JPH11352442A - 複数人が同時に視認しうる立体映像表示システム - Google Patents
複数人が同時に視認しうる立体映像表示システムInfo
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- JPH11352442A JPH11352442A JP10318761A JP31876198A JPH11352442A JP H11352442 A JPH11352442 A JP H11352442A JP 10318761 A JP10318761 A JP 10318761A JP 31876198 A JP31876198 A JP 31876198A JP H11352442 A JPH11352442 A JP H11352442A
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
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- H04N13/363—Image reproducers using image projection screens
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数人が同時に視認しうる、立体（３次元）
多視点映像表示システムを提供すること。 【解決手段】 投射式と接触式とを組み合わせることに
より課題を解決した映像表示システムであって、映像表
示素子（２５）に縦列画素線別に交互に表示されている
左側及び右側の目に対応する映像を偏光フィルタ（２
４）を用いて画素線別に分離照明させ、主要構成部品が
互いに偏光方向に９０°の差異のある二つの照明部（５
３）と、フレネルレンズ又はこれに類似した特性を有す
る光学部品と、偏光フィルタ（２０、２１）と、そして
液晶表示素子又はこれに類似した映像表示素子（２５）
とからなり、左右の目に対応する視域（２７、２８）は
９０°の偏光差がある照明部からの光で形成する。
多視点映像表示システムを提供すること。 【解決手段】 投射式と接触式とを組み合わせることに
より課題を解決した映像表示システムであって、映像表
示素子（２５）に縦列画素線別に交互に表示されている
左側及び右側の目に対応する映像を偏光フィルタ（２
４）を用いて画素線別に分離照明させ、主要構成部品が
互いに偏光方向に９０°の差異のある二つの照明部（５
３）と、フレネルレンズ又はこれに類似した特性を有す
る光学部品と、偏光フィルタ（２０、２１）と、そして
液晶表示素子又はこれに類似した映像表示素子（２５）
とからなり、左右の目に対応する視域（２７、２８）は
９０°の偏光差がある照明部からの光で形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示素子の画
素線を相互間に偏光（Polarization）が９０°の差があ
り、幅（Width）が使用する表示素子の画素の大きさと
同様な偏光ストリップ（Polarizing Strip）が交互に平
行に配列されている偏光フィルタ（Polarizing Filte
r）又は画素線の大きさと同様の白色光（White Light）
ストリップを使用して、映像表示素子の対応する画素線
（Pixel Line）を選択的に照明することにより、立体又
は多視点映像表示が可能なものであり、且つ複数の人が
同時に視聴可能な表示装置の製作に関するものとして、
視域（Viewing Zone）は映像表示素子と平行に置かれて
いるフレネル（Fresnel）レンズのような透明光学素子
またはこれに類似した特性を有するホログラフィック光
学素子（Holographic Optical Element）のような光学
部品により形成されるようにしたものである。
素線を相互間に偏光（Polarization）が９０°の差があ
り、幅（Width）が使用する表示素子の画素の大きさと
同様な偏光ストリップ（Polarizing Strip）が交互に平
行に配列されている偏光フィルタ（Polarizing Filte
r）又は画素線の大きさと同様の白色光（White Light）
ストリップを使用して、映像表示素子の対応する画素線
（Pixel Line）を選択的に照明することにより、立体又
は多視点映像表示が可能なものであり、且つ複数の人が
同時に視聴可能な表示装置の製作に関するものとして、
視域（Viewing Zone）は映像表示素子と平行に置かれて
いるフレネル（Fresnel）レンズのような透明光学素子
またはこれに類似した特性を有するホログラフィック光
学素子（Holographic Optical Element）のような光学
部品により形成されるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の３次元映像表示装置は、無眼鏡式
（No Glasses Type）であり、投射式（Projection Typ
e）と接触式（Contact Type）に大別されている。投射
式の場合は、主に時分割（Time Multiplexing）方式の
フレネルレンズ（A. R. Traviset. al., "Time-Multipl
exed Three-Dimensional Video Display", J SID, V3,p
p203-205, 1995）、又はホログラフィックスクリーン
（Jung-Young Son et. al., "A Multiview 3 Dimension
al Imaging System with Full Color Capabilities", S
PIE V3295.）などを利用した多視点（Multiview）映像
表示を、接触式の場合は空間分割（Spatial Muitiplexi
ng）方式のレンチキュラー（Lenticular）板（R. Borne
r, "Autostereoskopische Ruckprojekions-und Flachbi
ldschirme",FKT, V48, pp.594-600, 1994）、視差障壁
（Parallax Barrier）板（H. Isono et. al., "Autoste
reoscopic 3-D Display Using LCD Generated Parallax
Barrier", 12th Int. Display Research Conference,
Japan, Display'92`, pp.303-306, 1992）、又はスリッ
ト型光源（Slit Type Light Source）（J. B. Eichenla
ub, "An Autostereoscopic Display for Use with a Pe
rsonal Computer", Proc. SPIE, V1256, pp.156-163, 1
990）などを視線追跡（Eye Tracking）機能と兼用し
て、多視点映像表示を行っている。かかる方式は、各方
式別に利点と欠点を有しているが、共通して２人以上の
視聴が容易にできないという問題点がある。
（No Glasses Type）であり、投射式（Projection Typ
e）と接触式（Contact Type）に大別されている。投射
式の場合は、主に時分割（Time Multiplexing）方式の
フレネルレンズ（A. R. Traviset. al., "Time-Multipl
exed Three-Dimensional Video Display", J SID, V3,p
p203-205, 1995）、又はホログラフィックスクリーン
（Jung-Young Son et. al., "A Multiview 3 Dimension
al Imaging System with Full Color Capabilities", S
PIE V3295.）などを利用した多視点（Multiview）映像
表示を、接触式の場合は空間分割（Spatial Muitiplexi
ng）方式のレンチキュラー（Lenticular）板（R. Borne
r, "Autostereoskopische Ruckprojekions-und Flachbi
ldschirme",FKT, V48, pp.594-600, 1994）、視差障壁
（Parallax Barrier）板（H. Isono et. al., "Autoste
reoscopic 3-D Display Using LCD Generated Parallax
Barrier", 12th Int. Display Research Conference,
Japan, Display'92`, pp.303-306, 1992）、又はスリッ
ト型光源（Slit Type Light Source）（J. B. Eichenla
ub, "An Autostereoscopic Display for Use with a Pe
rsonal Computer", Proc. SPIE, V1256, pp.156-163, 1
990）などを視線追跡（Eye Tracking）機能と兼用し
て、多視点映像表示を行っている。かかる方式は、各方
式別に利点と欠点を有しているが、共通して２人以上の
視聴が容易にできないという問題点がある。
【０００３】投射式の場合は、主にＣＲＴの表示映像を
多視点映像の数に相当する数に互いに帯型状に分離され
ている液晶シャッターを通して映像を投射するので、視
域が表示装置の前面にある一定空間に形成され光利得
（Optical Gain）が高く、映像の拡大が可能であるが、
システムが大型であり、視域の拡大のためには投射レン
ズの開口（Aperture）直径が大きいものを使用しなけれ
ばならないという欠点がある。
多視点映像の数に相当する数に互いに帯型状に分離され
ている液晶シャッターを通して映像を投射するので、視
域が表示装置の前面にある一定空間に形成され光利得
（Optical Gain）が高く、映像の拡大が可能であるが、
システムが大型であり、視域の拡大のためには投射レン
ズの開口（Aperture）直径が大きいものを使用しなけれ
ばならないという欠点がある。
【０００４】接触式の場合は、全体システムが小型にな
るという利点があるが、左右の目に該当する視域が映像
表示素子の前面に周期的に分布しており、その明るさと
大きさが中央から離れるほど減らされるので、光利得が
低いことは勿論、画面が大きくない場合には、２人以上
の同時視聴が難しくなり、画面の拡大が不可能となり、
また、画面の大きさを大きくすると、映像の質が低下す
るという欠点がある。また、各視点別映像の解像度は表
示装置の画素数の１／２以下となり解像度が低い。しか
し、解像度の問題については、現在平板表示装置の大き
さが改善され、解像度が良くなってきているため解決の
見通しが明るい。
るという利点があるが、左右の目に該当する視域が映像
表示素子の前面に周期的に分布しており、その明るさと
大きさが中央から離れるほど減らされるので、光利得が
低いことは勿論、画面が大きくない場合には、２人以上
の同時視聴が難しくなり、画面の拡大が不可能となり、
また、画面の大きさを大きくすると、映像の質が低下す
るという欠点がある。また、各視点別映像の解像度は表
示装置の画素数の１／２以下となり解像度が低い。しか
し、解像度の問題については、現在平板表示装置の大き
さが改善され、解像度が良くなってきているため解決の
見通しが明るい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、投射式と接
触式とを組み合わせたものとして、相互間に９０°の偏
光の差がある帯型偏光器（Polarizer）が交互にその間
隔を最小化して平行に配列されている偏光板又は帯型白
色光列（Array）を利用して液晶表示板と同じ透明画像
表示板に画素線別で交互に配列されている多視点映像を
視点別に分離させ、視域を形成することにより立体を含
む多視点３次元映像の視聴を可能にする方法及びそのた
めの装置である。
触式とを組み合わせたものとして、相互間に９０°の偏
光の差がある帯型偏光器（Polarizer）が交互にその間
隔を最小化して平行に配列されている偏光板又は帯型白
色光列（Array）を利用して液晶表示板と同じ透明画像
表示板に画素線別で交互に配列されている多視点映像を
視点別に分離させ、視域を形成することにより立体を含
む多視点３次元映像の視聴を可能にする方法及びそのた
めの装置である。
【０００６】偏光フィルタは、映像表示素子に密着して
おり、偏光フィルタの各偏光帯の間隔と白色光帯との間
隔は映像表示素子の画素間隔と同様であり、且つ帯の数
は映像表示素子の平行画素線数と同一である。偏光フィ
ルタの場合、帯の偏光と同じ偏光を持つ一定間隔で置か
れた２つの照明光を直接偏光フィルタに照射するか、又
は映像表示素子と殆ど同一寸法のフレネルレンズやホロ
グラフィックスクリーンのような透明光学部品を通して
照射すればよい。照明光を直接偏光板に照射する場合
は、白色光帯の場合のように映像表示素子の前にこれと
同一の寸法のフレネルレンズやホログラフィックスクリ
ーンのような透明光学部品を重ねておくべきものであ
る。白色光帯を利用する場合は多視点映像の数と同様の
一定間隔で配列された照明光を画像表示板の平行画素線
数を多視点映像の数で割ったほどの長方形（Rectangula
r）の開口が、一定間隔を置いて互いに平行に配列され
ているマスクと投射レンズを通してマスクの拡大された
像が映像表示素子に現われるようにする。この場合、マ
スク像の各開口の映像が対応する映像表示素子の画素線
と一致するようにしなければならない。
おり、偏光フィルタの各偏光帯の間隔と白色光帯との間
隔は映像表示素子の画素間隔と同様であり、且つ帯の数
は映像表示素子の平行画素線数と同一である。偏光フィ
ルタの場合、帯の偏光と同じ偏光を持つ一定間隔で置か
れた２つの照明光を直接偏光フィルタに照射するか、又
は映像表示素子と殆ど同一寸法のフレネルレンズやホロ
グラフィックスクリーンのような透明光学部品を通して
照射すればよい。照明光を直接偏光板に照射する場合
は、白色光帯の場合のように映像表示素子の前にこれと
同一の寸法のフレネルレンズやホログラフィックスクリ
ーンのような透明光学部品を重ねておくべきものであ
る。白色光帯を利用する場合は多視点映像の数と同様の
一定間隔で配列された照明光を画像表示板の平行画素線
数を多視点映像の数で割ったほどの長方形（Rectangula
r）の開口が、一定間隔を置いて互いに平行に配列され
ているマスクと投射レンズを通してマスクの拡大された
像が映像表示素子に現われるようにする。この場合、マ
スク像の各開口の映像が対応する映像表示素子の画素線
と一致するようにしなければならない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、立体映像表示
システムであって、映像表示素子に縦列画素線別に交互
に表示されている左側及び右側の目に対応する映像を偏
光フィルタを用いて画素線別に分離照明させ、主要構成
部品が互いに偏光方向に９０°の差異のある二つの照明
部と、フレネルレンズ又はこれに類似した特性を有する
光学部品と、偏光フィルタと、そして液晶表示素子又は
これに類似した映像表示素子とからなり、左右の目に対
応する視域は９０°の偏光差がある照明部からの光で形
成されることを特徴とする。
システムであって、映像表示素子に縦列画素線別に交互
に表示されている左側及び右側の目に対応する映像を偏
光フィルタを用いて画素線別に分離照明させ、主要構成
部品が互いに偏光方向に９０°の差異のある二つの照明
部と、フレネルレンズ又はこれに類似した特性を有する
光学部品と、偏光フィルタと、そして液晶表示素子又は
これに類似した映像表示素子とからなり、左右の目に対
応する視域は９０°の偏光差がある照明部からの光で形
成されることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】添付された図面を参照して本発明
を詳細に説明する。図１は、一般的な投射型の多視点３
次元映像表示装置の作動原理を示す。一般的な投射型の
多視点表示装置では映像表示素子はフレーム（Frame）
又はフィールド（Field）率が秒当最小６０×多視点映
像数になると、画面のちらつき（Flickering）がない映
像を伝達することができるので、ＣＲＴ、ＤＭＤ（Defo
rmable Micromirror Device）又はＦＬＣ（Ferroelectr
ic Liquid Crystal）などのような高速表示素子となら
れるべきである。図１で高速表示素子（１）の表示面の
画像（２）はこれと近接している投射レンズ（３）と、
この投射レンズ（３）の主平面（Principal Plane）に
置かれた帯型（Strip Type）液晶シャッター（LCDShutt
er）（４）を経てスクリーン（７）に投射される。液晶
シャッター（４）は多視点映像の数に相当する数の帯型
液晶シャッター（５、６）が水平に配列されているもの
として、各帯型液晶シャッター（５、６）は高速表示素
子（１）に表示される多視点画像（２）の表示順序に同
期して開閉され、ＯＮされる期間は対応する視点映像が
高速表示素子（１）に表示される間であり、その以外は
ＯＦＦされている。例として、高速表示素子（１）に視
点１の映像が表示される場合に、これに対応する帯型液
晶シャッターは液晶シャッター（４）の最左方にある帯
型液晶シャッター（５）であれば、表示面の画像（２）
が表示される期間の間、帯型液晶シャッター（５）がＯ
Ｎされ、画像はこのシャッターを通して、レンズ又は反
射鏡の特性を有したスクリーン（７）に投射され、スク
リーン（７）は投射された映像を集めて帯型液晶シャッ
ター（５）のスクリーン（７）による映像（Image）が
結ばれる地域（８）に収斂させる。このスクリーンによ
る液晶シャッター（４）の映像が結ばれる地域（９）を
視域といい、この視域内に各々の帯型シャッターの映像
が現われる地域を副視域（Sub-Zone）（８、１０）とい
う。液晶シャッター（６）の映像は副視域（１０）に対
応する。
を詳細に説明する。図１は、一般的な投射型の多視点３
次元映像表示装置の作動原理を示す。一般的な投射型の
多視点表示装置では映像表示素子はフレーム（Frame）
又はフィールド（Field）率が秒当最小６０×多視点映
像数になると、画面のちらつき（Flickering）がない映
像を伝達することができるので、ＣＲＴ、ＤＭＤ（Defo
rmable Micromirror Device）又はＦＬＣ（Ferroelectr
ic Liquid Crystal）などのような高速表示素子となら
れるべきである。図１で高速表示素子（１）の表示面の
画像（２）はこれと近接している投射レンズ（３）と、
この投射レンズ（３）の主平面（Principal Plane）に
置かれた帯型（Strip Type）液晶シャッター（LCDShutt
er）（４）を経てスクリーン（７）に投射される。液晶
シャッター（４）は多視点映像の数に相当する数の帯型
液晶シャッター（５、６）が水平に配列されているもの
として、各帯型液晶シャッター（５、６）は高速表示素
子（１）に表示される多視点画像（２）の表示順序に同
期して開閉され、ＯＮされる期間は対応する視点映像が
高速表示素子（１）に表示される間であり、その以外は
ＯＦＦされている。例として、高速表示素子（１）に視
点１の映像が表示される場合に、これに対応する帯型液
晶シャッターは液晶シャッター（４）の最左方にある帯
型液晶シャッター（５）であれば、表示面の画像（２）
が表示される期間の間、帯型液晶シャッター（５）がＯ
Ｎされ、画像はこのシャッターを通して、レンズ又は反
射鏡の特性を有したスクリーン（７）に投射され、スク
リーン（７）は投射された映像を集めて帯型液晶シャッ
ター（５）のスクリーン（７）による映像（Image）が
結ばれる地域（８）に収斂させる。このスクリーンによ
る液晶シャッター（４）の映像が結ばれる地域（９）を
視域といい、この視域内に各々の帯型シャッターの映像
が現われる地域を副視域（Sub-Zone）（８、１０）とい
う。液晶シャッター（６）の映像は副視域（１０）に対
応する。
【０００９】図２は、一般的な接触形の多視点３次元映
像表示装置の作動原理を示すものである。映像表示素子
（１１）の画素（Pixel）（１７）を多視点映像の数に
相当する数に分割して多視点映像を画素線別に繰返し表
示する。例として、４個の多視点映像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが
ある時、各多視点映像から表示素子（１１）のその多視
点画素線が表示される位置の画素線を選別して、Ａ1、
Ｂ1、Ｃ1、Ｄ1、Ａ2、Ｂ2、Ｃ2、Ｄ2、Ａ3、Ｂ3、Ｃ3、
Ｄ3……順に多視点映像を表示する。この表示素子の前
又は後端には各多視点画素線を分離して同一の多視点画
素線だけを集めて一定位置に示されるようにするレンチ
キュラー又は視差障壁のような光学板（１２）を置いて
多視点映像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの視域（１６、１５、１４、
１３）が表示素子の前方に一定距離に離されて示される
ようにする。
像表示装置の作動原理を示すものである。映像表示素子
（１１）の画素（Pixel）（１７）を多視点映像の数に
相当する数に分割して多視点映像を画素線別に繰返し表
示する。例として、４個の多視点映像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが
ある時、各多視点映像から表示素子（１１）のその多視
点画素線が表示される位置の画素線を選別して、Ａ1、
Ｂ1、Ｃ1、Ｄ1、Ａ2、Ｂ2、Ｃ2、Ｄ2、Ａ3、Ｂ3、Ｃ3、
Ｄ3……順に多視点映像を表示する。この表示素子の前
又は後端には各多視点画素線を分離して同一の多視点画
素線だけを集めて一定位置に示されるようにするレンチ
キュラー又は視差障壁のような光学板（１２）を置いて
多視点映像Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの視域（１６、１５、１４、
１３）が表示素子の前方に一定距離に離されて示される
ようにする。
【００１０】図３は、偏光を用いる無眼鏡式（Non Glas
ses Type）立体映像表示装置の原理を示す。互いに隣接
して映像表示素子（２５）に水平方向に平行に置かれた
二つの光源（１８、１９）での光が偏光板（２０、２
１）と拡散板（Diffuser）（２２、２３）、そして偏光
フィルタ（Polarization Filter）（２４）を経て左右
の目に該当する映像が縦列（Column）画素線別に交互に
表示されている映像表示素子（２５）を照明させる。二
つの光源（１８、１９）の前方にある偏光板（２０、２
１）はその分極方向が互いに９０°差異があるので、偏
光板（２０、２１）を通過した二つの光源（１８、１
９）からの光は互いに偏光方向が９０°の差があるよう
に各々一定方向に偏光されている。例えば、偏光板（２
０）を通過した光が水平偏光であれば、偏光板（２１）
を通過した光は垂直偏光である。各々の光源、偏光板そ
して拡散板は映像表示素子を照明する照明部（Illumina
tor）の一案を参照番号（５３）で示す。二つの照明部
を一つの光源に合わせて、代案（７０）で示すようにす
ることも可能である。
ses Type）立体映像表示装置の原理を示す。互いに隣接
して映像表示素子（２５）に水平方向に平行に置かれた
二つの光源（１８、１９）での光が偏光板（２０、２
１）と拡散板（Diffuser）（２２、２３）、そして偏光
フィルタ（Polarization Filter）（２４）を経て左右
の目に該当する映像が縦列（Column）画素線別に交互に
表示されている映像表示素子（２５）を照明させる。二
つの光源（１８、１９）の前方にある偏光板（２０、２
１）はその分極方向が互いに９０°差異があるので、偏
光板（２０、２１）を通過した二つの光源（１８、１
９）からの光は互いに偏光方向が９０°の差があるよう
に各々一定方向に偏光されている。例えば、偏光板（２
０）を通過した光が水平偏光であれば、偏光板（２１）
を通過した光は垂直偏光である。各々の光源、偏光板そ
して拡散板は映像表示素子を照明する照明部（Illumina
tor）の一案を参照番号（５３）で示す。二つの照明部
を一つの光源に合わせて、代案（７０）で示すようにす
ることも可能である。
【００１１】偏光フィルタ（２４）は、入射する二つの
偏光方向の光を各偏光別に左右のいずれかの一方の目に
対応する映像表示素子（２５）上の画素線だけを照明す
るようにする役割をする。即ち、一方の偏光方向の光が
左（右）側の目に対応する画素線だけを照明すれば、他
方の偏光方向の光は右（左）側の目に対応する画素線だ
けを照明するようにする。各偏光別の光は映像表示素子
（２５）の前方あるいは、偏光フィルタ（２４）の後方
に置かれたレンズ（２６）は映像表示素子（２５）を透
過した光を各偏光別に収斂させて拡散板（２０、２１）
の像（２７、２８）が映像表示素子（２５）の前方に形
成されるようにする。この像（２７、２８）が形成され
る地域が視域であり、各視域は互いに偏光差が９０°で
ある左又は右側の目に対応する画素線だけが通過したい
ずれかの一方の偏光の光だけが集まっているので、若し
左側の目に対応する画像を像（２７）で視認可能であれ
ば、右側の目に対応する画像は像（２８）で視認可能と
なり、立体画像の視認が可能となる。
偏光方向の光を各偏光別に左右のいずれかの一方の目に
対応する映像表示素子（２５）上の画素線だけを照明す
るようにする役割をする。即ち、一方の偏光方向の光が
左（右）側の目に対応する画素線だけを照明すれば、他
方の偏光方向の光は右（左）側の目に対応する画素線だ
けを照明するようにする。各偏光別の光は映像表示素子
（２５）の前方あるいは、偏光フィルタ（２４）の後方
に置かれたレンズ（２６）は映像表示素子（２５）を透
過した光を各偏光別に収斂させて拡散板（２０、２１）
の像（２７、２８）が映像表示素子（２５）の前方に形
成されるようにする。この像（２７、２８）が形成され
る地域が視域であり、各視域は互いに偏光差が９０°で
ある左又は右側の目に対応する画素線だけが通過したい
ずれかの一方の偏光の光だけが集まっているので、若し
左側の目に対応する画像を像（２７）で視認可能であれ
ば、右側の目に対応する画像は像（２８）で視認可能と
なり、立体画像の視認が可能となる。
【００１２】図４は、天然色画素（図４ａ）と単色画素
（図４ｂ）の構造を有した液晶（Liquid Crystal）映像
表示素子と立体映像表示のための左右の目の対応画像配
列方法を示す。映像表示素子（２５）上には各縦列画素
線（２９1、３０1、２９2、…３０n - 1、２９n、３０n）
別に左側の目に対応する画像（２９1…２９n）と右側の
目に対応する画像（３０1…３０n）が交互に表示されて
いる。各画素線内の一つの画素（３１）は天然色画素の
場合は赤、緑、青の３原色の画素で構成されており、全
ての画素に共通で３原色の画素が赤、緑、青の順序とな
っており、実際に各画素線は赤（３７）、緑（３８）、
青（３９）の三つの色相の帯で構成されている。単色画
素の場合は、赤、緑、青のいずれかの一色となってお
り、この画素の周囲を赤、緑、青の順序でこの画素の色
相と異なる色相の画素が配列されている。
（図４ｂ）の構造を有した液晶（Liquid Crystal）映像
表示素子と立体映像表示のための左右の目の対応画像配
列方法を示す。映像表示素子（２５）上には各縦列画素
線（２９1、３０1、２９2、…３０n - 1、２９n、３０n）
別に左側の目に対応する画像（２９1…２９n）と右側の
目に対応する画像（３０1…３０n）が交互に表示されて
いる。各画素線内の一つの画素（３１）は天然色画素の
場合は赤、緑、青の３原色の画素で構成されており、全
ての画素に共通で３原色の画素が赤、緑、青の順序とな
っており、実際に各画素線は赤（３７）、緑（３８）、
青（３９）の三つの色相の帯で構成されている。単色画
素の場合は、赤、緑、青のいずれかの一色となってお
り、この画素の周囲を赤、緑、青の順序でこの画素の色
相と異なる色相の画素が配列されている。
【００１３】図５は、液晶を使用する映像表示素子の構
造（図５ａ）と構成層の偏光方向（図５ａ）とを示す。
液晶を使用する映像表示素子（２５）は光が入射する方
向に偏光板（Polarizer）（３２）と、液晶層（Liquid
Crystal Layer）（３３）と、そして検光板（Analyze
r）（３４）との３層構造となっている。偏光板（３
２）は入射光のいずれかの一つの偏光成分を選んで（図
５では垂直偏光成分が例として与えられる）液晶層（３
３）に送り、液晶層（３３）を通過した光は偏光板（３
２）とは９０°の偏光方向の差がある検光板（３４）に
より液晶層（３３）に印加された画素別電圧により偏光
方向が回転された入射ビーム成分を通過させる。偏光フ
ィルタは帯型ダイクロイック偏光器（Dichroic Polariz
er）、帯型の位相遅延（Phase Retardation）素子、そ
して無色の位相遅延（Achromatic Phase Retardation）
素子を利用する三つの方式がある。
造（図５ａ）と構成層の偏光方向（図５ａ）とを示す。
液晶を使用する映像表示素子（２５）は光が入射する方
向に偏光板（Polarizer）（３２）と、液晶層（Liquid
Crystal Layer）（３３）と、そして検光板（Analyze
r）（３４）との３層構造となっている。偏光板（３
２）は入射光のいずれかの一つの偏光成分を選んで（図
５では垂直偏光成分が例として与えられる）液晶層（３
３）に送り、液晶層（３３）を通過した光は偏光板（３
２）とは９０°の偏光方向の差がある検光板（３４）に
より液晶層（３３）に印加された画素別電圧により偏光
方向が回転された入射ビーム成分を通過させる。偏光フ
ィルタは帯型ダイクロイック偏光器（Dichroic Polariz
er）、帯型の位相遅延（Phase Retardation）素子、そ
して無色の位相遅延（Achromatic Phase Retardation）
素子を利用する三つの方式がある。
【００１４】図６は、ダイクロイック偏光器を利用する
偏光フィルタの構造（図６ａ）と偏光方向（図６ｂ）を
示す。偏光フィルタ（２４）は偏光方向が映像表示素子
の偏光板の分極方向と＋４５°（３６1…３６n）と−４
５°（３５1…３５n）の異なる二つの帯型のダイクロイ
ック偏光器を交互に映像表示素子の画素線数に相当する
数だけ配列したものであり、各帯型の偏光器の幅と各帯
型の偏光器の間の間隔は各帯型の偏光器を通過した光が
映像表示素子の対応する画素線だけを照明するように設
定されている。各帯型の偏光器の長さは偏光板の上下幅
と同じである。映像表示素子の偏光板の偏光方向が９０
°である場合は帯型の偏光器の偏光方向は各々４５°と
１３５°となる。この偏光フィルタは構成が簡単なもの
であるが、入射ビームエネルギーの７５％がこの偏光フ
ィルタと映像表示素子の偏光板により失われることが問
題である。
偏光フィルタの構造（図６ａ）と偏光方向（図６ｂ）を
示す。偏光フィルタ（２４）は偏光方向が映像表示素子
の偏光板の分極方向と＋４５°（３６1…３６n）と−４
５°（３５1…３５n）の異なる二つの帯型のダイクロイ
ック偏光器を交互に映像表示素子の画素線数に相当する
数だけ配列したものであり、各帯型の偏光器の幅と各帯
型の偏光器の間の間隔は各帯型の偏光器を通過した光が
映像表示素子の対応する画素線だけを照明するように設
定されている。各帯型の偏光器の長さは偏光板の上下幅
と同じである。映像表示素子の偏光板の偏光方向が９０
°である場合は帯型の偏光器の偏光方向は各々４５°と
１３５°となる。この偏光フィルタは構成が簡単なもの
であるが、入射ビームエネルギーの７５％がこの偏光フ
ィルタと映像表示素子の偏光板により失われることが問
題である。
【００１５】図７は、位相遅延素子を利用する偏光フィ
ルタの構成図である。この偏光フィルタ（２４）は、左
右の目に対応するいずれかの一方の画像の画素線（４
０）に入射するビームの位相を実質的に半波長遅延させ
る位相遅延素子（４２）を使用して、他の画像の画素線
（４１）は入射ビームがそのまま透過されるようにする
ものである。ここに使用する位相遅延素子（４２）は復
屈折（Birefringence）物質で作られ、その早い軸（Fas
t Axis）が液晶の如き映像表示素子（２５）の偏光層の
偏光方向と＋４５°又は−４５°となるように作ったも
のとして、画素線の各色相の画素別で半波長の位相遅延
を与えるために赤（４３）、緑（４４）、青（４５）色
の順序で位相遅延素子（４２）の厚さが減少し、画素線
（４１）対応する部分の偏光フィルタ（４６）は位相遅
延のない透明板である。位相遅延素子型の偏光フィルタ
を使用する場合は、入射ビームの二つの偏光方向は映像
表示素子の偏光板の偏光方向（４８）と、一つは平行
（４７）であり、他の一つは９０°（４９）とすべきで
ある。
ルタの構成図である。この偏光フィルタ（２４）は、左
右の目に対応するいずれかの一方の画像の画素線（４
０）に入射するビームの位相を実質的に半波長遅延させ
る位相遅延素子（４２）を使用して、他の画像の画素線
（４１）は入射ビームがそのまま透過されるようにする
ものである。ここに使用する位相遅延素子（４２）は復
屈折（Birefringence）物質で作られ、その早い軸（Fas
t Axis）が液晶の如き映像表示素子（２５）の偏光層の
偏光方向と＋４５°又は−４５°となるように作ったも
のとして、画素線の各色相の画素別で半波長の位相遅延
を与えるために赤（４３）、緑（４４）、青（４５）色
の順序で位相遅延素子（４２）の厚さが減少し、画素線
（４１）対応する部分の偏光フィルタ（４６）は位相遅
延のない透明板である。位相遅延素子型の偏光フィルタ
を使用する場合は、入射ビームの二つの偏光方向は映像
表示素子の偏光板の偏光方向（４８）と、一つは平行
（４７）であり、他の一つは９０°（４９）とすべきで
ある。
【００１６】図８は、無色の位相遅延素子を使用する偏
光フィルタの構成図である。この偏光フィルタ（２４）
は図７の位相遅延素子を使用する偏光フィルタのように
左右の目に対応するいずれかの一方の画像の画素線（４
０）に入射するビームの位相を半波長遅延させる無色位
相遅延素子（５０）を使用し、他の画像の画素線（４
１）は入射ビームがそのまま透過するようにするもので
ある。無色位相遅延素子は１／４波長の位相遅延板（５
１）とその下に、この位相遅延板（５１）の波長別位相
遅延において、差を補償することのできる偏光補償器
（Polarization Compensator）を使用して可視光の全範
囲にわたって偏光方向を９０°回転させるか、位相遅延
素子の偏光板の偏光方向（４８）と同一方向（４７）は
通過できないようにし、これと垂直である偏光（４９）
の光だけを９０°回転させ通過させる。この偏光が９０
°回転されたビームはその偏光方向が位相遅延素子の偏
光板の偏光方向と同一であるか、１８０°の差が生ずる
こととなり偏光板を通過することになる。偏光フィルタ
（２４）の画素線（４１）に対応する部分（５２）は入
射ビームの位相を変化させることなく、そのまま通過さ
せる。図９は２人同時視聴用の偏光フィルタを利用した
立体映像装置の光学構成図である。図３に示される１人
用立体映像装置で照明部（５３）を複数個配置したもの
である。この照明部（５３）の相対的な位置に応じて形
成される視域（２７、２８）の位置と大きさが相違す
る。
光フィルタの構成図である。この偏光フィルタ（２４）
は図７の位相遅延素子を使用する偏光フィルタのように
左右の目に対応するいずれかの一方の画像の画素線（４
０）に入射するビームの位相を半波長遅延させる無色位
相遅延素子（５０）を使用し、他の画像の画素線（４
１）は入射ビームがそのまま透過するようにするもので
ある。無色位相遅延素子は１／４波長の位相遅延板（５
１）とその下に、この位相遅延板（５１）の波長別位相
遅延において、差を補償することのできる偏光補償器
（Polarization Compensator）を使用して可視光の全範
囲にわたって偏光方向を９０°回転させるか、位相遅延
素子の偏光板の偏光方向（４８）と同一方向（４７）は
通過できないようにし、これと垂直である偏光（４９）
の光だけを９０°回転させ通過させる。この偏光が９０
°回転されたビームはその偏光方向が位相遅延素子の偏
光板の偏光方向と同一であるか、１８０°の差が生ずる
こととなり偏光板を通過することになる。偏光フィルタ
（２４）の画素線（４１）に対応する部分（５２）は入
射ビームの位相を変化させることなく、そのまま通過さ
せる。図９は２人同時視聴用の偏光フィルタを利用した
立体映像装置の光学構成図である。図３に示される１人
用立体映像装置で照明部（５３）を複数個配置したもの
である。この照明部（５３）の相対的な位置に応じて形
成される視域（２７、２８）の位置と大きさが相違す
る。
【００１７】図１０は、白色光帯（White Light Stri
p）を利用した４視点表示装置を例とした多視点３次元
映像表示システムの光学構成図を図示した。図１０ａは
平面図であり、図１０ｂは白色光帯を示す図面である。
多視点映像は図２で説明した如く映像表示素子（６２）
には４視点がＡ1Ｂ1Ｃ1Ｄ1Ａ2Ｂ2Ｃ2Ｄ2Ａ3……Ｄn、即
ちＡ映像の１番目の画素線、Ｂ映像の２番目の画素線、
Ｃ映像の３番目の画素線、Ｄ映像の４番目の画素線、Ａ
映像の５番目の画素線、Ｂ映像の６番目の画素線、Ｃ映
像の７番目の画素線、Ｄ映像の８番目の画素線、Ａ映像
の９番目の画素線、そして最後にＤ映像のｎ番目、即ち
最後の画素線の順に表示されている。４視点映像表示の
ためには各視点の映像別に独立的な光源により同時に照
明されるべきものである。各視点別の画素線は視点別の
白色光帯列（Strip Array）投射器（５５、５６、５
７、５８）により照明され、各投射器は白色光源（５
９）とマスク（６０）、そして投射レンズ（６１）で構
成されており、マスク（６０）は一定間隔で長方形スリ
ット（６６）が配列されている。このスリットの数は映
像表示素子（６２）の全体画素線数を多視点映像の数で
割った値の数と同様であり、スリットの幅（６８）は映
像表示素子（６２）の画素線幅（６９）を投射レンズの
比率ｍで割った値、そしてスリット（６６）の間の間隔
（６７）は、画素線幅（６９）を多視点映像の数でかけ
たものをｍで割った値と同じである。各投射器内のマス
ク（６０）はこのマスク（６０）のスリットの映像（６
５）が対応する視点別画素線だけを正確に照明するよう
に配列されている。各投射器の投射レンズ（６１）の映
像（６４）は映像表示素子（６２）の前方に置かれたフ
レネルレンズ又はこれに類似した特性を有する光学素子
により形成される。各投射器はその投射レンズ（６１）
の映像（６４）と互いに重畳されることなく人間の目の
間の距離（Eye Distance）以下の幅を持って互いに隣接
して配列されている。
p）を利用した４視点表示装置を例とした多視点３次元
映像表示システムの光学構成図を図示した。図１０ａは
平面図であり、図１０ｂは白色光帯を示す図面である。
多視点映像は図２で説明した如く映像表示素子（６２）
には４視点がＡ1Ｂ1Ｃ1Ｄ1Ａ2Ｂ2Ｃ2Ｄ2Ａ3……Ｄn、即
ちＡ映像の１番目の画素線、Ｂ映像の２番目の画素線、
Ｃ映像の３番目の画素線、Ｄ映像の４番目の画素線、Ａ
映像の５番目の画素線、Ｂ映像の６番目の画素線、Ｃ映
像の７番目の画素線、Ｄ映像の８番目の画素線、Ａ映像
の９番目の画素線、そして最後にＤ映像のｎ番目、即ち
最後の画素線の順に表示されている。４視点映像表示の
ためには各視点の映像別に独立的な光源により同時に照
明されるべきものである。各視点別の画素線は視点別の
白色光帯列（Strip Array）投射器（５５、５６、５
７、５８）により照明され、各投射器は白色光源（５
９）とマスク（６０）、そして投射レンズ（６１）で構
成されており、マスク（６０）は一定間隔で長方形スリ
ット（６６）が配列されている。このスリットの数は映
像表示素子（６２）の全体画素線数を多視点映像の数で
割った値の数と同様であり、スリットの幅（６８）は映
像表示素子（６２）の画素線幅（６９）を投射レンズの
比率ｍで割った値、そしてスリット（６６）の間の間隔
（６７）は、画素線幅（６９）を多視点映像の数でかけ
たものをｍで割った値と同じである。各投射器内のマス
ク（６０）はこのマスク（６０）のスリットの映像（６
５）が対応する視点別画素線だけを正確に照明するよう
に配列されている。各投射器の投射レンズ（６１）の映
像（６４）は映像表示素子（６２）の前方に置かれたフ
レネルレンズ又はこれに類似した特性を有する光学素子
により形成される。各投射器はその投射レンズ（６１）
の映像（６４）と互いに重畳されることなく人間の目の
間の距離（Eye Distance）以下の幅を持って互いに隣接
して配列されている。
【００１８】
【発明の効果】本発明に従えば、映像表示素子の対応す
る画素線（Pixel Line）を選択的に照明することによ
り、立体又は多視点映像表示が可能であり、且つ複数の
人が同時に視認の可能な映像表示装置を提供することが
できる。
る画素線（Pixel Line）を選択的に照明することによ
り、立体又は多視点映像表示が可能であり、且つ複数の
人が同時に視認の可能な映像表示装置を提供することが
できる。
【図１】一般的な投射型の多視点３次元の映像表示装置
の作動原理を示す図面。
の作動原理を示す図面。
【図２】一般的な投射型の多視点３次元の映像表示装置
の作動原理を示す図面。
の作動原理を示す図面。
【図３】偏光を利用した無眼鏡式の立体映像表示装置の
原理を示す図面。
原理を示す図面。
【図４】天然色画素と単色画素の構造を有する液晶映像
表示装置と立体映像表示のための左右の目の対応画像の
配列方法を示す図面。
表示装置と立体映像表示のための左右の目の対応画像の
配列方法を示す図面。
【図５】液晶を使用する映像表示素子の構造と構成層の
偏光方向を示す図面。
偏光方向を示す図面。
【図６】ダイクロイック偏光器を利用する偏光フィルタ
の構造と偏光方向を示す図面。
の構造と偏光方向を示す図面。
【図７】位相遅延素子を利用する偏光フィルタの構成
図。
図。
【図８】無色の位相遅延素子を利用する偏光フィルタの
構成図。
構成図。
【図９】２人同時視聴用の偏光フィルタを利用した立体
映像装置の光学構成図。
映像装置の光学構成図。
【図１０】白色光帯を利用した多視点（４視点の場合）
映像表示システムの光学構成図。
映像表示システムの光学構成図。
１：高速表示装置 ２：表示面の画像 ３：投射レンズ ４：液晶シャッター ５、６：帯型液晶シャッター ７：スクリーン ８、１０：副視域 ９：視域 １１：映像表示素子 １２：光学板 １３、１４、１５、１６：視域 １７：映像表示素子の画素 １８、１９：光源 ２０、２１：偏光板 ２２、２３：拡散板 ２４：偏光フィルタ ２５：映像表示素子 ２６：レンズ ２７、２８：映像 ２９、３０：画素線 ３１：画素 ３２：偏光板 ３３：液晶層 ３４：検光板 ３５、３６：ダイクロイック偏光器 ３７：赤色画素列 ３８：緑色画素列 ３９：青色画素列 ４０：左目に対応する画素線 ４１：右目に対応する画素線 ４２：位相遅延素子 ４３：赤色半波長位相遅延素子 ４４：緑色半波長位相遅延素子 ４５：青色半波長位相遅延素子 ４６：画素線に対応する部分の偏光フィルタ ４７：映像表示素子の偏光板の偏光方向と平行な入射ビ
ームの偏光方向 ４８：映像表示素子の偏光板の偏光方向 ４９：映像表示素子の偏光板の偏光方向と９０°になる
入射ビームの偏光方向 ５０：無色位相遅延素子 ５１：１／４波長の位相遅延板 ５２：偏光フィルタの画素線に対応する部分 ５３、５４：照明部 ５５、５６、５７、５８：視点別の白色光帯列投射器 ５９：白色光源 ６０：マスク ６１：投射レンズ ６２：映像表示装置 ６３：光学板 ６４：投射レンズの映像 ６５：スリットの映像 ６６：長方形スリット ６７：スリット間の距離 ６８：スリット幅 ６９：画素線幅 ７０：二つの照明部を結合した一つの光源
ームの偏光方向 ４８：映像表示素子の偏光板の偏光方向 ４９：映像表示素子の偏光板の偏光方向と９０°になる
入射ビームの偏光方向 ５０：無色位相遅延素子 ５１：１／４波長の位相遅延板 ５２：偏光フィルタの画素線に対応する部分 ５３、５４：照明部 ５５、５６、５７、５８：視点別の白色光帯列投射器 ５９：白色光源 ６０：マスク ６１：投射レンズ ６２：映像表示装置 ６３：光学板 ６４：投射レンズの映像 ６５：スリットの映像 ６６：長方形スリット ６７：スリット間の距離 ６８：スリット幅 ６９：画素線幅 ７０：二つの照明部を結合した一つの光源
フロントページの続き (72)発明者 全 炯 旭 大韓民国ソウル特別市蘆原区上溪９洞 住 公アパート1408棟1006号 (72)発明者 崔 庸 振 大韓民国ソウル特別市蘆原区孔陸洞230 現代アパート７棟201号 (72)発明者 李 ▲ひょっく▼ 洙 大韓民国ソウル特別市道峰区倉４洞 住公 アパート1802棟1206号
Claims (16)
- 【請求項１】 立体映像表示システムであって、 映像表示素子に、縦列画素線別に交互に表示されている
左側及び右側の目に対応する映像を、偏光フィルタを用
いて画素線別に分離照明させ、重要構成部品が互いに９
０°の偏光方向の差がある二つの照明部と、フレネルレ
ンズ又はこれに類似した特性を有する光学部品と、偏光
フィルタと、そして液晶表示素子又はこれに類似した映
像表示素子とからなり、左右の目に対応する視域が互い
に９０°の偏光の差がある照明部からの光で形成される
ことを特徴とする立体映像表示システム。 - 【請求項２】 各々の照明部が、白色光源と、偏光板
と、拡散板とで構成されており、二つの照明部の偏光板
には、互いに９０°の偏光方向の差があることを特徴と
する請求項１記載の立体映像表示システム。 - 【請求項３】 偏光フィルタの一つは左側及び右側の目
に対応する映像が縦列画素線別で交互に表示されている
液晶型映像表示素子の画素線幅に対応する幅を有する、
互いに９０℃の偏光の差がある帯型のダイクロイック
（Dichroic）偏光器を一定間隔で映像表示素子の画素線
数に相当する数だけ交互に配列したことを特徴とする請
求項１記載の立体映像表示システム。 - 【請求項４】 偏光フィルタの他の一つは、映像表示素
子の縦列画素線のうち、左側又は右側のいずれかの一方
の目に対応する映像が表示された画素線に、照明部から
入射する光の位相を実質的に半波長遅延させ入射光の偏
光方向を９０°回転させ、他方の目に対しては位相の遅
延なしにそのまま通過させる位相遅延素子を用いたこと
を特徴とする請求項１記載の立体映像表示システム。 - 【請求項５】 映像表示システムが、照明部と、フレネ
ルレンズ又はこれに類似した特性を有する光学部品と、
偏光フィルタと、そして映像表示素子とをこの順序で、
又は照明部と、偏光フィルタと、映像表示素子と、そし
てフレネルレンズ又はこれに類似した特性を有する光学
部品とをこの順序で配列したことを特徴とする請求項１
記載の立体映像表示システム。 - 【請求項６】 偏光フィルタの他の一つには、映像表示
画素線のうち、左側又は右側のいずれかの一方の目に対
応する映像が表示された画素線に、照明部から入射する
光の位相を半波長遅延させ入射光の偏光方向を９０°回
転させる無色（Achromatic）の位相遅延素子を用い、他
方の目に対してはそのまま透過させることを特徴とする
請求項１記載の立体映像表示システム。 - 【請求項７】 上記偏光フィルタに用いる無色の位相遅
延素子が、入射ビームの一つの偏光方向の光だけを９０
°偏光方向に回転させて通過させ、入射ビームの９０°
偏光方向の光は通過させないことを特徴とする請求項６
記載の立体映像表示システム。 - 【請求項８】 照明部の拡散板が、垂直方向の視域拡大
のために、垂直方向に伸びた長方形の形態を有すること
を特徴とする請求項２記載の立体映像表示システム。 - 【請求項９】 上記偏光フィルタを用いる場合に、二つ
の照明部から偏光された光の偏光方向が、液晶型映像表
示素子に付着された偏光板の偏光方向と、一つは＋４５
°、他の一つは−４５°の角度を有することを特徴とす
る請求項３記載の立体映像表示システム。 - 【請求項１０】 上記位相遅延素子が、映像表示素子の
縦列画素線内の赤、緑、青色の各色相別波長による位相
遅延を補償するために、色相画素線別に遅延素子の厚さ
を異にして用いられることを特徴とする請求項４記載の
立体映像表示システム。 - 【請求項１１】 上記位相遅延素子が、複屈折物質で作
成され、その早い軸が液晶の如き映像表示素子の偏光層
の偏光方向と＋４５°又は−４５°となるように作成さ
れていることを特徴とする請求項４又は１０記載の立体
映像表示システム。 - 【請求項１２】 上記偏光フィルタを使用する場合に、
二つの照明部からの偏光された光の偏光方向のうち、一
つが液晶型映像表示素子に付着された偏光板の偏光方向
と平行であり、他の一つが９０°の差があるようにして
使用することを特徴とする請求項６又は７記載の立体映
像表示システム。 - 【請求項１３】 多視点映像表示システムであって、 映像表示素子に縦列画素線別に順次に繰返し表示されて
いる多視点映像を、白色光帯を画素線別に照射して、各
視点別に映像を分離させ、白色光帯の発生器、液晶表示
素子又はこれに類似した映像表示素子、そしてフレネル
レンズ又はこれに類似した光学部品の順に配列したこと
を特徴とする多視点映像表示システム。 - 【請求項１４】 白色光帯が、多視点映像の数に相当す
る数の一定間隔で配列されている白色光帯の発生器によ
り発生され、白色光帯の発生器が、白色光源と、映像表
示素子の縦列画素線を多視点映像の数で割るほど長方形
スリットが配列されているマスクと、そして投射レンズ
とからなることを特徴とする請求項１３記載の多視点映
像表示システム。 - 【請求項１５】 全ての白色光帯の数が、映像表示素子
の画素線数と同一であり、各白色光帯の発生器からの白
色光帯は該当多視点映像が表示されている画素線のみを
照明するようにしたことを特徴とする請求項１４記載の
多視点映像表示システム。 - 【請求項１６】 上記白色光帯が、その幅と長さにおい
て、映像表示素子の各画素線と同じであることを特徴と
する請求項１４又は１５記載の多視点映像表示システ
ム。
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