JPH04263597A - カラー三次元表示装置 - Google Patents

カラー三次元表示装置

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JPH04263597A
JPH04263597A JP3276498A JP27649891A JPH04263597A JP H04263597 A JPH04263597 A JP H04263597A JP 3276498 A JP3276498 A JP 3276498A JP 27649891 A JP27649891 A JP 27649891A JP H04263597 A JPH04263597 A JP H04263597A
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color
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light beam
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カレン・イー・ヤキーモヴィツ
Louis W Silverstein
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  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投射表示装置に関するも
のであり、とくに、カラー装置に関するものである。更
に詳しくいえば、本発明はカラー三次元表示装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】関連する技術には、各種の三次元カラー
投射装置と三次元カラー表示装置の少くとも１つがある
。１つの技術は２台の投射装置または表示装置を有し、
１台の投射装置が右眼に対する表示をスクリーン上へ行
い、他の投射装置は左眼に対する表示をスクリーン上へ
行う。各表示はそれ自身の偏光、たとえば「ｐ」と「ｓ
」をそれぞれ有する。見る人は３Ｄ画面のための立体表
示を見させる偏光眼鏡をかける。別の装置は左眼映像と
右眼映像を織り混ぜる１つの表示を有する。各映像はそ
れ自身の偏光を有する。３Ｄ画面を見るために映像は偏
光眼鏡を通じて知覚される。この分野には多くの３Ｄカ
ラー表示装置があるが、本発明は青チャネルだけが時分
割を必要とし、かつはるかに低い解像力およびはるかに
狭い帯域幅で映像を発生できるという点が独特のもので
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は新規な三次元
カラー表示装置を提供することを課題とするものである
。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は１つの投射表示
装置を用いて小型、高解像力のカラー３Ｄ表示装置を提
供するものである。本第１発明は、第１のプリズムと、
この第１のプリズムの第１の側に近接し、第１の偏光を
持つ光を透過させ、第２の偏光を持つ光を反射する第１
の光学膜と、第１の側が前記第１の光学膜に近接する第
２のプリズムと、前記第１のプリズムへ第１の側を向け
て設けた第１の４分の１波長遅延器と、この第１の４分
の１波長遅延器に近接し、長波長および中波長の第１の
色の光を透過させ、短波長の第２の色の光を反射する第
２の光学膜と、この第２の光学膜と前記第１の４分の１
波長遅延器に近接する４分の３波長遅延器と、前記第２
のプリズムの第２の側に近接する第２の４分の１波長遅
延器と、この第２の４分の１波長遅延器の上に設けられ
、長波長および中波長の第１の色の光を透過させ、短波
長の第２の色の光を反射する第３の光学膜と、この第３
の光学膜と前記第２の４分の１波長遅延器に近接する第
３の４分の１波長遅延器と、前記第１のプリズムの第３
の側に近接する切換え可能な４分の１波長遅延器とを備
えることを特徴とするものである。
【０００５】本第２発明は、第１のプリズムと、第１の
側が前記第１のプリズムの第１の側に近接する第２のプ
リズムと、第１の側がこの第２のプリズムの第２の側に
近接する第３のプリズムと、第１の側がこの第３のプリ
ズムの第２の側に近接し、第２の側が前記第１のプリズ
ムの第２の側に近接する第４のプリズムと、前記第１の
プリズムの第１の側と前記第２のプリズムの第１の側の
間および前記第３のプリズムの第２の側と前記第４のプ
リズムの第１の側の間とに設けられ、第１の色と第１の
偏光を有する光を透過させ、第２の色と第１の偏光を有
する光を透過させ、第２の色と第２の偏光を有する光を
透過させ、第１の色と第２の偏光を有する光を反射する
第１の光学膜と、前記第１のプリズムの第２の側と前記
第４のプリズムの第２の側の間および前記第２のプリズ
ムの第２の側と前記第３のプリズムの第１の側の間とに
設けられ、第１の色を透過させ、第２の色を反射する第
２の光学膜とを備えることを特徴とするものである。
【０００６】本第３発明は、第１の色と第１の偏光を有
する第１の映像の第１の光を供給する第１の光源と、第
２の色と第２の偏光を有する第２の映像の第２の光を供
給する第２の光源と、第２の色と、第１の偏光と第２の
偏光の間で交番する偏光とを有する共通の第３の映像の
第３の光を供給する第３の光源と、第１の光と、第２の
光と、第３の光とを表示器へ投射する投射手段を備える
ことを特徴とするものである。
【０００７】本発明により平面状の、高解像力および高
輝度、陰極線管（ＣＲＴ）投射装置、光弁またはレーザ
投射装置を使用できる。この投射装置に色を付加するこ
とにより全色映像が典型的に発生される。すなわち、本
発明は、現在３Ｄ技術に応用できる、組合わされた色の
偏光を用いて色組合わせ技術の原理を利用するものであ
る。
【０００８】本発明の利点は、前方投射または後方投射
を用い、３Ｄカラー映像の解像力が多数のカラー表示を
組合わせた映像の解像力より高く、類似の物理的寸法を
有するカラー二重チャネル表示装置の輝度より高い輝度
を有し、１２０ヘルツ（Ｈｚ）のフィールド速度で動作
せねばならない典型的な時分割表示装置映像解像力より
高い映像解像力を有し、タイミングを無くしたこと、お
よびその結果としての１２０Ｈｚ動作の同期問題が無く
なって眼の間の映像のもれが最小となること、各眼に並
列に映像を発生するために別々のプロセッサを用いると
いう融通性を有すること、偏光映像を発生する液晶表示
装置に両立すること、および非常に高い偏光効率を有す
る二色映像結合器を実現できることである。本発明を、
解像力を低下させることなしに、現在の商用および軍用
カラー投射装置を３Ｄに転換するために使用できる。
【０００９】本発明の立体３Ｄ投射装置は、視覚的空間
解像力または立体情報の処理にほとんど寄与しない短波
長映像成分が中波長（緑）成分および長波長（赤）成分
よりはるかに低い解像力で提示されるように分離される
カラー映像成分を有する。これにより、二重高解像力赤
／緑映像源（左眼画面と右眼画面）を主映像源として用
いることができ、しかも解像力がはるかに低い１つの青
色映像源を含むことができるようにされる（すなわち、
「青色映像を分割する」）。
【００１０】
【実施例】表示装置１０は図１と図２に示すように複プ
リズム１２，１３である。ところで、表示装置１０には
数多くの変更を施すことが可能である。たとえば、左眼
映像源と右眼映像を逆にできる。図示の表示装置１０に
おいては、青映像源１３０からの青映像光ビーム１４が
πセルすなわち電子的半波長遅延器１６を通る。青色ビ
ーム１４は向きが「ｐ」である直線偏光を持つ。πセル
すなわち電子的半波長遅延器１６がオン状態である時に
その向きは向き「ｓ］へ変えられる。電子的半波長遅延
器１６がオフ状態にある時は、青色ビーム１４の偏光の
向きは同じままである。青映像源１３０が左眼映像を提
供する時は、遅延器１６はオフ状態にあり、ｐの向きに
直線偏光されている青色ビーム１４は偏光の向きを変え
ることなしに遅延器１６を透過し、ｐの向きに直線偏光
された光ビーム１８になり（図１）、プリズム１２，１
３の辺１７と広帯域偏光層２０を通る。ビーム１８が層
２０を通ってプリズム１３に入ると、そのビームはビー
ム２２となる。このビーム２２はいぜんとしてｐの向き
に直線偏光された光ビームである。そのビーム２２はプ
リズム１３の辺１９を通って出てから、４分の１波長遅
延器３０に入る。その遅延器３０の高速軸は入射ビーム
の直線偏光の向きに対して４５度の角度を成す。遅延器
３０に入射したビーム２２の入射直線偏光が円偏光へ変
えられる。
【００１１】その後ビーム２２は二色層３２から反射さ
れ、それの円偏光の向きが反転されて、青色ビーム２２
はビーム２６になる。遅延器３０の二色層３２は図３ｃ
と図３ｄに示すように赤色光と緑色光を透過させる。ビ
ーム２６は向きがｓの直線偏光を有する４分の１波長遅
延器から出て、プリズム１３に辺１９を通って入る。ビ
ーム２６は層２０へ入射して、その層２０により青色ビ
ーム２８として反射される。その青色ビーム２８はｓの
向きに直線偏光される。層２０の特性が図３ａと３ｂに
示されている。図３ａと図３ｂはｐの向きに直線偏光さ
れた光に対する高い透過率と、ｓの向きに直線偏光され
た光に対する極めて低い透過率を示す。青色映像発生器
が左眼映像を供給している期間中は、青色光ビーム２８
がプリズム１３から辺２１を通って投射される。
【００１２】赤および緑の左眼映像源１３２から赤色と
緑色で、ｐの向きに直線偏光された光ビーム３４が発生
される。この光ビーム３４は４分の１波長遅延器３６に
入射する。この４分の１波長遅延器は光ビーム３４の偏
光を直線偏光から円偏光へ変え、光ビーム３８として出
す。その光ビーム３８は二色層３２に入射する。この二
色層は赤色光と緑色光を透過させ、青色光を反射する。 光ビーム３８は遅延器３０を透過し、ｓの向きに直線偏
光された光ビーム４０として出る。この光ビーム４０は
辺１９を通ってプリズム１３に入り、層２０に入射する
。入射した光ビーム４０はその被覆２０により反射され
て、ｓの向きに直線偏光された光ビーム４２になる。 プリズム１３から辺２１を通って投射された赤色光およ
び緑色光の光ビーム４２は赤色と緑色の左眼立体成分と
なる。
【００１３】ｐの向きに直線偏光された青色光ビーム１
４へ戻って、πセルすなわち電子的半波長遅延器１６が
オン状態すなわち励起されている時のその光ビーム１４
の光路に注目されたい。ここで、青色映像源１３０が右
眼映像を提供すると、青色光ビーム１４はオン状態にあ
る電子的半波長遅延器１６を透過する。光ビーム１４は
偏光の向きがｓへ変えられた直線偏光ビーム１８として
電子的半波長遅延器１６を出る。その光ビーム１８はプ
リズム１２にそれの辺１７を通って入り、偏光被覆２０
に入射し、その被覆２０により光ビーム４４として反射
され、辺２３を通ってプリズム１２を出、４分の１波長
遅延器４６に入射し、赤色光と緑色光は透過させ、青色
光は反射する二色層４８により反射される。（図３ｃ，
図３ｄ）。反射された光ビーム４４は、ｐの向きに直線
偏光された光ビーム５０として遅延器４６を出る。その
光ビーム５０は辺２３を通ってプリズム１２に入り、偏
光層２０を透過して光ビーム５２になる。この光ビーム
５２はプリズム１３を辺２１を通って出て投射される。 ｐの向きに偏光された光の偏光層２０の透過率が図３ａ
に示されている。青色光ビーム５２は右眼映像として見
られる。
【００１４】右眼映像源１３４はｐの向きに直線偏光さ
れた赤色と緑色の光ビーム５４を生ずる。その光ビーム
５４は４分の３波長遅延器５６を透過して、円偏光され
た光ビーム５８になる。この光ビーム５８は、青色光と
緑色光を透過させ、青色光を反射する二色層４８を透過
する。光ビーム５８は４分の１波長遅延器４６を通り、
ｐの向きに直線偏光した光ビーム６０になる。その光ビ
ーム６０は辺２３を通ってプリズム１２に入り、二色被
覆２０を通って光ビーム６２としてプリズム１３に入る
。光ビーム６２は、３Ｄ投射表示の右眼赤および緑の映
像を表す、ｐの向きに直線偏光された赤および緑の光ビ
ームとして、辺２１を通ってプリズム１３から投射され
る。光ビーム６２は光ビーム５２に組合わされてカラー
右眼映像となり、光ビーム４２は光ビーム２８に組合わ
されてカラー左眼映像となる。直線偏光の向きが異なる
左眼映像と右眼映像を、見る人の左眼と右眼へ左映像と
右映像をそれぞれ提供する偏光感知技術を利用して、３
Ｄカラー表示として見る人へ提供できる。
【００１５】図４と図５に示されているカッドプリズム
を有するカラー３Ｄ投射表示装置のための別のビーム組
合わせ実施例７０を利用できる。映像源１３６から発生
されて、右眼画面と左眼画面を表す青色光ビーム７６は
ｐの向きに直線偏光させられる。青色光ビーム７６はオ
フ状態にあるπセルすなわち電子的遅延器７８を通る。 この電子的遅延器７８を通る間に青色光ビーム７６は光
ビーム８０になり、この光ビーム８０は辺９１を通って
プリズム７１に入り、被覆８２に入射する。この被覆８
２は、図６ｃおよび図６ｄの特性カーブに示すように、
青色光を反射し、赤および緑の光を透過させる。光ビー
ム８６が二色被覆８４を通る間にその光ビームは光ビー
ム８８になる。その光ビーム８８はプリズム７２を透過
して、そのプリズムの辺９２から、ｐの向きに直線偏光
された青色光ビーム８８として投射される。オン状態に
あるπセルすなわち電子的半波長遅延器７８を、ｐの向
きに直線偏光された青色光ビーム７６が透過すると、そ
の青色光ビームはｓの向きに直線偏光された光ビーム８
０になる。その光ビーム８０は辺９１を通ってプリズム
７１に入り、ｓの向きに直線偏光された青色光を反射す
る被覆８２に入射する。その反射ビーム８６は被覆８４
を通る。図６ａと図６ｂに示すように、被覆８４はｓの
向きに直線偏光された青色光を透過させる。プリズム７
２に入った光ビーム８６は光ビーム８８になる。その光
ビーム８８はｓの向きに直線偏光された青色光ビームと
してプリズム７２をそれの辺９２から出る。
【００１６】ｐの向きに直線偏光された赤および緑の光
ビーム９６が右眼映像源１３８から発生されて、辺９４
からプリズム７４に入る。その光ビーム９６は、ｐの向
きに直線偏光された赤と緑の光ビームを透過させる被覆
８４を通る。光ビーム９６は光ビーム９８としてプリズ
ム７３を通り、それから、ｐの向きに直線偏光された赤
と緑の光ビームを透過させる被覆８２を通る。赤と緑の
光ビーム９８はプリズム７２を通る間に光ビーム１００
になる。この光ビーム１００はプリズム７２をそれの辺
９２から出る。あるいは、光ビーム９６は被覆８２とプ
リズム７１を透過し、それから被覆８４とプリズム７２
を透過し、光ビーム１００になってプリズム７２をそれ
の辺９２から出ることもできる。同様に、光ビーム７６
は、オン状態またはオフ状態にある遅延器７８を通るに
せよ、まず被覆８４を通ることがある。すなわちプリズ
ム７１を通った後でプリズム７２を通り、被覆８２によ
り反射され、それにより光ビーム８８として辺９２から
プリズム７２を出る。
【００１７】ｐの向きに直線偏光された赤と緑の光ビー
ム９０は左眼映像源１４０から発生され、半波長遅延器
１０２を通ってから、ｓの向きに直線偏光された光ビー
ム１０４としてその半波長遅延器を出る。その光ビーム
１０４は辺９３を通ってプリズム７３に入り、ｓの向き
に直線偏光された赤と緑の光を反射する被覆８４に入射
する。その赤と緑の光ビーム１０４は光ビーム１０６と
して被覆８４から反射され、プリズム７３に入射し、ｓ
の向きに直線偏光された赤と緑の光を透過させる被覆８
２を通る。その被覆８２を通る間にその光ビーム１０６
は光ビーム１０８になる。その光ビーム１０８はプリズ
ム７２を通ってそれの辺９２から出る。あるいは、光ビ
ーム９０は半波長遅延器１０２を通り、光ビーム１０４
として被覆８２を通ってから被覆８４により反射される
こともできる。被覆８２により最初に反射されてから、
その光ビームは光ビーム１０８として被覆８４により反
射される。その光ビーム１０８はプリズム７２を辺９２
から出す。
【００１８】図７に示す実施例１１０はプリズムを用い
ず、カラー映像の３Ｄ表示のために左映像と右映像の偏
光弁別を用いる投射装置である。左眼映像源１１４から
のｓの向きに直線偏光された赤と緑の光ビーム１１６は
光学装置１２６を用いてスクリーンすなわち表示装置１
２８へ投射される。右眼映像源１１８からのｐの向きに
直線偏光された赤と緑の光ビーム１１８は光学装置１２
６を用いてスクリーンすなわち表示装置１２８へ投射さ
れる。共通映像源１２８からのｐの向きに直線偏光され
た青色光ビーム１２４がπセルすなわち電子的半波長遅
延器１１２を介してスクリーンすなわち表示装置１２８
へ投射される。πセルすなわち電子的半波長遅延器１１
２が「オン状態」にある時は、青色光ビーム１２４の偏
光の向きはｐからｓへ変わる。電子的半波長遅延器１１
２が「オフ状態」にある時は、青色光ビーム１２４はそ
れの偏光の向きを維持する。したがって、ｐの向きに直
線偏光された青色光ビーム１２４は右眼映像ビーム１２
０に組合わされ、ｓの向きに直線偏光された光ビーム１
２４は左眼映像ビーム１１６に組合わされる。この技術
分野において知られている偏光弁別技術を用いてスクリ
ーンすなわり表示装置１２８上で３Ｄカラー映像を見る
ことができる。映像光ビームの直線偏光を円偏光へ変え
るために４分の１波長遅延器を使用できる。
【００１９】短波長映像成分すなわち青色光は、視覚的
空間解像力または情報の立体処理にほとんど寄与しない
。したがって、青色光は中間波長（緑）映像成分および
長波長（赤）映像成分よりはるかに低い解像力で表示さ
れる。これにより、左眼と右眼の立体映像のための主映
像源として二重高解像力赤映像源と緑映像源を利用でき
、一方、両方の眼のための共通映像源として解像力がは
るかに低い１つの青色映像源を利用できる。実施例１０
と７０において、左画面用の赤および緑映像はｓの向き
に直線偏光された光として投射され、右画面用赤および
緑映像はｐの向きに直線偏光された光として投射される
。青色光は左画面と右画面に共通の映像から来る。青色
光は、πセルすなわち電子的半波長遅延器１６または７
８がオン状態とオフ状態の間で切換えられる速度と同じ
速度でｐの向きとｓの向きに交互に直線偏光されてプリ
ズムから投射される。したがって、右投射される画面は
ｐの向きに直線偏光された赤，緑および青の光より成り
、左投射される画面はｓの向きに直線偏光された赤，緑
および青の光より成る。要約すると、赤と緑は両眼へ常
に提示され、青は左右の画面の間で交互に切換えられる
。したがって偏光眼鏡およびその他の偏光弁別技術を用
いてカラー３Ｄ映像を知覚できる。投射された光ビーム
は、投射光学装置に入る前に、直線偏光された光の以前
のそれぞれの偏光の向きにより識別された左側と右側に
円偏光された光へ直線偏光された出力光を変換する４分
の１波長遅延器１０８に通すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複プリズムを用いる実施例を示す線図
である。
【図２】図１に示す実施例に用いる複プリズムの概略斜
視図である。
【図３】複プリズムを用いる実施例用の広帯域偏光ビー
ム組合わせ被覆の光透過特性を偏光の向きおよび色に応
じて示すグラフである。
【図４】本発明のカッドプリズムを用いる実施例を示す
線図である。
【図５】図３に示す実施例に用いるカッドプリズムの概
略斜視図である。
【図６】カッドプリズムを用いる実施例用の偏光ビーム
組合わせ被覆の光透過特性を偏光の向きおよび色に応じ
て示すグラフである。
【図７】本発明の投射実施例を示す。
【符号の説明】
１０，７０，１１０　　カラー三次元表示装置１２，１
３，７１，７２，７３，７４　　プリズム１６　　切換
え可能な４分の１波長遅延器２０，３２，４８，８２，
８４　　光学被覆３０，３６，４６　　４分の１波長遅
延器５６　　４分の３波長遅延器 １１４，１１８，１２２　　映像源 １２６　　投射装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　第１のプリズム（１２）と、この第１
    のプリズム（１２）の第１の側に近接し、第１の偏光を
    持つ光を透過させ、第２の偏光を持つ光を反射する第１
    の光学膜（２０）と、第１の側が前記第１の光学膜（２
    ０）に近接する第２のプリズム（１３）と、前記第１の
    プリズムへ第１の側を向けて設けた第１の４分の１波長
    遅延器（４６）と、この第１の４分の１波長遅延器（４
    ６）に近接し、長波長および中波長の第１の色の光を透
    過させ、短波長の第２の色の光を反射する第２の光学膜
    （４８）と、この第２の光学膜（４８）と前記第１の４
    分の１波長遅延器に近接する４分の３波長遅延器（５６
    ）と、前記第２のプリズム（１３）の第２の側に近接す
    る第２の４分の１波長遅延器（３０）と、この第２の４
    分の１波長遅延器（３０）の上に設けられ、長波長およ
    び中波長の第１の色の光を透過させ、短波長の第２の色
    の光を反射する第３の光学膜（３２）と、この第３の光
    学膜（３２）と前記第２の４分の１波長遅延器（３０）
    に近接する第３の４分の１波長遅延器（３６）と、前記
    第１のプリズム（１２）の第３の側に近接する切換え可
    能な４分の１波長遅延器（１６）と、を備えることを特
    徴とするカラー三次元表示装置。
  2. 【請求項２】　　第１のプリズム（７３）と、第１の側
    が前記第１のプリズム（７３）の第１の側に近接する第
    ２のプリズム（７４）と、第１の側がこの第２のプリズ
    ム（７４）の第２の側に近接する第３のプリズム（７１
    ）と、第１の側がこの第３のプリズム（７１）の第２の
    側に近接し、第２の側が前記第１のプリズム（７３）の
    第２の側に近接する第４のプリズム（７２）と、前記第
    １のプリズム（７３）の第１の側と前記第２のプリズム
    （７４）の第１の側の間および前記第３のプリズム（７
    １）の第２の側と前記第４のプリズム（７２）の第１の
    側の間とに設けられ、第１の色と第１の偏光を有する光
    を透過させ、第２の色と第１の偏光を有する光を透過さ
    せ、第２の色と第２の偏光を有する光を透過させ、第１
    の色と第２の偏光を有する光を反射する第１の光学膜（
    ８４）と、前記第１のプリズム（７３）の第２の側と前
    記第４のプリズム（７２）の第２の側の間および前記第
    ２のプリズム（７４）の第２の側と前記第３のプリズム
    （７１）の第１の側の間とに設けられ、第１の色を透過
    させ、第２の色を反射する第２の光学膜（８２）と、を
    備えることを特徴とするカラー三次元表示装置。
  3. 【請求項３】　　第１の色と第１の偏光を有する第１の
    映像の第１の光（１１６）を供給する第１の光源（１１
    ４）と、第２の色と第２の偏光を有する第２の映像の第
    ２の光（１２０）を供給する第２の光源（１１８）と、
    第２の色と、第１の偏光と第２の偏光の間で交番する偏
    光とを有する共通の第３の映像の第３の光（１２４）を
    供給する第３の光源（１２２）と、第１の光（１１６）
    と、第２の光（１２０）と、第３の光（１２４）とを表
    示器（１２８）へ投射する投射手段（１２６）、を備え
    ることを特徴とするカラー三次元表示装置（１１０）。
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