JPH09146044A - 立体映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鏡面反射型光変調器を搭載した立体画像表示
装置に関し、高輝度の立体画像表示ができる上、光学系
を小型に、かつ、コンパクトにできるようにした立体画
像表示装置の提供を目的とする。 【解決手段】 光源１光を第１偏光ビームスプリッター
２に入射して、Ｐ波光とＳ波光とに分離し、このＰ波光
から左眼用鏡面反射型光変調器３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ
により形成した左眼用画像と、Ｓ波光から右眼用鏡面反
射型光変調器４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂにより形成した右
眼用画像とを偏光ビームスプリッター２とに入射させて
合成し、投写レンズ５でスクリーン６に投射させる。

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、鏡面反射型光変
調器を搭載した立体映像表示装置に関し、特に高輝度の
立体映像表示ができる上、光学系を小型に、かつ、コン
パクトにできるようにした立体映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の立体映像表示装置は、例えば図３
に示すように、光源１から出射される光を偏向ビームス
プリッター２に入射させ、Ｐ波光とＳ波光との２つの光
に分離し、Ｐ波光は例えば右眼用映像を形成する液晶パ
ネル３Ｒを透過して投写レンズ５Ｒに入射させ、投写レ
ンズ５Ｒからスクリーン６の右眼用画素Ｒに投写し、Ｓ
波光は例えば位相差フィルム１５で９０°回転させてＰ
波光に偏光方向を回転させた後、例えば左眼用映像を形
成する別の液晶パネル３Ｌを透過して投写レンズ５Ｌに
入射させ、投写レンズ５Ｌからスクリーン６の左眼用画
素Ｌに投写している。

【０００３】両投写レンズ５Ｌ・５Ｒから投写される映
像が結ばれるスクリーン６の前、又は後、もしくは前後
にレンチキュラレンズ７、パララックスバリアなどを配
置する場合には、これらレンチキュラレンズ７、パララ
ックスバリアなどによって左眼用映像と右眼用映像とが
分離され、観察者が左右の眼でそれぞれに対応する映像
を見ることにより立体映像を鑑賞できる。

【０００４】また、上記位相差フィルム４を省略し、ス
クリーン６にＰ波光からなる右眼用映像とＳ波光からな
る左眼用映像とを形成し、観察者が偏光メガネをかけて
左右の眼でそれぞれに対応する映像を見ることにより立
体映像を鑑賞できるようにしたものもある。

【０００５】ところで、最近になって、一平面上にマト
リックス状に多数の微小なミラーを配置し、このミラー
の向きを変化させることにより、所定の方向に反射され
る光をオンオフする鏡面反射型光変調器が開発されてい
る。

【０００６】更に、この鏡面反射型光変調器に２色以上
の入射光を互いに異なる入射角から照射し、鏡面反射型
光変調器の各画素を構成するミラーの傾斜方向を時分割
制御して２色以上の入射光を同じ方向に反射させ、これ
により、各画素の色合成ができるようにしたプロジェク
タ装置（特開平７−２０９６２１号公報参照）や、３つ
の鏡面反射型光変調器を用い、各鏡面反射型光変調器で
形成される赤色（Ｒ）映像、緑色（Ｇ）映像あるいは青
色（Ｂ）映像をプリズムで合成し、投写レンズを介して
カラー映像を投写するようにしたプロジェクタ装置（特
開平７−３６０１２号公報参照）が提案されている。

【０００７】しかし、この鏡面反射型光変調器を用いた
立体映像表示装置はこれまでのところ見当たらない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した液晶パネルを
用いる立体映像表示装置によれば、液晶パネル内での光
損失が多く、画面が暗く見えるという問題がある。又、
光学系を必要とするために、光学系が大型でとこれを制
御する手段を含めた２系統の映像形成手段が必要にな
り、部品点数が多く、構成が複雑になる嫌いがある。

【０００９】この発明は、上記の事情を鑑みてなされた
ものであり、光損失が少ない鏡面反射型光変調器を搭載
した立体映像表示装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る鏡面反射
型光変調器を搭載した立体映像表示装置は、上記の目的
を達成するため、光源と、Ｐ波光とＳ波光との一方を透
過し、その他方を反射する偏光ビームスプリッターと、
左眼用映像を形成し、このＰ波光又はＳ波光をその入射
方向と逆方向に反射する左眼用鏡面反射型光変調器と、
右眼用映像を形成し、前記Ｓ波光又はＰ波光をその入射
方向と逆方向に反射する右眼用鏡面反射型光変調器と、
偏光ビームスプリッターと左眼用鏡面反射型光変調器と
の間及び偏光ビームスプリッターと右眼用鏡面反射型光
変調器との間に配置される各λ／４位相差フィルムと、
左眼用鏡面反射型光変調器及び右眼用鏡面反射型光変調
器から前記偏光ビームスプリッターを経て入射する左眼
用映像及び右眼用映像をスクリーンに投写する投写レン
ズと、を備える。

【００１１】この発明においては、光源から出射された
光に含まれているＰ波光は偏光ビームスプリッターを透
過し、Ｓ波光は反射される。例えばこのＳ波光で右眼用
映像を形成する場合、この分離されたＳ波光がλ／４位
相差フィルムを通ることにより円偏光となって右眼用鏡
面反射型光変調器に入射する。

【００１２】この右眼用鏡面反射型光変調器は、マトリ
ックス状に配置された多数の微小鏡面反射素子を有し、
各微小鏡面反射素子をそれぞれ２つ以上の安定状態に切
り替えることにより、その微小鏡面反射素子が光を反射
する方向をＳ波光の入射方向の逆方向と、その他の方向
とに切り替えるように構成されている。従って、右眼用
映像の白点に対応する微小鏡面反射素子は偏光ビームス
プリッターに正対する方向に向けて、Ｓ波光の入射方向
の逆方向に光を反射させ、右眼用映像の黒点に対応する
微小鏡面反射素子はもう一つの方向に向けてＳ波光の入
射方向の逆方向以外の方向に光を反射させ、これによ
り、右眼用映像が偏光ビームスプリッターに向かって出
射されることになる。

【００１３】この右眼用映像は微小鏡面反射素子により
反射されることで、円偏光の回転方向が逆転し、再びλ
／４位相差フィルムを通ることによりＰ波光に転換され
る。その結果、偏光ビームスプリッターに入射されると
この偏光ビームスプリッターを透過して、光源から偏光
ビームスプリッターへの入射光軸と直交する方向で偏光
ビームスプリッターから出射される。

【００１４】一方、偏光ビームスプリッターに入射され
たＰ波光は、偏光ビームスプリッターを透過して、左眼
用鏡面反射型光変調器に向かって出射され、λ／４位相
差フィルムを通ることにより円偏光となって左眼用鏡面
反射型光変調器に入射する。

【００１５】この右眼用鏡面反射型光変調器は、右眼用
鏡面反射型光変調器と同様に構成され、同様に左眼用映
像は微小鏡面反射素子により反射されることで、円偏光
の回転方向が逆転して偏光ビームスプリッターに向かっ
て出射し、この左眼用映像が再びλ／４位相差フィルム
を通ることによりＳ波光に変換された左眼用映像が偏光
ビームスプリッターに入射する。このＳ波光の左眼用映
像は偏光ビームスプリッターで反射して、Ｐ波光からな
る右眼用映像と同じ方向に向き変えられて偏光ビームス
プリッターから出射する。

【００１６】つまり、右眼用映像と左眼用映像は偏光ビ
ームスプリッターの同じ方向に出射されるので、１つの
投写レンズでこれらＰ波光の右眼用映像とＳ波光の左眼
用映像あるいはその合成映像をスクリーンに投写でき
る。従って、観察者は偏光メガネを着用して右眼用映像
と左眼用映像とをそれぞれの対応する眼で視覚すること
により立体映像を鑑賞することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施例を図面に基づい
て具体的に説明すれば、以下の通りである。

【００１８】図１はこの発明の一実施例に係るカラー立
体映像表示装置の原理図であり、このカラー立体映像表
示装置は、光源１と、この光源１から出射した光が入射
され、そのＰ波光を透過させると共にＳ波光を入射方向
に対して直角に反射する偏光ビームスプリッタ２と、こ
の第１偏光ビームスプリッタ２で反射されたＳ波光を右
眼用カラー映像に変調する右眼用映像形成部３と、偏光
ビームスプリッタ２を透過したＰ波光を左眼用カラー映
像に変調する左眼用映像形成部４と、偏光ビームスプリ
ッタ２で合成された右眼用カラー映像及び左眼用カラー
映像をスクリーン６に投写する投写レンズ５とを備えて
いる。

【００１９】前記右眼用映像形成部３は、偏光ビームス
プリッタ２から出射されたＳ波光が入射されるダイクロ
イックプリズム３１を備え、このダイクロイックプリズ
ム３１によりＳ波光のＧ領域の光を透過させると共に、
その他のＲ領域の光、Ｂ領域の光をこの透過光に対して
直角で、互いに反対方向に向いた２方向に反射させてい
る。

【００２０】この右眼用映像形成部３には、３つに分割
された光に正対するように３つの鏡面反射型光変調器３
３Ｒ・３３Ｇ・３３Ｂが配置され、各鏡面反射型光変調
器３３Ｒ・３３Ｇ・３３Ｂとダイクロイックプリズム３
１との間にはそれぞれλ／４位相差フィルム３４が配置
される。

【００２１】図２に示すように、偏光ビームスプリッタ
２で反射されたＳ波光のＲ領域の光は更にダイクロイッ
クプリズム３１で反射され、λ／４位相差フィルム３４
を経て、右眼赤色映像用の鏡面反射型光変調器３３Ｒに
入射される。

【００２２】この鏡面反射型光変調器３３Ｒは、マトリ
ックス状に配置された多数の微小鏡面反射素子を有し、
各微小鏡面反射素子をそれぞれ２つ以上の安定状態に切
り替えることにより、その微小鏡面反射素子が光を反射
する方向をＳ波光の入射方向の逆方向と、その他の方向
とに切り替えるように構成されている。従って、右眼赤
色映像の白点に対応する微小鏡面反射素子はダイクロイ
ックプリズム３１及びλ／４位相差フィルム３４に正対
する方向に向けて、Ｓ波光の入射方向の逆方向に光を反
射させ、右眼赤色映像の黒点に対応する微小鏡面反射素
子はもう一つの方向に向けてＳ波光の入射方向の逆方向
以外の方向に光を反射させ、これにより、右眼赤色映像
がダイクロイックプリズム３１に向かって出射されるこ
とになる。右眼赤色映像を構成する光は、λ／４位相差
フィルム３４を透過する時にＳ波光が円偏光となり鏡面
反射型光変調器３３Ｒに入射し、更に鏡面反射型光変調
器３３Ｒで反射することで円偏光の回転方向が逆転し、
再びλ／４位相差フィルム３４を透過することによりＰ
偏光となる。このダイクロイックプリズム３１に逆入射
したＰ波光の右眼赤色映像はダイクロイックプリズム３
１で再び反射し、偏光ビームスプリッター２に入射し、
更に偏光ビームスプリッター２を透過して、光源１から
偏光ビームスプリッター２への入射光軸と直角で右眼用
映像形成部３と反対側に向かって出射する。

【００２３】ダイクロイックプリズム３１を透過したＧ
領域の光は、λ／４位相差フィルム３４を透過すること
で円偏光となり、右眼緑色用鏡面反射型光変調器３３Ｇ
に入射され、右眼赤色用鏡面反射型光変調器３３Ｒと同
様にして右眼緑色映像を形成してダイクロイックプリズ
ム３１の方向に反射することで、円偏光の回転方向が逆
転し、λ／４位相差フィルム３４を透過することで、Ｐ
波光の右眼緑色映像としてダイクロイックプリズム３１
を透過した後、偏光ビームスプリッター２に入射し、更
に偏光ビームスプリッター２を透過して、光源１から偏
光ビームスプリッター２への入射光軸と直角で右眼用映
像形成部３と反対側に向かって出射する。

【００２４】ダイクロイックプリズム３１で反射したＢ
領域の光は、λ／４位相差フィルム３４を透過すること
で円偏光となり、右眼青色用鏡面反射型光変調器３３Ｂ
に入射され、右眼赤色用鏡面反射型光変調器３３Ｒ及び
右眼緑色用鏡面反射型光変調器３３Ｇと同様にして右眼
青色映像を形成してダイクロイックプリズム３１の方向
に反射することで円偏光の回転方向が逆転し、λ／４位
相差フィルム３４を透過することでＰ波光の右眼青色映
像としてダイクロイックプリズム３１に入射し、このダ
イクロイックプリズム３１で反射され、更に偏光ビーム
スプリッター２を透過して、光源１から偏光ビームスプ
リッター２への入射光軸と直角で右眼用映像形成部３と
反対側に向かって出射する。

【００２５】つまり、右眼用映像形成部３からはそれぞ
れＰ波光の右眼カラー映像のデータが偏光ビームスプリ
ッター２に入射され、この偏光ビームスプリッター２を
透過して、偏光ビームスプリッター２の右眼用映像形成
部３と反対側に配置された投写レンズ５に入射されるの
である。

【００２６】一方、光源１から偏光ビームスプリッタ２
に入射され、これを透過して左眼用映像形成部４に入射
した光は、左眼用映像形成部４に設けたダイクロイック
プリズム４１によってＲ領域、Ｇ領域、Ｂ領域の光が三
方向に分離され、３つに分割された光に正対するように
配置された３つの鏡面反射型光変調器４３Ｒ・４３Ｇ・
４３Ｂにλ／４位相差フィルム４４を経て入射し、それ
ぞれ左眼赤色映像、左眼緑色映像、左眼青色映像に変調
された後、再びλ／４位相差フィルム４４を経てＳ波光
に変換されてからダイクロイックプリズム４１に入射
し、このダイクロイックプリズム４１によって左眼カラ
ー映像に合成されてから偏光ビームスプリッタ２に入射
し、この偏光ビームスプリッタ２で反射されて、光源１
から偏光ビームスプリッター２への入射光軸と直角で右
眼用映像形成部３と反対側、即ち、右眼用カラー映像の
出射方向と同じ方向に向かって出射する。

【００２７】上記投写レンズ５は偏光ビームスプリッタ
ー２から出射された右眼用カラー映像と左眼用カラー映
像とをスクリーン６に拡大投写し、このスクリーン６に
Ｐ波光からなる右眼用カラー映像と、Ｓ波光からなる左
眼用カラー映像とを偏光メガネを通して見ることによ
り、右眼映像と左眼映像とを分離して対応する眼で観察
でき、これにより、カラー立体映像を鑑賞することがで
きるのである。

【００２８】ここで重要なことは、光源１から投写レン
ズ５に至る光学系に光損失の大きい液晶パネルが用いら
れていないことであり、液晶パネルを用いて立体映像を
表示している従来例に比べて格段に輝度の高い映像が得
られることである。又、一つの投写レンズ５を用いるだ
けであるので、立体映像を形成するために２枚の投写レ
ンズいている従来例に比べて、部品点数を少なくできる
と共に、小型化及びコンパクト化を図ることができる。

【００２９】しかも、光源１から投写レンズ５にいたる
光学系としては、左右映像にわけるための偏光ビームス
プリッタ２を設けるだけで済むから、光学系を小型に、
かつ、コンパクトにすることができる。

【００３０】その上、左又は左のカラー映像を形成する
ためには、ダイクロイックプリズム３１又は４１を設
け、それぞれ３枚の鏡面反射型光変調装置３３Ｒ・３３
Ｇ・３３Ｂ又は４３Ｒ・４３Ｇ・４３Ｂを設けるだけで
済み、光学系を小型に、かつ、コンパクトにすることが
できる。

【００３１】この発明の他の実施例においては、右眼用
映像形成部と左眼用映像形成部とがそれぞれ１枚の鏡面
反射型光変調器と、この鏡面反射型光変調器と偏光ビー
ムスプリッタとの間に配置された回転カラーフィルター
とを備え、この回転カラーフィルタの色替わりのタイミ
ングに同期して鏡面反射型光変調器を駆動することによ
り、１枚の鏡面反射型光変調器で右眼用カラー映像又は
左眼用カラー映像を形成するようにしている。この場合
には、右眼用映像形成部と左眼用映像形成部とのダイク
ロイックプリズムを省略できるので、カラー立体映像全
体として一層小型に、且つ、コンパクトにすることがで
きる。

【００３２】なお、この回転カラーフィルターに代え
て、ダイクロイックミラーと液晶シャッターとを組み合
わせた時分割色分離装置を用いることも可能である。

【００３３】もちろん、この発明を白黒映像の立体映像
形成装置に適用することは可能であり、この場合には、
前記偏光ビームスプリッタの光源からの透過光と光源か
らの反射光とが出射する側にそれぞれ１枚の鏡面反射型
光変調装置を配置すればよい。

【００３４】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明は、光
源と、Ｐ波光とＳ波光との一方を透過し、その他方を反
射する偏光ビームスプリッターと、左眼用映像を形成
し、このＰ波光又はＳ波光をその入射方向と逆方向に反
射する左眼用鏡面反射型光変調器と、右眼用映像を形成
し、前記Ｓ波光又はＰ波光をその入射方向と逆方向に反
射する右眼用鏡面反射型光変調器と、偏光ビームスプリ
ッターと左眼用鏡面反射型光変調器との間及び偏光ビー
ムスプリッターと右眼用鏡面反射型光変調器との間に配
置される各λ／４位相差フィルムと、左眼用鏡面反射型
光変調器及び右眼用鏡面反射型光変調器から前記偏光ビ
ームスプリッターを経て入射する左眼用映像及び右眼用
映像をスクリーンに投写する投写レンズとを備えるの
で、光源と投写レンズとの間に光損失が大きい液晶パネ
ルを介在させた従来例に比べると光損失が少なく、高輝
度の映像を観察できるようになる。

【００３５】又、偏光ビームスプリッターを中心にその
四方に光源と、λ／４位相差フィルム及び左眼用鏡面反
射型光変調器と、λ／４位相差フィルム及び右眼用鏡面
反射型光変調器と、投写レンズとを配置する簡単な構成
である上、これらの間の光学系の構成が非常に簡単であ
り、立体映像装置全体として小型に、かつコンパクトに
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の原理図である。

【図２】この発明の右眼赤色映像を形成する原理を示す
原理図である。

【図３】従来例の構成図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 偏向ビームスプリッター ３ 右眼用映像形成部 ４ 左眼用映像形成部 ５ 投写レンズ ３１、４１ ダイクロイックプリズム ３３Ｒ、３３Ｇ、３３Ｂ 鏡面反射型光変調器 ３４ λ／４位相差フィルム ４３Ｒ、４３Ｇ、４３Ｂ 鏡面反射型光変調器 ４４ λ／４位相差フィルム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、Ｐ波光とＳ波光との一方を透過
   し、その他方を反射する偏光ビームスプリッターと、左
   眼用映像を形成し、このＰ波光又はＳ波光をその入射方
   向と逆方向に反射する左眼用鏡面反射型光変調器と、右
   眼用映像を形成し、前記Ｓ波光又はＰ波光をその入射方
   向と逆方向に反射する右眼用鏡面反射型光変調器と、偏
   光ビームスプリッターと左眼用鏡面反射型光変調器との
   間及び偏光ビームスプリッターと右眼用鏡面反射型光変
   調器との間に配置される各λ／４位相差フィルムと、左
   眼用鏡面反射型光変調器及び右眼用鏡面反射型光変調器
   から前記偏光ビームスプリッターを経て入射する左眼用
   映像及び右眼用映像をスクリーンに投写する投写レンズ
   とを備えることを特徴とする立体映像表示装置。
2. 【請求項２】 光源から偏光ビームスプリッターを経て
   出射されるＰ波光又はＳ波光をダイクロイックプリズム
   に入射させて、このダイクロイックプリズムを透過する
   光と、互いに反対方向に反射される２つの光とに分離
   し、それぞれこれら３つの光を受けてその入射方向に反
   射する右眼Ｒ・Ｇ・Ｂ各色映像用光変調器と、左眼Ｒ・
   Ｇ・Ｂ各色映像用光変調器とが設けられる請求項１に記
   載の立体映像表示装置。