JPH06217348A - 投射型立体表示装置 - Google Patents

投射型立体表示装置

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JPH06217348A
JPH06217348A JP5007123A JP712393A JPH06217348A JP H06217348 A JPH06217348 A JP H06217348A JP 5007123 A JP5007123 A JP 5007123A JP 712393 A JP712393 A JP 712393A JP H06217348 A JPH06217348 A JP H06217348A
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JP
Japan
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projection
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optical system
stereoscopic display
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JP5007123A
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Susumu Tsujikawa
晋 辻川
Masao Imai
雅雄 今井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 投射型立体表示装置に於いて、簡易な光学系
を用いることで立体視が可能な観察範囲を左右方向に拡
大する。 【構成】 投射型立体表示装置101は、立体画像投射
光学系102と立体視用のレンチキュラスクリーン10
3からなる。更に立体画像投射光学系102は、それぞ
れ赤、緑、青に対応した画像表示用の液晶パネル10
6、107、108、色合成光学素子109、投射レン
ズ104、図では省略したが色分解光学素子、数枚のミ
ラー、照明光源と、本発明の技術的手段のポイントであ
る平行平板105により構成される。また、平行平板の
代わりに画像移動ミラーを用いることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、観察者が特別な眼鏡等
を装着することなく、立体像の認識を可能とするために
用いられる投射型立体表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、立体表示への要望が高まってお
り、様々な方式に対する研究が行われている。よく知ら
れた立体表示方法には、両眼視差を利用する方法、ホロ
グラフィ技術による方法、移動スクリーンを用いる方法
等がある。各々一長一短があるが、最近では特にレンチ
キュラスクリーンを用いて両眼視差を有する画像をそれ
ぞれ左右の目に分離して観察させることにより立体視を
実現する方法が注目されている。この方法は特別な眼鏡
を用いる必要が無いという利点を有している。
【0003】図6はこのレンチキュラスクリーンを用い
た立体表示方法の原理を示す平面図である。レンチキュ
ラスクリーン103は細長のシリンドリカルレンズを多
数並べて構成される。図6に於いて、各レンズの焦点面
を画像面とし、そこに異なる方向から見た画像601、
602をストライプに分割し周期的に配置しておく。図
では、紙面に対し垂直方向に細長いストライプが縦方向
に多数並んでいることになる。観察者の右眼603と左
眼604からの視線がレンチキュラスクリーン103に
対し異なる角度で入射するため、観察者は視差のある別
々の画像を見ることになり、立体像が感知される。な
お,簡単のため図では視差画像は必要最低限である左画
像601と右画像602の2枚としている。
【0004】このレンチキュラスクリーンを用いた立体
表示装置では、立体視が可能な観察範囲が水平前後左右
方向に離散的に存在する。ここで前後方向とは配置され
たレンチキュラスクリーンに直交する方向であり、左右
方向とはレンチキュラスクリーンと平行の方向である。
一般にこの観察範囲は前後方向では200〜400mm
程度であるが、左右方向には平均的な人の眼の間隔であ
る60〜65mmとなる。ここで観察者が図6で示した
位置から前後または左右にこの観察範囲を越えて動いた
場合、左右の眼に入射する画像はそれぞれ逆になってし
まうため立体視が不可能となる。左右方向は前後方向に
比較して観察範囲が小さいこと、観察者は前後よりも左
右に動きやすいこと等から、左右方向の観察範囲の拡大
がレンチキュラスクリーン方式立体表示の課題であっ
た。
【0005】左右の観察範囲の拡大には、観察者の視点
が移動した時に投射画像もそれに応じて左右方向に移動
させ、常に左右の眼が対応する画像を見るように制御す
れば良いことが知られている。例えば特開平1−107
247号公報参照。そこで、立体表示装置の投射光学系
全体を移動ステージで左右に動かし、観察範囲を拡大す
る投射型立体表示装置が提案された。図7はこの従来例
を示している。ここでは投射光学系として液晶プロジェ
クタ701を直接用いている。観察者703の動きに応
じて液晶プロジェクタ701を乗せた移動ステージ70
2を移動させ、投射画像110を左右に動かしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の投射型立体表示
装置の課題は、まず移動ステージを取り付けるために装
置全体がかなり大きくなってしまうことである。また、
一般に数十kgの投射光学系全体または液晶プロジェク
タ自体を動かさなければならず、観察者の視点移動に対
する応答性能が問題となる。高負荷による移動ステージ
等の機能劣化も起こりやすい。本発明の目的は、簡易な
光学系を用いることで前記諸課題を解決した投射型立体
表示装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明の投
射型立体表示装置は、少なくとも照明光源と画像表示パ
ネルと投射レンズからなる画像投射光学系とレンチキュ
ラスクリーンとで構成される投射型立体表示装置に於い
て、前記画像投射光学系の光路上の前記画像表示パネル
と前記投射レンズとの間に、観察者の視点位置の移動に
応じて決められた角度だけ回転する透明な平行平板を具
備したことを特徴とする。
【0008】本発明の第2の発明の投射型立体表示装置
は、少なくとも照明光源と画像表示パネルと投射レンズ
からなる画像投射光学系とレンチキュラスクリーンとで
構成される投射型立体表示装置に於いて、前記画像投射
光学系の光路上の前記画像表示パネルと前記投射レンズ
との間または前記投射レンズと前記レンチキュラスクリ
ーンとの間に、観察者の視点位置の移動に応じて決めら
れた角度だけ回転する画像移動ミラーを具備したことを
特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の投射型立体表示装置では、画像投射光
学系に回転機構を有する透明な平行平板、または画像移
動ミラーを設けている。観察者の視点の移動に応じてこ
れらを回転させ、投影画像を左右方向に動かすことがで
きる。観察者の左右の視点から常に対応する画面が見え
るように回転制御することで、左右方向の観察範囲を大
幅に拡大することができる。平行平板や画像移動ミラー
の配置にはそれほど大きな空間は必要としない。また、
これらは軽量であるので駆動の負荷も軽く従来に比較し
て高速な応答が可能となる。
【0010】
【実施例】第1の発明の投射型立体表示装置を説明する
ための第1の実施例を図1に示す。投射型立体表示装置
101は、立体画像投射光学系102と立体視用のレン
チキュラスクリーン103からなる。更に立体画像投射
光学系102は、それぞれ赤、緑、青に対応した画像表
示用の液晶パネルR106、液晶パネルG107、液晶
パネルB108、色合成光学素子109、投射レンズ1
04、図では省略したが色分解光学素子、数枚のミラ
ー、照明光源と、本発明の技術的手段のポイントである
平行平板105により構成される。平行平板105は、
画像投射光学系の光路上の液晶パネル106、107、
108と投射レンズ104との間に配置される。平行平
板以外の光学系は一般に液晶プロジェクタと呼ばれる装
置内に用いられるものと同様である。この図では液晶パ
ネルを3枚用いてカラー画像の表示を行っているが、1
枚の液晶パネルによる構成であっても以下に述べる本発
明の機能は当然有効である。
【0011】平行平板105が回転すると、色合成光学
素子109から出た投射画像110は左右方向に移動す
る。図2は、平行平板による投射画像の移動の原理を示
す図である。投射画像110が平行平板105に対して
垂直に入射する場合、投射画像110はそのまま透過す
る。この位置から平行平板105が回転軸202を中心
に回転した場合、投射画像110は平行平板105に斜
めに入射することになる。図に示すように平行平板10
5に入射するときと出射するときにそれぞれ投射画像1
10は屈折し、平行移動が行われる。
【0012】この平行平板105の回転は、観察者の視
点の移動に応じて観察者の両目には常にそれぞれに対応
した画像を入射するように制御される。よって従来例と
同様に左右方向の観察範囲の拡大がなされる。観察者の
位置の検出には磁気センサ、赤外線センサ等を用いれば
よい。
【0013】図3は、平行平板の回転角度と投射画像の
移動量を示す。回転は一方向であり、投射画像と直交す
る時を回転角度0としている。平行平板を屈折率n=
1.518のガラスとし、厚み2mmと4mmの場合に
ついて示した。例えば、ガラス厚4mmの場合、回転角
度約30度で0.8mmの移動量である。液晶パネルの
画素ピッチを0.2mmとすると、4画素分ということ
になる。液晶パネルの1画素が観察者にとって65mm
の観察範囲に対応するので、4画素分では260mmと
なる。実際には平行平板を両方向に回転させるので、2
倍の520mmに対して立体視が連続的に可能となる。
なお、平行平板の回転角は観察範囲をどの位の大きさに
するかにも依存するが通常20度から30度程度までで
あり、その回転に必要とされる空間はそれほど大きくは
ない。よって、移動ステージを用いる従来例に比較して
非常に有利になる。さらにガラス厚を大きくすると、大
きな移動量に対応することができる。
【0014】第2の発明の投射型立体表示装置を説明す
るための第2の実施例を図4に示す。投射型立体表示装
置101は、立体画像投射光学系102と立体視用のレ
ンチキュラスクリーン103からなる。更に立体画像投
射光学系102は、それぞれ赤、緑、青に対応した画像
表示用の液晶パネル106、107、108、色合成光
学素子109、投射レンズ104、図では省略したが色
分解光学素子、数枚のミラー、照明光源と、本発明の技
術的手段のポイントである画像移動ミラー401により
構成される。画像移動ミラーは、画像投射光学系の光路
上の液晶パネル106、107、108と投射レンズ1
04との間に配置される。
【0015】画像移動ミラー401が回転すると、色合
成光学素子109からの投射画像110は左右方向に移
動する。この画像移動ミラー401の回転は、観察者の
視点の移動に応じて観察者の両目には常にそれぞれに対
応した画像を入射するように制御される。よって先の第
一の実施例と同様に左右方向の観察範囲の拡大がなされ
る。
【0016】期待する観察範囲を第一の実施例と同様の
500mm程度とした時に画像移動ミラーの回転角度
は、液晶パネルのピッチ、画像移動ミラーからレンチキ
ュラスクリーンまでの距離等にも依存するが、大抵の場
合数度以下と極めて僅かである。このため、回転に要す
る空間はほとんど無視できる。なお、第一の実施例と異
なり投射画像は平行移動ではないので厳密には台形歪を
生じるが、極僅かであるため特別問題とはならない。
【0017】第2の発明の投射型立体表示装置の実施例
の別の例を図5に第3の実施例として示す。図4で示さ
れる前述の第2の実施例との違いは、画像移動ミラー4
01が投射レンズ104とレンチキュラスクリーン10
3との間に配置されることである。観察範囲を拡大する
原理に関しては全く同様である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の投射型立
体表示装置は、簡易な光学系を用いることで装置全体を
小さくすることができ、また観察者の視点移動に対する
応答も高速な応答が可能となる。立体表示は様々なシス
テムに適用され今後も大きく発展する可能性があり、本
発明はレンチキュラスクリーンを用いた投射型立体表示
の分野に於いて非常に有益である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明の投射型立体表示装置の実施例を示
す平面図である。
【図2】第1の発明の投射型立体表示装置に用いられる
平行板による投射画像の移動の原理を示す図である。
【図3】第1の発明の投射型立体表示装置に用いられる
平行平板による投射画像の移動量を示す図である。
【図4】第2の発明の投射型立体表示装置の実施例を示
す平面図である。
【図5】第2の発明の投射型立体表示装置の別の実施例
を示す平面図である。
【図6】レンチキュラスクリーンを用いた立体表示の原
理を示す図である。
【図7】従来の投射型立体表示装置を示す図である。
【符号の説明】
101 投射型立体表示装置 102 立体画像投射光学系 103 レンチキュラスクリーン 104 投射レンズ 105 平行平板 106 液晶パネルR 107 液晶パネルG 108 液晶パネルB 109 色合成光学系 110 投射画像 201 移動量 202 回転軸 401 画像移動ミラー 601 左画像 602 右画像 603 右眼 604 左眼 701 液晶プロジェクタ 702 移動ステージ 703 観察者

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも照明光源と画像表示パネルと
    投射レンズからなる画像投射光学系とレンチキュラスク
    リーンとで構成される投射型立体表示装置に於いて、前
    記画像投射光学系の光路上の前記画像表示パネルと前記
    投射レンズとの間に、観察者の視点位置の移動に応じて
    決められた角度だけ回転する透明な平行平板を具備した
    ことを特徴とする投射型立体表示装置。
  2. 【請求項2】 少なくとも照明光源と画像表示パネルと
    投射レンズからなる画像投射光学系とレンチキュラスク
    リーンとで構成される投射型立体表示装置に於いて、前
    記画像投射光学系の光路上の前記画像表示パネルと前記
    投射レンズとの間または前記投射レンズと前記レンチキ
    ュラスクリーンとの間に、観察者の視点位置の移動に応
    じて決められた角度だけ回転する画像移動ミラーを具備
    したことを特徴とする投射型立体表示装置。
JP5007123A 1993-01-20 1993-01-20 投射型立体表示装置 Expired - Lifetime JP2500420B2 (ja)

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JPH06217348A true JPH06217348A (ja) 1994-08-05
JP2500420B2 JP2500420B2 (ja) 1996-05-29

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08179259A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Nec Corp 投射型液晶表示装置及び投射型立体表示装置
KR970058052A (ko) * 1995-12-21 1997-07-31 윤종용 입체 영상 디스플레이 시스템
KR100261582B1 (ko) * 1997-11-06 2000-07-15 윤종용 3차원 영상 프로젝션 디스플레이장치

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08179259A (ja) * 1994-12-26 1996-07-12 Nec Corp 投射型液晶表示装置及び投射型立体表示装置
KR970058052A (ko) * 1995-12-21 1997-07-31 윤종용 입체 영상 디스플레이 시스템
KR100261582B1 (ko) * 1997-11-06 2000-07-15 윤종용 3차원 영상 프로젝션 디스플레이장치

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