JP3393072B2 - 表示装置 - Google Patents
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- JP3393072B2 JP3393072B2 JP24122298A JP24122298A JP3393072B2 JP 3393072 B2 JP3393072 B2 JP 3393072B2 JP 24122298 A JP24122298 A JP 24122298A JP 24122298 A JP24122298 A JP 24122298A JP 3393072 B2 JP3393072 B2 JP 3393072B2
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Description
に関する。
タの概略図である。図11に示すように、プロジェクタ
01では、光源からの入射光は偏光板により直線偏光化
され、ねじれネマティック液晶パネル02に入射する。
該液晶パネル02に表示された画像は、レンズ03を介
してスクリーン04に結像され、映像の表示が実現す
る。
透明であったため、スクリーンの裏側にある物体あるい
は別のスクリーン上の表示を合成した表示が出来ないと
いう、問題がある。
求項1]の発明は、スクリーンとして偏光方向が90度
異なる偏光散乱板を2枚配置して用いてなり、該2枚の
偏光散乱板に対し画像を投射して表示すること、前記2
枚の偏光散乱板はそれぞれ特定の直線偏光成分の光につ
いてはそのまま透過し、これと直交する偏光成分の光に
ついては散乱する散乱板であることを特徴とする表示装
置である。
置において、画像を投射する装置として例えば液晶プロ
ジェクタのような偏光を発する装置を用い、散乱板の散
乱性を示す方向をその偏光方向と一致させたことを特徴
とする。スクリーンを透過可能とし2枚配することによ
り、奥行きをもった表示が可能となる。
おいて、2枚の偏光散乱板のそれぞれに投射するパネル
を偏光が直行するように配し、レンズにより結像してな
ることを特徴とする。
おいて、2枚の偏光散乱板の画像投射装置側にそれぞれ
偏光レンティキュラレンズを配したことを特徴とする。
偏光回折格子を用いてなり、該偏光回折格子に対し画像
を投射して表示すること、該偏光回折格子は一方の直線
偏光を透過し、他方の直線偏光を回折する光学素子であ
ることを特徴とする表示装置である。また、[請求項
6]の発明は、複屈折性媒体中に等方性液滴が分散し、
前記分散した等方性液滴の屈折率が前記複屈折性媒体の
常屈折率と等しい構造を持ち、特定の直線偏光成分の光
についてはそのまま透過し、これと直交する偏光成分の
光については散乱する偏光散乱板を用いてなり、該偏光
散乱板に対し画像を投射して表示することを特徴とする
表示装置である。[請求項7]の発明は、複屈折性媒体
中に非重合性液晶の液滴が分散し、電界の印加で前記分
散した非重合性液晶の液滴の配向方向が変化する構造を
持ち、特定の直線偏光成分の光についてはそのまま透過
し、これと直交する偏光成分の光については散乱する偏
光散乱板を用いてなり、該偏光散乱板に対し画像を投射
して表示することを特徴とする表示装置である。[請求
項8]の発明は、請求項6または7の装置において、画
像を投射する装置として偏光を発する液晶プロジェクタ
を用いてなり、偏光散乱板の散乱性を示す方向をその偏
光方向と一致させたことを特徴とする。 更に、[請求項
9]の発明は、請求項1の装置において、前記偏光散乱
板が複屈折性媒体中に等方性液滴が分散し、前記分散し
た等方性液滴の屈折率が前記複屈折性媒体の常屈折率と
等しい構造を持つことを特徴とする。 [請求項10]の
発明は、請求項1の装置において、前記偏光散乱板が複
屈折性媒体中に非重合性液晶の液滴が分散し、電界の印
加で前記分散した非重合性液晶の液滴の配向方向が変化
する構造を持つことを特徴とする。
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
型の表示装置を示す。図9に示すように、本発明の表示
装置は、液晶プロジェクタ11により映像を投射表示す
るスクリーンとして偏光依存性のある偏光散乱板12を
用いてなるものである。図9に示すように、プロジェク
タ11から図の紙面に平行な偏光成分L1 を偏光散乱板
12に結像することにより表示を実現する。このとき偏
光散乱板12は紙面に平行な光を散乱し、垂直な光を透
過するように配する。一方、物体(例えば亀)13から
の光のうち紙面に垂直な偏光成分L2 はそのまま透過
し、人間14の目に達する。
光依存性のある偏光散乱板12に投影された表示画像と
同時に、該偏光散乱板12の向こうにある物体13の像
が見ることができる。
線偏光成分についてはそのまま透過し、これと直交する
偏光成分の光についてはすりガラスのように散乱する性
質を有する散乱板である。
示すように高分子液晶Aが重合してなる複屈折媒体31
である重合した液晶からなるフィルム中に、粒体32で
ある等方性液滴がランダムに分散した構造を有する。一
般に光は透明物体に入射すると、その電界によって振動
双極子を誘起するが、一様な複屈折性媒体31中では双
極子は一様に誘起されるため、個々の双極子による散乱
は発生しない。ここで、分散した粒体32の屈折率が複
屈折性媒体31の常屈折率と等しいと、粒体32である
液滴と複屈折性媒体31とで光学軸方向の屈折率差が生
じる。粒体32である液滴の部分だけ光学軸方向の振動
双極子の大きさが異なることになる。相対的に見れば粒
体32である液滴の部分にのみ、光学軸方向の偏光に対
してのみ散乱断面積を有する振動双極子が存在すること
と等価であり、光学軸方向の偏光を選択的に散乱する散
乱板が実現できることとなる。
樹脂や複屈折性薄膜等であり、高分子材料や液晶を重合
させてなるものである。上記粒体32は、例えばガラス
ビーズ等のような一成分系の固体粒子や、例えばグリセ
リンのような等方性液体の液滴等である。よって、複屈
折性媒体31中に、等方性の粒子32が分散した構造を
とることにより、電界なしでの特定の偏光成分を散乱さ
せる動作が可能となる。
ガラス板34との間に挿入した電極41,41で挟んで
電界を加え、粒体32である液滴中の非重合性液晶B
(粒体32を構成する粒)の配向方向を変化させること
により、重合性液晶(UVキュア液晶)Aからなるフィ
ルムである複屈折性媒体31の光学軸方向の屈折率と比
べ、粒体32としての液晶の屈折率を異なったものとす
ることができる。この結果、複屈折性媒体31の光学軸
方向の偏光成分を他の偏光成分と比べ強く散乱できる光
学素子40を実現できる。
本発明はこれに限定されるものではない。
略図である。図1に示すように、本実施例の表示装置
は、表示装置である液晶プロジェクタ11により映像を
投射表示するスクリーンとして偏光依存性のある偏光散
乱板12を用いてなるものである。液晶プロジェクタ1
1からの出射光の偏光方向と平行な光を散乱するような
方向に配した偏光散乱板12に映像を結像させる。映像
を見る人間14からみて、スクリーンである偏光散乱板
12越しになる位置に物体(例えば亀)13を置くこと
により、物体13とスクリーンである偏光散乱板12に
投影された映像の間の奥行き感を感じることが可能な効
果的な映像表現が可能となる。
示す。図2に示すように、本実施例の表示装置は、偏光
方向が90度異なる第1の偏光散乱板12−1と第2の
偏光散乱板12−2とを2枚設置してなり、2台の液晶
プロジェクタ(第1の液晶プロジェクタ11−1、第2
の液晶プロジェクタ11−2)を用い、それぞれの偏光
散乱板12−1,12−2にそれぞれ画像を投影する。
この時液晶プロジェクタ11−1,11−2の投影光の
偏光方向は投影する散乱板が散乱性を示す方向と一致さ
せておく。偏光散乱板12−1,12−2の偏光方向が
直交しているため、人間14は、第2の偏光散乱板12
−2を透過して第1の偏光散乱板12−1に投影される
第1のプロジェクタ11−1の映像と、第2の偏光散乱
板12−2に投影された第2のプロジェクタ11−2の
映像とを、同時に見ることができる。このため、映像を
見ている人間14は偏光散乱板の位置の差に対応した奥
行き感のある表示を体験することができる。
示す。図3に示すように、本実施例の表示装置は、偏光
方向が90度異なる第1の偏光散乱板12−1と第2の
偏光散乱板12−2とを2枚設置してなり、2台の液晶
プロジェクタ(第1の液晶プロジェクタ11−1、第2
の液晶プロジェクタ11−2)を用い、ハーフミラー1
5で合成しそれぞれの散乱板(偏光散乱板12−1,1
2−2)に画像を投影する。このときハーフミラー15
として偏光ビームスプリッタの様な偏光依存性のあるも
のを用いることにより高効率化できる。この時液晶プロ
ジェクタの投影光の偏光方向は投影する偏光散乱板が散
乱性を示す方向と一致させておく。該偏光散乱板の偏光
方向が直交しているため、人は、第2の偏光散乱板12
−2を透過して第1の偏光散乱板11−1に投影される
第1のプロジェクタ11−1の映像と、第2の偏光散乱
板12−2に投影された第2のプロジェクタ11−2の
映像とを、同時に見ることができる。このため、映像を
見ている人間14は散乱板の位置の差に対応した奥行き
感のある表示を体験することができる。
示す。図4に示すように、本実施例の表示装置は、偏光
方向が90度異なる第1の偏光散乱板12−1と第2の
偏光散乱板12−2とを2枚設置してなり、特定の偏光
成分を空間変調可能な2枚の第1の表示パネル16−
1,第1の表示パネル16−2を偏光が直行するように
配し、一つの光源17で照明し、レンズ18により第1
の偏光散乱板12−1,第2の偏光散乱板12−2に結
像させることにより実現する。結像のピント調節は第
1,第2の表示パネル16−1,16−2のレンズ18
からの距離を調節することにより実現する。第1,第2
の表示パネル16−1,16−2は、ホモジニアス配向
させたゲストホスト型液晶パネル、UVキュア液晶によ
り作製した配向型高分子分散液晶、引っ張り応力により
液晶を配向させた高分子分散液晶などが使用できる。第
1の偏光散乱板12−1と第2の偏光散乱板12−2と
の偏光方向が直交しているため、人間14は、第2の偏
光散乱板12−2を透過して第1の偏光散乱板12−1
に投影される第2のパネル16−2の映像と、第2の偏
光散乱板12−2に投影された第1のパネル16−1の
映像とを、同時に見ることができる。このため、人間1
4は、第1の偏光散乱板12−1,第2の偏光散乱板1
2−2との設置位置の差に対応した奥行き感のある表示
を体験することができる。本実施例は小型化に適するの
で、小型軽量なヘッドマウントディスプレイを実現でき
る。
る。ホモジニアス配向ゲストホスト液晶パネルは、二色
性色素を含有する液晶で作ったホモジニアス配向液晶パ
ネルである。二色性色素は分子長軸方向に偏光した光の
みを吸収し、液晶の配向方向と同方向に配向するため、
無電界状態では特定の偏光のみを吸収し、電界下では全
ての光を透過する。すなわち、一偏光についてのみ吸収
透過を、他の偏光成分に影響を与えることなく制御でき
る表示素子となる。
す。実施例2の表示装置において、第1の偏光散乱板1
2−1,第2の偏光散乱板12−2とのそれぞれの前面
に第1,第2の偏光レンティキュラレンズ19−1,1
9−2を配したものである。
一方の直線偏光を透過し、他方の直線偏光をレンティキ
ュラレンズとして屈折する光学素子である。このレンズ
は、方解石のような複屈折性の物質でレンズ構造を作製
し、常屈折率または異常屈折率のどちらかの屈折率と等
しい物質でレンズによるへこみを満たすことにより作製
できる。あるいは、アクリルのような透明な板にレンズ
構造を作製し、常屈折率または異常屈折率のどららかの
屈折率がアクリルと等しい、液晶のような複屈折流体で
満たすことによっても実現できる。偏光レンティキュラ
レンズ19のレンズ効果の生ずる偏光方向は、後方に配
した偏光散乱板12が散乱する偏光方向と一致させる。
−1,12−2がレンティキュラー方式の立体表示を実
現するため、人間14は、各偏光散乱板面で2眼立体視
ができる。これにより、これまでの実施例2乃至4の表
示装置以上にさらに奥行き感のある表示を体験すること
ができる。
ついて説明する。例えば、朝倉書店刊 大越孝敬著「三
次元画像工学」ISBN4-254-20804-9 P20図2.14記載のよ
うに、レンティキュラレンズの焦点面をスクリーン状に
置き、左右眼画像をレンズの周期にあわせ交互に短冊状
に表示することにより、表示の指向性を確保する方式で
ある。すなわち、図6に示すように、レンティキュラー
レンズ19を用いた三次元画像は、右眼と左眼とは別々
の画像を見るので、三次元画像が認識されることとな
る。
奥行き感の向上した表示装置の説明をしたが、本発明は
これに限定されるものではなく、例えば実施例3,4の
表示装置に適用するようにしてもよい。
示す。本実施例の表示装置は、実施例2の表示装置にお
いて、偏光散乱板12−1,12−2の代わりに第1の
偏光回折格子20−1,第2の偏光回折格子20−2を
それぞれ配したものである。ここで、第1の偏光回折格
子20−1,第2の偏光回折格子20−2に使用する偏
光回折格子とは、一方の直線偏光を透過し、他方の直接
偏光を回折する光学素子である。この回折格子は、方解
石のような複屈折性の物質で格子構造を作製し、常屈折
率または異常屈折率のどちらかの屈折率と等しい物質で
格子によるへこみを満たすことにより作製できる。ある
いは、アクリルのような透明な板に回折格子を作製し、
常屈折率または異常屈折率のどちらかの屈折率がアクリ
ルと等しい、液晶のような複屈折流体で満たすことによ
っても実現できる。また、UVキュア液晶と液晶の混合
物に干渉縞を照射して作製した高分子分散液晶回折格子
を用いても良い。
うに偏光散乱板がない理由は、ある程度広がり角が小さ
い光を回折することにより、指向性が制御された光を発
生させるためである。
立体表示を実現するため、人は各偏光回折格子で2眼立
体視ができるため、これまでの実施例2乃至4以上に奥
行き感のある表示を体験することができる。本実施例で
は実施例2の表示装置を用いたが、本発明はこれに限定
されるものではなく、例えば実施例3,4の表示装置に
適用するようにしてもよい。
ラレンズ効果を示す周期を用いることにより、実施例5
で説明したような奥行き感を有する効果が得られる。
格子について説明する。平行な縞模様からなる回折格子
の周期を、外側に行くに従い間隔を狭めていくと、外側
ほど回折角が大きくなる。平行光を照射したとき回折光
が一直線で交わるように間隔を制御することにより、レ
ンティキュラレンズのような線状に焦点を結ぶ特性を示
すような光学素子を実現できる。
多眼立体表示も実現できる。以下、多眼立体表示方式に
ついて説明する。たとえば、3次元画像コンファレンズ
'98 講演論文集(1998年7月1・2日)「3Dビ
デオシステムにおける色再現」(凸版印刷株式会社、高
橋ら)pp.111-116のFig.1に示されるような回折方向の
異なる回折格子をアレイ状に並べることにより実現した
偏光板を用いることで、表示装置とすることができる。
この3Dビデオシステムの立体像表示の原理は、複数の
異なる方向に各々の方向に対応した視差画像を表示する
ことで実現される。この方法では、視差画像の枚数を増
やすことにより、視点を移動すると回り込んだ像を観察
でき、より自然な立体感を得ることができる。図8に示
すように、LCDパネルと回折格子を組み合わせること
によって視差を生じさせている。回折格子は各視差に対
応した要素で構成され、図8では、説明のために4つの
視差を示す場合を示し、4つの回折格子アレイ21−1
〜21−4は角度の異なる4通りの曲線からなる回折格
子の集まりによって、構成されており、照明光22を回
折格子アレイ21−1〜21−4に入射させると、例え
ば第1の回折格子21−1に入射した光は左側に、第4
の回折格子21−4に入射した光は右に、といったよう
に、各回折光は、それぞれ決まった方向に回折される。
この回折格子の入射側にLCDパネル24を密着させ、
各画素22−1〜22−4と回折格子とを1:1で対応
するように配置する。回折格子の要素に入射する照明光
23は、LCDの対応するセルを透過した光となるの
で、LCDパネルを駆動し、透過率を制御することで、
回折格子の要素毎の照明光の光度を変調することが可能
となり、これによって視差を生じさせることができる。
これにより、多眼立体表示も可能となる。
散乱板を用いてなり、該偏光散乱板に対し画像を投射し
て表示するので、スクリーン越しにある物体を見ること
が可能となる。また、偏光散乱板の代わりに偏光回折格
子を用いてもよい。
することにより、奥行きをもった表示が実現できる。
線偏光をレンティキュラレンズとして屈折する偏光レン
ティキュラレンズをそれぞれの偏光散乱板に配設するこ
とにより、レンティキュラー方式の立体表示が実現で
き、人間は、各スクリーンである偏光散乱板面で2眼立
体視ができ、さらに奥行き感のある表示を体験すること
ができる。
Claims (10)
- 【請求項1】 スクリーンとして偏光方向が90度異な
る偏光散乱板を2枚配置して用いてなり、該2枚の偏光
散乱板に対し画像を投射して表示すること、前記2枚の
偏光散乱板はそれぞれ特定の直線偏光成分の光について
はそのまま透過し、これと直交する偏光成分の光につい
ては散乱する散乱板であることを特徴とする表示装置。 - 【請求項2】 請求項1の装置において、 画像を投射する装置として偏光を発する液晶プロジェク
タを用いてなり、偏光散乱板の散乱性を示す方向をその
偏光方向と一致させたことを特徴とする表示装置。 - 【請求項3】 請求項1の装置において、 2枚の偏光散乱板のそれぞれに投射するパネルを偏光が
直行するように配し、レンズにより結像してなることを
特徴とする表示装置。 - 【請求項4】 請求項1の装置において、 2枚の偏光散乱板の画像投射装置側にそれぞれ偏光レン
ティキュラレンズを配したことを特徴とする表示装置。 - 【請求項5】 スクリーンとして偏光回折格子を用いて
なり、該偏光回折格子に対し画像を投射して表示するこ
と、該偏光回折格子は一方の直線偏光を透過し、他方の
直線偏光を回折する光学素子であることを特徴とする表
示装置。 - 【請求項6】 スクリーンとして、複屈折性媒体中に等
方性液滴が分散し、前記分散した等方性液滴の屈折率が
前記複屈折性媒体の常屈折率と等しい構造を持ち、特定
の直線偏光成分の光についてはそのまま透過し、これと
直交する偏光成分の光については散乱する偏光散乱板を
用いてなり、該偏光散乱板に対し画像を投射して表示す
ることを特徴とする表示装置。 - 【請求項7】 スクリーンとして、複屈折性媒体中に非
重合性液晶の液滴が分散し、電界の印加で前記分散した
非重合性液晶の液滴の配向方向が変化する構造を持ち、
特定の直線偏光成分の光についてはそのまま透過し、こ
れと直交する偏光成分の光については散乱する偏光散乱
板を用いてなり、該偏光散乱板に対し画像を投射して表
示することを特徴とする表示装置。 - 【請求項8】 請求項6または7の装置において、 画像を投射する装置として偏光を発する液晶プロジェク
タを用いてなり、偏光散乱板の散乱性を示す方向をその
偏光方向と一致させたことを特徴とする表示装置。 - 【請求項9】 請求項1の装置において、 前記偏光散乱板が複屈折性媒体中に等方性液滴が分散
し、前記分散した等方性液滴の屈折率が前記複屈折性媒
体の常屈折率と等しい構造を持つことを特徴とする表示
装置。 - 【請求項10】 請求項1の装置において、 前記偏光散乱板が複屈折性媒体中に非重合性液晶の液滴
が分散し、電界の印加で前記分散した非重合性液晶の液
滴の配向方向が変化する構造を持つことを特徴とする表
示装置。
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