JP4483181B2

JP4483181B2 - 立体映像表示装置

Info

Publication number: JP4483181B2
Application number: JP2003057236A
Authority: JP
Inventors: 慎一郎田中; 靖裕山本
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2010-06-16
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP2004264762A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体的な映像を提供する立体映像表示装置に関し、特に両眼の視差により立体映像を得ると共に特殊なメガネを用いない立体映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
視差のある２つの映像を表示して、一方の映像光を左眼に導き他方の映像光を右眼に導くことにより、立体的な映像を提供する立体映像表示装置が提案されている。立体映像を提供するためには、左眼用の映像光が左眼のみに入射し、右眼用の映像光が右眼のみに入射するようにする必要があり、その一法として、光の進路を規制するバリアを用いることが行われている。左眼用の映像と右眼用の映像を並べて表示し、大きなバリアでそれらの映像光の進路を規制することもできるが、そのようにすると左眼用の映像光と右眼用の映像光の進行方向に過大な角度差が生じて、自然な立体映像を提供することは難しい。
【０００３】
そこで、左眼用の映像と右眼用の映像をそれぞれ一部分ずつ交互に並べて表示し、両映像の各部分に対応する複数の開口を有するバリアを用いるパララックスバリア方式の立体映像表示装置が知られている。このような立体映像表示装置の構成を図１の断面図に模式的に示す。
【０００４】
図１（ａ）の立体映像表示装置は、表示器１１、バリア１２、および照明器１３より成る。表示器１１は、透過型の液晶表示器であって、多数の画素１１ｐを有し、左右方向に並ぶ１画素ごとに、左眼用の映像Ｌと右眼用の映像Ｒを交互に表示する。バリア１２は、表示器１１の画素１１ｐと同程度の幅の開口１２ａを２つの画素１１ｐごとに有し、表示器１１からの映像光のうち開口１２ａに入射するもの以外を遮断する。照明器１３は表示器１１の背面に配置され、背面側から表示器１１を照明するバックライトを発する。表示器１１は、このバックライトからの光を変調して映像を表す映像光とする。
【０００５】
バリア１２の開口１２ａに対する左眼用の映像Ｌと右眼用の映像Ｒの位置には差があり、これにより、開口１２ａ通過後の左眼用の映像Ｌの映像光の進行方向と右眼用の映像Ｒの映像光の進行方向に差が生じて、観察者の左眼には左眼用の映像Ｌの映像光のみが入射し、右眼には右眼用の映像Ｒの映像光のみが入射する。
【０００６】
また、図１（ｂ）に示すように、バリア１２を表示器１１と照明器１３の間に配置することも可能である。照明器１３からの光はバリア１２によって進路を規制され、左眼用の映像Ｌに入射する照明光と右眼用の映像Ｒに入射する照明光の進行方向には角度差が生じる。この角度差は映像光となった後も保たれ、観察者の左眼には左眼用の映像Ｌの映像光のみが入射し、右眼には右眼用の映像Ｒの映像光のみが入射する。
【０００７】
バリア１２の正面図を図２に模式的に示す。一般に、開口１２ａは、バリア１２の上端から下端に達する長いストライプ状とされる（例えば、特開２０００−７８６１７号）。開口１２ａの幅は一定であり、開口１２ａの配列ピッチも一定である。
【０００８】
また、水平方向の解像度の低下を抑え、より高画質な表示を可能にするための所謂斜めバリア方式と呼ばれているものも知られている。これは図２（ｂ）に示すように、短いストライプ状（長方形）の開口１２ｂとして、この開口部１２ｂを階段状に配列するものである。この場合、開口１２ｂは幅だけでなく長さも一定であり、また、一対の開口部と遮光部が存在する配列ピッチは左右方向についても、上下方向についても常に全体で一定である。なお、この例では、表示器１１の画素１１ｐの長さ（縦方向の大きさ）は幅の３倍程度であり、開口１２ｂの大きさは表示器１１の１画素分の大きさに相当する。また左右方向については４画素に１つの割合で開口１２ｂが設けられており、表示器１１に４つの異なる映像が交互に表示されている所謂多眼式と呼ばれるものを示している。
【０００９】
バリア１２としては、金属板を用いることができるし、液晶パネルを用いて、その一部分を光を透過させる配向として開口１２ａ、１２ｂとすることもできる。液晶パネルを用いると、その全体を光を透過させる配向にしてバリアとして機能しない設定とすることも可能であり、立体映像を提供することと、非立体的な通常の映像を提供することを、切り替えることができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−７８６１７号
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
開口を有するバリアを備える立体映像表示装置では、提供する立体映像の質が低下することがある。その原因を究明したところ、従来のバリアでは開口があまりに規則的に配列されていることや、開口形状が矩形状のような単純な形状だけとなっていることにより、開口通過後の光が干渉し合って干渉縞が生じることが判明した。
【００１２】
本発明は、この問題に鑑みてなされたもので、干渉縞の発生を抑えた立体映像表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、視差のある映像を交互に並べて表示する表示器と、複数の開口を有し、開口以外の部分で光を遮断するバリアを備え、前記バリアによって表示器からの映像光の進路を規制して左右の眼に異なる映像光を導いて、立体的な映像を提供する立体映像表示装置において、前記バリアの開口が一定のピッチからずらして配列されている構成とし、或いは前記バリアの開口の縁に凹凸を設けている構成とし、或いは前記バリアの開口の形状が不揃いである構成とし、或いは前記バリアの開口の形状が屈折形状である構成としている。このような構成により、開口通過後の映像光が干渉し難くなり、干渉縞の発生を抑えることができる。
【００１４】
本発明ではさらに、視差のある映像を交互に並べて表示する液晶表示器と、前記液晶表示器に照明光を与える照明器と、複数の開口を有し、開口以外の部分で光を遮断するバリアを備え、前記バリアによって前記照明器からの照明光の進路を規制して左右の眼に前記液晶表示器からの異なる映像光を導いて、立体的な映像を提供する立体映像表示装置において、前記バリアの開口が一定のピッチからずらして配列されている構成とし、或いは前記バリアの開口の縁に凹凸を設けている構成とし、或いは前記バリアの開口の形状が不揃いである構成とし、或いは前記バリアの開口の形状が屈折形状である構成としている。このような構成により、開口通過後の映像光が干渉し難くなり、干渉縞の発生を抑えることができる。
【００１５】
本発明ではさらに、前記バリアは、前記立体映像表示装置の表示映像を立体映像と非立体映像とに切り替えて表示することが可能なバリアである構成としている。
【００１６】
本発明ではまた、前記バリアは一対の透明基板で液晶を挟んで形成されている構成としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のいくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。各実施形態の立体映像表示装置全体の構成としては、図１に示したものと略同様であるので異なる点について説明する。
【００１８】
第１の実施形態の立体映像表示装置に用いられるバリア１２を図３（ａ）に模式的に示す。
【００１９】
なお、本実施形態においてバリア１２には、立体映像を提供することと、非立体的な通常の映像を提供することを、切り替えることができるようにするため、スイッチ用の液晶パネルを用いている。
【００２０】
このスイッチ用液晶パネルを用いたバリア１２としては、通常の液晶表示装置に用いられる単純マトリクス駆動タイプのものやアクティブマトリクス駆動タイプの液晶パネルでも構わないが、基板上に複雑な配線等の形成が必要となるため、それだけ歩留まりを下げてしまう恐れが高い。
【００２１】
そこでバリア１２は、液晶を挟む一対の透明な基板のうち、一方の基板にはＩＴＯ等の透明電極を全体に形成し、他方の基板には開口部分以外に透明電極を形成している。そして電極に駆動電圧が印加されないときには、光を全て透過させるような配向に液晶を設定している。このようにすれば、駆動電圧が印加されることで、両基板に透明電極が形成されている位置は遮光部となり、一方の基板にしか透明電極が形成されていな部分は光を透過させる開口となる。
【００２２】
このようなバリア１２は開口を形成したい位置だけ透明電極を形成しなければ良いので、アクティブマトリクス駆動タイプ等の液晶パネルを用いたバリアに比べ比較的簡単なプロセスで製造できる。更には透明電極の未形成部の形状等を変えることで、比較的自由に開口の形状や位置に変化を与えることができる。
【００２３】
本実施形態のバリア１２は、図２（ｂ）に示したものと同様に、階段状に配列された短いストライプ状（長方形）の開口１２ｃを複数有する。開口１２ｃは、表示器１１（図１）の縦方向に長い画素１１ｐの１つ分の長さを有し、左右方向については４画素に１つの割合で設けられている。開口１２ｃの長さと幅は一定であるが、一対の開口部と遮光部の配列ピッチは左右方向についても上下方向についても一定でない。
【００２４】
図３（ｂ）に、本実施形態の開口１２ｃと図２（ｂ）に示した従来のバリアの開口１２ｂを重ねて示す。実線が本実施形態の開口１２ｃであり、点線が従来の開口１２ｂである。従来の開口１２ｂは左右方向、上下方向とも一定のピッチで配列されていたが、本実施形態では、開口１２ｃを開口１２ｂよりもやや小さくして、その角を従来の開口１２ｂの角に一致する位置に設けている。開口１２ｂに対する開口１２ｃの相対位置は４通り（Ａ〜Ｄで示す）あり、これにより、配列ピッチが左右方向についても上下方向についても一定でなくなっている。開口１２ｃの配列ピッチが一定でないため、開口１２ｃの形状が長方形であっても、異なる開口１２ｃを通過した光が干渉し難くなり、干渉縞の発生が抑えられる。
【００２５】
第２の実施形態の立体映像表示装置のバリア１２を図４（ａ）に模式的に示す。本実施形態のバリア１２は、巨視的には長方形で、縁に凹凸のある開口１２ｄを有する。開口１２ｄの大きさは一定で、第１の実施形態の開口１２ｃに略等しい。
【００２６】
図４（ｂ）に、本実施形態の開口１２ｄと図２（ｂ）に示した従来のバリアの開口１２ｂを重ねて示す。開口１２ｄも、第１の実施形態の開口２１ｃと同様に、角が従来の開口１２ｂの角に一致する位置に設けられており、開口１２ｂに対する相対位置は４通り（Ａ〜Ｄで示す）ある。本実施形態のバリア１２では、開口１２ｄの配列ピッチが一定でない上、異なる開口１２ｄの縁の互いに平行になる部分が少ないため、第１の実施形態以上に干渉縞の発生を抑えることができる。
【００２７】
第３の実施形態の立体映像表示装置のバリア１２を図５（ａ）に模式的に示す。本実施形態のバリア１２は、円形、三角形、正方形、および台形の３種の開口１２ｅを有し、開口１２ｅの形状が不揃いである。これらの開口１２ｅはそれぞれ３つで従来のバリアの開口１２ｂに対応する。
【００２８】
図５（ｂ）に、本実施形態の開口１２ｅと図２（ｂ）に示した従来のバリアの開口１２ｂを重ねて示す。３つの開口１２ｅから成る各組は、従来の開口１２ｂの縁に略内接するように設定されており、台形の３つの開口１２ｅ（Ｄ）の向きは異なる。３つの開口１２ｅの組は、従来の開口１２ｂと同様に、左右方向、上下方向ともに一定のピッチで配列されているが、異なる組の開口１２ｅの縁の互いに平行になる部分が少ないため、干渉縞の発生を抑えることができる。
【００２９】
なお、開口１２ｅの形状は任意に設定してよく、ここに示したものに限られない。例えば、第１の実施形態の如く全体として長方形のものと、第２の実施形態の如く縁に凹凸を有する巨視的に長方形のものと、本実施形態の如く円形または多角形のものの集合とを、組み合わせることも可能である。
【００３０】
また、開口の形状を巨視的に見たときに例えば、くの字状のような屈折形状であっても干渉縞の発生を抑えることができる。
【００３１】
図１（ａ）のように表示器１１からの映像光の進路をバリア１２ｃ、１２ｄ、１２ｅによって規制するときは、表示器１１として、透過型の液晶表示器に限らず、ＰＤＰや有機ＥＬを用いたディスプレイのように自ら映像光を発する素子を採用することができる。
【００３２】
また、上記の各実施形態のバリア１２は、立体映像を提供することと、非立体的な通常の映像を提供することを、切り替えることができるようにするため、スイッチ用の液晶パネルによるものを示したが、金属板等で形成して常に開口とそれ以外の部位とを保つ固定型のバリアとすることもできる。
【００３３】
第１、第２の実施形態のように開口１２ｃ、１２ｄの配列ピッチを一定としない場合、開口１２ｃ、１２ｄを一定のピッチからずらす度合いは、開口１２ｃ、１２ｄを通過する光の波長に応じて定めるのが好ましい。例えば、通過させる光が赤色光、緑色光、青色光のいずれかに応じて、開口１２ｃ、１２ｄの配列ピッチを設定するのがよい。
【００３４】
開口の配列ピッチを一定としないこと、および開口の形状を不揃いにすることは、図２（ａ）に示したような長いストライプ状の開口を一方向に配列したバリアにも適用可能であり、干渉縞の抑制に有効である。
【００３５】
なお、本発明は左右方向に並ぶ１画素ごとに、左眼用の映像Ｌと右眼用の映像Ｒを交互に表示する所謂２眼式と呼ばれる立体映像表示装置だけでなく、多方向からの情報を得ることができる所謂多眼式と呼ばれる立体映像表示装置においても用いることが可能である。この場合表示器には視差のある複数の映像が交互に並べて表示される。例えば４眼式の場合には１画素ごとに、４つの映像がそれぞれ交互に表示される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の立体映像表示装置によると、バリアの異なる開口を通過した後の光が互いに干渉し難く、干渉縞の発生が抑えられる。したがって、高品位の立体映像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】バリアによって光の進路を規制する立体映像表示装置の一般的な構成を模式的に示す断面図。
【図２】従来の立体映像表示装置のバリアを模式的に示す正面図。
【図３】第１の実施形態の立体映像表示装置のバリアと、その開口を模式的に示す正面図。
【図４】第２の実施形態の立体映像表示装置のバリアと、その開口を模式的に示す正面図。
【図５】第３の実施形態の立体映像表示装置のバリアと、その開口を模式的に示す正面図。
【符号の説明】
１１表示器
１１ｐ画素
１２バリア
１２ａ〜１２ｅ開口
１３照明器

Claims

視差のある映像を交互に並べて表示する表示器と、
複数の開口を有し、開口以外の部分で光を遮断するバリアと、を備え、
前記バリアによって表示器からの映像光の進路を規制して左右の眼に異なる映像光を導いて、立体的な映像を提供する立体映像表示装置において、
前記バリアは一対の透明基板で液晶を挟むとともに、一方の基板には透明電極が全体に形成され、他方の基板には前記開口以外に透明電極が形成されており、
該バリアによって、前記立体映像表示装置の表示映像を立体映像と非立体映像とに切り替え可能となり、
前記他方の基板に形成される透明電極の形状により、前記バリアの開口は、同じ大きさであるとともに、一定のピッチからずらして配列されていることを特徴とする立体映像表示装置。
前記表示器に照明光を与える照明器を備えていることを特徴とする請求項１に記載の立体映像表示装置。