JPH09304851A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの観察者像表示装置（発光位置を観察者
の位置に応じて変化させるようにした照明手段）を用い
て観察者の立つ場所的な制約を少なくしつつ立体映像を
観察することができる立体映像表示装置を提供する。 【解決手段】 発光位置を観察者の位置に応じて変化さ
せるようにした照明手段（光源１、液晶パネル２等から
成る）からの光を第１のハーフミラー５にて左眼用と右
眼用の２方向の光に分光し、左眼用の光を第１のカラー
液晶パネル１２に透過させて左眼用映像を生成し、右眼
用の光を第２のカラー液晶パネル１４に透過させて右眼
用映像を生成し、両映像を第２のハーフミラー１５にて
合成して観察者へ導くとともに、左眼用映像が観察者の
左眼に、右眼用映像が観察者の右眼にそれぞれ導かれる
ようにフレネルレンズ１１，１３をオフセット配置し、
前記左眼用の光と右眼用の光について互いに光軸をずら
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、観察者の立つ場所
的な制約が少なくなるように構成された立体映像表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の立体映像表示装置として、特開
平７−１５９７２９号公報には、図４に示しているよう
に、画像表示用の液晶パネル１０１，１０２にそれぞれ
右眼用映像と左眼用映像を表示し、撮影装置１０３によ
って撮影された観察者の右眼半面像およびこの映像を画
像処理装置１０４にてネガ・ポジ反転した映像を、観察
者像表示装置１０５，１０６にそれぞれ表示し、これら
観察者像表示装置１０５，１０６を左右眼用映像表示の
ための照明装置として用い、指向性を有するレンズ１０
７，１０８、ハーフミラー１０９によって一つに合成さ
れた右眼用映像及び左眼用映像をその観察者の右眼およ
び左眼にのみ観察させるようにしたものが提案されてい
る。

【０００３】すなわち、観察者像表示装置１０５におけ
る観察者像表示部分が発光することによって当該発光部
分が左眼用の照明光となり、また、観察者像表示装置１
０６における観察者像表示部分が発光することによって
当該発光部分が右眼用の照明光となり、且つ、両発光部
分は観察者の位置変動に追従して位置変化するため、観
察者の立つ場所的な制約が少なくされることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の立体映像表示装置では、左右眼用映像表示のための
照明をそれぞれ得るために二つの観察者像表示装置１０
５，１０６を用いているので、装置が割高になるという
欠点がある。なお、上記の公開公報には、左右眼用映像
表示のための照明（光源）を単一の観察者像表示装置に
て実現する例も開示されているが、この実現方法は、左
右眼用映像表示のための照明を時分割処理により得るも
のであるため、映像との同期を図るべく同期回路が必要
になり、装置の複雑化およびコスト高を招くことにな
る。

【０００５】また、観察者像表示装置１０５，１０６を
２階調の点光源としており、その実現のために液晶パネ
ルを用いている。このため、観察者像表示装置１０５，
１０６を出た光は、液晶パネルが備える出射側偏光板の
偏光方向のみの光となる。そして、映像表示用パネルと
して液晶パネルを用いるときには、前記光源の液晶パネ
ルにおける偏光板との関係で当該映像表示用の液晶パネ
ルにおける偏光板を所定の偏光方向のものに貼り変える
必要が生じることもある。

【０００６】この発明は、上記の事情に鑑み、一つの観
察者像表示装置（発光位置を観察者の位置に応じて変化
させるようにした照明手段）を用いて観察者の立つ場所
的な制約を少なくしつつ立体映像を観察することができ
る立体映像表示装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の立体映像表示
装置は、観察者の位置に応じて発光位置が変化する照明
光を左眼用と右眼用の２方向の光に分光し、左眼用の光
にて左眼用映像を生成し、右眼用の光にて右眼用映像を
生成し、両映像を合成して観察者へ導くとともに、左眼
用映像が観察者の左眼に、右眼用映像が観察者の右眼に
それぞれ導かれるようしたことを特徴とする。

【０００８】また、この発明の立体映像表示装置は、左
眼用の映像を表示する左眼用表示パネルと、右眼用の映
像を表示する右眼用表示パネルと、発光位置を観察者の
位置に応じて変化させるようにした照明手段と、前記照
明手段からの光を左眼用と右眼用の２方向の光に分光
し、左眼用の光を前記左眼用表示パネルに、右眼用の光
を前記右眼用表示パネルにそれぞれ導く分光手段と、前
記各表示パネルの光入射側に配置された指向性を有する
レンズと、前記各表示パネルを経た両映像光を合成する
合成手段とを備えるとともに、前記分光手段からの各光
が各表示パネルに至る過程で、左眼用映像が観察者の左
眼に、右眼用映像が観察者の右眼にそれぞれ導かれるよ
うに前記左眼用の光と右眼用の光について互いに光軸を
ずらして成ることを特徴とする。

【０００９】かかる構成であれば、立体映像表示のため
の照明手段を単一のものとすることができる。そして、
このように照明手段を単一とする場合における左右映像
の分離は、前記左右用の２方向の光について互いに光軸
をずらすことによって実現される。従って、従来の時分
割処理による場合のような電気的な処理回路系は必要と
しない。

【００１０】前記の照明手段は、光源および前記光源の
光出射側に設けられた液晶パネルを備えて成るものであ
ってもよい。

【００１１】前記の照明手段は、光源と、前記光源の光
出射側に設けられた液晶パネルと、前記液晶パネルを経
た光を投写する投写レンズと、前記投写レンズにて投写
された光を受ける透過型スクリーンとを備えて成るもの
であってもよい。これによれば、前記液晶パネルとして
割安な小型のものを用いることが可能となる。

【００１２】前記表示パネルが液晶パネルから成ってい
てもよい。また、右眼用表示パネルおよび左眼用表示パ
ネルとして同一構造の液晶パネルを用い、前記照明手段
から出射された光が前記右眼用液晶パネルに至るまでに
反射された回数と、前記照明手段から出射された光が前
記左眼用液晶パネルに至るまでに反射された回数との差
異が奇数回とされる場合に、前記分光手段から前記右眼
用の液晶パネル或いは左眼用の液晶パネルに至るまでの
間の光路上に位相差板を設けた構造としてもよい。これ
によれば、右眼用液晶パネルおよび左眼用液晶パネルと
して同じものを用いることができるので低コスト化が図
れる。

【００１３】前記光軸のずらしが、前記レンズの位置ず
らしにより実現されるものであってもよいし、前記分光
手段の位置ずらしにより実現されるものであってもよ
い。勿論、他の光学素子の操作により実現してもよいも
のである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。

【００１５】図１は、この発明の実施の形態の立体映像
表示装置の概略構成を示した側面図である。観察者を撮
影する撮像装置やこの撮像装置からの情報に基づいて発
光位置を変化させるべく後述の液晶パネル２を駆動する
部分については既存の技術を用いることができるので図
示を省略してある。

【００１６】反射鏡を備えた光源１から照射された光
は、液晶パネル２を経て投写レンズ３に至るようになっ
ている。液晶パネル２は、前述のごとく観察者を撮像す
るための図示しない撮像装置からの情報に基づいて光透
過部分と光遮蔽部分の領域が調節される。即ち、前記液
晶パネル２においては、撮像された観察者の形に対応し
た光透過部分が形成され、この光透過部分が発光位置と
なり、この発光位置は観察者の位置変動に応じて変化さ
れることになる。

【００１７】前記の液晶パネル２を経た光は、投写レン
ズ３によって拡げられ、小型の全反射ミラー４にて全反
射され、分光手段としての第１のハーフミラー５に至る
ようになっている。そして、この第１のハーフミラー５
に到達した光の略半分は反射されて第１の透過型スクリ
ーン６に至り、第１のハーフミラー５に到達した光の略
半分は透過して第２の透過型スクリーン７に至る。従っ
て、各々の透過型スクリーン６，７上には、前記液晶パ
ネル２の光透過部分の拡大像が投影される。即ち、前記
透過型スクリーン６，７上に観察者像が発光表示され、
これが後述のカラー液晶パネル１２，１４に対する照明
光となる。

【００１８】第１の透過型スクリーン６から発散される
光は、位相差板８を経て第１の全反射ミラー９により全
反射される。また、第２の透過型スクリーン７から発散
される光は、第２の全反射ミラー１０により全反射され
る。第１の全反射ミラー９により全反射された光は、指
向性を有するレンズとしての第１のフレネルレンズ１１
を経て右眼用表示パネルとしての第１のカラー液晶パネ
ル１２に至るようになっている。また、第２の全反射ミ
ラー１０により全反射された光は、指向性を有するレン
ズとしての第２のフレネルレンズ１３を経て左眼用表示
パネルとしての第２のカラー液晶パネル１４に至るよう
になっている。そして、各々のカラー液晶パネル１２，
１４を経てそれぞれ得られた右眼用映像と左眼用映像と
が合成手段としての第２のハーフミラー１５にて合成さ
れ、観察者によって観察されるようになっている。

【００１９】図２は、立体映像表示装置における照明手
段を構成している液晶パネル２からの照明光（観察者像
光）の偏光方向および表示パネルの偏光軸方向や上下配
置関係を示した説明図である。ここで、前記液晶パネル
２に観察者の倒立像が表示されるのは、観察者が右に移
動すれば上記照明手段において発光位置（観察者像位
置）が左に移動し、観察者が左に移動すれば右に移動
し、また、観察者が上に移動すれば上記照明手段におい
て発光位置（観察者像位置が）下に移動し、観察者が下
に移動すれば上に移動するようにするためである。

【００２０】また、第１のカラー液晶パネル１２に至る
光路上の光の偏光方向は、第１のハーフミラー５および
第１の全反射ミラー９によって２回の変化（１８０°変
化）を受けるのに対し、第２のカラー液晶パネル１４に
至る光路上の光の偏光方向は、第２の全反射ミラー１０
による１回の変化（９０°変化）を受けることになるか
ら、そのままでは両者の間で偏光軸方向が相違すること
になるが、上記の図２に示しているように、この実施の
形態では位相差板８を備えているので、第１のカラー液
晶パネル１２に至る光路上の光の偏光方向は結局９０°
の変化となり、両光路で光の偏光方向は９０°と同じに
なる。従って、発光位置を観察者の位置に応じて変化さ
せるための照明手段を前記液晶パネル２を用いて実現す
る場合において、前記カラー液晶パネル１２，１４とし
て同一構造の物を用いることができ、２種類のカラー液
晶パネルを用いる場合に比べて低コスト化が図れる。

【００２１】また、カラー液晶パネル１４の映像はハー
フミラー１５にて反射されて観察者に至るので、カラー
液晶パネル１４については、その表側の面が光入射側に
向くように配置される。即ち、カラー液晶パネル１２に
ついては通常の配置を行っているが、カラー液晶パネル
１４については、通常の配置とは表裏逆に配置し、カラ
ー液晶パネル１４の映像が前記ハーフミラー１５にて反
射されることで観察者にとって正常な像となるようにし
ている。

【００２２】また、透過型スクリーン６，７上に表示さ
れる照明光としての観察者像を前記一つの液晶パネル２
によって得るようにしているため、何らの処理もしなけ
れば、左右映像の分離、即ち、左眼用映像が観察者の左
眼に、右眼用映像が観察者の右眼にそれぞれ導かれるよ
うにすることはできない。このため、図３（図３は図
１，図２が側面図であるのに対して平面図で表してい
る）に示しているように、前記フレネルレンズ１１，１
３の位置を正規の位置から水平方向にずらすことによ
り、前記左右用の２方向の光について互いに光軸をずら
している。即ち、フレネルレンズ１１，１３の位置を上
記のごとくずらしていることにより、図３の点線で示さ
れるように、分光手段としての第１のハーフミラー５を
経た一方の光を観察者の一方の目に導く光路と、他方の
光を観察者の他方の目に導く光路をそれぞれ作り出して
いる。なお、一方の光を観察者の一方の目に、他方の光
を観察者の他方の目にそれぞれ導くことを実現するため
には、前記のフレネルレンズ１１，１３に対する前記操
作に限らず、全反射ミラー９，１０の操作（例えば、垂
直軸回りの回動操作）、或いは、第１のハーフミラー５
の操作、具体的には、例えば、図１に示した一点鎖線Ａ
（Ａは第１のハーフミラー５の反射面中央を通る）を軸
として当該軸回りに回動させる操作によっても実現する
ことができる。

【００２３】以上説明したように、この実施の形態の立
体映像表示装置であれば、照明手段が単一であるので、
照明手段を二つ備えるものに比べて装置の低コスト化を
図ることができる。また、従来のごとく、照明手段を単
一にして時分割処理を行うものに比べ、時分割処理のた
めの電気回路が不要であるので、かかる従来構成のもの
よりも電気的構造の簡素化を図ることができる。

【００２４】また、この実施の形態では、投写レンズ３
によって液晶パネル２を経て得られる像（観察者像）を
拡大して透過型スクリーン６，７に投影するようにして
いるので、当該液晶パネル２として小型のものを用いる
ことができ、大型の液晶パネルを用いる場合に比べると
低コスト化が図られている。勿論、大型の液晶パネルを
用いることを排除するものではなく、大型の液晶パネル
を用いることとする場合には、投写レンズ３や透過型ス
クリーンは不要である。

【００２５】また、この実施の形態では、発光位置を観
察者の位置に応じて変化させることを、光源１と前記の
液晶パネル２とによって実現し、装置の小型化を図って
いるが、これに限らず、ＣＲＴなどの比較的大きな表示
装置を用いてもよいし、或いは、光源の位置自体を観察
者の位置に応じて変化させる構成としてもよいものであ
る。また、指向性を有するレンズとしてフレネルレンズ
を示したが、これに限らず凸レンズ等でもよいものであ
る。

【００２６】また、この実施の形態では、照明手段に液
晶パネル２を用い、映像表示パネルとしても液晶パネル
を用いたことにより、両者の偏光軸の調節のための位相
差板８を必要としたが、これら液晶パネル２に代えて偏
光方向に関係しないライトバルブ（例えば、ポリマー分
散型液晶パネルなど）を用いるのであれば、前記位相差
板８を設ける必要は無いことになる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、立体映像表示のための照明手段を単一のものとする
ことができるので、装置の低コスト化を図ることができ
る。また、照明手段における液晶パネルとして小型のも
のを用いる構造、或いは右眼用と左眼用において同一構
造の表示用の液晶パネルを用いる構造を採用することに
より、更に低コスト化が図れる等の優れた諸効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態の立体映像表示装置の概
略構成を示す側面図である。

【図２】この発明の実施の形態の立体映像表示装置にお
ける偏光方向説明図である。

【図３】この発明の実施の形態の立体映像表示装置にお
けるフレネルレンズのオフセット例を示す平面図であ
る。

【図４】従来の立体映像表示装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 液晶パネル ３ 投写レンズ ５ 第１ハーフミラー（分光手段） ６ 第１透過型スクリーン ７ 第２透過型スクリーン ８ 位相差板 ９ 第１全反射ミラー １０ 第２全反射ミラー １１ 第１フレネルレンズ １２ 第１カラー液晶パネル １３ 第２フレネルレンズ １４ 第２カラー液晶パネル

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観察者の位置に応じて発光位置が変化す
   る照明光を左眼用と右眼用の２方向の光に分光し、左眼
   用の光にて左眼用映像を生成し、右眼用の光にて右眼用
   映像を生成し、両映像を合成して観察者へ導くととも
   に、左眼用映像が観察者の左眼に、右眼用映像が観察者
   の右眼にそれぞれ導かれるようしたことを特徴とする立
   体映像表示装置。
2. 【請求項２】 左眼用の映像を表示する左眼用表示パネ
   ルと、右眼用の映像を表示する右眼用表示パネルと、発
   光位置を観察者の位置に応じて変化させるようにした照
   明手段と、前記照明手段からの光を左眼用と右眼用の２
   方向の光に分光し、左眼用の光を前記左眼用表示パネル
   に、右眼用の光を前記右眼用表示パネルにそれぞれ導く
   分光手段と、前記各表示パネルの光入射側に配置された
   指向性を有するレンズと、前記各表示パネルを経た両映
   像光を合成する合成手段とを備えるとともに、前記分光
   手段からの各光が各表示パネルに至る過程で、左眼用映
   像が観察者の左眼に、右眼用映像が観察者の右眼にそれ
   ぞれ導かれるように前記左眼用の光と右眼用の光につい
   て互いに光軸をずらして成ることを特徴とする立体映像
   表示装置。
3. 【請求項３】 前記の照明手段は、光源および前記光源
   の光出射側に設けられた液晶パネルを備えて成ることを
   特徴とする請求項２に記載の立体映像表示装置。
4. 【請求項４】 前記の照明手段は、光源と、前記光源の
   光出射側に設けられた液晶パネルと、前記液晶パネルを
   経た光を投写する投写レンズと、前記投写レンズにて投
   写された光を受ける透過型スクリーンとを備えて成るこ
   とを特徴とする請求項２に記載の立体映像表示装置。
5. 【請求項５】 前記各表示パネルが液晶パネルから成る
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記
   載の立体映像表示装置。
6. 【請求項６】 前記右眼用表示パネルおよび左眼用表示
   パネルとして同一構造の液晶パネルを用い、前記照明手
   段から出射された光が前記右眼用液晶パネルに至るまで
   に反射された回数と、前記照明手段から出射された光が
   前記左眼用液晶パネルに至るまでに反射された回数との
   差異が奇数回とされる場合に、前記分光手段から前記右
   眼用の液晶パネル或いは左眼用の液晶パネルに至るまで
   の間の光路上に位相差板を設けたことを特徴とする請求
   項３又は請求項４に記載の立体映像表示装置。
7. 【請求項７】 前記光軸のずらしが、前記レンズの位置
   ずらしにより実現されていることを特徴とする請求項２
   乃至請求項６のいずれかに記載の立体映像表示装置。
8. 【請求項８】 前記光軸のずらしが、前記分光手段の位
   置ずらしにより実現されていることを特徴とする請求項
   ２乃至請求項６のいずれかに記載の立体映像表示装置。