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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置およびスクリーンに係り、特に、両眼視差の原理を用い、眼鏡を着用することなく立体視を鑑賞することが可能な画像表示装置に適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、両眼視差を用い、特殊な眼鏡の着用することなく立体視を可能にするディスプレイ装置として画像投影装置と指向性反射スクリーン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は、例えば、「三次元画像工学」大越孝敬著、朝倉書店28頁および91〜97頁に開示されている。
それらを図16および図17に示す。
図16に示す指向性反射スクリーン200において、2面直交合わせ鏡群211により、入射光は鑑賞者の水平方向には集光して反射し、鏡面に設けられた凹凸211aにより、入射光は鑑賞者の垂直方向に拡散して反射する。
図17に示す指向性反射スクリーン200において、2面直交合わせ鏡群211により、入射光は鑑賞者の水平方向には集光して反射し、レンチキュラ板212により、入射光は垂直方向に拡散して反射する。
なお、図17に示す指向性反射スクリーン200は、例えば、特開平08−343377号公報に記載されている。
指向性反射スクリーン200では、図18に示すように、2面直交合わせ鏡群211より、水平方向においては、光線6は入射してきた方向に反射する。したがって、画像信号は反射して水平方向には画像投影装置の位置に集光する。
ゆえに、図19に示すがごとく、2台の画像投影装置(51,52)を立体画像鑑賞者20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画像信号を照射することによって、立体画像を鑑賞することができる。これを2眼立体画像表示装置と称する。
【0003】
さらに、図20に示すように画像投影装置5を3台以上に増やし、それに応じた視差を持つ画像信号を照射すると、立体画像鑑賞者20が鑑賞位置を水平方向に移動した場合にも、視差画像550の新たな一組を左右の眼で鑑賞することにより立体画像を楽しむことができる。これを多眼立体画像表示装置と称する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術の立体画像表示装置では、複数台の画像投影装置の出射光は、光学的に人間の両眼間隔に配置されるのが望ましく、画像投影装置の形状の制約が大きいという問題点があった。
また、前記従来技術の立体画像表示装置では、立体画像が鑑賞できる特定の位置の以外では、画像を鑑賞することができないという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、画像表示装置において、ある特定の位置では立体画像が鑑賞できそれ以外の位置では2次元画像を鑑賞することが可能となる技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、画像表示装置において、画像投影装置のサイズの制約を受けずに、特定の位置においては立体画像を鑑賞できるだけでなく、それ以外の位置でも画像を鑑賞することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、複数の画像投影装置と、スクリーンとを有する画像表示装置であって、前記複数の画像投影装置の中の任意の隣り合う2つの画像投影装置は、少なくとも鑑賞者の両眼間隔より大きい距離を隔てて設置され、前記スクリーンは、前記複数の画像投影装置から投影される画像を、鑑賞者の両眼方向において、互いに重畳せずに、かつ、それぞれが鑑賞者の両眼を包含する幅を有する複数の限定領域に反射することを特徴とする。
また、本発明は、前記隣り合う2つの画像投影装置からそれぞれ投影される画像が、両眼視差を有する視差画像であり、前記隣り合う2つの画像投影装置から投影され、前記スクリーンによって反射される視差画像の2つの限定領域の鑑賞者の両眼間隔離れたところで立体画像が鑑賞できることを特徴とする。
【0006】
また、本発明は、スクリーンと、少なくとも2台の立体画像鑑賞用の画像投影装置と、少なくとも1台の2次元画像鑑賞用の画像投影装置とを有し、前記スクリーンは、前記各画像投影装置から投影される光束を、鑑賞者の両眼方向において、前記各画像投影装置の射出光束幅に応じた範囲に集光することを特徴とする。
また、本発明は、スクリーンと、少なくとも2台の立体画像鑑賞用の画像投影装置と、前記スクリーンの前記少なくとも2台の立体画像鑑賞用の画像投影装置が設けられる側と反対側に設けられる少なくとも1台の2次元画像鑑賞用の画像投影装置とを有し、前記スクリーンは、前記各立体画像鑑賞用の画像投影装置から投影される光束を、鑑賞者の両眼方向において、前記各画像投影装置の射出光束幅に応じた範囲に集光するとともに、前記少なくとも1台の2次元画像鑑賞用の画像投影装置から投影される光束を、鑑賞者の両眼方向に拡散することを特徴とする。
また、本発明は、前記少なくとも2台の立体画像鑑賞用の画像投影装置が、両眼視差を有する2個以上の視差画像を投影することを特徴とする。
また、本発明は、前記少なくとも1台の2次元画像鑑賞用の画像投影装置が、同一の画像を投影することを特徴とする。
【0007】
また、本発明は、スクリーンと、少なくとも2台の画像投影装置と、前記スクリーンと、前記少なくとも2台の画像投影装置の設置位置以外の位置との間に設けられる少なくとも1個の偏光手段とを有する画像表示装置であって、前記スクリーンは、前記各画像投影装置から投影される光束の一部を、鑑賞者の両眼方向において、前記各画像投影装置の射出光束幅に応じた範囲に集光するとともに、前記各画像投影装置から投影される光束の残りを、鑑賞者の両眼方向に拡散し、前記少なくとも1個の偏光手段の偏光方向は、前記少なくとも2台の画像投影装置の中の1台の画像投影装置から投影される出射光の偏光方向と同一であり、かつ、残りの画像表示装置の出射光の偏光方向と直交することを特徴とする。
また、本発明は、スクリーンと、少なくとも2台の画像投影装置とを有する画像表示装置であって、前記スクリーンは、偏光方向が、前記少なくとも2台の画像投影装置の中の1台の画像投影装置から投影される出射光の偏光方向と同一であり、かつ、残りの画像表示装置の出射光の偏光方向と直交する複数の偏光手段を有し、前記スクリーンは、前記各画像投影装置から投影される光束の一部を、鑑賞者の両眼方向において、前記各画像投影装置の射出光束幅に応じた範囲に集光するとともに、前記複数の偏光手段により、前記少なくとも2台の画像投影装置の中の1台の画像投影装置から投影される光束の残りを、鑑賞者の両眼方向に拡散することを特徴とする。
また、本発明は、スクリーンと、少なくとも2台の画像投影装置とを有する画像表示装置であって、前記スクリーンは、偏光方向が、前記少なくとも2台の画像投影装置の中の1台の画像投影装置から投影される出射光の偏光方向と同一であり、かつ、残りの画像表示装置の出射光の偏光方向と直交する偏光手段を有し、前記スクリーンは、前記各画像投影装置から投影される光束の一部を、鑑賞者の両眼方向において、前記各画像投影装置の射出光束幅に応じた範囲に集光するとともに、前記偏光手段により、前記少なくとも2台の画像投影装置の中の1台の画像投影装置から投影される光束の残りを、前記スクリーンの前記各画像投影装置が設けられる側と反対側に、かつ、鑑賞者の両眼方向に拡散することを特徴とする。
また、本発明は、前記少なくとも2台の画像投影装置が、両眼視差を有する2個以上の視差画像を投影することを特徴とする。
また、本発明は、複数の画像投影装置と、スクリーンとを有する画像表示装置であって、前記複数の画像投影装置の中の任意の隣り合う2つの画像投影装置から前記スクリーンに投影される画像は、水平方向において、互いに重畳せずに、かつ、それぞれが65mm以上の幅の位置を有する限定領域に反射されることを特徴とする。
また、本発明は、複数の画像投影装置と、スクリーンとを有する画像表示装置であって、立体画像を鑑賞できる領域と、2次元画像を鑑賞できる領域とを有することを特徴とする。
また、本発明は、前記各画像表示装置に適用されるスクリーンである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0009】
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1の画像表示装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態の画像表示装置は、スクリーン100と、2台の画像投影装置(以下、プロジェクタと称する。)(11,12)とを有し、2台のプロジェクタ(11,12)は、鑑賞者20の両眼方向に、両眼より広い間隔で並べて配置される。
図1では、40インチ対角程度の表示領域に対し、1mほど離した例を示している。
ここで、両眼方向とは、左右の眼の並んでいる方向を示し、両眼に垂直方向とは、スクリーン1に平行な平面上で、両眼方向と垂直をなす方向である。
それぞれのプロジェクタ(11,12)からの投影像は、スクリーン100により、図1に示すように、それぞれ限定された領域(1A,1B)に反射される。
このような限定領域への反射の機構は、スクリーン100の構造によるものであるが、詳細は後述する。
各プロジェクタ(11,12)からは、視差のある視差画像がスクリーン100に投影される。即ち、プロジェクタ11からは左眼で見た画像、プロジェクタ12からは、右眼で見た画像が投影される。
この状況では、図1の点1Tに位置する鑑賞者20−2には、鑑賞者の左目に左眼像、右目に右眼像が導かれる。即ち、鑑賞者20−2は、立体視が可能となるわけである。
領域(1A,1B)は両眼方向のみならず、両眼に垂直な方向も限定されている。これにより、プロジェクタ(11,12)から発された光が不必要に発散することなく、光の利用効率を高めている。
【0010】
次に、限定領域への拡散反射を可能にする本実施の形態のスクリーン100の構造について説明する。
スクリーン100は、水平方向に光を拡散する合わせ鏡群101と、垂直方向に光を拡散するレンチキュラ板で構成される。
但し、本実施の形態の合わせ鏡群101は、各鏡面が凹面あるいは凸面である点で、前記図17に示す合わせ鏡群211と相違する。
図2は、本実施の形態の合わせ鏡群101を構成を示す要部断面図である。
本実施の形態の合わせ鏡群101は、合わせ鏡の稜線に垂直方向の断面形状は、曲率を持った円弧状の凹面合わせ鏡106を有する。
この合わせ鏡群101に入射した光線は、鏡面のどの位置に入射するかによって実質的な挟角αが異なってくる。
この挟角αに従って、光の反射する方向βは、入射方向から|α―90|の2倍だけずれることになる。
各鏡面内で反射する方向βが分布するので、反射光は広がりを持つことになる。
この反射光の広がりの角度γは合わせ鏡のピッチ(P)、平均挟角<α>、及び鏡面の曲率半径(r)に依存する。
本実施の形態では、合わせ鏡のピッチ0.3mm、平均挟角83度、曲率半径1mmを用いた。
無論、本発明は、本実施例に限定を受けるものではない、通常の上記パラメータの設定範囲は、合わせ鏡のピッチ、0.01から5mm、平均挟角60から120度、曲率半径0.5から100mmの範囲である。
本実施の形態の合わせ鏡群101は、樹脂材料を用いると容易に作製が可能である。
まず、ポリカーボネート樹脂や、アクリル樹脂、塩化ビニール樹脂などで所望の合わせ鏡群101と同じ形状を有する基板を成型する。
次に、その基板の表面にアルミニウム、銀などの材料を蒸着、スパッタリングなどの方法で鏡面を形成すればよい。
【0011】
前記説明から明らかなように、本実施の形態による画像表示装置では、領域1A、あるいは領域1Bの内に両眼が位置する鑑賞者20は、2次元の画像を鑑賞でき、点1Tなどの限られた点に位置する鑑賞者20−2は立体像を鑑賞できる。即ち、従来技術による画像表示装置の限定を大幅に改善することができる。
なお、2つのプロジェクタ(11,12)は、前記説明したように1mほど離して設置することができるので、プロジェクタ(11,12)の大きさは制限を受けず、装置構成が安価になるという効果もある。
本発明は、本実施の形態に限定されるものではない、例えば、プロジェクタ間距離1mは、人間の両眼間隔より大きいことの一例として設定したものであるが、少なくとも通常の人間の両眼間隔である49mmから70mmより大きくすることにより本発明の効果を得ることができる。
【0012】
図3は、本実施の形態のスクリーン100の他の例を示す斜視図である。
図3に示すスクリーン100は、合わせ鏡群103の稜線とレンチキュラ板102のレンズ線のなす角δを、前記図16に示すもののように、直交状態とはせず、前記なす角δを、直交状態からずらしたことを特徴とする。
この場合に、図3では、合わせ鏡の稜線に垂直方向の断面形状は、直線としたが、前記説明したように、円弧と組み合わせてもよいことはいうまでもない。
この図3に示すスクリーン100では、角δを大きくすればするほど水平方向の拡散を得ることができる。
図4は、本実施の形態のスクリーン100の他の例を示す側面図である。
図4に示すスクリーン100は、合わせ鏡群104と、基板表面に形成されたパターンの回折によって入射光を拡散するホログラフィック素子105とから構成される。
プロジェクタから投射された光は、ホログラフィック素子105を透過し、合わせ鏡群104で反射され、再度ホログラフィック素子105を透過して鑑賞者の位置に導かれる。
この場合に、ホログラフィック素子105の表面パターンと合わせ鏡群104の設定によって入射光の拡散の程度が決定される。
【0013】
[実施の形態2]
図5は、本発明の実施の形態2の画像表示装置を概略構成を示す図である。
前記実施の形態1では、2つの画像投影装置(11,12)を用いたが、本実施の形態では、4台の画像投影装置(以下、プロジェクタ)(41,42,43,44)が設けられる。
そして、これらの各プロジェクタ(41,42,43,44)から投影された画像は、それぞれ領域領域(4A,4B,4C,4D)に拡散反射される。
これは、水平反射領域幅をスクリーン110の光学設計パラメータの適切に設定することで実現される。
前記4台のプロジェクタ(41,42,43,44)から投射される像がそれぞれ視差を有する場合、点(4T1,4T2,4T3)では立体画像を鑑賞することができる。
即ち、例えば、点4T1では、領域4Aに鑑賞者の左眼が、領域4Bに該鑑賞者の右眼が位置することになるので、視差画像により立体視が可能になる。
ところで、前記領域のひとつに鑑賞者の両眼が位置する場合、鑑賞者は通常の2次元画像を鑑賞することになる。
したがって、鑑賞者が、領域4Aから領域4Dまで移動することにより、4種類の2次元画像を鑑賞することができるのはいうまでもない。
この4種類の画像は、前記のように視差画像に限定する必要はなく、独立な画像が投影されていてもよい。
ここで独立というのは、視差で相互に関連づけられないという意味である。
そのような状況は、プロジェクタ(41,42,43,44)に入力するデータが個別に4系統用意することにより容易に実現できる。
これにより、ひとつのスクリーン111を使って4種類の情報を、空間的配置により順次鑑賞者に与えるという効果的なプレゼンテーションの方法を可能にするもことができる。
なお、本実施の形態では、4台の画像投影装置を使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、それより多くても少なくても有効なことはいうまでもない。
【0014】
[実施の形態3]
図6は、本発明の実施の形態3の画像表示装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態の画像表示装置は、スクリーン120と、2台の立体画像鑑賞用の画像投影装置(以下、立体用プロジェクタ)(21,22)と、複数台の2次元画像鑑賞用の画像投影装置(以下、2次元用プロジェクタ)23とから構成される。
ここで、立体用プロジェクタ(21,22)は、鑑賞者20−2の両眼間隔(約65mm)に並んで配置される。
立体用プロジェクタ(21,22)は、それぞれ視差のある視差画像をスクリーン120に投影し、2次元用プロジェクタ23はすべて等しい画像をスクリーン100に投影する。
スクリーン120は指向性反射スクリーンであるため、立体用プロジェクタ(21,22)や2次元用プロジェクタ23からスクリーン120に投影された画像は投影したプロジェクタの直上直下に戻ってくる。
これは、スクリーン120が、前記図17に示すように、水平方向にはプロジェクタの射出光束幅に応じた範囲に光束を集める指向性をもつ2面直交合わせ鏡群211と、垂直方向に光束を拡散するレンチキュラ板222で構成され、2面直交合わせ鏡群211の稜線は鑑賞者の両眼に対して垂直方向になるように配置されているためである。
そのため、立体画像鑑賞領域3Aに位置する鑑賞者20−2は、立体用プロジェクタ(21,22)の視差画像により立体画像を鑑賞することができる。
一方、2次元画像鑑賞領域(3B,3C)内に位置する鑑賞者20は、2次元用プロジェクタ23の2次元画像を鑑賞することができる。
【0015】
[実施の形態4]
図7は、本発明の実施の形態4の画像表示装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態の画像表示装置は、2次元用プロジェクタ23をスクリーン130の背面に配置したものである。
図8は、本実施の形態のスクリーン130の水平方向の断面構成を示す要部断面図である。
図8に示すように、本実施の形態のスクリーン130は、複数の2面直交合わせ鏡133と、この複数の2面直交合わせ鏡133の間に設けられる複数の開口部134とを有する合わせ鏡群131と、レンチキュラ板132と、拡散板135と、遮光板136とから構成される。
ここで、遮光板136は、合わせ鏡群131の各開口部134が設けられる領域に設けられる。
スクリーン130の前面から立体用プロジェクタ(21,22)により投影された光束7は、2面直交合わせ鏡群131によって指向性をもって反射される。
一方、スクリーン130の背面から、2次元用プロジェクタ23により投影された光束8は、拡散板135で拡散され、合わせ鏡群131の各開口部134より射出される。
これにより、立体画像鑑賞領域3Aに位置する鑑賞者20−2は、立体用プロジェクタ(21,22)の視差画像により立体画像を鑑賞することができる。
一方、2次元画像鑑賞領域3B内に位置する鑑賞鑑賞者20は、2次元用プロジェクタ23の2次元画像を鑑賞することができる。
実施の形態3、4では、2台の立体用プロジェクタを使用した場合ついて説明したが、本発明はこれに限定されず、それより多くても有効なことはいうまでもなく、同様に、2次元用プロジェクタは1台であっても有効である。
【0016】
[実施の形態5]
図9は、本発明の実施の形態5の画像表示装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態の画像表示装置は、スクリーン140と、2台の画像投影装置(以下、プロジェクタと称する。)(21,22)とから構成される。
このプロジェクタ(21,22)は、鑑賞者の両眼方向に、両眼眼隔で並べて配置される。
各プロジェクタ(21,22)は、それぞれ視差のある視差画像をスクリーン140に投影する。
図10は、本実施の形態のスクリーン140の水平方向の断面構成を示す要部断面図である。
図10に示すように、本実施の形態のスクリーン140は、複数の直交合わせ鏡143と、複数の直交合わせ鏡143の間に設けられ、拡散手段である凹面合わせ鏡144とを有する合わせ鏡群141と、両眼に垂直な方向に光束を拡散するレンチキュラ板142とで構成される。
ここで、凹面合わせ鏡144は、ピッチ(P)が0.5mm、曲率半径(r)が1mm、平均挟角<α>が68°とした。(なお、ピッチ(P)、曲率半径(r)、平均挟角<α>については図2を参照されたい。)
また、合わせ鏡群141の稜線は鑑賞者の両眼に垂直方向とされる。
また、スクリーン140は、図11に示すように、合わせ鏡群141の稜線方向に凹面構造を持つ土台145に貼付けてあり、プロジェクタ(21,22)のスクリーン140での表面、裏面反射光500を一個所に集光させ、鑑賞者20に表面、裏面反射光500が見えない構造になっている。
さらに、直交合わせ鏡143と凹面合わせ鏡144は加工しやすいように、高分子材料からなっている。
【0017】
図9に示すように、本実施の形態の画像表示装置は、スクリーン140と2次元画像鑑賞範囲(3B,3C)の間に偏光板146を有し、偏光板146の偏光方向とプロジェクタ21から射出される光束の偏光方向は等しく、プロジェクタ22から射出される光束は偏光板146の偏光方向は直交している。
スクリーン140にプロジェクタ(21,22)から射出される光束は、直交合わせ鏡143により立体画像鑑賞範囲3Aに反射される。
一方、凹面合わせ鏡144によって拡散された光束において、プロジェクタ21から射出された光束のみが、スクリーン140と2次元画像鑑賞範(3B,3C)の間に存在する偏光板146を透過し、2次元画像鑑賞領域(3B,3C)に達することができる。
そのため、立体画像鑑賞範囲3Aに位置する鑑賞者20−2は両眼視差により立体画像を鑑賞でき、2次元画像鑑賞範囲(3B,3C)内に位置する画像鑑賞者20は2次元画像を鑑賞することができる。
【0018】
[実施の形態6]
図12は、本発明の実施の形態6の画像表示装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態の画像表示装置は、スクリーン150と、2台の画像投影装置(以下、プロジェクタと称する。)(21,22)とから構成される。
このプロジェクタ(21,22)は、鑑賞者の両眼方向に、両眼眼隔で並べて配置される。
各プロジェクタ(21,22)は、それぞれ視差のある視差画像をスクリーン150に投影する。
図13は、本実施の形態のスクリーン150の水平方向の断面構成を示す要部断面図である。
図13に示すように、本実施の形態のスクリーン150は、複数の直交合わせ鏡153と、複数の直交合わせ鏡153の間に設けられ、拡散手段である凹面合わせ鏡154とを有する合わせ鏡群151と、両眼に垂直な方向に光束を拡散するレンチキュラ板152と、前記複数の凹面合わせ鏡154の開口部に設けられる偏光板156とで構成される。
本実施の形態の画像表示装置は、前記実施の形態5の偏光板144を取り除き、図13に示すように、スクリーン150の凹面合わせ鏡154の正面に偏光板156を設置したものである。
本実施の形態においても、立体画像鑑賞領域3Aにて立体画像を鑑賞することができ、2次元画像鑑賞位置(3B,3C)において2次元画像を鑑賞することができる。
【0019】
[実施の形態7]
図14は、本発明の実施の形態7の画像表示装置の概略構成を示す図である。
本実施の形態の画像表示装置は、スクリーン160と、2台の画像投影装置(以下、プロジェクタと称する。)(21,22)とから構成される。
このプロジェクタ(21,22)は、鑑賞者の両眼方向に、両眼眼隔で並べて配置される。
各プロジェクタ(21,22)は、それぞれ視差のある視差画像をスクリーン102に投影する。
図15は、本発明の実施のスクリーン160の水平方向の断面構成を示す要部断面図である。
本実施の形態のスクリーン160は、図15に示すように、複数の直交合わせ鏡163と、複数の直交合わせ鏡163の間に設けられる開口部164とを有する合わせ鏡群161と、両眼に垂直な方向に光束を拡散するレンチキュラ板162と、前記合わせ鏡群161の背面に設けられる拡散面165と偏光板166とで構成される。
本実施の形態でも、立体画像鑑賞領域3Aにて立体画像を鑑賞することができ、スクリーン103の背面の2次元画像鑑賞位置3Bにおいて2次元画像を鑑賞することができる。
実施の形態5,6、7では、2台のプロジェクタを使用した場合ついて説明したが、本発明はこれに限定されず、それより多くても有効なことはいうまでもない。
以上説明したように、前記各実施の形態では、ある特定の位置では立体画像が鑑賞でき、それ以外の位置では2次元画像を鑑賞することができる。
これにより、例えば、前記各実施の形態の画像表示装置を用いてゲームを行うような場合、実際にゲームを行う人は立体画像でゲームが行え、その周囲の観客は2次元画像を観察することが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0020】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)本発明の画像表示装置によれば、ある特定の位置では立体画像が鑑賞できそれ以外の位置では2次元画像を鑑賞することができる。
(2)本発明の画像表示装置によれば、画像投影装置のサイズに制約を受けずに、特定の位置においては立体画像を鑑賞できるだけでなく、それ以外の位置でも画像を鑑賞することが可能となる。
(3)本発明の画像表示装置によれば、複数の鑑賞者が立体画像や複数の種類の画像を鑑賞することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態1の合わせ鏡群の構成を示す要部断面図である。
【図3】本発明の実施の形態1のスクリーンの他の例を示す斜視図である。
【図4】本発明の実施の形態1のスクリーンの他の例を示す側面図である。
【図5】本発明の実施の形態2の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態3の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態4の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図8】本発明の実施の形態4のスクリーンの水平方向の断面構成を示す要部断面図である。
【図9】本発明の実施の形態5の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図10】本発明の実施の形態5のスクリーンの水平方向の断面構成を示す要部断面図である。
【図11】本発明の実施の形態5のスクリーンの垂直方向の断面構成を示す断面図である。
【図12】本発明の実施の形態6の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図13】本発明の実施の形態6のスクリーンの水平方向の断面構成を示す要部断面図である。
【図14】本発明の実施の形態7の画像表示装置の概略構成を示す図である。
【図15】本発明の実施の形態7のスクリーンの水平方向の断面構成を示す要部断面図である。
【図16】従来の指向性反射スクリーンの一例の構成を示す斜視図である。
【図17】従来の指向性反射スクリーンの他の例の構成を示す斜視図である。
【図18】直交合わせ鏡群の光線軌跡を示す図である。
【図19】従来の画像表示装置の一例の概略構成を示す図である。
【図20】従来の画像表示装置の他の例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
5,11,12,21,22,23,41,42,43,44,51,52…画像投影装置(プロジェクタ)、6,7,8…光束、20…鑑賞者、20−2…立体画像鑑賞者、100,110,120,130,140,150,160,200…スクリーン、101,103,104,111,131,141,151,161,221…合わせ鏡群、102,132,142,152,162,222…レンチキュラ板、105…ホログラフィック素子、134,143,153,163…2面直交合わせ鏡、134,164…開口部、135…拡散板、136…遮光板、106,144,154…凹面合わせ鏡、145…土台、146,156,166…偏光板、165…拡散面、211a…凹凸、500…表面、裏面反射光。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device and a screen, and more particularly to a technique effective when applied to an image display device capable of viewing stereoscopic vision without wearing glasses using the principle of binocular parallax.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus that combines an image projection apparatus and a directional reflective screen is known as a display apparatus that uses binocular parallax and enables stereoscopic viewing without wearing special glasses.
In particular, a directional reflective screen using a group of mirrors as a horizontal light collecting means for viewers is disclosed in, for example, “Three-dimensional image engineering” by Takayoshi Ohkoshi, pages 28 and 91-97 of Asakura Shoten. Has been.
They are shown in FIG. 16 and FIG.
In the
In the
Note that the
In the
Therefore, as shown in FIG. 19, two image projection devices (51, 52) are arranged directly above or directly below the right eye and left eye of the
[0003]
Furthermore, as shown in FIG. 20, when the number of
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art stereoscopic image display device, it is desirable that the light emitted from the plurality of image projection devices is optically arranged at the distance between both eyes of the human, and the shape of the image projection device is greatly limited. There was a point.
Further, the conventional stereoscopic image display device has a problem that the image cannot be viewed except at a specific position where the stereoscopic image can be viewed.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to allow a three-dimensional image to be viewed at a specific position and a two-dimensional image at other positions in an image display device. It is to provide a technology that enables viewing.
Another object of the present invention is to allow an image display device not only to view a stereoscopic image at a specific position but also to view an image at other positions without being restricted by the size of the image projection device. It is to provide a technology that makes it possible.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
That is, the present invention is an image display device having a plurality of image projection devices and a screen, and any two adjacent image projection devices in the plurality of image projection devices are at least the eyes of the viewer. The screen is installed at a distance greater than the interval, and the screen does not superimpose images projected from the plurality of image projection devices in the viewer's binocular direction, and each of the viewer's eyes It is reflected in a plurality of limited areas having a width including
In the present invention, the images projected from the two adjacent image projection devices are parallax images having binocular parallax, projected from the two adjacent image projection devices, and reflected by the screen. It is characterized in that a stereoscopic image can be viewed at a distance between the eyes of the viewer in two limited areas of the parallax image.
[0006]
In addition, the present invention includes a screen, at least two image projection devices for viewing stereoscopic images, and at least one image projection device for viewing two-dimensional images, and the screen includes the image projection devices described above. Is condensed in a range corresponding to the emission light beam width of each image projection device in the viewer's binocular direction.
Further, the present invention provides at least a screen, an image projection device for viewing three-dimensional images, and a side opposite to a side on which the at least two image projection devices for viewing three-dimensional images are provided. An image projection device for viewing two-dimensional images, and the screen projects the light beams projected from the image projection devices for viewing each stereoscopic image in the binocular direction of the viewer. Condensing light in a range corresponding to the emitted light beam width of the apparatus, and diffusing the light beam projected from the at least one two-dimensional image viewing image projection device in the binocular direction of the viewer .
Further, the present invention is characterized in that the at least two image projection devices for viewing stereoscopic images project two or more parallax images having binocular parallax.
Further, the present invention is characterized in that the at least one image projection device for viewing two-dimensional images projects the same image.
[0007]
According to another aspect of the present invention, there is provided a screen, at least two image projection apparatuses, at least one polarizing means provided between the screen and a position other than the installation position of the at least two image projection apparatuses. In the image display device, the screen collects a part of a light beam projected from each image projection device in a range corresponding to an emission light beam width of each image projection device in a viewer's binocular direction. And the remaining light flux projected from each of the image projection devices is diffused in the direction of the viewer's eyes, and the polarization direction of the at least one polarization means is that of the at least two image projection devices. The polarization direction of the emitted light projected from one image projection apparatus is the same as the polarization direction of the emitted light of the remaining image display apparatuses.
The present invention is also an image display device having a screen and at least two image projection devices, wherein the screen has a polarization direction of one image projection of the at least two image projection devices. A plurality of polarizing means that are the same as the polarization direction of the outgoing light projected from the apparatus and orthogonal to the polarization direction of the outgoing light of the remaining image display devices, and the screen projects from each of the image projection devices A part of the luminous flux is condensed in a range corresponding to the emission luminous flux width of each image projection device in the viewer's binocular direction, and the at least two image projection devices are provided by the plurality of polarization means. The remaining light flux projected from one of the image projection apparatuses is diffused in the viewer's binocular direction.
The present invention is also an image display device having a screen and at least two image projection devices, wherein the screen has a polarization direction of one image projection of the at least two image projection devices. Polarizing means having the same polarization direction as that of the outgoing light projected from the apparatus and orthogonal to the polarization direction of the outgoing light of the remaining image display devices, and the screen is projected from each of the image projection devices. A part of the light beam is condensed in a range corresponding to the emitted light beam width of each image projection device in the viewer's binocular direction, and one of the at least two image projection devices is formed by the polarization unit. The remainder of the light beam projected from the image projection device on the stage is diffused on the side of the screen opposite to the side on which the image projection devices are provided and in the direction of the viewer's eyes.
The present invention is characterized in that the at least two image projection devices project two or more parallax images having binocular parallax.
In addition, the present invention is an image display device having a plurality of image projection devices and a screen, and an image projected on the screen from any two adjacent image projection devices in the plurality of image projection devices. Are characterized in that they are not overlapped with each other in the horizontal direction and are reflected by limited regions each having a position of a width of 65 mm or more.
In addition, the present invention is an image display device having a plurality of image projection devices and a screen, and has a region where a stereoscopic image can be viewed and a region where a two-dimensional image can be viewed.
Further, the present invention is a screen applied to each of the image display devices.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
[0009]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to
The image display apparatus according to the present embodiment includes a
FIG. 1 shows an example in which a display area of about 40 inches diagonal is separated by about 1 m.
Here, the binocular direction refers to the direction in which the left and right eyes are lined up, and the direction perpendicular to both eyes refers to the direction perpendicular to the binocular direction on a plane parallel to the
Projected images from the respective projectors (11, 12) are reflected by the
Such a reflection mechanism to the limited region is based on the structure of the
From each projector (11, 12), a parallax image with parallax is projected onto the
In this situation, the left eye image and the right eye image are guided to the viewer 20-2 located at the point 1T in FIG. That is, the viewer 20-2 can stereoscopically view.
The region (1A, 1B) is limited not only in the binocular direction but also in the direction perpendicular to both eyes. As a result, the light use efficiency is increased without the light emitted from the projectors (11, 12) being unnecessarily diffused.
[0010]
Next, the structure of the
The
However, the
FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part showing the configuration of the
The
The substantial included angle α differs depending on the position on the mirror surface where the light beam incident on the
In accordance with the included angle α, the light reflection direction β is shifted from the incident direction by two times | α−90 |.
Since the reflection direction β is distributed within each mirror surface, the reflected light has a spread.
The angle γ of the spread of the reflected light depends on the pitch (P) of the mirrors, the average included angle <α>, and the radius of curvature (r) of the mirror surface.
In this embodiment, a pitch of 0.3 mm, an average included angle of 83 degrees, and a radius of curvature of 1 mm are used.
Of course, the present invention is not limited to this embodiment. The normal setting range of the above parameters is the pitch of the mirror, 0.01 to 5 mm, the average included angle 60 to 120 degrees, and the radius of curvature 0.5. To 100 mm.
The
First, a substrate having the same shape as the desired
Next, a mirror surface may be formed on the surface of the substrate by a method such as vapor deposition or sputtering of a material such as aluminum or silver.
[0011]
As is clear from the above description, in the image display device according to the present embodiment, the
Since the two projectors (11, 12) can be installed at a distance of about 1 m as described above, the size of the projector (11, 12) is not limited, and the device configuration is inexpensive. There is also an effect.
The present invention is not limited to this embodiment. For example, the distance between projectors 1 m is set as an example that the distance between human eyes is larger than the distance between human eyes. The effect of the present invention can be obtained by increasing the thickness from 49 mm to 70 mm.
[0012]
FIG. 3 is a perspective view showing another example of the
The
In this case, in FIG. 3, the cross-sectional shape in the direction perpendicular to the ridgeline of the mirror is a straight line, but it goes without saying that it may be combined with an arc as described above.
In the
FIG. 4 is a side view showing another example of the
The
The light projected from the projector passes through the
In this case, the degree of diffusion of incident light is determined by the surface pattern of the
[0013]
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the image display apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In the first embodiment, two image projectors (11, 12) are used. In this embodiment, four image projectors (hereinafter referred to as projectors) (41, 42, 43, 44) are provided. It is done.
The images projected from these projectors (41, 42, 43, 44) are diffusely reflected on the region areas (4A, 4B, 4C, 4D), respectively.
This is realized by appropriately setting the horizontal reflection area width as an optical design parameter of the
When the images projected from the four projectors (41, 42, 43, 44) have parallax, a stereoscopic image can be viewed at the point (4T1, 4T2, 4T3).
That is, for example, at the point 4T1, the viewer's left eye is positioned in the region 4A, and the viewer's right eye is positioned in the region 4B.
When the viewer's eyes are located in one of the areas, the viewer will appreciate a normal two-dimensional image.
Therefore, it goes without saying that the viewer can appreciate four types of two-dimensional images by moving from the region 4A to the region 4D.
These four types of images need not be limited to parallax images as described above, and independent images may be projected.
Here, independent means that they are not correlated with each other by parallax.
Such a situation can be easily realized by preparing four systems of data input to the projectors (41, 42, 43, 44) individually.
Thereby, it is possible to enable an effective presentation method in which four types of information are sequentially given to the viewer by spatial arrangement using one screen 111.
In the present embodiment, the case where four image projection apparatuses are used has been described. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that more or less than that is effective.
[0014]
[Embodiment 3]
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
The image display apparatus according to the present embodiment includes a
Here, the three-dimensional projectors (21, 22) are arranged side by side at an interval (about 65 mm) between the eyes of the viewer 20-2.
The stereoscopic projectors (21, 22) project parallax images with parallax on the
Since the
This is because, as shown in FIG. 17, the
Therefore, the viewer 20-2 located in the stereoscopic
On the other hand, the
[0015]
[Embodiment 4]
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
In the image display apparatus according to the present embodiment, a two-
FIG. 8 is a cross-sectional view of an essential part showing a horizontal cross-sectional configuration of the
As shown in FIG. 8, the
Here, the
The
On the other hand, the
Thereby, the viewer 20-2 located in the stereoscopic
On the other hand, the
In the third and fourth embodiments, the case where two stereoscopic projectors are used has been described. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that more than that is effective. Even if there is only one dimension projector, it is effective.
[0016]
[Embodiment 5]
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to
The image display apparatus according to the present embodiment includes a
The projectors (21, 22) are arranged side by side with the binocular interval in the viewer's binocular direction.
Each projector (21, 22) projects a parallax image having parallax on the
FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part showing a horizontal cross-sectional configuration of the
As shown in FIG. 10, the
Here, the concave
The ridge line of the
Further, as shown in FIG. 11, the
Further, the
[0017]
As shown in FIG. 9, the image display apparatus according to the present embodiment has a
The light beam emitted from the projector (21, 22) to the
On the other hand, in the light beam diffused by the
Therefore, the viewer 20-2 located in the stereoscopic
[0018]
[Embodiment 6]
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to
The image display apparatus according to the present embodiment includes a
The projectors (21, 22) are arranged side by side with the binocular interval in the viewer's binocular direction.
Each projector (21, 22) projects a parallax image having parallax on the
FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part showing a horizontal cross-sectional configuration of the
As shown in FIG. 13, the
In the image display device of this embodiment, the
Also in the present embodiment, a stereoscopic image can be viewed in the stereoscopic
[0019]
[Embodiment 7]
FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to
The image display apparatus according to the present embodiment includes a
The projectors (21, 22) are arranged side by side with the binocular interval in the viewer's binocular direction.
Each projector (21, 22) projects a parallax image having parallax on the
FIG. 15 is a cross-sectional view of a main part showing a horizontal cross-sectional configuration of the
As shown in FIG. 15, the
Also in the present embodiment, a stereoscopic image can be viewed in the stereoscopic
In the fifth, sixth and seventh embodiments, the case where two projectors are used has been described. However, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that more than that is effective.
As described above, in each of the embodiments, a stereoscopic image can be viewed at a specific position, and a two-dimensional image can be viewed at other positions.
Thus, for example, when a game is played using the image display device of each of the above embodiments, the person who actually plays the game can play the game with a stereoscopic image, and the surrounding audience observes the two-dimensional image. Is possible.
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
[0020]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) According to the image display device of the present invention, a stereoscopic image can be viewed at a specific position, and a two-dimensional image can be viewed at other positions.
(2) According to the image display device of the present invention, it is possible to view not only a stereoscopic image at a specific position but also an image at other positions without being restricted by the size of the image projection device. It becomes.
(3) According to the image display device of the present invention, a plurality of viewers can view a stereoscopic image and a plurality of types of images.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a configuration of a group of mirrors according to
FIG. 3 is a perspective view showing another example of the screen according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side view showing another example of the screen according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part showing a horizontal cross-sectional configuration of a screen according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a principal part showing a horizontal cross-sectional configuration of a screen according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a vertical cross-sectional configuration of a screen according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a principal part showing a horizontal cross-sectional configuration of a screen according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a cross-sectional view of a principal part showing a horizontal cross-sectional configuration of a screen according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of an example of a conventional directional reflection screen.
FIG. 17 is a perspective view showing the configuration of another example of a conventional directional reflective screen.
FIG. 18 is a diagram showing a ray trajectory of an orthogonal alignment mirror group.
FIG. 19 is a diagram illustrating a schematic configuration of an example of a conventional image display apparatus.
FIG. 20 is a diagram illustrating a schematic configuration of another example of a conventional image display device.
[Explanation of symbols]
5, 11, 12, 21, 22, 23, 41, 42, 43, 44, 51, 52... Image projection device (projector), 6, 7, 8... Luminous flux, 20. Viewer, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 200 ... screen, 101, 103, 104, 111, 131, 141, 151, 161, 221 ... mirror mirror group, 102, 132, 142, 152 , 162, 222 ... lenticular plate, 105 ... holographic element, 134, 143, 153, 163 ... two-plane orthogonal alignment mirror, 134, 164 ... opening, 135 ... diffusion plate, 136 ... light shielding plate, 106, 144, 154 ... concave surface matching mirror, 145 ... base, 146, 156, 166 ... polarizing plate, 165 ... diffusion surface, 211a ... irregularities, 500 ... surface, back surface reflected light.
Claims (2)
前記立体画像鑑賞用の画像投影装置は概ね両眼間隔に設置され、かつ、前記1台の2次元画像鑑賞用の画像投影装置は前記スクリーンの前記2台以上の立体画像鑑賞用の画像投影装置が設けられる側の反対側に配置され、
前記スクリーンは、合わせ鏡群と、拡散手段と、複数の遮光手段を有し、
前記合わせ鏡群は、前記立体画像鑑賞用の画像投影装置が設けられる側の面に設けられ、前記合わせ鏡群の稜線と垂直方向の切断面において、直線および/または曲線の合わせ鏡群から成り、
前記複数の合わせ鏡の間に設けられる複数の開口部とを有し、
拡散手段は、前記合わせ鏡群の2次元画像鑑賞用の画像投影装置が設けられる側に設けられ、
前記複数の遮光手段は、前記合わせ鏡群の前記2次元画像鑑賞用の画像投影装置が設けられる側で、かつ前記合わせ鏡群の前記開口部が設けられる領域に設けられることを特徴とする画像表示装置。 In a plurality of stereoscopic image viewing image projection devices that project parallax images, a single two-dimensional image viewing image projection device, and an image display device having a screen,
The image projection device for viewing a stereoscopic image is generally installed at an interval between both eyes, and the one image projection device for viewing a two-dimensional image is the image projection device for viewing two or more stereoscopic images on the screen. Is arranged on the opposite side of the side where
The screen has a group of mirrors, a diffusion means, and a plurality of light shielding means,
The group of mirrors is provided on a surface on which the image projection device for viewing a stereoscopic image is provided, and includes a group of straight and / or curved mirrors on a cutting plane perpendicular to the ridgeline of the group of mirrors. ,
A plurality of openings provided between the plurality of mirrors;
The diffusing means is provided on the side where the image projection device for appreciating a two-dimensional image is provided in the group of mirrors.
The plurality of light-shielding means are provided on the side where the image projection device for appreciating the two-dimensional image of the matching mirror group is provided and in an area where the opening of the matching mirror group is provided. Display device.
前記複数の画像投影装置は概ね両眼間隔に配置され、かつ、前記複数の画像投影装置の内の一台の偏光方向は前記偏光手段の偏光方向と同一であり、それ以外の画像投影装置の偏光方向は前記偏光手段の偏光方向と直交しており、
前記スクリーンは合わせ鏡群を有し、前記合わせ鏡群の稜線と垂直方向の切断面において、直線であり、かつそれらが直交している直交合わせ鏡群と、前記直交合わせ鏡群の間に設けられる複数の開口部とを有し、
前記偏光手段と拡散手段が、前記合わせ鏡群の前記画像投影装置が設けられる側と反対側に設けられることを特徴とする画像表示装置。 In an image display device having a plurality of image projection devices that project parallax images, and a screen having polarization means and diffusion means,
The plurality of image projection devices are arranged at an interval between both eyes, and the polarization direction of one of the plurality of image projection devices is the same as the polarization direction of the polarization means. The polarization direction is orthogonal to the polarization direction of the polarizing means,
The screen has a group of mirrors, and is provided between the orthogonal mirror group and the orthogonal mirror group in which the screen is a straight line and perpendicular to the ridge line of the mirror group and the orthogonal mirror group. A plurality of openings, and
The image display apparatus according to claim 1, wherein the polarizing means and the diffusing means are provided on a side opposite to the side on which the image projection apparatus is provided in the group of mirrors .
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