JPWO2019130837A1 - Projection system - Google Patents

Projection system Download PDF

Info

Publication number
JPWO2019130837A1
JPWO2019130837A1 JP2019562816A JP2019562816A JPWO2019130837A1 JP WO2019130837 A1 JPWO2019130837 A1 JP WO2019130837A1 JP 2019562816 A JP2019562816 A JP 2019562816A JP 2019562816 A JP2019562816 A JP 2019562816A JP WO2019130837 A1 JPWO2019130837 A1 JP WO2019130837A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
source unit
optical element
screen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019562816A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6872178B2 (en
Inventor
松島 竹夫
竹夫 松島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Original Assignee
Ushio Denki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ushio Denki KK filed Critical Ushio Denki KK
Publication of JPWO2019130837A1 publication Critical patent/JPWO2019130837A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6872178B2 publication Critical patent/JP6872178B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/02Diffusing elements; Afocal elements
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54Accessories
    • G03B21/56Projection screens
    • G03B21/60Projection screens characterised by the nature of the surface
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/74Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor

Abstract

【課題】画像を投影する投影装置と、その画像が投影されるスクリーンとを備えた投影システムにおいて、種々の要因で変化する外乱光を排除することが可能な新規な投影システムを提供することである。【解決手段】前記投影装置は、光源部と、当該光源部の周囲に延設された遮光部とを備え、前記スクリーンは、前記光源部からの光線の進行方向を変化させる光学素子が縦横に複数配列されており、前記各光学素子は、前記光源部からの光入射位置によって、それぞれ観衆領域内の異なる特定の位置に光線を指向させるとともに、前記遮光部は、前記観衆領域内のいずれの位置からみても、前記各光学素子の全域が、当該遮光部の範囲内のみを映し込むように構成されていることを特徴とする。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel projection system capable of eliminating disturbance light changing due to various factors in a projection system including a projection device for projecting an image and a screen on which the image is projected. is there. SOLUTION: The projection device includes a light source unit and a light-shielding unit extending around the light source unit, and the screen has optical elements that change the traveling direction of light rays from the light source unit in the vertical and horizontal directions. A plurality of the optical elements are arranged, and each of the optical elements directs a light ray to a different specific position in the audience area depending on the position of light incident from the light source unit, and the light-shielding unit is any of the light-shielding units in the audience area. Even when viewed from the position, the entire area of each of the optical elements is configured to reflect only the range of the light-shielding portion. [Selection diagram] Fig. 1

Description

この発明は、投影装置からの光をスクリーンに画像投影する投影システムに関するものである。 The present invention relates to a projection system that projects light from a projection device onto a screen.

近年、投影装置(プロジェクタ)を利用して大型スクリーンに画像投影することが日常的に行われている。この際、投影装置からの投射光は大型スクリーンで拡散反射されて画像や映像を映し出す構成が一般的である。 In recent years, it has become common practice to project an image on a large screen using a projection device (projector). At this time, the projected light from the projection device is generally diffusely reflected by a large screen to project an image or video.

このような従来の投影方式では、スクリーンには投射光だけでなく外乱光(投影装置以外の外部からの光)も照射されるため、例えば明るい環境下では、投影画像のコントラストが低下し、スクリーン上の画像や映像が視認し難くなる、という問題がある。
このような問題に対して特開2010−96883号公報(特許文献1)では、スクリーン上に光吸収膜を設け、当該光吸収膜が外乱光に対応する領域上に形成されることで、外乱光の影響を抑制することが記載されている。
In such a conventional projection method, the screen is irradiated not only with the projected light but also with ambient light (light from the outside other than the projection device). Therefore, for example, in a bright environment, the contrast of the projected image is lowered and the screen is displayed. There is a problem that the above image or video becomes difficult to see.
In response to such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-96883 (Patent Document 1) provides a light absorbing film on a screen, and the light absorbing film is formed on a region corresponding to ambient light to cause disturbance. It is described to suppress the influence of light.

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、想定される特定の外乱光にしか対応できず、外乱光の向きが経時的に変化する場合や、別の外乱光が照射された際には十分に機能しないという問題がある。そのため、外乱光を排除する根本的な解決は未だ実現できていないというのが実情である。 However, the method described in Patent Document 1 can deal only with a specific expected disturbance light, and is sufficient when the direction of the disturbance light changes with time or when another disturbance light is irradiated. There is a problem that it does not work. Therefore, the reality is that a fundamental solution to eliminate ambient light has not yet been realized.

特開2010−96883号公報JP-A-2010-96883

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、投影装置(プロジェクタ)を利用してスクリーンに画像投影する投影システムにおいて、種々の要因で変化する外乱光を排除することが可能な新規の投影システムを提供するものである。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention is a novel projection capable of eliminating ambient light that changes due to various factors in a projection system that projects an image on a screen using a projection device (projector). It provides a system.

上記課題を解決するために、この発明に係わる投影システムでは、前記投影装置は、光源部と、当該光源部の周囲に延設された遮光部とを備え、前記スクリーンは、前記光源部からの光線の進行方向を変化させる光学素子が縦横に多数配列されており、前記各光学素子は、前記光源部からの光入射位置によって、それぞれ観衆領域内の異なる特定の位置に光線を指向させるとともに、前記遮光部は、前記観衆領域内のいずれの位置からみても、前記各光学素子の全域が、当該遮光部の範囲内のみを映し込むように構成されていることを特徴とする。
また、前記光学素子は、反射体で構成されていることが好ましい。
また、前記光学素子は、透光性の光学レンズで構成されていることが好ましい。
In order to solve the above problems, in the projection system according to the present invention, the projection device includes a light source unit and a light shielding unit extended around the light source unit, and the screen is from the light source unit. A large number of optical elements that change the traveling direction of the light rays are arranged vertically and horizontally, and each of the optical elements directs the light rays to different specific positions in the audience area depending on the position of light incident from the light source unit. The light-shielding portion is characterized in that the entire area of each optical element reflects only within the range of the light-shielding portion when viewed from any position in the audience area.
Further, it is preferable that the optical element is composed of a reflector.
Further, it is preferable that the optical element is composed of a translucent optical lens.

また光源部は、前記遮光部の範囲内に複数設けられ、各光源部からの光線は、前記光学素子によって、それぞれ観衆領域内の異なる特定の部分領域に指向されることを特徴としてもよい。
また、一つの光源部によって特定される遮光範囲の略1/2の間隔で、隣接する光源部が配置されていることが好ましい。
また、一つの光源部によって特定される遮光範囲の略1/2よりも小さい間隔で、隣接する光源部が配置されていることが好ましい。
また、一つの光源部によって特定される遮光範囲の略1/2よりも大きい間隔で、隣接する光源部が配置されていることが好ましい。
Further, a plurality of light source units may be provided within the range of the light-shielding unit, and the light rays from each light source unit may be directed by the optical element to different specific partial regions in the audience area.
Further, it is preferable that adjacent light source units are arranged at an interval of approximately 1/2 of the light blocking range specified by one light source unit.
Further, it is preferable that adjacent light source units are arranged at intervals smaller than approximately 1/2 of the light blocking range specified by one light source unit.
Further, it is preferable that adjacent light source units are arranged at intervals larger than approximately 1/2 of the light blocking range specified by one light source unit.

この発明によれば、投影装置とスクリーンを備えた投影システムにおいて、前記投影装置が、光源部と、当該光源部の周囲に延設された遮光部とを備え、前記スクリーンが、前記光源部からの光線の進行方向を変化させる光学素子が縦横に複数配列されており、前記遮光部は、前記観衆領域内のいずれの位置からみても、前記各光学素子の全域が、当該遮光部の範囲内のみを映し込むように構成されていることにより、前記投影装置の遮光部以外の領域から前記発光素子に入射する光は、観衆領域を外れた位置に進行するので、外乱光として観客に視認されることがなく、観客は常に明瞭な画像を視認することができる。 According to the present invention, in a projection system including a projection device and a screen, the projection device includes a light source unit and a light-shielding unit extending around the light source unit, and the screen is transmitted from the light source unit. A plurality of optical elements that change the traveling direction of the light beam are arranged vertically and horizontally, and the entire area of each optical element is within the range of the light-shielding portion when viewed from any position in the audience area. Since the light is configured to reflect only the light, the light incident on the light emitting element from a region other than the light-shielding portion of the projection device travels to a position outside the audience region, and is therefore visible to the audience as ambient light. The audience can always see a clear image without any problems.

本発明の第1の実施例の概念図。The conceptual diagram of the 1st Example of this invention. 第1の実施例の異なる位置での作用を説明する概念図。The conceptual diagram explaining the operation at different positions of 1st Example. 遮光部の説明図。Explanatory drawing of a light-shielding part. 観衆領域の異なる位置での遮光部の説明図。Explanatory drawing of the shading part at different positions in the audience area. 観衆領域の中央部からみた反射部と光入射位置の概念図。Conceptual diagram of the reflecting part and the light incident position seen from the central part of the audience area. 観衆領域の一方端部からみた反射部と光入射位置の概念図。Conceptual diagram of the reflecting part and the light incident position seen from one end of the audience area. 観衆領域の他方端部からみた反射部と光入射位置の概念図。Conceptual diagram of the reflecting part and the light incident position seen from the other end of the audience area. 本発明の効果の説明図。Explanatory drawing of the effect of this invention. 本発明の実施例の具体的なパラメータの説明図。The explanatory view of the specific parameter of the Example of this invention. 第2の実施例の概念図。The conceptual diagram of the 2nd Example. 第3の実施例の概念図。The conceptual diagram of the 3rd Example. 第3の実施例における観衆領域の異なる位置での遮光部の説明図。Explanatory drawing of the light-shielding part at different positions of the audience area in the 3rd Example. 第4の実施例の概念図。The conceptual diagram of the 4th Example. 第4の実施例での遮光部と部分領域の説明図。Explanatory drawing of a light-shielding part and a partial area in 4th Example. 第4の実施例での観衆領域の異なる位置での光源部と遮光部の説明図。The explanatory view of the light source part and the light-shielding part at different positions of the audience area in 4th Example. 図15における各観衆位置での遮光部の説明図。FIG. 15 is an explanatory view of a light-shielding portion at each audience position in FIG. 第4の実施例の複数の光源部の配置例(A〜C)。Examples of arrangement of a plurality of light source units (A to C) of the fourth embodiment. 第4の実施例における各光源部から異なる視差画像を投射した例。An example in which different parallax images are projected from each light source unit in the fourth embodiment. 本発明の第4の実施例に基づく投影システムの具体的一例。A specific example of a projection system based on the fourth embodiment of the present invention.

図1に本発明の第1の実施例が示されていて、投影システム1は、画像や映像(以下、単に画像という)を投影する投影装置2と、その画像が投影されるスクリーン3とを備えている。
前記投影装置2は、光源部21と、この光源部21の周囲に延設された遮光部22とからなる。
一方、前記スクリーン3は、複数の光学素子31が縦横に配列されたスクリーンで構成されている。なお、本発明におけるスクリーン3は、必ずしも光学素子31が一方向に整列されている必要はなく、面状に広がるよう配列されていればよい。
また、ここでいう光学素子31は、反射や屈性等の光学的作用により光線の進行方向を変化させる部材であり、例えば、凹状又は凸状の反射体や、透光性材料で構成された光学レンズ等を用いることができる。
A first embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, in which a projection system 1 comprises a projection device 2 for projecting an image or an image (hereinafter, simply referred to as an image) and a screen 3 on which the image is projected. I have.
The projection device 2 includes a light source unit 21 and a light-shielding unit 22 extending around the light source unit 21.
On the other hand, the screen 3 is composed of a screen in which a plurality of optical elements 31 are arranged vertically and horizontally. The screen 3 in the present invention does not necessarily have to have the optical elements 31 aligned in one direction, but may be arranged so as to spread in a plane.
Further, the optical element 31 referred to here is a member that changes the traveling direction of light rays by an optical action such as reflection or bending, and is made of, for example, a concave or convex reflector or a translucent material. An optical lens or the like can be used.

図1の第1の実施例では、光学素子31として反射体を用いた実施形態を示しており、反射体が縦横に並設されたスクリーンで構成されている。個々の反射体は、設置箇所によって形状や傾きといった光学素子31の形態が異なっていて、前記光源部21からの光線の進行方向を変化させる。
また、前記スクリーン3に対面するように、該スクリーン3上に投影された画像を視認する観客が収容される観衆領域4が設けられており、前記光学素子31によって光路を変更された前記光源部21からの光線は、この観衆領域4のいずれかの特定の位置に照射される。
そして、投影装置2の光源部21からの光は、前記スクリーン3の全域に投射され、スクリーン3を構成する複数の光学素子31によって反射される。そして、各光学素子31における光源部21からの光入射位置によって、前記光学素子31からの反射光は、観衆領域4内の特定の位置(例えば、図1の位置A)に照射される。これにより、位置Aの観客Lは、スクリーン3全域に投影された画像を視認することができる。
In the first embodiment of FIG. 1, an embodiment in which a reflector is used as the optical element 31 is shown, and the reflector is composed of screens arranged vertically and horizontally. Each reflector has a different form of an optical element 31 such as a shape and an inclination depending on an installation location, and changes the traveling direction of a light ray from the light source unit 21.
Further, a spectator area 4 is provided so as to face the screen 3 and accommodates an spectator who visually recognizes an image projected on the screen 3, and the light source unit whose optical path is changed by the optical element 31. The light beam from 21 is applied to any specific position in this audience area 4.
Then, the light from the light source unit 21 of the projection device 2 is projected over the entire area of the screen 3 and reflected by the plurality of optical elements 31 constituting the screen 3. Then, depending on the position of light incident from the light source unit 21 in each optical element 31, the reflected light from the optical element 31 is irradiated to a specific position (for example, position A in FIG. 1) in the audience area 4. As a result, the audience L at the position A can visually recognize the image projected on the entire screen 3.

図2には、観衆領域4において、観客Mが一方の端部(図2で左端部)に位置している場合の光線軌跡が説明されている。この位置Bには、位置Aと同様に、光源部21から投射された光がスクリーン3の各光学素子31で反射され、この各光学素子31からのそれぞれの反射光が観衆領域4の位置Bに照射される。
このとき、観衆領域の位置Aと位置Bとでは、対応する各光学素子31の光入射位置がそれぞれ異なっている。このように、各光学素子31からの反射光は、各光学素子31への光入射位置(反射位置)によって、観衆領域4内の異なる観測位置(位置A、位置B)に光線が指向されるため、観衆領域4内の観客位置が変わっても、スクリーン3に投影された画像や映像を視認することができる。
FIG. 2 illustrates a ray trajectory when the spectator M is located at one end (left end in FIG. 2) in the audience area 4. At this position B, similarly to the position A, the light projected from the light source unit 21 is reflected by each optical element 31 of the screen 3, and the reflected light from each of the optical elements 31 is the position B of the audience area 4. Is irradiated to.
At this time, the light incident positions of the corresponding optical elements 31 are different between the position A and the position B in the audience area. In this way, the reflected light from each optical element 31 is directed to a different observation position (position A, position B) in the audience area 4 depending on the light incident position (reflection position) on each optical element 31. Therefore, even if the position of the spectator in the audience area 4 changes, the image or video projected on the screen 3 can be visually recognized.

なお、図2において、観客Nが観衆領域4における他端部(図2で右端部)(位置C)に位置している場合にも、煩雑を避ける意味で光線軌跡は図示されていないが、同様に光源部21からの光は光学素子31の更に異なる光入射位置に入射され、ここで反射されて観衆領域4の位置Cに指向されていき、位置Cにいる観客Nは、スクリーン3に投影された画像を視認することができる。 In addition, in FIG. 2, even when the spectator N is located at the other end (right end in FIG. 2) (position C) in the spectator area 4, the ray trajectory is not shown in order to avoid complications. Similarly, the light from the light source unit 21 is incident on a different light incident position of the optical element 31, reflected here and directed to the position C of the audience area 4, and the audience N at the position C is displayed on the screen 3. The projected image can be visually recognized.

図3(A)は、スクリーン3内の任意の光学素子31を取り出し、この光学素子31を、観衆領域4の中央の位置Aから観測した場合の関係を概念的に示したものである。
光源部21から前記光学素子31を介して位置Aに指向される光線は、当該光学素子31の位置Xに入射し、ここで反射した光線である。つまり観衆領域4の位置Aでは、光学素子31の位置Xからの反射光が観測できる。また光学素子31の位置Y及び位置Zは、それぞれ遮光部22が映り込む対応関係となっている。よって位置Y及び位置Zには位置Aに向かう反射光線がないため、位置Aでは位置Y及び位置Zからの光は観測できない。そのため位置Aの観客Lからは、光学素子の位置Xからの反射光線のみが輝点5として観測される。
図3(B)に中央の位置Aの観客Lから視認できる光学素子31内の光入射位置(輝点5)の関係を示していて、この場合は、遮光部22の幅である投影範囲(Wx)において中央部に輝点5が視認される。
FIG. 3A conceptually shows the relationship when an arbitrary optical element 31 in the screen 3 is taken out and the optical element 31 is observed from the central position A of the audience area 4.
The light ray directed from the light source unit 21 to the position A via the optical element 31 is a light ray that is incident on the position X of the optical element 31 and reflected there. That is, at the position A of the audience area 4, the reflected light from the position X of the optical element 31 can be observed. Further, the positions Y and Z of the optical element 31 have a corresponding relationship in which the light-shielding portion 22 is reflected. Therefore, since there is no reflected light beam directed to the position A at the position Y and the position Z, the light from the position Y and the position Z cannot be observed at the position A. Therefore, from the audience L at the position A, only the reflected light beam from the position X of the optical element is observed as the bright spot 5.
FIG. 3B shows the relationship between the light incident positions (bright spots 5) in the optical element 31 that can be visually recognized from the audience L at the central position A. In this case, the projection range (the width of the light-shielding portion 22) ( In Wx), the bright spot 5 is visually recognized in the central portion.

図4(A)は、図3に示す概念図において、観測する位置(観客位置)を変えた場合の関係が示されている。
つまり、観衆領域4の一端(左端)を位置B、他端(右端)を位置Cとした場合、それぞれの位置で光学素子31を観測した場合が図示されている。
左端の位置Bから光学素子31をみた場合、光源部21からの光入射位置は光学素子31の位置Y(図4(A)における光学素子31の左側端部領域)に輝点として映り込み、それ以外の位置Xや位置Zには遮光部22が映り込む関係となる。
また右端の位置Cから光学素子31をみた場合、光源部21からの光入射位置は、光学素子31の位置Z(図4(A)における光学素子の右側端部領域)に輝点として映り込み、それ以外の位置X、位置Yには遮光部22が映り込む関係となる。つまり位置Bと位置Cとでは、光学素子31に映り込む投影範囲の領域が部分的に異なることになる。そのため、観衆領域4が大きい場合は、各観測位置(A、B、C)から光学素子31をみたとき、投影範囲内の光源部21と遮光部22のみが映り込むよう、投影範囲や光源部21の位置を設定する必要がある。
FIG. 4A shows the relationship when the observation position (audience position) is changed in the conceptual diagram shown in FIG.
That is, when one end (left end) of the audience area 4 is the position B and the other end (the right end) is the position C, the case where the optical element 31 is observed at each position is shown.
When the optical element 31 is viewed from the left end position B, the light incident position from the light source unit 21 is reflected as a bright spot in the position Y of the optical element 31 (the left end region of the optical element 31 in FIG. 4A). The light-shielding portion 22 is reflected in the other positions X and Z.
When the optical element 31 is viewed from the rightmost position C, the light incident position from the light source unit 21 is reflected as a bright spot at the position Z of the optical element 31 (the right end region of the optical element in FIG. 4A). , The light-shielding portion 22 is reflected in the other positions X and Y. That is, the region of the projection range reflected on the optical element 31 is partially different between the position B and the position C. Therefore, when the audience area 4 is large, the projection range and the light source unit so that only the light source unit 21 and the light source unit 22 within the projection range are reflected when the optical element 31 is viewed from each observation position (A, B, C). It is necessary to set the position of 21.

このように観衆領域4の観測位置(A、B、C)によって光学素子31の光入射位置(反射位置)が異なってみえるものの、観衆領域4内では遮光部22の幅である投影範囲(Wx)のみが光学素子31に映り込む対応関係となることで、観衆領域4内に外乱光が入り込むことがない。
図4(B)(C)に、ぞれぞれの観客B、Cから視認できる光学素子31内の光入射位置(輝点5)の関係を示している。
尚、光学素子31のサイズが非常に小さい場合は、観衆領域4内の観測位置が変わっても光学素子31内の光入射位置(輝点5の位置)のズレは殆ど視認できないため、投影画像の閲覧に支障がでることはない。
In this way, although the light incident position (reflection position) of the optical element 31 seems to differ depending on the observation position (A, B, C) of the audience area 4, the projection range (Wx) which is the width of the light-shielding portion 22 in the audience area 4 ) Is reflected in the optical element 31, so that the ambient light does not enter the audience area 4.
FIGS. 4B and 4C show the relationship between the light incident positions (bright spots 5) in the optical element 31 that can be visually recognized by the spectators B and C, respectively.
When the size of the optical element 31 is very small, even if the observation position in the audience area 4 changes, the deviation of the light incident position (position of the bright spot 5) in the optical element 31 is almost invisible, so that the projected image is projected. There is no hindrance to browsing.

図5〜7には、図3、4で説明した光学素子31を、縦横に複数配列してスクリーンを構成した場合の概念図が示されている。
なお、図5〜7においては、光学素子31を縦方向、横方向ともに8個ずつ配列したスクリーン例が示されているが、スクリーンの大きさにもよるが、解像度の見地から、実際の配置数は数千個×数千個といったレベルでの配列となる。
5 to 7 show a conceptual diagram when a plurality of optical elements 31 described with reference to FIGS. 3 and 4 are arranged vertically and horizontally to form a screen.
In FIGS. 5 to 7, an example of a screen in which eight optical elements 31 are arranged in each of the vertical direction and the horizontal direction is shown. However, although it depends on the size of the screen, it is actually arranged from the viewpoint of resolution. The number is an array at the level of thousands x thousands.

図5では、観衆領域4の中央の位置(A)の観客Lからスクリーン3を見た場合の概念図であり、前記スクリーン3にはその全域に投影装置から投射光が投影されている。投影装置の光源部からの光は、スクリーン3の各光学素子31には、前記図3(B)に示すように中央の位置Xに投影されて、当該位置Xに輝点5が形成され、これにより観客Aは、前記スクリーン3に投影される画像を視認することができる。 FIG. 5 is a conceptual diagram when the screen 3 is viewed from the audience L at the central position (A) of the audience area 4, and the projected light is projected from the projection device over the entire area of the screen 3. The light from the light source portion of the projection device is projected onto each optical element 31 of the screen 3 at the central position X as shown in FIG. 3B, and a bright spot 5 is formed at the position X. As a result, the spectator A can visually recognize the image projected on the screen 3.

図6および図7は、観衆領域4内において、観客位置が移動した場合であって、図6は観衆領域4の左端部に観客Mがいる場合で、図7は右端部に観客Nがいる場合を示している。このように観客位置が変わった場合、前記スクリーン3の各光学素子31に形成される光入射位置(反射位置)が変化し、これに伴い輝点5も移動する。
しかし、スクリーン3全域に投影された光は、各光学素子31で反射され、当該光学素子31内の反射位置(光源部からの光入射位置)によってそれぞれ観衆領域4内の異なる観測位置A〜C(観客L〜N)に光線が導かれることにより、異なる観測位置からでも同等の画像を視認することが可能となる。
上述のとおり、各光学素子は、光源部からの光入射位置によって、それぞれ観衆領域内の異なる特定の位置に光線が指向される。またこの光学素子は、特定の位置に対して光線を導くと共に、それ以外は遮光部のみを映し込む対応関係となっており、外乱光が入り込むことが無くなる。
6 and 7 show the case where the spectator position moves in the spectator area 4, FIG. 6 shows the case where the spectator M is at the left end of the spectator area 4, and FIG. 7 shows the spectator N at the right end. Shows the case. When the audience position changes in this way, the light incident position (reflection position) formed on each optical element 31 of the screen 3 changes, and the bright spot 5 also moves accordingly.
However, the light projected over the entire screen 3 is reflected by each optical element 31, and different observation positions A to C in the audience area 4 depending on the reflection position (light incident position from the light source unit) in the optical element 31. By guiding the light rays to (audiences L to N), it becomes possible to visually recognize the same image even from different observation positions.
As described above, each optical element directs a light beam to a different specific position in the audience area depending on the position of light incident from the light source unit. Further, this optical element guides a light beam to a specific position and otherwise reflects only a light-shielding portion, so that ambient light does not enter.

なお、投射光の投影領域内において、スクリーンを構成する光学素子の設置個数を増やすことで解像度を高めることが可能であることは前述したとおりである。また光学素子の設置個数が増大するにつれて、図5〜図7に示す反射地点(輝点)の変動は殆ど認識されなくなり、投影装置からの映像が観客領域で適切に視認されることが理解できる。 As described above, it is possible to increase the resolution by increasing the number of optical elements constituting the screen in the projection region of the projected light. Further, as the number of optical elements installed increases, fluctuations in the reflection points (bright spots) shown in FIGS. 5 to 7 are hardly recognized, and it can be understood that the image from the projection device is appropriately visually recognized in the audience area. ..

次いで、本発明の投影システムにより外乱光の影響が抑えられる理由について図8に基づいて説明すると以下のとおりである。
スクリーン3に設けられた各光学素子31は、投影装置2の遮光部22の幅である投影範囲(Wx)が観客領域4に映り込む構成となっている。そのため投影範囲(Wx)から外れた領域の光Pは、光学素子31で反射されても、観衆領域4を外れたところに進行し、観衆領域4内に照射されることがない。また投影範囲(Wx)の内側の領域の光Qは、もともと遮光部22によって光が遮られるため、スクリーン3に到達することがなく、観衆領域4内には照射されない。このように、観衆領域4内に外乱光が入り込まないため、スクリーン上の外乱光を視認することがない。
以上の構成により、本発明が示す投影システムは、外乱光の影響を受けずに、スクリーンに画像投影することが可能となり、例えば屋外などの外乱光が強い環境下においてもコントラストの高い画像投影が可能となる。
Next, the reason why the influence of ambient light is suppressed by the projection system of the present invention will be described below with reference to FIG.
Each optical element 31 provided on the screen 3 has a configuration in which a projection range (Wx), which is the width of the light-shielding portion 22 of the projection device 2, is reflected in the audience area 4. Therefore, even if the light P in the region outside the projection range (Wx) is reflected by the optical element 31, the light P travels outside the audience region 4 and is not irradiated into the audience region 4. Further, since the light Q in the region inside the projection range (Wx) is originally blocked by the light-shielding portion 22, the light does not reach the screen 3 and is not irradiated in the audience region 4. In this way, since the ambient light does not enter the audience area 4, the ambient light on the screen is not visually recognized.
With the above configuration, the projection system shown by the present invention can project an image on a screen without being affected by ambient light, and can project an image with high contrast even in an environment with strong ambient light such as outdoors. It will be possible.

本発明に係るスクリーンは、複数の光学素子を個々に決められた条件で配置させる必要がある。また解像度を高めるために、光学素子の幅を数mm〜数μmに設計してもよく、その場合は、微細な三次元パターンが配列されたスクリーンとすることができる。このように、必要とされる解像度と、スクリーンと観衆領域との離間距離等によって、光学素子の幅が適宜設定される。 In the screen according to the present invention, it is necessary to arrange a plurality of optical elements under individually determined conditions. Further, in order to increase the resolution, the width of the optical element may be designed to be several mm to several μm, and in that case, a screen in which fine three-dimensional patterns are arranged can be obtained. In this way, the width of the optical element is appropriately set according to the required resolution and the distance between the screen and the audience area.

図9は、本発明の実施例に関連するパラメータを示しており、以下、本発明の投影システム全体の一数値例を挙げると以下のとおりである。
・スクリーン幅(Ws):1000mm
・スクリーン〜投影装置間距離(Dsp):2000mm
・観衆領域幅(We):3000mm
・スクリーン〜観衆領域間距離(Dse):5000mm
・光学素子の幅(Wm):1mm
・光学素子の形状:凸形状
なお、スクリーンの縦方向も上記設計に従う。
FIG. 9 shows the parameters related to the embodiment of the present invention, and the following is a numerical example of the entire projection system of the present invention.
-Screen width (Ws): 1000 mm
-Distance between screen and projection device (Dsp): 2000 mm
・ Audience area width (We): 3000 mm
-Distance between screen and audience area (Dse): 5000 mm
・ Optical element width (Wm): 1 mm
-Shape of optical element: Convex shape The vertical direction of the screen also follows the above design.

・スクリーン中心の光学素子の曲率半径(R)は、下記の計算式による算出することができる。
曲率半径(R)=1/(arctan(We/Wse))
=1/(arctan(3000/5000))=1.85mm
・スクリーン中心の光学素子の基準軸に対して、光学素子の傾き角度[°]が最も大きくなるスクリーン端部の光学素子の傾き(θ)は、下記の計算式により算出できる。尚、その他の光学素子については、スクリーンの中心位置からの離間距離を算出式に代入することで算出可能である。
傾き(θ)=arctan((Ws/2)/Wse)
=arctan(500/5000)=5.7[°]
・必要とされる遮光部の幅(Wx)は、下記の計算式により算出できる。
Wx=2×Dsp×tan(2θ)
=2×2000[mm]×tan(11.4[°])=810mm以上
The radius of curvature (R) of the optical element at the center of the screen can be calculated by the following formula.
Radius of curvature (R) = 1 / (arctan (We / Wse))
= 1 / (arctan (3000/5000)) = 1.85 mm
The inclination (θ) of the optical element at the edge of the screen where the inclination angle [°] of the optical element is the largest with respect to the reference axis of the optical element at the center of the screen can be calculated by the following formula. The other optical elements can be calculated by substituting the distance from the center position of the screen into the calculation formula.
Slope (θ) = arctan ((Ws / 2) / Wse)
= Arctan (500/5000) = 5.7 [°]
-The required width (Wx) of the light-shielding portion can be calculated by the following formula.
Wx = 2 × Dsp × tan (2θ)
= 2 x 2000 [mm] x tan (11.4 [°]) = 810 mm or more

以上説明した実施例においては、スクリーン3を構成する光学素子31は凸面形状の反射体として説明していたが、この形状に限定されるものではない。この光学素子31は、設定された投影範囲(光源部21と遮光部22の設置範囲)内のみを観衆領域4の各観測(観客)位置に映し込む対応関係を有する構成であればよく、例えば、凹面形状であってもよく、平板形状であってもよい。 In the above-described embodiment, the optical element 31 constituting the screen 3 has been described as a convex reflector, but the present invention is not limited to this shape. The optical element 31 may have a configuration in which only the set projection range (installation range of the light source unit 21 and the light shielding unit 22) is projected onto each observation (audience) position in the audience area 4, for example. , It may be a concave shape or a flat plate shape.

また、図10に示す第2の実施例のように、図1以下の実施例で示した凸形状光学素子(図10(A))を中央部で2分割して反対側に繋ぎ合わせた形状(図10(B))とすることもできる。
この実施例での、投影装置2の光源部21から光学素子31を経て観衆領域4内の観客Mに至る光路が図10(C)に示されている。
また、スクリーン3の形状も平面状である必要はなく、曲面形状であっても構わないし、スクリーンが円周状に配置された立体型のスクリーンであっても構わない。
Further, as in the second embodiment shown in FIG. 10, the convex optical element (FIG. 10 (A)) shown in the examples shown in FIGS. 1 and 1 is divided into two at the central portion and connected to the opposite side. (FIG. 10 (B)) can also be used.
The optical path from the light source unit 21 of the projection device 2 to the audience M in the audience area 4 via the optical element 31 in this embodiment is shown in FIG. 10 (C).
Further, the shape of the screen 3 does not have to be flat, and it may be a curved surface or a three-dimensional screen in which the screen is arranged in a circumferential shape.

また、投影装置内に光源部は一つのみ形成されたものが説明されていたが、光源部は複数台であっても何ら問題はない。光源部と遮光部とで構成される投影範囲(Wx)は、配置形態に制約はなく様々な配置が採用できる。また反射体の形状やサイズは上述の計算式を参考として任意に設定してよく、投影装置の構成とスクリーンの構成、観衆領域の構成を加味し、幾何学的な関係に基づいて設計すればよい。
また本発明に記載の実施形態では、観衆領域は複数の観客を想定したものとなっているが、これに限定されるものではなく一人用(観衆領域が狭い設計)の投影システムであっても構わない。
Further, although it has been described that only one light source unit is formed in the projection device, there is no problem even if there are a plurality of light source units. The projection range (Wx) composed of the light source unit and the light-shielding unit is not limited in the arrangement form, and various arrangements can be adopted. In addition, the shape and size of the reflector may be set arbitrarily with reference to the above formula, and if the design is based on the geometrical relationship, taking into account the configuration of the projection device, the configuration of the screen, and the configuration of the audience area. Good.
Further, in the embodiment described in the present invention, the audience area is assumed to be a plurality of spectators, but the present invention is not limited to this, and even a projection system for one person (designed to have a narrow audience area) is not limited to this. I do not care.

更には、以上の実施例では、光学素子31を反射体としたものであるが、透過型の光学レンズであってもよい。
図11には、光学素子31が光学レンズである第3の実施例が示されている。この実施例では、投影装置2は、スクリーン3の裏側(図11中では上部側)に設けられている。該投影装置2からスクリーン3の裏側に投影された光は、それぞれ光学レンズ(光学素子)31の位置Dや位置Eに入射し、該光学レンズ31を透過し屈曲されて、観客領域4内の観測位置Cや観測位置Bに集光される。これにより、観客Mや観客Nはそれぞれスクリーン3に投影された画像を認識することが出来る。
Further, in the above embodiment, the optical element 31 is used as a reflector, but a transmissive optical lens may be used.
FIG. 11 shows a third embodiment in which the optical element 31 is an optical lens. In this embodiment, the projection device 2 is provided on the back side (upper side in FIG. 11) of the screen 3. The light projected from the projection device 2 onto the back side of the screen 3 is incident on the position D and the position E of the optical lens (optical element) 31, respectively, is transmitted through the optical lens 31 and is bent, and is formed in the audience area 4. The light is focused on the observation position C and the observation position B. As a result, the spectator M and the spectator N can each recognize the image projected on the screen 3.

ここで観測位置Cには光学レンズ(光学素子)31の光入射位置Eからの光線が指向され、観測位置Bには光学レンズ31の光入射位置Dからの光線が指向される。ここで光入射位置とは、単体の光学レンズ31における入射面上の任意の位置を指すものである。上記構成により、スクリーン3上に配列された各光学レンズ31は、それぞれ異なる光入射位置の光が各観客位置に指向されることにより、観衆領域4内の各位置で画像を観測することができる。 Here, the light beam from the light incident position E of the optical lens (optical element) 31 is directed to the observation position C, and the light ray from the light incident position D of the optical lens 31 is directed to the observation position B. Here, the light incident position refers to an arbitrary position on the incident surface of the single optical lens 31. With the above configuration, each optical lens 31 arranged on the screen 3 can observe an image at each position in the audience area 4 by directing light at different light incident positions to each audience position. ..

図12は、図11に示す概念図において、観衆領域4の一端にある位置Bと、他端にある位置Cのそれぞれの位置で光学レンズ(光学素子)31を観測した場合が図示されている。
左端の位置Bから光学レンズ31をみた場合、光源部21からの光入射位置は光学素子31の位置Dとなり、図12における光学レンズ31の右側端部領域に輝点として映り込む。またそれ以外の位置は遮光部22を映し込む関係となる。
一方、右端の位置Cから光学レンズ31をみた場合、光源部21からの光入射位置は光学レンズ31の位置Eとなり、図12における光学レンズ31の左側端部領域に輝点として映り込む。またそれ以外の位置は遮光部22を映し込む関係となる。つまり位置Bと位置Cとでは、光学レンズ31に映り込む投影範囲の領域が部分的に異なることになる。これにより観衆領域4内のどの位置から光学レンズ31をみても、投影領域内の光源部21と遮光部22のみを映し込む対応関係となることで、観衆領域4内に外乱光が入り込むことがない。
また観衆領域4が大きい場合は、各観測位置から光学レンズ31をみたとき、投影範囲内の光源部21と遮光部22のみを映し込むよう、投影範囲や光源部21の位置を設定する必要がある。
FIG. 12 shows a case where the optical lens (optical element) 31 is observed at each position of the position B at one end and the position C at the other end of the audience area 4 in the conceptual diagram shown in FIG. ..
When the optical lens 31 is viewed from the left end position B, the light incident position from the light source unit 21 is the position D of the optical element 31, and is reflected as a bright spot in the right end region of the optical lens 31 in FIG. In addition, the other positions are in a relationship of reflecting the light-shielding portion 22.
On the other hand, when the optical lens 31 is viewed from the rightmost position C, the light incident position from the light source unit 21 is the position E of the optical lens 31, and is reflected as a bright spot in the left end region of the optical lens 31 in FIG. In addition, the other positions are in a relationship of reflecting the light-shielding portion 22. That is, the region of the projection range reflected on the optical lens 31 is partially different between the position B and the position C. As a result, no matter where the optical lens 31 is viewed from any position in the audience area 4, only the light source unit 21 and the light-shielding unit 22 in the projection area are projected, so that ambient light can enter the audience area 4. Absent.
When the audience area 4 is large, it is necessary to set the projection range and the position of the light source unit 21 so that when the optical lens 31 is viewed from each observation position, only the light source unit 21 and the light source unit 22 within the projection range are projected. is there.

ここで、投影装置2における遮光部22以外の領域からスクリーン3の光学レンズ(光学素子)31に入射され透過する光は、観衆領域4に入射することなく、観衆領域3以外に出射されることは、図8の説明に照らして容易に理解される。
このような光学レンズ31を縦横に配列させたスクリーン3を用い、本発明に係る装置構成とすることで、投影装置2の光源部21からスクリーン3の各光学レンズ31に入射しこれを透過する光は、すべて観衆領域4のいずれかの位置に照射され、一方、遮光部22以外の領域から光学レンズ31に入射し透過する光(外乱光)は観衆領域4に照射されることがなく、外乱光を排除した投影システム1が実現できる。
Here, the light incident on and transmitted through the optical lens (optical element) 31 of the screen 3 from a region other than the light-shielding portion 22 in the projection device 2 is emitted to a region other than the audience region 3 without being incident on the audience region 4. Is easily understood in the light of the description of FIG.
By using the screen 3 in which such optical lenses 31 are arranged vertically and horizontally and using the device configuration according to the present invention, the light source unit 21 of the projection device 2 incidents on each optical lens 31 of the screen 3 and transmits the light. All the light is emitted to any position of the audience area 4, while the light (turbulent light) that is incident on and transmitted to the optical lens 31 from the area other than the light-shielding portion 22 is not emitted to the audience area 4. A projection system 1 that eliminates ambient light can be realized.

以上説明したように、この発明によれば、投影装置とスクリーンを備えた投影システムにおいて、前記投影装置が、光源部と、当該光源部の周囲に延設された遮光部とを備え、前記スクリーンが、前記光源部からの光線の進行方向を変化させる光学素子が縦横に複数配列されており、前記各光学素子は、前記光源部からの光入射位置によって、それぞれ観衆領域内の異なる特定の位置に光線を指向させるとともに、前記遮光部は、前記観衆領域内のいずれの位置からみても、前記各光学素子の全域が、当該遮光部の範囲内のみを映し込むように構成されていることにより、前記光源部から前記スクリーンの光学素子に入射される光は、全て前記観衆領域のいずれかの位置に入射されて、観衆領域内の全ての観客に視認される。
そして、前記投影装置の遮光部以外の領域から前記発光素子に入射する光は、観衆領域を外れた位置に進行するので、外乱光として観客に視認されることがなく、観客は常に明瞭な画像を視認できるものである。
As described above, according to the present invention, in a projection system including a projection device and a screen, the projection device includes a light source unit and a light-shielding unit extending around the light source unit, and the screen. However, a plurality of optical elements that change the traveling direction of the light beam from the light source unit are arranged vertically and horizontally, and each of the optical elements is located at a specific position in the audience area depending on the light incident position from the light source unit. The light source is directed to the light source, and the light-shielding portion is configured so that the entire area of each optical element reflects only the range of the light-shielding portion when viewed from any position in the audience area. All the light incident on the optical element of the screen from the light source unit is incident on any position in the audience area and is visible to all the spectators in the audience area.
Then, the light incident on the light emitting element from the region other than the light-shielding portion of the projection device travels to a position outside the audience region, so that the light is not visually recognized by the audience as ambient light, and the audience always has a clear image. Can be visually recognized.

以上の実施例では光源部が単一のものを説明したが、複数の光源部を備えることもでき、その第4の実施例について以下に説明する。
図13はその概念図を示すものであり、投影装置2に設けられる光源部21(211、212)が、前記遮光部22の範囲(遮光範囲)内に複数(この例では2つ)設けられた形態が示されている。この各光源部211、212からの光線は、スクリーン3を構成する各光学素子31によってそれぞれ観衆領域4内の異なる特定の部分領域H1、H2に指向されている。ここで部分領域H1、H2は、観衆領域4内で区画された一部の領域を指す。また、後述するように、各部分領域H1、H2は重なり合うよう構成されていてもよく、離間するよう構成されていても構わない。
In the above embodiment, a single light source unit has been described, but a plurality of light source units may be provided, and a fourth embodiment thereof will be described below.
FIG. 13 shows the conceptual diagram, and a plurality of light source units 21 (211 and 212) provided in the projection device 2 are provided within the range (light-shielding range) of the light-shielding unit 22 (two in this example). The form is shown. The light rays from the light source units 211 and 212 are directed to different specific partial regions H1 and H2 in the audience region 4 by the optical elements 31 constituting the screen 3, respectively. Here, the partial areas H1 and H2 refer to a part of the area partitioned within the audience area 4. Further, as will be described later, the partial regions H1 and H2 may be configured to overlap each other or may be configured to be separated from each other.

図14は、図13に示す実施例において、スクリーン3内の任意の光学素子31を取り出した場合の関係を概念的に示したものである。図13、図14に図示されるとおり、遮光部22の範囲(遮光範囲)内には複数の光源部211、212が設けられており、観衆領域4では、各光源部211、212に対応する部分領域H1、H2が形成されている。これにより観衆領域4は、複数の光源部211、212から投射された光が指向されることとなる。これにより例えば、スクリーンを構成する光学素子の設計を変えることなく、観衆領域の拡張を簡易的に行うことができる。また観衆領域内の部分領域を狭く設計することで、高輝度の光投射を実現することも可能である。 FIG. 14 conceptually shows the relationship when an arbitrary optical element 31 in the screen 3 is taken out in the embodiment shown in FIG. As shown in FIGS. 13 and 14, a plurality of light source units 211 and 212 are provided within the range (light-shielding range) of the light-shielding unit 22, and the audience area 4 corresponds to each light source unit 211 and 212. Partial regions H1 and H2 are formed. As a result, the light projected from the plurality of light source units 211 and 212 is directed to the audience area 4. Thereby, for example, the audience area can be easily expanded without changing the design of the optical elements constituting the screen. It is also possible to realize high-intensity light projection by designing a narrow partial area within the audience area.

また各光学部211、212は、同じ画像を投影する構成であってもよいが、それぞれ異なる画像を投影する構成としても構わない。例えば、異なる画像を投影する場合について説明すると、各光源部211、212に対応する部分領域H1、H2には、それぞれ異なる光源部からの光が照射されることとなる。つまり、第1の光源部211から投影される画像と、第2の光源部212から投影される画像とを異ならせることにより、観衆領域4内の各部分領域H1、H2で異なる像が視認できるため、観測場所によって投影画像を変化させることができる。 Further, the optical units 211 and 212 may be configured to project the same image, but may be configured to project different images. For example, to explain the case of projecting different images, the partial regions H1 and H2 corresponding to the light source units 211 and 212 are irradiated with light from different light source units. That is, by making the image projected from the first light source unit 211 different from the image projected from the second light source unit 212, different images can be visually recognized in the partial regions H1 and H2 in the audience area 4. Therefore, the projected image can be changed depending on the observation location.

図15は、観衆領域4の異なる位置での光源部21と遮光部22の説明であって、各光源部211、212に対応する部分領域H1、H2が連なるように配置させた場合の説明であり、図16は、図15の配置の場合の、各観衆位置A〜Fでの遮光部22の説明であって、観衆領域4内の各観測位置(A〜F)から光学素子31(311、312)を観測した場合の関係を概念的に示したものである。
観衆領域4内の観測位置Aから光学素子31を観測した場合、光学素子31に映り込む範囲は、遮光部22の位置a〜c(範囲P)である。
図16に示すように、ここで位置cには第1の光源部211が配置されているため、位置cは輝点として観測できる。このように、位置cは光学素子31の位置Zに映り込む関係となり、観測位置Aでは光学素子31の位置Zが輝点として映り込むこととなる。
同様に観測位置Bから光学素子31を観測した場合、光学素子31に映り込む範囲は、遮光部22の位置b〜d(範囲Q)である。ここで位置cには第1の光源部211が配置されているため、位置cは輝点として観測できる。この場合、位置cは光学素子31の位置Xに映り込む関係となり、観測位置Bでは光学素子31の位置Xが輝点として映り込むこととなる。このように観測位置を変えることによって、光学素子に映り込む遮光部の範囲が変化することとなる。
FIG. 15 is an explanation of the light source unit 21 and the light shielding unit 22 at different positions in the audience area 4, and is an explanation in the case where the partial regions H1 and H2 corresponding to the light source units 211 and 212 are arranged so as to be continuous. FIG. 16 is an explanation of the light-shielding portion 22 at each audience position A to F in the case of the arrangement of FIG. 15, and the optical element 31 (311) is described from each observation position (A to F) in the audience area 4. It conceptually shows the relationship when observing 312).
When the optical element 31 is observed from the observation position A in the audience area 4, the range reflected on the optical element 31 is the positions a to c (range P) of the light-shielding portion 22.
As shown in FIG. 16, since the first light source unit 211 is arranged at the position c here, the position c can be observed as a bright spot. In this way, the position c is reflected in the position Z of the optical element 31, and the position Z of the optical element 31 is reflected as a bright spot at the observation position A.
Similarly, when the optical element 31 is observed from the observation position B, the range reflected on the optical element 31 is the positions b to d (range Q) of the light-shielding portion 22. Here, since the first light source unit 211 is arranged at the position c, the position c can be observed as a bright spot. In this case, the position c is reflected in the position X of the optical element 31, and the position X of the optical element 31 is reflected as a bright spot at the observation position B. By changing the observation position in this way, the range of the light-shielding portion reflected on the optical element changes.

次に、観衆領域内の観測位置Cから光学素子31を観測した場合、光学素子31に映り込む範囲は、遮光部22の位置c〜e(範囲R)となる。ここで位置cには第1の光源部211が配置されているため、位置cは輝点として観測できる。この場合、位置cは光学素子31の位置Yに映り込む関係となり、観測位置Cでは光学素子31の位置Zが輝点として映り込むこととなる。 Next, when the optical element 31 is observed from the observation position C in the audience area, the range reflected on the optical element 31 is the positions c to e (range R) of the light-shielding portion 22. Here, since the first light source unit 211 is arranged at the position c, the position c can be observed as a bright spot. In this case, the position c is reflected in the position Y of the optical element 31, and the position Z of the optical element 31 is reflected as a bright spot at the observation position C.

次いで観測位置Dから光学素子31を観測した場合、光学素子31に映り込む範囲は、遮光部22の位置d〜f(範囲S)となる。ここで位置cには第1の光源部211が配置されているが、光学素子31には映り込まないため観測位置Dからは位置cに配置される第1の光源部211の光を確認することはできない。一方、位置fには他の第2の光源部212が配置されているため、位置fは輝点として観測できる。この場合、位置fは光学素子31の位置Zに映り込む関係となり、観測位置Dでは光学素子31の位置Zが輝点として映り込むこととなる。このように、それぞれの部分領域H1、H2において対応する各光源部211、212の光が観測できる関係となる。 Next, when the optical element 31 is observed from the observation position D, the range reflected on the optical element 31 is the positions d to f (range S) of the light-shielding portion 22. Here, the first light source unit 211 is arranged at the position c, but since it is not reflected in the optical element 31, the light of the first light source unit 211 arranged at the position c is confirmed from the observation position D. It is not possible. On the other hand, since the other second light source unit 212 is arranged at the position f, the position f can be observed as a bright spot. In this case, the position f is reflected in the position Z of the optical element 31, and the position Z of the optical element 31 is reflected as a bright spot at the observation position D. In this way, the light of the corresponding light source units 211 and 212 can be observed in the respective subregions H1 and H2.

図17は、遮光部22の範囲内に配置される複数の光源部の配置間隔について図示したものであって、各光源部(211、212、213、214)は、それぞれに対応する遮光範囲が存在する。これは、一つの光源部からの光線が、光学素子によって観衆領域内の特定の部分領域に指向される場合において、当該部分領域から観測可能な遮光部の観測範囲を示すものであり、各光源部に応じて特定される遮光範囲は異なっている。 FIG. 17 illustrates the arrangement interval of a plurality of light source units arranged within the range of the light source unit 22, and each light source unit (211, 212, 213, 214) has a light shielding range corresponding to each. Exists. This indicates the observation range of the light-shielding portion observable from the specific partial region when the light ray from one light source portion is directed to a specific partial region in the audience area by the optical element, and each light source. The light-shielding range specified depends on the part.

ここで図17(A)は、複数(3つ)の光源部211〜213が示されており、各光源部211〜213が遮光部22の範囲内に所定間隔で配置されており、一つの光源部によって特定される遮光範囲Mの2分の1の間隔(1/2間隔)L1で各光源部が配置されている(L1=M/2)。これにより、観衆領域内の各部分領域が連接するよう配置されることにより、投影画像が途切れることなく観衆領域内に画像を映すことができる。 Here, FIG. 17A shows a plurality of (three) light source units 211 to 213, and each light source unit 211 to 213 is arranged within the range of the light shielding unit 22 at predetermined intervals, and one of them. Each light source unit is arranged at an interval (1/2 interval) L1 that is half of the light shielding range M specified by the light source unit (L1 = M / 2). As a result, the projected images can be projected in the audience area without interruption by arranging the partial areas in the audience area to be connected to each other.

また図17(B)は、複数(4つ)の光源部211〜214が遮光部22の範囲内に所定間隔で配置されており、一つの光源部によって特定される遮光範囲Mの2分の1のよりも小さい間隔(1/2よりも小さい間隔)L2で各光源部が配置されている(L2<M/2)。これにより観衆領域内の各部分領域が重なり合うよう配置されることとなり、より投影画像が途切れることなく観衆領域内に画像を映すことができる。例えば、観客自身が視点を動かしながら異なる画像を観測する場合には、各画像の映り変わり(切り替わり)がよりなめらかになるという効果がある。
各光源部211〜214が異なる画像を投影する場合において、観衆領域内の各部分領域で異なる画像が映し出されることになるため、各部分領域間で視点を動かした場合には、当該部分領域の境界前後において画像が切り替わるよう視認されるため観測者に対して違和感を与えてしまう可能性がある。このような場合において、観衆領域内の各部分領域が重なり合うよう配置させることにより、当該部分領域間の画像の切り替わりが視認され難くなり画像の移り変わりがよりなめらかに認識されることとなる。
Further, in FIG. 17B, a plurality of (4) light source units 211 to 214 are arranged within the range of the light source unit 22 at predetermined intervals, which is half of the light source range M specified by one light source unit. Each light source unit is arranged at an interval smaller than 1 (an interval smaller than 1/2) L2 (L2 <M / 2). As a result, the partial areas in the audience area are arranged so as to overlap each other, and the projected image can be projected in the audience area without interruption. For example, when the spectator himself observes different images while moving the viewpoint, there is an effect that the transition (switching) of each image becomes smoother.
When the light source units 211 to 214 project different images, different images are projected in each partial region in the audience area. Therefore, when the viewpoint is moved between the partial regions, the partial region Since the image is visually switched before and after the boundary, it may give an uncomfortable feeling to the observer. In such a case, by arranging the partial areas in the audience area so as to overlap each other, it becomes difficult to visually recognize the change of the image between the partial areas, and the change of the image is recognized more smoothly.

また図17(C)は、複数(3つ)の光源部11〜213が遮光部22の範囲内に所定間隔で配置されており、一つの光源部によって特定される遮光範囲の2分の1のよりも大きい間隔(1/2よりも大きい間隔)L3で各光源部が配置されている(L3>M/2)。これにより観衆領域内の各部分領域が離間するよう配置されることとなり、観衆領域内の特定領域に画像が映り込まない領域を形成することもできる。
例えば、投影を行う施設内の都合によって、観衆対象者以外の人が行き交う場所が一部存在する場合、その一部の範囲を非視認環境とすることができる。また異なる画像を映し出す場合において、画像の切り替わりをあえて明確に認識させる場合等に有効となる。
Further, in FIG. 17C, a plurality of (three) light source units 11 to 213 are arranged within the range of the light source unit 22 at predetermined intervals, which is half of the light source range specified by one light source unit. Each light source unit is arranged at an interval larger than (L3> M / 2) of L3 (L3> M / 2). As a result, the partial areas in the audience area are arranged so as to be separated from each other, and it is possible to form an area in which the image is not reflected in the specific area in the audience area.
For example, if there is a part of the place where people other than the audience come and go due to the convenience in the facility where the projection is performed, the part of the area can be set as an invisible environment. It is also effective when a different image is projected and the switching of the image is intentionally clearly recognized.

ところで、複数の視差画像を用いた立体表示方法は知られている(例えば特開2010−54917)が、その実現手段として本投影システムを用いることができる。
本発明の投影システムは、物体を異なる視点からみたときの視差画像を投影することによって立体的な表示を行うことができる。
図18は、遮光部22の範囲内に複数の光源部(211〜215)を配置させ、各光源部には異なる視差画像(P211〜P215)を投射した場合の実施形態を概念的に示したものである。各光源部(211〜215)に対応して、観衆領域4内には複数の部分領域(H1〜H5)が形成されており、この各部分領域(H1〜H5)にはそれぞれ異なる視差画像が映し出される。このような構成により立体的な表示を可能とする。
By the way, although a stereoscopic display method using a plurality of parallax images is known (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-54917), the present projection system can be used as a means for realizing the method.
The projection system of the present invention can perform a three-dimensional display by projecting parallax images when an object is viewed from different viewpoints.
FIG. 18 conceptually shows an embodiment in which a plurality of light source units (121 to 215) are arranged within the range of the light shielding unit 22, and different parallax images (P211 to P215) are projected on each light source unit. It is a thing. A plurality of partial regions (H1 to H5) are formed in the audience area 4 corresponding to each light source unit (121 to 215), and different parallax images are formed in each of the partial regions (H1 to H5). It is projected. Such a configuration enables a three-dimensional display.

図19は、本発明に係る立体表示を可能とする投影システムの実施例を例示したものである。この実施例は、視差画像を投影する2つの光源部211、212を備え、スクリーン3の中央に配置される一人の観衆者に対して立体表示を視認させる個人投影用の構成を示すものであり、以下に具体的な数値例を示す。
・スクリーン幅(Ws):300mm
・スクリーン〜投影装置間距離(Dsp):100mm
・観衆領域幅(We):60mm(観衆者の両目の幅を想定)
・スクリーン〜観衆領域間距離(Dse):500mm
・投影装置内の光源部の数と間隔:2つ、間隔100mm
・光学素子の幅(Wm):0.1mm
・光学素子の形状:凸形状
・光学素子の曲率半径:0.3mm
・スクリーン中央のミラー:広がり角が26度、スクリーンの中心線に対するミラー中心軸の傾きは0度。
・スクリーン中央のミラー:広がり角が9度、スクリーンの中心線に対するミラー中心軸の傾きは59度。
FIG. 19 illustrates an embodiment of a projection system that enables stereoscopic display according to the present invention. This embodiment shows a configuration for personal projection, which includes two light source units 211 and 212 for projecting a parallax image, and allows one spectator arranged in the center of the screen 3 to visually recognize a stereoscopic display. , Specific numerical examples are shown below.
-Screen width (Ws): 300 mm
-Distance between screen and projection device (Dsp): 100 mm
・ Audience area width (We): 60 mm (assuming the width of both eyes of the audience)
-Distance between screen and audience area (Dse): 500 mm
-Number and spacing of light source units in the projection device: 2, spacing 100 mm
-Optical element width (Wm): 0.1 mm
-Shape of optical element: Convex shape-Radius of curvature of optical element: 0.3 mm
-Mirror in the center of the screen: The spread angle is 26 degrees, and the inclination of the mirror center axis with respect to the center line of the screen is 0 degrees.
-Mirror in the center of the screen: The spread angle is 9 degrees, and the inclination of the mirror center axis with respect to the center line of the screen is 59 degrees.

このように、本発明においては、光源部の周囲に遮光部が形成されており、観衆領域内において外乱光や迷光の混在を防止することができ、例えば野外等の明るい環境下であっても鮮明な立体像を映し出すことができる。また光源部をより増やすことにより多くの視差画像を映し出すことができ、臨場感のある立体視を可能とする。 As described above, in the present invention, a light-shielding portion is formed around the light source portion, and it is possible to prevent the mixture of ambient light and stray light in the audience area, even in a bright environment such as outdoors. A clear stereoscopic image can be projected. In addition, by increasing the number of light source units, many parallax images can be projected, enabling stereoscopic viewing with a sense of reality.

更には、光源部の設置数を増やし、かつ、部分領域の間隔を狭くしてゆくにつれて、視点を動かしたときの像の変化がより滑らかとなり、より臨場感のある立体像の表示が可能となる。また部分領域の間隔が右眼と左眼の間隔程度に狭くすることで、右眼と左眼とで異なる視差画像を視認することができ両眼視差による立体視を可能とし、また視点を動かしたときの運動視差による像の変化も知覚することができ、より臨場感のある立体表示が可能となる。 Furthermore, as the number of light source units installed is increased and the spacing between partial areas is narrowed, the change in the image when the viewpoint is moved becomes smoother, making it possible to display a more realistic stereoscopic image. Become. In addition, by narrowing the distance between the partial regions to about the distance between the right eye and the left eye, different parallax images can be visually recognized between the right eye and the left eye, enabling stereoscopic vision by binocular parallax and moving the viewpoint. It is also possible to perceive changes in the image due to motion parallax at that time, and a more realistic stereoscopic display becomes possible.

さらに特開2002−258215に記載のように、片眼に複数の視差画像が同時に入る程度に部分領域の間隔を狭く設計することで、実際に存在する立体物に対して焦点調節した場合と同様の状態を作り出すことができ、より自然に立体像を知覚することが可能となる。また別の手段として、各部分領域が重なり合うよう各光源部を配置させることにより、特定位置において複数の視差画像を投影することができ、片眼に複数の視差画像を映し込むことで、より自然な立体表示を可能とすることもできる。 Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-258215, by designing the space between the partial regions to be narrow enough to allow a plurality of parallax images to enter one eye at the same time, the focus is adjusted to an actually existing three-dimensional object. It is possible to create the state of, and to perceive a three-dimensional image more naturally. As another means, by arranging each light source unit so that each partial region overlaps, a plurality of parallax images can be projected at a specific position, and by projecting a plurality of parallax images on one eye, it is more natural. It is also possible to enable a three-dimensional display.

本発明にかかるスクリーンの形状は平面に限定されるものではなく、例えば、湾曲形状、柱形状(円筒形状)等の様々な形状が採用でき、また視界の一部乃至全部を覆うようなドーム形状であっても構わない。 The shape of the screen according to the present invention is not limited to a flat surface, and various shapes such as a curved shape and a pillar shape (cylindrical shape) can be adopted, and a dome shape that covers a part or all of the field of view. It doesn't matter.

また光学素子は、光源部から投射される光線を任意の部分領域に指向させるものであれどのような形状のものでも構わない。例えば、任意に設定される部分領域によって円形状、楕円形状、多角形状等を採用することができ、これら光学素子を縦横に配置させることでスクリーンが構成される。 Further, the optical element may have any shape as long as it directs the light beam projected from the light source unit to an arbitrary partial region. For example, a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, or the like can be adopted depending on a partial region set arbitrarily, and a screen is configured by arranging these optical elements vertically and horizontally.

1 :投影システム
2 :投影装置
21 :光源部
211〜215:各光源部
22 :遮光部
3 :スクリーン
31 :光学素子
4 :観衆領域
5 :輝点(光入射位置)
M :遮光範囲
H :部分領域

1: Projection system 2: Projection device 21: Light source unit 211-215: Each light source unit 22: Shading unit 3: Screen 31: Optical element 4: Audience area 5: Bright spot (light incident position)
M: Shading range H: Partial area

Claims (8)

画像を投影する投影装置と、その画像が投影されるスクリーンとを備えた投影システムにおいて、
前記投影装置は、光源部と、当該光源部の周囲に延設された遮光部とを備え、
前記スクリーンは、前記光源部からの光線の進行方向を変化させる光学素子が縦横に複数配列されており、
前記各光学素子は、前記光源部からの光入射位置によって、それぞれ観衆領域内の異なる特定の位置に光線を指向させるとともに、
前記遮光部は、前記観衆領域内のいずれの位置からみても、前記各光学素子の全域が、当該遮光部の範囲内のみを映し込むように構成されていることを特徴とする投影システム。
In a projection system with a projection device that projects an image and a screen on which the image is projected.
The projection device includes a light source unit and a light-shielding unit extending around the light source unit.
In the screen, a plurality of optical elements that change the traveling direction of light rays from the light source unit are arranged vertically and horizontally.
Each of the optical elements directs a light beam to a different specific position in the audience area depending on the position of light incident from the light source unit, and also
The projection system is characterized in that the light-shielding portion is configured so that the entire area of each optical element reflects only within the range of the light-shielding portion when viewed from any position in the audience area.
前記光学素子は、反射体で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の投影システム。 The projection system according to claim 1, wherein the optical element is composed of a reflector. 前記光学素子は、透光性の光学レンズで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の投影システム。 The projection system according to claim 1, wherein the optical element is composed of a translucent optical lens. 前記光源部は、前記遮光部の範囲内に複数設けられており、
各光源部からの光線は、前記光学素子によって、それぞれ観衆領域内の異なる特定の部分領域に指向されることを特徴とする請求項1に記載の投影システム。
A plurality of the light source units are provided within the range of the light-shielding unit.
The projection system according to claim 1, wherein the light rays from each light source unit are directed by the optical element to different specific partial regions in the audience area.
ひとつの光源部によって特定される遮光範囲の略1/2の間隔で、隣接する光源部が配置されていることを特徴とする請求項4に記載の投影システム。 The projection system according to claim 4, wherein adjacent light source units are arranged at an interval of approximately 1/2 of the shading range specified by one light source unit. ひとつの光源部によって特定される遮光範囲の略1/2よりも小さい間隔で、隣接する光源部が配置されていることを特徴とする請求項4に記載の投影システム。 The projection system according to claim 4, wherein adjacent light source units are arranged at intervals smaller than approximately 1/2 of the shading range specified by one light source unit. ひとつの光源部によって特定される遮光範囲の略1/2よりも大きい間隔で、隣接する光源部が配置されていることを特徴とする請求項4に記載の投影システム。 The projection system according to claim 4, wherein adjacent light source units are arranged at intervals larger than approximately 1/2 of the shading range specified by one light source unit. 各光源部は、それぞれ異なる画像を投影することを特徴とする請求項4に記載の投影システム。


The projection system according to claim 4, wherein each light source unit projects a different image.


JP2019562816A 2017-12-28 2018-11-07 Projection system Active JP6872178B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017254362 2017-12-28
JP2017254362 2017-12-28
PCT/JP2018/041321 WO2019130837A1 (en) 2017-12-28 2018-11-07 Projection system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019130837A1 true JPWO2019130837A1 (en) 2020-12-03
JP6872178B2 JP6872178B2 (en) 2021-05-19

Family

ID=67066942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019562816A Active JP6872178B2 (en) 2017-12-28 2018-11-07 Projection system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6872178B2 (en)
WO (1) WO2019130837A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110764342A (en) * 2019-11-19 2020-02-07 四川长虹电器股份有限公司 Intelligent projection display device and adjustment method of projection picture thereof

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2075853A (en) * 1930-08-08 1937-04-06 Clarence W Kanolt Projection of pictures for viewing in stereoscopic relief
JPH07120835A (en) * 1993-10-27 1995-05-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Multilingual display device
US5696625A (en) * 1989-12-29 1997-12-09 Malifaud; Pierre Leon A. Distributor for electromagnetic radiation, particularly a projection screen
JP2006154144A (en) * 2004-11-26 2006-06-15 Olympus Corp Multi-vision projector system
JP2007264261A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Toshiba Corp Projection type stereoscopic display device
JP3180075U (en) * 2009-07-31 2012-12-06 バロー ティボール Device for displaying 3D images
JP2014191128A (en) * 2013-03-27 2014-10-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Multi-directional video display device and multi-directional video display method
JP2015081965A (en) * 2013-10-22 2015-04-27 株式会社Jvcケンウッド Image display device and non-plane surface type screen
JP2015148710A (en) * 2014-02-06 2015-08-20 日本電信電話株式会社 Screen and multi-oriented video display system
JP2017063457A (en) * 2011-06-13 2017-03-30 ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション High directivity screen

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2075853A (en) * 1930-08-08 1937-04-06 Clarence W Kanolt Projection of pictures for viewing in stereoscopic relief
US5696625A (en) * 1989-12-29 1997-12-09 Malifaud; Pierre Leon A. Distributor for electromagnetic radiation, particularly a projection screen
JPH07120835A (en) * 1993-10-27 1995-05-12 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Multilingual display device
JP2006154144A (en) * 2004-11-26 2006-06-15 Olympus Corp Multi-vision projector system
JP2007264261A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Toshiba Corp Projection type stereoscopic display device
JP3180075U (en) * 2009-07-31 2012-12-06 バロー ティボール Device for displaying 3D images
JP2017063457A (en) * 2011-06-13 2017-03-30 ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション High directivity screen
JP2014191128A (en) * 2013-03-27 2014-10-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Multi-directional video display device and multi-directional video display method
JP2015081965A (en) * 2013-10-22 2015-04-27 株式会社Jvcケンウッド Image display device and non-plane surface type screen
JP2015148710A (en) * 2014-02-06 2015-08-20 日本電信電話株式会社 Screen and multi-oriented video display system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019130837A1 (en) 2019-07-04
JP6872178B2 (en) 2021-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100600459B1 (en) Three-dimensional display method and device therefor
EP2160905B1 (en) Multi-user autostereoscopic display
JP6742437B2 (en) Three-dimensional display system and method based on division multiplexing of an observer&#39;s entrance pupil
US9329390B2 (en) Image display apparatus
JP3955589B2 (en) 3D display device
JP6030578B2 (en) Light source control device and video display device
JP5834430B2 (en) Display device
JP7437498B2 (en) Light field virtual and mixed reality system with foveated projection
JP6327806B2 (en) Display device
JPH09318911A (en) Stereoscopic image display device
JPH06319093A (en) Head part fitting type video display device
JP6872178B2 (en) Projection system
TW202102892A (en) Head-up display device with autostereoscopic reflective diffuser wherein both eyes can receive images with different parallaxes to generate a better 3D stereoscopic image so as to improve the driving safety
JP5888742B2 (en) 3D display device
JP2018040842A (en) Head-up display device
JP2006276292A (en) Image display system
JP6614665B2 (en) 3D display
CN113589540B (en) Beam-expanding optical film, display device and multi-directional beam-expanding optical film
JP7433902B2 (en) display device
KR20020035564A (en) Compound lens arrangement for use in lens arrays
JP4595485B2 (en) Video display system
JP2017083694A (en) Display device
JP2009025672A (en) Image viewing device
JP4888543B2 (en) Video display system
JP7111070B2 (en) head-up display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200402

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210319

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210401

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6872178

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250