JPH11285028A - 眼鏡無し立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 左右映像を入れ換えるための手段を必要とせ
ず、また、多人数で観察している場合でも各人が適正に
立体映像を観察することが可能な眼鏡無し立体映像表示
装置を提供する。 【解決手段】 左眼用プロジェクター１Ｌと、右眼用プ
ロジェクター１Ｒと、各プロジェクターから投写される
左右の像を拡散板２ｂ上に交互に結像する入射側レンチ
キュラーレンズ２ａと、透光と遮光を切り換えることが
できるシャッタ領域を横方向に複数備え、前記拡散板上
の各画素像領域内でそれより狭い幅の映像光到達狭幅領
域を形成するシャッタ手段４Ｌ，４Ｒと、左眼画素像領
域内の左眼映像光到達狭幅領域の像を観察者の左眼に、
右眼画素像領域内の右眼映像光到達狭幅領域の像を観察
者の右眼にそれぞれ導く出射側レンチキュラーレンズ２
ｃと、観察者の位置を検出するセンサ１０の出力に基づ
いて前記シャッタ領域の透光と遮光を制御するシャッタ
制御手段５と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特殊な眼鏡を使
用することなく立体映像を観察することができる眼鏡無
し立体映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特殊な眼鏡を必要とせずに立体映像表示
を実現する方法として、液晶プロジェクタを２台用いる
とともにスクリーンとしてダブルレンチキュラースクリ
ーンを用いたダブルレンチキュラー方式のものが提案さ
れている。この方式は、図７に示すように、一方の液晶
プロジェクター１００ａは左眼用映像を、他方の液晶プ
ロジェクター１００ｂは右眼用映像をそれぞれ表示し、
当該映像をその前方に配置したダブルレンチキュラース
クリーン２００に投写する方式である。ダブルレンチキ
ュラースクリーン２００は、像を結像する拡散板２００
ｂを挟むようにその前後両側にレンチキュラースクリー
ン２００ａ，２００ｃを配置した構造になっており、入
射側、即ち液晶プロジェクター１００ａ，１００ｂ側の
レンチキュラースクリーン２００ａの作用により、左眼
用映像と右眼用映像はそれぞれ縦ストライプ状の像２０
０ｂＬ，２００ｂＲとなって、交互に拡散板２００ｂ上
に結像される。そして、拡散板２００ｂの光出射側、即
ち観察者側に配置された前記レンチキュラースクリーン
２００ｃの作用により、拡散板２００ｂ上に結像した縦
ストライプ状の像のうち、右眼用ストライプ像は観察者
３００の右眼（３Ｒ）に、左眼用のストライプ像は観察
者３００の左眼（３Ｌ）にそれぞれ分離されて導かれ
る。これら左右の眼用の縦ストライプ像を左右のそれぞ
れの眼で観察する観察者は、両眼視差の働きにより、特
殊な眼鏡を装着することなしに立体像を観察することが
できる。

【０００３】ところで、この種の立体映像表示装置で
は、図８に示すように、スクリーン２００からの最適観
察距離（図中Ｄ）においては右眼用映像或いは左眼用映
像を観察できる領域が交互に存在する。図８では、Ｒと
表記された矢示範囲が右眼映像観察領域であり、Ｌと表
記された矢示範囲が左眼映像観察領域である。従って、
観察者の右眼３ＲがＲ領域、左眼３ＬがＬ領域にある場
合（図中Ａの位置）においては、立体視は可能である
が、逆の場合（図中のＢ）の位置においては、逆視とな
り、立体像を観察できなくなる。

【０００４】従来、観察者の頭部位置ずれによる逆視状
態を防止する手法として、例えば、図９及び図１０に示
すように、観察者３００の頭部の位置を検出するセンサ
１０にて観察者３００の頭部位置を検出し、逆視位置に
あると判断されたときには、二つの液晶プロジェクター
１００ａ，１００ｂ（図９及び図１０では図示せず）の
映像を入れ換えて、表示される左右映像を入れ換えるよ
うにしたものが知られている。かかる構造であれば、図
９のごとく観察者３００が正規の映像観察位置に位置し
ている状態から逆視位置に移動すると、図１０のごと
く、表示される左右映像を入れ換えることにより、観察
者の右眼の位置に菱形で示されたＲの映像観察領域を位
置させることができ、観察者の左眼の位置に菱形で示さ
れたＬの映像観察領域を位置させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、左右映像を入れ換えるための手段が必要
になる。また、大画面ディスプレイの場合、複数人で観
察することが多く、この場合、一人の観察者のみが移動
したときに、そのヘッドトラッキングにより左右映像が
切り換えられてしまうと、正規の映像観察位置にいる他
の観察者は適正な映像を観察することができなくなると
いう欠点があった。

【０００６】この発明は、上記の事情に鑑み、左右映像
を入れ換えるための手段を必要とせず、また、多人数で
観察している場合でも各人が適正に立体映像を観察する
ことが可能な眼鏡無し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】この発明の眼鏡無し立体
映像表示装置は、上記の課題を解決するために、左眼用
の映像を投写する第１のプロジェクターと、右眼用の映
像を投写する第２のプロジェクターと、各プロジェクタ
ーから投写される左右の像を拡散板上に交互に結像する
結像手段と、透光と遮光を切り換えることができるシャ
ッタ領域を横方向に複数備え、前記拡散板上の各画素像
領域内でそれより狭い幅の映像光到達狭幅領域を形成す
るシャッタ手段と、左眼画素像領域内の左眼映像光到達
狭幅領域の像を観察者の左眼に、右眼画素像領域内の右
眼映像光到達狭幅領域の像を観察者の右眼にそれぞれ導
く導光手段と、観察者の位置を検出するセンサの出力に
基づいて前記シャッタ領域の透光と遮光を制御するシャ
ッタ制御手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】上記の構成であれば、シャッタ手段が配置
されたことによって拡散板上の左眼映像結像領域及び右
眼映像結像領域において各像が細分化される。即ち、映
像光到達狭幅領域において狭幅の映像光領域（発光ポイ
ント）が形成される。そして、前記のシャッタ制御手段
によって各シャッタ領域の透光と遮光が制御されること
により、観察位置に対応して細分化された各映像光到達
狭幅領域の像が個別に移動し、観察者に対するヘッドト
ラッキングが実現される。なお、各映像結像領域に形成
される映像光到達狭幅領域の像の数を多くするほど、よ
り多くの観察に対応することができる。

【０００９】また、この発明の眼鏡無し立体映像表示装
置は、左眼用システムと、右眼用システムと、一方のシ
ステムからの映像光を透過し、他方のシステムからの映
像光を反射することで、左眼用システムからの左眼用映
像及び右眼用システムからの右眼用映像を観察者の眼に
導くハーフミラーとから成り、前記左眼用システムは、
左眼用の映像を投写する第１のプロジェクターと、前記
第１のプロジェクターから投写される左眼画素像を拡散
板上に所定幅で結像する結像手段と、透光と遮光を切り
換えることができるシャッタ領域を横方向に複数備え、
前記拡散板上の各画素像領域内でそれより狭い幅の映像
光到達狭幅領域を形成するシャッタ手段と、各画素像領
域内の映像光到達狭幅領域の像を観察者の左眼に導く導
光手段と、観察者の位置を検出するセンサの出力に基づ
いて前記シャッタ領域の透光と遮光を制御するシャッタ
制御手段と、を備え、前記右眼用システムは、右眼用の
映像を投写する第２のプロジェクターと、前記第２のプ
ロジェクターから投写される右眼画素像を拡散板上に所
定幅で結像する結像手段と、透光と遮光を切り換えるこ
とができるシャッタ領域を横方向に複数備え、前記拡散
板上の各画素像領域内でそれより狭い幅の映像光到達狭
幅領域を形成するシャッタ手段と、各画素像領域内の映
像光到達狭幅領域の像を観察者の右眼に導く導光手段
と、観察者の位置を検出するセンサの出力に基づいて前
記シャッタ領域の透光と遮光を制御するシャッタ制御手
段と、を備えていることを特徴とする。

【００１０】かかる構成であれば、上述したヘッドトラ
ッキングを実現できるとともに、一つの拡散板上に左眼
映像と右眼映像を交互に結像する場合に比べて左右の眼
が観察する映像から縦縞状のブラックストライプが取り
除かれ、見やすい映像となる。

【００１１】前記シャッタ手段は、前記各プロジェクタ
ーの投射レンズの前方に各々配置され、透光と遮光を切
り換えることができるシャッタ領域を前記投射レンズよ
り狭い幅で横方向に２以上備えて成るものでもよい。又
は、前記拡散板の光入射面側又は光出射面側に配置さ
れ、透光と遮光を切り換えることができるシャッタ領域
を前記各画素像領域より狭い幅で横方向に２以上備えて
成るものでもよい。

【００１２】

【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。図１は、この実施の形態の眼鏡無
し立体映像表示装置を示した説明図であり、図２は、図
１における観察者３Ｂの頭部が眼間距離だけ図に向かっ
て左方向に移動した場合を示した説明図である。

【００１３】この実施の形態の眼鏡無し立体映像表示装
置は、スクリーン２と、第１のプロジェクター１Ｌと、
第２のプロジェクター１Ｒと、各プロジェクターの投射
レンズの前方に配置されたシャッタ手段４Ｌ，４Ｒと、
観察者３…の頭部位置を検出するセンサ１０と、このセ
ンサ１０の検出値に応じて前記シャッタ手段４Ｌ，４Ｒ
を制御するシャッタ制御手段５とを備えている。

【００１４】第１のプロジェクター１Ｌは左眼用の映像
を投射し、第２のプロジェクター１Ｒは右眼用の映像を
投射する。これらプロジェクター１Ｌ，１Ｒとして、例
えば液晶プロジェクターが用いられる。

【００１５】シャッタ手段４Ｌ，４Ｒは、それぞれ透光
と遮光を切り換えることができるシャッタ領域を前記投
射レンズより狭い幅で横方向に８個備えている。このシ
ャッタ手段４Ｌ，４Ｒは、ＴＮ液晶層と、このＴＮ液晶
層を挟むように設けられた一対の透明ガラス板と、一方
の電極をなすＩＴＯストライプパターン部と、他方の透
明電極を成すＩＴＯベタパターンと、出射側／入射側偏
光板とを備えてなる。前記ＩＴＯストライプパターン部
は、上記のシャッタ領域に対応した８本の縦ストライプ
状のＩＴＯ膜から成る。なお、この実施の形態ではシャ
ッタ手段をＴＮ型の液晶パネルにより構成したが、これ
に限らず他の型の液晶パネルを用いてもよく、更には、
分散型液晶パネルを用いることも可能である。

【００１６】シャッタ制御手段５は、前記センサ１０の
出力に基づき、観察者３…の位置に応じて前記シャッタ
領域の透光と遮光を制御する。例えば、観察者が二人
（３Ａ，３Ｂ）の場合を示した図１においては、シャッ
タ手段４Ｌは、図に向かって左から３番目と７番目のシ
ャッタ領域を開口しており、シャッタ手段４Ｒは、図に
向かって左から２番目と６番目のシャッタ領域を開口し
ている。また、図１の状態から観察者３Ｂの頭部が左方
向に眼間距離だけ移動した状態を示した図２において
は、シャッタ手段４Ｌは、図に向かって左から３番目と
６番目のシャッタ領域を開口しており、シャッタ手段４
Ｒは、図に向かって左から２番目と５番目のシャッタ領
域を開口している。

【００１７】前記スクリーン２は、映像形成面としての
拡散板２ｂと、この拡散板２ｂの入射側に配置された結
像手段である入射側レンチキュラーレンズ２ａと、拡散
板２ｂの出射側に配置された導光手段である出射側レン
チキュラーレンズ２ｃとを備えて成る。入射側レンチキ
ュラーレンズ２ａは、レンズ部２１ａ…を有し、各プロ
ジェクター１Ｌ，１Ｒから投射される左右の像を拡散板
２ｂ上に縦ストライプ状に結像する。前記シャッタ手段
４Ｌ，４Ｒと上記の入射側レンチキュラーレンズ２ａの
作用により、前記拡散板２ｂ上の左眼映像結像領域（Ｌ
画像領域）には開口状態の前記シャッタ領域に対応した
数の狭幅の左眼映像が、右眼映像結像領域（Ｒ画像領
域）には開口状態の前記シャッタ領域に対応した数の狭
幅の右眼映像が、それぞれ結像される。出射側レンチキ
ュラーレンズ２ｃは、前記拡散板２ｂの各映像結像領域
のピッチに対応したピッチで配列されたレンズ部２１ｃ
…を有している。このレンズ部２１ｃ…は、図７の出射
側レンチキュラーレンズのレンズ部の１／２のピッチを
有している。そして、前記拡散板２ｂ上の左眼映像結像
領域に透光状態の各シャッタ領域に対応して結像された
狭幅の左眼映像は観察者３Ａ，３Ｂの各々の左眼に、右
眼映像結像領域に透光状態の各シャッタ領域に対応して
結像された狭幅の右眼映像は観察者３Ａ，３Ｂの右眼に
それぞれ導びかれるようになっている。

【００１８】ここで、シャッタ手段４Ｌ，４Ｒの全シャ
ッタ領域が開口状態の場合（全体が透明になった場合）
においては、各映像結像領域の全体が発光ポイントとな
り、各映像結像領域の各レンズ部２１ｃによる観察位置
での像は、眼間距離よりも遙かにに大きなものとなり、
観察者は立体像を認識することはできない。一方、シャ
ッタ手段４Ｌ，４Ｒの一つシャッタ領域に対応する幅で
映像光が通過した場合には、各映像結像領域の一部分
（狭幅の映像結像領域）が発光ポイントとなり、この一
部分についての各レンズ部２１ｃによる観察位置での像
は、眼間距離に相当する大きさとなる。上記の一部分
（狭幅の映像結像領域）の位置が一つ分ずれると、この
一部分についての各レンズ部２１ｃによる観察位置での
像は眼間距離に相当する距離だけ移動することになる。

【００１９】図１の状態から、図２に示すように、観察
者３Ｂだけが図面に向かって左方向に眼間距離移動した
とする。この観察者３Ｂの移動はセンサ１０によって検
出され、この検出情報はシャッタ制御手段５に与えられ
る。シャッタ制御手段５は、シャッタ手段４Ｌ，４Ｒに
対してシャッタＯＮ／ＯＦＦ信号を与える。この場合の
シャッタＯＮ／ＯＦＦ信号は、シャッタ手段４Ｌに対し
ては、図に向かって左から７番目のシャッタ領域を遮光
して６番目のシャッタ領域を開口（透光）する、という
内容の信号となり、シャッタ手段４Ｒに対しては、図に
向かって左から６番目のシャッタ領域を遮光して５番目
のシャッタ領域を開口（透光）する、という内容の信号
となる。このようにして開口シャッタ領域が移動するこ
とで、前述した拡散板２ｂ上の一部分（狭幅の映像結像
領域）の位置が一つ分右側に移動し、この移動した一部
分についての各レンズ部２１ｃによる観察位置での像は
眼間距離に相当する距離だけ左側に位置し、観察者３Ｂ
は移動した位置においても適正に立体視を行うことがで
きることになる。

【００２０】なお、プロジェクター１Ｌ，１Ｒ、及びシ
ャッタ手段４Ｌ，４Ｒは、図３に示しているように、こ
れらを近接させて配置するとともに左と右を入れ代るこ
とも可能である。また、光量が下がってしまうことにな
るが、レンチキュラーレンズ２ａ，２ｃに代えてパララ
ックスバリアを用いることも可能である。

【００２１】また、各プロジェクターの投射レンズの前
方に各々シャッタ手段４Ｌ，４Ｒを配置する代わりに、
図４に示すように、狭幅の映像結像領域の大きさに対応
したシャッタ領域を有するシャッタ手段６を前記拡散板
２ｂの光入射面側（光出射面側でもよい）に配置しても
よい。更に、観察者の位置に応じて表示映像を異ならせ
る（多方向から撮影した映像を適宜切り換えて表示す
る）ことで、いわゆる多眼式の眼鏡無し立体映像表示装
置を構成することもできる。狭幅の映像結像領域の各レ
ンズ部２１ｃによる観察位置での像の幅は眼間距離より
小さければよく、幅が狭い程、観察者の移動に対し映像
がなめらかに変化する。なお、以上のような変形は、下
記の実施の形態２においても適用可能である。

【００２２】（実施の形態２）以下、この発明の第２の
実施の形態を図に基づいて説明する。

【００２３】図５は、この実施の形態の二つの片眼用シ
ステムから成る眼鏡無し立体映像表示装置の概略構成を
示した説明図である。右眼用システムは、図１に示した
構成のうち、右眼用のプロジェクター１Ｒと、シャッタ
手段４Ｒと、入射側レンチキュラーレンズ２ａに相当す
る入射側レンチキュラーレンズ２ａ′と、拡散板２ｂ
と、出射側レンチキュラーレンズ２ｃと、を備える。左
眼用システムは、図１に示した構成のうち、左眼用のプ
ロジェクター１Ｌと、シャッタ手段４Ｌと、入射側レン
チキュラーレンズ２ａに相当する入射側レンチキュラー
レンズ２ａ′と、拡散板２ｂと、出射側レンチキュラー
レンズ２ｃと、を備える。また、図示はしていないが、
観察者３の頭部位置を検出するセンサ１０及びシャッタ
制御手段５が設けられる。

【００２４】図６は、左眼用システムの説明図である。
右眼用システムについては、表示する映像が異なるだけ
で、構成及び機能は左眼用システムと基本的に同じであ
るので図示を省略し、以下は、左眼用システムについて
のみ説明する。入射側レンチキュラー２ａ′のレンズピ
ッチは、図１の入射側レンチキュラーレンズ２ａのレン
ズピッチの１／２に設定されており、拡散板２ｂには左
眼映像のみが形成される。一つ一つの左眼画素像領域の
大きさは図１と同様であり、また、狭幅の映像結像領域
（発光ポイント）の大きさも図１と同様である。

【００２５】ハーフミラー１１は、左眼用システムから
の左眼映像を透過させ、右眼用システムからの右眼映像
を反射させることにより、各々の映像光を観察者３Ａ，
３Ｂの眼に導くようになっている。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、左右映像を入れ換えるための手段を必要とせず、ま
た、多人数で観察している場合でも各人が適正に立体映
像を観察することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の眼鏡無し立体映像表
示装置を示す説明図である。

【図２】図１の状態から一人の観察者が眼間距離移動し
たときの状態を示した説明図である。

【図３】図１におけるプロジェクターの配置の変更例を
示した説明図である。

【図４】この発明の実施の形態１の変形例であって、シ
ャッタを拡散板の手前位置に配置した形態の眼鏡無し立
体映像表示装置の説明図である。

【図５】この発明の実施の形態２の眼鏡無し立体映像表
示装置を示す説明図である。

【図６】図５の左眼用システムを拡大して示した説明図
である。

【図７】従来の眼鏡無し立体映像表示装置を示した説明
図である。

【図８】図７の構成において、右眼用映像と左眼用映像
を観察できる領域が交互に存在することを説明するため
の説明図である。

【図９】図７の構成において、観察者の位置に応じて左
右表示映像を切り換える様子を示した説明図である。

【図１０】図７の構成において、観察者の位置に応じて
左右表示映像を切り換える様子を示した説明図である。

【符号の説明】

１Ｌ 左眼用プロジェクター １Ｒ 右眼用プロジェクター ２ スクリーン ２ａ 入射側レンチキュラーレンズ ２ｂ 拡散板 ２ｃ 出射側レンチキュラーレンズ ４Ｌ 左眼用のシャッタ手段 ４Ｒ 右眼用のシャッタ手段 ５ シャッタ制御手段 １０ センサ １１ ハーフミラー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左眼用の映像を投写する第１のプロジェ
   クターと、右眼用の映像を投写する第２のプロジェクタ
   ーと、各プロジェクターから投写される左右の像を拡散
   板上に交互に結像する結像手段と、透光と遮光を切り換
   えることができるシャッタ領域を横方向に複数備え、前
   記拡散板上の各画素像領域内でそれより狭い幅の映像光
   到達狭幅領域を形成するシャッタ手段と、左眼画素像領
   域内の左眼映像光到達狭幅領域の像を観察者の左眼に、
   右眼画素像領域内の右眼映像光到達狭幅領域の像を観察
   者の右眼にそれぞれ導く導光手段と、観察者の位置を検
   出するセンサの出力に基づいて前記シャッタ領域の透光
   と遮光を制御するシャッタ制御手段と、を備えた眼鏡無
   し立体映像表示装置。
2. 【請求項２】 左眼用システムと、右眼用システムと、
   一方のシステムからの映像光を透過し、他方のシステム
   からの映像光を反射することで、左眼用システムからの
   左眼用映像及び右眼用システムからの右眼用映像を観察
   者の眼に導くハーフミラーとから成り、 前記左眼用システムは、左眼用の映像を投写する第１の
   プロジェクターと、前記第１のプロジェクターから投写
   される左眼画素像を拡散板上に所定幅で結像する結像手
   段と、透光と遮光を切り換えることができるシャッタ領
   域を横方向に複数備え、前記拡散板上の各画素像領域内
   でそれより狭い幅の映像光到達狭幅領域を形成するシャ
   ッタ手段と、各画素像領域内の映像光到達狭幅領域の像
   を観察者の左眼に導く導光手段と、観察者の位置を検出
   するセンサの出力に基づいて前記シャッタ領域の透光と
   遮光を制御するシャッタ制御手段と、を備え、 前記右眼用システムは、右眼用の映像を投写する第２の
   プロジェクターと、前記第２のプロジェクターから投写
   される右眼画素像を拡散板上に所定幅で結像する結像手
   段と、透光と遮光を切り換えることができるシャッタ領
   域を横方向に複数備え、前記拡散板上の各画素像領域内
   でそれより狭い幅の映像光到達狭幅領域を形成するシャ
   ッタ手段と、各画素像領域内の映像光到達狭幅領域の像
   を観察者の右眼に導く導光手段と、観察者の位置を検出
   するセンサの出力に基づいて前記シャッタ領域の透光と
   遮光を制御するシャッタ制御手段と、を備えていること
   を特徴とする眼鏡無し立体映像表示装置。
3. 【請求項３】 前記シャッタ手段は、前記各プロジェク
   ターの投射レンズの前方に各々配置され、透光と遮光を
   切り換えることができるシャッタ領域を前記投射レンズ
   より狭い幅で横方向に２以上備えて成ることを特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載の眼鏡無し立体映像表示
   装置。
4. 【請求項４】 前記シャッタ手段は、前記拡散板の光入
   射面側又は光出射面側に配置され、透光と遮光を切り換
   えることができるシャッタ領域を前記各画素像領域より
   狭い幅で横方向に２以上備えて成ることを特徴とする請
   求項１又は請求項２に記載の眼鏡無し立体映像表示装
   置。