JPH10221642A - 画像表示装置 - Google Patents

画像表示装置

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JPH10221642A
JPH10221642A JP9022405A JP2240597A JPH10221642A JP H10221642 A JPH10221642 A JP H10221642A JP 9022405 A JP9022405 A JP 9022405A JP 2240597 A JP2240597 A JP 2240597A JP H10221642 A JPH10221642 A JP H10221642A
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JP
Japan
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screen
image display
display device
image
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP9022405A
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English (en)
Inventor
Yoshiyuki Kaneko
好之 金子
Tetsuya Oshima
徹也 大島
Akira Arimoto
昭 有本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10221642A publication Critical patent/JPH10221642A/ja
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  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】観察者に対して水平方向の集光手段と、垂直方
向の拡散手段を同一の基体に作製するのが容易ではなか
った。 【解決手段】集光手段と拡散手段とを独立の基体に作製
し、これらを組み合わせることにより簡便に所望の指向
性スクリーンを作成可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は画像表示装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、両眼視差を用いた立体視を特殊な
眼鏡を着用することなく可能にする画像表示装置として
画像投影手段と指向性の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、観測者に対して水平方向
の集光手段として合わせ鏡群、観測者に対して垂直方向
の拡散手段としてレンズ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2および図3に示す。
【0003】図2に示すスクリーンは2面直交合わせ鏡
群によって水平方向には集光して、さらに、鏡面に適度
の凹凸を与え、垂直方向に若干の拡散性を与えてある。
図3に示すスクリーンは2面直交合わせ鏡群にレンズ群
としてレンチキュラ板を一体形成することで垂直方向に
拡散性を与えている。
【0004】2面直交合わせ鏡群では、図4に示すよう
に、光線は入射してきた方向に反射する。従って、液晶
プロジェクター等の画像投影手段により発せられ、図2
および図3に照射された画像は、反射して水平方向には
画像投影手段の位置に集光する。ゆえに、図5に示すよ
うに、2個の画像投影手段を観察者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を照射することによっ
て、立体画像を観察することができる。その際、垂直方
向の拡散手段により、観察者は顔を上下方向に動かすこ
とが可能になり、画像観察範囲がひろくできるという工
夫がなされていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術によ
る画像表示装置の指向性スクリーンにおいては、観察者
に対し水平方向と垂直方向の直交する軸を有する光学系
を一体成形せねばならず、概念は知られていたものの、
作製は容易ではなかった。また良好な画面を得るための
条件は知られていなかった。
【0006】本発明は、指向性スクリーンにおける上記
課題を克服し、作製が容易で、かつ良好な画像の実現可
能な指向性スクリーンを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、スクリーンを少なくとも2つの部分か
ら構成させたものである。すなわち、スクリーンからの
反射光を観測者に対して水平方向に集光する第1の部分
と、観察者に対して垂直方向に拡散する第2の部分を独
立に作製し、これらを組み合わせて指向性反射スクリー
ンを構成する。
【0008】また、水平方向の集光手段として合わせ鏡
群,垂直方向の拡散手段としてレンズ群を用い、これら
の基体を透光性の高分子材料で構成するものである。そ
の際、それぞれの基体において、合わせ鏡構造やレンズ
構造を有する面とは別の面同士を貼り合わせる構成とし
た。
【0009】さらに、良好な画像表示を実現するため
に、レンズ群を構成するレンズに入射する光の結像点が
合わせ鏡群を構成する合わせ鏡の鏡面に来ないように設
定することにより、垂直方向の拡散効果を十分に持た
せ、画像投影装置の水平方向の画素ピッチを合わせ鏡群
のピッチの整数倍とし、かつ垂直方向の画素ピッチをレ
ンズ群のピッチの整数倍とすることにより、画素間のデ
ータ混ざり込みを防いだ。
【0010】また、画像表示の輝度をより高めるため
に、指向性スクリーンを観察者に対して垂直方向に凹面
とした。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により説明
する。
【0012】(実施例1)図1は本発明の一実施例によ
る画像表示装置の指向性反射スクリーンの構成を示す図
である。水平方向の集光手段である合わせ鏡群は、ポリ
カーボネートやアクリル樹脂,フッ素樹脂等の透光性の
高分子材料に金型などの圧縮成形法により、凹凸構造を
形成し、その上にAlやAg等の反射率が高い金属等を蒸着
法,スパッタ法やメッキ法等により堆積することで形成
した。凹凸構造は、鏡の挟角が直角となるような形とし
た。これにより、合わせ鏡群に入射してきた光は、水平
方向については入射してきたのと同じ方向へ反射され、
光の水平成分が集光されることになる。
【0013】垂直方向の拡散手段であるレンズ群は、や
はり上記と同様の透光性の高分子材料に凹凸構造を形成
して作製する。この実施例によれば、集光手段と拡散手
段を一体形成しなくてよいので、作製が極めて容易であ
る。また、本実施例には、次のような利点もある。図1
には、合わせ鏡群とレンズ群を面Aで貼り合わせた様子
が示してある。貼り合わせた面は、合わせ鏡群構造やレ
ンズ群構造を形成した面とは反対の平坦な面であり、作
製が容易という利点がある。
【0014】このとき、このスクリーンにレンズを通っ
て入射する光が鏡面で反射され、再びレンズを通過して
拡散していく様子を図6に示す。レンズ群の焦点は、レ
ンズ群を作り込んだ高分子材料からなる板の裏面の平面
に設定した。このような設定では、レンズに垂直に入射
した光は、一旦、面A上の点で集光するので、合わせ鏡
群に到達するときには、角度θの入射角となる。この光
が、合わせ鏡で2度反射してレンズに戻ってくるときに
は、垂直成分は角度2θの偏向を受けているので、レン
ズから出るときは、垂直方向に拡散することになる。以
上の説明で明らかなように、レンズ群の焦点が合わせ鏡
の鏡面上にあると垂直方向の拡散効果が得られなくなる
という弊害が生じる。
【0015】図7は画像投影装置から投影された画素の
繰り返し長さと合わせ鏡群及びレンズ群の繰り返し長さ
の関係の説明図である。
【0016】もし図7(a)に示すように、合わせ鏡の
一繰り返し長さ内に、水平方向の画素複数個分の画像が
照射されると、合わせ鏡における反射により、上記複数
個分の画像は混成される。図7(a)の例では、投影画
像の水平方向の解像度が1/2に減じられてしまう。
【0017】これに対し図7(b)のように水平方向の
画素の繰り返し長さが合わせ鏡の繰り返し長さの整数倍
(図7では2倍)のときには、投影画像の解像度を十分
に再現できる。一方、図7(c)に示すように、合わせ
鏡の繰り返し長さと水平方向の画素の繰り返し長さの比
が整数でないかあるいは1/整数でない場合、境目にあ
たる画素Bと画素Cの信号の混成が生じ、再生画像の歪
みの原因となる。
【0018】従って、合わせ鏡のピッチは、投影画像の
水平方向の画素の繰り返し長さは合わせ鏡の繰り返し長
さの整数倍かあるいは1/整数となっていることが望ま
しく、投影画像の解像度を十分に再生するには、整数倍
となっていることがより望ましい。縦方向の繰り返し長
さについても同様の議論が成り立ち、投影画像の垂直方
向の画素の繰り返し長さは、レンズの繰り返し長さの整
数倍かあるいは1/整数となっていることが望ましく、
投影画像の解像度を十分に再生するには、整数倍とする
ことがより望ましい。
【0019】さて、画像表示装置のスクリーンの画素の
定義は離散的であるので、これに整合させるためにも、
マトリクス型の表示装置によって作成された画像を投影
することが望ましい。
【0020】(実施例2)本発明の別の実施例による指
向性反射スクリーンの構成法を図8を用いて説明する。
ここでも、実施例1に記したように、水平方向の集光手
段である合わせ鏡群と垂直方向の拡散手段であるレンズ
群について、それぞれを形成した高分子材料からなる2
枚の板の、平坦な面側を向かい合わせる配置は同じであ
る。本実施例では、これら2枚の板の間に、これも高分
子からなる平板を挟み込んだことが特徴である。この平
板を用いると、合わせ鏡群と、レンズ群の間の距離を自
在に調節できる。その結果、レンズ群における焦点面な
どの設計を変更することなく、各種のサイズ,精細度の
表示装置に簡便に適用することが可能になる。さて、本
実施例では、上記合わせ鏡群とレンズ群に挟み込む平板
を形成する高分子材料は、レンズ群,合わせ鏡群を構成
する材料と屈折率がほぼ同じであることが望ましい。な
ぜなら、接着界面での入射光の反射の影響を極力小さく
することが可能になるからである。また、上記挟み込む
平板を耐久性に優れる透光性材料とすることにより、ス
クリーン全体の強度を高めることができる。
【0021】(実施例3)本発明の第3の実施例による
指向性反射スクリーンの構成法を図9を用いて説明す
る。本実施例では、合わせ鏡群構造をレンズ群構造基板
の裏面に向けた。本構造であっても、実施例と同様に、
一体形成の煩わしさがなく、作製が容易である。本実施
例の構造では、合わせ鏡群の金属膜が板に挟まれた空間
に位置するため、外部からのスクラッチ傷などを防ぐの
に好適な構造となっている。
【0022】なお、この構造でも実施例2と同様に板を
挟むことが調節に有効であることは、いうまでもない。
【0023】(実施例4)以上の実施例では、全体とし
て平坦な基体上に形成することを前提としていた。この
ような形状では、画面の上下部分でのレンズ群の垂直方
向の拡散により光量を損失する。本実施例では、簡便な
方法で上記光量損失を低減する構造を与える。それは、
図10に示したようにスクリーンを凹面構造とするもの
である。
【0024】レンズ群による拡散効果は、もちろんレン
ズの設計で詳細に調節することが可能であるが、本実施
例による凹面構造を併用すれば、垂直方向の集光を全体
として調節することができるので、視認性を向上させる
ことができる。
【0025】
【発明の効果】本発明によれば、スクリーンからの反射
光を観察者に対して、水平方向に集光する部分である合
わせ鏡群と、垂直方向に拡散する部分であるレンズ群と
を独立に作製し、これらを組み合わせて指向性反射スク
リーンとするので、同一の基体にこれらを作り込むのに
比べ、作製が極めて容易になる。特に、その際、合わせ
鏡構造やレンズ構造を有する面とは別の面を平面とし、
これらを貼り合わせる構造としたので、さらに作製が簡
便である。
【0026】また、レンズ群を構成するレンズに入射す
る光の結像点が、合わせ鏡群を構成する合わせ鏡の鏡面
に一致しないように設定したので、良好な拡散効果を得
る。加えて、画像投影装置の水平方向の画素の繰り返し
長さを合わせ鏡群の繰り返し長さの整数倍とし、かつ垂
直方向の画素の繰り返し長さをレンズ群の繰り返し長さ
の整数倍とすることにより、画素間のデータの混ざり込
みを防ぐことが可能になる。
【0027】また、指向性スクリーンを観察者に対して
垂直方向に凹面とすることにより、画像表示の輝度をよ
り高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の説明図。
【図2】従来技術の指向性反射スクリーンの構造の説明
図。
【図3】従来技術の指向性反射スクリーンの構造の説明
図。
【図4】直交合わせ鏡群の水平方向の光線軌跡の説明
図。
【図5】指向性反射スクリーンを用いた画像表示装置の
説明図。
【図6】本発明の実施例による指向性反射スクリーンの
垂直方向の光線軌跡の説明図。
【図7】本発明の実施例による画像表示装置の画素繰り
返し長さの説明図。
【図8】本発明の第2の実施例の説明図。
【図9】本発明の第3の実施例の説明図。
【図10】本発明の第4の実施例の説明図。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像投影手段と指向性反射スクリーンから
    なる画像表示装置であって、上記指向性反射スクリーン
    が、上記スクリーンからの反射光を観測者に対して水平
    方向に集光する第1の部分と、観察者に対して垂直方向
    に拡散する第2の部分からなり、上記第1及び第2の部
    分が独立の部分から構成されることを特徴とする画像表
    示装置。
  2. 【請求項2】上記水平方向に集光する第1の部分が、合
    わせ鏡群からなる請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 【請求項3】上記垂直方向に拡散する第2の部分がレン
    ズ群からなる請求項1または2に記載の画像表示装置。
  4. 【請求項4】上記スクリーンの第1の部分の合わせ鏡群
    の基体と、第2の部分のレンズ群の基体とが、透光性の
    高分子材料で形成され、第1の部分では、片面が合わせ
    鏡群構造、もう一面が平坦な面によって形成され、第2
    の部分では、片面がレンズ群構造、もう一面が平坦な面
    によって形成される請求項3に記載の画像表示装置。
  5. 【請求項5】請求項4において、上記スクリーンが第1
    の部分の平坦な面と、第2の部分の平坦な面とを向かい
    合わせることにより、スクリーンの両面にそれぞれ合わ
    せ鏡群とレンズ群が形成される画像表示装置。
  6. 【請求項6】上記スクリーンの第2の部分のレンズ群の
    焦点が、上記第1の部分の合わせ鏡群の鏡面以外のとこ
    ろに設定された請求項3,4または5に記載の画像表示
    装置。
  7. 【請求項7】上記スクリーンの第1の部分と第2の部分
    を構成する高分子材料の屈折率がほぼ等しい請求項4,
    5または6に記載の画像表示装置。
  8. 【請求項8】上記スクリーンの第1の部分と第2の部分
    の間に、第2の部分を構成する高分子材料と屈折率がほ
    ぼ等しい第3の透光性の部分を挿入させた請求項4,
    5,6または7に記載の画像表示装置。
  9. 【請求項9】上記スクリーンの第1の部分と第2の部
    分、あるいは第3の部分を貼り合わせる材料の屈折率が
    ほぼ等しい請求項4,5,6,7または8に記載の画像
    表示装置。
  10. 【請求項10】請求項3,4,5,6,7,8または9
    において、上記画像投影装置の水平方向の画素の繰り返
    し長さが上記第1の部分の合わせ鏡群の繰り返し長さの
    整数倍であり、上記画像投影装置の垂直方向の画素の繰
    り返し長さが、上記第2の部分のレンズ群の繰り返し長
    さの整数倍である画像表示装置。
  11. 【請求項11】請求項10において、上記画像投影装置
    の画像がマトリクス型の表示装置からなる画像表示装
    置。
  12. 【請求項12】請求項1,2,3,4,5,6,7,
    8,9,10または11において、上記画像投影装置か
    らは、観察者の左眼および右眼に入射される画像が独立
    に投影され、それらの画像に視差を含ませることによ
    り、観察者に立体画像を認知させる画像表示装置。
  13. 【請求項13】請求項1,2,3,4,5,6,7,
    8,9,10,11または12において、上記指向性ス
    クリーンが観察者に対して垂直方向に凹面になっている
    画像表示装置。
JP9022405A 1997-02-05 1997-02-05 画像表示装置 Pending JPH10221642A (ja)

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