JP2009539138A - 投影用ステレオ光学エンジンの構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、投影用光学エンジンの構造に関するものであり、特に、２つの映像を合わせて１つのステレオ映像に投影することができる投影用ステレオ光学エンジンの構造に関するものである。
【解決手段】
本発明は、光源からの光線を、偏光方向が水平方向の光線１３は透過させ、偏光方向が垂直方向の光線１５は反射させて分離する第１の偏光ビーム分離器１１と、前記第１の偏光ビーム分離器１１で分離された水平および垂直偏光の光線１３、１５のそれぞれの色を補正し組み合わせるカラーホイール１７、１９と、前記第１の偏光ビーム分離器１１で前記カラーホイール１７、１９をそれぞれ通過した光線１３、１５が伝達されて映像を映す左右側のＤＬＰ２１、２３と、前記左右側のＤＬＰ２１、２３からそれぞれ映された水平偏光映像２５と垂直偏光映像２７を１つのステレオ映像に組み合わせる第２の偏光ビーム分離器２９と、前記第２の偏光ビーム分離器で組合されたステレオ映像をステレオスクリーン３３に投射させるレンズ３１と、を含むことを特徴とする投影用ステレオ光学エンジンの構造を開示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、投影用光学エンジンの構造に関するものであり、特に２つの映像を合わせて１つのステレオ映像に投影することができる投影用ステレオ光学エンジンの構造に関するものである。

一般に立体画像を視聴するために様々な画像形成機を用いているが、従来の投影ステレオ映像結合機は、１つのプロジェクタを用いて映像を投影し、視聴者がシャッターグラスをかけて前記プロジェクタから投影される映像を見ることにより、視聴者が連続的且つ立体的なステレオ映像を見ることができるようにした装置である。

ところが、このように１つのプロジェクタを用いて映像を投影し、シャッターグラスを使用することで映像をステレオ映像に結合する方法は、装置安価且つ軽量で、又構成が簡単であるという利点があるが、その反面、実用的でないという問題点がある。

例えば、１つのプロジェクタから投影される映像をステレオ映像として認識するためにシャッターグラスをかけて観覧しなければならないが、この時、使用するシャッターグラスに付けられたシャッターは、秒当たり２４回以上の速い速度で開閉するように作動しなければならないため、シャッターを駆動させるための装置が重くなってしまう。従って、このようなシャッター付きシャッターグラスが重くなるため長時間の着用が困難であり、又シャッターの作動によってちらつき現象が頻繁になることから、目まいが誘発されるという問題があった。

一方、他の従来のステレオ映像結合方法として、２台のプロジェクタを用いてステレオ映像を作る通常の方法がある。すなわち、２台のプロジェクタを用いて一側のレンズの前には４５°(または９０°)偏光、他側には１３５°(０°)偏光フィルタを取り付け、それぞれのプロジェクタに左右映像を投射して実現し、この時、スクリーンはシルバースクリーンを用いメガネを着用して観察する。

しかしながら、このような従来のステレオ映像結合方法の場合は、２台のプロジェクタを用いることによって値段が高くなり、２台のプロジェクタを左右、又は上下に積載しなければならないため、体積が大きくなってしまうという問題点があった。

特に、上述した従来方法に係る装置は、投影を必要なところに臨時設置して使用する場合に、場所の状況に合わせて映像の焦点を正確に一致させるためのセッティング作業を個別的に調整しなければならないため煩雑であるという欠点があり、又外部衝撃によって整列が簡単に崩れるという問題点があった。

また、２つのプロジェクタを左右または上下に積載するため、光軸が２つとなり、これを１つに結合するためにはレンズシフト(レンズを上下/左右に動かせて映像を動かすもの)の機能があるプロジェクタを用いないと整列しにくく、たとえ、整列したとしても投射距離が長くなったり、短くなると再度レンズシフトを利用して整列しなければならないという問題点があった。

また、線形偏光フィルタの場合は、偏光フィルタの光透過率が３０〜４０％程度であり、１つのプロジェクタから出る全体ビームの明るさに対して３０〜４０％程度だけ透過させることにより、損失が非常に大きいという問題点があった。

本発明の目的は、上述のような従来の一般的なステレオ映像結合機の問題点を解消し、セッティングが非常に簡単で、且つ必要に応じて簡単に映像を調整できる投影用ステレオ光学エンジンの構造を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明は、光源からの光線を、偏光方向が水平方向の光線１３は透過させ、偏光方向が垂直方向の光線１５は反射させて分離する第１の偏光ビーム分離器１１と、前記第１の偏光ビーム分離器１１から分離された水平および垂直偏光の光線１３、１５のそれぞれの色を補正し組み合わせるカラーホイール１７、１９と、前記第１の偏光ビーム分離器１１から前記カラーホイール１７、１９をそれぞれ通過した光線１３、１５が伝達されて映像を映す左右側のＤＬＰ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ)２１、２３と、前記左右側のＤＬＰ２１、２３からそれぞれ映された水平偏光映像２５と垂直偏光映像２７を１つのステレオ映像に組み合わせる第２の偏光ビーム分離器２９と、前記第２の偏光ビーム分離器で組合されたステレオ映像をステレオスクリーン３３に投射させるレンズ３１とを含むことを特徴とする。

本発明で２つの光源から出射する２つの光線がプリズムによって１つの光線に集合し、前記プリズムを通過した集合光線は鏡で反射した後、第１の偏光ビーム分離器で二等分され、半分の光線は反射して方向が転換され、他の半分の光線は透過して左右側の光線に分離される。前記偏光ビーム分離器で分離した左右側の光線は、色を補正し組み合わせるそれぞれのカラーホイールによって左右側のＤＬＰに伝達されて映像を映すことにより、左右側のＤＬＰから映された左右側の映像は、第２の偏光ビーム分離器で１つのステレオ映像に組合され、レンズを通じてステレオスクリーンに投射することにより、ステレオ映像を表現できる。

このような構造からなる本発明の光学エンジンの構造は、使用状態に応じて光源を２つまたは１つだけつけて使用することで、高輝度用にも又は低輝度用にも用いることができ、２つの偏光ビーム分離器と２つのＤＬＰを用いて光軸を共有することにより、現場の条件に関係なくフォーカシングだけ調節することで簡単に設置して用いることができる。

本発明に係るステレオ光学エンジンは、光源１、３から出射する光線がプリズム５、鏡９、第１の偏光ビーム分離器１１、ＤＬＰ２１、２３および第２の偏光ビーム分離器２９を経て、方向を転換しながら１つのステレオ映像を作ることができるため、必要に応じて簡単にセッティング状態を調節することにより、正確且つ鮮明な映像を得ることができ、２台のプロジェクタを移動する場合よりも安価に投影ステレオ映像結合機を実現できるという利点がある。

また、本発明では、第２の偏光ビーム分離器２９により結合された映像は、光軸が同一であり、１つの投射レンズだけを使用するため付加的な整列が必要なく、また投射距離による光軸整列が不要であるという利点がある。

また、ズームやフォーカシングに１つのレンズを使用することにより、２つのレンズ間のズーム倍率やフォーカシングを同一にセッティングする必要がないという利点があり、従来の２つの光学系を用いる方式の代わりに光学系全体が１つに統合されるので、製品単価や体積、重さが減少するという利点がある。

本発明に係る投影用ステレオ光学エンジンの構造を示す概念図である。

以下、本発明を添付の図面を参照して一実施例によって詳しく説明するが、本発明はこの実施例により限定されるものではない。

図１は、本発明に係る投影用ステレオ光学エンジンの構造を示す概念図である。同図に示すように、本発明に係る装置は、２つの光源１、３から出射する２つの光線がプリズム５によって１つの光線７に集合され、前記プリズム５を通過した集合光線７は鏡９で反射した後、第１の偏光ビーム分離器１１で二等分され、偏光方向が水平方向の光線１３は透過し、偏光方向が垂直方向の光線１５は反射して方向が転換されて分離され、前記偏光ビーム分離器１１で分離された水平および垂直偏光の光線１３、１５は、色を補正し組み合わせるそれぞれのカラーホイール１７、１９によって左右側のＤＬＰ２１、２３に伝達されて映像を映すことにより、前記左右側のＤＬＰ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ)２１、２３から映された水平偏光映像２５と垂直偏光映像２７は、第２の偏光ビーム分離器２９で１つのステレオ映像に組合わされ、レンズ３１を通じてステレオスクリーン３３に投射することにより、ステレオ映像を表わすことができる構造となっている。

前記光源１、３は、一般的に使用するランプなどが用いられ、これらランプは必要に応じて公知のものを適宜選択して用いることができる。

そして、前記光源１、３は、基本的にＤＬＰから映される映像に光を提供するためのものであり、使用状態により１つまたは２つとも用いることができるが、例えば、広報やプレゼンテーションのための場合は、高輝度を得るために２つの光源を全て使用し、個人の映画鑑賞のための場合は、１つの光源だけを使用して低輝度の光線を出射させることができる。

一方、前記光源１、３から出射する光線は、均一なビームの分布を得るために、必要に応じて、複数のレンズ３５とフィルタ３７を通過させることで調整することができる。

前記光源１、３から出射した光線は、プリズム５で１つの光線７に集合して鏡９に伝達される。

したがって、本発明では、正確なステレオ映像を得るために、一次的に鏡１の傾斜角度を変更してセッティング状態を調節することができる。

次に、前記鏡９で反射した光線は、本発明によって設けられる第１の偏光ビーム分離器１１により水平偏光光線１３と垂直偏光光線１５に分離するが、水平偏光光線１３は透過して直進し、垂直偏光光線１５は反射して方向を転換する。

前記水平偏光光線１３と垂直偏光光線１５は、それぞれカラーホイール１７、１９を通過しながら、光源１、３の色により適切な色の組合を行うことによってカラー映像を得ることができる。

前記カラーホイール１７、１９を通過しながら色の組合が行われた水平偏光光線１３と垂直偏光光線１５は左右側のＤＬＰ２１、２３に映され、これらＤＬＰ２１、２３で再現されるイメージに光線を照射して１つの映像を作ることができるが、この時、左右側のＤＬＰ２１、２３で作られる映像は、水平偏光光線１３と垂直偏光光線１５によるものであるため、映像自体も水平偏光映像２５と垂直偏光映像２７に分けられる。

このように、偏光方向が水平方向と垂直方向に分けられた映像２５、２７は、第２の偏光ビーム分離器２９に伝達されて組合されるが、前記第２の偏光ビーム分離器２９での映像の組合は、第１の偏光ビーム分離器１１で映像が水平および垂直偏光方向により分離する過程が逆に行われるものである。

前記第２の偏光ビーム分離器２９で組合される映像は、水平および垂直偏光の映像２５、２７が組合されてステレオ映像に表われるが、前記第２の偏光ビーム分離器２９で組合されたステレオ映像は、レンズ３１を通じてステレオスクリーン３３に伝達されて完全なステレオ映像を投射することにより再現される。

このように、本発明に係る装置は、光源１、３から出射する光線がプリズム５、鏡９、第１の偏光ビーム分離器１１、ＤＬＰ２１、２３および第２の偏光ビーム分離器２９を経て、方向を転換しながら１つの光軸を共有する一組のステレオ映像を作る。したがって、環境によってズーム倍率や距離が変更されると、レンズシフトやキーストーンなどの機能を用いて整列させなければならない従来の２台プロジェクタを用いるシステムと異なり、本発明のエンジンの構造は、光軸を共有しているので、フォーカシングだけを調節すれば良い。

本発明は、各種ステレオ映像出力装置に用いることができ、特に、ステレオ映像をスクリーンに投影するための各種プロジェクタ装置に適用可能である。

１、３ 光源
５ プリズム
７ 集合光線
９ 鏡
１１ 第１の偏光ビーム分離器
１３ 水平偏光光線
１５ 垂直偏光光線
１７、１９ カラーホイール
２１、２３ ＤＬＰ
２５ 水平偏光映像
２７ 垂直偏光映像
２９ 第２の偏光ビーム分離器
３１ レンズ
３３ ステレオスクリーン

Claims (3)

1. 光源からの光線を、偏光方向が水平方向の光線は透過させ、偏光方向が垂直方向の光線は反射させて分離する第１の偏光ビーム分離器１１と、
   前記第１の偏光ビーム分離器１１で分離された水平偏光光線および垂直偏光光線のそれぞれの色を補正し組み合わせるカラーホイール１７、１９と、
   前記第１の偏光ビーム分離器１１から前記カラーホイール１７、１９をそれぞれ通過した前記水平偏光光線１３および前記垂直偏光光線１５を受けて、それらの映像を映す左右側のＤＬＰ２１、２３と、
   前記左右側のＤＬＰ２１、２３からそれぞれ投影された前記水平偏光映像２５と前記垂直偏光映像２７を１つのステレオ映像に組み合わせる第２の偏光ビーム分離器２９と、
   前記第２の偏光ビーム分離器２９で組合された前記ステレオ映像をステレオスクリーン３３に投影させるレンズ３１と、を含むことを特徴とする投影用ステレオ光学エンジンの構造。
2. 前記第１の偏光ビーム分離器１１に入射する光線は、２つの光源１、３から放射する２つの光線がプリズム５によって１つの光線に集合した集合光線７であることを特徴とする請求項１に記載の投影用ステレオ光学エンジンの構造。
3. 前記２つの光源１、３は、それぞれのＯＮ/ＯＦＦが可能であることを特徴とする請求項２に記載の投影用ステレオ光学エンジンの構造。