JP5727140B2 - 交互の光偏光のための回転半透明シリンダーを有する二次元／三次元プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、一般的に三次元画像の生成に関する。より詳細には、本発明は二次元画像の三次元画像への変換及びその三次元画像の投影に関する。

投影される画像は、この投影される画像をいわゆる三次元画像に変換することにより、奥行きを向上させることができることがよく知られている。このことは一般に、見る人の右目により見られる画像とは異なって見る人の左目により見られる、画像を光学的に偏光することにより、達成することができる。見る人が偏光された画像を偏光フィルターレンズの使用を通じて見る場合に、三次元効果は見る人により認識される。この偏光フィルターレンズは、一般に、見る人の左目と使用するための偏光されたフィルターと見る人の右目と使用するための異なって偏光されたフィルターとにより、「三次元閲覧メガネ（３Ｄ ｖｉｅｗｉｎｇ ｇｌａｓｓｅｓ）」として構成される。三次元閲覧メガネが三次元画像を見るために使われる場合、見る人の左目は、左目と関連付けられた偏光フィルターを通じた通過のために適切に偏光された光だけを見て、見る人の右目は、見る人の右目と関連付けられた偏光フィルターを通じた通過のために適切に偏光された光だけを見る。三次元画像を表示する上記の方法は、受動的三次元閲覧（ｐａｓｓｉｖｅ ３Ｄ ｖｉｅｗｉｎｇ）として知られ、受動的三次元閲覧は、上で論じた一組のパッシブステレオメガネの対応する偏光フィルターを通して各々の目の画像が通過するような方法で、プロジェクターが典型的なフレームレートの２倍で左目の情報と右目の情報とを交互にし、プロジェクターのレンズ前方のスクリーン／フィルター／偏光ブロッカーが投影される画像の偏光を交互にする。

受動的三次元閲覧に取って代わるものは、能動的三次元閲覧（ａｃｔｉｖｅ ３Ｄ ｖｉｅｗｉｎｇ）であって、能動的三次元閲覧は、各々の見る人は、ＬＣＤライトシャッター（ＬＣＤ ｌｉｇｈｔ ｓｈｕｔｔｅｒｓ）のメガネを掛ける。これは、プロジェクターと同時に働いて、プロジェクターが左目の画像を表示するとき、アクティブステレオのメガネ類の右目のシャッターは閉じられるようにする。逆もまた同様である。三次元画像を提供する現在のシステムの一つの問題は、映写技師が、標準のプロジェクターに外部の特殊なデバイスを取り付けて構成しなければならず、費用及び時間がかかる要求はまた、技術的な故障へ導く。さらに、映写技師が二次元画像のみを投影することを再び望むとき、特殊なデバイスを手動で取り外すか、または止めなければならない。加えて、投影レンズの面と平行にプロジェクターに取り付けられるこのようなデバイスを持つことは、光が、光が生じる撮像装置に戻って反射される危険を導く。このことは、しばしば、カラープロダクションにおけるより低い画質及び白黒プロダクションにおける望ましくないコントラスト比変化を引き起こす。

現在の二次元／三次元プロジェクターに関する別の問題は、典型的な単一のプロジェクターシステムによって達成される色域が、映画の監督によって意図されるのと同じくらいに広域ではないことである。ここで図１（従来技術）を参照すると、典型的な三色プリズム１００が示される。プリズム１００は、典型的に、３チップデジタルマイクロミラーデバイスプロジェクターとともに使用される。図示するように、光ビーム１０２はプリズム１００に入り、周知の光学コーティング法に反応して、光の波長に基づいて選択的に反射され、または透過される。さらに、プリズム１００の構成要素間に小さいエアギャップを設けるような全内反射技術を使用して、光ビーム１００の分かれた成分の反射を制御することができる。３つの色成分に分けられた後、光ビーム１０２の各々の色成分は、プリズム１００に向けられて、デジタルマイクロミラーデバイスによりプリズム１００の外に選択的に反射される。特に、デジタルマイクロミラーデバイス１０４は、光ビーム１０２の青色成分を反射し、デジタルマイクロミラーデバイス１０６は、光ビーム１０２の緑色成分を反射し、デジタルマイクロミラーデバイス１０８は、光ビーム１０２の赤色成分を反射する。各々のデジタルマイクロミラーデバイス１０４、１０６、１０８を、周知のやり方で個々に制御し、プリズム１００から投影される合成されたカラー画像を作ることができる。三次元画像を表示する多くの進んだ方法があるが、改善の余地は残存する。

本発明は、半透明で回転可能な中空シリンダーを有する三次元画像プロジェクターに向けられている。中空シリンダーは、１個より多い、異なって偏光される部分を有し、プロジェクターは、一般的には直交して中空シリンダーの壁を通り抜けて光ビームを送ることができる。

従来技術による光ビームを３つの色成分に分けるために用いられるプリズムの直交概略図を示す図である。 本発明による偏光ドラムの斜視概略図を示す図である。 本発明による三次元プロジェクターの直交概略図を示す図である。

図面の図２を参照すると、本発明の第一の実施形態による偏光ドラム（または中空シリンダー）が示される。偏光ドラム２００は、半透明物質から形成される回転可能なドラムのような構造（または中空シリンダー）である。ドラム２００は通常、ドラム２００の内面２０４に一般には直交して光を向けさせることにより、ドラム２００を通して光を送るために、指向性光透過デバイス（または光パイプ）２０２と非常に接近して、または隣接して設置される物質の円筒状のバンドとして示される。その結果、光は半透明物質を通って通過し、ドラム２００の外面２０６を通って（ドラムの壁を通って）ドラム２００から出る。図示するように、ドラムは、放射状に交互のＰ偏光部２０８（または右円偏光部）とＳ偏光部２１０（または左円偏光部）とに分けられる。作動中、二次元画像を、指向性光透過デバイス２０２を通って、及び、ドラム２００が中心軸のまわりを回転する間に、続けて偏光ドラム２００を通って透過させることにより、二次元画像を三次元画像に変換することができる。このドラム２００は制御されたスピードで回転し、画像を部分２０８、２１０、それぞれを通して送ることにより、画像の各フレームをＰ偏光またはＳ偏光のいずれかとして適切に偏光する。

図面の図３を参照すると、本発明の実施形態による三次元プロジェクターが示される。プロジェクター３００は、リフレクター３０４を有する光源３０２と、デバイス２０２と類似の指向性光透過デバイス３０６と、ドラム２００と類似の偏光ドラム３０８と、光リレー（ｒｅｌａｙ ｏｐｔｉｃｓ）３１０と、プリズム１００と類似のプリズム３１２と、それぞれ、デジタルマイクロミラーデバイス１０４、１０６、１０８と類似のデジタルマイクロミラーデバイス３１４、３１６、３１８とを備える。動作中、光源３０２は、指向性光透過デバイス３０６に光ビーム３２０を発し、次いで、指向性光透過デバイス３０６は、偏光ドラム３０８が中心軸のまわりを回転するにつれて、偏光ドラム３０８を通り抜けて、光を向かわせる。この光ビーム３２０は、次いで、光ビーム３２０をプリズム３１２に向かわせる光リレー３１０を通って行く。プリズム３１２は、光ビーム３２０を別個の色成分に分けて、光ビーム３２０のこの色成分をデジタルマイクロミラーデバイス３１４、３１６、３１８に向かわせる。これらのデジタルマイクロミラーデバイスは、それぞれ、青色、緑色、及び赤色に関連付けられている。上述のように、光ビーム３２０の色成分は、続けて、デジタルマイクロミラーデバイス３１４、３１６、３１８によりプリズム３１２の外へ向けられる。見る人が偏光フィルターメガネを掛けたとき（図示せず）、三次元画像は、投影された画像の見る人によって認識される。この偏光フィルターメガネは、見る人の各々の目に、メガネを通じた光のＰ偏光部及びＳ偏光部のうちの一つだけを許容する。各々の目は全ての他のフレームを見るだけであるので、プロジェクターは、通常の二次元モードとは対照的に三次元モードにおいて、約２倍の数のフレーム・パー・セカンドを示すべきである。代替的に、偏光フィルターメガネを掛けていない見る人の両方の目によって同時に見られるフレームだけを含む画像データを投影すること、及び、随意的に偏光ドラム３０６を回転させないことにより、このプロジェクターを二次元プロジェクターとして使用することができる。回転及び／または偏光ドラムのプロジェクター３００への取り付けを、ソフトウェア命令及びプロジェクター３００のユーザーによるこれ以上はない機械的相互作用により、随意的に制御することができる。

本発明の一態様はまた、二次元画像を三次元画像に変換する方法を含み、この方法において、二次元画像は、中空シリンダーが回転するにつれて、半透明偏光中空シリンダー（すなわちドラム）を通して投影されて、投影される二次元画像が一般的には直交して中空シリンダーの壁を通り抜けて投影されるようにする。この方法は、中空シリンダーのＰ偏光部及びＳ偏光部を通して交互に投影されている二次元画像を含む。代替的に、この投影される二次元画像を、中空シリンダーの右円偏光部及び左円偏光部を通して交互に投影することができる。中空シリンダーを通して二次元画像を投影した後、この画像は光ビームを三原色成分に分けて、この原色成分の各々を別個のデジタルマイクロミラーデバイスに向かわせるように構成されたプリズムに投影される。さらに、ソフトウェア命令に応じて、中空シリンダーの回転を選択的に妨げるステップを含むことができる。この方法では、回転可能な中空シリンダーは、異なって偏光される部分を有する半透明の壁を備える。

図２では、６個の別個の偏光部が示されるが、より少ないまたはより多い数の異なった別個の偏光部を利用することができることが、理解されるべきである。さらに、偏光部は一般にカラーフィルターではないように設計されるが、偏光部もカラーフィルターである実施形態は、本発明の一態様とみなされる。

前述は、本発明の実践のための幾つかの可能性を示すだけである。多くの他の実施形態が本発明の範囲及び趣旨内で可能である。従って、前述の説明は、限定というよりむしろ説明としてみなされること、及び本発明の範囲は添付した特許請求の範囲とその全域にわたる均等物によって与えられることが意図される。
本発明の好ましい実施形態を、以下に示す。
付記１．１個より多い異なって偏光される部分を有する回転可能な中空シリンダーを備えるプロジェクターであって、光ビームを一般的には直交して前記中空シリンダーの壁を通り抜けて送ることができるプロジェクター。
付記２．前記光ビームは、前記中空シリンダーが前記中空シリンダーの中心軸のまわりを回転するにつれて、前記中空シリンダーの壁を通り抜けて送られることを特徴とする付記１に記載のプロジェクター。
付記３．前記異なって偏光される部分は、Ｐ偏光またはＳ偏光のいずれかのように偏光されることを特徴とする付記１に記載のプロジェクター。
付記４．各々のＰ偏光部は、Ｓ偏光部と一般的には放射状に境を接し、各々のＳ偏光部は、Ｐ偏光部と一般的には放射状に境を接することを特徴とする付記３に記載のプロジェクター。
付記５．前記異なって偏光される部分は、右円偏光されるかまたは左円偏光されるかのいずれかのように偏光されることを特徴とする付記１に記載のプロジェクター。
付記６．各々の右円偏光された部分は、左円偏光された部分と一般的には放射状に境を接し、各々の左円偏光された部分は、右円偏光された部分と一般的には放射状に境を接することを特徴とする付記５に記載のプロジェクター。
付記７．光ビームを三原色成分に分けて、前記原色成分の各々を別個のデジタルマイクロミラーデバイスに向けさせるように構成されたプリズムをさらに備えることを特徴とする付記１に記載のプロジェクター。
付記８．選択的に前記中空シリンダーの回転を妨げることができるソフトウェア指示をさらに備えることを特徴とする付記１にプロジェクター。
付記９．選択的に、前記中空シリンダーを前記プロジェクターに取り付けて、前記中空シリンダーを前記プロジェクターから取り外すことができるソフトウェア指示をさらに備えることを特徴とする付記１にプロジェクター。
付記１０．前記プロジェクターは、三次元プロジェクターであって、偏光する部分は、半透明でありカラーフィルターではないことを特徴とする付記１に記載のプロジェクター。
付記１１．中空シリンダーが回転するにつれて、半透明偏光中空シリンダーを通して二次元画像を投影するステップを備えることを特徴とする二次元画像を三次元画像に変換する方法。
付記１２．前記投影される二次元画像は、一般的には直交して前記中空シリンダーの壁を通り抜けて投影されることを特徴とする付記１１に記載の方法。
付記１３．前記投影される二次元画像は、前記中空シリンダーのＰ偏光部とＳ偏光部とを通して交互に投影されることを特徴とする付記１１に記載の方法。
付記１４．前記投影される二次元画像は、前記中空シリンダーの右円偏光された部分と左円偏光された部分とを通して交互に投影されることを特徴とする付記１１に記載の方法。
付記１５．前記中空シリンダーを通して前記二次元画像を投影した後、前記画像を、光ビームを三原色成分に分けて前記原色成分の各々を別個のデジタルマイクロミラーデバイスに向けさせるように構成されたプリズムに投影するステップをさらに備えることを特徴とする付記１１に記載の方法。
付記１６．ソフトウェア指示に応じて前記中空シリンダーの回転を選択的に妨げるステップをさらに備えることを特徴とする付記１１に記載の方法。
付記１７．三次元プロジェクターのためのドラムであって、前記ドラムは、異なって偏光される部分を有する半透明の壁を備えることを特徴とするドラム。
付記１８．前記異なって偏光される部分は、Ｐ偏光またはＳ偏光のいずれかのように偏光されることを特徴とする付記１７に記載のドラム。
付記１９．各々のＰ偏光部は、Ｓ偏光部と一般的には放射状に境を接し、各々のＳ偏光部は、Ｐ偏光部と一般的には放射状に境を接することを特徴とする付記１８に記載のドラム。
付記２０．前記異なって偏光される部分は、右円偏光されるかまたは左円偏光されるかのいずれかのように偏光されることを特徴とする付記１７に記載のドラム。
付記２１．各々の右円偏光された部分は、左円偏光された部分と一般的には放射状に境を接し、各々の左円偏光された部分は、右円偏光された部分と一般的には放射状に境を接することを特徴とする付記２０に記載のドラム。

Claims (7)

1. １個より多い、異なって偏光する部分を有する回転可能な中空シリンダーと、
   ３個のデジタルマイクロミラーデバイスと、
   光ビームを三原色成分に分けて、前記原色成分の各々を前記３個のデジタルマイクロミラーデバイスに独立して向けさせるように構成されたプリズムと、
   を備える３Ｄプロジェクターであって、
   光ビームが前記中空シリンダーの壁を通り抜けることができ、
   前記光ビームの進行する方向は、前記中空シリンダーの前記壁と一般的には直交し、
   前記中空シリンダーは、回転を停止するように制御されることができ、
   前記中空シリンダーが回転しているときは、前記３Ｄプロジェクターは３Ｄモードとして動作し、前記中空シリンダーは回転が停止しているときは、前記３Ｄプロジェクターは２Ｄモードとして動作し、前記３Ｄモードにおいて、前記３Ｄプロジェクターは前記２Ｄモードと比較して毎秒２倍の数のフレームを表示する、
   前記３Ｄプロジェクター。
2. 前記光ビームは、前記中空シリンダーが前記中空シリンダーの中心軸のまわりを回転するにつれて、前記中空シリンダーの前記壁を通り抜ける、請求項１に記載の３Ｄプロジェクター。
3. 前記異なって偏光する部分は、Ｐ偏光するかまたはＳ偏光するかのいずれかのように偏光される、請求項１又は２に記載の３Ｄプロジェクター。
4. 各々のＰ偏光する部分は、Ｓ偏光する部分と一般的には放射状に境を接し、各々のＳ偏光する部分は、Ｐ偏光する部分と一般的には放射状に境を接する、請求項３に記載の３Ｄプロジェクター。
5. 前記異なって偏光する部分は、右円偏光するかまたは左円偏光するかのいずれかのように偏光される、請求項１又は２に記載の３Ｄプロジェクター。
6. 各々の右円偏光する部分は、左円偏光する部分と一般的には放射状に境を接し、各々の左円偏光する部分は、右円偏光する部分と一般的には放射状に境を接する、請求項５に記載の３Ｄプロジェクター。
7. 前記偏光する部分は、半透明でありカラーフィルターではない、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の３Ｄプロジェクター。

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