JP6229061B2 - 向上した明るさを有する立体映像装置及び立体映像提供方法 - Google Patents

Description

本発明は、立体映像装置及び立体映像提供方法に関し、より詳細には、二つのプロジェクターのそれぞれが３重光方式で立体映像を上映し、高品質の立体映像を提供できる発明に関する。

図１３は、従来技術による光分割器の構造を示した図である。

偏光方向として、例えば、Ｐ−、Ｓ−偏光が混在した光において、光分割器１（ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ））を通じてＰ−偏光を有する光は透過され、 光分割器１によってＳ−偏光を有する光は反射される。

反射及び透過されたＳ−、Ｐ−偏光の光は、菱形のプリズム２、３によって同一の方向に進行するようになる。

例えば、Ｐ−偏光を有する光は、前記プリズムを透過した後、半波長プレート（リターダ）４によって偏光方向がＰ−偏光からＳ−偏光に変わる。

結果的に、Ｐ−、Ｓ−偏光が混在した光は、光分割器を使用することにより、同一の偏光、例えば、Ｓ−偏光になり、同一の方向を有するようになる。

上述した光分割器を用いた従来の立体映像装置の作動原理は、次の通りである。ここで、米国特許第７，８５７，４５５号を参照する。

図１４に示したように、プロジェクター内の映像を発生させる画像面５から出る光は、プロジェクションレンズ６を経て光分割器７によって二つの光に分けられる。

すなわち、Ｓ−偏光及びＰ−偏光成分を有する光は、光分割器７によって反射されたり、光分割器７を通じて透過されたりする。

透過されたＰ−偏光成分を有する光は、半波長リターダ８を経ながらＳ−偏光を有する光になり、反射部材９、１０、偏光板（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１１、及び変調器１２を経てプロジェクションスクリーンに集束される。

変調器１２は、例えば、電気的な信号によって偏光方向を変えることができる。

一方、光分割器７によって反射されたＳ−偏光成分を有する光が反射部材１３を経た後、プロジェクションスクリーンに到逹するとき、偏光は同一の方向を維持する。

よって、画像面５から出た偏光方向が混在した光は一つのＳ−偏光になる。

一方、このような従来の光分割器を使用した従来の発明の問題は次の通りである。

画像面５から左眼用映像と右眼用映像が交互に出て、これら映像は、上述した各構成要素を経ながらスクリーンに表示されるが、一つのプロジェクターのみを用いて立体映像を提供すると、左眼用映像と右眼用映像を提供する時に時差が発生するという問題があった。

また、一つのプロジェクターから出る光は、偏光状態によって分割され、スクリーンに入射されるときに光エネルギーの消耗があるので、光の輝度が低いという問題もあった。

本発明は、右眼用映像と左眼用映像を時差とは関係なく持続的に提供することによって、高品質の立体映像を提供することができ、さらに、電気的に駆動する変調器なしでも立体映像の提供が可能になる立体映像装置及び立体映像提供方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するための本発明は、第１経路に沿って入射される光を偏光成分によって第１方向及び第２方向に反射させ、第３方向に透過させる第１偏光光分割器と、前記第１偏光光分割器によって反射された光をスクリーン方向に反射させる第１反射部材と、第２経路に沿って入射される光を偏光成分によって前記第１方向及び前記第２方向に反射させ、前記第３方向に透過させる第２偏光光分割器と、第２偏光光分割器によって反射された光をスクリーン方向に反射させる第２反射部材と、を含むことを特徴とする立体映像装置を提供する。

また、本発明は、第１経路に沿って入射される光と第２経路に沿って入射される光をそれぞれ偏光成分によって第１方向及び第２方向に反射させ、第３方向に透過させるステップと、各経路に沿って透過された光と反射された光をスクリーンに移動させ、スクリーン上で重なるように像を形成するステップと、を含み、光を反射及び透過させるステップを行うとき、入射された光は、少なくとも二つの部分に区分される偏光光分割器によって分けられ、第１及び第２方向に反射、第３方向に透過され、前記反射された第１方向及び第２方向の光は入射される光の断面を二等分するように配置され、第１経路及び第２経路に沿って移動する光はそれぞれ３個の伝達経路に分割されてスクリーンに到逹し、互いに重畳することを特徴とする立体映像提供方法を提供する。

このような本発明によると、２個のプロジェクターを用いて左眼用映像と右眼用映像を同時に提供し、これらがスクリーンに同時に表れるので、従来の立体映像装置で発生していた映像の交互提供による時差の問題がなくなるという長所がある。

また、二つのプロジェクターを使用してスクリーンに映像を提供するので、従来の場合より映像の輝度がさらに高くなるという長所もある。

そして、本発明によると、一つのプロジェクターから出る光の経路が３個に分けられた後、これらが再びスクリーンで集まって合成されるため、像の高さ誤差が著しく減少し、大きな画面を提供できるという長所がある。

本発明の第１実施例による立体映像装置の構造図である。 本発明の第２実施例による立体映像装置の構造図である。 本発明において光屈折部材がない場合の光の経路を示す図である。 本発明において光屈折部材がある場合の光の経路を示す図である。 本発明の第１実施例において互いに異なる線偏光がスクリーンに入射される動作を示した図である。 本発明の第２実施例において互いに異なる円偏光がスクリーンに入射される動作を示した図である。 本発明による立体映像装置のうち一つのプロジェクターからの光の経路を示した構造図である。 本発明による立体映像装置のうち一つのプロジェクターにおける透過光の経路を補正するための構造の側面図である。 本発明による立体映像装置のうち一つのプロジェクターにおける反射光の経路を補正するための構造の側面図である。 本発明による立体映像装置のうち一つのプロジェクターにおける反射光の経路を補正するための構造の側面図である。 本発明による立体映像装置のうち一つのプロジェクターにおける反射光の経路を補正するための構造の側面図である。 本発明による立体映像装置のうち一つのプロジェクターにおける反射光の経路を補正するための構造の側面図である。 従来技術における単一偏光光を提供するための光分割法を示した図である。 従来技術の立体映像装置を示した図である。

以下では、添付の図面を参照して本発明について説明する。

図１に示したように、本発明による立体映像装置は、二つのプロジェクター１０、２０と連関する。

以下では、便宜上、映像信号を「光」と表示し、「光」と表示された単語は「映像信号」の意味を内包するものと見なす。

便宜上、これを第１プロジェクター１０と第２プロジェクター２０とに区分して表示する。第１プロジェクター１０と第２プロジェクター２０は、第１画像面１１、第２画像面２１、及び第１及び第２プロジェクションレンズ１２、２２を備えている。

ここで、第１プロジェクター１０によって射出されて分割される光の経路を第１経路１と言い、第２プロジェクターによって射出されて分割される光の経路を第２経路２と言う。

第１経路１に沿って動く光は左眼用映像と関連し、第２経路２に沿って動く光は右眼用映像と関連する。但し、この順序は変わってもよい。

第１経路１に配置される立体映像装置１００には、第１偏光光分割器１１０、光屈折部材１２０、一対の第１反射部材１３０、第１リターダ１４０及び第１クリーンアップ偏光器１５０が設けられる。

第２経路２に配置される立体映像装置２００には、第２偏光光分割器２１０、光屈折部材２２０、一対の第２反射部材２３０、第２リターダ２４０及び第２クリーンアップ偏光器２５０が設けられる。

第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０は、一つの平らなプレートの形態で形成されず、その断面が折り曲げられている形態で形成されていることが好ましい。

第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０の中心は、入射される光の光軸上に位置することが好ましい。

第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０は、それぞれ一側部１１１、２１１と他側部１１２、２１２とに区分されるが、一側部１１１、２１１と他側部１１２、２１２はそれぞれ傾斜して配置され、互いに異なる方向に向かうように配置されることが好ましい。

このような構造下で、第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０に入射された光の半分は一側部１１１、２１１に入射し、残りの光の半分は他側部１１２、２１２に入射する。

第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０は、第１経路１及び第２経路２に沿って移動する光のうちＰ−偏光は透過させ、Ｓ−偏光は反射させる。

これによって、第１及び第２経路１、２に沿ってそれぞれ移動する光は、分割されてそれぞれ三つの方向に移動し得る。

よって、第１経路１に沿って第１偏光光分割器１１０に入射された光のうちＰ−偏光成分は、透過されてスクリーンＳ方向に進行する。

その一方、第１偏光光分割器１１０の一側部１１１に入射された光のうちＳ−偏光成分は、反射されて第１方向（本図面では上側方向）に進行し、他側部１１２に入射された光のうちＳ−偏光成分は、反射されて第２方向（本図面では下側方向）に進行する。

すなわち、入射された光の一部は反射され、残りは透過される。

一方、第２経路２に沿って移動する光の透過及び反射方向も上述した通りである。

第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０の横には、それぞれ一対の反射部材１３０、２３０が設けられる。

反射部材１３０、２３０としては、鏡が代表的であるが、これにのみ限定されることはなく、光の反射機能を有するプリズムなどの全ての構成要素を用いることが可能である。

第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０によって反射されてそれぞれ二つの方向に向かう光は、入射される光の断面を二等分するように設けられることが好ましい。

そして、反射されて二つの方向に向かう光は、同一の偏光成分を有する。

一対をなす第１反射部材１３０の一方は第１偏光光分割器１１０の一側部１１１と対面するように配置され、他方は他側部１１２と対面するように配置される。

これは、第２反射部材２３０と第２偏光光分割器２１０の関係にも同一に適用される。

よって、第１偏光光分割器１１０の一側部１１１によって反射された光と他側部１１２によって反射された光は、それぞれ第１反射部材１３０に入射され、反射された後で再びスクリーン方向に進む。

これと同様に、第２偏光光分割器２１０の一側部２１１によって反射された光と他側部２１２によって反射された光は、それぞれ第２反射部材２３０に入射され、反射された後で再びスクリーン方向に進む。

第１経路１に沿って動いている途中で第１偏光光分割器１１０及び第１反射部材１３０によって反射される光と、第２経路２に沿って動いている途中で第２偏光光分割器２１０及び第２反射部材２３０によって反射される光はスクリーンで合わせられる。

そして、これら光は、第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０を透過した光とスクリーン上で合わせられる。

一方、第１偏光光分割器１１０の前と第２偏光光分割器２１０の前には、それぞれ第１光屈折部材１２０と第２光屈折部材２２０が設けられる。

第１及び第２光屈折部材１２０、２２０は、第１及び第２偏光光分割器１１０、２１０の中心に入射される光の消滅を防止するために設けられる。

光屈折部材については、後で具体的に説明する。

第１偏光光分割器１１０の射出方向（後方向）には第１リターダ１４０が設けられるが、第１リターダ１４０は、半分波長リターダであり、第１偏光光分割器１１０を透過したＰ−偏光をＳ−偏光に変えるように９０度回転させる役割をする。

第１リターダ１４０は半波長リターダとして使用されることが好ましい。

一方、第１リターダ１４０の他に、第１クリーンアップ偏光器（Ｃｌｅａｎ−ｕｐ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１５０が設けられるが、第１クリーンアップ偏光器１５０は偏光特性を改善させる機能を有する。

第１クリーンアップ偏光器１５０は、第１偏光光分割器１１０及び第１反射部材１３０によって反射された光と、第１偏光光分割器１１０を透過し、第１リターダ１４０を通過した光の偏光状態を改善する役割をする。

第１クリーンアップ偏光器１５０は、反射されて移動する光と、透過されて移動する光を全て受けとるので、１個の広い形態で設けられる場合を開示したが、偏光効率によって３個に分けられて選択的に配置されてもよく、省略されてもよい。

一方、第２偏光光分割器２１０の射出方向にはリターダが配置されず、むしろ、第２反射部材２３０の射出方向に第２リターダ２４０が配置される。

第２反射部材２３０は二つで構成されるので、第２リターダ２４０もこれに合わせて２個で構成される。

第２リターダ２４０は、第２反射部材２３０によって反射された第２経路２の光の偏光状態を変える役割をする。

例えば、第２リターダ２４０は、第２反射部材２３０によって反射された光がＳ−偏光である場合、Ｐ−偏光に変えるようにＳ−偏光の波長を半波長だけ遅延させる役割をする。

第２偏光光分割器２１０の射出方向及び第２反射部材２３０（又は第２リターダ２４０）付近には第２クリーンアップ偏光器２５０が設けられる。第２クリーンアップ偏光器２５０は、第２経路の光（反射光、透過光）を全て受けとることができる形態に形成される。

ここで、第２クリーンアップ偏光器２５０は、１個の広い形態で形成される場合を開示したが、偏光光の効率によって３個に分けられて選択的に配置されてもよく、省略されてもよい。

一方、本発明において第１及び第２クリーンアップ偏光器１５０、２５０が設置される場合は、スクリーンＳに入射される映像の最終的な状態が線偏光（一側はＳ−偏光、他側はＰ−偏光）である場合に該当する。

但し、第１及び第２クリーンアップ偏光器１５０、２５０は、スクリーンに最終的に向かう線偏光の状態によって選択的に設置することができる。すなわち、第１及び第２クリーンアップ偏光器１５０、２５０の役割は線偏光の純度を高めることであるので、元より偏光の純度が高い場合は、第１及び第２クリーンアップ偏光器１５０、２５０が必ず設置される必要はない。

スクリーンＳに入射されるべき映像が円偏光からなる場合、特に、例えば、第１プロジェクター１０から出る映像が左眼用で、第２プロジェクター２０から出る映像が右眼用である場合は、図２に示すように、第１及び第２クリーンアップ偏光器１５０、２５０の次に第１及び第２次１／４波長リターダ１６０、２６０が設置される。

第１次１／４波長リターダ１６０は第１クリーンアップ偏光器１５０の後に設置し、第２次１／４波長リターダ２６０は第２クリーンアップ偏光器２５０の後に設置することができる。

但し、第１及び第２クリーンアップ偏光器１５０、２５０は省略可能である。

第１及び第２次１／４波長リターダ１６０、２６０は、入射される線偏光を時計方向（時計回りの方向）又は反時計方向（反時計回りの方向）に回転する円偏光に変換させる。第１及び第２次１／４波長リターダ１６０、２６０は、線偏光の波長を１／４波長だけ遅延させる間に、線偏光を反時計又は時計方向回転し、円偏光を生成することができる。具体的には、１／４波長リターダが光の入射方向と並んで配置され、光の波長を１／４波長だけ遅延させる場合、光は時計方向回転を有する円偏光になる。一方、１／４波長リターダが光の入射方向と反対に配置され、結果的に光の波長を−１／４波長だけ遅延させる場合、光は反時計方向回転を有する円偏光になり得る。

また、本発明の他の一実施例として、第１プロジェクター１０と第２プロジェクター２０を通過した透過光が互いに同一の偏光軸を有し、第１プロジェクター１０と第２プロジェクター２０による反射光も同一の偏光軸を有するように構成した後、第１プロジェクター１０によって照射される透過及び反射光は、１／４波長リターダを用いて時計方向の円偏光を生成し、第２プロジェクター２０によって照射される透過及び反射光は、−１／４波長リターダを用いて反時計方向の円偏光を生成することもできる。

このとき、第１プロジェクター１０及び／又は第２プロジェクター２０の透過光と反射光との間の偏光軸は、図２に示したように、１／２波長リターダを用いて互いに同一の偏光軸を有することもできるが、１／２波長リターダなしで互いに垂直な偏光軸を有する場合、１／４波長リターダ（又は−１／４波長リターダ）による円偏光方向のみを制御し、左側映像／右側映像を実現することが可能である。

一方、スクリーンに入射される映像が円偏光である場合は、上述したように、クリーンアップ偏光器の後に１／４波長リターダがさらに（偏光の純度が高い場合はクリーンアップ偏光器なしで単独で）使用されるという点を除いた残りの構成は同一であるので、具体的な説明は上述した内容を参照すればよい。

図３は、屈折部材がない場合における第１偏光光分割器又は第２偏光光分割器に入射される光の進行経路を示し、図４は、屈折部材がある場合における光の進行経路を示す。

図３に示したように、直径Ｄ（図面）を有して第１偏光光分割器１１０又は第２偏光光分割器２１０に入射した光は、傾斜した一側部１１１、２１１と他側部１１２、２１２を透過するときに屈折する。

この場合、透過する光のほとんどは、第１偏光光分割器１１０又は第２偏光光分割器２１０を透過し、その後に移動する。

しかし、中心部分にある光（直径ｄと表現された光）は、一側部１１１、２１１と他側部１１２、２１２との連結地点の内部に進入した後、一地点に収斂するようになる。

よって、直径ｄに該当する光は、スクリーンに向かうことができずに消滅する。

すなわち、第１偏光光分割器１１０又は第２偏光光分割器２１０の折り曲げられた部分又は中心部分に光が入射された後、一地点に集中しながら光消滅領域（ＤＡ：Ｄｉｍｍｉｎｇ Ａｒｅａ）が形成される。

第１偏光光分割器１１０又は第２偏光光分割器２１０を通過する光の一部は光消滅領域ＤＡを経ながら、そのエネルギーが低減し、これは、スクリーン上で光度が低くなる結果をもたらし、スクリーンの全体領域で相対的に暗くなる結果として表れる。

よって、これに対する補正方法が必要である。

図４は、このような補正方法と関連する第１光屈折部材１２０又は第２光屈折部材２２０の構造を示した図である。

図４に示したように、第１光屈折部材１２０又は第２光屈折部材２２０は、第１偏光光分割器１１０及び第２偏光光分割器２１０と類似する屈折率及び厚さを有することが好ましい。

第１及び第２光屈折部材１２０、２２０は、それぞれプレートの形態に設けられるが、これにのみ限定されることはない。

光屈折部材１２０、２２０のうち第１偏光光分割器１１０又は第２偏光光分割器２１０の一側部１１１、２１１の前に配置された部分を一側対応部１２１、２２１と定義し、他側部１１２、２１２の前に配置された部分を他側対応部１２２、２２２と定義する。

光屈折部材１２０、２２０の形態は、偏光光分割器１１０、２１０の形状と類似する。

すなわち、光軸の中心に、一側には一側対応部１２１、２２１が位置し、他側には他側対応部１２２、２２２が位置し、これらは連結されており、その中心部に折り曲げられた部分が形成される。

そして、その配置形態は、偏光光分割器１１０、２１０と向かい合う状態（対称状態）が好ましい。

一側対応部１２１、２２１と他側対応部１２２、２２２はプレートの形態になり、連結された状態で互いに異なる方向に傾斜して配置される。

このような配置下で光経路を見ると、次の通りである。

光屈折部材１２０、２２０に入射された光は屈折され、その経路が変更される。また、光は偏光光分割器１１０、２１０に移動する。

このとき、光屈折部材１２０、２２０の中心部が折り曲げられているので、光屈折部材１２０、２２０の中心部と偏光光分割器１１０、２１０との間には光が通過しない空の領域（ＥＡ：Ｅｍｐｔｙ Ａｒｅａ）が形成される。

図３に示した光消滅領域ＤＡに入射される光の入射経路は、図４に示した空の領域ＥＡに対応するが、光屈折部材１２０、２２０の屈折によって空の領域ＥＡにこれ以上光が進行しないので、これ以上光消滅領域ＤＡに光が入射されなくなり、光消滅による光損失を防止することができる。

以下では、第１プロジェクターによって射出される映像と、第２プロジェクターによって射出される映像とが異なる場合における本発明の動作状態について説明する。

図５は、互いに異なる偏光特性を有する偏光（Ｓ−偏光、Ｐ−偏光）が線偏光の形態でスクリーンに入射される場合を示した図である。

図５に示したように、第１プロジェクター１０によって、例えば、左眼用映像が第１経路１に沿って射出され、第２プロジェクター２０によって、例えば、右眼用映像が第２経路２に沿って射出される場合、第１経路１の光のうちＰ−偏光成分は第１偏光光分割器１１０を通過し、第１リターダ１４０を経てＳ−偏光に変換された後、第１クリーンアップ偏光器１５０を経て純度が改善された後でスクリーンに到逹する。

一方、第１経路１の光のうちＳ−偏光成分は第１偏光光分割器１１０によって両分されて反射され、第１反射部材１３０によって反射された後、第１クリーンアップ偏光器１５０を経て純度が改善された後でスクリーンＳに到逹する。

第２経路２の光のうちＰ−偏光成分は第２偏光光分割器２１０を通過し、第２クリーンアップ偏光器２５０を経て純度が改善された後でスクリーンＳに到逹する。

また、第２経路２の光のうちＳ−偏光は第２偏光光分割器２１０によって両分されて反射され、第２反射部材２３０によって反射された後、第２リターダ２４０を経てＰ−偏光に変換される。

そして、第２クリーンアップ偏光器２５０を経てＰ−偏光の純度が改善された後、スクリーンＳに到逹する。

よって、スクリーンＳでは、Ｓ−偏光の左眼用映像とＰ−偏光の右眼用映像とが同時に重なるように表れるので、一つのプロジェクターを用いて右眼用映像と左眼用映像が時差を置いて交互に提供されていた従来の方式より明るさが向上した立体映像を提供することができる。

図６は、互いに異なる円偏光（時計方向、反時計方向）がスクリーンに入射される場合を示した図である。

一方、図５に示したように、第１プロジェクター１０によって、例えば、左眼用映像が第１経路１に沿って射出され、第２プロジェクター２０によって、例えば、右眼用映像が第２経路２に沿って射出される場合、第１経路１の光のうちＰ−偏光成分は第１偏光光分割器１１０を通過し、第１リターダ１４０を経てＳ−偏光に変換された後、第１次１／４波長リターダ１６０を経て時計方向の円偏光に変換された後でスクリーンＳに到逹する。

一方、第１経路１の光のうちＳ−偏光成分は第１偏光光分割器１１０によって両分されて反射され、第１反射部材１３０によって反射された後、第１次１／４波長リターダ１６０を経て時計方向の円偏光に変換された後でスクリーンに到逹する。

第１リターダ１４０と第１次１／４波長リターダ１６０との間、そして、第１反射部材１３０と第１次１／４波長リターダ１６０との間に第１クリーンアップ偏光器１５０が設置される場合は、第１次１／４波長リターダ１６０を経る前に第１クリーンアップ偏光器１５０を経ながら偏光の純度が改善される。

第２経路２の光のうちＰ−偏光成分は第２偏光光分割器２１０を通過し、第２次１／４波長リターダ２６０を経て反時計方向の円偏光に変換された後でスクリーンＳに到逹する。

また、第２経路２の光のうちＳ−偏光は第２偏光光分割器２１０によって両分されて反射され、第２反射部材２３０によって反射された後、第２リターダ２４０を経てＰ−偏光に変換される。

そして、第２次１／４波長リターダ２６０を経てＰ−偏光が反時計方向の円偏光に変換された後、この反時計方向の円偏光がスクリーンＳに到逹する。

第２リターダ２４０と第２次１／４波長リターダ２６０との間、そして、第２偏光光分割器２１０と第２次１／４波長リターダ２６０との間に第２クリーンアップ偏光器２５０が設置される場合は、第２次１／４波長リターダ２６０を経る前に第２クリーンアップ偏光器２５０を経ながら偏光の純度が改善される。

次に、図１に示した第１偏光光分割器１１０又は第２偏光光分割器２１０によって反射された光の結像面と、第１偏光光分割器１１０又は第２偏光光分割器２１０を透過した光の結像面との差を克服し、スクリーン上で同一のサイズの画面を提供する方法を説明する。

図７では、図１の２個のプロジェクターのいずれか一つのプロジェクターのみを説明するが、同一の原理を他のプロジェクターにそのまま適用することができる。

これによって、図１の第１偏光光分割器１１０が含む一対のプレートを、図７以下では第１光分割器２１と第２光分割器２２として示す。また、図１の一対の第１反射部材１３０は、図７以下で第１反射部材２３及び第２反射部材２４として示す。

図７において、第１光分割器２１と第２光分割器２２によって１次的に反射され、第１反射部材２３と第２反射部材２４によって２次的に反射された光の結像面と、第１光分割器２１と第２光分割器２２を透過した光の結像面上での高さ差Δを示した。

一方、図面符号２１９は、第１光分割器２１を透過した光の結像面であり、図面符号２２９は、第２光分割器２２を透過した光の結像面である。

図面符号２３９は、第１反射部材２３によって反射された光の結像面であり、図面符号２４９は、第２反射部材２４によって反射された光の結像面である。

ここで、反射経路に沿って移動する光の結像面２３９、２４９は、透過経路に沿って移動する光の結像面２１９、２２９に比べて前に位置し、このような位置の差によって高さ差Δが発生する。

この差Δのサイズを小さくする方法としては、大きく次の４つの方法がある。

まず、第１の方法は、図８に示したように、第１光分割器２１及び第２光分割器２２を透過した光に対してレンズ２９を使用して透過光の発散角度を増加させる方法である。

ここで、レンズ２９は、発散角度を増加させなければならないので、凹レンズの特性を備えることが好ましい。

これによると、レンズ２９によって補正する前の光路２９８により、レンズ２９によって補正された光路２９９がさらに発散された状態になり、スクリーン上での像のサイズが増加する。

図８において、透過経路の実線で表示された部分は、レンズ２９によって補正される前の経路２９８であり、点線で表示された部分は、レンズ２９によって補正された後の経路２９９である。

点線で表示された経路が、実線で表示された経路より発散された状態になったことが分かる。

このように透過経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズは、反射経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズと同一になるので、上述した高さ差Δがなくなり得る。

このとき、留意すべき点は、反射経路に沿って移動する光がレンズ２９に干渉されないように、レンズ２９が二つの反射経路間に配置されなければならない点である。

高さ差Δをなくす第２の方法は、図９に示したように、反射経路上に光の発散角度を減少させるレンズ３０、３１を設置する方法である。

レンズ３０、３１は、光の発散角度を減少させなければならないので、凸レンズの特性をある程度備えることが必要である。

レンズ３０、３１は、第１反射部材２３と第２反射部材２４に隣接するように設置され、第１反射部材２３と第２反射部材２４によって反射された光の進行経路上に配置されることが好ましい。

これによると、レンズ３０、３１によって補正する前の光路３０８、３１８に比べて、レンズ３０、３１によって補正された光路３０９、３１９は少なく発散された状態になり、スクリーン上での像のサイズが減少する。

図９において、反射経路の実線で表示された部分は、レンズ３０、３１によって補正される前の経路３０８、３１８であり、点線で表示された部分は、レンズ３０、３１によって補正された後の経路３０９、３１９である。

点線で表示された経路が、実線で表示された経路より少なく発散された状態になったことが分かる。

このように反射経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズは、透過経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズと同一になるので、上述した高さ差Δがなくなり得る。

このとき、留意すべき点は、透過経路に沿って移動する光がレンズ３０、３１に干渉されないように、レンズ３０、３１が透過経路から逸脱して配置されなければならないという点である。

一方、図９に示したように、レンズ３０、３１で補正する方法もあるが、レンズ３０、３１の代わりに、図１０に示したように、光の発散角度を減少させるプレート又はプリズム３２、３３を使用して光路を補正する方法も可能である。

これが高さ差Δをなくすための第３の方法である。

プレート又はプリズム３２、３３は、光の発散角度を減少させなければならないので、凸レンズと類似する特性をある程度備えることが必要である。

プレート又はプリズム３２、３３は、第１反射部材２３と第２反射部材２４に隣接するように設置され、第１反射部材２３と第２反射部材２４によって反射された光の進行経路上に配置されることが好ましい。

これによると、プレート又はプリズム３２、３３によって補正する前の光路３２８、３３８に比べて、プレート又はプリズム３２、３３によって補正された光路３２９、３３９は少なく発散された状態になり、スクリーン上での像のサイズが縮小される。

図１０において、反射経路の実線で表示された部分は、プレート又はプリズム３２、３３によって補正される前の経路３２８、３３８であり、点線で表示された部分は、プレート又はプリズム３２、３３によって補正された後の経路３２９、３３９である。

点線で表示された経路が、実線で表示された経路より少なく発散された状態になったことが分かる。

このように反射経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズは、透過経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズと同一になるので、上述した高さ差Δがなくなり得る。

このとき、留意すべき点は、透過経路に沿って移動する光がプレート又はプリズム３２、３３に干渉されないように、プレート又はプリズム３２、３３が透過経路から逸脱して配置されなければならないという点である。

高さ差Δをなくすための第４の方法は、図１１に示したように、反射部材−プリズム組立体（Ｍｉｒｒｏｒ−ｐｒｉｓｍ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３４、３５を使用する方法である。

反射部材−プリズム組立体３４、３５は、図９及び図１０に示したレンズ３０、３１もしくはプレート又はプリズム３２、３３が反射部材と離隔して配置されることをより簡便にするために設けられる。

反射部材−プリズム組立体（Ｍｉｒｒｏｒ−ｐｒｉｓｍ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３４、３５は、光の発散角度を減少させることを特徴とする。

反射部材−プリズム組立体（Ｍｉｒｒｏｒ−ｐｒｉｓｍ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３４、３５は、第１光分割器２１及び第２光分割器２２によって反射された光の進行経路上に配置されることが好ましい。

これによると、反射部材−プリズム組立体（Ｍｉｒｒｏｒ−ｐｒｉｓｍ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３４、３５によって補正される前の光路３４８、３５８に比べて、反射部材−プリズム組立体（Ｍｉｒｒｏｒ−ｐｒｉｓｍ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３４、３５によって補正された光路３４９、３５９は少なく発散された状態になり、スクリーン上での像のサイズが縮小される。

図１１において、反射経路の実線で表示された部分は、反射部材−プリズム組立体（Ｍｉｒｒｏｒ−ｐｒｉｓｍ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３４、３５によって補正される前の経路３４８、３５８であり、点線で表示された部分は、反射部材−プリズム組立体（Ｍｉｒｒｏｒ−ｐｒｉｓｍ ａｓｓｅｍｂｌｙ）３４、３５によって補正された後の経路３４９、３５９である。

点線で表示された経路が、実線で表示された経路より少なく発散された状態になったことが分かる。

このように反射経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズは、透過経路に沿って移動した光によってスクリーン上で形成された像のサイズと同一になるので、上述した高さ差Δがなくなり得る。

一方、図１２に示すように、二つの光分割面３６、３７を有するプリズム３８によって構成される光分割器を使用したときにも同一の効果を有することができる。

すなわち、光分割器は、互いに区分されて連結されるだけでなく、傾斜して設けられる光分割面３６、３７及びプリズム３８を含むことが好ましい。

光分割面３６、３７により、特定方向の偏光（例えば、Ｐ−偏光）特性を有する光は透過される。

また、他の方向の偏光（例えば、Ｓ−偏光）特性を有する偏光は光分割面３６、３７によって反射され、反射された光の経路はプリズム３８によって補正される。すなわち、反射された光の経路は、少なく発散される形態に補正することができる。

一方、光分割器の前には光屈折部材３９、４０を配置することができる。光屈折部材３９、４０の役割と構造は上述した通りである。

本発明によると、反射された光の進行経路と透過された光の進行経路との差を減少させることができ、より品質の高い立体映像を得ることができる。

また、各構成要素間の配置間隔を従来よりも減少させることができ、製品全体のサイズをコンパクト化するのにも寄与することができる。

本発明は、本発明の特徴から逸脱しない範囲で他の特定の形態に具体化可能であることは当業者にとって自明である。よって、上述した詳細な説明は、全ての面で制限的に解釈してはならなく、例示的なものとして考慮しなければならない。本発明の範囲は、添付の請求項の合理的解釈によって決定しなければならなく、本発明の等価的範囲内での全ての変更は本発明の範囲に含まれる。

Claims (14)

1. 第１経路に沿って入射される光を偏光成分によって第１方向及び第２方向に反射させ、第３方向に透過させる第１偏光光分割器と、
   前記第１偏光光分割器によって反射された光をスクリーン方向に反射させる第１反射部材と、
   第２経路に沿って入射される光を偏光成分によって前記第１方向及び前記第２方向に反射させ、前記第３方向に透過させる第２偏光光分割器と、
   前記第２偏光光分割器によって反射された光を前記スクリーン方向に反射させる第２反射部材と、
   前記第１偏光光分割器の前の前記第１経路に配置され、前記第１偏光光分割器の中心で前記光が消滅することを防止するように調整されている第１光屈折部材と、
   前記第２偏光光分割器の前の前記第２経路に配置され、前記第２偏光光分割器の中心で前記光が消滅することを防止するように調整されている第２光屈折部材と、を含むことを特徴とする立体映像装置。
2. 前記第１経路に沿って入射される光及び前記第２経路に沿って入射される光は、それぞれ左側映像及び右側映像を形成することを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
3. 前記第１偏光光分割器を透過した光の偏光成分を変換させる第１リターダと、
   前記第２偏光光分割器によって前記第１方向及び前記第２方向に反射された光の偏光成分を変換させる第２リターダと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
4. 前記第２偏光光分割器を透過した光の偏光成分を変換させる第１リターダと、
   前記第１偏光光分割器によって前記第１方向及び前記第２方向に反射された光の偏光成分を変換させる第２リターダと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
5. 前記第１リターダ及び前記第２リターダは半波長リターダであることを特徴とする請求項３又は４に記載の立体映像装置。
6. 前記第１偏光光分割器を透過した光の偏光状態と、前記第１偏光光分割器及び前記第１反射部材によって反射された光の偏光状態とを改善する第１クリーンアップ偏光器と、
   前記第２偏光光分割器を透過した光の偏光状態と、前記第２偏光光分割器及び前記第２反射部材によって反射された光の偏光状態とを改善する第２クリーンアップ偏光器と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
7. 前記第１偏光光分割器を透過した光と前記第１偏光光分割器によって反射された光のうちいずれか一方の光の偏光成分を変換させる第１半波長リターダと、
   前記第１半波長リターダを通過した光、及び前記第１偏光光分割器を透過した光と前記第１偏光光分割器によって反射された光のうちの他方の光を受けとり、これらの偏光状態を改善させる第１クリーンアップ偏光器と、
   前記第２偏光光分割器を透過した光と前記第２偏光光分割器によって反射された光のうちいずれか一方の光の偏光成分を変換させる第２半波長リターダと、
   前記第２半波長リターダを通過した光、及び前記第２偏光光分割器を透過した光と前記第２偏光光分割器によって反射された光のうちの他方の光を受けとり、これらの偏光状態を改善させる第２クリーンアップ偏光器と、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
8. 前記第１偏光光分割器を透過した光、及び前記第１偏光光分割器と前記第１反射部材によって反射された光である第１次線偏光を円偏光に変換する第１次１／４波長リターダと、
   前記第２偏光光分割器を透過した光、及び前記第２偏光光分割器と前記第２反射部材によって反射された光である第２次線偏光を円偏光に変換する第２次１／４波長リターダと、をさらに含み、
   前記第１次１／４波長リターダを通過した光と前記第２次１／４波長リターダを通過した光は、互いに異なる方向の円偏光を有することを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
9. 前記第１偏光光分割器を透過した光と前記第１偏光光分割器によって反射された光のうちいずれか一方の偏光成分を変換させる第１半波長リターダと、
   前記第１半波長リターダを通過した光、及び前記第１偏光光分割器を透過した光と前記第１偏光光分割器によって反射された光のうちの他方の光を受けとり、第１方向の円偏光を提供する第１次１／４波長リターダと、
   前記第２偏光光分割器を透過した光と前記第２偏光光分割器によって反射された光のうちいずれか一方の偏光成分を変換させる第２半波長リターダと、
   前記第２半波長リターダを通過した光、及び前記第２偏光光分割器を透過した光と前記第２偏光光分割器によって反射された光のうちの他方の光を受けとり、第２方向の円偏光を提供する第２次１／４波長リターダと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
10. 前記反射された第１方向及び第２方向の光の偏光方向は同一であり、
    前記第１及び第２偏光光分割器は、入射される光の一部を前記第１方向に反射させる一側部、及び前記第２方向に反射させる他側部を含み、
    前記一側部と前記他側部は、連結されており、互いに異なる方向に向かうように傾斜して配置されることを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
11. 前記第１反射部材は、一対設けられ、前記第１偏光光分割器によって反射されて前記第１方向と前記第２方向に沿って移動する光を前記スクリーン方向に反射させ、
    前記第２反射部材は、一対設けられ、前記第２偏光光分割器によって反射されて前記第１方向と前記第２方向に沿って移動する光を前記スクリーン方向に反射させることを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。
12. 前記一対の第１反射部材によってそれぞれ反射された光の発散角（ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｇｌｅ）を減少させるように構成された一対の第１屈折手段と、
    前記一対の第２反射部材によってそれぞれ反射された光の発散角を減少させるように構成された一対の第２屈折手段と、をさらに含む請求項１１に記載の立体映像装置。
13. 前記第１偏光光分割器を透過した光の発散角（ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｇｌｅ）を増加させるように構成された第１屈折手段と、
    前記第２偏光光分割器を透過した光の発散角を増加させるように構成された第２屈折手段と、をさらに含む請求項１１に記載の立体映像装置。
14. 前記第１及び第２偏光光分割器は第１及び第２プリズムの表面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の立体映像装置。

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