JPH0918897A - 立体画像表示装置 - Google Patents
立体画像表示装置Info
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- JPH0918897A JPH0918897A JP7167380A JP16738095A JPH0918897A JP H0918897 A JPH0918897 A JP H0918897A JP 7167380 A JP7167380 A JP 7167380A JP 16738095 A JP16738095 A JP 16738095A JP H0918897 A JPH0918897 A JP H0918897A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/34—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers
- G02B30/36—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers using refractive optical elements, e.g. prisms, in the optical path between the images and the observer
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
- G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
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- G02B30/30—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
- H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
Abstract
(57)【要約】
【目的】 明るさを増大し、実効的なクロストークを低
減したパララックスバリアを用いた立体画像表示装置の
提供。 【構成】 パララックスバリアを用いた立体画像表示装
置において、ストライプ合成画像に対応して、光を変調
する２次元に配列された光変調素子と、前記光変調素子
の後方に位置し、前記光変調素子を照明する照明光源
と、前記光変調素子の前方に位置し、各ストライプ画像
に対応する光変調素子に対し所定の開口部と遮光部を有
するパララックス・バリアと、前記光変調素子と前記照
明光源との間に位置し、前記照明光源からの光を分割偏
向する素子とを有する。
減したパララックスバリアを用いた立体画像表示装置の
提供。 【構成】 パララックスバリアを用いた立体画像表示装
置において、ストライプ合成画像に対応して、光を変調
する２次元に配列された光変調素子と、前記光変調素子
の後方に位置し、前記光変調素子を照明する照明光源
と、前記光変調素子の前方に位置し、各ストライプ画像
に対応する光変調素子に対し所定の開口部と遮光部を有
するパララックス・バリアと、前記光変調素子と前記照
明光源との間に位置し、前記照明光源からの光を分割偏
向する素子とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパララックス・バリア法
を用いた立体画像表示装置に関し、明るい立体画像表示
装置に関する。
を用いた立体画像表示装置に関し、明るい立体画像表示
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】パララックス・バリア法を用いた立体画
像表示方式は、S.H.Kaplan,"TheoryofParallaxBarrier
s",J.SMPTE,Vol.59,No.7,pp.11-21(1952)に開示されて
おり、複数の視差画像から左右画像が少なくとも交互に
配列されたストライプ画像を、この画像から所定の距離
だけ離れた位置に設けられた所定の開口部と遮光部を有
するスリット列（パララックス・バリアと呼ばれる）を
介して、それぞれの目でそれぞれの目に対応した視差画
像を観察することにより立体視を行なうことができる。
像表示方式は、S.H.Kaplan,"TheoryofParallaxBarrier
s",J.SMPTE,Vol.59,No.7,pp.11-21(1952)に開示されて
おり、複数の視差画像から左右画像が少なくとも交互に
配列されたストライプ画像を、この画像から所定の距離
だけ離れた位置に設けられた所定の開口部と遮光部を有
するスリット列（パララックス・バリアと呼ばれる）を
介して、それぞれの目でそれぞれの目に対応した視差画
像を観察することにより立体視を行なうことができる。
【０００３】眼鏡を必要としない立体画像表示方式とし
てよく知られている方式であるが、以下に述べるような
欠点を有しているため、現実の立体画像表示装置として
実現された例は極めて少ない。
てよく知られている方式であるが、以下に述べるような
欠点を有しているため、現実の立体画像表示装置として
実現された例は極めて少ない。
【０００４】従来のパララックス・バリア法において
は、開口スリットと遮光バリアのペアを配列した１次元
格子状の素子を用いる。左右の視差画像のクロストーク
を低減するためには、遮光バリアと開口スリットのコン
トラストが高い方が望ましい。つまり遮光バリアの透過
率は０％に近いほどよく、アルミニウムやクロム等の金
属膜をガラス基板に蒸着することにより透過率が１％以
下の遮光バリアが実現できる。また遮光バリアと開口ス
リットの幅のデューティ比、表現を変えれば格子ピッチ
に対する開口スリットの幅をスリット開口率とすると、
遮光バリアの比が大きいほどクロストーク低減の効果が
期待できるため、スリット開口率は通常５０％以下であ
る。輝度の定義からは、スリット開口率は輝度に影響を
与えないが、スリットの幅が画素ピッチ程度であるた
め、その微視的な輝度よりは、画面全体の平均輝度が観
察者が知覚する明るさに対応するという表示装置で通常
使われる平均輝度をここでも考える。つまり遮光バリア
の透過率がほとんどなく、スリット開口率が５０％以下
であるため、従来のパララックス・バリア方式では、原
理的にストライプ画像が本来持っている明るさは１／２
以下に落ちてしまう。
は、開口スリットと遮光バリアのペアを配列した１次元
格子状の素子を用いる。左右の視差画像のクロストーク
を低減するためには、遮光バリアと開口スリットのコン
トラストが高い方が望ましい。つまり遮光バリアの透過
率は０％に近いほどよく、アルミニウムやクロム等の金
属膜をガラス基板に蒸着することにより透過率が１％以
下の遮光バリアが実現できる。また遮光バリアと開口ス
リットの幅のデューティ比、表現を変えれば格子ピッチ
に対する開口スリットの幅をスリット開口率とすると、
遮光バリアの比が大きいほどクロストーク低減の効果が
期待できるため、スリット開口率は通常５０％以下であ
る。輝度の定義からは、スリット開口率は輝度に影響を
与えないが、スリットの幅が画素ピッチ程度であるた
め、その微視的な輝度よりは、画面全体の平均輝度が観
察者が知覚する明るさに対応するという表示装置で通常
使われる平均輝度をここでも考える。つまり遮光バリア
の透過率がほとんどなく、スリット開口率が５０％以下
であるため、従来のパララックス・バリア方式では、原
理的にストライプ画像が本来持っている明るさは１／２
以下に落ちてしまう。
【０００５】さらに、幾何的配置により決まる立体視が
可能な視域が狭いという欠点がある。立体視領域と逆立
体視領域が交互に水平方向に並び、観察者が頭を移動し
て自分の瞳の位置、視点を立体視領域に入れるように調
整する必要がある。これは上記の遮光バリアと開口スリ
ットの幅に依存し、立体視領域と逆立体視領域の間は視
差画像間のクロストークが大きい領域となる。
可能な視域が狭いという欠点がある。立体視領域と逆立
体視領域が交互に水平方向に並び、観察者が頭を移動し
て自分の瞳の位置、視点を立体視領域に入れるように調
整する必要がある。これは上記の遮光バリアと開口スリ
ットの幅に依存し、立体視領域と逆立体視領域の間は視
差画像間のクロストークが大きい領域となる。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】このように上記従
来のパララックス・バリア方式では、遮光バリアにより
画像の明るさが１／２以下に落ちて暗い表示画像となっ
てしまうという問題があった。この問題は液晶表示装置
（以下ＬＣＤ）を表示装置として使った場合には、さら
に、ＬＣＤの画素の開口率（３０％〜６０％）があるた
め、より暗い画像表示となってしまうという問題があっ
た。そのために、ＬＣＤの照明装置であるフラットなバ
ックライト光源の高輝度化、高消費電力化を招き、特に
携帯性に優れるノード型パーソナルコンピュータや、パ
ームトップ型パーソナルコンピュータなどでは、バッテ
リの寿命を考えると、パララックス・バリア方式の採用
がほぼ不可能であった。
来のパララックス・バリア方式では、遮光バリアにより
画像の明るさが１／２以下に落ちて暗い表示画像となっ
てしまうという問題があった。この問題は液晶表示装置
（以下ＬＣＤ）を表示装置として使った場合には、さら
に、ＬＣＤの画素の開口率（３０％〜６０％）があるた
め、より暗い画像表示となってしまうという問題があっ
た。そのために、ＬＣＤの照明装置であるフラットなバ
ックライト光源の高輝度化、高消費電力化を招き、特に
携帯性に優れるノード型パーソナルコンピュータや、パ
ームトップ型パーソナルコンピュータなどでは、バッテ
リの寿命を考えると、パララックス・バリア方式の採用
がほぼ不可能であった。
【０００７】また、視域が狭い問題点に対し、視域を拡
大する方法として、レンチキラー方式と呼ばれる１次元
配列の円柱レンズを用いた立体表示方法が広く知られて
いるが、微小な位相物体である円柱レンズを介してスト
ライプ画像を観察するため、円柱レンズのレンズ作用に
より非点収差等による微小領域の画像の歪みが生じ、ギ
ラツキ感、不自然感があり、高い画質の表示を得ること
ができないという原理的な問題点を有している。
大する方法として、レンチキラー方式と呼ばれる１次元
配列の円柱レンズを用いた立体表示方法が広く知られて
いるが、微小な位相物体である円柱レンズを介してスト
ライプ画像を観察するため、円柱レンズのレンズ作用に
より非点収差等による微小領域の画像の歪みが生じ、ギ
ラツキ感、不自然感があり、高い画質の表示を得ること
ができないという原理的な問題点を有している。
【０００８】本発明の目的は、パララックス・バリア法
を用いた立体画像表示装置において、上記課題を解決
し、高輝度な立体画像表示を容易に安価に実現できる装
置を提供することである。
を用いた立体画像表示装置において、上記課題を解決
し、高輝度な立体画像表示を容易に安価に実現できる装
置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の立体画
像表示装置は、左眼用及び右眼用画像をそれぞれをスト
ライプ状に分割して複数のストライプ画像とし各画像か
らの各ストライプ画像を交互に配列したストライプ合成
画像に対応して、光を変調する２次元に配列された光変
調素子と、前記光変調素子の後方に位置し、前記光変調
素子を照明する照明光源と、前記光変調素子の前方に位
置し、各ストライプ画像に対応する光変調素子に対し所
定の開口部と遮光部を有するパララックス・バリアと、
前記光変調素子と前記照明光源との間に位置し、前記照
明光源からの光を分割偏向する素子とを有することを特
徴とする。
像表示装置は、左眼用及び右眼用画像をそれぞれをスト
ライプ状に分割して複数のストライプ画像とし各画像か
らの各ストライプ画像を交互に配列したストライプ合成
画像に対応して、光を変調する２次元に配列された光変
調素子と、前記光変調素子の後方に位置し、前記光変調
素子を照明する照明光源と、前記光変調素子の前方に位
置し、各ストライプ画像に対応する光変調素子に対し所
定の開口部と遮光部を有するパララックス・バリアと、
前記光変調素子と前記照明光源との間に位置し、前記照
明光源からの光を分割偏向する素子とを有することを特
徴とする。
【００１０】前記立体画像表示装置の好ましい形態は、
前記照明光源と前記光分割偏向素子との間に位置し、前
記照明光源からの光の指向性を高めるための１次元に配
列されたプリズムを有することを特徴とする。
前記照明光源と前記光分割偏向素子との間に位置し、前
記照明光源からの光の指向性を高めるための１次元に配
列されたプリズムを有することを特徴とする。
【００１１】前記光分割偏向素子の好ましい形態は、分
割偏向される各光束を収斂させる作用を有することを特
徴とする。
割偏向される各光束を収斂させる作用を有することを特
徴とする。
【００１２】前記光分割偏向素子の好ましい形態は、同
心円状の格子パターンを有する回折素子であることを特
徴とする。
心円状の格子パターンを有する回折素子であることを特
徴とする。
【００１３】前記立体画像表示装置の好ましい形態は、
前記照明光源と前記光変調素子との間に位置するフレネ
ル・レンズを有することを特徴とする。
前記照明光源と前記光変調素子との間に位置するフレネ
ル・レンズを有することを特徴とする。
【００１４】前記分割偏向素子の好ましい形態は、前記
パララックス・バリアと同一方向に配列された直線状回
折格子であることを特徴とする。
パララックス・バリアと同一方向に配列された直線状回
折格子であることを特徴とする。
【００１５】前記分割偏向素子の好ましい形態は、前記
フレネルレンズの光軸に対し偏心した中心である同心円
状格子パターンを有する回折素子であることを特徴とす
る。
フレネルレンズの光軸に対し偏心した中心である同心円
状格子パターンを有する回折素子であることを特徴とす
る。
【００１６】本発明の構成によれば、回折素子により、
照明光束を所定の視域に集光させることが可能となり、
明るさを増大できる。
照明光束を所定の視域に集光させることが可能となり、
明るさを増大できる。
【００１７】さらに、所定の領域に照明光束を集光させ
るので、実効的なクロストークを低減する方向に作用す
る。
るので、実効的なクロストークを低減する方向に作用す
る。
【００１８】さらに、実効的に左右眼の視域を拡大する
方向に作用する。
方向に作用する。
【００１９】このように、本発明の構成により、明るさ
の増大、クロストークの低減による視域の拡大、画質の
向上効果が実現し、より質の高い立体表示が可能とな
る。
の増大、クロストークの低減による視域の拡大、画質の
向上効果が実現し、より質の高い立体表示が可能とな
る。
【００２０】
《実施例１》図１は本発明の立体画像表示装置の第１の
実施例を示す概略構成図である。図１において、１はＬ
ＣＤ等の様な画像に対応して、光を変調する２次元に配
列された透過型光変調素子、６はその表示画像の模式的
表示状態、ＲおよびＬはそれぞれ右眼用画像、左眼用画
像、２はパララックス・バリア、３はホログラム回折素
子、４は照明用プリズム・シート、５は照明光源（バッ
クライト）、７はＬＣＤドライバ回路、８はストライプ
化回路、９はバックライト・ドライバ回路、１０は画像
情報入力端子である。ＥＲ、ＥＬはそれぞれ観察者の右
眼、左眼、ＰＯ、ＰＲ、ＰＬは照明光束の仮想集光
点、、点線は照明光線である。
実施例を示す概略構成図である。図１において、１はＬ
ＣＤ等の様な画像に対応して、光を変調する２次元に配
列された透過型光変調素子、６はその表示画像の模式的
表示状態、ＲおよびＬはそれぞれ右眼用画像、左眼用画
像、２はパララックス・バリア、３はホログラム回折素
子、４は照明用プリズム・シート、５は照明光源（バッ
クライト）、７はＬＣＤドライバ回路、８はストライプ
化回路、９はバックライト・ドライバ回路、１０は画像
情報入力端子である。ＥＲ、ＥＬはそれぞれ観察者の右
眼、左眼、ＰＯ、ＰＲ、ＰＬは照明光束の仮想集光
点、、点線は照明光線である。
【００２１】図２は本発明の立体画像表示装置のパララ
ックス・バリア方式による立体視を説明する模式図であ
る。観察者の両眼間隔（基線長）をＯ、観察距離をＣ、
ＬＣＤ１とパララックス・バリア２との間隔をＤ、パラ
ラックス・バリアの開口部の幅をＢ’、ＬＣＤ１に表示
するストライプ画像の画像間隔をＩとすると、以下の関
係がある。
ックス・バリア方式による立体視を説明する模式図であ
る。観察者の両眼間隔（基線長）をＯ、観察距離をＣ、
ＬＣＤ１とパララックス・バリア２との間隔をＤ、パラ
ラックス・バリアの開口部の幅をＢ’、ＬＣＤ１に表示
するストライプ画像の画像間隔をＩとすると、以下の関
係がある。
【００２２】 Ｄ＝Ｉ＊Ｃ／（Ｏ＋Ｉ） （１） Ｂ’＝Ｉ＊（Ｃ−Ｄ）／Ｃ （２）
【００２３】また、実際には観察位置において観察幅は
有限の広がりをもつので、これらの諸量は若干変更して
設定される。これらの関係については、S.H.Kaplan,"Th
eoryof Parallax Barriers",J.SMPTE,Vol.59,No.7,pp.1
1-21(1952)に詳細に述べられている。
有限の広がりをもつので、これらの諸量は若干変更して
設定される。これらの関係については、S.H.Kaplan,"Th
eoryof Parallax Barriers",J.SMPTE,Vol.59,No.7,pp.1
1-21(1952)に詳細に述べられている。
【００２４】本実施例においては、ディスプレイ１に対
角１０．４インチのカラーＬＣＤを用い、その画素数は
ＳＶＧＡと呼ばれる水平８００×垂直６００画素であ
り、カラーフィルタの配列はＲＧＢストライプ配列であ
り、このストライプ配列で１画素を形成している。１画
素の大きさは、水平０．２６４ｍｍ×垂直０．２６４ｍ
ｍの正方画素である。各視差画像のストライプ幅を１画
素にしたので画像間隔はＩ＝０．２６４ｍｍとなり、基
線長をＯ＝６２ｍｍ、観察距離をＣ＝５６０ｍｍと設定
したので、ＬＣＤとパララックス・バリアの間隔はＤ＝
２．１２ｍｍ、パララックス・バリアの開口スリット幅
はＢ’＝０．２６３ｍｍと設定され、観察幅の広がりを
考慮し多少の微調整を行っている。
角１０．４インチのカラーＬＣＤを用い、その画素数は
ＳＶＧＡと呼ばれる水平８００×垂直６００画素であ
り、カラーフィルタの配列はＲＧＢストライプ配列であ
り、このストライプ配列で１画素を形成している。１画
素の大きさは、水平０．２６４ｍｍ×垂直０．２６４ｍ
ｍの正方画素である。各視差画像のストライプ幅を１画
素にしたので画像間隔はＩ＝０．２６４ｍｍとなり、基
線長をＯ＝６２ｍｍ、観察距離をＣ＝５６０ｍｍと設定
したので、ＬＣＤとパララックス・バリアの間隔はＤ＝
２．１２ｍｍ、パララックス・バリアの開口スリット幅
はＢ’＝０．２６３ｍｍと設定され、観察幅の広がりを
考慮し多少の微調整を行っている。
【００２５】本発明の立体画像表示装置の作用につい
て、図１、図２を用いて説明する。図１において、端子
１０に入力された少なくとも２枚の視差画像は、ストラ
イプ化回路８でストライプ状に分割され、ＲＬＲＬ・・
・と交互に合成され、１枚のストライプ合成画像が作成
される。この画像データはディスプレイドライ７に入力
されストライプ画像合成６を表示する。
て、図１、図２を用いて説明する。図１において、端子
１０に入力された少なくとも２枚の視差画像は、ストラ
イプ化回路８でストライプ状に分割され、ＲＬＲＬ・・
・と交互に合成され、１枚のストライプ合成画像が作成
される。この画像データはディスプレイドライ７に入力
されストライプ画像合成６を表示する。
【００２６】図２に示すように、右眼ＥＲは、バリア２
の開口スリット幅Ｂ’を通して、右眼用の視差画像Ｒか
らの光線群を観察する。左眼ＥＬは右眼ＥＲと同様に、
開口スリット幅Ｂ’を介して左眼用ストライプ画像Ｌか
らの光線群を観察する。このようにして独立に右眼ＥＲ
と左眼ＥＬに導かれた左右の視差画像を網膜以降で合成
・融像し立体画像を観察することできる。
の開口スリット幅Ｂ’を通して、右眼用の視差画像Ｒか
らの光線群を観察する。左眼ＥＬは右眼ＥＲと同様に、
開口スリット幅Ｂ’を介して左眼用ストライプ画像Ｌか
らの光線群を観察する。このようにして独立に右眼ＥＲ
と左眼ＥＬに導かれた左右の視差画像を網膜以降で合成
・融像し立体画像を観察することできる。
【００２７】図１において、バックライト・ドライバ９
により点灯したバックライト５は散乱面光源となり、そ
こからの照明光束は照明用プリズムシート４（例えば特
開平２ー８４６１８に開示されている）により、おおよ
そそのプリズムの配列方向を含む面内（紙面内）の配向
特性のみが整えられ、平行光束には及ばないものの、配
列方向を含む面内のみに指向性が高い照明光束に変換さ
れる。
により点灯したバックライト５は散乱面光源となり、そ
こからの照明光束は照明用プリズムシート４（例えば特
開平２ー８４６１８に開示されている）により、おおよ
そそのプリズムの配列方向を含む面内（紙面内）の配向
特性のみが整えられ、平行光束には及ばないものの、配
列方向を含む面内のみに指向性が高い照明光束に変換さ
れる。
【００２８】照明光束はさらにホログラム回折素子３に
入射する。ホログラム回折素子３は面内に同心円状の格
子パターンを有しており、その照明光束に対し収束作用
を持っている。従って、図１の如くホログラム回折素子
３を透過した光は回折を受け、０次、＋１次、−１次の
回折光に分離する。それぞれの回折光は、ホログラム回
折素子３の格子パターンのピッチと入射角と波長に応じ
て、格子方程式を満たすそれぞれ異なる回折角で回折さ
れる。その結果、０次回折光は点線で示した光線に代表
される方向に回折され、おおよそＰＯ点に向かって集光
される。同様に＋１次回折光はおおよそＰＬ点に、−１
次回折光はおおよそＰＲ点に向かって集光される。この
ようなホログラム回折素子３は振幅型、位相型どちらで
も実施可能であり一般的なホログラム製造法で作成可能
である。
入射する。ホログラム回折素子３は面内に同心円状の格
子パターンを有しており、その照明光束に対し収束作用
を持っている。従って、図１の如くホログラム回折素子
３を透過した光は回折を受け、０次、＋１次、−１次の
回折光に分離する。それぞれの回折光は、ホログラム回
折素子３の格子パターンのピッチと入射角と波長に応じ
て、格子方程式を満たすそれぞれ異なる回折角で回折さ
れる。その結果、０次回折光は点線で示した光線に代表
される方向に回折され、おおよそＰＯ点に向かって集光
される。同様に＋１次回折光はおおよそＰＬ点に、−１
次回折光はおおよそＰＲ点に向かって集光される。この
ようなホログラム回折素子３は振幅型、位相型どちらで
も実施可能であり一般的なホログラム製造法で作成可能
である。
【００２９】つまり、左右眼ＥＲ、ＥＬそれぞれの方向
に、−１次回折光、＋１次回折光が集光されるため、従
来のパララックス・バリア表示装置に比べ、実効的に明
るい画像が提供される。
に、−１次回折光、＋１次回折光が集光されるため、従
来のパララックス・バリア表示装置に比べ、実効的に明
るい画像が提供される。
【００３０】プリズム・シート３によって指向性が高め
られているため、各回折光の図１の紙面内の収れん性能
がよく、各回折光の光束は、ＰＯ、ＰＬ、ＰＲの各仮想
集光点では十分分離されクロストークはほぼ無視できる
程度である。左右眼ＥＲ、ＥＬが置かれる空間は各回折
光の光束はまだ太いが、−１次と＋１次回折光はクロス
トークがほぼ無視できる程度に分離されている。
られているため、各回折光の図１の紙面内の収れん性能
がよく、各回折光の光束は、ＰＯ、ＰＬ、ＰＲの各仮想
集光点では十分分離されクロストークはほぼ無視できる
程度である。左右眼ＥＲ、ＥＬが置かれる空間は各回折
光の光束はまだ太いが、−１次と＋１次回折光はクロス
トークがほぼ無視できる程度に分離されている。
【００３１】なお、図１においては、代表的光線のみを
記し、照明光束が仮想集光点の一点に収れんするが如き
誤解を招く恐れがあるが、上述したように、照明光はも
ともと空間的に十分インコヒーレントな散乱面光源５か
ら発した光であり、プリズムシート４による高指向性化
もその範囲での変換であり、到底一点に収れんするよう
な光束では無いことは明らかである。従って図１に示さ
れた光線のみでは、照明光の光線（点線）の張るＮＡ相
当内の光では、左右眼に入る光線（実線）の張るＮＡ内
を十分カバーできていないという誤解が生じる可能性が
あるが、上述の如き理由により左右眼に入射する光線は
十分に供給されていることは明らかである。
記し、照明光束が仮想集光点の一点に収れんするが如き
誤解を招く恐れがあるが、上述したように、照明光はも
ともと空間的に十分インコヒーレントな散乱面光源５か
ら発した光であり、プリズムシート４による高指向性化
もその範囲での変換であり、到底一点に収れんするよう
な光束では無いことは明らかである。従って図１に示さ
れた光線のみでは、照明光の光線（点線）の張るＮＡ相
当内の光では、左右眼に入る光線（実線）の張るＮＡ内
を十分カバーできていないという誤解が生じる可能性が
あるが、上述の如き理由により左右眼に入射する光線は
十分に供給されていることは明らかである。
【００３２】ホログラム回折素子３が無い従来のパララ
ックス・バリア表示装置の場合、照明光束に指向性が無
いため、左右眼の幾何的に決まるクロストーク領域に左
右の画像の情報を持った照明光束がそれぞれ到達し、そ
のまま現実のクロストークとして現れてしまう。一方、
本発明では、照明光に指向性を持たせ、左右眼のそれぞ
れの視域近傍に光束を集中させることにより、クロスト
ーク領域であっても、一方の照明光束が到達しないので
クロストークが発生しない。
ックス・バリア表示装置の場合、照明光束に指向性が無
いため、左右眼の幾何的に決まるクロストーク領域に左
右の画像の情報を持った照明光束がそれぞれ到達し、そ
のまま現実のクロストークとして現れてしまう。一方、
本発明では、照明光に指向性を持たせ、左右眼のそれぞ
れの視域近傍に光束を集中させることにより、クロスト
ーク領域であっても、一方の照明光束が到達しないので
クロストークが発生しない。
【００３３】このように、本発明によれば上述の明るさ
向上だけでなく、左右眼の光束の分離度を向上させる作
用により、クロストークを大幅に改善することが可能に
なっている。つまり、観察視域近傍である程度の光束幅
を確保してもクロストークが増大しないため、視域の拡
大が計られる。
向上だけでなく、左右眼の光束の分離度を向上させる作
用により、クロストークを大幅に改善することが可能に
なっている。つまり、観察視域近傍である程度の光束幅
を確保してもクロストークが増大しないため、視域の拡
大が計られる。
【００３４】《実施例２》図３は本発明の立体画像表示
装置の第２の実施例をしめす概略構成図である。図３に
おいて、図１と同じ部番の構成要素は第１の実施例と同
じ要素を表す。１１は直線状のパターンを持った回折格
子、１２はフレネルレンズである。なお、図の煩雑さを
避けるため、パララックス・バリア２を介して両眼Ｅ
Ｒ、ＥＬに到達する光線を示す実線は、画面の両端から
のみを示している。
装置の第２の実施例をしめす概略構成図である。図３に
おいて、図１と同じ部番の構成要素は第１の実施例と同
じ要素を表す。１１は直線状のパターンを持った回折格
子、１２はフレネルレンズである。なお、図の煩雑さを
避けるため、パララックス・バリア２を介して両眼Ｅ
Ｒ、ＥＬに到達する光線を示す実線は、画面の両端から
のみを示している。
【００３５】図３において、バックライト５からの散乱
光は、プリズムシート４によりプリズム配列方向に高い
指向性を持ち、フレネルレンズ１２により収束光に変換
される。さらに回折格子１１により０次、＋１次、−１
次の回折光に分離される。回折格子１１のパターンは、
直線状のパターンが１次元配列しており、その配列方向
はＬＣＤ１のストライプ画像６およびバリア２の１次元
配列方向と同じである。従って、図３の如くフレネルレ
ンズ１２で収束光になり、さらに回折格子１１で回折し
た光線のうち、０次回折光はおおよそＰＯ点に集光さ
れ、＋１次回折光はおおよそＰＬ点に、−１次回折光は
おおよそＰＲ点に集光される。
光は、プリズムシート４によりプリズム配列方向に高い
指向性を持ち、フレネルレンズ１２により収束光に変換
される。さらに回折格子１１により０次、＋１次、−１
次の回折光に分離される。回折格子１１のパターンは、
直線状のパターンが１次元配列しており、その配列方向
はＬＣＤ１のストライプ画像６およびバリア２の１次元
配列方向と同じである。従って、図３の如くフレネルレ
ンズ１２で収束光になり、さらに回折格子１１で回折し
た光線のうち、０次回折光はおおよそＰＯ点に集光さ
れ、＋１次回折光はおおよそＰＬ点に、−１次回折光は
おおよそＰＲ点に集光される。
【００３６】この構成により第１実施例と同じ作用を実
現する事ができる。本実施例の利点は、第１の実施例に
対し素子の製造が容易になる点である。ＬＣＤ１のディ
スプレイサイズが対角１０インチ以上など大きい場合、
そのサイズのホログラム回折素子３を作成するのは困難
になり、製造コストをつり上げてしまう。一方、本実施
例の場合は、１次元の直線回折格子１１とフレネルレン
ズ１２と２部品になるが、より大きなサイズでも製造可
能であり、コスト的にも有利となる。
現する事ができる。本実施例の利点は、第１の実施例に
対し素子の製造が容易になる点である。ＬＣＤ１のディ
スプレイサイズが対角１０インチ以上など大きい場合、
そのサイズのホログラム回折素子３を作成するのは困難
になり、製造コストをつり上げてしまう。一方、本実施
例の場合は、１次元の直線回折格子１１とフレネルレン
ズ１２と２部品になるが、より大きなサイズでも製造可
能であり、コスト的にも有利となる。
【００３７】回折格子１１も振幅型、位相型どちらでも
実施可能であり、それぞれアルミニウム等のパターン蒸
着、樹脂成形等により製造できるが、透過率を含む回折
効率を考えると２部品を用いる本実施例では位相型が望
ましい。またフレネルレンズ１２としては、やはり振幅
型より位相型の方が透過率上望ましい。また性能的に
は、フレネルゾーンプレートよりガボアゾーンプレート
の方が望ましいが、製造上の容易さも考えると、各種プ
ロジェクター等で用いられる同心円状に配置されたプリ
ズムの屈折角を階段状に変化させた樹脂成形のフレネル
レンズが最適である。
実施可能であり、それぞれアルミニウム等のパターン蒸
着、樹脂成形等により製造できるが、透過率を含む回折
効率を考えると２部品を用いる本実施例では位相型が望
ましい。またフレネルレンズ１２としては、やはり振幅
型より位相型の方が透過率上望ましい。また性能的に
は、フレネルゾーンプレートよりガボアゾーンプレート
の方が望ましいが、製造上の容易さも考えると、各種プ
ロジェクター等で用いられる同心円状に配置されたプリ
ズムの屈折角を階段状に変化させた樹脂成形のフレネル
レンズが最適である。
【００３８】なお、回折格子１１とフレネルレンズ１２
の構成の順番を取り替えても本発明は実施可能である。
の構成の順番を取り替えても本発明は実施可能である。
【００３９】このように、本発明によれば、明るさの向
上と、クロストークの低減による視域の拡大を、サイズ
の大きな立体画像装置においても安価に実現することが
可能である。
上と、クロストークの低減による視域の拡大を、サイズ
の大きな立体画像装置においても安価に実現することが
可能である。
【００４０】《実施例３》図４は本発明の立体画像表示
装置の第３の実施例をしめす概略構成図である。図４に
おいて、図２と同じ部番の構成要素は第２の実施例と同
じ要素を表す。１２は第２実施例と同じフレネルレンズ
であり、１３は平行偏心回折素子である。
装置の第３の実施例をしめす概略構成図である。図４に
おいて、図２と同じ部番の構成要素は第２の実施例と同
じ要素を表す。１２は第２実施例と同じフレネルレンズ
であり、１３は平行偏心回折素子である。
【００４１】図４において、バックライト５からの散乱
光は、プリズムシート４によりプリズム配列方向に高い
指向性を持ち、フレネルレンズ１２により収束光に変換
される。さらにフレネルレンズの光軸に対し偏心した中
心を有する同心円状の格子パターンが形成された回折素
子１３により光束が分割されそれぞれ収束作用と発散作
用を受ける。
光は、プリズムシート４によりプリズム配列方向に高い
指向性を持ち、フレネルレンズ１２により収束光に変換
される。さらにフレネルレンズの光軸に対し偏心した中
心を有する同心円状の格子パターンが形成された回折素
子１３により光束が分割されそれぞれ収束作用と発散作
用を受ける。
【００４２】図５は平行偏心回折素子１３の作用を説明
するための模式図である。図５において、同心円状の格
子パターンが形成された回折素子１４に入射した平行光
束１５は光軸上の焦点距離ｆ’に実像を結び、逆側焦点
距離ｆに虚像を結ぶ。従って平行偏心した平行光束１６
からは、収束光１８と、発散光１７が得られる。本実施
例ではこの斜線の２つの光束を用いている。
するための模式図である。図５において、同心円状の格
子パターンが形成された回折素子１４に入射した平行光
束１５は光軸上の焦点距離ｆ’に実像を結び、逆側焦点
距離ｆに虚像を結ぶ。従って平行偏心した平行光束１６
からは、収束光１８と、発散光１７が得られる。本実施
例ではこの斜線の２つの光束を用いている。
【００４３】図４において、共軸フレネルレンズ１２に
より本来はＰＯの位置に仮想的に集光されるべき光束
は、平行偏心回折素子１３により僅かに発散作用と収束
作用を受けた２つの光束に分離する。従って、それぞれ
の光線の集光する位置は、図のようにＰＯを挟んで、Ｐ
Ｒ、ＰＬというようにＬＣＤ１に垂直方向に僅かにシフ
トする。このように、左右眼ＥＲ、ＥＬが位置する領域
で、それ以外の光線をその中心ＰＯに集めるため、前記
実施例に比べクロストークが大幅に改善される。
より本来はＰＯの位置に仮想的に集光されるべき光束
は、平行偏心回折素子１３により僅かに発散作用と収束
作用を受けた２つの光束に分離する。従って、それぞれ
の光線の集光する位置は、図のようにＰＯを挟んで、Ｐ
Ｒ、ＰＬというようにＬＣＤ１に垂直方向に僅かにシフ
トする。このように、左右眼ＥＲ、ＥＬが位置する領域
で、それ以外の光線をその中心ＰＯに集めるため、前記
実施例に比べクロストークが大幅に改善される。
【００４４】従って、本実施例によれば、左右眼の照明
領域を前記実施例と同等に確保しつつ、その左右眼用の
照明光に対する、他の光線からのクロストークを大幅に
低減することが可能となり、その分、実質的に左右眼の
視域を拡大することが可能となる。
領域を前記実施例と同等に確保しつつ、その左右眼用の
照明光に対する、他の光線からのクロストークを大幅に
低減することが可能となり、その分、実質的に左右眼の
視域を拡大することが可能となる。
【００４５】但し本実施例の場合は、平行偏心回折素子
１３の発散光と収束光の効率のアンバランス、及び左右
眼の視点での照明光束の収束と発散という違い等から、
左右眼の画像の明るさに違いが出る可能性がある。
１３の発散光と収束光の効率のアンバランス、及び左右
眼の視点での照明光束の収束と発散という違い等から、
左右眼の画像の明るさに違いが出る可能性がある。
【００４６】なお、２つのレンズ作用を有する素子１
２、１３の構成の順番を取り替えても本発明は実施可能
である。
２、１３の構成の順番を取り替えても本発明は実施可能
である。
【００４７】このように、本発明によれば、明るさの向
上と、クロストークの大幅な低減による視域の拡大を立
体画像装置において安価に実現することが可能である。
上と、クロストークの大幅な低減による視域の拡大を立
体画像装置において安価に実現することが可能である。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の立体画像
表示装置によれば、パララックス・バリア方式の左右眼
の位置に照明光を集光することが可能となり、画像の明
るさを従来のパララックス・バリア方式に対し向上する
ことができる。
表示装置によれば、パララックス・バリア方式の左右眼
の位置に照明光を集光することが可能となり、画像の明
るさを従来のパララックス・バリア方式に対し向上する
ことができる。
【００４９】また、実質的にクロストークを低減し、観
察者が立体視できる視域を拡大する構成を提供すること
ができる。
察者が立体視できる視域を拡大する構成を提供すること
ができる。
【図１】本発明の立体画像表示装置の第１の実施例の構
成模式図
成模式図
【図２】本発明の立体画像表示装置の作用を説明する図
【図３】本発明の立体画像表示装置の第２の実施例の構
成模式図
成模式図
【図４】本発明の立体画像表示装置に第３の実施例の構
成模式図
成模式図
【図５】本発明の立体画像表示装置の光線の方向を説明
する図
する図
１ ディスプレイ ２ パララックス バリア ３ ホログラム回折素子 ４ 照明用プリズム シート ５ バックライト １１ 回折格子 １２ フレネルレンズ １３ 平行偏心回折素子 ＥＬ 左眼 ＥＲ 右眼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森島 英樹 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 猪口 和隆 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 左眼用及び右眼用画像をそれぞれをスト
ライプ状に分割して複数のストライプ画像とし各画像か
らの各ストライプ画像を交互に配列したストライプ合成
画像に対応して、光を変調する２次元に配列された光変
調素子と、 前記光変調素子の後方に位置し、前記光変調素子を照明
する照明光源と、 前記光変調素子の前方に位置し、各ストライプ画像に対
応する光変調素子に対し所定の開口部と遮光部を有する
パララックス・バリアと、 前記光変調素子と前記照明光源との間に位置し、前記照
明光源からの光を分割偏向する素子とを有することを特
徴とする立体画像表示装置。 - 【請求項２】 前記照明光源と前記光分割偏向素子との
間に位置し、前記照明光源からの光の指向性を高めるた
めの１次元に配列されたプリズムを有することを特徴と
する請求項１の立体画像表示装置。 - 【請求項３】 前記光分割偏向素子は、分割偏向される
各光束を収斂させる作用を有することを特徴とする請求
項１の立体画像表示装置。 - 【請求項４】 前記光分割偏向素子は、同心円状の格子
パターンを有する回折素子であることを特徴とする請求
項１の立体画像表示装置。 - 【請求項５】 前記照明光源と前記光変調素子との間に
位置するフレネル・レンズを有することを特徴とする請
求項１の立体画像表示装置。 - 【請求項６】 前記分割偏向素子が前記パララックス・
バリアと同一方向に配列された直線状回折格子であるこ
とを特徴とする請求項５の立体画像表示装置。 - 【請求項７】 前記分割偏向素子が、前記フレネルレン
ズの光軸に対し偏心した中心である同心円状格子パター
ンを有する回折素子であることを特徴とする請求項５の
立体画像表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7167380A JPH0918897A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 立体画像表示装置 |
| US08/672,935 US5943166A (en) | 1995-07-03 | 1996-06-28 | Stereoscopic image display apparatus including a parallax barrier and an optical element including diffraction means |
| US08/672,953 US5870367A (en) | 1995-07-03 | 1996-07-01 | Disc recording and/or reproducing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7167380A JPH0918897A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 立体画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0918897A true JPH0918897A (ja) | 1997-01-17 |
Family
ID=15848648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7167380A Withdrawn JPH0918897A (ja) | 1995-07-03 | 1995-07-03 | 立体画像表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5943166A (ja) |
| JP (1) | JPH0918897A (ja) |
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