JP2000275755A - 画像表示装置および指向性反射スクリーン - Google Patents

画像表示装置および指向性反射スクリーン

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JP2000275755A
JP2000275755A JP11079094A JP7909499A JP2000275755A JP 2000275755 A JP2000275755 A JP 2000275755A JP 11079094 A JP11079094 A JP 11079094A JP 7909499 A JP7909499 A JP 7909499A JP 2000275755 A JP2000275755 A JP 2000275755A
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JP
Japan
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group
reflection screen
mirrors
directional reflection
screen
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JP11079094A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Oshima
徹也 大島
Yoshiyuki Kaneko
好之 金子
Akira Arimoto
昭 有本
Hironori Kaneko
浩規 金子
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】立体画像表示に好適な合わせ鏡群を用いた表示
装置において、鑑賞領域に向けて水平方向および垂直方
向に光線を効率よく集光する。 【解決手段】水平および垂直方向に凹面となる指向性反
射スクリーンを用いた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特殊な眼鏡を着用
することなく両眼視差を用いた立体視を可能にする指向
性反射スクリーンおよびそれを用いた画像表示装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、特殊な眼鏡を着用することなく両
眼視差を用いた立体視を可能にする画像表示装置とし
て、画像投影手段と指向性の反射または透過スクリーン
とを組み合わせた装置が知られている。中でも、鑑賞者
に対して水平方向の集光手段として合わせ鏡群を用いた
指向性反射スクリーンについて、例えば大越孝敬著、
「三次元画像工学(朝倉書店)」の28頁および91〜
97頁に開示されている。
【0003】上記従来例の指向性反射スクリーンを図2
および図3に示す。図2に示すスクリーンでは、2面直
交合わせ鏡群1によって水平方向に集光性を与え、鏡面
に加えた凹凸2によって垂直方向には拡散性をもたせて
いる。また、図3に示すスクリーンでは、2面直交合わ
せ鏡群1と組み合わせた蒲鉾状レンズ群3のレンズ効果
によって垂直方向に拡散性を与えている。
【0004】2面直交合わせ鏡群では図5に示すよう
に、入射光線は光線が入射してきた方向に反射される。
従って、図4に示すように液晶プロジェクター等の画像
投影手段11と図2または図3のような合わせ鏡群を用
いた指向性反射スクリーン10とを組み合わせた画像表
示装置において、映像信号は画像投影手段11により指
向性反射スクリーン10に投影され、反射されると水平
方向には画像投影手段11の位置に集光する。このよう
なスクリーン反射特性を活かし、2個の画像投影手段1
1Lおよび11Rを鑑賞者12の右眼および左眼の直上
または直下に配置し、併せて両眼視差の原理に基づく立
体画像信号となる一対の映像信号をスクリーン10に照
射することによって、鑑賞者12は特殊な眼鏡を着用す
ることなく立体映像を鑑賞することができる。
【0005】このような2面直交合わせ鏡群の水平方向
の指向性に加え、図2に示す直交合わせ鏡群1を用いた
スクリーンでは、鏡面に形成した凹凸2によって垂直方
向に拡散性を与えている。同様に図3に示す直交合わせ
鏡群1を用いたスクリーンでは、2面直交合わせ鏡群1
と組み合わせた蒲鉾状レンズ群3のレンズ効果によって
垂直方向に拡散性を与えている。これらの拡散性のため
に垂直方向には充分な鑑賞範囲が得られている。
【0006】また、他の従来例として、合わせ鏡群の挟
角を90度とせず、複数人で鑑賞可能な指向性反射スク
リーンが特開平10−186522に開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の画像表
示装置では、水平方向および垂直方向に光線を鑑賞領域
に効率よく集光する具体的な構造について必ずしも明ら
かではなかった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
することを目的としてなされたもので、合わせ鏡群を含
む指向性反射スクリーンと画像投影手段からなる画像投
影装置において、上記指向性反射スクリーンが上記合わ
せ鏡群の稜線方向および上記稜線と垂直の方向に凹面と
することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例の立体画像表示
装置の構成を図1に示す。本実施例の立体画像表示装置
は、水平方向に両眼間隔で配置された2台の画像投影手
段11Lおよび11Rと、合わせ鏡群と蒲鉾状レンズ
群、ホログラフィック素子等の合わせ鏡の稜線方向に光
線を拡散する手段を一体化した指向性反射スクリーン1
0からなる。上記指向性反射スクリーン10は、合わせ
鏡群の稜線および稜線と垂直方向に凹面となっている。
【0010】本発明のスクリーン10において、合わせ
鏡の稜線方向の凹面の曲率半径を、画像投影手段11L
または11Rの出射レンズと指向性反射スクリーン10
の中心との距離に等しくすると、スクリーン上の垂直方
向で異なる位置からの反射光が鑑賞位置である画像投影
手段近傍で重なるため好適である。
【0011】ここで、指向性反射スクリーン10の合わ
せ鏡群に挟角が90度でない成分を含む場合、水平方向
には集光点が2点でき、2人同時に鑑賞できるため好適
である。さらに、複数の異なる挟角の合わせ鏡が周期的
に配置されると、3人以上が同時に鑑賞可能な画像表示
装置を得ることができる。このように、合わせ鏡群に挟
角が90度でない成分を含む場合、合わせ鏡の稜線と垂
直方向のスクリーン10の曲率半径を、画像投影手段1
1Lまたは11Rの出射レンズと指向性反射スクリーン
10の中心との距離の半分とすると、水平方向にはスク
リーン10上の反射位置によらず、反射光が各集光点に
正確に集光するため好適である。
【0012】また、合わせ鏡の稜線と垂直方向のスクリ
ーン10の曲率半径は、画像投影手段11Lまたは11
Rの出射レンズと指向性反射スクリーン10の中心との
距離と一致させると、スクリーン10への投影光の入射
角がスクリーン上の位置によらず一定となるため、輝度
むらを低減できて好適である。
【0013】ここで立体視を目的とする場合、画像投影
手段11を多数個等間隔に並べて用いる場合がある。こ
のような構成では、画像投影手段11の数が奇数である
場合、上記の画像投影手段11の出射レンズと指向性反
射スクリーン10の中心の距離は、中心に位置する画像
投影手段11の出射レンズと指向性反射スクリーン10
の中心との距離に置き換えればよい。画像投影手段の数
が偶数の場合には、中心に最も近い2台の画像投影手段
11の出射レンズの中点と指向性反射スクリーン10の
中心との距離に置き換えればよい。
【0014】このような2方向に凹面構造を有するスク
リーン10は製作が困難な場合がある。この場合には図
6に示すように、1方向の凹面構造を有する部分スクリ
ーン10Pを複数個作成し、これらを並べる方向にも凹
面状なるように隙間なく隣接させて配置すればよい。具
体的には、合わせ鏡の稜線方向に凹面となっている複数
の部分スクリーン10Pを、合わせ鏡群の稜線と垂直の
方向に凹面となる円弧上に隣接配置することで実現でき
る。または、合わせ鏡の稜線と垂直方向に凹面となって
いる複数の部分スクリーンを、上記合わせ鏡群の稜線方
向に凹面となる円弧上に密接して配置することでも実現
できる。
【0015】図7および図8は本発明の画像表示装置の
水平断面構造概略図および垂直断面構造概略図である。
図中、水平方向の凹面構造の曲率半径をrh、曲率中心
からスクリーン全体の水平開き角をθt、曲率中心から
分割された部分の水平開き角をθ、垂直方向の曲率半径
をrV、垂直方向の曲率中心からスクリーンの垂直開き
角をφとした。
【0016】指向性反射スクリーン10は、水平開き角
θで垂直方向に凹面の複数の部分から構成されている。
各部分は合わせ鏡群と蒲鉾状レンズ群を図3のように組
み合わせ、平面状に伸ばすと図9のような形状のスクリ
ーンを、垂直方向(y方向)に曲率半径rVで凹面化さ
れている。ここで合わせ鏡群の稜線を垂直方向(y方
向)となるようにした。
【0017】各部分スクリーン10Pを図9に示すよう
な形状にすると、それらの複数を水平方向に曲率半径r
hの円弧状に並べたときに、継ぎ目に隙間を作ることな
く密接させることができるので好適である。ここで、垂
直方向(y方向)の曲率半径rVは画像投影手段の出射
レンズと指向性反射スクリーンの中心の距離と一致させ
た。このようにするとスクリーン上の垂直方向で異なる
位置からの反射光が鑑賞位置である画像投影手段近傍で
重なるため好適である。
【0018】また、本実施例のように水平方向に均等に
分割した部分スクリーンとすると、各部分を同じ形状に
できるため部品点数を減らすことができ、製造上好都合
である。
【0019】ここで、スクリーン10の水平方向の曲率
半径rhは画像投影手段11の出射レンズと指向性反射
スクリーン10の中心との距離の半分とした。このよう
にすると、特に挟角が90度でない成分を合わせ鏡群が
含む場合にはスクリーン10上の反射位置によらず反射
光が水平方向には正確に2点に集光するため好適であ
る。
【0020】以上に実施例では、画像投影手段11から
スクリーン10の中心までの距離は0.5〜10m程度
である。合わせ鏡群の挟角は60〜120度、ピッチは
0.1〜1mm、厚さは0.3〜3mmのものを用いた。蒲
鉾状レンズの曲率半径は0.1〜3mm、ピッチは0.1
〜1mm、厚さは0.3〜3mmのものを用いた。
【0021】
【発明の効果】本発明により、特に立体画像装置に好適
な合わせ鏡群を用いた画像表示装置の水平方向および垂
直方向に、光線を鑑賞領域に対して効率よく集光でき、
良好な鑑賞環境を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の画像表示装置の構造を示す
概略側面図。
【図2】従来技術の指向性反射スクリーンの構造を示す
概略図。
【図3】従来技術の指向性反射スクリーンの構造を示す
概略図。
【図4】従来技術の画像表示装置の構造を示す概略上面
図。
【図5】合わせ鏡群の光線軌跡図。
【図6】従来技術の画像表示装置の構造を示す概略上面
図。
【図7】本発明の一実施例の画像表示装置の断面構造を
示す概略上面図。
【図8】本発明の一実施例の画像表示装置の断面構造を
示す概略側面図。
【図9】本発明の一実施例の部分スクリーンの構造を示
す概略上面図。
フロントページの続き (72)発明者 有本 昭 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 金子 浩規 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 2H021 BA02 2H059 AA35 AB12 BA03 BA12

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】合わせ鏡群を含む指向性反射スクリーンに
    おいて、上記指向性反射スクリーンが上記合わせ鏡群の
    稜線方向および上記合わせ鏡群の稜線と垂直の方向に凹
    面となっていることを特徴とする指向性反射スクリー
    ン。
  2. 【請求項2】合わせ鏡群を含む指向性反射スクリーンに
    おいて、上記指向性反射スクリーンが上記合わせ鏡群の
    稜線方向に凹面となっている複数の部分を上記合わせ鏡
    群の稜線と垂直方向に凹面となる円弧上に密接して配置
    したことを特徴とする指向性反射スクリーン。
  3. 【請求項3】合わせ鏡群を含む指向性反射スクリーンに
    おいて、上記指向性反射スクリーンが上記合わせ鏡群の
    稜線と垂直方向に凹面となっている複数の部分を上記合
    わせ鏡群の稜線方向に凹面となる円弧上に密接して配置
    したことを特徴とする指向性反射スクリーン。
  4. 【請求項4】上記指向性反射スクリーンの上記合わせ鏡
    群の稜線方向の凹面の曲率半径が0.5〜10mである
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか記載の指
    向性反射スクリーン。
  5. 【請求項5】上記指向性反射スクリーンの上記合わせ鏡
    群の稜線と垂直方向の凹面の曲率半径が0.25〜5m
    であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか記
    載の指向性反射スクリーン。
  6. 【請求項6】上記合わせ鏡群が、挟角が90度でない合
    わせ鏡を含むことを特徴とする請求項1ないし5のいず
    れか記載の指向性反射スクリーン。
  7. 【請求項7】上記合わせ鏡群が、複数の異なる挟角の合
    わせ鏡が周期的に配置されてなることを特徴とする請求
    項6記載の指向性反射スクリーン。
  8. 【請求項8】上記指向性反射スクリーンが上記合わせ鏡
    群の稜線方向に拡散する手段を含むことを特徴とする請
    求項1ないし7のいずれか記載の指向性反射スクリー
    ン。
  9. 【請求項9】上記合わせ鏡群の稜線方向に拡散する手段
    が蒲鉾状のレンズ群であることを特徴とする請求項8記
    載の指向性反射スクリーン。
  10. 【請求項10】請求項1ないし9のいずれか記載の指向
    性反射スクリーンと画像投影手段からなることを特徴と
    する画像表示装置。
  11. 【請求項11】上記指向性反射スクリーンの上記合わせ
    鏡群の稜線方向の凹面の曲率半径が上記画像投影手段の
    出射レンズと上記指向性反射スクリーンの中心の距離と
    等しいことを特徴とする請求項10記載の画像表示装
    置。
  12. 【請求項12】上記指向性反射スクリーンの上記合わせ
    鏡群の稜線と垂直方向の凹面の曲率半径が上記画像投影
    手段の出射レンズと上記指向性反射スクリーンの中心の
    距離の半分であることを特徴とする請求項10または1
    1記載の画像表示装置。
  13. 【請求項13】画像投影手段が2個以上の画像を投影す
    ることを特徴とする請求項10ないし12のいずれか記
    載の画像表示装置。
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