JP5017837B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、縦横比可変装置、プロジェクタ、画像表示装置及び縦横比可変方法に関し、例えば複数台のプロジェクタによるマルチ画面表示に適用することができる。本発明は、第１及び第２の透明柱状部材を順次介して映像光をスクリーンに投影するようにして、第１の透明柱状部材の出射面と第２の透明柱状部材の入射面との成す角度が変化するように、第２の透明柱状部材を回動させることにより、簡易な構成により、スクリーンに投影する画像の縦横比を自由に変化させることができるようにする。

従来、例えば特開２００１−１９８９８９号公報等に、複数台の表示装置を用いたマルチ画面表示により大画面の画像を高解像度で表示する方法が提案されている。

すなわち図１７は、表示装置にプロジェクタを適用したマルチ画面表示の画像表示装置の構成を示す斜視図である。この画像表示装置１は、背面投射型による大面積のスクリーン２を配置し、このスクリーン２の背面に複数台のプロジェクタ３Ａ〜３Ｆを配置する。ここでこれらのプロジェクタ３Ａ〜３Ｆは、同一のソースによるビデオ信号が入力され、スクリーン２をほぼ等分に分割して表示を担当する担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦがそれぞれ割り当てられる。各プロジェクタ３Ａ〜３Ｆは、入力されたビデオ信号からそれぞれ担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦのビデオ信号を選択的に取得して対応する担当領域に画像を投影し、これによりこの図１７の例による画像表示装置１では、１台のプロジェクタを用いて同一面積により画像を表示する場合に比して高解像度の画像を表示できるように構成される。

ところで画像にあっては、単位面積当たりの情報量が各部で種々に異なる。具体的に、例えば青空の部分は、連続する画素間で画素値の変化が小さく、これにより単位面積当たりの情報量が少ないと言える。このような部分は、高密度に画素を配置しなくても、充分に高画質に画像を表示することができる。これに対して町並みを遠景により撮影した部分等は、連続する画素間で画素値の変化が大きく、これにより単位面積当たりの情報量が多いと言える。これによりこのような部分は、高密度に画素を配置しなくては、充分に高画質に画像を表示することが困難になる。

これらにより図１８（Ａ）及び（Ｂ）により示すように、各プロジェクタの担当領域ＡＲ１１〜ＡＲ４６の面積の可変により、単位面積当たりの情報量に応じて表示に供する画素密度を可変すれば、一段と高画質により大画面の画像を表示することができると考えられる。

なおここで図１８（Ａ）は、水平方向及び垂直方向にそれぞれ７台及び４台のプロジェクタを配置して、各プロジェクタに割り当てる担当領域ＡＲ１１、……、ＡＲ３４、……、ＡＲ４６の面積を等しい面積に設定し、これによりスクリーン２上における各担当領域ＡＲ１１、……、ＡＲ３４、……、ＡＲ４６で画素密度が等しくなるように設定した場合である。これに対して図１８（Ｂ）は、例えば上半分が青空であり、下半分が町並みような場合であって、これにより上半分の表示に係る担当領域ＡＲ１１、……、ＡＲ１６に比して、下半分の表示に係る担当各領域ＡＲ２１、……、ＡＲ３４、……、ＡＲ４６の面積を小さくし、これにより上半分に比して下半分の画素密度を高密度化したものである。

このようにして複数台のプロジェクタによるマルチ画面表示において、各プロジェクタに割り当てる面積を可変する場合にあっては、図１９（Ｂ）との対比により図１９（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、各プロジェクタによりスクリーン上に投影される画像の縦横比を種々に変化させることが必要になり、またこのような縦横比の変化に対応するように、プロジェクタの駆動を制御することが必要になる。

しかしてこのようなスクリーン上に投影される画像の縦横比の可変にあっては、例えば図２０に示すように、シリンドリカルレンズを用いたり、図２１に示すように、シリンドリカルレンズと同様に機能する凹面鏡を用いたりすることにより実現することができる。しかしながらこのようなシリンドリカルレンズ、凹面鏡を用いた縦横比の可変は、スクリーン２上で焦点が合わなくなる問題がある。また自由に縦横比を可変することが困難な問題もある。

この問題を解決する１つの方法として、自由曲面ミラーのような複雑な曲面を持つ鏡を複数組み合わせてこの種の光学系を構成する方法、光ファイバーを用いてこの種の光学系を構成する方法等も考えられるが、これらの方法では、構成が複雑になる問題がある。
特開２００１−１９８９８９号公報

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成により、スクリーンに投影する画像の縦横比を自由に変化させることができる縦横比可変装置、この装置に係るプロジェクタ、画像表示装置及び縦横比可変方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため請求項１の発明は、画像の表示に供する映像光を光学ユニットに入射して出射することにより、前記映像光による画像の縦横比を可変する縦横比可変装置に適用して、前記光学ユニットは、前記映像光を入射面から入射して出射面から出射する第１の透明柱状部材と、前記第１の透明柱状部材の出射光を入射面から入射して出射面から出射する第２の透明柱状部材と、前記第２の透明柱状部材を回動させる回動機構とを備え、前記第１の透明柱状部材は、底面が多角形の柱状部材であり、前記映像光による画像の垂直方向又は水平方向が、中心軸の延長する方向となるように保持され、１つの側面が前記入射面に設定されて、前記映像光を入射し、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、前記出射面に設定され、前記第２の透明柱状部材は、底面が多角形の柱状部材であり、前記第１の透明柱状部材の中心軸に対して、中心軸が平行となるように保持され、１つの側面が前記入射面に設定されて、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記入射面が対向するように保持され、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、前記出射面に設定され、前記回動機構は、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記第２の透明柱状部材の入射面との成す角度が変化するように、前記第２の透明柱状部材を回動させることにより、前記画像の水平方向又は垂直方向の長さを変化させて、前記画像の縦横比を可変する。

また請求項９の発明は、複数台のプロジェクタを用いたマルチ画面表示の画像表示装置に適用される前記プロジェクタに適用して、前記画像表示装置は、表示に供する画像の各部の情報量を検出する情報量検出部と、前記情報量検出部による検出結果に基づいて、前記複数台のプロジェクタがそれぞれ表示を担当する担当領域における情報量が等しくなるように、前記複数台のプロジェクタの前記担当領域の大きさを設定する担当領域の設定手段とを有し、前記プロジェクタは、前記担当領域の設定手段により設定された担当領域の画像をスクリーンに投影する投影光学系を有し、前記投影光学系は、少なくとも前記映像光の出射方向を前記担当領域に可変して前記映像光による画像の表示位置を可変する位置可変部と、前記画像の縦横比を可変する縦横比可変部とを有し、前記縦横比可変部は、前記画像の表示に供する映像光を光学ユニットに入射して出射することにより、前記映像光による画像の縦横比を可変し、前記光学ユニットは、前記映像光を入射面から入射して出射面から出射する第１の透明柱状部材と、前記第１の透明柱状部材の出射光を入射面から入射して出射面から出射する第２の透明柱状部材と、前記第２の透明柱状部材を回動させる回動機構とを備え、前記第１の透明柱状部材は、底面が多角形の柱状部材であり、前記映像光による画像の垂直方向又は水平方向が、中心軸の延長する方向となるように保持され、１つの側面が前記入射面に設定されて、前記映像光を入射し、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、前記出射面に設定され、前記第２の透明柱状部材は、底面が多角形の柱状部材であり、前記第１の透明柱状部材の中心軸に対して、中心軸が平行となるように保持され、１つの側面が前記入射面に設定されて、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記入射面が対向するように保持され、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、前記出射面に設定され、前記回動機構は、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記第２の透明柱状部材の入射面との成す角度が変化するように、前記第２の透明柱状部材を回動させることにより、前記画像の水平方向又は垂直方向の長さを変化させて、前記画像の縦横比を可変する。

また請求項１０の発明は、複数台のプロジェクタを用いたマルチ画面表示の画像表示装置に適用して、表示に供する画像の各部の情報量を検出する情報量検出部と、前記情報量検出部による検出結果に基づいて、前記複数台のプロジェクタがそれぞれ表示を担当する担当領域における情報量が等しくなるように、前記複数台のプロジェクタの前記担当領域の大きさを設定する担当領域の設定手段とを有し、前記プロジェクタは、前記担当領域の設定手段により設定された担当領域の画像をスクリーンに投影する投影光学系を有し、前記投影光学系は、少なくとも前記映像光の出射方向を前記担当領域に可変して前記映像光による画像の表示位置を可変する位置可変部と、前記画像の縦横比を可変する縦横比可変部とを有し、前記縦横比可変部は、前記画像の表示に供する映像光を光学ユニットに入射して出射することにより、前記映像光による画像の縦横比を可変し、前記光学ユニットは、前記映像光を入射面から入射して出射面から出射する第１の透明柱状部材と、前記第１の透明柱状部材の出射光を入射面から入射して出射面から出射する第２の透明柱状部材と、前記第２の透明柱状部材を回動させる回動機構とを備え、前記第１の透明柱状部材は、底面が多角形の柱状部材であり、前記映像光による画像の垂直方向又は水平方向が、中心軸の延長する方向となるように保持され、１つの側面が前記入射面に設定されて、前記映像光を入射し、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、前記出射面に設定され、前記第２の透明柱状部材は、底面が多角形の柱状部材であり、前記第１の透明柱状部材の中心軸に対して、中心軸が平行となるように保持され、１つの側面が前記入射面に設定されて、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記入射面が対向するように保持され、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、前記出射面に設定され、前記回動機構は、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記第２の透明柱状部材の入射面との成す角度が変化するように、前記第２の透明柱状部材を回動させることにより、前記画像の水平方向又は垂直方向の長さを変化させて、前記画像の縦横比を可変する。

また請求項１１の発明は、画像の表示に供する映像光を入射して出射することにより、前記映像光による画像の縦横比を可変する縦横比可変方法に適用して、底面が多角形の第１の透明柱状部材の側面による入射面より、前記映像光を前記第１の透明柱状部材に入射すると共に、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面から前記映像光を出射し、底面が多角形の第２の透明柱状部材の側面による入射面より、前記第１の透明柱状部材から出射された前記映像光を前記第２の透明柱状部材に入射すると共に、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面から前記映像光を出射し、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記第２の透明柱状部材の入射面との成す角度が変化するように、前記第２の透明柱状部材を回動させることにより、前記画像の縦横比を可変する。

請求項１の構成により、画像の表示に供する映像光を光学ユニットに入射して出射することにより、前記映像光による画像の縦横比を可変する縦横比可変装置に適用して、前記光学ユニットは、前記映像光を入射面から入射して出射面から出射する第１の透明柱状部材と、前記第１の透明柱状部材の出射光を入射面から入射して出射面から出射する第２の透明柱状部材と、前記第２の透明柱状部材を回動させる回動機構とを備え、前記第１の透明柱状部材は、底面が多角形の柱状部材であり、前記映像光による画像の垂直方向又は水平方向が、中心軸の延長する方向となるように保持され、１つの側面が前記入射面に設定されて、前記映像光を入射し、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、前記出射面に設定され、前記第２の透明柱状部材は、底面が多角形の柱状部材であり、前記第１の透明柱状部材の中心軸に対して、中心軸が平行となるように保持され、１つの側面が前記入射面に設定されて、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記入射面が対向するように保持され、前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、前記出射面に設定され、前記回動機構は、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記第２の透明柱状部材の入射面との成す角度が変化するように、前記第２の透明柱状部材を回動させることにより、前記画像の水平方向又は垂直方向の長さを変化させて、前記画像の縦横比を可変すれば、第１及び第２の透明柱状部材により画像の水平方向又は垂直方向の長さを変化させるようにして、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記第２の透明柱状部材の入射面との成す角度の変化により、この長さの変化を種々に設定することができる。これにより簡易な構成により、スクリーンに投影する画像の縦横比を自由に変化させることができる。

これにより請求項９、請求項１０、請求項１１の構成によれば、簡易な構成により、スクリーンに投影する画像の縦横比を自由に変化させることができる縦横比可変装置に係るプロジェクタ、画像表示装置及び縦横比可変方法を提供することができる。

本発明によれば、簡易な構成により、スクリーンに投影する画像の縦横比を自由に変化させることができる。

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例１に係る画像表示装置を示す略線図である。この画像表示装置１１は、背面投射型による大面積のスクリーン１２の背面に、同一構成による複数台のプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆが一定のピッチにより水平方向及び垂直方向に配置されて形成される。画像表示装置１１は、これらのプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆに、同一のソースによる高解像度のビデオデータＤＶ１が入力され、このビデオデータＤＶ１による画像の各部をそれぞれプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆによりスクリーン１２に投影する。これによりこの画像表示装置１１は、複数台のプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆを用いたマルチ画面表示の画像表示装置を構成する。

画像表示装置１１では、これらのプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆのうちの１台が、マスタのプロジェクタに設定され、このマスタのプロジェクタにより各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆが表示を受け持つ担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦが決定される。また図１８を用いて説明したように、この決定による制御により各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆで担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦに画像が投影され、これにより単位面積当たりの情報量に応じて表示に供する画素密度を可変して大画面による画像を表示する。

ここで図３は、プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの構成を示すブロック図である。プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆは、マスタのプロジェクタに設定された場合と、スレーブのプロジェクタに設定された場合とで、制御部２２による制御が異なる点を除いて、同一に構成される。

すなわちプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆは、マスタのプロジェクタに設定された場合、制御部２２の制御により情報量検出部２１が動作し、ビデオデータＤＶ１による画像の各部について情報量Ｄ１が検出される。すなわちマスタのプロジェクタにおいて、情報量検出部２１は、表示に供するビデオデータＤＶ１を入力し、このビデオデータＤＶ１による画像の各部について、情報量Ｄ１を検出して制御部２２に通知する。ここで情報量Ｄ１は、表示に供する画像の各部における局所的なダイナミックレンジを示す情報であり、言い換えるならば画素値の平坦度を示す情報である。画像表示装置１１は、この情報量Ｄ１により各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆが表示を受け持つ担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦを決定する。

これによりこの実施例において、情報量検出部２１は、各画素毎に、隣接画素との間の画素値の差分絶対値により、各部の情報量Ｄ１を画素単位で検出する。具体的に、図４に示すように、情報量検出部２１は、情報量検出対象の画素Ｇ２２の周囲８個の画素Ｇ１１〜Ｇ３３と、この情報量検出対象の画素Ｇ２２との間で、それぞれ画素値の差分絶対値を検出し、この検出した差分絶対値より最大値を検出してこの情報量検出対象の画素Ｇ２２の情報量Ｄ１に設定する。またこの画素値の差分絶対値にあっては、輝度信号により検出する。

なお実用上充分に、各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆに担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦを割り当てることができれば、画像の評価に供する種々のパラメータを情報量に適用することができる。具体的に、例えば隣接画素との間の画素値の差分絶対値の最大値を検出する代わりに、隣接画素の画素値の平均値との間で画素値の差分絶対値を検出して情報量に設定してもよい。また画素値の分散値により情報量を検出してもよく、さらには輝度信号に代えて、又は輝度信号に加えて、色差信号、原色色信号により情報量を検出してもよい。また各画素値毎の情報量の検出に代えて、一定のサンプリングピッチにより画素をサンプリングし、このサンプリングした画素毎に各部の情報量を検出するようにしてもよい。また水平方向及び垂直方向の所定画素数によるブロックによりビデオデータＤＶ１による画像を区切り、各ブロック毎に情報量を検出するようにしてもよい。

これに対してスレーブに設定された場合、情報量検出部２１は、制御部２２の制御により動作を停止する。

配置情報用スイッチ２３は、このプロジェクタ１３Ｍの配置位置を入力するスイッチであり、ユーザー又はサービスマンにより、この画像表示装置１１において水平方向及び垂直方向に並ぶプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの各台数、これらのプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆにおける自装置の位置が設定される。これにより例えば図２に示す例において、左上に配置されたプロジェクタ１３Ａでは、水平方向及び垂直方向に３台及び２台ずつプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆを配置したうちの、左上端に配置されていることがこの配置情報用スイッチ２３により設定される。

制御部２２は、この配置情報用スイッチ２３により、事前に設定された個所に自装置が配置されている場合、マスタのプロジェクタに係る処理手順を実行し、情報量検出部２１により情報量Ｄ１を検出する。なおここでこの事前に設定された個所は、例えばビデオデータＤＶ１の走査開始端側の先頭である。また制御部２２は、この場合、情報量Ｄ１により各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦを決定してスレーブのプロジェクタに通知する。制御部２２は、スクリーン上で画像が投影されない個所が発生しないようにして、各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦで情報量Ｄ１の総和が等しくなるように、各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦを設定する。

このため制御部２２は、情報量Ｄ１を１画面により合計して１画面分の情報量を検出し、この１画面分の情報量を水平方向及び垂直方向の配置台数によりそれぞれ割り算する。制御部２２は、図５に示すように、このようにして計算した割り算値により、１画面による表示領域を垂直方向に分割し、また図６に示すように、同様に１画面による表示領域を水平方向に分割し、これにより各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの担当領域ＡＲ１１〜ＡＲ６５を設定する。なおこの図５及び図６に示す例は、水平方向Ｈ及び垂直方向Ｖにそれぞれ４台のプロジェクタを配置した場合である。なお水平方向又は垂直方向に分割した各領域（図５に係る各領域ＡＲ１〜ＡＲ４である）毎にさらに情報量Ｄ１の合計値を計算し、この計算結果により各領域を垂直方向又は水平方向に分割して担当領域を設定するようにしてもよい。このようにすれば、さらに一段と各担当領域における情報量を均一化することができる。

制御部２２は、このようにして各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦを決定すると、各担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦの中心座標Ｏ、水平方向及び垂直方向の大きさＷ及びＨを検出する。またこれらを対応するスレーブのプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆに通知し、これによりスレーブのプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆに担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦをそれぞれ通知する。なおこの場合、このような中心座標Ｏ、水平方向及び垂直方向の大きさＷ及びＨに代えて、例えば走査開始端側及び走査終了端側のアドレスの通知等により、担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦを通知してもよい。

マスタのプロジェクタの制御部２２は（図２）、自装置により決定した自装置の担当領域の中心座標Ｏ、水平方向及び垂直方向の大きさＷ及びＨにより、スレーブのプロジェクタの制御部２２は、マスタのプロジェクタより通知された担当領域の中心座標Ｏ、水平方向及び垂直方向の大きさＷ及びＨにより、それぞれビデオデータＤＶ１による画像をスクリーン１２に投影するように画像処理部２４の動作を制御すると共に、駆動部２５を介して投影光学系２６の動作を制御する。

ここで画像処理部２４は、制御部２２の制御により、順次入力されるビデオデータＤＶ１から担当領域のビデオデータを選択的に取得する。さらに画像処理部２４は、この選択的に取得したビデオデータの水平方向及び垂直方向のサンプリング数が、それぞれこのプロジェクタにおける画像表示素子の水平方向及び垂直方向の画素数となるように、この選択的に取得したビデオデータを補間演算処理により再サンプリングして出力する。

投影光学系２６は、この画像処理部２４によるビデオデータＤＶ２による画像を、スクリーン２の担当領域に投影する。すなわち投影光学系２６において、画像表示部２７は、透過型液晶表示パネル等の画像表示素子、この画像表示素子に光を供給する光源、この画像表示素子を画像処理部２４によるビデオデータＤＶ２により駆動する駆動回路、画像表示素子により空間変調された映像光Ｌ１を出射する光学系等により構成され、ビデオデータＤＶ２により空間変調された投影用の映像光Ｌ１を射出する。投影光学系２６は、この映像光Ｌ１をスクリーン２に向けて出射することにより、担当領域の画像をスクリーン２に表示する。

この一連の処理において、倍率可変部２８は、駆動部２５の駆動により倍率を可変するズームレンズであり、画像表示部２７から出射される映像光Ｌ１によりスクリーン２に形成される画像の大きさを、制御部２２の指示による大きさに設定する。

位置可変部２９は、駆動部２５の駆動により、映像光Ｌ１によりスクリーン２に形成される画像の位置を、制御部２２の指示による位置に設定する。なお位置可変部２９は、例えば図７に示すように、あおりの手法により表示位置を可変する構成、映像光をミラーにより反射してスクリーン１２に投影するようにして、このミラーの回動により表示位置を可変する構成等を適用することができる。

縦横比可変部３０は、駆動部２５の駆動により、映像光Ｌ１によりスクリーン２に形成される画像の縦横比を可変する。投影光学系２６は、駆動部２５を介した制御部２２によるこれら倍率可変部２８、位置可変部２９、縦横比可変部３０の制御により、各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの担当領域ＡＲＡ〜ＡＲＦにそれぞれ対応する画像が投影され、これにより画像表示装置１１では、単位面積当たりの情報量に応じて各部の画素密度を可変し、これにより高画質により大画面の画像を表示する。

図１（Ａ）〜（Ｃ）は、縦横比可変部３０を詳細に示す正面図、側面図、平面図であり、図９は、縦横比可変部３０の動作原理の説明に供する斜視図である。縦横比可変部３０は、第１及び第２の透明柱状部材３１及び３２、回動機構３４による光学ブロックにより形成される。ここで第１及び第２の透明柱状部材３１及び３２は、光学ガラス、透明プラスチック等により作成された底面が多角形の柱状部材であり、この実施例では、同一形状により形成され、さらに側面が平坦な面により形成される。

縦横比可変部３０は、スクリーン２に投影する画像の垂直方向又は水平方向の長さを変化させて、このスクリーン２に形成される画像の縦横比を可変し、第１及び第２の透明柱状部材３１は、長さを可変しない側の水平方向又は垂直方向が、柱状に延長する中心軸の延長方向となるように配置される。

第１の透明柱状部材３１は、１つの側面が入射面３４に設定され、位置可変部２９から出射される映像光Ｌ２がこの入射面３４に斜め入射するように配置される。なおこの図９に示すように、第１の透明柱状部材３１は、透明柱状部材３１の中心軸に垂直な面内で、映像光Ｌ２が斜め入射するように設定され、透明柱状部材３１の中心軸を含む面内では、映像光Ｌ２が垂直に入射するように設定されるが、実用上充分な大きさにより形成されている場合には、この透明柱状部材３１の中心軸を含む面内でも斜め入射するように設定してもよい。

また第１の透明柱状部材３１は、このようにして第１の透明柱状部材３１に入射した映像光Ｌ２が到達する側面から映像光を出射することができるように、またこの側面による出射面３５が、入射面３４に対して平行とならないように、形状が選定される。これによりこの実施例では、これら第１及び第２の透明柱状部材３１及び３２には、正三角形プリズムが適用される。なおこれによりこの実施例において、第１の透明柱状部材３１は、映像光の光軸に対して出射面３５がほぼ垂直となるように保持され、これにより後述する第２の透明柱状部材３２から出射される映像光の出射方向が縦横比の可変によって大きく変化しないように設定される。

ここで図１０に示すように、入射面３４及び出射面３５が平行である平行平板３６に光が斜め入射して出射する場合、出射光は、入射光に対して単に光路がシフトして出射されることになる。この場合、この入射光が一定の間隔による多数の光束により形成されているとして、この光束の密度を光線密度とすると、出射光は、入射光に対して何ら光線密度が変化していないことになる。

これに対して図１０との対比により図１１に示すように、透明柱状部材３１及び３２のように、入射面３４に対して出射面３５が平行に保持されていない場合、入射光に対して出射光の光線密度が変化し、この図１１の例では、光線密度が粗となって出射光が出射される。これによりこの場合、この図１１に示す面内方向に、スクリーン１２に表示される画像を拡大することができる。しかしながらこの場合は、この拡大の程度を可変することが困難になる。また色収差も発生する。

この場合、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、入射面３４及び出射面３５の成す角度を可変すれば、この角度に応じて光線密度が変化し、これにより拡大の程度を種々に可変することが可能となる。

これにより縦横比可変部３０は、第１の透明柱状部材３１に続いて、一定の間隔を隔てて、第２の透明柱状部材３２が配置される。またこのとき第１の透明柱状部材３１の出射面３５に対して、この第２の透明柱状部材３２の入射面３７が平行に対向するように保持した際に、第１の透明柱状部材３１の入射面３４と第２の透明柱状部材３２の出射面３８とが平行になるように、第１の透明柱状部材３１に対して第２の透明柱状部材３２が配置される。これにより第１及び第２の透明柱状部材３１及び３２は、中心軸が平行となるように配置される。

またこのように配置して、矢印Ａにより示すように、第２の透明柱状部材３２を中心軸により回動させ、これにより図１３（Ａ１）〜（Ｃ２）に示すように、第１の透明柱状部材３１の出射面３５と第２の透明柱状部材３２の入射面３７との成す角度を変化させ、第２の透明柱状部材３２から出射される映像光Ｌ３によりスクリーン１２に形成される画像ＡＲの縦横比を可変する。

このため縦横比可変部３０は、例えば金属板材による台座４１に樹脂製のホルダー４２が設けられ、このホルダー４２により第１の透明柱状部材３１が保持される。またモータ等による回動機構４３が根元側に設けられた樹脂製のホルダー４４により、第２の透明柱状部材３２が台座４１に保持され、この回動機構４３の駆動部２５の駆動により第２の透明柱状部材３２を回動させてスクリーン１２に形成される画像ＡＲの縦横比を可変する。

また図１４に示すように、第１の透明柱状部材３１において、赤色、緑色、青色による各映像光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢで発生した光路差を第２の透明柱状部材３２により補正し、スクリーン１２に投影した画像における色収差の発生を防止する。

これらによりこの実施例では、制御部２２で決定された担当領域の中心Ｏに向かって映像光Ｌ３を出射するように、位置可変部２９により映像光Ｌ３の出射方向が制御される。また縦横比可変部３０により長さを可変しない側の、スクリーン１２に投影した画像の水平方向又は垂直方向の長さ又は高さが、制御部２２で決定された担当領域の幅Ｗ又は高さＨとなるように、倍率可変部２８によりスクリーン１２に投影する画像全体の大きさが設定され、さらに縦横比可変部３０により、残る垂直方向又は水平方向の高さ及び幅が、制御部２２で決定された担当領域の高さＨ又は幅Ｗとなるように、映像光Ｌ３が補正され、これにより、単位面積当たりの情報量に応じて各部の画素密度を可変し、高画質による大画面の画像を表示する。

（２）実施例の動作
以上の構成において、画像表示装置１１では（図２）、複数台のプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆによるマルチ画面表示により、スクリーン１２にビデオデータＤＶ１による大画面の画像が表示される。

この画像表示装置１１では（図３）、この表示に供するビデオデータＤＶ１の局所的なダイナミックレンジを示す情報量Ｄ１が、マスタに設定されたプロジェクタの情報量検出部２１により順次画素単位で検出される（図４）。またマスタに設定されたプロジェクタの制御部２２において、この情報量検出部２１で検出された情報量Ｄ１が集計されて水平方向及び垂直方向に並ぶプロジェクタの台数によりそれぞれ割り算され、各領域における情報量Ｄ１の集計値がそれぞれこの割り算値となるように、スクリーン１２の表示領域が水平方向及び垂直方向に分割される。これにより画像表示装置１１では、各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆが表示を受け持つ担当領域が決定される（図５及び図６）。

この画像表示装置１１では（図２）、各プロジェクタ１３Ａ及び１３Ｆにおいて、各担当領域に係るビデオデータＤＶ１が画像処理部２４により選択的に取得され、画像表示部２７に設けられた画像表示素子に対応するように再サンプリングされてビデオデータＤＶ２が生成される。また画像表示部２７において、このビデオデータＤＶ２により画像表示素子を駆動して光源からの光が光空間変調され、その結果得られる映像光Ｌ１が投影光学系２６によりスクリーン１２に投影される。

画像表示装置１１では、この投影光学系２６において、倍率可変部２８による倍率の可変により、この映像光によるスクリーン１２上の画像の大きさが担当領域の一辺の長さとなるように設定される。また続く位置可変部２９による出射方向の補正により、スクリーン１２上の画像の表示位置が担当領域となるように設定される（図７及び図８）。また続く縦横比可変部３０における縦横比の可変により、倍率可変部２８により倍率を可変して残る他辺の長さが、担当領域の対応する辺の長さとなるように補正され、これにより情報量Ｄ１に応じて設定された担当領域に各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆにより画像が表示される。

これによりこの画像表示装置１１では、各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの担当領域の面積の可変により、単位面積当たりの情報量に応じて表示に供する画素密度を可変し、従来に比して一段と高画質により大画面の画像を表示することができる。

このようにして各プロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆの担当領域を可変するにつき、縦横比可変部３０では（図１及び図９）、底面が多角形形状による第１の透明柱状部材３１の入射面３４に、位置可変部２９より出射される映像光Ｌ２が斜め入射し、この入射面３４に対して平行でない側面の出射面３５から出射される。またこの出射面３５から出射される映像光が、同様の第２の透明柱状部材３２の入射面３７より入射し、出射面３８から出射される（図１３）。また駆動部２５による回動機構４３の駆動により、この第２の透明柱状部材３２が回動し、第１の透明柱状部材３１の出射面３５と第２の透明柱状部材３２の入射面３７との成す角度が可変される。

これにより縦横比可変部３０では、この第１の透明柱状部材３１の出射面３５と第２の透明柱状部材３２の入射面３７との成す角度に応じて、スクリーン１２上に形成される画像の縦又は横の長さが変化し、映像光Ｌ２による画像の縦横比を可変することができる。このときこのように第１の透明柱状部材３１の出射面３５と第２の透明柱状部材３２の入射面３７との成す角度の変化により、スクリーン１２上に形成される画像の縦又は横の長さにあっては、第２の透明柱状部材の微小角度の回転により大きく変化し、またフォーカスの変化も少ない特徴がある。これによりこの実施例では、２つの透明柱状部材と、これら２つの透明柱状部材のうちの一方を回動させる回動機構等との簡易な構成により、スクリーンに投影する画像の縦横比を自由に変化させることができる。またこれにより各プロジェクタにあっても、さらには画像表示装置１１にあっても、構成を簡略化することができる。

またこのようにして第１及び第２の柱状部材３１及び３２によりスクリーン１２に投影する画像の縦横比を自由に可変するようにして、この実施例では、この第１及び第２の柱状部材３１及び３２が同一形状により形成され、これにより第１の柱状部材３１で発生した色収差が第２の柱状部材３２により補正される（図１４）。これによりこの実施例では、簡易な構成によりスクリーン１２に投影する画像の縦横比を自由に可変するようにして色収差の発生を防止することができる。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、第１及び第２の透明柱状部材を順次介して映像光をスクリーンに投影するようにして、第１の透明柱状部材の出射面と第２の透明柱状部材の入射面との成す角度が変化するように、第２の透明柱状部材を回動させることにより、簡易な構成により、スクリーンに投影する画像の縦横比を自由に変化させることができる。

またこの第１及び第２の透明柱状部材を同一形状により形成することにより、色収差の発生を防止することができる。

図１５は、図３との対比により本発明の実施例２に係る画像表示装置に適用されるプロジェクタを示すブロック図である。この実施例に係る画像表示装置は、上述のプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆに代えて、この図３に示すプロジェクタ５３Ａ〜５３Ｆが適用される点を除いて、実施例１について上述した画像表示装置１１と同一に構成される。またこのプロジェクタ５３Ａ〜５３Ｆは、投影光学系２６に代えて投影光学系５６が設けられる点を除いて、実施例１について上述したプロジェクタ１３Ａ〜１３Ｆと同一に構成される。ここでこの投影光学系５６は、倍率可変部２８が省略され、また縦横比可変部３０に代えて縦横比可変部６０が設けられる。

ここで図１６に示すように、縦横比可変部６０は、第１及び第２の透明柱状部材３１及び３２による光学ブロックに加えて、第３及び第４の透明柱状部材６１及び６２による第２の光学ブロックが設けられる。ここで透明柱状部材３１及び３２による光学ブロックは、実施例１について上述した縦横比可変部３０と同一に構成される。これに対して第２の光学ブロックは、透明柱状部材３１及び３２による光学ブロックによっては長さを可変しない側の辺について、長さを可変するように、透明柱状部材３１及び３２による光学ブロックに対して、映像光の光軸を回転軸に設定して９０度回転させた状態により配置され、駆動部により第４の透明柱状部材６２が回動する。これによりこの実施例では、スクリーン１２上に投影する画像について、縦方向と横方向との双方について、縦横比可変部６０により長さを可変できるように構成される。

この実施例では、これによりこの縦横比可変部６０によりスクリーン１２上に投影する画像の縦横比を可変すると共に、全体の大きさを可変する。

この実施例のように、第１及び第２の透明柱状部材による光学ブロックに加えて、第３及び第４の透明柱状部材による第２の光学ブロックを設けるようにすれば、スクリーン１２上に投影する画像の縦方向及び横方向の双方について、長さを可変して縦横比を可変することができる。これによりプロジェクタに適用してズームレンズに係る構成を省略することができる。

この実施例では、上述の透明柱状部材３１、３２、６１、６２の全部又は何れかについて、入射面及び又は出射面を曲面により形成し、スクリーン１２上に形成する画像の各種収差を補正する。なおこの曲面にあっては、例えば透明柱状部材の中心軸を含む面により断面を取って見た場合と、中心軸と垂直な面により断面を取って見た場合とで曲面形状が異なる曲面であり、例えばシリンドリカル面を適用することができる。

この実施例のように、透明柱状部材の全部又は何れかについて、入射面及び又は出射面を曲面により形成することにより、スクリーン上に形成した画像の各種収差を補正し、その分、一段と高品位に画像を表示することができる。

なお上述の実施例においては、透明柱状部材の底面形状を正三角形形状に設定した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は入射面と出射面とが平行でないようにすればよく、二等辺三角形形状としてもよく、さらには三角形形状より余分な部分を切り落とした四辺形形状としてもよく、種々の形状を広く適用することができる。

また上述の実施例においては、位置可変部を別途設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、縦横比可変部全体を回動させるようにして出射方向を可変するようにして、位置可変部を省略するようにしてもよい。

また上述の実施例においては、画像表示部２７側から倍率可変部、位置可変部、縦横比可変部を順次設ける場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これらの順序にあっては、適宜変更するようにしてもよい。

また上述の実施例においては、マスタのプロジェクタで情報量を検出して各プロジェクタの担当領域を設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このような情報量の検出、担当領域の設定をプロジェクタとは別の専用装置で実行してもよい。

また上述の実施例においては、背面投射型のプロジェクタによる画像表示装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フロント投射型のプロジェクタによる画像表示装置にも適用することができる。

また上述の実施例においては、本発明に係る縦横比可変装置をプロジェクタに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばパノラマ画像の撮影、表示等、画像に係る種々の装置に広く適用することができる。

本発明は、例えば複数台のプロジェクタによるマルチ画面表示に適用することができる。

本発明の実施例１に係る画像表示装置の縦横比可変部を示す図である。 本発明の実施例１に係る画像表示装置を示す斜視図である。 図２の画像表示装置に適用されるプロジェクタを示すブロック図である。 情報量の検出の説明に供する略線図である。 担当領域の設定の説明に供する略線図である。 担当領域の水平方向の分割設定の説明に供する略線図である。 表示位置の可変の説明に供する略線図である。 ミラーを用いた表示位置の可変の説明に供する略線図である。 図１の縦横比可変部の説明に供する斜視図である。 平行平板における光の透過の説明に供する略線図である。 入射面と出射面とが一定の角度を有する場合の部材における光の透過の説明に供する略線図である。 縦横比の可変の説明に供する略線図である。 縦横比の可変を示す略線図である。 色収差の補正の説明に供する略線図である。 本発明の実施例２に係る画像表示装置に適用されるプロジェクタを示すブロック図である。 図１５のプロジェクタに適用される縦横比可変部の説明に供する略線図である。 マルチ画面表示の説明に供する斜視図である。 担当領域の可変の説明に供する略線図である。 縦横比の可変の説明に供する略線図である。 シリンドリカルレンズによる縦横比の可変の説明に供する略線図である。 ミラーによる縦横比の可変の説明に供する略線図である。

符号の説明

１、１１……画像表示装置、２、１２……スクリーン、３Ａ〜３Ｆ、１３Ａ〜１３Ｆ、５３Ａ〜５３Ｆ……プロジェクタ、２１……情報量検出部、２２……制御部、２６、５６……投影光学系、２７……画像表示部、２８……倍率可変部、２９……位置可変部、３０、６０……縦横比可変部、３１、３２、６１、６２……透明柱状部材

Claims (8)

1. 複数台のプロジェクタを用いたマルチ画面表示の画像表示装置であって、
   表示に供する画像の各部の情報量を検出する情報量検出部と、
   前記情報量検出部による検出結果に基づいて、前記複数台のプロジェクタがそれぞれ表
   示を担当する担当領域における情報量の総和が等しくなるように、前記複数台のプロジェクタの前記担当領域を設定する担当領域の設定手段とを有し、
   前記プロジェクタは、
   前記担当領域の設定手段により設定された担当領域の画像をスクリーンに投影する投影
   光学系を有し、
   前記投影光学系は、
   少なくとも前記映像光の出射方向を前記担当領域に可変して前記映像光による画像の表
   示位置を可変する位置可変部と、
   前記画像の縦横比を可変する縦横比可変部とを有し、
   前記縦横比可変部は、
   前記画像の表示に供する映像光を光学ユニットに入射して出射することにより、前記映
   像光による画像の縦横比を可変し、
   前記光学ユニットは、
   前記映像光を入射面から入射して出射面から出射する第１の透明柱状部材と、
   前記第１の透明柱状部材の出射光を入射面から入射して出射面から出射する第２の透明
   柱状部材と、
   前記第２の透明柱状部材を回動させる回動機構とを備え、
   前記第１の透明柱状部材は、
   底面が多角形の柱状部材であり、
   前記映像光による画像の垂直方向又は水平方向が、中心軸の延長する方向となるように
   保持され、
   １つの側面が前記入射面に設定されて、前記映像光を入射し、
   前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、
   前記出射面に設定され、
   前記第２の透明柱状部材は、
   底面が多角形の柱状部材であり、
   前記第１の透明柱状部材の中心軸に対して、中心軸が平行となるように保持され、
   １つの側面が前記入射面に設定されて、前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記入
   射面が対向するように保持され、
   前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、
   前記出射面に設定され、
   前記回動機構は、
   前記第１の透明柱状部材の前記出射面と前記第２の透明柱状部材の入射面との成す角度
   が変化するように、前記第２の透明柱状部材を回動させることにより、前記画像の水平方
   向又は垂直方向の長さを変化させて、前記画像の縦横比を可変する
   ことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第１の透明柱状部材と前記第２の透明柱状部材とが同一形状により形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記第１の透明柱状部材の前記入射面及び又は出射面、及び又は前記第２の透明柱状部
   材の前記入射面及び又は出射面が曲面により形成された
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の画像表示装置。
4. 前記光学ユニットより出射される映像光による画像の縦横比を可変する第２の光学ユニ
   ットを有し、
   前記第２の光学ユニットは、
   前記光学ユニットから出射された前記映像光を入射面から入射して出射面から出射する
   第３の透明柱状部材と、
   前記第３の透明柱状部材の出射光を入射面から入射して出射面から出射する第４の透明
   柱状部材と、
   前記第４の透明柱状部材を回動させる第２の回動機構とを備え、
   前記第３の透明柱状部材は
   底面が多角形の柱状部材であり、
   前記映像光による画像の水平方向又は垂直方向が、中心軸の延長する方向となるように
   保持され、
   １つの側面が前記入射面に設定されて、前記映像光を入射し、
   前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、
   前記出射面に設定され、
   前記第４の透明柱状部材は、
   底面が多角形の柱状部材であり、
   前記第３の透明柱状部材の中心軸に対して、中心軸が平行となるように保持され、
   １つの側面が前記入射面に設定されて、前記第３の透明柱状部材の前記出射面と前記入
   射面が対向するように保持され、
   前記入射面から入射した前記映像光の到達する前記入射面に対して平行でない側面が、
   前記出射面に設定され、
   前記第２の回動機構は、
   前記第３の透明柱状部材の前記出射面と前記第４の透明柱状部材の前記入射面との成す
   角度が変化するように、前記第４の透明柱状部材を回動させることにより、前記画像の垂
   直方向又は水平方向の長さを変化させて、前記画像の縦横比を可変する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
5. 前記第１の透明柱状部材と前記第２の透明柱状部材とが同一形状により形成された
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
6. 前記第３の透明柱状部材と前記第４の透明柱状部材とが同一形状により形成された
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記第１の透明柱状部材の前記入射面及び又は出射面、及び又は前記第２の透明柱状部
   材の前記入射面及び又は出射面が曲面により形成された
   ことを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の画像表示装置。
8. 前記第３の透明柱状部材の前記入射面及び又は出射面、及び又は前記第４の透明柱状部
   材の前記入射面及び又は出射面が曲面により形成された
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像表示装置。

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