WO2005096073A1 - 投写型表示装置および投写型表示システム - Google Patents

Abstract

　投写型表示装置Ｄは、画像を構成する各画素の画素値Ｃgおよび奥行き値Ｃzを取得する取得手段２と、画素値に応じた画素表示光Ｌdを画素ごとに出射する光出射手段３と、画素表示光Ｌdを投写面８のうち当該画素に対応した位置に導く導光体５と、画素表示光Ｌdが投写面８に到達するまでの光路長を当該画素の奥行き値Ｃzに応じて変化させる。導光体５は、相互に対向する鏡面５１１ａを有する反射体５１を有する。光路長制御手段３は、画素表示光が反射体５１の鏡面５１１ａにて反射される回数を当該画素の奥行き値Ｃzに応じて変化させる。 　

Description

明 細 書

投写型表示装置および投写型表示システム

技術分野

[0001] 本発明は、画像を立体視するための技術に関する。

背景技術

[0002] 観察者に画像を立体視させるための種々の方法が従来から提案されて 、る。例え ば、特許文献 1には、相互に視差を有する右目用画像と左目用画像とが合成された 画像を表示装置に表示させ、このうち右目用画像を観察者の右目のみに視認させる 一方、左目用画像を観察者の左目のみに視認させる方法が開示されている。この方 法によれば、観察者は、右目用画像と左目用画像との視差 (以下「左右視差」という） の大きさに応じた奥行き感を知覚することができる。

[0003] 特許文献 1 :特開 2002— 123842 (段落 0002および段落 0005)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、この種の技術においては左右視差を特定の範囲内に制限する必要 がある。左右視差が余りに大きいと、画像を視認する観察者が眼精疲労を感じたり船 酔いのように気分が悪くなつたりする場合や、左目用画像と右目用画像とが別個の画 像として認識される結果として観察者が立体感を知覚し得ない場合が生じ得る力ゝらで ある。より具体的には、観察者が立体感を知覚できる左右視差は最大でも表示装置 の画面において 8mm程度（プロジェクタによるスクリーンへの投写により画像を拡大 して表示する場合には 6. 5cm程度)である。したがって、この限界を超えた左右視差 に対応する奥行き感を観察者に知覚させることはできない。例えば、長さ lmmの範 隨こ 3個ないし 4個の画素が配列された表示装置にて立体感が知覚され得る画像を 表示させようとすると、左右視差の最小単位は表示装置の 1画素（1ピクセル)である から、立体感の段階数 (利用者が知覚する奥行きの段階数)は 24ないし 32段階に制 限されることとなる。このように、左右視差を有する画像を観察者に視認させる方法で は、充分な奥行き感を観察者に知覚させることができないという問題があった。本発 明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、奥行き感に富んだ画像を観察者 に知覚させ得る仕組みを提供することを目的として！、る。

課題を解決するための手段

[0005] 上述した課題を解決するために、本発明に係る投写型表示装置は、画像を構成す る各画素の画素値および奥行き値を取得する取得手段と、前記画素値に応じた光を 画素ごとに出射する光出射手段と、前記光出射手段からの画素ごとの出射光を投写 面の当該画素に対応した位置に導く導光体と、前記光出射手段からの画素ごとの出 射光が前記投写面に到達するまでの光路長を当該画素の前記奥行き値に応じて変 化させる制御手段とを具備する。例えば、奥行き値が大きいほど観察者 (利用者）に 知覚される奥行きが大きくなるように奥行き値が定められた構成のもとでは、光路長 制御手段は、奥行き値が大きいほど光出射手段力も投写面に到達するまでの光路 長が長くなるように画素ごとに光路長を制御する。このような構成によれば、光出射手 段からの出射光が投写面に到達するまでの光路長が奥行き値に応じて画素ごとに調 整されるから、投写面に投写された画像を視認する観察者は奥行き値に応じた奥行 き感を知覚することができる。し力も、この構成においては、従来の技術のような画像 の左右視差は原理的に不要である。したがって、左右視差に制限されることなく充分 な奥行き感をもった画像を観察者に知覚させることができる。

[0006] また、本発明に係る投写型表示装置は、画像を構成する各画素の画素値および奥 行き値を取得する取得手段と、前記画素値に応じた光を画素ごとに出射する光出射 手段と、相互に対向する光反射面を有する反射体であって、前記光出射手段からの 画素ごとの出射光を前記各反射面にて反射させて投写面の当該画素に対応した位 置に導く反射体と、前記光出射手段からの画素ごとの出射光が前記反射体の光反 射面にて反射される回数を当該画素の前記奥行き値に応じて変化させる制御手段と を具備する。例えば、奥行き値が大きいほど観察者に知覚される奥行きが大きくなる ように奥行き値が定められた構成のもとでは、制御手段は、奥行き値が大きいほど反 射体における反射回数が多くなるように反射回数を制御する。このような構成によれ ば、光出射手段力 の出射光が投写面に到達するまでの反射回数が多いほど観察 者によって知覚される奥行きは大きくなる。しかも、この構成においては、反射体にお ける反射回数に応じた奥行きを観察者が知覚することとなるから、従来の技術のよう な画像の左右視差は原理的に不要である。したがって、左右視差に制限されることな く充分な奥行き感を持った画像を観察者に知覚させることができる。

[0007] 反射体における反射回数を制御するための構成としては、光出射手段からの出射 光が反射体に入射する位置や角度を変化させる構成が採用され得る。このような構 成としては、光出射手段の姿勢 (特に角度)を奥行き値に応じて変化させる構成が考 えられる。し力しながら、光出射手段は、例えば光源や光源からの出射光を画素値に 応じて変調する機器といった種々の要素からなる場合が多いから、この角度を変化さ せるためには複雑で大規模な構成が不可欠となる可能性が高い。そこで、本発明の 望ましい態様においては、前記光出射手段からの出射光を反射させて前記反射体 に導く反射部材を設け、制御手段が、前記反射部材による反射光が前記反射体の 光反射面に入射する角度が前記奥行き値に応じた角度となるように前記反射部材を 駆動する。この態様においては、反射部材によって反射した光出射手段からの出射 光が反射体に入射する角度は制御手段によって変化させられ、この入射角度に応じ た回数だけ反射体にて反射したうえで投写面に到達する。この構成によれば、光反 射性を有する反射部材を駆動すれば足りるから、光制御手段の姿勢を制御する場合 と比較して構成の簡略ィ匕ゃ小型化を図ることができるという利点がある。ただし、光制 御手段の姿勢が制御される構成や、この構成と反射部材を駆動する構成とを組み合 わせた構成も本発明にお ヽては採用され得る。

[0008] 光出射手段からの出射光を反射部材にて反射させる態様としては、前記光出射手 段からの出射光の方向に対する角度が変化し得るように支持された部材を反射部材 として利用し、前記制御手段が、前記奥行き値に応じて前記反射部材の角度を制御 する態様が採用され得る。このような反射部材としては、例えば公知のマイクロミラー デバイスが採用される。さらに他の態様においては、前記反射部材が、回転軸を中 心として回転し得るように支持され、かつ、前記光出射手段からの出射光の方向に対 する角度が前記回転軸の周方向に変化する反射面を有する部材であり、前記制御 手段が、前記反射部材を前記奥行き値に応じた角度に回転させる。

[0009] ところで、本発明にお 、ては、投写面を区画した各領域 (以下「単位領域」 t 、う）に 対して各画素に対応した光が照射されることとなる。この構成においては、反射体に おけ る反射回数が多いほど光出射手段力 出射された光束の断面積 (以下「光束 断面積」という）が小さくなるから、投写面に到達した光の光束断面積が単位領域の 面積よりも小さくなる場合がある（図 7 (b)参照)。この場合には、単位領域のうち光束 が照射された領域の周囲に光が照射されない領域が生じるから、表示品位の低下を 招きかねない。そこで、本発明の望ましい態様において、前記制御手段は、前記反 射部材による反射光が前記反射体の光反射面に入射する角度が前記奥行き値に応 じた角度となるように前記反射部材を駆動するとともに、その状態から前記反射部材 を揺動させる。この態様によれば、反射部材を揺動させることにより、単位領域に照 射される光束を当該単位領域内において微細に移動させる（いわば単位領域の全 体を光束によって塗り潰す)ことができる力ら、反射体における反射回数が多 、場合 であっても、観察者には単位領域の全体に光が照射されているように認識される。し たがって、反射回数が過多となった場合であってもこれに起因した表示品位の低下 が抑えられる。

[0010] あるいは、反射回数が多いほど投写面における光束の断面積が小さくなるのである から、反射回数が多い場合ほど (すなわち奥行き値が大きいほど）、光出射手段から の出射光の光束断面積を予め大きく調整しておく構成も採用され得る。すなわち、こ の態様においては、前記光出射手段からの出射光の光束断面積を前記奥行き値に 応じて変化させる光束調整手段が設けられる。例えば、前記制御手段が、前記奥行 き値が大きいほど前記反射体における反射回数が多くなるように当該反射回数を変 化させる構成のもとでは、前記光束調整手段は、前記奥行き値が大きいほど前記光 出射手段からの出射光の光束断面積が大きくなるように当該光束断面積を変化させ る。この態様によれば、投写面に到達した光束を単位領域の全体に行き渡らせること ができるから、反射体における反射に伴なつて光束断面積が縮小したとしても、これ に起因した表示品位の低下は抑制される。

[0011] また、投写型表示装置から投写面までの光路長は画素の位置に応じて相違する。

したがって、たとえ反射体における反射回数を奥行き値に応じて変化させたとしても、 光出射手段から出射して投写面に到達するまでの光路長は、この光路長の相違に 起因して奥行き値に応じた光路長力 ずれる可能性がある。そこで、本発明の望まし い態様においては、前記各画素の奥行き値を前記投写面における当該画素に対応 した位置に応じて補正する補正手段が設けられ、前記制御手段は、前記光出射手 段からの出射光が前記反射体の光反射面にて反射される回数を前記補正手段によ る補正後の奥行き値に応じて制御する。例えば、前記補正手段は、一の画素と他の 画素とについて同一の奥行き値が与えられたときに、前記光出射手段からの出射光 が前記投写面に到達するまでの光路長が前記一の画素と前記他の画素とで略同一 となるように前記奥行き値を補正する。この態様によれば、投写面における投写位置 に応じて奥行き値が補正されるから、奥行き値を精度よく反映させた画像の表示が実 現される。

[0012] 本発明は、以上に説明した投写型表示装置を用いた投写型表示システムとしても 特定される。すなわち、このシステムは、投写面を有するスクリーンと当該スクリーンに 画像を投写する投写型表示装置とを具備し、投写型表示装置は、画像を構成する各 画素の画素値および奥行き値を取得する取得手段と、前記画素値に応じた光を画 素ごとに出射する光出射手段と、前記光出射手段からの画素ごとの出射光を投写面 の当該画素に対応した位置に導く導光体と、前記光出射手段からの画素ごとの出射 光が前記投写面に到達するまでの光路長を当該画素の前記奥行き値に応じて変化 させる制御手段とを具備する。この構成によれば、本発明に係る投写型表示装置と 同様の作用効果が得られる。

[0013] なお、前記スクリーンの投写面は、前記投写型表示装置からの出射光を反射させる 第 1の反射面と前記第 1の反射面による反射光を観察側に反射させる第 2の反射面 とを面状に配列してなることが望ましい。この態様によれば、投写型表示装置からの 出射光を確実に観察側に出射させることができる。特に、前記第 1の反射面を略水平 面とし、かつ前記第 2の反射面は前記第 1の反射面に対して所定の角度 (例えば 45 度)をなす面とすれば、観察者が投写面に映り込む (すなわち観察者が自身の姿を 投写面に認識する）ことが回避される。さらに、第 2の反射面を区分した複数の単位 部の各々を、当該単位部の中央部が周縁よりも突出した曲面とすれば、第 2の反射 面における反射光を広い範囲に出射させることができるから、大勢の観察者が大型 のスクリーンにて画像を視認する場合に特に好適である。第 2の反射面を略平面とす れば、この反射面の各単位部を曲面とした場合と比較して、スクリーンの製造工程の 簡略化や製造コストの低減が図られる。また、前記第 1の反射面を区分した複数の単 位部の水平面に対する角度を、前記投写型表示装置からの出射光が当該各単位部 に到達する角度に応じて前記単位部ごとに選定すれば、投写面の位置に応じた画 像の表示ムラが抑制される。

発明の効果

[0014] 本発明によれば、奥行き感に富んだ画像を観察者に知覚させることができる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]本発明の実施形態に係る投写型表示システムの構成を示すブロック図である。

[図 2]同投写型表示システムにより表示される画像の構成を示す図である。

[図 3]同投写型表示システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。

[図 4]光路長制御手段の具体的な構成を示すブロック図である。

[図 5]光路長制御手段において参照されるテーブルの内容を示す図である。

[図 6]スクリーンの構成を示す正面図である。

[図 7(a)]画素表示光の像が単位領域の全域に行き渡った様子を示す図である。

[図 7(b)]画素表示光の像が単位領域の一部分のみに行き渡った様子を示す図であ る。

[図 8]本発明の第 2実施形態における光路長制御手段の構成を示す図である。

[図 9(a)]図 8における IXa— IXa線からみた断面図である。

[図 9(b)]図 8における IXb-IXb線からみた断面図である。

[図 9(c)]図 8における IXc— IXc線からみた断面図である。

[図 10(a)]投写型表示装置と投写面との位置関係を示す正面図である。

[図 10(b)]投写型表示装置と投写面との位置関係を示す側面図である。

[図 11]本発明の第 3実施形態の他の態様における光路長制御手段の構成を示すブ ロック図である。

[図 12]本発明の第 4実施形態に係る投写型表示システムのうち光出射手段の構成を 示す図である。 圆 13(a)]本発明の第 5実施形態に係る投写型表示システムのうちスクリーンの構成を 示す正面図である。

[図 13(b)]同スクリーンの各部の拡大図である。

圆 14(a)]本発明の第 6実施形態に係る投写型表示システムのうちスクリーンにおける 第 2の鏡面の構成を示す正面図および端面図である。

圆 14(b)]同実施形態における第 2の鏡面の他の構成を示す正面図および端面図で ある。

圆 14(c)]同実施形態における第 2の鏡面の他の構成を示す正面図および端面図で ある。

圆 15]本発明の第 7実施形態に係る投写型表示システムの構成を示すブロック図で ある。

圆 16]同実施形態の第 1の態様に係る投写型表示システムに用いられる画像が撮像 される様子を示す図である。

圆 17]同実施形態の第 2の態様に係る投写型表示システムの構成を示す斜視図で ある。

[図 18(a)]変形例 1に係る反射体の構成を示す斜視図である。

[図 18(b)]変形例 1に係る反射体の構成を示す斜視図である。

[図 18(c)]変形例 1に係る反射体の構成を示す斜視図である。

[図 19]変形例 4に係る投写型表示システムの構成を示す図である。

[図 20]変形例 4に係る投写型表示システムの構成を示す図である。

符号の説明

DS……投写型表示システム、 D……投写型表示装置、 1……記憶手段、 2……取 得手段、 3……光出射手段、 31……光源、 32……レンズ、 35……光束調整手段、 3 51……板状部材、 351a……スリット、 352……回転軸、 355……制御手段、 4…… 光路長制御手段、 41, 42……調整用反射部材、 411, 421……鏡面、 412……支 点、 413……金属板、 422…一回転軸、 45……制御手段、 47……補正手段、 451 ……指示手段、 452……磁場発生器、 5……導光体、 51, 52, 53, 54……反射体 、 511……反射部材、 511a……鏡面、 58…一出力用反射部材、 581……鏡面、 S ……スクリーン、 6 (6-1 , 6-2, 6-3, 6-4, 6-5、 6-6, 6-7, 6-8, 6-9)……撮像装置、 70……筐体、 8……投写面、 81……第 1の鏡面、 82……第 2の鏡面、 TBL……テー ブル、 Ld……画素表示光、 Au……単位領域、 Pu……単位部 Pu、 Ls……水平面、 I m……像、 Cg……画素値、 Cz……奥行き値。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に示す各図にお いては、説明の便宜のために、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異 ならせてある。

[0018] A :第 1実施形態

図 1は、本発明の第 1実施形態に係る投写型表示システム DSの構成を示すブロッ ク図である。同図に示されるように、この投写型表示システム DSは、投写型表示装置

Dと、投写面 8を有するスクリーン Sとを有する。なお、図 1においては、光の経路が実 線の矢印にて示される一方、電気信号 (データ）の経路が破線の矢印にて示されて いる。

[0019] 投写型表示装置 Dは、複数の色彩からなるカラー画像 (以下「表示画像」という）を スクリーン Sの投写面 8に投写するための装置であり、記憶手段 1、取得手段 2、光出 射手段 3、光路長制御手段 4および導光体 5を有する。このうち記憶手段 1は、表示 画像を構成する画素ごとに画素値 Cgおよび奥行き値 Czを記憶する手段である。例 えば、磁気ディスクを内蔵したハードディスク装置や、 CD— ROMに代表される可搬 型の記録媒体を駆動する装置、あるいは RAMなどの半導体メモリと 、つた各種の装 置が記憶手段 1として採用され得る。

[0020] 画素値 Cgは、各画素による表示の内容を示す数値であり、例えば、赤色、緑色お よび青色の各色の階調値が画素値 Cgとして指定される。奥行き値 Cz (Z値)は、観察 者 Uが各画素につ 、て知覚すべき奥行きを示す数値であり、奥行き値 Czが大き 、ほ ど観察者 Uに知覚される奥行きが大きくなる (すなわち、より奥に位置すると観察者 U に知覚される）ように定められている。換言すると、観察者 Uに知覚される奥行きが小 さくなるほど奥行き値 Czとして小さい数値が定められる。画像をグレースケールとして 表現したときの各画素の階調値、あるいはこの階調値に対して種々の補正を施すこと により算定される数値が奥行き値 Czとして利用される。本実施形態においては、図 2 に示されるように、縦 m行 X横 n列に配列された画素によって表示画像が構成される 場合を想定する（mおよび nはともに自然数)。このため、合計「m X n」個の画素の各 々について画素値 Cgと奥行き値 Czとが記憶手段 1に記憶されている。取得手段 2は 、各画素の画素値 Cgおよび奥行き値 Czを画素ごとに順次に記憶手段 1から読み出 し、画素値 Cgを光出射手段 3に出力する一方、奥行き値 Czを光路長制御手段 4に 出力する。

光出射手段 3は、取得手段 2から入力された画素値 Cgに応じた光を画素ごとに出 射する手段である。図 1に示されるように、この光出射手段 3は、光源 31とレンズ 32と を有する。このうち光源 31は、赤色、緑色および青色の各色に対応する波長の成分 が画素値 Cgによって指定された光量とされた光 (以下「画素表示光」 、う） Ldを画 素ごとに出射する。より具体的には、光源 31は、赤色、緑色および青色の各色に対 応する発光ダイオードを有し、これら各色の発光ダイオードの発光量を画素値 Cgに より各色ごとに指定される階調値に応じて制御する。レンズ 32は、光源 31から出射し た画素表示光 Ldを略平行光に変換するための凸レンズ (コンデンサレンズ)である。 この構成のもと、光出射手段 3は、複数の画素の各々に対応する画素表示光 Ldを予 め定められた期間（以下「単位期間」という）ごとに順番に出力する。本実施形態にお いては、図 2に矢印にて示されるように、画素表示光 Ldの出力の対象となる画素が各 行ごとに左から右に向かって単位時間ごとに切り替えられるとともに、その対象となる 行が上部から下部に向力つて切り替えられるようになつている。すなわち、図 3に示さ れるように、第 1番目の単位時間には第 1行に属する第 1列目の画素に対応する画素 表示光 Ldが当該期間の始点から終点までにわたって出力され、第 2番目の単位時 間には第 1行に属する第 2列目の画素に対応する画素表示光 Ldが出力され、第 1行 に属する合計 n個の画素の各々について画素表示光 Ldが出力されると、今度は第 2 行に属する第 1列目の画素力 第 n列目までの画素の各々について順次に画素表 示光 Ldが出力され、以後はこのような出力動作がひとつの画像（1フレーム）にわたつ て繰り返されることとなる。複数の静止画像を時間軸上に配列してなる動画像が表示 画像とされる場合には、この一連の動作が表示画像ごとに繰り返される。 [0022] 図 1に示されるように、光出射手段 3から出射された画素表示光 Ldは光路長制御手 段 4を経由して導光体 5に入射する。この導光体 5は、光出射手段 3から画素ごとに 出射する画素表示光 Ldをスクリーン Sの投写面 8のうち当該画素に対応する位置に 導くための手段である。スクリーン Sの投写面 8には、表示画像を構成する画素の各 々に対応した単位領域 Auが画定される。すなわち、投写面 8には表示画像における 画素の配列に対応するように縦 m行 X横 n列にわたって単位領域 Auが画定される。 第 i行 (iは 1≤ i≤ mを満たす自然数）に属する第 j列目（jは 1≤ j≤ nを満たす自然数） の画素に対応する画素表示光 Ldは、導光体 5により、投写面 8における第 i行の第 j 列目の単位領域 Auに導かれる。

[0023] 図 1に示されるように、導光体 5は反射体 51と出力用反射部材 58とを有する。このう ち反射体 51は、相互に対向する一対の反射部材 511を各々の板面が略平行となる ように離間した状態にて配置した構成となって 、る。各反射部材 511のうち他方の反 射部材 511と対向する板面には鏡面 51 laが形成されている。各鏡面 51 laはその表 面に到達した光を鏡面反射 (全反射)させる。この構成のもと、光路長制御手段 4から 入射した画素表示光 Ldは、各鏡面 51 laにて交互に反射を繰り返したうえで当該反 射体 51から出射する。出力用反射部材 58は、反射体 51から出射した画素表示光 L dをスクリーン Sの投写面 8に反射させるための部材であり、その表面に到達した画素 表示光 Ldを鏡面反射させる鏡面 581を有する。上述したように、出力用反射部材 58 によって反射された画素表示光 Ldは投写面 8のうち対応する単位領域 Auに照射さ れる。

[0024] 光路長制御手段 4は、光出射手段 3から出射された画素表示光 Ldが投写面 8に到 達するまでに経由する光路長を当該画素の奥行き値 Czに応じて変化させるための 手段である。本実施形態のように観察者 Uに知覚させるべき奥行きが大きくなるほど 奥行き値 Czとして大きい数値が定められている場合、光路長制御手段 4は、取得手 段 2から入力される奥行き値 Czが大きいほど光路長が長くなるように画素表示光 Ld の光路長を変化させる。さらに詳述すると、光路長制御手段 4は、光出射手段 3から 画素ごとに出射する画素表示光 Ldが反射体 51の各鏡面 51 laにて反射する回数（ 以下「反射回数」という）を当該画素の奥行き値 Czに応じて変化させる。ここで、各鏡 面 51 laの位置関係は固定されているから、反射回数は画素表示光 Ldが反射体 51 に入射する角度または位置に応じて相違することとなる。本実施形態における光路 長制御手段 4は、画素表示光 Ldが反射体 51に入射する角度を奥行き値 Czに応じて 変化させる。より具体的には、光路長制御手段 4は、取得手段 2から入力される奥行 き値 Czが大き 、ほど反射回数が多くなるように（奥行き値 Czが小さ 、ほど反射回数 が少なくなるように）画素表示光 Ldの反射体 51に対する入射角度を変化させる。

[0025] 図 4は、光路長制御手段 4の具体的な構成を示すブロック図である。図 1および図 4 に示されるように、光路長制御手段 4は、調整用反射部材 41と制御手段 45とを有す る。このうち調整用反射部材 41は、光出射手段 3から出射した画素表示光 Ldを反射 して反射体 51に導くための略矩形状の板状部材であり、その表面に到達した画素表 示光 Ldを鏡面反射させる鏡面 411を有する。この調整用反射部材 41は、支点 412 を介して投写型表示装置 Dの筐体（図示略）に支持されており、この支点 412を中心 として X方向および Y方向（各方向は相互に直交する）に回動され得るようになつてい る。さらに、調整用反射部材 41のうち支点 412の反対側には磁性体からなる金属板 413が配設されている。

[0026] 制御手段 45は、取得手段 2から入力される奥行き値 Czに応じて調整用反射部材 4 1の姿勢を制御するための手段であり、図 4に示されるように、指示手段 451と複数の 磁場発生器 452とを有する。各磁場発生器 452は、指示手段 451による制御のもと に磁場を発生する手段であり、印加された電圧に応じた強さの磁場を発生するコイル を含んで構成される。指示手段 451は、取得手段 2から入力される奥行き値 Czに応 じた電圧を各磁場発生器 452に供給することにより、この奥行き値 Czに応じた強さの 磁場を各磁場発生器 452によって発生させる。こうして発生した磁場によって調整用 反射部材 41の金属板 413に磁力が作用し、この結果、水平面 Lsに対する調整用反 射部材 41の角度が奥行き値 Czに応じた角度 Θとなるように当該調整用反射部材 41 が駆動されるのである。

[0027] このような駆動を実行するために、指示手段 451は、記憶手段（図示略）に保持さ れたテーブル TBLを参照する。このテーブル TBLにおいては、図 5に示されるように、 取得手段 2から入力され得る奥行き値 Cz (Czl、 Cz2、 ···）ごとに、各画素の位置と、 調整用反射部材 41に対する駆動の内容 (以下「駆動内容」 t 、う）と、調整用反射部 材 41を振動させるときの振幅 Am (Ami、 Am2、…；)とが対応づけられている。本実施 形態においては磁場発生器 452により発生された磁場によって調整用反射部材 41 を駆動するため、テーブル TBLの各駆動内容としては、各磁場発生器 452に対して 供給されるべき電圧が指定されている。このテーブル TBLの内容は、画素ごとの画素 表示光 Ldが投写面 8のうち当該画素に対応する単位領域 Auに到達し、かつ、反射 体 51における画素表示光 Ldの反射回数が奥行き値 Czに応じた回数となるように予 め定められている。指示手段 451は、第 1に、取得手段 2から入力された奥行き値 Cz をテーブル TBLから検索するとともに、この検索された奥行き値 Czに対応づけられた 駆動内容のうち今回の奥行き値 Czの対象となる画素に対応したものを読み出す。こ こで、指示手段 451は、ひとつの表示画像を構成する各画素の奥行き値 Czが入力さ れるたびにカウンタ（図示略)の計数値をインクリメントしていき、この計数値に基づい て画素の位置を特定する。あるいは、取得手段 2が奥行き値 Czとともに画素の位置を 指示手段 451に通知する構成としてもよい。第 2に、指示手段 451は、先に読み出し た駆動内容にて指定されている電圧を各磁場発生器 452に供給することによって調 整用反射部材 41を駆動する。この結果、図 3に示されるように、調整用反射部材 41 の角度 Θは、画素表示光 Ldの出力に同期して単位時間ごとに奥行き値 Czに応じた 角度に変化する。なお、調整用反射部材 41の角度 Θが単位期間において微細に変 動する点やテーブル TBLにお 、て各奥行き値 Czに対応づけられた振幅 Amにつ ヽ ては後述する。

次に、スクリーン Sの構成を説明する。図 6は、スクリーン Sを投写面 8の正面からみ た構成を示す平面図である。図 6における I I線からみた断面が図 1に図示されたス クリーン Sの断面に相当する。図 1および図 6に示されるように、スクリーン Sは、投写 型表示装置 D力 出射した画素表示光 Ldを観察側 (すなわち観察者 Uが所在する 側）に反射するための投写面 8を有する。この投写面 8は、第 1の鏡面 81と第 2の鏡 面 82とが鉛直方向にわたって交互に配置された平面である。図 1に示されるように、 投写型表示装置 Dから出射した画素表示光 Ldはまず第 1の鏡面 81にて反射し、次 いで第 2の鏡面 82にて反射することによって観察側に出射する。第 1の鏡面 81は水 平面と略平行をなして水平方向に延在する平面であり、第 2の鏡面 82は第 1の鏡面 81と所定の角度 αをなして水平方向に延在する平面である。したがって、投写面 8 は、第 1の鏡面 81とこの面に対して角度 ocをなす第 2の鏡面 82との交差に相当する 多数の細溝が水平方向に延在する平面としても把握される。本実施形態においては 、第 1の鏡面 81と第 2の鏡面 82とのなす角度 αが約 45度である構成を想定する。こ の構成によれば、観察者 Uが投写面 8に自身の鏡像を認識することはない。なお、第 1の鏡面 81および第 2の鏡面 82の寸法は、表示画像の各画素の配列（あるいは各 単位領域 Auの配列）とは無関係に選定される。例えば、図 1に示される第 1の鏡面 8 1と第 2の鏡面 82とのピッチ Pと、単位領域 Auのピッチ（すなわち単位領域 Auの縁辺 とこれに隣接する単位領域 Auのうち当該縁辺に対応する縁辺との距離）とは必ずし も一致しない。

[0029] 以上に説明した構成において、図 1に示されるように、光出射手段 3から画素ごとに 出射された画素表示光 Ldは、光路長制御手段 4を経由することにより奥行き値 Czに 応じた角度にて反射体 51に入射し、この反射体 51の各鏡面 51 laにて奥行き値 Cz に応じた回数にわたり鏡面反射を繰り返す。そして、この画素表示光 Ldは、出力用 反射部材 58による反射を経たうえで投写面 8に到達し、第 1の鏡面 81および第 2の 鏡面 82にて順次に鏡面反射して観察者 Uに到達する。したがって、投写面 8 (より詳 細には投写面 8のうち第 2の鏡面 82)に投映された画素表示光 Ldの像が観察者 Uに よって視認される。さらに、投写面 8のうち各画素の画素表示光 Ldが照射される位置 (単位領域 Au)は観察者 Uが認識し得ない程度の周期にて画素ごとに順次に切り替 えられるから、観察者 Uは、表示画像の像を投写面 8に視認することとなる。

[0030] このように、本実施形態にぉ 、ては、奥行き値 Czに応じた回数の反射を経た (すな わち光路長が奥行き値 Czに応じて調整された)画素表示光 Ldの像が投写面 8に投 映されるから、奥行き値 Czに応じた奥行き感をもった画像を観察者に知覚させること ができる。この構成においては、従来の立体視技術のように左右視差をもった立体視 画像は原理的に不要である。したがって、左右視差に制限されることなく充分な奥行 き感をもった画像 (例えば現実の風景と同等の奥行き感をもった画像)を観察者に知 覚させることができる。また、左右視差を有する複数の画像を生成するためには、複 数回にわたり角度を変えて被写体を撮影したうえで各撮影画像を合成して立体視画 像を生成し、あるいは特許文献 1に開示されて ヽるように平面画像に対して立体ィ匕の ための各種の処理を施して立体視画像を生成する必要がある力 本実施形態によれ ばこれらの作業を不要とすることができる。さらに、左目用画像と右目用画像とを合成 した立体視画像を利用する場合、観察者が立体視にて認識するひとつの画素を右 目用画像および左目用画像の双方に含ませる必要があるから、実際に観察者が認 識する画像の解像度は元来の立体視画像の解像度の約半分となる。これに対し、本 実施形態によれば、表示画像に左右視差を持たせる必要がないから、解像度の高

V、高精細な画像を表示することができる。

[0031] 従来の立体視技術 (例えばレンティキユラレンズやパララックスノリアと!/、つた機構を 利用することにより裸眼にて奥行き感を知覚させる技術）においては、自然な奥行き 感を知覚できる観察位置が限定される。このため、それ以外の位置では観察者の知 覚する奥行き感が不自然になると 、う問題や、自然な奥行き感を知覚できる人数が 極少数に限られるという問題がある。さらに、画像の一部分 (例えば中央部）について は観察者 uに充分な立体感を知覚させることができたとしても、画面の端部について は観察者 uの知覚する立体感が不自然となる場合がある。これに対し、本実施形態 にお 、ては、奥行き値 Czに応じた回数の反射を経た画素表示光 Ldの像が観察者 U に視認されるから、観察者 Uの位置を問わず自然な奥行き感を知覚させることができ る。また、大型の投写面 8に画像を表示させた場合であっても当該投写面 8における 観察位置を問わず自然な奥行き感が得られるから、大勢の観察者 Uが同時に画像を 観察するような環境 (例えば劇場など）にお 、て画像を表示するために特に好適であ ると言える。

[0032] ところで、投写面 8の単位領域 Auに投映されて観察者に視認される画素表示光 Ld の像の面積 (すなわち画素表示光 Ldの光束断面積）は、画素表示光 Ldが投写面 8 に到達するまでに経由した光路長が大きいほど、すなわち反射体 51における反射回 数が多いほど小さくなる。例えば、反射体 51における反射回数が少ない場合には、 図 7 (a)に示されるように画素表示光 Ldの像 Imが単位領域 Auの全域に行き渡るとし ても、反射体 51にお 、て多数回にわたり鏡面反射した結果として画素表示光 Ldの 光束断面積が実質的に縮小した場合には、図 7 (b)に示されるように画素表示光 Ld の像 Imが単位領域 Auの全域には行き渡らな 、（すなわち画素表示光 Ldが単位領域 Auの一部分のみに照射される）ことがある。この場合、相互に隣接する単位領域 Au の境界に沿って光の照射されない部分が生じるから、観察者 Uが認識する画像の表 示品位を低下させる原因となり得る。この問題を解消するために、本実施形態におい ては、画素表示光 Ldの進行方向が単位時間内に微細に変化させられるようになって いる。

すなわち、光路長制御手段 4の制御手段 45は、上述したように調整用反射部材 41 の角度を奥行き値 Czに応じた角度 Θに駆動したうえで、単位時間において奥行き値 Czに応じた振幅 Amで調整用反射部材 41を X方向および Y方向に振動させる。すな わち、図 3に示されるように、制御手段 45は、取得手段 2から入力される奥行き値 Cz が大き 、ほど（すなわち図 7 (b)に示されるように反射体 51における反射回数が多!ヽ ほど）、大きい振幅 Amにて調整用反射部材 41を振動させる。ここで、上述したように 、テーブル TBLには各奥行き値 Czに対して振幅 Amが対応づけられている。制御手 段 45を構成する指示手段 451は、テーブル TBLを参照することによって奥行き値 Cz および画素の位置に応じた振幅 Amを特定し、調整用反射部材 41がこの振幅 Amに て振動するように各磁場発生器 452への電圧を制御する。いま、調整用反射部材 41 を X方向に回転させた場合に投写面 8における画素表示光 Ldの像 Imが図 7 (b)の X 方向に移動する一方、調整用反射部材 41を Y方向に回転させた場合に画素表示光 Ldの像 Imが図 7 (b)の y方向に移動する構成を想定する。この構成のもとで調整用反 射部材 41を X方向および Y方向にわたって微細に振動させれば、図 7 (b)に矢印に て示されるように、画素表示光 Ldの像 Imは単位領域 Auの全域にわたって移動する こととなる。この画素表示光 Ldの像 Imが移動する速度は観察者 Uが当該移動を認識 し得ない程度の高速とされる。このため、瞬間的にみると像 Imは図 7 (b)に示されるよ うに単位領域 Auの一部分に照射されて 、るに過ぎないにも拘わらず、観察者 Uには 像 Imが単位領域 Auの全域に行き渡って!/、るように知覚されるのである。したがって、 本実施形態によれば、画素表示光 Ldの光路長（すなわち反射体 51における反射回 数）に拘わらず良好な表示品位が実現される。なお、以上の説明から明らかなように 、テーブル TBLにおける振幅 Amの数値は、投写面 8に到達した画素表示光 Ldの像 I mが単位領域 Auの全域にわたって移動するように奥行き値 Czごとに定められる。例 えば、調整用反射部材 41を振動させなくても図 7 (a)のように画素表示光 Ldの像 Im が単位領域 Auの全域に行き渡る場合の奥行き値 Czには振幅 Amとして「ゼロ」が対 応づけられ、図 7 (b)のように画素表示光 Ldの像 Imが単位領域 Auの一部分のみにし か行き渡らな 、場合の奥行き値 Czに対しては、像 Imが移動に伴なつて単位領域 Au の周縁を超えな 、限度で、当該奥行き値 Czに応じた振幅 Amが対応づけられる。

[0034] このように、本実施形態によれば、反射体 51における反射回数に拘わらず、画素 表示光 Ldの像 Imを単位領域 Auの全域に行き渡らせることができるから、画素表示光 Ldの光束断面積の縮小化に起因した表示品位の低下を抑制することができる。

[0035] B :第 2実施形態

次に、本発明の第 2実施形態に係る投写型表示システム DSの構成を説明する。こ の投写型表示システム DSの構成は、光路長制御手段 4の態様を除いて上記第 1実 施形態と共通する。そこで、本実施形態の構成要素のうち第 1実施形態と共通するも のについては同一の符号を付してその説明を適宜に省略する。

[0036] 図 8は、本実施形態における光路長制御手段 4の構成を示す図である。同図に示 される調整用反射部材 42は、上記第 1実施形態における調整用反射部材 41と同様 に、光出射手段 3から出射された画素表示光 Ldを反射して反射体 51に導くための部 材である。この調整用反射部材 42は、回転軸 422を中心として回転し得るように略水 平に支持された円板状の部材であり、その表面に到達した画素表示光 Ldを鏡面反 射させる鏡面 421を有する。制御手段 45は、回転軸 422を中心として奥行き値 Czに 応じた角度だけ調整用反射部材 42を回転させる手段である。例えば、制御手段 45 は、出力軸が回転軸 422に連結されたモータと、この出力軸の回転角度を奥行き値 Czに応じた角度に制御する回路とを有する。

[0037] 調整用反射部材 42の表面は、水平面に対する角度が周方向の位置に応じて連続 的に変化する略螺旋状の形状となっている。すなわち、図 8の IXa— IXa線からみた断 面においては、鏡面 421は図 9 (a)に示されるように水平面 Lsに対して角度 0 1をもつ て傾斜する一方、図 8の IXb— IXb線からみた断面においては、鏡面 421は図 9 (b)に 示されるように水平面 Lsに対して角度 θ 1よりも小さい角度 Θ 2をもって傾斜する。さら に、図 8の IXc—IXc線からみた断面においては、鏡面 421は図 9 (c)に示されるように 水平面 Lsに対して角度 Θ 2よりも小さい角度 Θ 3をもって傾斜する。光出射手段 3から 画素表示光 Ldが出射する位置は調整用反射部材 42の回転角度に拘わらず固定さ れており、画素表示光 Ldは鉛直方向の下向きに進行して調整用反射部材 42に到達 する。したがって、鏡面 421に対して画素表示光 Ldが入射する角度は、図 9 (a)ない し図 9 (c)に示されるように、奥行き値 Czに基づいて定められた調整用反射部材 42 の回転角度に応じて変化することとなる。この結果、画素表示光 Ldは、上記第 1実施 形態と同様に、調整用反射部材 42の回転角度に応じた方向（すなわち奥行き値 Cz に応じた方向）に進行して反射体 51に入射する。

[0038] 制御手段 45は、奥行き値 Czが大きいほど反射体 51における画素表示光 Ldの反 射回数が多くなるように、奥行き値 Czに応じて調整用反射部材 42の回転角度を変 ィ匕させる。さらに詳述すると、本実施形態におけるテーブル TBLにおいては、各奥行 き値 Czに対応する駆動内容（図 5参照）として調整用反射部材 42の回転角度が指定 されている。制御手段 45は、取得手段 2から入力された奥行き値 Czに対応づけられ た回転角度をテーブル TBLから検索し、この検索した回転角度だけ調整用反射部材 42を回転させるのである。なお、画素表示光 Ldの像 Imを単位領域 Auの全域に行き 渡らせるために調整用反射部材 42が奥行き値 Czに応じて微細に振動させられる（す なわち回転軸 422を中心として微細に回転させられる）点は上記第 1実施形態と同様 である。

[0039] このように、本実施形態にぉ 、ても画素表示光 Ldの反射回数が奥行き値 Czに応じ て制御されるから、上記第 1実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態 によれば、調整用反射部材 42の回転角度を制御することによって反射回数を変化さ せることができる力ゝら、上記第 1実施形態よりも簡易な構成により、画素表示光 Ldが 進行する方向を高精度かつ確実に調整することができるという利点がある。

[0040] C :第 3実施形態

次に、本発明の第 3実施形態に係る投写型表示システム DSの構成を説明する。な お、本実施形態に係る投写型表示システム DSの構成は、テーブル TBLの内容を除 いて上記第 1実施形態と共通する。そこで、本実施形態の構成要素のうち第 1実施形 態と共通するものについては同一の符号を付してその説明を適宜に省略する。

[0041] 上記第 1実施形態に係る構成のもとでは、画素表示光 Ldが出力用反射部材 58か ら投写面 8に到達するまでの光路長 (以下「出射光路長」 t 、う) Lbは、投写面 8のう ち画素表示光 Ldが投写される単位領域 Auと出力用反射部材 58との位置関係に応 じて相違する。例えば、図 10 (a)および図 10 (b)に示されるように、投写面 8における 水平方向の中央部の斜め上方に投写型表示装置 Dが配置された場合を想定する。 なお、図 10 (b)は投写面 8を図 10 (a)の左側からみた図に相当する。この場合、投写 面 8の最下部のうち左右の端部に位置する単位領域 Aul (すなわち出力用反射部材 58から最も遠くに位置する単位領域 Au)に画素表示光 Ldが到達するまでの出射光 路長 Lbmaxは、投写面 8の最上部のうち中央部に位置する単位領域 Au (すなわち出 力用反射部材 58から最も近くに位置する単位領域 Au)に画素表示光 Ldが到達する までの出射光路長 Lbminよりも長い。このため、たとえ反射体 51における反射回数を 奥行き値 Czに応じて変化させたとしても、画素表示光 Ldが光出射手段 3から投写面 8に到達するまでの光路長 (すなわち出射光路長を含む全体の光路長）は、この画 素表示光 Ldが投写される位置に応じて、奥行き値 Czに応じた光路長とは相違してし まう場合が生じ得る。この場合には、奥行き値 Czをそのまま反映させた自然な奥行き 感を観察者が知覚できないという問題が生じ得る。特に、投写面 8が大型であるほど 最長の出射光路長 Lbmaxと最短の出射光路長 Lbminとの差異が増大することになる から、この問題はいつそう顕著となる。本実施形態は、この問題を解消するための態 様である。

[0042] 第 1実施形態について上述したように、制御手段 45のテーブル TBLには、反射体 5 1における反射回数が奥行き値 Czに応じた回数となるように奥行き値 Czごとに駆動 内容が記憶されている。本実施形態においては、さらに、各画素の画素表示光 Ldの 投写位置に応じた出射光路長の相違が補償されるようにテーブル TBLの駆動内容 が選定されている。詳述すると以下の通りである。

[0043] いま、出射光路長 Lbの相違を反映させず奥行き値 Czのみに比例するように選定さ れた光路長（上記第 1実施形態における光出射手段 3から投写面 8までの光路長）を 「L(Cz)」とし、第珩に属する第 j列目の画素の出射光路長 (すなわち出力用反射部 材 58から第 i行第 j列の単位領域 Auまでの距離) Lbを「Lbij」とする。本実施形態にお いては、光出射手段 3から調整用反射部材 41と反射体 51とを経由して出力用反射 部材 58に到達するまでの光路長 (以下「投写前光路長」 t 、う) Laが、奥行き値 に 応じた光路長 L(Cz)と、最長の出射光路長 Lbmaxから画素に応じた出射光路長 Lbij を減算した光路長差 Δ Lとを加算した光路長となるように、テーブル TBLの駆動内容 が選定されている。すなわち、（投写前光路長 La) = (奥行き値 Czに応じた光路長 L( Cz)) + (光路長差 A L)

= (奥行き値 Czに応じた光路長 L(Cz)) + { (最長の出射光路長 L bmax) - (各画素の出射光路長 Lbij) }

となるように調整用反射部材 41の角度 Θが定められ、この角度 Θに応じた入射角 をもって画素表示光 Ldが反射体 51に入射することになる。

この構成によれば、各画素の画素表示光 Ldが光出射手段 3から出射して投写面 8 に到達するまでの光路長 (以下「全光路長」 t ヽぅ) Lは、（全光路長 L) = (投写前光 路長 La) + (各画素の出射光路長 Lbij)

= (奥行き値 Czに応じた光路長 L(Cz)) + { (最長の出射光路長 Lbmax) （各画素の出射光路長 Lbij) } + (各画素の出射光路長 Lbij)

= (奥行き値 Czに応じた光路長 L(Cz)) + (最長の出射光路長 Lbmax) となる。このように、全光路長 Lは、画素表示光 Ldが投写される単位領域 Auの位置 に拘わらず、奥行き値 Czに応じた光路長 L(Cz)と最長の出射光路長 Lbmaxとの和と なるから、各画素ごとの出射光路長 Lbの相違は補償される。すなわち、例えば各画 素について同一の奥行き値 Czが与えられた場合、各画素表示光 Ldが投写される単 位領域 Auの位置に拘わらず、各画素表示光 Ldの全光路長 Lは略同一となるから、 観察者 Uは、各画素の位置に拘わらず共通の奥行き感を知覚することになる。すな わち、本実施形態における制御手段 45は、各画素に対応した画素表示光 Ldの光路 長 (より具体的には反射体 51における反射回数)を当該画素表示光 Ldが投写される 位置に応じて補正する手段として機能する。

本実施形態によっても、上記各実施形態と同様の効果が得られる。カロえて、本実施 形態によれば、投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係に応じた出射光路長 Lbの 相違が補償されるから、各画素の奥行き値 Czをそのまま反映させた奥行きを観察者 Uに知覚させることができる。なお、ここでは第 1実施形態に係る投写型表示装置 Dを 例示したが、第 2実施形態に係る投写型表示装置 Dにおいても同様の構成により出 射光路長 Lbの相違を補償することができる。

[0045] ところで、出射光路長 Lbは投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係 (特に出力 用反射部材 58と各単位領域 Auとの距離）に応じて定まる。したがって、例えば、投写 型表示装置 Dと投写面 8とが所定の位置関係となるように配置されることを前提とした うえで各画素の出射光路長 Lbijや最長の出射光路長 Lbmaxが予め選定され、これら の光路長に応じてテーブル TBLの各駆動内容が選定される。ただし、この構成のもと では、投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係が所期の位置関係と相違する場合 に、出射光路長 Lbの相違を適切に補償することができない。そこで、制御手段 45が 投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係を特定し、この特定した位置関係にあると きの各画素の出射光路長 Lbijや最長の出射光路長 Lmaxを算定したうえで、これらの 光路長に応じてテーブル TBLの各駆動内容を選定する構成も採用され得る。例えば 、観察者 U力もの指示に基づいて投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係を制御 手段 45が特定する構成が採用され得る。この構成によれば、投写型表示装置 Dと投 写面 8との位置関係を問わず、出射光路長 Lbの相違を適切に補償することができる

[0046] なお、本実施形態においては、各画素の出射光路長の相違が補償されるようにテ 一ブル TBLの駆動内容が選定された構成を例示したが、出射光路長の相違を補償 するための構成は任意である。例えば、各画素の画素表示光 Ldが投写される単位 領域 Auの位置に応じて奥行き値 Czを補正する構成も採用され得る。例えば、図 11 に示されるように、取得手段 2から出力された奥行き値 Czを画素の位置に応じて補正 する補正手段 47を制御手段 45の前段に設けてもよい。この補正手段 47は、出射光 路長 Lbが大き 、画素ほど奥行き値 Czが小さくなるように (すなわち出射光路長 Lbが 小さい画素ほど奥行き値 Czが大きくなるように）、取得手段 2から入力された各奥行き 値 Czを補正する。すなわち、投写型表示装置 Dカゝら遠い単位領域 Auに投写される 画素表示光 Ldは、出射光路長 Lbが大きい分だけ実質的には奥行き値 Czが増大す る (観察者 Uにより知覚される奥行きが大きくなる）と把握することができる。そこで、図 11に示された構成においては、画素表示光 Ldが出射光路長 Lbを進行することによ る奥行き感の増加分を予め当該画素の奥行き値 Czから減算しておくのである。この 構成によっても、各画素の出射光路長 Lbの相違を補償して自然な奥行き感を実現 することができる。

[0047] D :第 4実施形態

次に、本発明の第 4実施形態に係る投写型表示システム DSの構成を説明する。上 記第 1実施形態においては、奥行き値 Czが大きい場合に、画素表示光 Ldの進行方 向を微細に振動させることによって、画素表示光 Ldの像 Imを単位領域 Auの全域に 行き渡らせる構成を例示した。これに対し、本実施形態においては、像 Imを単位領 域 Auの全域に行き渡らせるために、光出射手段 3から出射する画素表示光 Ldの光 束断面積が奥行き値 Czに応じて調整されるようになっている。なお、本実施形態に 係る投写型表示システム DSの構成は、画素表示光 Ldの光路長に光束断面積の縮 小化を解消する構成を除いて上記第 1実施形態と共通する。そこで、本実施形態の 構成要素のうち第 1実施形態と共通するものについては同一の符号を付してその説 明を適宜に省略する。

[0048] 図 12に示されるように、本実施形態における光出射手段 3は、上記第 1実施形態と 同様の光源 31およびレンズ 32のほ力、光束調整手段 35を備えている。この光束調 整手段 35は、レンズ 32から出射した平行光たる画素表示光 Ldの光束断面積を、取 得手段 2から出力される奥行き値 Czに応じて調整する手段である。さらに詳述すると 、光束調整手段 35は、板状部材 351と制御手段 355とを有する。このうち板状部材 3 51は、回転軸 352を中心として回転し得るように略水平に支持された円板状の部材 であり、少なくともレンズ 32に対向する板面は光を透過させな 、材料 (光反射性また は光吸収性を有する材料)からなる。さらに、板状部材 351は、回転軸 352を中心と した周方向に沿って延在するスリット 351aを有する。このスリット 351aは、スリット幅 W が周方向の位置に応じて連続的に変化するように形成されている。例えば、図 12に 示されるように、スリット 351aの一端におけるスリット幅 Waは他端におけるスリット幅 W bよりも大きい。制御手段 355は、回転軸 352を中心として奥行き値 Czに応じた角度 だけ板状部材 351を回転させる手段である。例えば、制御手段 355は、出力軸が回 転軸 352に連結されたモータと、この出力軸の回転角度を奥行き値 Czに応じた角度 に制御する回路とを有する。

[0049] 本実施形態においても、上記第 1実施形態と同様に、光源 31およびレンズ 32から 画素表示光 Ldが出射する位置は固定されているが、レンズ 32から出射する画素表 示光 Ldの光束断面積は上記第 1実施形態よりも大きい。板状部材 351は、レンズ 32 力も出射した画素表示光 Ldを横切るように設けられており、回転軸 352を中心とした 半径方向にぉ 、てレンズ 32の光軸が通過する位置にスリット 35 laが形成されて!、る 。したがって、レンズ 32から板状部材 351に照射された画素表示光 Ldは、その一部 が選択的にスリット 351aを通過して光路長制御手段 4に入射する一方、その他の光 は板状部材 351の表面にて吸収または反射される。上述したようにスリット幅 Wは周 方向に沿って連続的に変化するから、スリット 351aを通過して光路長制御手段 4に 入射する画素表示光 Ldの光束断面積は、板状部材 351の回転角度に応じて変化 することとなる。

[0050] この構成のもと、制御手段 355は、光路長制御手段 4に入射する画素表示光 Ldの 光束断面積が奥行き値 Czに応じた面積となるように板状部材 351の回転角度を変 化させる。例えば、制御手段 355は、奥行き値 Czが大きいほど画素表示光 Ldの光束 断面積が大きくなるように (すなわち奥行き値 Czが小さ 、ほど画素表示光 Ldの光束 断面積が小さくなるように）、奥行き値 Czに応じて板状部材 351を回転させる。ここで 、スリット 351aの最大幅 Waは、奥行き値 Czが最大である場合 (すなわち反射体 51に おける反射回数が最多である場合）に、この部分を透過して投写面 8に到達した画素 表示光 Ldの像 Imが単位領域 Auの全域に行き渡るように選定されている。スリット 351 aの最小幅 Wbは、奥行き値 Czが最小である場合 (すなわち反射体 51における反射 回数が最少である場合）に、この部分を透過して投写面 8に到達した画素表示光 Ld の像 Imが単位領域 Au内に収まるように選定されている。したがって、板状部材 351 の回転角度が奥行き値 Czに応じて制御されることにより、投写面 8に到達した画素表 示光 Ldの像 Imは、奥行き値 Czに拘わらず (すなわち反射体 51における反射回数に 拘わらず)単位領域 Auの全域に行き渡ることとなる。なお、制御手段 355が板状部材 351の回転角度を奥行き値 Czに応じて制御するための構成は任意である。例えば、 奥行き値 Czと回転角度とが対応づけられたテーブルを予め保持しておき、取得手段 2から入力された奥行き値 Czに対応づけられた回転角度となるように板状部材 351 を制御する構成も採用され得るし、取得手段 2から入力された奥行き値 Czに対して 所定の演算を施すことによって板状部材 351の回転角度を算定し、この算定した回 転角度となるように板状部材 351を駆動する構成も採用され得る。

[0051] 本実施形態によれば、上記第 1実施形態と同様の効果に加えて、反射体 51におけ る反射回数に拘わらず画素表示光 Ldの像 Imを単位領域 Auの全域に行き渡らせるこ とができるから表示品位の低下が抑制されるという効果が得られる。また、上記第 1実 施形態においては調整用反射部材 41を微細に振動させるための構成が必要となる ところ、本実施形態によれば、板状部材 351の回転角度を奥行き値 Czに応じて制御 するという簡易な構成によって上記効果が奏されるという利点がある。なお、ここでは 第 1実施形態に係る投写型表示装置 Dを例示したが、第 2および第 3実施形態に係 る投写型表示装置 Dにおいても、同様の構成によって表示品位の低下が抑制される 。また、上記第 1実施形態のように調整用反射部材 41 (あるいは第 1実施形態におけ る調整用反射部材 42)を奥行き値に応じて揺動させる構成に加えて、本実施形態に 係る光束調整手段 35を設けてもょ ヽ。

[0052] E :第 5実施形態

次に、本発明の第 5実施形態に係る投写型表示システム DSの構成を説明する。本 実施形態に係る投写型表示システム DSの構成は、スクリーン Sの構成を除いて上記 第 1実施形態と共通する。そこで、本実施形態の構成要素のうち第 1実施形態と共通 するものについては同一の符号を付してその説明を適宜に省略する。

[0053] 出力用反射部材 58により反射された画素表示光 Ldが投写面 8の第 1の鏡面 81に 入射する角度は、投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係に応じて異なる。例え ば、投写型表示装置 Dと投写面 8とが図 10 (a)および図 10 (b)に示す位置関係にあ る場合、投写面 8のうち最下部の左右端部に位置する単位領域 Aulの第 1の鏡面 81 に画素表示光 Ldが入射する角度 (第 1の鏡面 81の法線と入射方向とがなす角度）は 、投写面 8のうち左右方向の中央部にある単位領域 Au2の第 1の鏡面 81に画素表示 光 Ldが入射する角度よりも大きい。このため、上記第 1実施形態のように第 1の鏡面 8 1がー律に水平面と略平行な平面とされた構成のもとでは、第 1の鏡面 81から第 2の 鏡面 82を介して出射する画素表示光 Ldの進行方向が投写面 8の位置に応じて相違 する場合が生じ得る。この場合には、観察側に出射する光量および方向が投写面 8 の位置ごとにばらつくから、観察者 Uによって画像の表示ムラとして認識されるという 問題がある。特に、大画面のスクリーン Sを利用した場合には、第 1の鏡面 81に対す る画素表示光 Ldの入射角度が投写面 8の各位置に応じて大幅にばらつくこととなる から、この問題はいつそう顕著となる。本実施形態は、この問題を解消するための態 様である。なお、以下の説明においては、投写型表示装置 Dとスクリーン Sとが図 10 ( a)および図 10 (b)に示す位置関係にある場合を想定している。

[0054] 図 13 (a)は本実施形態におけるスクリーン Sを投写面 8の正面からみた構成を示す 平面図である。また、図 13 (b)は、図 13 (a)における破線で囲まれた各部分を拡大し て示す図である。なお、図 13 (b)においては投写面 8の中心線力 左側の部分のみ が示されているが、投写面 8の右側の部分は中心線 C1を基準として対称の構成とな つている。これらの図に示されるように、本実施形態におけるスクリーン Sは、第 1の鏡 面 81と第 2の鏡面 82とが交互に配置された投写面 8を有する点で上記第 1実施形態 のスクリーン Sと共通する力 第 1の鏡面 81と水平面 Lsとのなす角度が投写面 8内に おける位置に応じて相違する。

[0055] 図 13 (b)に示されるように、第 1の鏡面 81は、水平方向にわたって複数の部分 (以 下「単位部」という） Puに区分されている。なお、第 1の鏡面 81を単位領域 Auごとに 区分した部分を単位部 Puとしてもよ ヽが、単位部 Puの寸法は単位領域 Auと無関係 に選定されてもよい。各単位部 Puの表面 (すなわち第 1の鏡面 81)が水平面 Lsとな す角度 j8 (例えば j8 b、 j8 c)は、各単位部 Puに対する画素表示光 Ldの入射角度に 応じて単位部 Puごとに選定されている。より具体的には、各単位部 Puにおける反射 光が第 2の鏡面 82にて反射して観察側に平行に出射するように、水平面 Lsとなす角 度 j8が単位部 Puごとに選定されている。例えば、投写面 8に垂直な方向からみて、 第 1の鏡面 81における反射光が垂直方向に進行して第 2の鏡面 82に到達する場合 を想定する。図 13 (a)の部分 Aに示された単位部 Puには水平面 Lsと略垂直な方向 から画素表示光 Ldが入射するから、この単位部 Puは図 13 (b)の部分 Aに示されるよ うに水平面 Lsと略平行な平面とされる。また、図 13 (a)における部分 Bに示された単 位部 Puには、図 13 (b)の部分 Bに示されるように、水平面 Lsの法線と角度 γ ΐ)をなす 方向から画素表示光 Ldが入射する。このため、部分 Bの単位部 Puは水平面 Lsと角 度 β bをなす平面とされている。図 13 (b)から明らかなように部分 Bの角度 β bは画素 表示光 Ldの角度 γ ΐ)の略半分である。同様の理由により、図 13 (b)の部分 Cに示さ れた単位部 Puが水平面 Lsとなす角度 β cは、この部分に到達する画素表示光 Ldが 水平面 Lsの法線となす角度 γ cの略半分とされている。各単位部 Puに到達する画素 表示光 Ldが水平面 Lsの法線となす角度 γ (例えば γ Ι)、 γ c)は投写面 8の中心線 C1 力 離れた位置ほど大きくなるから、各単位部 Puが水平面 Lsとなす角度 は投写面 8の中心線 C1から離れた位置ほど大きくなるように選定される。なお、ここでは投写面 8の左右方向における各単位部 Puの傾斜について例示したが、投写面 8の前後方 向における各単位部 Puの傾斜も同様の観点に基づいて選定される。すなわち、本実 施形態のように投写面 8の斜め上方に投写型表示装置 Dが配置された場合、各単位 部 Puが水平面 Lsとなす前後方向の角度は、投写面 8の下部に近づくほど大きくなる ように (投写面 8の上部に近づくほど小さくなるように)選定される。

[0056] このように、本実施形態においては、投写面 8における位置に拘わらず画素表示光 Ldを観察側の所期の方向に出射させることができるから、観察者 Uが視認する画像 の表示品位を投写面 8の総ての部分にぉ 、て均一化することができる。換言すると、 表示ムラが抑制された高水準の表示品位を維持しながら投写面 8の大型化を図るこ とができる。なお、ここでは第 1実施形態に係る投写型表示装置 Dを例示したが、第 2 ないし第 4実施形態に係る投写型表示装置 Dにおいても、同様の構成によって表示 ムラが抑制される。

[0057] ところで、投写型表示装置 Dと投写面 8とが所期の位置関係にあることを前提とした うえで各単位部 Puの角度が予め固定されている構成を例示した力 この構成のもと では、投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係が所期の位置関係と相違する場合 に表示ムラが適切に抑制されないという問題が生じ得る。そこで、投写面 8における 各単位部 Puの角度が任意に調整される構成としてもよい。例えば、多数のマイクロミ ラー素子を面状に配列して投写面 8を構成し、図示しな 、制御手段が各マイクロミラ 一素子の微小ミラーの角度を個別に制御する構成が採用され得る。この構成のもと では、観察者が投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係を入力すると、制御手段 は、入力された位置関係に基づいて投写面 8の各単位部 Puごとに画素表示光 Ldの 入射角度を算定し、これらの入射角度に応じて各微小ミラーの角度を調整する。この 構成によれば、投写型表示装置 Dと投写面 8との位置関係を問わず、投写面 8にお ける表示ムラを適切に抑制することができる。

[0058] F :第 6実施形態

次に、本発明の第 6実施形態に係る投写型表示システム DSの構成を説明する。本 実施形態に係る投写型表示システム DSの構成は、スクリーン Sの構成を除いて上記 第 1実施形態と共通する。そこで、本実施形態の構成要素のうち第 1実施形態と共通 するものについては同一の符号を付してその説明を適宜に省略する。

[0059] 上記第 1実施形態に示したように第 2の鏡面 82を平面とした構成のもとでは（図 1参 照）、第 1の鏡面 81からの入射光が投写面 8の法線の方向に反射して観察者に到達 するから、スクリーン Sの正面に位置する観察者は立体感をもって所期の画像を視認 することができる。し力しながら、観察者力スクリーン Sによる表示画像を斜め方向（斜 め左右方向や斜め上下方向）から視認する場合には、スクリーン Sによる反射光がこ の方向に出射しな 、か光量が少な 、ために観察者が画像を視認できな 、場合が生 じ得る。

[0060] このような不都合を解消するために、本実施形態においては、図 14 (a)に示される ように、第 2の鏡面 82が単位領域 Auごとに曲面とされている。なお、図 14 (a)は、投 写面 8の垂直方向（すなわち水平方向）から第 1の鏡面 81および第 2の鏡面 82をみ た正面図と、これを鉛直方向の断面 (B— B'線の断面）にて破断した端面図および水 平方向の断面 (C C'線の断面)からみた端面図とが併せて図示されている。この図 に示されるように、各単位領域 Auに対応した第 2の鏡面 82は、その中央部の近傍が 周縁部よりも観察側に突出した滑らかな曲面 (すなわち水平方向および鉛直方向の 何れにおいても断面の周縁が曲線をなす面）となっている。この構成によれば、第 1 の鏡面 81からの入射光がスクリーン Sの法線の方向だけではなく広い範囲にわたつ て（例えばスクリーン Sからみて斜め方向）にも分散的に出射することになるから、スク リーン Sを斜め方向から視認する観察者に対しても充分に表示画像に応じた反射光 を IJ達させることができる。

[0061] なお、ここではスクリーン Sの法線に対して斜め左右方向と斜め上下方向力 画像 を視認する場合を想定したが、例えば、スクリーン Sに対して上下方向における観察 者の位置が略一定であるとすれば、スクリーン Sの法線に対して上下方向に光を反 射させる必要性は少ないと言える。そこで、この場合には、図 14 (a)に示した構成に 代えて、図 14 (b)に示されるように、第 2の鏡面 82の表面を、水平方向にのみ曲率を もった曲面 (すなわち水平方向における断面 (C C'線の断面）の周縁のみが曲線 をなし、鉛直方向における断面 (D— D'線の断面）の周縁は直線である面）としてもよ い。この構成によれば、スクリーン Sの法線と水平方向に角度をなす方向（すなわちス クリーン Sからみて斜め左右方向）にも第 1の鏡面 81からの入射光を分散させることが できるから、スクリーン Sを斜め左右方向から視認する観察者に対しても充分に表示 画像に応じた反射光を到達させることができる。また、スクリーン Sの法線に対して斜 め上下方向に光を出射させる場合には、図 14 (c)に示されるように、第 2の鏡面 82の 表面を、鉛直方向にのみ曲率をもった曲面 (すなわち鉛直方向における断面 (F— F '線の断面）の周縁のみが曲線をなし、水平方向における断面 (E— E'線の断面）の 周縁は直線である面）としてもよ 、。

[0062] G :第 7実施形態

上記各実施形態にお!、ては、ひとつの投写型表示装置 Dによってひとつの投写面 8に画像を投写する構成を例示したが、投写型表示装置 Dと投写面 8との対応関係 は任意である。本実施形態における投写型表示システム DSは、図 15に示されるよう に、ひとつの投写面 8 (スクリーン S)に対して複数の投写型表示装置 Dが画像を投写 する構成となっている。なお、本実施形態の構成要素のうち第 1実施形態と共通する ものについては同一の符号を付してその説明を適宜に省略する。

[0063] この構成にお 、ては、投写面 8を区分した複数の領域の各々に対して各投写型表 示装置 Dが画像を投写する。この構成によれば、ひとつの投写型表示装置 Dのみを 用いた場合と比較して、より投写面 8を大型化することが可能となる。なお、各投写型 表示装置 Dが図 1に示された総ての構成要素を独立に備えて ヽる構成も採用され得 るが、図 15に示されるように、各投写型表示装置 Dの動作を統括的に管理する管理 装置 86を設けた構成としてもよい。この管理装置 86は、図 1に示された構成要素のう ち記憶手段 1、取得手段 2および制御手段 45を備えており、各投写型表示装置 Dに 対して画素値 Cgおよび奥行き値 Czを出力する。図 15に示された各投写型表示装置 Dは、光出射手段 3、調整用反射部材 41および導光体 5を有する。この構成によれ ば、投写型表示装置 Dごとに独立して記憶手段 1、取得手段 2および制御手段 45を 配設する必要がないから、構成の簡素化や製造コストの低減が図られる。また、スクリ ーン Sは総てが一体に構成されている必要は必ずしもない。例えば、複数の部分を 相互に連結してなるスクリーン Sを用いれば、投写面 8を容易に大型化することができ る。図 15のようにひとつの投写面 8に対して複数の投写型表示装置 Dが画像を投写 する構成を応用すれば、例えば以下に示す各態様により画像を表示する投写型表 示システム DSも実現される。

G— 1 :第 1の態様

本態様においては、被写体 (オブジェクト）が共通する 9種類の画像を合計 9台の投 写型表示装置 D力もそれぞれスクリーン Sの投写面 8に投写する構成となっている。こ の 9種類の画像は、図 16に示されるように、合計 9台の撮像装置 6 (6-1、 6-2、 6-3、 6-4、 6-5、 6-6、 6-7、 6-8および 6-9)によって共通の被写体 Obを撮像することによ つて生成されたものである。これらの撮像装置 6は、被写体 Obからみて互いに相違す る位置 (特に被写体 Obからみた方向が互いに相違する位置）に配置されている。す なわち、撮像装置 6-1は被写体 Obに向力つて当該被写体 Obの左斜め上方、撮像装 置 6-2は被写体 Obの斜め上方、撮像装置 6-3は被写体 Obの右斜め上方、撮像装 置 6-4は被写体 Obの斜め右方、撮像装置 6-5は被写体 Obの正面、撮像装置 6-6は 被写体 Obの斜め左方、撮像装置 6-7は被写体 Obの左斜め下方、撮像装置 6-8は 被写体 Obの斜め下方、撮像装置 6-9は被写体 Obの右斜め下方にそれぞれ配置さ れて 、る。このような各撮像装置 6によって撮像された画像はそれぞれ異なる投写型 表示装置 Dに入力されて投写面 8に投写される。各投写型表示装置 Dは、撮像装置 6の撮像時の位置に対応する位置から投写面 8に画像を投写する。すなわち、撮像 装置 6-1によって撮像された画像が入力された投写型表示装置 Dは投写面 8の左斜 め上方カゝら当該画像を投写し、撮像装置 6-2によって撮像された画像が入力された 投写型表示装置 Dは投写面 8の斜め上方力 当該画像を投写し、撮像装置 6-3によ つて撮像された画像が入力された投写型表示装置 Dは投写面 8の右斜め上方から 当該画像を投写すると!/、つた具合である。その他の投写型表示装置 Dの位置も撮像 装置 6の位置に応じて同様に選定される。本態様に係る投写型表示システム DSによ れば、投写面 8に対する各位置の観察者に対し、当該位置力も被写体 Obを撮像した 画像の反射光が投写面 8から到達することになるから、投写面 8に対する観察者の位 置に拘わらず自然な立体感をもった画像を観察者に知覚させることができる。

[0065] なお、ここでは共通の被写体 Obを撮像した画像を各投写型表示装置 Dから投写面 8に投写する構成を例示したが、各投写型表示装置 Dから別個の画像を投写する構 成としてもよい。例えば、テレビジョン放送にて提供される各チャンネルの番組の画像 や、ビデオテープレコーダなどの画像再生装置から出力される画像といった種々の 画像をそれぞれ別個の投写型表示装置力 投写面 8に投写する構成としてもよい。 この構成によれば、投写面 8に対する観察者の位置に応じて異なる画像を視認する ことができる。また、図 16においては 9台の撮像装置 6から被写体 Obを撮像した構成 を例示したが、この撮像装置 6の台数は任意である。したがって、撮像装置 6によって 撮像された画像をスクリーン Sに投写する投写型表示装置 Dの台数も任意である。

[0066] G— 2 :第 2の態様

上記各実施形態においてはスクリーン Sの投写面 8が略平面である構成を例示した 力 本態様に係る投写型表示システム DSは、図 17に示されるように投写面 8が曲面 とされた略円筒状のスクリーン Sを備え、全体として略円柱状の外形となっている。同 図に示されるように、投写型表示システム DSは中空の筐体 70を有する。この筐体 70 は、床面に設置される略円板状の支持底部 71と、略円環状をなす一方の端面が支 持底部 71における上面の周縁に沿うように当該支持底部 71に固定されて鉛直方向 に起立する略円筒状の保護部材 73と、保護部材 73の開口を閉塞するように当該保 護部材 73の他方の端面に固定された支持蓋部 75とからなる。このうち保護部材 73 は光透過性を有する (すなわち透明な)材料によって形成された部材であり、観察者 は外部力も保護部材 73を介して筐体 70の内部を視認できるようになつている。支持 底部 71と支持蓋部 75とは光透過性を有さない (すなわち不透明な)部材である。支 持蓋部 75のうち支持底部 71と対向する板面 (すなわち鉛直方向の下方を向く板面） は光反射性を有する反射面 751となっている。例えば、支持蓋部 75のうち支持板部 71に対向する板面には反射板が貼着されている。

[0067] この筐体 70の内部には略円筒状に整形されたスクリーン Sが収容されており、この スクリーン Sの外面 (すなわち保護部材 73に対向する板面）が投写面 8とされている。 さらに、略円筒状をなすスクリーン Sの内側には複数の投写型表示装置 Dが配置され ている。各投写型表示装置 Dは、出射用反射部材 58からの出射光が支持蓋部 75の 反射面 751に到達するように支持底部 71の上面に配置されて 、る。この構成のもと、 各投写型表示装置 Dからの出射光は、図 17に矢印で示されるように、支持蓋部 75 の反射面 751にて反射したうえでスクリーン Sの投写面 8に至り、ここから保護部材 73 を透過して筐体 70の外部に出射する。筐体 70の外部に居る観察者は、この出射光 を視認することによって立体感を伴なう画像を知覚する。ここで、複数の投写型表示 装置 Dの各々の位置および姿勢は、各々の出射光がスクリーン Sの投写面 8に対して 分散的に照射されるように、より望ましくはスクリーン Sの投写面 8の全域に光が照射 されるように選定されている。この構成によれば、利用者は、筐体 70の周り 360度に わたって立体感のある画像を視認することができる。

[0068] なお、図 17においては、筐体 70の側面を構成する保護部材 73の全部を透明な部 材としたが、保護部材 73のうちスクリーン Sの上端面力も支持蓋部 75までの区間に 対応した部分 731を不透明としてもよい。例えば、図 17に示された構成のうち部分 7 31を、光透過性を持たない部材 (すなわち遮光性を有する部材）によって被覆する 構成が採用され得る。この構成によれば、反射面 751にて反射して投写面 8を経由 することなく筐体 70の外部に進行する光を遮ることができるから、投写面 8における表 示画像の視認性を向上させることができる。

[0069] また、ここではスクリーン Sの外側力も画像を視認する構成を例示した力 スクリーン Sをその内側に観察者が入れる程度の大きさとしたうえで観察者が当該スクリーン S の内側から画像を視認する構成も採用され得る。この構成においては、スクリーンの 内面 (すなわち保護部材に対向する板面とは反対側の板面)が投写面 8とされ、各投 写型表示装置 D力 の出射光が反射面を経由して当該投写面 8に到達するように複 数の投写型表示装置 Dが配置される。なお、各投写型表示装置 D力 Sスクリーン Sの外 側 (すなわちスクリーン Sの外面と保護部材とに挟まれた空間）に配置された構成とし てもよい。また、本態様においてはスクリーン Sが筐体に収容された構成を例示した 力 この筐体は適宜に省略され得る。

[0070] H :変形例

上記各実施形態に対しては種々の変形が加えられ得る。具体的な変形の態様を 挙げれば以下の通りである。なお、上述した各実施形態や以下の各態様を適宜に組 み合わせた構成も採用され得る。

[0071] (1) 上記第 1実施形態においては反射部材 511を対向して配置してなる反射体 51 を例示したが、本発明における反射体の構成は任意である。例えば、図 18 (a)に示 されるように、内面に鏡面 51 laが形成された筒状 (ここでは円筒状)の部材を反射体 52として採用してもよい。この構成においては、光路長制御手段 4から出射した画素 表示光 Ldが反射体 52の内部に入射し、その内面に形成された鏡面 51 laにお ヽて 順次に反射した後に出力用反射部材 58に到達する。また、反射体のうち対向する鏡 面 51 laが相互に平行である必要は必ずしもない。例えば、図 18 (b)に示されるよう に、位置に応じて間隔が異なるように各反射部材 511が対向させられた反射体 53 ( すなわち一方の反射部材 511が他方の反射部材 511に対して傾斜する反射体 53) も採用され得るし、図 18 (c)に示されるように、一方の終端カゝら他方の終端に向けて 直径が連続的に変化する (テーパ状の)筒状の部材を反射体 54として利用してもよ い。すなわち、本発明における反射体は、相互に対向する光反射面 (鏡面 51 la)を 有する構成であれば足り、その具体的な態様の如何は不問である。また、上記各実 施形態においては反射体 51 (あるいは 52、 53、 54)からの出射光が出力用反射部 材 58を経由してスクリーン Sに出射される構成を例示した力 反射体 51からの出射 光が直接的に (すなわち出力用反射部材 58などの他の部材を経由することなく）スク リーン Sに到達する構成としてもよい。 [0072] (2) 上記各実施形態においては各色の発光ダイオードが光源 31として採用された 光出射手段 3を例示したが、この手段の構成は任意である。例えば、白色光を出射 する照明器 (バックライト）と、赤色、緑色および青色の各色に対応する部分の光量を 画素値 Cgにより指定される光量に調整する液晶パネルとからなる機器を光源 31とし て採用してもよい。要するに、光源 31は、各色に対応する波長の成分が画素値 Cgに 応じた光量とされた画素表示光 Ldを出射する手段であれば足り、その具体的な構成 の如何は不問である。なお、白黒の画像を表示する投写型表示装置 Dにおいては各 色ごとに光量を調整する構成が不要であり、単に、画素値 Cgとして指定された階調 に応じた光量の画素表示光 Ldを出射する構成であればよい。このことからも明らかな ように、「画素値」とは、カラー画像を表示する構成においては各色の光量を示す情 報に相当し、白黒画像を表示する構成においては階調を示す情報に相当する。また 、上記各実施形態に示されたレンズ 32は本発明に必須の要素ではなく適宜に省略 される。

[0073] (3) 上記各実施形態においては、取得手段 2が画素値 Cgと奥行き値 Czとを記憶手 段 1から読み出す構成を例示したが、取得手段 2が画素値 Cgと奥行き値 Czとを取得 するための構成はこれに限られない。例えば、各画素の画素値 Cgのみを記憶手段 1 に記憶しておき、この画素値 Cgに基づ 、て取得手段 2が奥行き値 Czを算定する構 成としてもよい。例えば、画素値 Cgにより指定された赤色、緑色および青色の階調値 を適宜に重み付けしたうえで加算してグレースケールを算定し、これを奥行き値 Czと して光路長制御手段 4 (あるいは第 4実施形態の制御手段 355)に出力する構成とし てもよい。さらに、グレースケールに対して種々の補正を施し、この補正後の数値を 奥行き値 Czとして採用してもよ 、。この構成にぉ 、て奥行き値 Czを算定する方法は 任意である。また、画素値 Cgおよび奥行き値 Czの取得先は記憶手段 1に限られない 。例えば、外部力も入力された画素値 Cgおよび奥行き値 Czを取得手段 2が取得する 構成としてもよい。例えば、ネットワークを介して接続された他の通信装置から取得手 段 2が画素値 Cgおよび奥行き値 Czを受信する構成としてもよい。このように、本発明 における取得手段 2は各画素の画素値 Cgおよび奥行き値 Czを取得する手段であれ ば足り、その取得先や取得方法の如何は不問である。 [0074] (4) 上記各実施形態においては、スクリーン Sに対して観察側に投写型表示装置 D を配置して画像を投写する構成を例示したが、図 19に示されるように、観察側とは反 対側 (以下「背面側」という）に投写型表示装置 Dを配置してもよい。同図に示される 構成においては、スクリーン Sの背面側に投写面 8が設けられ、この投写面 8のうち第 2の鏡面 82はハーフミラー（半透過反射層）となっている。したがって、スクリーン Sの 背面側から第 2の鏡面 82に到達した画素表示光 Ldは、その一部が選択的に第 2の 鏡面 82を透過する（残りは反射される）。第 1の鏡面 81は上記各実施形態に示したよ うな略水平の鏡面である。この構成によれば、第 2の鏡面 82を透過した画素表示光 L dは第 1の鏡面 81にて反射して第 2の鏡面 82に至り、このうちの一部が再び第 2の鏡 面 82にて反射して観察側に出射する。

[0075] また、図 20に示されるように、投写型表示装置 Dとスクリーン Sとは一体に構成され ていてもよい。図 20に示される構成においては、ひとつの面 (観察側の面）に開口部 61が設けられた略直方体状の筐体 6を有し、上記各実施形態に示したような投写型 表示システム DSが筐体 6に収容されている。この投写型表示システム DSは、図 19 を参照して説明したように、スクリーン Sの背面側力も画像を投写するものである。スク リーン Sは、開口部 61を塞ぐように筐体 6の内部に固定されており、反射部材 82と透 過部材 83と複数の照明装置 85とを有する。このうち透過部材 83は、光透過性を有 する板状部材であり、その終端の近傍が開口部 61の周縁に沿って固定されている。 反射部材 82は、透過部材 83のうち背面側の板面に設けられて投写面 8を構成する 部材であり、第 1の鏡面 81と第 2の鏡面 82とが交互に配列された構成となっている。 このうち第 1の鏡面 81は、画素表示光 Ldを鏡面反射させる略水平の鏡面である。第 2の鏡面 82は、画素表示光 Ldの一部のみを透過させて他を反射させるハーフミラー であり、第 1の鏡面 81と所定の角度 (例えば 45度）をなすように設けられる。また、複 数の照明装置 85の各々は、白色光を投写面 8の中央部に向けて出射する手段であ る。これらの照明装置 85は、観察側力もみて、透過部材 83のうち筐体 6によって覆わ れた箇所に投写面 8を包囲するように埋設されている。この構成のもと、投写型表示 装置 Dから出射して第 2の鏡面 82を透過した画素表示光 Ldは、第 1の鏡面 81にて 反射して第 2の鏡面 82に至り、ここで再び反射して透過部材 83を透過したうえで観 察側に出射して観察者 Uに視認される。このとき、各照明装置 85からは白色光が出 射されているから、画像の明るさを高い水準に維持することができる。

[0076] (5) 上記各実施形態においては、制御手段 45が調整用反射部材 41または 42を駆 動することにより、画素表示光 Ldが反射体 51 (または 52、 53、 54)にて反射する回 数を制御する構成を例示したが、画素表示光 Ldが光出射手段 3から投写面 8に到達 するまでの光路長を奥行き値 Czに応じて制御するための構成はこれに限られない。 例えば、調整用反射部材 41の角度を固定したうえで (あるいは上記各実施形態のよ うに姿勢を可変としたうえで)光出射手段 3の姿勢を奥行き値 Czに応じて制御するこ とにより、画素表示光 Ldが反射体 51に入射する角度を変化させ、これにより反射体 5 1における反射回数を奥行き値 Czに応じて変化させる構成も採用され得る。

[0077] また、上記各実施形態においては、光源 31から投写面 8までの光路長を制御する ことにより立体感をもった画像を表示させる構成を例示したが、これに加えて、光路長 を奥行き値 Czに応じて制御せずに画像を表示することを可能した構成も採用され得 る。例えば、立体表示モードおよび通常表示モードの何れかを入力装置への利用者 による操作に応じて切り替え、立体表示モードにおいては上記各実施形態に示した ように光源 31から投写面 8までの光路長を奥行き値 Czに応じて制御して画像 (利用 者に立体感が知覚される画像)を表示する一方、通常表示モードにお!、ては光路長 を奥行き値 Czに応じて制御せずに画像 (すなわち利用者に立体感が知覚されな!、 画像)を表示する構成としてもよい。通常表示モードにおける動作は任意であるが、 例えば、反射体 51における反射回数が奥行き値 Czに拘わらず一定となるように調整 用反射部材 41を駆動する構成や、調整用反射部材 41による反射光が反射体 51〖こ おける反射を経由することなく出力用反射部材 58に到達するように調整用反射部材 41を駆動する構成が採用され得る。

[0078] (6) 上記各実施形態に係る投写型表示装置 Dのうち取得手段 2および制御手段 45

(より詳細には指示手段 451)は、 CPU (Central Processing Unit)などのハードウェア 装置とプログラムとの協働によって実現されてもよいし、投写型表示装置 Dへの搭載 を前提として製造された専用の回路によって実現されてもよい。また、上記各実施形 態においては、調整用反射部材 41 (または 42)の駆動内容がテーブル TBLに基づ V、て特定される構成を例示したが、この駆動内容を奥行き値 Czに応じて特定するた めの方法 (したがって反射体 51における反射回数を特定するための方法）は任意で ある。例えば、取得手段 2から出力された奥行き値 Czに対して所定の演算式を用い た演算を施すことによって調整用反射部材 41の角度あるいは調整用反射部材 42の 回転角度を特定する構成も採用され得る。また、調整用反射部材 41の構成は任意 である。例えば、マイクロミラー素子を配列した公知のデジタルマイクロミラーデバイス を調整用反射部材 41として用いた構成も採用され得る。この構成においては、各マ イク口ミラー素子の微小ミラーの角度が奥行き値 Czに応じて制御される構成とすれば 、上記各実施形態と同様の効果が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] 画像を構成する各画素の画素値および奥行き値を取得する取得手段と、

前記画素値に応じた光を画素ごとに出射する光出射手段と、

前記光出射手段からの画素ごとの出射光を投写面の当該画素に対応した位置に 導く導光体と、

前記光出射手段からの画素ごとの出射光が前記投写面に到達するまでの光路長 を当該画素の前記奥行き値に応じて変化させる制御手段と

を具備する投写型表示装置。

[2] 画像を構成する各画素の画素値および奥行き値を取得する取得手段と、

前記画素値に応じた光を画素ごとに出射する光出射手段と、

相互に対向する光反射面を有する反射体であって、前記光出射手段からの画素ご との出射光を前記各反射面にて反射させて投写面の当該画素に対応した位置に導 く反射体と、

前記光出射手段からの画素ごとの出射光が前記反射体の光反射面にて反射され る回数を当該画素の前記奥行き値に応じて変化させる制御手段と

を具備する投写型表示装置。

[3] 前記制御手段は、前記奥行き値が大き!、ほど前記反射体における反射回数が多く なるように当該反射回数を変化させる

ことを特徴とする請求項 2に記載の投写型表示装置。

[4] 前記光出射手段からの出射光を反射させて前記反射体に導く反射部材を具備し、 前記制御手段は、前記反射部材による反射光が前記反射体の光反射面に入射す る角度が前記奥行き値に応じた角度となるように前記反射部材を駆動する

ことを特徴とする請求項 2に記載の投写型表示装置。

[5] 前記反射部材は、前記光出射手段からの出射光の方向に対する角度が変化し得 るように支持された部材であり、

前記制御手段は、前記奥行き値に応じて前記反射部材の角度を制御する ことを特徴とする請求項 4に記載の投写型表示装置。

[6] 前記反射部材は、回転軸を中心として回転し得るように支持され、かつ、前記光出 射手段からの出射光の方向に対する角度が前記回転軸の周方向に変化する反射 面を有する部材であり、

前記制御手段は、前記反射部材を前記奥行き値に応じた角度に回転させる ことを特徴とする請求項 4に記載の投写型表示装置。

[7] 前記制御手段は、前記反射部材による反射光が前記反射体の光反射面に入射す る角度が前記奥行き値に応じた角度となるように前記反射部材を駆動するとともに、 その状態から前記反射部材を振動させる

ことを特徴とする請求項 4力 6の何れかに記載の投写型表示装置。

[8] 前記光出射手段からの出射光の光束断面積を前記奥行き値に応じて変化させる 光束調整手段

を具備することを特徴とする請求項 2に記載の投写型表示装置。

[9] 前記制御手段は、前記奥行き値が大き!、ほど前記反射体における反射回数が多く なるように当該反射回数を変化させ、

前記光束調整手段は、前記奥行き値が大きいほど前記光出射手段からの出射光 の光束断面積が大きくなるように当該光束断面積を変化させる

ことを特徴とする請求項 8に記載の投写型表示装置。

[10] 前記各画素の奥行き値を前記投写面における当該画素に対応した位置に応じて 補正する補正手段を具備し、

前記制御手段は、前記光出射手段からの出射光が前記反射体の光反射面にて反 射される回数を前記補正手段による補正後の奥行き値に応じて制御する

ことを特徴とする請求項 2に記載の投写型表示装置。

[11] 前記補正手段は、一の画素と他の画素とについて同一の奥行き値が与えられたと きに、前記光出射手段からの出射光が前記投写面に到達するまでの光路長が前記 一の画素と前記他の画素とで略同一となるように前記奥行き値を補正する

ことを特徴とする請求項 10に記載の投写型表示装置。

[12] 投写面を有するスクリーンと当該スクリーンに画像を投写する投写型表示装置とを 具備する投写型表示システムにお 、て、

前記投写型表示装置は、 画像を構成する各画素の画素値および奥行き値を取得する取得手段と、 前記画素値に応じた光を画素ごとに出射する光出射手段と、

前記光出射手段からの画素ごとの出射光を投写面の当該画素に対応した位置に 導く導光体と、

前記光出射手段からの画素ごとの出射光が前記投写面に到達するまでの光路長 を当該画素の前記奥行き値に応じて変化させる制御手段とを具備する

ことを特徴とする投写型表示システム。

[13] 前記スクリーンの投写面は、前記投写型表示装置からの出射光を反射させる第 1の 反射面と前記第 1の反射面による反射光を観察側に反射させる第 2の反射面とを面 状に配列してなる

ことを特徴とする請求項 12に記載の投写型表示システム。

[14] 前記第 1の反射面は略水平面であり、前記第 2の反射面は前記第 1の反射面に対 して所定の角度をなす面である

ことを特徴とする請求項 13に記載の投写型表示システム。

[15] 前記第 2の反射面は略平面である

ことを特徴とする請求項 14に記載の投写型表示システム。

[16] 前記第 2の反射面を区分した複数の単位部の各々は、当該単位部の中央部が周 縁よりも突出した曲面である

ことを特徴とする請求項 14に記載の投写型表示システム。

[17] 前記第 1の反射面を区分した複数の単位部の水平面に対する角度は、前記投写 型表示装置からの出射光が当該各単位部に到達する角度に応じて前記単位部ごと に選定されている

ことを特徴とする請求項 13に記載の投写型表示システム。