JPH0954374A - 立体視用液晶投写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一対の液晶プロジェクタにプリズムを組み合
わせ、歪みのない立体映像表示を可能にする。 【解決手段】 ともにスクリーン１４にほぼ正対し互い
に所定距離を置いて並設される左右一対の液晶プロジェ
クタ１２Ｌ，１２Ｒの各前面に、投写映像の光路を屈折
し、左眼用映像と右眼用映像の画角をスクリーン１４上
で一致させる一対のプリズム１５が配設してある。電気
的な処理により台形歪を補正できるカラー投写管と異な
り、液晶パネルの画素配列とスクリーン１４とを結ぶ光
路に固有の台形歪を、光路中に配設したプリズム１５に
より光学的に補正し、左右の液晶プロジェクタ１２Ｌ，
１２Ｒのスクリーン１４上での画角を一致させることが
でき、液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒのコンパクトさ
を生かした立体視用液晶投写装置を築くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一対の液晶プロジ
ェクタにプリズムを組み合わせ、歪みのない立体映像表
示を可能にした立体視用液晶投写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】両眼視差により二次元の映像を立体視さ
せる立体映像投写システムには、例えば左右２眼の映像
情報を２台のカラー投写管から共通のスクリーンに向け
て投写し、左右の偏光方向が直交する偏光眼鏡等を着用
して立体視する構成の立体視用投写装置が用いられる。
投写手段として３管式のカラー投写管を２台用いる装置
は、左眼用と右眼用のカラー投写管を互いに一定距離を
おいて並設するのが普通であり、左右の投写映像がスク
リーン上で同じ画角に収まるよう、各カラー投写管の投
写方向をスクリーン中心に向けてある。このため、カラ
ー投写管は厳密にはスクリーンには正対せず、同じ映像
を左右のカラー投写管から投写したときに、カラー投写
管から投写された映像がスクリーン上で台形歪を発生
し、スクリーン周辺で左右の画像がずれるといった不都
合が発生する。そこで、左右のカラー投写管に備わった
偏向系に電気的補正を加え、台形歪を打ち消すといった
手法が取られてきた。

【０００３】一方、カラー投写管は原色に対応する三本
の投写管を用いるために、重量やスペース効率の点で液
晶プロジェクタに劣ることは否めないものであった。そ
こで、設置スペースを余り必要とせず、移設も容易な液
晶プロジェクタをカラー投写管に代えた立体視システム
が注目され、例えば図６に示したように、投写方向をそ
れぞれスクリーン１の中心に向けて設置した左右一対の
液晶プロジェクタ２Ｌ，２Ｒを用いる立体視用液晶投写
装置３が提案された。ただし、こうした投写装置３も、
一対の液晶プロジェクタ２Ｌ，２Ｒをスクリーン中心か
らオフセット配置させてあるために、図７に示したよう
に、台形歪の発生が避けられないものであった。しか
も、液晶プロジェクタ２Ｌ，２Ｒに用いられる液晶パネ
ルの画素配列は固定されたものであり、投写レンズ２ａ
がスクリーン１に正対しないことが原因で生ずる台形歪
を、カラー投写管が採用する偏向補正により解消すると
いった手法は適用できないことも明らかであった。

【０００４】そこで、例えば図８に示した立体視用液晶
投写装置４ように、左右の液晶プロジェクタ５Ｌ，５Ｒ
が内蔵する液晶パネルの中心に対し投写レンズ５ａの中
心をオフセット配置し、なおかつ投写レンズ５ａの投写
方向をスクリーン１の中心に向けるといった光路補正を
施す構成が提案された。この装置４によれば、左右の投
写映像に台形歪はなく、従って図８に示したように、同
一信号を左右の液晶プロジェクタ５Ｌ，５Ｒから投写し
たときにスクリーン１上で画像ずれが発生することはな
かった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】投写レンズ５ａを特殊
な姿勢で組み付けた液晶プロジェクタを用いる従来の立
体視用液晶投写装置４は、二次元映像をスクリーンに投
写する一般の液晶プロジェクタ２Ｌ，２Ｒ等を用いるこ
とはできず、いわば用途を限定した特注品に属する特殊
な液晶プロジェクタ５Ｌ，５Ｒが不可欠であり、また既
に市販された一般の液晶プロジェクタ２Ｌ，２Ｒ等を転
用しようとしても、機械加工を施して投写レンズをオフ
セット配置するのは、専門知識をもった人でも不可能に
近く、一般には到底無理であった。このため、従来の立
体視用液晶投写装置４は、予めその目的に開発された特
殊な液晶プロジェクタ５Ｌ，５Ｒを左右セットで購入す
るしかなく、従って製造コストも高くついてしまい、一
般家庭には導入しにくい等の課題があった。

【０００６】本発明は、一対の液晶投写の投写レンズの
前にプリズムを配設し、台形歪を生ずることなく左右の
映像をスクリーン上で一致させることを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決したものであり、ともにスクリーンにほぼ正対し互い
に所定距離を置いて並設され、両眼視差をもって撮像さ
れた左眼用映像と右眼用映像を前記スクリーンに投写
し、偏光方向が左右で異なる偏光眼鏡により立体視させ
る左右一対の液晶プロジェクタと、該一対の液晶プロジ
ェクタの前面に配設され、それぞれ投写映像の光路を屈
折し、左眼用映像と右眼用映像の画角を前記スクリーン
上で一致させる一対のプリズムとを具備することを特徴
とするものである。

【０００８】また、本発明は、前記プリズムが、前記液
晶プロジェクタの投写レンズの光軸に直交する入射面
と、該入射面に頂角をもって斜交する出射面とを具備す
る三角プリズムであること、或いはまた前記液晶プロジ
ェクタの投写レンズの光軸に直交する入射面と、該入射
面に所定角度をもって斜交する鋸歯状の出射面とを具備
するフレネルプリズムであることを特徴とするものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１ないし図５を参照して説明する。図１は、本発
明の立体視用液晶投写装置の一実施形態を示す概略構成
図、図２は、図１に示した立体視用液晶投写装置により
投写されたクロスハッチパターンを示す図、図３は、図
１に示したプリズムによる光路の屈折原理を説明するた
めの図、図４は、図１に示した液晶プロジェクタの斜視
図、図５は、図１に示したプリズムの変形例を示す斜視
図である。

【００１０】図１に示す立体視用液晶投写装置１１は、
両眼視差をもって撮像された左眼用映像と右眼用映像を
左右一対の液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒから共通の
スクリーン１３に向けて投写し、偏光方向が左右で異な
る偏向眼鏡１３を着用してスクリーン１４上の投写映像
を立体視するものである。左右一対の液晶プロジェクタ
１２Ｌ，１２Ｒは、投写レンズをオフセット配置した特
殊なものではなく、ごく一般に市販される機種であり、
ともにスクリーン１４に正対させ互いに一定距離Ｄを置
いて並設してある。ただし、スクリーン１４の中心から
のオフセット距離Ｄ／２に基づく投写映像の台形歪を光
学的に補正するため、各液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２
Ｒの各投写レンズ１２ａの前に、それぞれ投写映像の光
路を屈折して左眼用映像と右眼用映像の画角を前記スク
リーン１４上で一致させる一対のプリズム１５が配設し
てあり、図２に示したように、投写中心をオフセット距
離Ｄ／２だけ水平移動する。

【００１１】実施例に示した液晶プロジェクタ１２Ｌ，
１２Ｒには、直線偏光の映像を投写する機種が用いら
れ、左右の偏光方向が異なる偏光眼鏡１３を介して左右
の映像が分離視認できるよう、ここでは右眼用液晶プロ
ジェクタ１２Ｒのレンズの前に１／２波長板１６を配設
し、右眼用投写映像の偏光を９０度直線偏光に切り替え
るようにしてある。また、左右の液晶プロジェクタ１２
Ｌ，１２Ｒには、ビデオテープレコーダやレーザディス
クプレーヤ等からなる左眼用映像信号源１７Ｌと右眼用
映像信号源１７Ｒから、両眼視差をもって撮像された左
眼用映像と右眼用映像を投写するようにしており、両信
号源１７Ｌ，１７Ｒは共通の同期信号発生器１８から供
給される同期信号に基づいて同期駆動される。さらに、
左右の液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒが投写する映像
がスクリーン１４上で歪なく一致するよう調整するさい
に、液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒに左眼用と右眼用
で同じ映像（例えば、クロスハッチパターン）を供給す
るため、映像信号源１７Ｌ，１７Ｒとは別に共通信号発
生器１９が液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒに共通接続
してある。

【００１２】ところで、左右一対のプリズム１５には、
液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒの投写レンズ１２ａの
光軸に直交する入射面１５ａと、入射面１５ａに頂角θ
をもって斜交する出射面１５ｂとを具備する三角プリズ
ムが用いられる。投写中心をスクリーン中心側に屈折さ
せるため、左眼用液晶プロジェクタ１２Ｌのためのプリ
ズム１５も、右眼用液晶プリズム１２Ｒのためのプリズ
ム１５も、互いの最大肉厚部分を対向させるようにして
配設される。実施例の場合、４０インチの画角を可能に
するスクリーン１４を用いており、液晶プロジェクタ１
２Ｌ，１２Ｒの間隔Ｄは１００ｍｍに設定してあるた
め、プリズム１５に要求される投写中心移動距離は、オ
フセット距離Ｄ／２である５０ｍｍとなる。そこで、プ
リズム１５とスクリーン１４の間の距離Ｌを２０００ｍ
ｍとし、屈折率ｎ＝１．５３７の光学ガラスからなるプ
リズム１５を用いたときに、プリズム１５に必要な頂角
θの算出手順を、以下に説明する。

【００１３】頂角θのプリズム１５の入射面１５ａに投
写映像を垂直に入射させた場合、図３に示したように、
プリズム１５の出射点における法線に対し入射光がなす
入射角度はθであり、該法線に対し出射光がなす出射角
度βと、屈折率ｎ及び入射角度はθとの間には、 sinβ＝ｎsinθ なる関係、すなわち

【００１４】

【数１】

【００１５】なる関係が成立する。一方また、入射光に
対する出射光の屈折角度αは、出射光の投写中心線とな
す角度、すなわちβ−θであり、従って

【００１６】

【数２】

【００１７】で表される。一方また、プリズム１５の出
射面１５ｂとスクリーン１４の間の距離がＬであるとき
の、投写中心の水平移動距離Ｈは、 Ｈ＝Ｌtanα で表されるから、

【００１８】

【数３】

【００１９】であり、

【００２０】

【数４】

【００２１】が成立する。すなわち、上式を満たすθが
求めるプリズム１５の頂角を与える。この式の解は、θ
を変数とする右辺のグラフを用いて図式的に求めるか、
或いはパーソナルコンピュータ等を用いた演算により求
めることができ、実施例の場合、Ｈ／Ｌ＝４０を代入し
て実際に演算した結果、頂角θ＝２．６６３°の三角プ
リズムが求めるプリズムであることが判った。ちなみ
に、この場合の出射角度αは、１．４３２°である。

【００２２】なお、屈折率ｎが１．４程度の光学ガラス
を用いた場合、頂角θが２〜５°の三角プリズムを用い
るとよく、入射光に対する出射光の屈折角度は、１〜３
°の範囲で可変できることが分かっている。また、実施
例の場合、プリズム１５は、投写レンズ１２ａの有効径
に比べ十分大きな形状のものを用いるようにしているた
め、投写レンズ１２ａとプリズム１５との間隔や、投写
レンズ１２ａに対するプリズム１５の上下や左右の位置
については、さほど神経質になる必要はない。ただし、
投写レンズ１２ａの投写中心軸に対してプリズム１５が
捩れている場合に、スクリーン１４に投写された画像が
歪むため、ここでは捩れを無くすための捩れ調整機構２
０を付属させてある。

【００２３】捩れ調整機構２０は、図４に示したよう
に、液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒの筺体の前面に上
下に離間対向させて配設した一対の保持板２１，２２
と、これらの保持板２１，２２の間にプリズム１５を挟
持するコイルばね２３と調整螺子２４からなる。コイル
ばね２３は、上側の保持板２１とプリズム１５の上面と
の間に２箇所嵌装され、また調整螺子２４は下側の保持
板２２に螺入されて先端でプリズム１５の底面を２箇所
で支持する。コイルばね２３の中心軸線と調整螺子２４
の軸線は合致しており、調整螺子２４のねじ込み量を可
変することにより、プリズム１５の姿勢は図示の矢印の
方向に沿って、時計方向又は反時計方向に調整される。
従って、スクリーン１４に投写されたクロスハッチパタ
ーン等を見ながら２本の調整螺子２４のねじ込み量を調
整することにより、プリズム１５の捩れに基づく画像の
歪みを取り除くことができる。

【００２４】また、スクリーン１４に映像を投写したと
きの画角に関しては、水平位置調整や垂直位置調整、さ
らにズーム比調整とチルト調整及びフォーカス調整によ
って調整される。投写映像の水平位置に関しては、液晶
プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒに付属する水平位置調整つ
まみを回して調整することができ、垂直位置に関して
も、液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒに付属する垂直位
置調整つまみを回して調整することができる。また、ズ
ーム比は、各液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒの投写レ
ンズ１２ａに付属するズームスリングを回して調整する
ことができる。さらに、チルトに関しては、液晶プロジ
ェクタ１２Ｌ，１２Ｒの筺体を支える左右の脚２５（図
４参照）の長さを可変することによって調整される。最
後に、フォーカスに関しては、投写レンズ１２ａに付属
するフォーカスリングを回して調整することができる。
これらの調整は、共通信号発生器１９から左右の液晶プ
ロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒに同一信号を供給し、左右の
投写映像がスクリーン１４上で一致するよう慎重に行う
とよい。

【００２５】ただし、これらの調整を行っても、左右の
投写映像がスクリーン１４上で一致しない場合は、左右
のプリズム１５の姿勢に問題があることが考えられるた
め、調整螺子２４によりプリズム１５の捩れを調整した
上で、再度上記の調整を行うとよい。また、こうして調
整を施した後、左眼用液晶プロジェクタ１２Ｌに左眼用
映像信号を供給するとともに、右眼用液晶プロジェクタ
１２Ｒに右眼用映像信号を供給することで、偏向眼鏡１
３を介して立体映像が鑑賞できる。

【００２６】このように、上記立体視用液晶投写装置１
１は、ともにスクリーン１４にほぼ正対し互いに所定距
離を置いて並設される左右一対の液晶プロジェクタ１２
Ｌ，１２Ｒの各前面に、投写映像の光路を屈折し、左眼
用映像と右眼用映像の画角をスクリーン１４上で一致さ
せる一対のプリズム１５を配設したから、電気的な処理
により台形歪を補正できるカラー投写管と異なり、液晶
パネルの画素配列とスクリーン１４とを結ぶ光路に固有
の台形歪を、光路中に配設したプリズム１５により光学
的に補正し、左右の液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２Ｒの
スクリーン上での画角を一致させることができ、両眼視
差をもって撮像された左眼用映像と右眼用映像をスクリ
ーン１４に投写し、偏光方向が左右で異なる偏光眼鏡１
３により立体視するさいに、液晶プロジェクタ１２Ｌ，
１２Ｒのコンパクトさを生かした立体映像投写システム
を築くことができ、また液晶プロジェクタ１２Ｌ，１２
Ｒは投写レンズ１２ａをオフセット配置したりした特殊
なものではなく、一般に市販されるごく普通の液晶プロ
ジェクタを用いることができ、プリズム１５とその捩れ
調整機構等を付加するのに要するコスト分を負担するこ
とで、立体視システムを提供することができる。

【００２７】また、プリズム１５を、液晶プロジェクタ
の投写レンズ１２ａの光軸に直交する入射面１５ａと、
入射面１５ａに頂角をもって斜交する出射面１５ｂとを
具備する三角プリズムで構成したので、入射面１５ａと
出射面１５ｂのなす角度θをもって投写映像の光路を屈
折させ、光学的な数値データに基づいた的確な補正が可
能であり、またプリズム１５は、投写レンズ１２ａの有
効径に比べ十分大きな形状のものが用いておけば、投写
レンズ１２ａとプリズム１５との間隔や、投写レンズ１
２ａに対するプリズム１５の上下や左右の位置について
は、さほど神経質になる必要はなく、投写レンズ１２ａ
の投写中心軸に対するプリズム１５の姿勢に捩れがない
よう注意しさえすれば、スクリーン１４に投写された画
像を歪ませることなく、良好に立体視が可能である。

【００２８】なお、上記実施例では、プリズム１５に三
角プリズムを用いたが、図５に示したように、液晶プロ
ジェクタ１２Ｌ，１２Ｒの投写レンズ１２ａの光軸に直
交する入射面２６ａと、入射面２６ａに所定角度をもっ
て斜交する鋸歯状の出射面２６ｂとを具備するフレネル
プリズム２６で構成することもできる。このフレネルプ
リズム２６は、プリズム１５に比べてより偏平で薄型で
あるため、装置全体のコンパクト化が可能である。ま
た、フレネルプリズム２６の各鋸歯状歯を構成する小三
角プリズムの頂角を微妙に変えることで、個々の台形歪
に適合した的確な補正も可能である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ともにスクリーンにほぼ正対し互いに所定距離を置いて
並設される左右一対の液晶プロジェクタの各前面に、投
写映像の光路を屈折し、左眼用映像と右眼用映像の画角
をスクリーン上で一致させる一対のプリズムを配設した
から、電気的な処理により台形歪を補正できるカラー投
写管と異なり、液晶パネルの画素配列とスクリーンとを
結ぶ光路に固有の台形歪を、光路中に配設したプリズム
により光学的に補正し、左右の液晶プロジェクタのスク
リーン上での画角を一致させることができ、両眼視差を
もって撮像された左眼用映像と右眼用映像をスクリーン
に投写し、偏光方向が左右で異なる偏光眼鏡により立体
視するさいに、液晶プロジェクタのコンパクトさを生か
した立体映像投写システムを築くことができ、また液晶
プロジェクタは投写レンズをオフセット配置したりした
特殊なものではなく、一般に市販されるごく普通の液晶
プロジェクタを用いることができ、プリズムとその捩れ
調整機構等を付加するのに要するコスト分を負担するこ
とで、立体視システムを提供することができる等の優れ
た効果を奏する。

【００３０】また、本発明は、プリズムを、液晶プロジ
ェクタの投写レンズの光軸に直交する入射面と、該入射
面に頂角をもって斜交する出射面とを具備する三角プリ
ズムで構成したので、入射面と出射面のなす角度をもっ
て投写映像の光路を屈折させ、光学的な数値データに基
づいた的確な補正が可能であり、またプリズムは、投写
レンズの有効径に比べ十分大きな形状のものが用いてお
けば、投写レンズとプリズムとの間隔や、投写レンズに
対するプリズムの上下や左右の位置については、さほど
神経質になる必要はなく、投写レンズの投写中心軸に対
するプリズムの姿勢に捩れがないよう注意しさえすれ
ば、スクリーンに投写された画像を歪ませることなく、
良好に立体視が可能である等の効果を奏する。

【００３１】さらに、プリズムを、液晶プロジェクタの
投写レンズの光軸に直交する入射面と、該入射面に所定
角度をもって斜交する鋸歯状の出射面とを具備するフレ
ネルプリズムで構成したので、三角プリズムよりも薄型
かつ偏平に構成されるフレネルプリズムを用い、装置全
体をコンパクトに構成することができ、またフレネルプ
リズムの各鋸歯状歯を構成する小三角プリズムの頂角を
微妙に変えることで、個々の台形歪に適合した的確な補
正も可能である等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体視用液晶投写装置の一実施形態を
示す概略構成図である。

【図２】図１に示した立体視用液晶投写装置により投写
されたクロスハッチパターンを示す図である。

【図３】図１に示したプリズムによる光路の屈折を説明
するための図である。

【図４】図１に示した液晶プロジェクタの斜視図であ
る。

【図５】図１に示したプリズムの変形例を示す斜視図で
ある。

【図６】従来の立体視用液晶投写装置の一例を示す概略
構成図である。

【図７】図６に示した立体視用液晶投写装置により投写
されたクロスハッチパターンを示す図である。

【図８】従来の立体視用液晶投写装置の他の一例を示す
概略構成図である。

【図９】図８に示した立体視用液晶投写装置により投写
されたクロスハッチパターンを示す図である。

【符号の説明】

１１ 立体視用液晶投写装置 １２Ｌ，１２Ｒ 液晶プロジェクタ １３ 偏向眼鏡 １４ スクリーン １５ プリズム １５ａ 入射面 １５ｂ 出射面 １６ １／２波長板 ２０ 捩れ調整機構 ２６ フレネルプリズム ２６ａ 入射面 ２６ｂ 出射面

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ 13/04 13/04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ともにスクリーンにほぼ正対し互いに所
   定距離を置いて並設され、両眼視差をもって撮像された
   左眼用映像と右眼用映像を前記スクリーンに投写し、偏
   光方向が左右で異なる偏光眼鏡により立体視させる左右
   一対の液晶プロジェクタと、該一対の液晶プロジェクタ
   の前面に配設され、それぞれ投写映像の光路を屈折し、
   左眼用映像と右眼用映像の画角を前記スクリーン上で一
   致させる一対のプリズムとを具備することを特徴とする
   立体視用液晶投写装置。
2. 【請求項２】 前記プリズムは、前記液晶プロジェクタ
   の投写レンズの光軸に直交する入射面と、該入射面に頂
   角をもって斜交する出射面とを具備する三角プリズムで
   あることを特徴とする請求項１記載の立体映像投写装
   置。
3. 【請求項３】 前記プリズムは、前記液晶プロジェクタ
   の投写レンズの光軸に直交する入射面と、該入射面に所
   定角度をもって斜交する鋸歯状の出射面とを具備するフ
   レネルプリズムであることを特徴とする請求項１記載の
   立体映像投写装置。