JPH085957A - メガネ無し立体表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画面の全域に渡って良好な立体視が行えるメ
ガネ無し立体表示装置を提供することを目的とする。 【構成】 液晶プロジェクタ１Ｒ，１Ｌと、これらの映
像が結像される結像面に配置される拡散板３と、拡散板
３の観測者側に配置されるパララックスバリア５と、上
記拡散板３の前記液晶プロジェクタ側に配置されるレン
チキュラーレンズ板４とを備えたメガネ無し立体表示装
置において、前記レンチキュラーレンズ板４の前記液晶
プロジェクタ側に、前記液晶プロジェクタ１Ｒ，１Ｌか
らの投影光を平行光にするフレネルレンズ６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画面の全域に渡って良
好な立体視が行えるメガネ無し立体表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メガネ無し立体表示装置として、代表的
なパララックスバリア方式の立体表示装置では、例え
ば、液晶プロジェクタなどの映像投影装置から投影され
る右目用映像と左目用映像とを拡散板に結像させ、その
像をパララックスバリアを通して見るようにしている。

【０００３】図３に示すように、拡散板２１には右目用
映像の画像Ｒと左目用映像の画像Ｌとがブラックの領域
３４と呼ばれる映像が存在しない部分を挟んで交互に結
像され、拡散板２１の観測者側に配置されたパララック
スバリア２２の開口を通して右目で右目用映像の各画素
Ｒを見ると同時に左目で左目用映像の各画素Ｌを見るこ
とにより立体映像を感じることができる。

【０００４】そして、図４に示すように、パララックス
バリア２２の一つの開口を通して右目用映像の画素Ｒが
見える範囲３１と、左目用映像の画素Ｌが見える範囲と
は部分的に重複しており、この右目用映像の画素Ｒと左
目用の画素Ｌとが見える範囲はクロストークの領域３３
と呼ばれ、このクロストークの領域３３に観測者の目が
入ると立体視が不可能になる。

【０００５】このクロストークの領域３３は、立体映像
を観測できる目の横方向の移動範囲を制限するものであ
るので、無いのが好ましい。

【０００６】前記クロストークの領域３３を無くすため
には、図５に示すように、ブラックの領域３４よりもパ
ララックスバリア２２の開口部の幅を狭くして（或い
は、パララックスバリア２２の開口部の幅よりもブラッ
クの領域３４の幅を大きくして）、観測者の目の位置で
右目用映像の各画素Ｒを観測できる範囲３１と、左目用
映像の各画素Ｌとが見える範囲３２とが重複することな
く連続するようにすればよい。

【０００７】ところで、このパララックスバリア方式の
立体表示装置において、観測される１画素当たりの輝度
は、図９に示すように、拡散板２１上での１画素の輝度
を£、目がパララックスバリア２２を通して画素開口部
を見込む領域をｘ、拡散板２１上の画素開口部の幅をｗ
とすれば、ｘ＜ｗの場合は£・ｘ／ｗとなり、ｘ＞ｗの
場合は£となる。

【０００８】一般によく使用される液晶パネルの画素開
口率は５０％以上であるので、拡散板上の画素開口率も
５０％以上となり、前記クロストークの領域３３を無く
すためにパララックスバリア２２の開口率を小さくする
と、ｘ＜ｗを満たしつつｘが小さくなるため、観測され
る１画素当たりの輝度が低くなることは明らかである。

【０００９】このパララックスバリア方式の立体表示装
置において、観測者が左右方向に移動した場合の輝度の
変化は、一般にパララックスバリア２２の開口幅が各画
素Ｒ，Ｌの幅よりも多く設定されるので、図６に示すよ
うに、最大輝度£が得られる範囲６１を中心にして、そ
の左右両側の範囲６２，６３では中心から離れるにつれ
て次第に輝度が低下するというように変化する。

【００１０】以上の事柄より、パララックスバリア方式
において画素開口率が小さくても十分な輝度が得られる
場合は、図５のようなクロストークの無い設計で、拡散
板上のブラック幅の比率ができるだけ高いことが最適な
立体視の条件であることが分かる。

【００１１】ところで、映像投影装置として液晶プロジ
ェクタを用いた場合、拡散板上に結像された映像のブラ
ック幅の比率は液晶パネルのブラック幅の比率と一致す
るので、クロストークの領域３３を無くすためにブラッ
クの領域３４よりもパララックスバリア２２の開口部の
幅を狭くするとパララックスバリア２２の開口率が著し
く小さくなり、映像投影装置の光源からの光の利用効率
が低くなる。

【００１２】そこで、パララックスバリア２２の開口率
を一定以上に設定し、このパララックスバリア２２の開
口部の幅よりも拡散板２１上に結像された映像のブラッ
クの領域３４の幅を大きくしてクロストークの領域３３
を無くすことが考えられ、しかも、これを十分な輝度を
保ったまま行うために、図７に示すように、拡散板２１
の映像投影装置側にレンチキュラレンズ４０を配置する
ことが考えられる。

【００１３】これによれば、レンチキュラレンズ４０の
各蒲鉾状レンズの屈折作用により、映像投影装置４１か
ら投影された映像を拡散板２１上に縦のストライプ状に
結像させ、拡散板２１上の映像のブラックの比率を、映
像投影装置のブラック幅の比率よりも高くすることがで
きる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く拡散板２１の画素幅を狭くし、観察者側に設置した
パララックスバリア２２を通して立体視を最適な状態で
観察し得るとしても、図８に示すように、レンチキュラ
レンズ４０の収差に起因して拡散板３の中央部と端では
画素幅が異なって映し出されることになる。即ち、以上
説明した画素幅を狭くすることによるブラックの比率拡
大が当該拡散板２１全域にわたって十分に図ることがで
きず、クロストークを十分に防止し得ない。

【００１５】一方、拡散板を挟んで投影映像の入射側と
出射側の双方にレンチキュラーレンズを配置するダブル
レンチキュラー方式を用いる場合においては、拡散板上
の右目用画素と左目用画素とが同一画素幅で（更にはブ
ラック部を持たずに）連続させることが望ましいのであ
るが、前述と同様、レンチキュラレンズの収差に起因し
て拡散板の中央部と端では画素幅が異なって映し出され
ると、拡散板の全域において上記のごとく右目用画素と
左目用画素とを同一画素幅で連続させることが困難にな
る。

【００１６】本発明は、上記の事情に鑑み、拡散板の中
央と端の方で同一の画素幅を確保して良好な立体視を行
うことができるメガネ無し立体表示装置を提供すること
を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のメガネ無し立体
表示装置は、上記の課題を解決するために、映像投影装
置から投影される映像を入射側のレンチキュラーレンズ
で拡散板上に形成し、この映像を出射側のレンチキュラ
ーレンズ或いはパララックスバリアを介して観察するよ
うにしたメガネ無し立体表示装置において、前記映像投
影装置から前記拡散板に至る映像光路上にフレネルレン
ズを配置したことを特徴とする。

【００１８】

【作用】上記の構成によれば、映像投影装置からの広が
りを持つ投影光が、フレネルレンズの屈折作用によって
レンチキュラーレンズおよび拡散板に対して略垂直に、
或いはレンチキュラーレンズを経た後フレネルレンズの
屈折作用によって拡散板に対して略垂直に進むことにな
り、前記レンチキュラーレンズの収差に影響されずに拡
散板の中央部と端とで画素幅を略同一幅とすることがで
きる。従って、パララックスバリアを用いる方式におい
て中央部と端の方のいずれも画素幅を狭くしてブラック
の比率拡大を図ることができ、画面の全域に渡って輝度
の低下を防止しつつクロストークの低減を図ることがで
きる。一方、ダブルレンチキュラー方式による場合にお
いても、レンチキュラーレンズの収差の影響を受けず
に、拡散板の全域において右目用画素と左目用画素とを
均一な幅で連続させることが可能になり、立体視の最適
化を図ることができる。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明をその実施例を示す図１に基
づいて説明する。

【００２０】図１に示すように、本実施例のメガネ無し
立体表示装置は、映像投影装置としての液晶プロジェク
タ１Ｒ，１Ｌ（以下、これら二つの液晶プロジェクタを
特に区別しない場合には単に符号１のみを付記する）
と、スクリーン２と、フレネルレンズ６とを備える。

【００２１】スクリーン２は、液晶プロジェクタ１が投
影する映像の結像面に配置される拡散板３と、この拡散
板３の液晶プロジェクタ１側に配置されるレンチキュラ
ーレンズ板４と、上記拡散板３の観測者側に配置される
パララックスバリア５とにより構成される。

【００２２】また、フレネルレンズ６は、前記レンチキ
ュラーレンズ板４の液晶プロジェクタ１側に配置された
ものであり、入射光を平行光にして出射させる作用を持
つようにその形状が定められている。

【００２３】液晶プロジェクタ１Ｒ，１Ｌにより投影さ
れた映像は、フレネルレンズ６により平行光とされてレ
ンチキュラーレンズ板４に入射する。そして、このレン
チキュラーレンズ板４を経て拡散板３上に縦縞ストライ
プ状に結像し、この像がパララックスバリア５の開口部
を通して観測者に観察される。

【００２４】上記レンチキュラーレンズ板４の蒲鉾状レ
ンズ部は、液晶プロジェクタ１の映像を収束させてスト
ライプ状に拡散板３に結像させるので、拡散板３上には
液晶プロジェクタ１の映像のブラックの比率よりも大き
いブラックの比率を有する映像を結像させることができ
る。

【００２５】上記パララックスバリア５は、前記拡散板
３上に結像された映像の各ブラックよりも小さいピッチ
で開口され、拡散板３上に結像された映像の各ブラック
の幅よりも開口が小さい多数の開口部を有し、各開口部
を拡散板３上に結像された映像の各ブラックの観測者側
で、スクリーン２から所定の距離にいる観測者が各開口
部を通して各開口部に対応する右目用映像の各画素Ｒと
左目用映像の各画素Ｌとが重複することなく連続して見
える位置に配置される。これにより、十分に高輝度の立
体映像をクロストークの領域なしに観察することができ
る。

【００２６】そして、上記のフレネルレンズ６によっ
て、液晶プロジェクタ１Ｒ，１Ｌにより投影される映像
は、平行光とされてレンチキュラーレンズ板４に入射す
ることになるので、前記レンチキュラーレンズの収差に
影響されずに拡散板３の中央部と端とで画素幅は略同一
幅となる。従って、拡散板３の中央部と端の方のいずれ
も画素幅を狭くしてブラックの比率拡大を図ることがで
き、前述した十分に高輝度の立体映像をクロストークの
領域なしに観察ができるという作用を拡散板３の全域で
享受することが可能になる。

【００２７】なお、液晶プロジェクタ１Ｒ，１Ｌの配置
がスクリーン２の中心からずれたとしても、上記作用を
得ることができる。

【００２８】（実施例２）以下、本発明の他の実施例を
図２に基づいて説明する。なお、実施例１と同様の機能
を有する部材には同一の符号を付記してその説明を省略
している。

【００２９】本実施例のメガネ無し立体表示装置は、実
施例１のメガネ無し立体表示装置が拡散板３の観測者側
にパララックスバリア５を配置しているのに対し、拡散
板３の観測者側に第２のレンチキュラーレンズ板７を配
置している点で相違する。この方式は、いわゆるダブル
レンチ方式と呼ぶものであり、実施例１の場合と異な
り、拡散板３上の右目用画素と左目用画素とがブラック
部を持たずに連続させるようにしている。

【００３０】かかるダブルレンチ方式のメガネ無し立体
表示装置においてレンチキュラーレンズ板４の液晶プロ
ジェクタ１側にフレネルレンズ６を配置することによ
り、レンチキュラーレンズ４の収差の影響を受けずに、
拡散板の全域において右目用画素と左目用画素とを均一
な幅で連続させることが可能になり、立体視の最適化を
図ることが可能になる。

【００３１】なお、以上の実施例では、フレネルレンズ
６をレンチキュラーレンズ板４の液晶プロジェクタ側に
配置したが、レンチキュラーレンズ板４の観察者側、す
なわちレンチキュラーレンズ板４と拡散板３との間に配
置しても同様の効果を得ることができる。この場合に
は、例えばレンチキュラーレンズ板４と拡散板３との間
に間隔を有する構成のスクリーン２において、当該間隔
を埋める構成のものとなり、フレネルレンズ６を含めた
構成のスクリーンとして一体化が図れるとともに、薄型
化も図ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、パララ
ックスバリアを用いる方式において中央部と端の方のい
ずれも画素幅を狭くしてブラックの比率を拡大し、画面
の全域に渡って輝度の低下を防止しつつクロストークの
低減を図ることができる。一方、ダブルレンチキュラー
方式による場合においても、レンチキュラーレンズの収
差の影響を受けずに、拡散板の全域において右目用画素
と左目用画素とを均一な幅で連続させることが可能にな
り、立体視の最適化を図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】本発明の一実施例に係るメガネ無し立体表示装
置の構成図である。

【図２】本発明の他の実施例に係るメガネ無し立体表示
装置の構成図である。

【図３】パララックスバリア方式の原理図である。

【図４】クロストーク領域の説明図である。

【図５】クロストーク領域のない設計のパララックスバ
リア方式の説明図である。

【図６】パララックスバリア方式における輝度の説明図
である。

【図７】拡散板の投影装置側にレンチキュラーレンズ板
を配置してクロストーク領域のない設計としたパララッ
クスバリア方式の説明図である。

【図８】レンチキュラーレンズ板の収差を説明するため
の模式図である。

【図９】パララックスバリア方式の最適条件の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 液晶プロジェクタ ２ スクリーン ３ 拡散板 ４ レンチキュラーレンズ板 ５ パララックスバリア ６ フレネルレンズ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年９月７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】このパララックスバリア方式の立体表示装
置において、観測者が左右方向に移動した場合の輝度の
変化は、一般にパララックスバリア２２の開口幅が各画
素Ｒ，Ｌの幅よりも広く設定されるので、図６に示すよ
うに、最大輝度£が得られる範囲６１を中心にして、そ
の左右両側の範囲６２，６３では中心から離れるにつれ
て次第に輝度が低下するというように変化する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のメガネ無し立体
表示装置は、上記の課題を解決するために、映像投影装
置から投影される映像を入射側のレンチキュラーレンズ
を介して拡散板上に形成し、この映像を出射側のレンチ
キュラーレンズ或いはパララックスバリアを介して観察
するようにしたメガネ無し立体表示装置において、前記
映像投影装置から前記拡散板に至る映像光路上にフレネ
ルレンズを配置したことを特徴とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】上記パララックスバリア５は、拡散板３上
に結像された映像の各ブラックの幅よりも開口が小さい
多数の開口部を有し、各開口部を拡散板３上に結像され
た映像の各ブラックの観測者側で、スクリーン２から所
定の距離にいる観測者が各開口部を通して各開口部に対
応する右目用映像の各画素Ｒと左目用映像の各画素Ｌと
が重複することなく連続して見える位置に配置される。
これにより、十分に高輝度の立体映像をクロストークの
領域なしに観察することができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るメガネ無し立体表示装
置の構成図である。

【図２】本発明の他の実施例に係るメガネ無し立体表示
装置の構成図である。

【図３】パララックスバリア方式の原理図である。

【図４】クロストーク領域の説明図である。

【図５】クロストーク領域のない設計のパララックスバ
リア方式の説明図である。

【図６】パララックスバリア方式における輝度変化の説
明図である。

【図７】拡散板の投影装置側にレンチキュラーレンズ板
を配置してクロストーク領域のない設計としたパララッ
クスバリア方式の説明図である。

【図８】レンチキュラーレンズ板の収差を説明するため
の模式図である。

【図９】パララックスバリア方式における輝度の説明図
である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金山 秀行 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 新井 一弘 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像投影装置から投影される映像を入射
   側のレンチキュラーレンズで拡散板上に形成し、この映
   像を出射側のレンチキュラーレンズ或いはパララックス
   バリアを介して観察するようにしたメガネ無し立体表示
   装置であって、前記映像投影装置から前記拡散板に至る
   映像光路上にフレネルレンズを配置したことを特徴とす
   るメガネ無し立体表示装置。