JPH0715750A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 観察者は移動した場合においても、黒表示す
ること無く、良好な立体映像を認識することが出来る投
写型立体映像表示装置を提供する。 【構成】 左眼用の画像と右眼用の画像とを列毎に交互
に表示する液晶パネルを備え、該液晶パネルの画像を外
部に投写する液晶プロジェクタ６と、前記液晶プロジェ
クタ６により左眼用の画素像と右眼用の画素像とが投影
結像され、且つ右眼用の画素情報と左眼用の画素情報と
を分離するレンチキュラスクリーン７とからなる投写型
立体映像表示装置であって、前記液晶パネルの出光側の
面に該液晶パネルの各画素毎に応じてマイクロレンズ１
７を有するマイクロレンズ基板１８を設け、前記マイク
ロレンズ１７の焦点位置Ｆを前記液晶パネルの画素の開
口部１２よりも光の入射側に位置させ、前記焦点位置Ｆ
よりも光の入射側に前記画素の虚像を形成することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は眼鏡を使用しない立体映
像表示装置等の投写型映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、視差の異なる画像が人間の左右の
眼に独立して知覚されるように電子的、光学的な手段を
用い、人間の両眼視差による立体知覚を利用して立体映
像表示を行う立体映像表示装置が提案されている。この
立体映像表示装置としては、観察者が偏光メガネ、液晶
シャッターメガネ等の特殊眼鏡を装着することにより、
観察者の左右の眼に独立した画像を認識させる眼鏡方式
と、レンチキュラ板やパララックスバリヤ等による光透
過時に指向性を有する光学スクリーンを配置し、観察者
の左右の眼に独立した画像を認識させる眼鏡無し方式と
がある。上記方式の中で、眼鏡無しでレンチキュラ板を
用いたものとしては、例えば、特開昭６３−２４８２９
３号公報や特開平３−６５９４３号公報等に開示されて
いる。

【０００３】図５は上述の眼鏡無しでレンチキュラ板を
用いた方式の投写型立体映像表示装置の原理を示す図で
ある。これは左眼用の映像情報を表示した画素Ｌ１、Ｌ
２・・・と右眼用の映像情報を表示した画素Ｒ１、Ｒ２
・・・とを水平方向に１個ずつ交互に配列し、その前面
に２画素分のピッチにほぼ一致する間隔でストライプ状
のレンチキュラレンズを多数配列したレンチキュラ板１
を配置したものである。この場合、各画素から発した光
束はレンチキュラ板１のレンズ屈折作用によって、図６
に示すように、レンチキュラ板１の前方に位置する観察
者の左右の眼Ｌ、Ｒに夫々到達する。即ち、左眼用の映
像情報を表示した画素Ｌ１から発せられた光束は左眼Ｌ
のみに到達し、右眼用の映像情報を表示した画素Ｒ１か
ら発せられた光束は右眼Ｒのみに到達する。尚、左眼
用、右眼用の画素Ｌ１、Ｌ２・・・、Ｒ１、Ｒ２・・・
には、人間が両眼視差によって立体知覚を行う状況と同
様な場合の視差を有する映像情報（以下、視差情報とい
う）が表示されており、これにより、観察者は立体映像
を認識する。

【０００４】また、視差情報を表示する表示パネルとし
て、左右の視差情報を有する画素とレンチキュラ板との
位置合わせが容易である液晶パネルが多く利用されてお
り、更に、大画面化を目的として、液晶プロジェクタを
用いた眼鏡無し方式の立体映像表示装置が、近年開発さ
れている。液晶プロジェクタは、光源からの光を映像信
号に応じた光学像を表示した液晶パネルに透過させ、こ
の光学像を投写レンズによってスクリーン上に拡大投写
するものである。そして、この液晶プロジェクタの代表
的な方式としては、ダイクロイックミラー等の色分離合
成光学系を用いて光源からの光に含まれているＲＧＢ３
原色を分離合成する、３枚の液晶パネルを用いた方式が
ある。

【０００５】上述した液晶プロジェクタを用いた眼鏡無
し方式の投写型立体映像表示装置には、以下に示す問題
がある。

【０００６】液晶パネルは液晶を駆動させるためのゲー
トラインやＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等が存在する領
域、即ちブラックマトリクスを有し、通常このブラック
マトリクスの領域は液晶パネルの液晶層よりも光の入射
側に設けられ、光源からの光を遮光するように施されて
いる。このため、１台の液晶プロジェクタを用いて２眼
式立体映像表示を行う場合、図６に示すように液晶プロ
ジェクタのスクリーンの役目をする拡散板２上には、左
眼用の画素Ｌ１、ブラックマトリクスＢＭ、右眼用の画
素Ｒ１、ブラックマトリクスＢＭ、左眼用の画素Ｌ２・
・・の順で結像される。更に、前記拡散板２の出光側に
設けられたレンチキュラ板１のレンズ結像作用により観
察者の仮想的な観察面３上には、左眼用の画像Ｌ１’、
ブラックマトリクス像ＢＭ’、右眼用の画像Ｒ１’、ブ
ラックマトリクス像ＢＭ’、左眼用の画像Ｌ２’・・・
の順で結像され、観察者の左右の眼Ｌ、Ｒには夫々、左
眼用の画像Ｌ１、Ｌ２・・・の情報、右眼用の画像Ｒ
１、Ｒ２・・・の情報が認識される。このため、観察者
が観察面３上において左右に移動する場合、視線がブラ
ックマトリクス像ＢＭ’の領域を横切る時が存在し、こ
の時、観察者は画面を黒表示として認識することにな
り、立体画像の画質が損なわれるという問題が生じる。

【０００７】また、液晶パネルのブラックマトリクス領
域は、上述した立体映像表示装置以外にも、２次元映像
を表示する通常の投写型映像表示装置においても、投写
映像を構成する各画素像の間にブラックマトリクス像を
形成し、投写映像の画質が劣化させる原因となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、眼鏡無し方式の立体映
像表示装置において、表示パネル中のブラックマトリク
ス部の存在により、観察者が左右に移動した場合におい
ても投写映像を黒表示として認識することを防止するこ
とを目的とするものである。

【０００９】また、本発明は２次元映像を表示する投写
型映像表示装置においても、表示パネル中のブラックマ
トリクス部の存在により、投写映像の画質が劣化するこ
とを防止することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の投写型映像表示
装置は、左眼用の画素と右眼用の画素とが列毎に交互に
存在する表示パネルを備え、該表示パネルの画像を外部
に投写するプロジェクタと、該プロジェクタにより投写
された画像結像され、且つ右眼用の画素情報と左眼用の
画素情報とを分離するスクリーンとからなる投写型立体
映像表示装置であって、前記表示パネルの出光側の面に
該表示パネルの各画素毎、あるいは各画素列毎に応じて
マイクロレンズを有するレンズ基板を設け、前記マイク
ロレンズの焦点位置を前記表示パネルの画素の開口部よ
りも光の入射側に位置させ、前記焦点位置よりも光の入
射側に上記画素の虚像を形成することを特徴とする。

【００１１】更に、本発明の投写型映像表示装置は、前
記表示パネルのブラックマトリクス部の幅をａ、開口部
の幅をｂとした場合、前記マイクロレンズから前記開口
部までの距離ｌと、前記マイクロレンズから前記虚像が
形成される面までの距離ｍとの比ｍ／ｌを（ａ＋ｂ）／
ｂよりも少許小さくしたことを特徴とする。

【００１２】また、本発明の投写型映像表示装置は、表
示パネルの画像を外部に投写するプロジェクタと、該プ
ロジェクタから投写された画像が結像されるスクリーン
とからなる投写型映像表示装置であって、前記表示パネ
ルの出光側の面に該表示パネルの各画素毎に応じてマイ
クロレンズを有するレンズ基板を設け、前記マイクロレ
ンズの焦点位置を前記表示パネルの画素の開口部よりも
光の入射側に位置させ、前記焦点位置よりも光の入射側
に上記画素の虚像を形成し、前記表示パネルのブラック
マトリクス部の幅をａ、開口部の幅をｂとした場合、前
記マイクロレンズから前記開口部までの距離ｌと、前記
マイクロレンズから前記虚像が形成される面までの距離
ｍとの比ｍ／ｌを（ａ＋ｂ）／ｂよりも少許小さくした
ことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、マイクロレンズから出射さ
れる光は、表示パネルの画素の拡大された虚像によるも
のであり、ブラックマトリクス部による影の部分は小さ
くなる。

【００１４】更に、前記比ｍ／ｌを（ａ＋ｂ）／ｂより
も少許小さくすることにより、前記ブラックマトリクス
部による影の部分は、殆ど無くなる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
詳細に説明する。

【００１６】図４は本実施例の２眼式の立体映像表示装
置の全体の構成を示す斜視図である。

【００１７】図中、５は立体映像情報発生器、６は液晶
プロジェクタ、７は拡散板８の出光面側にレンチキュラ
板９が設けられたレンチキュラスクリーンである。前記
液晶プロジェクタ６には、上記立体映像情報発生器５よ
り、２台のビデオカメラにより人間の左右の眼に対応す
るように撮影された左右の視差情報を有する映像信号が
入力される。前記液晶プロジェクタ６は夫々、左右の視
差情報を有する映像に応じた映像情報を有する光をレン
チキュラスクリーン７に投写する。この時、拡散板８上
には左眼用の第１の画素像と右眼用の第２の画素像とが
交互になるように結像され、レンチキュラ板９のレンズ
結像作用により、観察者は左眼には左眼用の画素情報が
入り、右眼には右眼用の画素情報が入り、両眼視差によ
り立体映像を認識する。

【００１８】図１は上記液晶プロジェクタ６内の表示パ
ネルである液晶パネルの構成を示す要部拡大図、図２は
上記液晶パネルの一部断面図である。

【００１９】図中、１０は液晶パネルの入光側の透明な
ガラス基板、１１はブラックマトリクス部、１２は開口
部、１３は液晶層、１４は透明電極よりなる画素電極、
１５はＴＦＴ、１６は出光側の透明なガラス基板であ
る。前記入光側のガラス基板１６の出光側の面には、各
画素電極１４に対応するようにマイクロレンズ１７を有
するマイクロレンズ基板１８が貼り付けられている。前
記マイクロレンズ１７の焦点位置Ｆは前記開口部１２よ
りも光の入射側であるガラス基板１０内に位置するよう
に設定されている。尚、この液晶パネルでは、右眼用の
画素と左眼用の画素とが画素列毎に交互に存在してい
る。

【００２０】図３に示すように、前記マイクロレンズ１
７から焦点位置Ｆまでの焦点距離ｆをマイクロレンズ１
７から物体面（実像面）ｓまでの距離ｌよりも大きく設
定した場合、マイクロレンズ１７から焦点位置Ｆよりも
更に離れた位置に虚像が映し出される虚像面ｔが形成さ
れる。この時、物体面ｓ上に形成されている実像の大き
さＯＰ及び虚像面ｔ上に形成される虚像の大きさＯ’
Ｐ’と、前記焦点距離ｆ及び距離ｌとの関係は、下記の
数１に示す通りである。

【００２１】

【数１】

【００２２】本実施例では、ブラックマトリクス部１１
及び開口部１２が形成されている面を物体面ｓとし、ブ
ラックマトリクス部１１の幅がａ、開口部１２の幅がｂ
である場合、マイクロレンズ１７から物体面ｓまでの距
離ｌとマイクロレンズ１７から虚像面ｔまでの距離ｍと
比ｍ／ｌが、（ａ＋ｂ）／ｂよりも少許小さくなるよう
に設定されている。

【００２３】このような構成の本実施例の立体映像表示
装置では、前記マイクロレンズ１７から出射された光
は、前記開口部１２が略（ａ＋ｂ）／ｂ倍に拡大された
虚像によるものであり、ブラックマトリクス部１１によ
る影の部分は隣接するマイクロレンズ１７から出射され
る光により殆どなくなる。従って、前記液晶プロジェク
タ６のレンチキュラスクリーン７上に投写される画像
は、前記マイクロレンズ１７により上記開口部１２が略
（ａ＋ｂ）／ｂ倍に拡大された虚像により構成されたも
のであり、ブラックマトリクス部１１による影の部分、
即ちブラックマトリクス像は殆ど存在しない。このた
め、観察者が左右に移動しても、ブラックマトリクス部
１１による影の部分を横切ることはなく、観察者は画面
を黒表示として認識するは無くなり、良質な立体画像を
認識することが出来る。

【００２４】尚、本実施例では、マイクロレンズ１７に
より画素の開口部１２を（ａ＋ｂ）／ｂ倍よりも少許小
さく拡大しているが、これは、液晶プロジェクタ６によ
り投写されレンチキュラスクリーン７上に映し出される
画素像は、拡散板８により実際に投写された画素像の大
きさよりも少許大きくなるためであり、これにより、レ
ンチキュラースクリーン上に映し出された画素像は隣接
する画素像同士が重なり合うことなく、ブラックマトリ
クス部１１による影の部分を無くすことが出来る。

【００２５】また、本実施例では、マイクロレンズ１７
を液晶パネルの画素毎に対応するように設けているが、
マイクロレンズをレンチキュラ板のように各レンズを各
画素列毎に上下方向に延びる蒲鉾状のものにより構成し
てもよい。この場合、レンチキュラスクリーンに投写さ
れる画像は、上下方向における各画素像間にはブラック
マトリクス部による影の部分が存在するが、左右方向に
おける各画素像間にはブラックマトリクス部による影の
部分が無くなるため、観察者は左右に移動しても、画面
を黒表示として認識することは無い。

【００２６】更に、レンチキュラ板の代わりにパララッ
クスバリヤを用いて左眼用の画素情報と右眼用の画素情
報とに分離しても良い。

【００２７】また、レンチキュラスクリーンではなく、
通常の透過型スクリーン、あるいは反射型スクリーンを
用いて、２次元の映像を表示する投写型映像表示装置に
おいても、液晶プロジェクタを上述の実施例と同様に構
成することにより、スクリーン上に投写される画像は、
各画素像間にブラックマトリクス部による像が存在せ
ず、良質な２次元映像を提供することが出来る。

【００２８】また、上述の実施例では、表示パネルとし
て液晶パネルを用いたが、液晶パネル以外でもブラック
マトリクス部と同様な部分が存在する表示パネルを用い
た場合においても、上記実施例と同様の効果を得ること
が出来る。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、レンチキュラスクリー
ンに投写される画像は、左右方向における各画素間に形
成されるブラックマトリクス部による影の部分が小さく
なるため、観察者は左右に移動した場合においても、黒
表示を認識することなく、良質な立体映像を観察するこ
とが出来る投写型立体映像表示装置を提供し得る。

【００３０】また、本発明によれば、通常の２次元映像
においても、スクリーンに投写される画像は、各画素像
間にブラックマトリクス部による影の部分が無くなり、
観察者に良質な映像を観察させることが出来る投写型映
像表示装置を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の投写型立体映像表示装置の液晶パネル
の要部拡大図である。

【図２】本発明の投写型立体映像表示装置の液晶パネル
の一部断面図である。

【図３】本発明の液晶パネルのマイクロレンズによる虚
像を示す図である。

【図４】本発明の投写型立体映像表示装置の全体構成図
である。

【図５】立体映像表示装置の原理を示す図である。

【図６】従来の立体映像表示装置の黒表示発生の原理を
示す図である。

【符合の説明】

６ 液晶プロジェクタ ７ レンチキュラスクリーン ８ 拡散板 ９ レンチキュラ板 １１ ブラックマトリクス部 １２ 開口部 １７ マイクロレンズ １８ マイクロレンズ基板 ｓ 物体面（虚像面） ｔ 虚像面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左眼用の画素と右眼用の画素とが列毎に
   交互に存在する表示パネルを備え、該表示パネルの画像
   を外部に投写するプロジェクタと、該プロジェクタによ
   り投写された画像が結像され、且つ右眼用の画素情報と
   左眼用の画素情報とを分離するスクリーンとからなる投
   写型立体映像表示装置であって、前記表示パネルの出光
   側の面に該表示パネルの各画素毎、あるいは各画素列毎
   に応じてマイクロレンズを有するレンズ基板を設け、前
   記マイクロレンズの焦点位置を前記表示パネルの画素の
   開口部よりも光の入射側に位置させ、前記焦点位置より
   も光の入射側に前記画素の虚像を形成することを特徴と
   する投写型映像表示装置。
2. 【請求項２】 前記表示パネルのブラックマトリクス部
   の幅をａ、開口部の幅をｂとした場合、前記マイクロレ
   ンズから前記開口部までの距離ｌと、前記マイクロレン
   ズから前記虚像が形成される面までの距離ｍとの比ｍ／
   ｌを（ａ＋ｂ）／ｂよりも少許小さくしたことを特徴と
   する請求項１記載の投写型映像表示装置。
3. 【請求項３】 表示パネルの画像を外部に投写するプロ
   ジェクタと、該プロジェクタから投写された画像が結像
   されるスクリーンとからなる投写型映像表示装置であっ
   て、前記表示パネルの出光側の面に該表示パネルの各画
   素毎に応じてマイクロレンズを有するレンズ基板を設
   け、前記マイクロレンズの焦点位置を前記表示パネルの
   画素の開口部よりも光の入射側に位置させ、前記焦点位
   置よりも光の入射側に前記画素の虚像を形成し、前記表
   示パネルのブラックマトリクス部の幅をａ、開口部の幅
   をｂとした場合、前記マイクロレンズから前記開口部ま
   での距離ｌと、前記マイクロレンズから前記虚像が形成
   される面までの距離ｍとの比ｍ／ｌを（ａ＋ｂ）／ｂよ
   りも少許小さくしたことを特徴とする投写型映像表示装
   置。