斜視図であり、図２は実施例に係る立体画像表示装置の概略構成を示す横断面図であり、図３は楕円ミラーを構成する楕円を説明するための模式図であり、図４は実施例に係る立体画像表示装置の概略構成を示す縦断面図であり、図５は実施例に係る立体画像表示装置を楕円ミラー側から見た図である。なお、図３及び図４では、説明の都合上、筐体の図示を省略してある。

本実施例に係る立体画像表示装置１は、横断面がコの字状を呈する筐体３を備えている。この筐体３の前面には、透過型の液晶表示パネル５がフロントベゼルを含む支持枠７を介して取り付けられている。透過型の液晶表示パネル５の奥側には、スペーサ９を介して拡散部材１１が取り付けられている。この拡散部材１１は、光を縦方向（図２における紙面方向）に拡散させる機能を備えている。スペーサ９の奥側に位置する支持枠７の上下には、それぞれ取り付け枠１３が取り付けられている。

上記の拡散部材１１を備えているので、後述する楕円ミラー１５と上側反射板２３及び下側反射板２５の接合部付近に存在する横方向の境目などが透過型の液晶表示パネル５に映るのを抑制することができる。

取り付け枠１３の後方（図２の下方）には、楕円ミラー１５を備えた反射ユニット１７が取り付けられている。楕円ミラー１５は、凹状面が反射面１９とされている。この楕円ミラー１５について図３を参照する。

楕円ミラー１５は、楕円２１の円弧の一部で構成されている。楕円２１は、中心ｃと、長軸ａと短軸ｂとからなる。また、長軸ａと中心線とは一致しているので、楕円ミラー１５は中心線を挟んで左右対称の形状となる。楕円２１の第１の焦点ｆ１は、反射面１９側、換言すると、楕円ミラー１５を構成する楕円２１の一部の弦付近に設定されている。楕円２１の第２の焦点ｆ２は、観察者の右眼ＥＲと左眼ＥＬとの間（眉間付近）に設定されている。

反射ユニット１７は、楕円ミラー１５の上縁側に上側反射板２３を備え、楕円ミラー１５の下縁側に下側反射板２５を備えている。上側反射板２３及び下側反射板２５は、ともに楕円ミラー１５の反射面１９から、楕円ミラー１５の楕円２１の円弧の一部における弦に相当する位置までを覆う板状を呈している。なお、図２及び図３では、図示の関係上、上側反射板２３を省略してある。これらにより囲われている光路空間２７には、光学材料等は充填されておらず空気中となっている。

反射ユニット１７の第１の焦点ｆ１側にある上側の取り付け枠１３には上部光源ユニット２９が取り付けられ、下側の取り付け枠１３には下部光源ユニット３１が取り付けられている。上部光源ユニット２９は、平面視で第１の焦点ｆ１を挟んで配置された平板状の右眼用光源３３と平板状の左眼用光源３５とからなる一対の光源を備えている。下部光源ユニット３１は、平面視で第１の焦点ｆ１を挟んで配置された平板状の右眼用光源３７と平板状の左眼用光源３９とからなる一対の光源を備えている。全ての光源、つまり、右眼用光源３３と、左眼用光源３５と、右眼用光源３７と、左眼用光源３９とは、楕円ミラー１５の反射面１９に向けて光を照射可能な姿勢で取り付け枠１３に取り付けられている。具体的には、各光源３３，３５，３７，３９の出光面が楕円ミラー１５の反射面１９に向けられている。

なお、本実施例では、各光源３３，３５，３７，３９は平板状のものとしたが、この形状に限られることはなく、出光部が面状であれば、光源のその他の部分は面以外の形状であってもよい。

上部光源ユニット２９は、右眼用光源３３と左眼用光源３５との間に上部遮光部材４１が取り付けられている。同様に、下部光源ユニット３１は、右眼用光源３７と左眼用光源３９との間に下部遮光部材４３が取り付けられている。上部遮光部材４１及び下部遮光部材４３は、光を透過しない部材で構成されている。また、各光源３３，３５，３７，３９は、出光面側に拡散部材４５を備えている。この拡散部材４５は、周囲に均等に光を拡散する特性を有するものが好ましい。この拡散部材４５を備えているので、上部光源ユニット２９と下部光源ユニット３１の発光形状が透過型の液晶表示パネル５に映るのを抑制することができる。

なお、上部光源ユニット２９と下部光源ユニット３１とが本発明における「光源ユニット」に相当し、右眼用光源３３，３７が本発明における「第１の光源」に相当し、左眼用光源３５，３９が本発明における「第２の光源」に相当する。

図１に示すように、右眼用光源３３および左眼用光源３５の出光面が正対する反射ユニット１７の反射面１９の部分には、光吸収部材５１が設けられている。同様に、右眼用光源３７および左眼用光源３９の出光面が正対する反射ユニット１７の反射面１９の部分には、光吸収部材５３が設けられている。これらの光吸収部材５１，５３は、各光源から照射された光を吸収するためのものであり、例えば、表面に多数の短繊維がほぼ垂直に植え付けられているものである。入射してきた光の反射は多数の短繊維で抑制されるので、光を吸収する作用を生ずる。なお、光吸収部材としては、多数の短繊維に代えて、例えば、光吸収性を示す塗料であってもよく、光吸収特性を有する布やテープであってもよい。

また、光吸収部材の縦幅は、光源の出光面の縦幅を越えないことが望ましい。光源の出光面の縦幅よりも光吸収部材の縦幅を長くすると、液晶表示パネル５の画像表示部の上端部と下端部の画像が光吸収部材によって表示されなくなるためである。

このような光吸収部材を設けることにより、右眼用光源３３，３７から発せられた光のうち、特に、右眼用光源３３，３７の出光面に正対する範囲内の反射面１９にあたる光は、各々、光吸収部材５１，５３で吸収される。一方、左眼用光源３５，３９から発せられた光のうち、特に、左眼用光源３５，３９の出光面に正対する範囲内の反射面１９にあたる光も、各々、光吸収部材５１，５３で吸収される。

なお、本実施例では、光吸収部材は、上部側の右眼用光源３３と左眼用光源３５の共通の光吸収部材として、両光源にわたる横幅の長い光吸収部材５１を反射面１９の上部に設け、下部側の右眼用光源３７と左眼用光源３９の共通の光吸収部材として、両光源にわたる横幅の長い光吸収部材５３を反射面１９の下部に設けたが、各光源３３，３５，３７，３９につき１個の光吸収部材を設けるようにしてもよい。

次に、図６及び図７を参照する。なお、図６は立体画像表示装置の制御系に係るブロック図であり、図７（ａ）及び図７（ｂ）は光源ユニットの制御例を示し、背面から見た状態を示す模式図である。

制御部６３は、映像信号ＶＤを受け取るとともに、両眼視差を有する右眼用画像と左眼用画像とを透過型の液晶表示パネル５に対して交互に出力する画像信号出力部６５と、画像信号出力部６５が右眼用画像と左眼用画像とを順次に切り換える際に、垂直同期信号ＶＳに応じて、画像に応じて上部光源ユニット２９と下部光源ユニット３１の点灯を制御する光源制御部６７とを備えている。

なお、画像信号出力部６５が本発明における「画像出力手段」に相当し、光源制御部６７が本発明における「光源制御手段」に相当する。また、右眼用画像が本発明における「第１の画像」に相当し、左眼用画像が本発明における「第２の画像」に相当する。

光源制御部６７は、画像信号出力部６５が右眼用画像と左眼用画像とを透過型の液晶表示パネル５に出力する際に、上部光源ユニット２９及び下部光源ユニット３１における右眼用光源３３，３７と左眼用光源３５，３９とを切り換えて点灯させる。具体的には、図７（ａ）に示すように、透過型の液晶表示パネル５に右眼用画像が表示されている場合には、右眼用光源３３，３７を点灯させる。また、図７（ｂ）に示すように、左眼用画像が表示されている場合には、左眼用光源３５，３９を点灯させる。

透過型の液晶表示パネル５に右眼用画像が表示されているとき、点灯した右眼用光源３３，３７から発せられた光のうち、特に、右眼用光源３３，３７の出光面に正対する範囲内の反射面１９にあたる光は、光吸収部材５１，５３で吸収されるため、この光が、その後、非点灯状態の左眼用光源３５，３９の拡散板にあたって拡散反射することはない。すなわち、クロストークの原因となる非点灯光源における拡散反射光が抑制されるため、観察者は鮮明な立体画像を観察することができる。

一方、透過型の液晶表示パネル５に左眼用画像が表示されているとき、点灯した左眼用光源３５，３９から発せられた光のうち、特に、左眼用光源３５，３９の出光面に正対する範囲内の反射面１９にあたる光は、光吸収部材５１，５３で吸収されるため、この光が、その後、非点灯状態の右眼用光源３３，３７の拡散板にあたって拡散反射することはない。すなわち、クロストークの原因となる非点灯光源における拡散反射光が抑制されるため、観察者は鮮明な立体画像を観察することができる。

上述したように、本実施例によると、一対の一方の点灯光源から発せられた光のうち、特に、該光源の出光面に正対する範囲内の楕円ミラーにあたる光を、楕円ミラーに設けられた光吸収部材によって吸収することにより、クロストークの原因となる、楕円ミラーで反射した後、他方の非点灯光源の拡散板にあたって拡散反射する光がなくなる。したがって、観察者は鮮明な立体画像を観察することが可能となる。

１ … 立体画像表示装置
３ … 筐体
５ … 透過型の液晶表示パネル
１５ … 楕円ミラー
１７ … 反射ユニット
１９ … 反射面
２１ … 楕円
ｆ１ … 第１の焦点
ｆ２ … 第２の焦点
２９ … 上部光源ユニット
３１ … 下部光源ユニット
３３，３７ … 右眼用光源（第１の光源）
３５，３９ … 左眼用光源（第２の光源）
４１ … 上部遮光部材
４３ … 下部遮光部材
５１，５３ … 光吸収部材
６３ … 制御部
６５ … 画像信号出力部（画像出力手段）
６７ … 光源制御部（光源制御手段）

Claims (1)

1. 画像を表示するための透過型の表示パネルと、
   前記透過型の表示パネルの背面側に配置され、楕円の円弧の一部であって、平面視で中心線を挟んで対称形状の反射面を備え、楕円の第１の焦点を前記透過型の表示パネルの背面側であって前記反射面側に有し、楕円の第２の焦点が観察者の両眼の間に設定されている楕円ミラーを備えた反射ユニットと、
   前記反射ユニットの第１の焦点側であって、前記反射面に光を照射する姿勢で前記透過型の表示パネルの背面側に付設され、平面視で前記反射ユニットの第１の焦点を挟み、前記楕円の円弧の一部と前記表示パネルとの間に設けられている一対の第１の光源と第２の光源を備えた光源ユニットと、
   前記透過型の表示パネルに第１の画像と第２の画像とを交互に出力する画像出力手段と、
   前記第１の画像が出力されている場合には前記第１の光源を点灯させ、前記第２の画像が出力されている場合には前記第２の光源を点灯させる光源制御手段と、
   を備えた立体画像を表示する立体画像表示装置において、
   前記楕円ミラーの反射面上の前記第１の光源の出光面が正対する位置および前記第２の光源の出光面が正対する位置に、前記各光源から照射された光を吸収するための光吸収部材を設けたことを特徴とする立体画像表示装置。