JP6107009B2 - スクリーン及び画像表示システム - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン及び画像表示システムに関する。

従来から、表示画像を立体的に表現する画像表示システムが知られている。この画像表示システムによれば、ユーザー（観察者）は、右眼と左眼の視差だけずれた２つの画像（右眼用画像と左眼用画像）、いわゆる視差画像を左右のそれぞれの眼で選択的に見ることで、表示画像を立体的に観察できる。

画像を立体的に観察できる表示方式としては、波長分離方式（アナグリフ方式）、偏光分離方式、時分割方式などが知られており、これら表示方式では、視差画像を専用の眼鏡によって左右の眼に振り分ける。また、下記の特許文献１のように、裸眼でも画像を立体的に観察できる表示方式も提案されている。

特許文献１の画像表示システムは、再帰反射性のスクリーン、及び複数のプロジェクターを備えている。複数のプロジェクターは、それぞれ、異なる視点用の画像をスクリーンに投射する。再帰反射性のスクリーンは、コーナーキューブのように入射光を折り返す反射構造を有しており、スクリーンに垂直な面（例えば水平面）に関して各プロジェクターと対称的な位置に、各プロジェクターが投射した画像を結像する。複数の視差画像は、プロジェクターの位置の違いに応じて、水平方向で互いに異なる位置に像を結ぶことになる。そのため、ユーザーは、各視差画像の結像位置に各視点をおくことで、画像を立体的に観察できる。

米国特許出願公開第２０１０／０２５３９１７号明細書

上述のような画像表示システムにおいて、水平面に関して各プロジェクターと対称的な位置に視差画像が結像すると、立体視するための視点の位置とプロジェクターの位置とが水平方向においてほぼ同じになり、使い勝手が悪いことがありえる。本発明は、上記の事情に鑑み成されたものであって、複数の視点用の画像を表示でき、使い勝手のよいスクリーン及び画像表示システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様のスクリーンは、画像が投射されるスクリーン面に配置される第１スクリーン要素と、前記スクリーン面上の第１方向において前記第１スクリーン要素と並んで配置され、前記第１方向に垂直な所定面に対して平行に近づく向きに、前記第１スクリーン要素よりも傾斜した第２スクリーン要素と、を備え、前記第１スクリーン要素と前記第２スクリーン要素のそれぞれは、前記所定面に平行な所定軸上の第１焦点から入射した光が前記所定軸上の第２焦点に向かうように、前記第１方向に対して傾斜している。

第１の態様において、第１焦点に配置されたプロジェクターからスクリーンに投射された画像は、所定面上で第１焦点と異なる位置の第２焦点から観察可能である。すなわち、第１の態様のスクリーンは、スクリーン面に垂直な方向において、プロジェクターとは異なる位置から画像を観察可能にする。

ここで、スクリーン面に平行な方向に第１焦点から離れた位置にプロジェクターを配置すると、第２焦点からずれた位置で画像を観察可能になる。そのため、複数のプロジェクターによってスクリーンに複数の視差画像を投射すると、複数のプロジェクターでの位置の違いに応じて各視差画像を観察可能な位置が異なることになり、各視差画像を異なる視点から観察できる。このように、第１の態様のスクリーンは、複数の視点用の画像を表示可能とし、しかも視点とプロジェクターの位置が異なるので、使い勝手がよい。

第１の態様のスクリーンにおいて、前記第１スクリーン要素は、前記第１焦点および前記第２焦点を有する第１楕円の該第１スクリーン要素の位置における接線に沿うように、前記所定面に対して傾斜しており、前記第２スクリーン要素は、前記第１焦点および前記第２焦点を有するとともに前記第１楕円とは長軸の長さおよび短軸の長さが異なる第２楕円の該第２スクリーン要素の位置における接線に沿うように、前記所定面に対して傾斜していてもよい。

このスクリーンにおいて、プロジェクターから各スクリーン要素に入射した光は、プロジェクターの位置に応じた位置に向かう。そのため、このスクリーンは、スクリーン面に平行な方向においてプロジェクターから離れた位置で、画像を観察可能とする。

第１の態様のスクリーンにおいて、前記第１スクリーン要素は、前記第１楕円に沿うように湾曲しており、前記第２スクリーン要素は、前記第２楕円に沿うように湾曲していてもよい。

このスクリーンは、プロジェクターから各スクリーン要素上のいずれの位置に入射した光もプロジェクターの位置に応じた位置に向かうので、各スクリーン要素上の入射位置の違いによるデフォーカスを減らすことができる。

第１の態様のスクリーンにおいて、前記第１スクリーン要素と前記第２スクリーン要素のそれぞれは、前記スクリーン面上で前記第１方向に垂直な第２方向に直線的に延びていてもよい。

このスクリーンは、各スクリーン要素が第２方向に直線的に延びているので、製造しやすい。

第１の態様のスクリーンにおいて、前記第１スクリーン要素と前記第２スクリーン要素のそれぞれは、前記第１方向に垂直な面内で湾曲していてもよい。

このスクリーンは、各スクリーン要素に入射した光が、第１方向に垂直な面内で広がるので、この面内で画像を観察可能な範囲を広げることができる。

第１の態様のスクリーンは、前記スクリーン面に入射した光の広がり角を、前記スクリーン面上で前記第１方向に垂直な第２方向において広げる拡散部を備えていてもよい。

このスクリーンは、各スクリーン要素に入射した光が、第１方向に垂直な第２方向に広がるので、第１方向に垂直な面内で画像を観察可能な範囲を広げることができる。

第１の態様のスクリーンは、前記第１スクリーン要素および前記第２スクリーン要素を含む複数のスクリーン要素を備え、前記複数のスクリーン要素は、前記第１方向に並んでおり、前記所定面に関して対称的に配置されていてもよい。

このスクリーンは、所定面に関して対称的な位置のそれぞれに視点を置くことで、互いに異なる視点のそれぞれで視差画像を観察可能とする。

本発明の第２の態様の画像表示システムは、第１の態様のスクリーンと、前記スクリーン面に平行な面上で前記第１方向に配列され、互いに異なる視点用の画像を前記スクリーン面に投射する複数のプロジェクターと、を備える。

第２の態様の画像表示システムは、複数の視点用の画像を表示可能とし、しかも視点とプロジェクターの位置が異なるので、使い勝手がよい。

第１実施形態の画像表示システムの構成を示す図である。 スクリーンを鉛直方向から見た図である。 スクリーン要素の傾きと焦点との関係を説明するための図である。 スクリーンを水平方向から見たである。 変形例のスクリーンを水平方向から見た図である。 第２実施形態の画像表示システムの構成を示す図である。 視差画像を観察可能な視点の分布の一例を示す図である。 視差画像を観察可能な視点の分布の他の例を示す図である。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態の画像表示システムの構成を示す図である。図１に示す画像表示システム１は、画像が投射されるスクリーン面２ａを有するスクリーン２と、スクリーン面２ａに平行な面上で所定の方向に配列され、画像をスクリーン面２ａに投射する複数のプロジェクター３と、を備える。以下の説明において、複数のプロジェクター３のそれぞれを、プロジェクター３ａ、プロジェクター３ｂなどのように称し、区別することがある。

画像表示システム１は、裸眼で画像を立体的に観察（鑑賞）可能な３Ｄ表示システムである。画像表示システム１は、異なる視点の画像（視差画像）を示す画像データがプロジェクター３ごとに供給されることで、各プロジェクター３が視差画像をスクリーン２に投射する。ここでは、説明の便宜上、プロジェクター３ａが左眼用の視差画像（以下、左眼用画像Ｉｍ１という）を投射し、プロジェクター３ｂが右眼用の視差画像（以下、右眼用画像Ｉｍ２という）を投射するものとする。

スクリーン２は、プロジェクター３から射出された光、すなわち投射される視差画像に応じた光（以下、画像光という）を、視差画像ごとの所定位置に向かわせる。例えば、スクリーン２は、プロジェクター３ａから入射した画像光Ｌａを、第１の所定位置（以下、第１視点Ｖａという）に向かわせる。同様に、スクリーン２は、プロジェクター３ｂから入射した画像光Ｌｂを、第２の所定位置（以下、第２視点Ｖｂという）に向かわせる。第１視点Ｖａと第２視点Ｖｂは、スクリーン面２ａと平行な方向での位置（座標）が互いに異なっている。観察者は、例えば第１視点Ｖａの付近に左眼、第２視点Ｖｂの付近に右眼を置くことで、２つの視差画像のうちほぼ左眼用画像のみを左眼で観察し、２つの視差画像のうちほぼ右用画像のみを右眼で観察する。このようにして、画像表示システム１は、画像を立体的に表現できる。

次に、画像表示システム１の各部についてより詳しく説明する。以下の説明において、図１に示すＸＹＺ直交座標系を適宜参照して、画像表示システム１の構成要素などの位置関係を説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｘ軸方向及びＺ軸方向は、それぞれスクリーン面２ａに平行であって、互いに直交する方向である。Ｘ軸方向は、スクリーン２に投射される画像の水平走査方向に対応する方向であり、例えば水平方向に設定される。Ｚ軸方向は、スクリーン２に投射される画像の垂直走査方向に対応する方向であり、例えば鉛直方向に設定される。Ｙ軸方向は、スクリーン面２ａの法線方向であり、例えば水平方向のうちＸ軸方向と直交する方向に設定される。

図２は、スクリーン２を鉛直方向から見た図である。複数のプロジェクター３は、Ｘ軸方向に配列されており、Ｘ軸方向の座標が互いに異なる。ここでは、複数のプロジェクター３は、スクリーン面２ａにほぼ平行な面（以下、プロジェクター配置面Ｐｙという）上に並ぶように、配置されている。複数のプロジェクター３は、Ｘ軸方向（第１方向）の座標が互いに異なるように配置されていればよく、例えばＹ軸方向の座標が同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。

複数のプロジェクター３のそれぞれは、信号源Ｓ（図１２に示す）から画像データを供給されて、画像を投射する。プロジェクター３は、画像を投射するものであればその投射方式に限定はない。例えば、プロジェクター３は、液晶素子、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などの空間変調素子で画像を形成し、形成した画像を投写レンズによって投写する投写方式のプロジェクターでもよい。また、プロジェクター３は、画素値に応じて光量が時間的に変化する光で表示画面（スクリーン面２ａ）を走査する走査方式のプロジェクターでもよい。また、プロジェクター３がカラー画像を表示する際の表示方式にも限定はなく、例えばＲＧＢの各画像を合成して投射する方式でもよいし、ＲＧＢの各画像を時分割で投射するフィールドシーケンス方式でもよい。

信号源Ｓは、例えばＤＶＤプレイヤー、ＰＣなどである。画像表示システム１は、画像を２次元的に表現する２Ｄモードと、画像を３次元的に表現する３Ｄモード（複数視点表示）とを切り替え可能である。例えば、信号源Ｓから複数のプロジェクター３に同一の画像データが供給されると、画像表示システム１は、視差のない画像を表示する。

３Ｄモードにおいて、信号源Ｓは、プロジェクター３ａに左眼用画像Ｉｍ１を示す画像データを供給し、プロジェクター３ｂに右眼用画像Ｉｍ２を示す画像データを供給する。これにより、プロジェクター３ａは、スクリーン面２ａに左眼用画像Ｉｍ１を投射し、プロジェクター３ｂは、スクリーン面２ａ上の左眼用画像Ｉｍ１とほぼ同じ位置に右眼用画像Ｉｍ２を投射する。このように、プロジェクター３ａとプロジェクター３ｂは、ほぼ同じ領域に画像を投射するように配置される。

なお、信号源Ｓは、画像表示システム１の一部であってもよいし、画像表示システム１の外部の装置であってもよい。例えば、信号源Ｓは、画像表示システム１の各部を制御する制御部であって、２Ｄモードと３Ｄモードとを切り替えてもよい。２Ｄモードと３Ｄモードとの切り替えは、信号源Ｓによって画像データに応じて自動で行なわれてもよいし、ユーザーの操作により手動で行われてもよい

スクリーン２は、複数のプロジェクター３のそれぞれから射出された画像光を、各プロジェクターの位置に応じた視点（第１視点Ｖａ又は第２視点Ｖｂ）に向かわせる。

図２に示すスクリーン２は、スクリーン面２ａに配列された複数のスクリーン要素４を含む。複数のスクリーン要素４は、Ｘ軸方向の位置（例えば、各スクリーン要素の中心位置）が互いに異なっている。複数のスクリーン要素４は、例えば所定面５に関して対称的に配置される。所定面５は、スクリーン２の中心位置２ｂを通り、ＸＺ面方向に垂直な（Ｙ軸方向に垂直な）面である。

複数のスクリーン要素４は、スクリーン要素４ａと、スクリーン面２ａ上のＸ軸方向においてスクリーン要素４ａと並んで配置されたスクリーン要素４ｂとを備える。スクリーン要素４ａとスクリーン要素４ｂのそれぞれは、所定面５に平行な所定軸５ａ上の焦点６ａから入射した光が所定軸５ａ上の焦点６ｂに向かうように、Ｘ軸方向に対して傾斜している。

複数のスクリーン要素４のそれぞれは、プロジェクター３から入射する表面（以下、入射端面という）を有する。Ｘ軸方向において隣り合う１対のスクリーン要素４で、入射端面は、段差状に不連続になっている。この段差は、図２では拡大図示されているが、実際には、観察者から認識されない程度の段差であり、スクリーン面２ａは観察者からほぼ平面状に見える。

複数のスクリーン要素４は、スクリーン２の中心位置２ｂからＸ軸方向に離れるほど、所定面５に対して平行に近づく向きに傾斜している。例えば、スクリーン要素４ｂは、中心位置２ｂに対してスクリーン要素４ａよりもＸ軸方向に離れており、所定面５に対して平行に近づく向きに、スクリーン要素４ａよりも傾斜している。

スクリーン要素４ａ、スクリーン要素４ｂの傾きは、プロジェクター３ａから入射した画像光Ｌａ（左眼用画像Ｉｍ１）のうち、第１視点Ｖａ（左眼）に入射する光の光量が第２視点Ｖｂ（右眼）に入射する光の光量よりも多くなるように、設定される。同様に、スクリーン要素４ａ、スクリーン要素４ｂの傾きは、プロジェクター３ｂから入射した画像光Ｌｂ（右眼用画像Ｉｍ２）のうち、第２視点Ｖｂ（右眼）に入射する光の光量が第１視点Ｖａ（左眼）に入射する光の光量よりも多くなるように、設定される。

本実施形態において、スクリーン要素４ａは、焦点６ａおよび焦点６ｂを有する楕円７ａに沿うように湾曲している。すなわち、スクリーン要素４ａは、スクリーン要素４ａ上のいずれかの位置（例えば、Ｘ軸方向の中心位置）における楕円７ａの接線に沿うように、ＹＺ面に対して傾斜している。

また、スクリーン要素４ｂは、焦点６ａおよび焦点６ｂを有する楕円７ｂに沿うように湾曲している。楕円７ｂは、２つの焦点が焦点６ａ及び焦点６ｂとそれぞれほぼ一致しているが、楕円７ｂの長軸の長さが楕円７ａの長軸の長さと異なっており、楕円７ｂの短軸の長さが楕円７ａの短軸の長さと異なっている。ここでは、楕円７ｂは、楕円７ａと非相似な楕円であり、その全体が楕円７ａの外側に配置される。

本実施形態において、プロジェクター３ａとプロジェクター３ｂの一方または双方は、焦点６ａからＸ軸方向にずれた位置に配置される。ここでは、プロジェクター３ａとプロジェクター３ｂは、焦点６ａを含む所定面５に関して対称的に配置されており、その双方が焦点６ａからずれた位置に配置されている。

ところで、楕円の第１焦点から楕円の周に入射した光は、第２焦点に向かうことが知られている。そのため、焦点６ａの位置にプロジェクターが配置されていると、このプロジェクターからの画像光が焦点６ｂに集光され、焦点６ｂの付近に視点を置くことで画像を観察できる。

図２のように、焦点６ａからＸ軸方向にずれた位置にプロジェクター３ａが配置されていると、プロジェクター３ａから射出された画像光Ｌａは、焦点６ｂからＸ軸方向にずれた位置（第１視点Ｖａ）の付近に向って進行する。この画像光Ｌａは、プロジェクター３ａが投射した左眼用画像Ｉｍ１を第１視点Ｖａから認識できる程度に、第１視点Ｖａの付近に集光する。同様に、プロジェクター３ｂは焦点６ａからＸ軸方向にずれた位置に配置されており、プロジェクター３ｂが投射した右眼用画像Ｉｍ２を第２視点Ｖｂから認識できる程度に、プロジェクター３ｂからの画像光Ｌｂは、第２視点Ｖｂの付近に集光する。

図２のように、第１視点Ｖａと第２視点Ｖｂは、いずれも、プロジェクター３からＹ軸方向に離れた位置に配置される。ここでは、複数のプロジェクター３がプロジェクター配置面Ｐｙに沿って配置されていることから、第１視点Ｖａ及び第２視点Ｖｂは、プロジェクター配置面Ｐｙに平行、かつスクリーン面２ａと平行な面（視点配置面Ｖｙ）上に配置される。ここでは、視点配置面Ｖｙは、焦点６ｂを通る面である。第１視点Ｖａと第２視点Ｖｂは、少なくともＸ軸方向の座標が互いに異なるように、設定される。

ここで、スクリーン面２ａから焦点６ａまでの距離をｆ_１、スクリーン面２ａから焦点６ｂまでの距離をｆ_２、プロジェクター３の間隔（例えば、プロジェクター３ａの投射レンズの光軸とプロジェクター３ｂの投射レンズの光軸の間隔）をＷ１とすると、第１視点Ｖａと第２視点Ｖｂとの間隔Ｗ２は、例えばＷ２＝Ｗ１×ｆ_２／ｆ_１を満たすように設定される。間隔Ｗ２は、いわゆる眼間距離であり、例えば６５ｍｍ程度である。換言すると、プロジェクター３の間隔をＷ１は、予め設定された眼間距離と、スクリーン面２ａから焦点６ａまでの距離ｆ_１と、スクリーン面２ａから焦点６ｂまでの距離ｆ_２とに基づいて設定される。

図３は、スクリーン要素の傾きと焦点との関係を説明するための図である。なお、図３においては、一般化のために図１とは異なるｘｙ座標系を用いており、ｘ座標は図１のＹ座標に対応し、ｙ座標は図１のＸ座標に対応する。図３において、符号ａは楕円の長軸の長さの１／２の長さ、符号ｂは楕円の短軸の長さの１／２の長さ、符号Ｆは楕円の中心から焦点６ａまたは焦点６ｂまでの距離（２Ｆが焦点間距離となる）、符号αは、楕円の中心からスクリーン要素上の点までのｘ軸方向の距離（スクリーン要素上の点のｘ座標が−α）、符号ｈはスクリーン要素上の点のｙ座標（像高）を示す。

楕円は、長軸の１／２の長さａ、短軸の１／２の長さｂを用いて、下記の式（１）で表される。

スクリーン要素上の点が座標（−α，ｈ）に位置するものとすると、αとｈは、下記の式（２）を満たす。

また、楕円中心から焦点６ａ又は焦点６ｂまでのそれぞれの距離Ｆは、下記の式（３）で表される。

楕円中心から焦点６ａ又は焦点６ｂまでのそれぞれの距離Ｆもしくは焦点６ａ及び焦点６ｂの位置が定まると、長軸の１／２の長さａと短軸の１／２の長さｂは、式（１）から式（３）を用いて、下記の式（４）および式（５）を満たすように求められる。

また、スクリーン要素上の点（−α，ｈ）における楕円の接線の傾き（スクリーン要素の傾き）は、下記の式（６）で表される。

この例では、プロジェクターと視点との位置関係を定めることで、式（１）〜式（６）に従って、スクリーン要素の形状（傾き）を求めることができる。なお、スクリーン要素４ａとＹＺ面との傾きは、スクリーン要素４ａ上のいずれかの位置における楕円７ａの接線と、ＹＺ面とのなす角度としてもよい。また、湾曲しているスクリーン要素４ａとＹＺ面との傾きは、例えば、Ｚ軸方向から見たスクリーン要素４ａを最小二乗法などで直線に近似し、この直線とＹＺ面とがなす角度で規定してもよい。また、スクリーン要素４ｂとＹＺ面との傾きについても同様に規定してもよい。

図４は、スクリーン４を水平方向から見た図である。図４には、スクリーン要素４ａ、画像光Ｌａを代表的に図示しているが、他のスクリーン要素、他の画像光についても同様である。

図４に示すように、スクリーン要素４ａは、Ｘ軸方向に垂直な面（ＹＺ面）内で湾曲している。スクリーン要素４ａは外部に向って凹面になっており、スクリーン要素４ａを経由した画像光ＬａのＹＺ面内での広がり角θ２は、スクリーン要素４ａに入射前の画像光ＬａのＹＺ面内での広がり角θ１よりも大きくなる。そのため、画像光Ｌａによる左眼用画像Ｉｍ１を観察可能な範囲がＺ軸方向において広がる。換言すると、スクリーン要素４ａのＹＺ面）内でのカーブは、画像光Ｌａの広がる範囲に第１視点Ｖａが収まるように、設定されている。

以上のような構成の本実施形態のスクリーン２は、複数のプロジェクター３での位置の違いに応じて各視差画像を観察可能な位置が異なることになり、各視差画像を異なる視点から観察できる。そのため、スクリーン２は、複数の視点用の画像を表示可能とし、しかも視点とプロジェクターの位置が異なるので、使い勝手がよい。

また、スクリーン２において、スクリーン要素４ａは、楕円７ａの接線に沿う形状であり、スクリーン要素４ｂは、楕円７ｂの接線に沿う形状である。そのため、プロジェクターから各スクリーン要素に入射した画像光は、プロジェクターの位置に応じた位置に向かう。結果として、スクリーン２は、スクリーン面２ａに平行な方向においてプロジェクターから離れた位置で、画像を観察可能とする。本実施形態においては、スクリーン要素４ａは楕円７ａに沿うように湾曲しており、スクリーン要素４ｂは、楕円７ｂに沿うように湾曲している。そのため、スクリーン２は、各スクリーン要素上の入射位置の違いによるデフォーカスを減らすことができる。

また、スクリーン２において、スクリーン要素４ａとスクリーン要素４ｂのそれぞれは、Ｘ軸方向に垂直な面内で湾曲している。そのため、スクリーン２は、各スクリーン要素に入射した光が、Ｘ軸方向に垂直なＹＺ面内で広がるので、ＹＺ面内で画像を観察可能な範囲を広げることができる。

また、スクリーン２において、複数のスクリーン要素４は、所定面５に関して対称的に配置されている。そのため、スクリーン２は、所定面５に関して対称的な位置のそれぞれに視点（第１視点Ｖａ、第２視点Ｖｂ）を置くことで、互いに異なる視点のそれぞれで視差画像を観察可能とする。

本実施形態の画像表示システム１は、上述したようなスクリーン２を備えているので、複数の視点用の画像を表示可能とし、しかも視点とプロジェクターの位置が異なるので、使い勝手がよい。

次に、スクリーン２の変形例について説明する。図５は、変形例のスクリーン２を水平方向から見た図である。図５には、スクリーン要素４ａ、画像光Ｌａを代表的に図示しているが、他のスクリーン要素、画像光についても同様である。

図５のスクリーン２において、スクリーン要素４は、スクリーン面２ａ上でＸ軸方向に垂直なＺ軸方向に直線的に延びている。スクリーン要素４の光入射側の表面には、スクリーン面２ａに入射した光の広がり角を、スクリーン面２ａ上でＸ軸方向に垂直なＺ軸方向において広げる拡散部８が設けられている。

拡散部８は、例えば指向性を有する拡散シートなどで構成され、ＸＹ面内における光の広がり角を広げる作用よりも、ＹＺ面内における光の広がり角を広げる作用が強い。拡散部８は、例えば、光の広がり角を１方向に広げるとともに、他方向においてほとんど広げないように構成される。

このスクリーン２は、各スクリーン要素がＺ軸方向（第２方向）に直線的に延びているので、製造しやすい。また、スクリーン２は、各スクリーン要素に入射した光が、Ｘ軸方向に垂直なＺ軸方向（鉛直方向）に広がるので、ＹＺ面内で画像を観察可能な範囲を広げることができる。

なお、本変形例で説明した拡散部８は、第１実施形態で説明したような湾曲したスクリーン要素の表面に設けられていてもよい。また、スクリーン２は、各スクリーン要素がＺ軸方向に延びており、拡散部８を備えていなくてもよい。例えば、プロジェクターは、スクリーン２を経由した画像光が所定の視点に向かうように、投射される光がＸＹ面（水平面）に対して俯角または仰角を持つように設置されていてもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、第１実施形態と同様の構成要素については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を簡略化あるいは省略することがある。

図６は、第２実施形態の画像表示システム１の構成を示す図である。図７は、視差画像を観察可能な視点（視野）の分布の一例を示す図である。

図６の画像表示システム１は、３つ以上のプロジェクター３を備えている点で、第１実施形態と異なる。複数のプロジェクター３のそれぞれが投射する画像は、各プロジェクターに対応した視点から観察可能である。視差画像を観察可能な視点は、プロジェクター３と１対１で対応しており、図２等に示した焦点６ｂを含みスクリーン面２ａに平行な視点配置面Ｖｙ上に配列される。複数の視点Ｖは、少なくともＸ軸方向の座標が互いに異なっている。観察者は、これら複数の視点ＶのうちＸ軸方向に隣接する１対の視点Ｖからスクリーン２上の画像を観察することで、画像を立体的に観察することができる。

図７の例では、プロジェクター３からスクリーン２を経由した画像光は、対応する視点の位置で光強度が極大になり、各視点の間で画像が観察できない程度に画像光の光強度が弱くなっている。すなわち、視点配置面Ｖｙ上のＸ軸方向には、視差画像を観察可能な領域Ａ１と、視差画像を観察不能な領域Ａ２とが交互に並ぶことになる。

以上のような構成の画像表示システム１は、見る位置によって異なる視点からの立体的な画像を観察できるので、画像を豊かな表現力で表示することができる。また、各視点の間で画像が観察できないようにスクリーン２が画像光を集光することで、視差画像のクロストークの発生を抑制できる。

図８は、視差画像を観察可能な視点の分布の他の例を示す図である。図８の例において、各視点に向けられた画像光の光強度分布は、隣の視点用の画像光の光強度分布と一部が重なるように設定されている。そのため、視差画像を観察可能な領域Ａ１がＸ軸方向において広げられる。このような光強度分布は、ＸＹ面内での画像光の広がり角を広げること、視点配置面Ｖｙを、焦点６ｂを含みスクリーン面２ａに平行な面からＹ軸方向にずらすこと、スクリーン要素の傾きにばらつきを持たせること等で実現できる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではない。上記の実施形態で説明した要件は、適宜、組み合わせることができる。また、上記の実施形態で説明した要件の少なくとも１つは、省略されることある。

なお、上述の実施形態において、複数のプロジェクター３は、ほぼ同一面（プロジェクター配置面Ｐｙ）に沿って配置されているが、その少なくとも１つのＹ座標が他のプロジェクター３と異なっていてもよい。この場合に、Ｙ座標が異なるプロジェクター３に対応する視点は、他の視点に対してＹ軸方向にずれることになる。

なお、上述の実施形態において、楕円の２つの焦点のうち、スクリーン面２ａに近いほうの焦点を含む面上にプロジェクターを配置しているが、スクリーン面２ａから遠いほうの焦点を含む面上にプロジェクターを配置してもよい。この場合には、楕円の２つの焦点のうち、スクリーン面２ａに近いほうの焦点を含む面上に視点が配置されることになる。この構成によれば、プロジェクターの間隔を眼間距離よりも広げることができる。

なお、上述の実施形態において、スクリーン２の各スクリーン要素は、ＸＹ面内で湾曲しているが、湾曲していなくてもよい。例えば、Ｚ軸方向から見たスクリーン要素は、Ｘ軸方向の各区間が線分状であり、複数の線分を継いだ折れ線状になっていてもよい。この区間が細かくなるほど、折れ線が曲線に近づくので、スクリーン要素が湾曲している構成と同様になる。

なお、上述の実施形態において、画像表示システム１は、裸眼でも画像を立体的に表現できるように構成されているが、色分離方式、偏光分離方式、時分割方式と組み合わせることもできる。これにより、例えば、左眼用画像と右眼用画像とのクロストークの発生を抑制できる。

なお、上述の実施形態において、ユーザーが１対の視差画像を異なる視点から観察することで、画像を立体的に観察可能な例を説明したが、複数のユーザーが別の画像を観察可能な画像表示システムにも適用しうる。例えば、視差画像の関係にない複数の画像を各視点から観察可能とし、第１視点Ｖａからユーザーが第１画像を観察し、第２視点Ｖｂから別のユーザーが第２画像を観察可能としてもよい。

１・・・画像表示システム、２・・・スクリーン、２ａ・・・スクリーン面、３、３ａ、３ｂ・・・プロジェクター、４、４ａ、４ｂ・・・スクリーン要素、５・・・所定面、５ａ・・・所定軸、６ａ、６ｂ・・・焦点、７ａ、７ｂ・・・楕円、８・・・拡散部、Ｖａ・・・第１視点、Ｖｂ・・・第２視点

Claims (7)

1. 画像が投射されるスクリーン面に配置される第１スクリーン要素と、
   前記スクリーン面上の第１方向において前記第１スクリーン要素と並んで配置され、前記スクリーンの中心を通り前記第１方向に垂直な所定面に対して平行に近づく向きに、前記第１スクリーン要素よりも傾斜した第２スクリーン要素と、を備え、
   前記スクリーン上で第1方向に垂直な第２方向から見て、
   前記第１スクリーン要素と前記第２スクリーン要素の一方または双方は、前記所定面に配置された軸上の第１焦点から入射した光が前記軸上の第２焦点に向かうように、前記第１方向に対して傾斜し、
   前記第１スクリーン要素は、前記第２方向から見て、前記第１焦点および前記第２焦点を有する第１楕円の該第１スクリーン要素の位置における接線に沿うように、前記所定面に対して傾斜しており、
   前記第２スクリーン要素は、前記第２方向から見て、前記第１焦点および前記第２焦点を有するとともに前記第１楕円とは長軸の長さおよび短軸の長さが異なる第２楕円の該第２スクリーン要素の位置における接線に沿うように、前記所定面に対して傾斜しているスクリーン。
2. 前記第１スクリーン要素は、前記第２方向から見て、前記第１楕円に沿うように湾曲しており、
   前記第２スクリーン要素は、前記第２方向から見て、前記第２楕円に沿うように湾曲している
   請求項１に記載のスクリーン。
3. 前記第１スクリーン要素と前記第２スクリーン要素のそれぞれは、前記第２方向に直線的に延びている
   請求項１または２に記載のスクリーン。
4. 前記第１スクリーン要素と前記第２スクリーン要素のそれぞれは、前記第１方向に垂直な面内で湾曲している
   請求項１または２に記載のスクリーン。
5. 前記スクリーン面に入射した光の広がり角を、前記スクリーン面上で前記第２方向において広げる拡散部を備える
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクリーン。
6. 前記第１スクリーン要素および前記第２スクリーン要素を含む複数のスクリーン要素を備え、
   前記複数のスクリーン要素は、前記第１方向に並んでおり、前記所定面に関して対称的に配置されている
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクリーン。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクリーンと、
   前記スクリーン面に平行な面上で前記第１方向に配列され、互いに異なる視点用の画像を前記スクリーン面に投射する複数のプロジェクターと、を備える画像表示システム。

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