JP2014139591A

JP2014139591A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2014139591A
Application number: JP2011103102A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kamata; 豪鎌田; Seiji Ohashi; 誠二大橋; Tokiyoshi Umeda; 時由梅田; Masahiro Tsujimoto; 昌洋辻本; Satoshi Shibata; 諭柴田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2014-07-31

Abstract

【課題】輝度むらが少ない映像を観察することができる投射型表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の投射型表示装置１０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１に投射する映像の信号を処理する投射映像処理部およびその投射映像処理部からの映像を再帰性スクリーン１１に投射する投射部２６が設けられた投射光学部を少なくとも有するプロジェクタ１２と、プロジェクタ１２の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する距離が最適な位置よりも近い場合、または、プロジェクタ１２の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する距離が最適な位置よりも遠い場合に、プロジェクタ１２から再帰性スクリーン１１に投射される映像の輝度分布を補正する補正機構と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、投射型表示装置に関する。

光を入射した方向と同じ方向に反射する再帰性スクリーンと、その再帰性スクリーンに映像を投射するプロジェクタと、を備えた投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置では、プロジェクタが、映像を見る者（視聴者）の眼の近傍に配置される。また、プロジェクタから再帰性スクリーンに照射された光は、プロジェクタの方向に戻る。そのため、この投射型表示装置は、光の利用効率が極めて高く、低出力のプロジェクタを用いた場合でも、高輝度の映像が得られる。

また、同一の再帰性スクリーンに対して、多数の視聴者がそれぞれの傍に配置されたプロジェクタから異なる映像（光）を投射しても、それぞれの映像（光）は、それぞれのプロジェクタの方向に戻るので、視聴者はそれぞれ異なる映像を見ることができる。このような再帰性スクリーンの特徴を利用して、視聴者の両眼の近傍に個別のプロジェクタを配置し、それぞれのプロジェクタから再帰性スクリーンに対して、それぞれの眼に対応する映像を投射することによって、３Ｄ映像を実現できることも知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５６−２９２２３号公報

しかしながら、上述のような投射型表示装置では、再帰性スクリーンの投射面と平行な面に沿って視聴者の眼の位置がずれた場合、画面（映像）全体の輝度が低下し、映像が見難くなるという問題があった。また、再帰性スクリーンの投射面と視聴者の眼との距離がずれた場合、すなわち、再帰性スクリーンの投射面に対して、視聴者の眼の位置が、最適な位置から近付いた場合、あるいは、遠ざかった場合、映像の輝度にむらが生じるという問題があった。具体的には、再帰性スクリーンの投射面に対して、視聴者の眼の位置が、最適な位置から近付いた場合および遠ざかった場合に、映像の中央部が明るく、その周縁部が暗くなるという輝度分布を示すという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、輝度むらが少ない映像を観察することができる投射型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の投射型表示装置は、再帰性スクリーンと、前記再帰性スクリーンに投射する映像の信号を処理する投射映像処理部および該投射映像処理部からの像を前記再帰性スクリーンに投射する投射部が設けられた投射光学部を少なくとも有するプロジェクタと、前記プロジェクタの位置が、前記再帰性スクリーンの投射面に対する距離が最適な位置よりも近い場合、または、前記プロジェクタの位置が、前記再帰性スクリーンの投射面に対する距離が最適な位置よりも遠い場合に、前記プロジェクタから前記再帰性スクリーンに投射される前記映像の輝度分布を補正する補正機構と、を備えたことを特徴とする。

前記再帰性スクリーンの投射面の近傍に指向性散乱スクリーンが配設され、該指向性散乱スクリーンにより、前記再帰性スクリーンの反射光を、前記再帰性スクリーンの幅方向と縦方向で拡散する角度が異なるようにすることが好ましい。

前記輝度分布は同心円状であることが好ましい。

前記輝度分布は、中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなることが好ましい。

前記輝度分布は、前記映像の視聴者の眼と前記投射部を結ぶ直線を、前記再帰性スクリーン側に延長した直線が、前記再帰性スクリーンの投射面または該投射面を延伸した面と交差する点を中心とすることが好ましい。

前記補正機構は、前記投射映像処理部であり、前記投射映像処理部により、前記映像の信号が処理され、前記輝度分布が補正されることが好ましい。

前記補正機構は、前記投射部と前記再帰性スクリーンとの間に設けられた補正フィルタであり、該補正フィルタにより、前記輝度分布が補正されることが好ましい。

前記投射部の位置および／または前記視聴者の眼の位置を検知する位置検知手段を備えたことが好ましい。

前記投射部の位置および／または前記視聴者の眼の位置を検知する位置検知手段を有する椅子を備えたことが好ましい。

本発明によれば、再帰性スクリーンの投射面に対して最適な位置に配置されたプロジェクタの投射部よりも前後の位置、並びに、再帰性スクリーンとプロジェクタの投射部とを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置においても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。

第１実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。第１実施形態の投射型表示装置のプロジェクタおよび補正機構の一例を示す概略構成図である。第１実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。第１実施形態の投射型表示装置の補正機構の他の例を示す概略構成図である。第２実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。第２実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の補正の中心点Ｐを示す図である。第３実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。第３実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。第４実施形態の投射型表示装置およびその補正機構の一例を示す概略構成図である。第４実施形態の投射型表示装置およびその補正機構の他の例を示す概略構成図である。第５実施形態の投射型表示装置の一部を示す概略構成図である。第６実施形態の投射型表示装置の一部を示す概略構成図である。第７実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。第７実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。指向性散乱スクリーンを用いた場合、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。第８実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。第８実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。

（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図２は、第１実施形態の投射型表示装置のプロジェクタおよび補正機構の一例を示す概略構成図である。
本実施形態の投射型表示装置１０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１と所定の距離を置いて対向するように配置されたプロジェクタ１２と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図１において符号１２で示すものは、プロジェクタ１２の一部を構成する投射部２６である。

再帰性スクリーン１１は、樹脂などからなる基板１３の一方の面１３ａに、透明のビーズ（球状体）が埋め込まれた構造をなしている。透明のビーズが埋め込まれた基板１３の一方の面１３ａは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａである。

プロジェクタ１２は、再帰性スクリーン１１に投射する映像の信号を処理するための投射映像処理部２１と、投射映像処理部２１からの信号を光に変換して、その光を再帰性スクリーン１１に投射する投射光学部２２とから概略構成されている。
投射映像処理部２１は、プロジェクタ１２から再帰性スクリーン１１に投射される映像（光）の輝度分布を補正するための補正データが記録された補正データ記憶部２３と、再帰性スクリーン１１に投射される映像の信号を処理して、映像（光）の輝度分布を補正する補正回路２４とを少なくとも有する映像処理回路２５を備えている。
投射光学部２２は、再帰性スクリーン１１に映像を投射する投射部２６を備えている。投射部２６は、その射出面２６ａが再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対向するように配置されている。そして、投射部２６の射出面２６ａから、再帰性スクリーン１１に対して映像が投射される。

本実施形態では、投射映像処理部２１が補正機構として機能する。
補正機構は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置よりも近い場合、または、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置よりも遠い場合の両方において、同様の輝度分布が生じ、この輝度分布を軽減するべく、プロジェクタ１２から再帰性スクリーン１１に投射される映像（光）の輝度分布を補正する。

投射型表示装置１０による映像の補正方法を説明する。
まず、プロジェクタ１２の投射部２６を、再帰性スクリーン１１に投射される映像の視聴者の眼３１と離隔して配置する。この時、図１（ｂ）に示すように、視聴者の眼３１と投射部２６を結ぶ直線４１を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）４２が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。

次いで、投射映像処理部２１により、投射部２６から再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される映像（光）の輝度分布を、中心点Ｐが中央部をなす同心円状であり、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正する。

投射映像処理部２１では、補正回路２４において、入力された映像情報（映像に関する信号）５１を、補正データ記憶部２３に記録されている、映像の補正に必要なデータに基づいて処理し、映像（光）の輝度分布を補正する。さらに、補正データ記憶部２３には、補正関数の定義も記録されている。投射映像処理部２１では、その補正関数に基づいて、演算により映像情報を補正する。
これにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合における両者の距離（投射面１１ａと射出面２６ａとの距離）に対して、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１の距離が小さい場合または大きい場合に、再帰性スクリーン１１に投射される映像に生じる輝度むらが打ち消されるように、映像情報５１が補正される。

再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合、図３（ａ）に示すように、補正回路２４に入力される映像情報５１を補正せずに、プロジェクタ１２から再帰性スクリーン１１に投射して得られる映像６１は、輝度むらがなく、輝度が均一である。しかし、このままでは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと投射部２６の射出面２６ａとの距離に対して、再帰性スクリーン１１と視聴者の眼３１との距離が小さい場合または大きい場合には、再帰性スクリーン１１に投射される映像６１は輝度むらを生じる。

そこで、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合に、映像情報５１によって得られる映像６２の輝度分布を、図３（ｂ）に示すように、中心点Ｐが中央部をなす同心円状であり、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正する。
補正回路２４で補正された信号は、駆動信号５２として、投射光学部２２に出力され、投射光学部２２にて光に変換されて、その光が、投射部２６の射出面２６ａから再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される。
すると、図３（ｃ）に示すように、投射部２６から再帰性スクリーン１１に対して投射された映像６３は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１との距離が最適な場合には、輝度分布を補正する前の映像６１と比較すると、輝度むらが若干悪化する。

一方、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合における両者の距離（投射面１１ａと射出面２６ａとの距離）に対して、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１の距離が小さい場合または大きい場合には、映像６３は、輝度むらが軽減された映像として見ることができる。
すなわち、上述のように再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合、映像情報５１によって得られる映像６２の輝度分布を補正することより、視聴者の眼３１の位置が、前記の最適な位置を基準として前後にずれても、再帰性スクリーン１１に投射される映像６３は、輝度むらが少なくなり、視野範囲が広くなる。

なお、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置とは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１の距離と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと投射部２６の射出面２６ａの距離とが等しくなる位置であり、映像情報５１を補正することなく再帰性スクリーン１１に投射しても、映像（光）の輝度むらがなく、輝度が均一となる位置のことである。

また、補正機構としては、図４に示すように、投射部２６と再帰性スクリーン１１との間に設けられた補正フィルタ７１を用いてもよい。
補正フィルタ７１は、投射部２６の射出面２６ａから再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される光の透過率を補正するためのものである。投射部２６の射出面２６ａから出射された光が補正フィルタ７１を透過すると、その光の輝度分布は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａにおいて、中心点Ｐが中央部をなす同心円状であり、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正される。
なお、補正フィルタ７１を用いる場合、補正回路２４に入力された映像情報５１は、投射映像処理部２１にて補正されることなく、駆動信号５２に変換され、投射光学部２２に出力される。

本実施形態の投射型表示装置１０によれば、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１との距離に対して、視聴者の眼３１の前後にプロジェクタ１２を配置することが可能となる。したがって、プロジェクタ１２と視聴者の眼３１との位置関係の自由度が極めて高くなり、利用価値が向上する。
そもそも、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１の距離と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと投射部２６の射出面２６ａの距離とが等しくなるように、プロジェクタ１２を配置することは物理的に不可能である。そこで、従来、ハーフミラーなどを用いて、光学的に共役な位置にプロジェクタを配置することが提案されている。ところが、ハーフミラーを用いると、映像の輝度が１／２以下になるという問題があった。本実施形態の投射型表示装置１０によれば、映像の輝度が大幅に低下することなく、プロジェクタ１２と視聴者の眼３１との位置関係の自由度を高くすることができる。

（２）第２実施形態
図５は、第２実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。
なお、図５において、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置８０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１と所定の距離を置いて対向するように配置されたプロジェクタ１２と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図５において符号１２で示すものは、プロジェクタ１２の一部を構成する投射部２６である。

投射型表示装置８０による映像の補正方法を説明する。
まず、プロジェクタ１２の投射部２６を、視聴者の眼３１と離隔して配置する。この時、視聴者の眼３１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。

この補正の中心点Ｐの設定において、上述の第１実施形態のように、視聴者の眼３１の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置に対して前後にずれた場合だけでなく、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して、上下方向や左右方向にずれた場合にも、補正の中心点Ｐをずれた位置に合わせて設定する。

例えば、図５に示すように、視聴者の眼３１Ａ_１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線上において、その投射部２６よりも後にある場合、図６（ｂ）に示すように、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの中央部に、補正の中心点Ｐを設定する。
これに対して、図５に示すように、視聴者の眼３１Ｂ_１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して左側（紙面の左側）にずれた場合、図６（ａ）に示すように、視聴者の眼３１Ｂ_１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。すなわち、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの右側（紙面の右側）に、補正の中心点Ｐを設定する。
また、図５に示すように、視聴者の眼３１Ｃ_１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して右側（紙面の右側）にずれた場合、図６（ｃ）に示すように、視聴者の眼３１Ｃ_１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。すなわち、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの左側（紙面の左側）に、補正の中心点Ｐを設定する。

このように、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに設定する補正の中心点Ｐの位置を、視聴者の眼３１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対してずれた方向とは反対側の方向とする。

投射部２６から再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される映像（光）の輝度分布は、上述の第１実施形態と同様に補正される。

本実施形態の投射型表示装置８０によれば、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対する視聴者の眼３１の位置に応じて、補正の中心点Ｐの位置を設定することにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａよりも前後の位置、並びに、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置においても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。

（３）第３実施形態
図７は、第３実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。
なお、図７において、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置９０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１と所定の距離を置いて対向するように配置されたプロジェクタ１２と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図７において符号１２で示すものは、プロジェクタ１２の一部を構成する投射部２６である。

投射型表示装置９０による映像の補正方法を説明する。
本実施形態では、視聴者の目３１が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａと同じ位置、および、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａよりも前後の位置にあっても、輝度むらが少ない映像を観察することができるようにすることを目的とする。

図７に示すように、視聴者の眼３１Ａ_２の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａと同じ位置にある場合、図８（ｂ）に示すように、映像１０１の輝度分布を、中心点Ｐが中央部をなす同心円状であり、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正する。

また、図７に示すように、視聴者の眼３１Ｂ_２の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａよりも前にある場合、図８（ａ）に示すように、映像１０２の輝度分布を、中心点Ｐが中央部をなす同心円状であり、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正する。なお、映像１０２は、全体的に映像１０１の輝度よりも劣るものの、輝度むらが少なくなる。

また、図７に示すように、視聴者の眼３１Ｃ_２の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａよりも後にある場合、図８（ｃ）に示すように、映像１０３の輝度分布を、中心点Ｐが中央部をなす同心円状であり、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正する。なお、映像１０３は、全体的に映像１０１の輝度よりも劣るものの、輝度むらが少なくなる。

投射部２６から再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される映像（光）の輝度分布の補正は、上述の第１実施形態と同様に行われる。

これにより、投射部２６の射出面２６ａから再帰性スクリーン１１に対して投射された映像１０１は輝度むらが若干悪化するが、映像１０２および映像１０３は輝度むらが軽減される。その結果、再帰性スクリーン１１に投射される映像は、輝度むらが少なく、視野範囲が広くなる。

本実施形態の投射型表示装置９０によれば、再帰性スクリーン１１と視聴者の眼３１の距離が最適な位置よりも前後にずれた場合にも、輝度むらが少ない映像を観察することができる。

また、視聴者の目３１が、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた場合、上述の第２実施形態と同様にして補正の中心点Ｐをずれた位置に合わせて設定する。このようにすれば、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａとを結ぶ直線に対する視聴者の眼３１の位置（ずれ量）に応じて、補正の中心点Ｐの位置を設定することにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａとを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置においても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。

（４）第４実施形態
図９は、第４実施形態の投射型表示装置およびその補正機構の一例を示す概略構成図である。
なお、図９において、図１および２に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置１１０は、上述の第１実施形態、第２実施形態または第３実施形態の投射型表示装置に加えて、視聴者の眼３１の位置を検知する位置検知手段１１１を備えている。
本実施形態では、例えば、投射映像処理部２１が補正機構として機能する。

位置検知手段１１１としては、例えば、赤外線検知装置、視聴者の眼３１の位置を撮影して画像処理により位置を検知する検知装置などが用いられる。

投射型表示装置１１０による映像の補正方法を説明する。
上述の第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態と同様にして、視聴者の眼３１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。
また、位置検知手段１１１により、視聴者の眼３１の位置が検知され、眼３１の位置に関するデータが補正回路２４に出力される。

投射映像処理部２１では、補正回路２４において、眼３１の位置に応じて、補正データ記憶部２３に記録されている複数のデータの中から、映像の補正に必要なデータを選択したり、補正データあるいは補正関数を切り替えたりするなどして、入力された映像情報５１を、映像の補正に必要なデータに基づいて処理し、映像（光）の輝度分布を補正する。
これにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合における両者の距離に対して、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１の距離が小さい場合または大きい場合に、再帰性スクリーン１１に投射される映像に生じる輝度むらが打ち消されるように、映像情報５１が補正される。

また、補正機構としては、図１０に示すように、投射部２６と再帰性スクリーン１１との間に設けられた補正フィルタ７１を用いてもよい。この場合、投射型表示装置１１０は、補正フィルタ７１に加えて、視聴者の眼３１の位置を検知する位置検知手段１２１と、補正フィルタ７１の位置を変動させる補正フィルタ位置変動機構１２２とを備えている。

ここでは、位置検知手段１２１により、視聴者の眼３１の位置が検知され、眼３１の位置に関するデータが補正フィルタ位置変動機構１２２に出力される。
すると、補正フィルタ位置変動機構１２２が、眼３１の位置に応じて、補正フィルタ７１の位置を、再帰性スクリーン１１と投射部２６を結ぶ直線に沿って変動させることにより、投射部２６の射出面２６ａから再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される光の透過率を補正する。これにより、補正フィルタ７１を透過した光の輝度分布を、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａにおいて、中心点Ｐが中央部をなす同心円状であり、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正する。

本実施形態の投射型表示装置１１０によれば、補正機構により、視聴者の眼３１の位置に応じて、投射部２６から再帰性スクリーン１１に投射される映像（光）の輝度分布を最適に補正することにより、視聴者の眼３１の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａとを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置でも、輝度むらが少ない映像を観察することができる。したがって、映像の輝度が大幅に低下することなく、プロジェクタ１２と視聴者の眼３１との位置関係の自由度をさらに高くすることができる。その結果、仮想空間を容易に実現することができる。

（５）第５実施形態
図１１は、第５実施形態の投射型表示装置の一部を示す概略構成図である。
なお、図１１において、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置１３０は、上述の第１実施形態、第２実施形態または第３実施形態の投射型表示装置に加えて、視聴者３０の眼３１の位置を検知する位置検知手段１４１を備えている。
本実施形態では、例えば、投射映像処理部２１が補正機構として機能する。

位置検知手段１４１は、天井１５１に取り付けられている。
位置検知手段１４１としては、上述の第４実施形態と同様のものが用いられる。

投射型表示装置１３０による映像の補正方法を説明する。
上述の第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態と同様にして、視聴者３０の眼３１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。
また、位置検知手段１４１により、視聴者３０の眼３１の位置が検知され、視聴者３０の眼３１の位置に関するデータが補正回路２４に出力される。

投射映像処理部２１では、補正回路２４において、視聴者３０の眼３１の位置に応じて、補正データ記憶部２３に記録されている複数のデータの中から、映像の補正に必要なデータを選択したり、補正データあるいは補正関数を切り替えたりするなどして、入力された映像情報５１を、映像の補正に必要なデータに基づいて処理し、映像（光）の輝度分布を補正する。
これにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合における両者の距離に対して、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者３０の眼３１の距離が小さい場合または大きい場合に、再帰性スクリーン１１に投射される映像に生じる輝度むらが打ち消されるように、映像情報５１が補正される。

本実施形態の投射型表示装置１３０によれば、補正機構により、視聴者３０の眼３１の位置に応じて、投射部２６から再帰性スクリーン１１に投射される映像（光）の輝度分布を最適に補正することにより、視聴者３０の眼３１の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａとを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置でも、輝度むらが少ない映像を観察することができる。したがって、視聴者３０が最適な位置に配置されたプロジェクタ１２の位置から動いても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。

（６）第６実施形態
図１２は、第６実施形態の投射型表示装置の一部を示す概略構成図である。
なお、図１２において、図１および図１１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置１６０は、上述の第１実施形態、第２実施形態または第３実施形態の投射型表示装置に加えて、プロジェクタ１２の投射部２６の位置および視聴者３０の眼３１の位置を検知する位置検知手段１７２を有する椅子１７０を備えている。
本実施形態では、例えば、投射映像処理部２１が補正機構として機能する。

位置検知手段１７２は、椅子１７０の背もたれ１７１において、視聴者３０の頭部３２が当接する位置に取り付けられている。
位置検知手段１７２としては、上述の第４実施形態と同様のものが用いられる。
また、プロジェクタ１２の投射部２６は、椅子１７０の背もたれ１７１において、視聴者３０の頭部３２が当接する位置の近傍に取り付けられている。

投射型表示装置１６０による映像の補正方法を説明する。
視聴者３０が椅子１７０に腰掛けて、背もたれ１７１に寄り掛かると、視聴者３０の眼３１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点が、補正の中心点Ｐとして設定される。
また、位置検知手段１７２により、視聴者３０の眼３１の位置が検知され、視聴者３０の眼３１の位置に関するデータが補正回路２４に出力される。

本実施形態の投射型表示装置１６０によれば、補正機構により、視聴者３０の眼３１の位置に応じて、投射部２６から再帰性スクリーン１１に投射される映像（光）の輝度分布を最適に補正することにより、視聴者３０の眼３１の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａとを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置でも、輝度むらが少ない映像を観察することができる。したがって、視聴者３０が最適な位置に配置されたプロジェクタ１２の位置から動いても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。

（７）第７実施形態
図１３は、第７実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
なお、図１３において、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置１８０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように配設された指向性散乱スクリーン１８１と、指向性散乱スクリーン１８１と所定の距離を置いて対向するように配置されたプロジェクタ１２と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図１３において符号１２で示すものは、プロジェクタ１２の一部を構成する投射部２６である。

指向性散乱スクリーン１８１は、再帰性スクリーン１１の反射光を、再帰性スクリーン１１の幅方向と縦方向で拡散する角度を異なるようにするものである。すなわち、指向性散乱スクリーン１８１は、再帰性スクリーン１１の反射光を、再帰性スクリーン１１の幅方向の拡散角度が、縦方向の拡散角度よりも広くなるように拡散するか、あるいは、再帰性スクリーン１１の縦方向の拡散角度が、幅方向の拡散角度よりも広くなるように拡散する。本実施形態では、指向性散乱スクリーン１８１が、再帰性スクリーン１１の反射光を、再帰性スクリーン１１の縦方向の拡散角度が、幅方向の拡散角度よりも広くなるように拡散する場合を例示する。

投射型表示装置１８０による映像の補正方法を説明する。
まず、プロジェクタ１２の投射部２６を、再帰性スクリーン１１に投射される映像の視聴者の眼３１と離隔して配置する。この時、図１３（ｂ）に示すように、視聴者の眼３１と投射部２６を結ぶ直線４１を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）４２が、指向性散乱スクリーン１８１の一方の面１８１ａ（再帰性スクリーン１１の投射面１１ａ）と交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。

再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合、図１４（ａ）に示すように、補正回路２４に入力される映像情報５１を補正せずに、プロジェクタ１２から再帰性スクリーン１１に投射して得られる映像１９１は、輝度むらがなく、輝度が均一である。しかし、このままでは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと投射部２６の射出面２６ａとの距離に対して、再帰性スクリーン１１と視聴者の眼３１との距離が小さい場合または大きい場合には、図１４（ｂ）に示すように、再帰性スクリーン１１に投射される映像１９１は、中央部が楕円形状に最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるという輝度むらを生じる。

そこで、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合に、映像情報５１によって得られる映像１９２の輝度分布を、図１４（ｃ）に示すように、中心点Ｐを中心とする中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正する。
補正回路２４で補正された信号は、駆動信号５２として、投射光学部２２に出力され、投射光学部２２にて光に変換されて、その光が、投射部２６の射出面２６ａから再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される。
すると、図１４（ｄ）に示すように、投射部２６から再帰性スクリーン１１に対して投射された映像１９３は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１との距離が最適な場合には、輝度分布を補正する前の映像１９１と比較すると、輝度むらが若干悪化する。

一方、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合における両者の距離（投射面１１ａと射出面２６ａとの距離）に対して、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１の距離が小さい場合または大きい場合には、映像１９３は、輝度むらが軽減された映像として見ることができる。
すなわち、上述のように再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合、映像情報５１によって得られる映像１９２の輝度分布を補正することより、視聴者の眼３１の位置が、前記の最適な位置を基準として前後にずれても、再帰性スクリーン１１に投射される映像１９３は、輝度むらが少なくなり、視野範囲が広くなる。

本実施形態の投射型表示装置１８０によれば、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように指向性散乱スクリーン１８１を配設した場合にも、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対する視聴者の眼３１の位置に応じて、補正の中心点Ｐの位置を設定することにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａよりも前後の位置にずれた位置においても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。

ところで、上記の指向性散乱スクリーン１８１などを用いて、再帰性スクリーン１１の反射光を拡散させた場合、拡散度が大きくなるにつれて、映像（光）の輝度むらが大きくなる。
指向性散乱スクリーン１８１を用いない場合、図１５（ａ）に示すように、中央部が円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。
拡散度の小さい指向性散乱スクリーン１８１を用いた場合、図１５（ｂ）に示すように、中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。
次第に、指向性散乱スクリーン１８１の拡散度を大きくしていくと、図１５（ｃ）に示すように、輝度むらの領域が再帰性スクリーン１１の下端を超える。そして、さらに、指向性散乱スクリーン１８１の拡散度を大きくすると、図１５（ｄ）に示すように、輝度むらの領域が再帰性スクリーン１１の上下端を超える。

（８）第８実施形態
図１６は、第８実施形態の投射型表示装置を示す概略平面図である。
なお、図１６において、図１および図１３に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置２００は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように配設された指向性散乱スクリーン１８１と、指向性散乱スクリーン１８１と所定の距離を置いて対向するように配置されたプロジェクタ１２と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図１６において符号１２で示すものは、プロジェクタ１２の一部を構成する投射部２６である。

投射型表示装置２００による映像の補正方法を説明する。
まず、プロジェクタ１２の投射部２６を、視聴者の眼３１と離隔して配置する。この時、視聴者の眼３１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。

例えば、図１６に示すように、視聴者の眼３１Ａ_３の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線上において、その投射部２６よりも後にある場合、図１７（ｂ）に示すように、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。このとき、楕円形状をなす最も明るい領域に、補正の中心点Ｐを設定する。
これに対して、図１６に示すように、視聴者の眼３１Ｂ_３の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して左側（紙面の左側）にずれた場合、図１７（ａ）に示すように、視聴者の眼３１Ｂ_３と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を中心として、その中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。このとき、楕円形状をなす最も明るい領域、すなわち、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの右側（紙面の右側）の領域に、補正の中心点Ｐを設定する。

また、図１６に示すように、視聴者の眼３１Ｃ_３の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して右側（紙面の右側）にずれた場合、図１７（ｃ）に示すように、視聴者の眼３１Ｃ_３と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を中心として、その中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。このとき、楕円形状をなす最も明るい領域、すなわち、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの左側（紙面の左側）の領域に、補正の中心点Ｐを設定する。
また、図１６に示すように、視聴者の眼３１Ｄ_３の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して、眼３１Ｃ_３の位置よりもさらに右側（紙面の右側）にずれた場合、図１７（ｄ）に示すように、視聴者の眼３１Ｄ_３と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を中心として、その中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。ここでは、楕円形状をなす最も明るい領域における左側（紙面の左側）の部分が、再帰性スクリーン１１の左端（紙面の左端）を超える。このとき、楕円形状をなす最も明るい領域、すなわち、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの左側（紙面の左側）の領域に、補正の中心点Ｐを設定する。

本実施形態の投射型表示装置２００によれば、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように指向性散乱スクリーン１８１を配設した場合も、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対する視聴者の眼３１の位置に応じて、補正の中心点Ｐの位置を設定することにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａよりも前後の位置、並びに、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置においても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。

ところで、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される映像（光）の輝度むらは、再帰性スクリーン１１、プロジェクタ１２および視聴者の眼３１の相対位置や角度、並びに、再帰性スクリーン１１の再帰反射光の指向性などによって決まる。再帰性スクリーン１１の再帰反射光の指向性は、それぞれに固有の（既知の）ものであるので、再帰性スクリーン１１、プロジェクタ１２および視聴者の眼３１の相対位置や角度を把握することによって、映像（光）の輝度分布を補正することができる。

本発明は、投射型表示装置の分野に利用することができる。

１０，８０，９０，１１０，１３０，１６０，１８０，２００投射型表示装置
１１再帰性スクリーン
１２プロジェクタ
１３基板
２１投射映像処理部
２２投射光学部
２３補正データ記憶部
２４補正回路
２５映像処理回路
２６投射部
３０視聴者
３１眼
１１１，１２１，１４１，１７２位置検知手段
１２２補正フィルタ位置変動機構
１７０椅子
１７１背もたれ
１８１指向性散乱スクリーン

Claims

再帰性スクリーンと、
前記再帰性スクリーンに投射する映像の信号を処理する投射映像処理部および該投射映像処理部からの映像を前記再帰性スクリーンに投射する投射部が設けられた投射光学部を少なくとも有するプロジェクタと、
前記プロジェクタの位置が、前記再帰性スクリーンの投射面に対する距離が最適な位置よりも近い場合、または、前記プロジェクタの位置が、前記再帰性スクリーンの投射面に対する距離が最適な位置よりも遠い場合に、前記プロジェクタから前記再帰性スクリーンに投射される前記映像の輝度分布を補正する補正機構と、を備えたことを特徴とする投射型表示装置。
前記再帰性スクリーンの投射面の近傍に指向性散乱スクリーンが配設され、該指向性散乱スクリーンにより、前記再帰性スクリーンの反射光を、前記再帰性スクリーンの幅方向と縦方向で拡散する角度が異なるようにすることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
前記輝度分布は同心円状であることを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
前記輝度分布は、中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなることを特徴とする請求項３に記載の投射型表示装置。
前記輝度分布は、前記映像の視聴者の眼と前記投射部を結ぶ直線を、前記再帰性スクリーン側に延長した直線が、前記再帰性スクリーンの投射面または該投射面を延伸した面と交差する点を中心とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
前記補正機構は、前記投射映像処理部であり、前記投射映像処理部により、前記映像の信号が処理され、前記輝度分布が補正されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
前記補正機構は、前記投射部と前記再帰性スクリーンとの間に設けられた補正フィルタであり、該補正フィルタにより、前記輝度分布が補正されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
前記投射部の位置および／または前記視聴者の眼の位置を検知する位置検知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
前記投射部の位置および／または前記視聴者の眼の位置を検知する位置検知手段を有する椅子を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の投射型表示装置。