JP2005062607A - 立体映像投影装置および立体映像投影アダプタ - Google Patents

Abstract

【課題】 両眼視差を有する左目用画像と右目画像を投影して立体映像を表示する立体映像投影装置において、簡単な構造の一つの投影装置から両眼視差を有する映像を投影して、横長で大画面の立体映像を視聴者に表示することが可能な立体映像投影装置および立体映像投影アダプタを提供する。
【解決手段】 立体映像投影装置は、右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて配置して投影する映像投影手段と、映像投影手段から所定の距離だけ離れた映像投影位置に右目用画像および左目用画像を重ね合わせて投影する導光手段と、左目用画像を投影する光の偏光方向と右目用画像を投影する光の偏光方向とを異なる方向とする偏光手段とを有する。右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて、導光手段で重ね合わせて投影することにより、通常用いられるプロジェクター装置などの映像投影手段を用いて、両眼視差を有する横長の映像を投影することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体映像投影装置および立体映像投影アダプタに関し、特に一つの投影装置から両眼視差を有する画像を投影する立体映像投影装置および立体映像投影アダプタに関するものである。

近年、視覚による情報伝達が重要な役割を果たすようになってきており、平面的な画像の表示よりも現実に近い視覚情報として、さまざまな立体映像の表示に関する技術が提案されている。視聴者が立体映像を認識するためには、二つの視点から撮影した両眼視差を有する映像を視聴者の左右の眼にそれぞれ認識させる必要がある。

両眼視差を視聴者の左右の眼に認識させる立体映像表示装置としては、例えば、液晶表示装置などの平面表示装置の画素列ごとに両眼視差を有する左右の映像を交互に表示し、画面上に配置したレンチキュラーレンズにより光の進行方向を決定するものなどが提案されている。この方法では、表示画面が平面表示装置の画面サイズに限定されてしまい、大きな映像表示を行うことが困難であり、視聴者が立体映像を認識できる領域も限定されるという問題が生じていた。

両眼視差を有する大画面の映像を表示する立体映像表示装置としては、偏光方向を維持して光の反射を行う偏光スクリーンに対して、両眼視差を有する２種類の映像の偏光方向を直交させて投影し、視聴者が左右それぞれの映像に対応した偏光方向の偏光メガネを装着する立体映像投影装置も提案されている。（例えば特許文献１および特許文献２参照）

特許第３２３９６４６号公報 特開２００１−３０５４７８号公報

特許文献１および特許文献２に記載された技術では、偏光スクリーン上に両眼視差を有する映像を投影するため、偏光スクリーンと立体映像投影装置との距離を調整することで、表示される映像を大きくすることができる。しかし、特許文献１に記載された立体映像投影装置では、左右の画像を異なる偏光方向で投影すると共に交互にスクリーンに対して交互に投影するための構造が必要であり、装置本体の構造が複雑化してサイズも大きくなるという問題が生じていた。

また、特許文献２に記載された立体映像投影装置では、両眼視差を有する映像を一つの画像の左右に配置して投影装置から投影し、左右の画像を分離して投影方向を調整することで左右の映像を重ね合わせてスクリーンに投影している。しかし、通常用いられる投影装置の画像を縦方向に半分にして重ね合わせるために、スクリーン上に投影される映像は通常の半分のサイズで縦長の映像となってしまう。縦長で半分のサイズの映像をスクリーン上に投影する場合、投影装置とスクリーンとの距離を調整して映像サイズを調整したとしても、スクリーンの表示領域の半分しか利用できないことになる。また、視聴者が視聴する映像は縦長のものも横長のものも含まれているので、縦長の映像しか表示できないことは情報伝達の表現力を限定するものとなってしまう。

したがって本願発明は、両眼視差を有する左目用画像と右目画像を投影して立体映像を表示する立体映像投影装置において、簡単な構造の一つの投影装置から両眼視差を有する映像を投影して、横長で大画面の立体映像を視聴者に表示することが可能な立体映像投影装置および立体映像投影アダプタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本願発明の立体映像投影装置は、右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて配置して投影する映像投影手段と、前記映像投影手段から所定の距離だけ離れた映像投影位置に、前記右目用画像および前記左目用画像を重ね合わせて投影する導光手段と、前記左目用画像を投影する光の偏光方向と前記右目用画像を投影する光の偏光方向とを異なる方向とする偏光手段とを有することを特徴とする。

右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて配置して、導光手段で右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて投影することにより、通常用いられるプロジェクター装置などの映像投影手段を用いて、両眼視差を有する横長の映像を投影することが可能となる。右目用画像と左目用画像とを投影する光の偏光方向は偏光手段によって異なる方向とされるので、簡便な装置を用いて両眼視差を有する二つの画像を偏光保持スクリーンに投影し、視聴者に横長の立体映像を表示することが可能となる。

このとき、導光手段による画像の投影方向を調整する調節手段を有することにより、右目用画像と左目用画像の投影位置を調整することができるため、立体映像を投影するスクリーン位置を変化させた場合にもスクリーン上での右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて好適な立体映像の表示を行うことや、映像の拡大投影時に画角を調整することが可能となる。

また導光手段が、映像投影手段から入射した映像のうち右目用画像または左目用画像のいずれか一方を反射する第一のミラーと、第一のミラーによって反射された光を反射する第二のミラーとを備えることで、上下に配置された両眼視差を有する二枚の画像のうち一方を二枚の反射ミラーで反射して進行方向を変え、右目用画像と左目用画像を所定の位置で重ね合わせて表示することができる。第一のミラーまたは第二のミラーの法線方向を変化させるミラー調節手段を有するとすることで、反射ミラーで反射する画像の進行方向を調整することができるため、立体映像を投影するスクリーン位置を変化させた場合にもスクリーン上での右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて好適な立体映像の表示を行うことや、映像の拡大投影時に画角を調整することが可能となる。

また偏光手段を、第一のミラーに入射しない映像が透過する第一の偏光部材と、第一のミラーが反射した映像が透過する第二の偏光部材とを備え、第二の偏光部材が第一のミラーと第二のミラーとの間に配置することで、反射ミラーで反射された画像の偏光方向が左右対称になるため、偏光保持スクリーンに投影される右目用画像と左目用画像の偏光方向を簡単な構成によって異なるものとすることができる。このとき第一の偏光部材と第二の偏光部材とは一体に形成するとしてもよい。偏光手段が第一のミラーと第二のミラーとの間に配置されて、第一のミラーに入射しない映像および第一のミラーが反射した映像を透過するとしてもよい。

また、上記課題を解決するために本願発明の立体映像投影アダプタは、右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて配置した映像を映像投影装置から取り入れる採光窓と、前記採光窓から入射した映像のうち、前記右目用画像または前記左目用画像のいずれか一方を反射する第一のミラーと、前記第一のミラーによって反射された光を反射する第二のミラーと、前記左目用画像を投影する光と前記右目用画像を投影する光とを異なる偏光方向とする偏光手段とを特徴とする。

右目用画像と左目用画像とが上下方向に並べて配置された投影画像を採光窓から取り入れ、入射した映像のうち右目用画像または左目用画像のいずれか一方を反射する第一のミラーと、第一のミラーによって反射された光を反射する第二のミラーとを備えることで、上下に配置された両眼視差を有する二枚の画像のうち一方を二枚の反射ミラーで反射して進行方向を変え、右目用画像と左目用画像を所定の位置で重ね合わせて表示することができる。右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて投影することにより、通常用いられるプロジェクター装置などの映像投影手段を用いて、両眼視差を有する横長の映像を投影することが可能となる。右目用画像と左目用画像とを投影する光は偏光手段によって異なる偏光方向とされるので、簡便な装置を用いて両眼視差を有する二つの画像を偏光保持スクリーンに投影し、視聴者に横長の立体映像を表示することが可能となる。

右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて配置して、導光手段で右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて投影することにより、通常用いられるプロジェクター装置などの映像投影手段を用いて、両眼視差を有する横長の映像を投影することが可能となる。右目用画像と左目用画像とを投影する光の偏光方向は偏光手段によって異なる方向とされるので、簡便な装置を用いて両眼視差を有する二つの画像を偏光保持スクリーンに投影し、視聴者に横長の立体映像を表示することが可能となる。

以下、本発明を適用した立体映像投影装置および立体映像投影アダプタについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお本発明は、以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。なお、以下の説明において画像という言葉を用いて説明するが、ここでいう画像とは静止画だけではなく動画であってもよく、動画を構成する複数の静止画の一つであってもよい。

図１は本発明の立体映像投影アダプタを装着した立体映像投影装置の構成を示す模式図である。映像投影装置１０は、両眼視差を有する左右の画像を上下方向に配置して投影を行い、映像投影装置１０の映像投射部に取り付けられた立体映像投影アダプタ２０によって、上下方向に配置された二つの画像が偏光保持スクリーン３０上で重なるように投影される。映像投影装置１０と立体映像投影アダプタ２０とを組み合わせることで、本発明の立体映像投影装置が構成される。

映像投影装置１０は、映像を偏光保持スクリーン３０に対して映像投射部１１から投影する表示装置であり、例えば液晶表示画面に表示した画像を光源から出射した光で投影するプロジェクターである。映像投影装置１０が投影する投影画像４０は表示領域が縦長であり、両眼視差を有する二つの画像を上半分と下半分に分離して配置したものである。映像投影装置１０としては、特に立体表示用の特別な装置である必要はなく、従来から市販されているプロジェクター装置などを用いることができる。映像投影装置１０のうち、横長の表示領域で偏光保持スクリーン３０に映像を投影するものは、設置方向を変えて横置きの映像投影装置１０を縦置きで使用するなどで縦長の表示領域を投影することもできる。映像投影装置１０の設置方向を変えて画像の投影を行う場合には、台座１２で映像投影装置１０を固定して転倒を防止すると共に、偏光保持スクリーン３０に対して映像を投影するために映像投影装置１０を仰角に保持するとしてもよい。

立体映像投影アダプタ２０は、映像投影装置１０の映像投射部１１に取り付けられて、映像投射部１１から投影される投影画像４０の光の進行方向を変化させて、偏光保持スクリーン３０上に投影画像４０の上半分と下半分とを重ね合わせて投影する装置である。投影画像４０の上半分と下半分とを偏光保持スクリーン３０に投影する際に、偏光板を透過させることで上半分の画像と下半分の画像の偏光方向を直交させる。立体映像投影アダプタ２０の構成例については後述して説明を行う。

偏光保持スクリーン３０は、光の偏光方向を保持したまま反射する反射部材であり、例えばＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の樹脂上にアルミ蒸着を施した樹脂を付着させたものなどを用いることができる。ここでは、偏光保持スクリーン３０として立体映像投影装置が投影した光を反射して表示を行う反射型のものを例として挙げたが、偏光保持スクリーン３０を透明または半透明の材質によって形成して、視聴者が視聴する側とは反対側から映像の投影を行う透過型のものとしてもよい。

投影画像４０は、両眼視差を有する左目用画像４０Ｌと右目用画像４０Ｒとを縦方向に並べて配置した画像である。ここで、縦方向に並べて配置とは図２に示すように、左目用画像４０Ｌおよび右目用画像４０Ｒの視聴者が上下方向と認識する方向に、左目用画像４０Ｌと右目用画像４０Ｒとを配置することを言う。図２では左目用画像４０Ｌを下側に配置して、右目用画像４０Ｒを上側に配置した例を示しているが、上下の位置関係は逆であってもよい。右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌとの間での両眼視差は、投影画像４０の横方向である視差方向での画像の差である。

右目用画像４０Ｒおよび左目用画像４０Ｌは、共に視聴者が認識する上下方向よりも視差方向が長い画像であり、本発明の立体映像投影装置が偏光保持スクリーン３０上に右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌとを重ね合わせて投影するため、視聴者が視認する立体映像は上下方向よりも視差方向が長い画面となる。したがって、本発明の立体映像投影装置および立体映像投影アダプタを用いて両眼視差を有する画像をスクリーンに投影することで、横長で大画面の立体映像を視聴者に表示することが可能となる。

映像投影装置１０として、横長の映像を投影するように設計されているプロジェクター装置を用い、プロジェクター装置の設置方向を変えて図２に示した投影画像４０を投影する場合について図３を用いて説明する。図３は映像投影装置１０の例として平置き型で横長の映像表示を行うプロジェクター装置を用いる場合の例を示す正面図である。映像投影装置１０を平置きした状態が真ん中に示した図３（a）であり、映像の投影を行う映像投射部１１が本体の一方に偏在して形成されているとする。図３（a）の設置方向で投影される映像は横長であり例えば縦横比が３：４のものである。図３（ｂ）に示した正面図は、映像投射部１１の形成された側が上に位置するように、映像投影装置１０の設置方向を縦置き型に変えた状態を示すものである。逆に、図３（ｃ）に示した正面図は、映像投射部１１の形成された側が下に位置するように、映像投影装置１０の設置方向を縦置きに変えた状態を示すものである。

図３（ｂ）に示した映像投影装置１０の設置方向と、図３（ｃ）に示した映像投影装置１０の設置方向では、映像投射部１１から投影される映像の天地方向が逆になる。そのため、投影画像４０に含まれる右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの向きを映像投影装置１０の設置方向に適したものとして、映像投射部１１から投影する必要がある。

図４は投影画像４０での右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの向きの組み合わせを示す模式図である。図中の上下方向は、図３（a）のように平置き型で横長の画像を投影する場合の上下方向に対応しており、図中下段に示した組み合わせが図３（ｂ）のように映像投影装置１０を縦置きした場合を示し、図中上段に示した組み合わせが図３（ｃ）のように映像投影装置１０を縦置きした場合を示している。図示しているように、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌとを横長の投影画像４０で左右どちらに配置してもよく、また、映像投影装置１０を縦置きした場合の上下方向に対応して右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの上下方向を決定する。いずれの場合にも、平置き型で横長の画像を略９０度回転させて、その上下半分に右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌを配置しているので、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌは横長の画像となる。

図５は立体映像投影アダプタ２０の構成例を示す断面図であり、立体映像投影アダプタ２０を縦方向に切断した状態を示している。立体映像投影アダプタ２０は、筐体２１内部に反射ミラー２２，２３および偏光部材２４が配置されており、筐体２１には投影画像４０を投射するための開口部２５と、映像投影装置１０から投影される光を取り入れる採光窓２８が形成されている。また、反射ミラー２２の法線方向を調整する調整機構２６と、反射ミラー２３の法線方向を調整する調整機構２７が形成されている。

筐体２１は、箱型の容器に開口部２５が形成されて、立体映像投影アダプタ２０の外形を形成すると共に、他の部材を保持する部材である。筐体２１を形成する材質としては、他の部材の保持と外形の維持をすることができる程度の剛性を有する必要がある。また、偏光保持スクリーン３０に対して投影される投影画像４０の他に立体映像投影アダプタ２０の内部から光が漏洩しないようにするために、筐体２１は遮光性を有する材質で形成される必要がある。筐体２１の採光窓２８が形成された側には映像投影装置１０が配置され、筐体２１の一部として形成された取付機構２９を用いて、採光窓２８が映像投影装置１０の映像投射部１１に取り付けられる。

反射ミラー２２，２３は、筐体２１内部に配置された平板状の鏡であり、反射ミラー２２の反射面と反射ミラー２３の反射面とが向かい合うように配置されている。反射ミラー２２は筐体２１の下側で採光窓２８に対して所定の角度をもって配置されており、採光窓２８から入射する投影画像４０の下側半分を反射ミラー２３の反射面に対して反射する。反射ミラー２３は筐体２１の上側で開口部２５に対して所定の角度をもって配置されており、反射ミラー２２が反射した投影画像４０の下側半分の画像を再度反射して、開口部２５を介して偏光保持スクリーン３０に投影する。

偏光部材２４は、透過していく光の偏光方向を一定方向に限定する直線偏光板をＬ字形状に折り曲げた部材であり、例えばその偏光方向は折り曲げない平面状態で図６（a）に示すように全面にわたって右上がり４５度方向である。ここでは偏光部材２４として、透過する光を直線偏光にする直線偏光板を例として挙げたが、図６（ｂ）に示すように直線偏光板と四分の一波長板とを重ね合わせた円偏光板を用いるとしても良い。Ｌ字形状を成している偏光部材２４は、その屈折位置で上側透過部２４aと下側透過部２４ｂとに区分され、図に示すように上側透過部２４aは採光窓２８の上側を覆うように採光窓２８に対して並行に配置され、下側透過部２４ｂは反射ミラー２２と反射ミラー２３の間で採光窓２８に対して垂直に配置されている。映像投影装置１０が液晶表示装置を用いて画像の投影を行う構成の場合などには、採光窓２８から入射してくる光が既に直線偏光である可能性があるため、光を透過することができるように偏光部材２４の偏光方向を調整可能としても良い。また、直線偏光を円偏光板で円偏光にした後に再度直線偏光にする構成としても良い。

開口部２５は、偏光保持スクリーン３０に対向する筐体２１の側面に形成された光を透過する領域であり、開口部２５の大きさによって筐体２１から映像を投影できる領域が決まる。開口部２５は、筐体２１に穴を形成して投影画像４０の投影を行うとしてもよく、筐体２１内部の保護のために透明な素材をカバーとして取り付けるとしてもよい。

調整機構２６，２７は、それぞれ反射ミラー２２，２３の法線方向を変化させて、反射ミラー２２，２３に入射する光が反射していく方向を調節する機構である。調整機構２６，２７の構成としては、例えば、反射ミラー２２，２３をそれぞれ採光窓２８の下端および上端で回動可能に保持する回転軸と、回転軸を回転中心として反射ミラー２２，２３を回転させるためのダイアル部などがある。ダイアル部を回転させることで、ダイアル部の回転運動を反射ミラー２２，２３の回転運動として伝達し、反射ミラー２２，２３が回転軸を中心として微小角度回転することで、反射ミラー２２，２３の法線方向が変化する。反射ミラー２２には調整機構２６が取り付けられて、反射ミラー２３には調整機構２７が取り付けられていることで、反射ミラー２２，２３の法線方向を調整することができ、投影画像４０の下側半分を投影する方向を調整することが可能となる。ここでは調整機構２６，２７を反射ミラー２２，２３にそれぞれ取り付けて、反射ミラー２２，２３を両方調整可能としているが、一方を固定して片方だけ法線方向の調整を行い投影画像４０の投影方向を調整する構成としてもよい。

採光窓２８は、筐体２１の映像投射部１１側に形成された光を透過する領域であり、映像投射部１１の形状と略同一形状に形成されて、映像投射部１１から投影される投影画像４０を筐体２１の内部に取り入れる。採光窓２８は、筐体２１に穴を形成して投影画像４０を取り入れるとしてもよく、筐体２１内部の保護のために透明な素材をカバーとして取り付けるとしてもよい。

取付機構２９は筐体２１の一部として形成され、例えば一対の板状部材で映像投影装置１０の外形を挟み込んで保持する構造を有し、立体映像投影アダプタ２０と映像投影装置１０とを接続して固定する機能を果たす。取付機構２９は、筐体２１と一体に形成されている必要はなく、立体映像投影アダプタ２０と映像投影装置１０とに螺子穴を形成してボルトで締結するなどの一般的な機構を用いることができる。

次に図７を用いて、映像投影装置１０の映像投射部１１から投影された投影画像４０が立体映像投影アダプタ２０を介して偏光保持スクリーン３０に投影される過程について説明する。図７は、映像投射部１１から投影される投影画像４０が偏光部材２４を透過して、反射ミラー２２，２３によって進行方向が変化する様子を示す模式図である。説明の簡略化のために筐体２１や調整機構２６，２７および採光窓２８については図示を省略している。映像投射部１１は、例えば液晶表示部１３に表示した投影画像４０を背面光源から投影し、レンズ１４で投影画像４０の焦点距離を調節する。

映像投射部１１から投影された投影画像４０の下半分である右目用画像４０Ｒは、採光窓２８から立体映像投影アダプタ２０の反射ミラー２２に入射する。反射ミラー２２で反射された右目用画像４０Ｒは、反射ミラー２２と反射ミラー２３の間に配置された偏光部材２４の下側透過部２４ｂを透過して反射ミラー２３に入射する。反射ミラー２３で反射された右目用画像４０Ｒは、立体映像投影アダプタ２０の開口部２５から外部へと投影される。このとき右目用画像４０Ｒを投影する光の偏光方向は、下側透過部２４ｂを透過して反射ミラー２３で反射されたことにより、偏光部材２４の偏光方向と左右対称な偏光方向となる。例えば図６に示したように、偏光部材２４の偏光方向を右上がり４５度とした場合には、開口部２５から投影される右目用画像４０Ｒを映し出す光は右下がり４５度の偏光方向となる。

また、投影画像４０の上半分である左目用画像４０Ｌは、採光窓２８から立体映像投影アダプタ２０に入射し、採光窓２８に並行して配置された偏光部材２４の上側透過部２４aを透過して、開口部２５から立体映像投影アダプタ２０の外部へと投影される。このとき、左目用画像４０Ｌを投影する光の偏光方向は、上側透過部２４aを透過した光であるので、偏光部材２４の偏光方向と同様の偏光方向となる。例えば図６に示したように、偏光部材２４の偏光方向を右上がり４５度とした場合には、開口部２５から投影される左目用画像４０Ｌを映し出す光は右上がり４５度の偏光方向となる。

左目用画像４０Ｌは偏光部材２４を透過した後に反射ミラー２２，２３で反射されず、右目用画像４０Ｒは偏光部材２４を透過した後に反射ミラー２３で一回反射されるため、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌを投影する光の偏光方向は互いに左右対称となる。

偏光保持スクリーン３０は光の偏光方向を維持したまま入射光を反射するので、偏光保持スクリーン３０に投影された右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの偏光方向も互いに左右対称となる。したがって、図８に示すような偏光メガネ５０を用いて、視聴者の左目前に偏光部材２４と同じ偏光方向の光のみを透過する偏光板５１を配置して、右目前に偏光部材２４の偏光方向と左右対称な偏光方向の光のみを透過する偏光板５２を配置することで、視聴者の右目には右目用画像４０Ｒのみが入射し、左目には左目用画像４０Ｌのみが入射することになる。右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌは両眼視差を有する画像であるため、視聴者は右目と左目それぞれで両眼視差のある映像を視認し、偏光保持スクリーン３０上に投影されている映像を立体的な映像として認識することになる。

次に、立体映像投影装置と偏光保持スクリーン３０との距離を変化させた場合の、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの投影位置調整について図９を用いて説明する。図９（a）は、偏光保持スクリーン３０をスクリーン位置Ｘに配置した場合の反射ミラー２２，２３の角度と光の進路を示す模式図である。図９（ｂ）は、偏光保持スクリーン３０をスクリーン位置Ｘよりも立体映像投影装置に近いスクリーン位置Ｙに配置した場合の反射ミラー２２，２３の角度と光の進路を示す模式図である。図９（a）に示すように、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの縦方向位置がスクリーン位置Ｘで一致する光の進路と、図９（ｂ）に示すようなスクリーン位置Ｙで一致する光の進路とは異なる。そこで、反射ミラー２２，２３の調整機構２６，２７を用いて、反射ミラー２２，２３の法線方向を変化させて、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌとがそれぞれスクリーン位置Ｘ，Ｙで重なり合うようにする。調整機構２６，２７で画像の投影方向を調整することによって、利対映像投影装置と偏光保持スクリーン３０との距離に応じて立体映像を投影することが可能となる。また、映像投影装置１０のズーム機能を利用して投影画像４０を拡大投影や縮小投影した場合の画角の調整をおこなうことができる。

映像投影装置１０は、投影する画像の焦点距離調整は通常のプロジェクター装置などで用いられている機能を用いており、映像投射部１１から投影される投影画像４０の焦点距離を偏光保持スクリーン３０までの距離に応じて調整する。反射ミラー２２，２３で反射された右目用画像４０Ｒが偏光保持スクリーン３０まで到達するまでの距離と、反射ミラー２２，２３で反射されずに左目用画像４０Ｌが偏光保持スクリーン３０まで到達する間での距離は、映像投影装置１０と偏光保持スクリーン３０との距離に比較すると小さい。このため、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの焦点距離は略同一とみなして、立体映像投影アダプタ２０に投影画像４０の焦点距離を調整する機能が無くとも、同一の偏光保持スクリーン３０上に二つの画像の焦点を合わせることができる。

また本発明の立体映像投影装置では、映像投影装置１０と偏光保持スクリーン３０との位置関係が正面に対向するものではなく、投影画像４０を偏光保持スクリーン３０の斜め横方向から投影することもできる。斜めからの画像の投影を行うと画像に台形歪が発生するが、本発明の立体映像投影アダプタ２０を用いて光の進行方向を変化させるとしても、導光手段である反射ミラー２２，２３による光の経路変更は縦方向のみであるため、映像投影装置１０として用いるプロジェクターにあらかじめ備わっている台形歪補正機能を用いて台形歪を補正して画角の補正を行うことが可能である。

図１０は、本発明の立体映像投影アダプタを装着した立体映像投影装置を用いて立体映像の投影を行う他の実施の形態を示す模式図である。映像投影装置１０および立体映像投影アダプタ２０の構成は図１乃至図９を用いて説明したものと同様であるが、偏光保持スクリーン７０の構成が異なり、また、映像投影装置１０と偏光保持スクリーン７０との間に遮光枠６０を配置している。

偏光保持スクリーン７０は、画像が投影される投影面７１のうち偏光保持領域７２のみが入射光の偏光方向を維持して光の反射を行う。偏光保持領域７２には、両眼視差を有して偏光方向が異なる右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌとが重ね合わせて投影されるため、視聴者は偏光メガネ５０を装着することで立体映像を視認することができる。

映像投影装置１０から投影される投影画像４０は、立体映像投影アダプタ２０によって上下方向に配置された右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌとが分離されて、偏光保持スクリーン７０上に重ね合わせて投影される。このとき、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの縦方向を一致させたときに、一方の画像には含まれる映像領域が他方には含まれていないなどの画像の不一致が二枚の画像の周辺領域で発生する可能性がある。画像の不一致領域が視聴者の片目にのみ入射すると、視聴者が疲労感を覚えることが想定されるため、立体映像を表示する領域を偏光保持領域７２に限定することで、画像の周辺領域は偏光が保持されないために視聴者の両目で視認することが可能となり、視聴者の疲労を低減することができる。

遮光枠６０は、光を遮る材質で形成された額縁形状の部材であり、立体映像投影アダプタ２０と偏光保持スクリーン７０との間で、右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌとが投影される光の経路上に配置されている。立体映像投影アダプタ２０から投影された右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌが、遮光枠６０の枠内を通過して偏光保持スクリーン７０に投影されることで、遮光枠６０によって両画像の周辺領域が遮られ、偏光保持スクリーン７０上に投影される映像の輪郭が鮮明になり、良好な立体映像を視聴者に表示することが可能となる。

図１１は本発明における立体映像投影アダプタの他の構成例を示す図であり、図１１（a）は透過斜視図であり、図１１（ｂ）は断面図と光の経路を示す模式図である。図１１に示した立体映像投影アダプタ１００は、映像投影装置１０の映像投射部１１に取り付けられて、映像投射部１１から投影される投影画像４０の進行方向を変化させて、偏光保持スクリーン３０上に投影画像４０の上半分と下半分とを重ね合わせて投影する装置である。投影画像４０の上半分と下半分とを偏光保持スクリーン３０に投影する際に、偏光板を透過させることで上半分の画像と下半分の画像の偏光方向を直交させる。

立体映像投影アダプタ１００は、筐体１０１内部に反射ミラー１０２，１０３，１０４，１０５および偏光部材１０６，１０７が配置されており、筐体１０１には映像投影装置１０から投影される光を取り入れる採光窓１０８が形成されている。また、反射ミラー１０４の法線方向を調整する調整機構と、反射ミラー１０５の法線方向を調整する調整機構が形成されている。筐体１０１の採光窓１０８が形成された側面には、筐体１０１の一部として取付機構１０９が形成され、筐体１０１が映像投影装置１０の映像投射部１１に取り付けられる。

反射ミラー１０２，１０３，１０４，１０５は、筐体１０１内部に配置された平板状の鏡であり、反射ミラー１０２，１０３は採光窓１０８の前に配置され、反射ミラー１０４，１０５は筐体１０１の内壁に配置されている。反射ミラー１０２と反射ミラー１０４とが向かい合うように配置され、反射ミラー１０３と反射ミラー１０５とが向かい合うように配置されている。反射ミラー１０２，１０３は筐体１０１の中央で採光窓１０８に対して所定の角度をもって配置されており、反射ミラー１０２が採光窓１０８から入射する投影画像４０の上側半分を反射ミラー１０４の反射面に対して反射し、反射ミラー１０３が下側半分を反射ミラー１０５に対して反射する。反射ミラー１０４は反射ミラー１０２が反射した投影画像４０の上側半分の画像を再度反射して、偏光部材１０６を介して偏光保持スクリーン３０に投影する。また、反射ミラー１０５は反射ミラー１０３が反射した投影画像４０の下側半分の画像を再度反射して、偏光部材１０７を介して偏光保持スクリーン３０に投影する。

偏光部材１０６，１０７は、透過していく光の偏光方向を一定方向に限定する直線偏光板であり、互いに偏光方向が直行するように筐体１０１の前面に配置されている。ここでは偏光部材２４として、透過する光を直線偏光にする直線偏光板を例として挙げたが、図６（ｂ）に示すように直線偏光板と四分の一波長板とを重ね合わせた円偏光板を用いるとしても良い。映像投影装置１０が液晶表示装置を用いて画像の投影を行う構成の場合などには、採光窓１０８から入射してくる光がすでに直線偏光である可能性があるため、光を透過することができるように偏光部材１０６，１０７の偏光方向を調整可能としておくことしても良い。また、直線偏光を円偏光板で円偏光にした後に再度直線偏光にする構成としても良い。

投影画像４０は、反射ミラー１０４，１０５によって上下の画像が分離されて、偏光部材１０６，１０７を介して偏光保持スクリーン３０に投影される。このとき、反射ミラー１０４，１０５の法線方向を調整機構によって調整することで、投影画像４０の上下に配置されていた右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌとを偏光保持スクリーン３０上で重ね合わせることができる。

偏光保持スクリーン３０は光の偏光方向を維持したまま入射光を反射するので、偏光保持スクリーン３０に投影された右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌの偏光方向も互いに直交したものとなる。したがって、図８に示すような偏光メガネ５０を用いて、視聴者の左目前に偏光部材１０６と同じ偏光方向の光のみを透過する偏光板５１を配置して、右目前に偏光部材１０７の偏光方向と左右対称な偏光方向の光のみを透過する偏光板５２を配置することで、視聴者の右目には右目用画像４０Ｒのみが入射し、左目には左目用画像４０Ｌのみが入射することになる。右目用画像４０Ｒと左目用画像４０Ｌは両眼視差を有する画像であるため、視聴者は右目と左目それぞれで両眼視差のある映像を視認し、偏光保持スクリーン３０上に投影されている映像を立体的な映像として認識することになる。

右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて配置して、導光手段で右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて投影することにより、通常用いられるプロジェクター装置などの映像投影手段を用いて、両眼視差を有する横長の映像を投影することが可能となる。右目用画像と左目用画像とを投影する光の偏光方向は偏光手段によって異なる方向とされるので、簡便な装置を用いて両眼視差を有する二つの画像を偏光保持スクリーンに投影し、視聴者に横長の立体映像を表示することが可能となる。

このとき、導光手段による画像の投影方向を調整する調節手段を有することにより、右目用画像と左目用画像の投影位置を調整することができるため、立体映像を投影するスクリーン位置を変化させた場合にもスクリーン上での右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて好適な立体映像の表示を行うことや、映像の拡大投影時に画角を調整することが可能となる。

また導光手段が、映像投影手段から入射した映像のうち右目用画像または左目用画像のいずれか一方を反射する第一のミラーと、第一のミラーによって反射された光を反射する第二のミラーとを備えることで、上下に配置された両眼視差を有する二枚の画像のうち一方を二枚の反射ミラーで反射して進行方向を変え、右目用画像と左目用画像を所定の位置で重ね合わせて表示することができる。第一のミラーまたは第二のミラーの法線方向を変化させるミラー調節手段を有するとすることで、反射ミラーで反射する画像の進行方向を調整することができるため、立体映像を投影するスクリーン位置を変化させた場合にもスクリーン上での右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて好適な立体映像の表示を行うことや、映像の拡大投影時に画角を調整することが可能となる。

また偏光手段を、第一のミラーに入射しない映像が透過する第一の偏光部材と、第一のミラーが反射した映像が透過する第二の偏光部材とを備え、第二の偏光部材が第一のミラーと第二のミラーとの間に配置することで、反射ミラーで反射された画像の偏光方向が左右対称になるため、偏光保持スクリーンに投影される右目用画像と左目用画像の偏光方向を簡単な構成によって異なるものとすることができる。このとき第一の偏光部材と第二の偏光部材とは一体に形成するとしてもよい。偏光手段が第一のミラーと第二のミラーとの間に配置されて、第一のミラーに入射しない映像および第一のミラーが反射した映像を透過するとしてもよい。

右目用画像と左目用画像とが上下方向に並べて配置された投影画像を採光窓から取り入れ、入射した映像のうち右目用画像または左目用画像のいずれか一方を反射する第一のミラーと、第一のミラーによって反射された光を反射する第二のミラーとを備えることで、上下に配置された両眼視差を有する二枚の画像のうち一方を二枚の反射ミラーで反射して進行方向を変え、右目用画像と左目用画像を所定の位置で重ね合わせて表示することができる。右目用画像と左目用画像とを重ね合わせて投影することにより、通常用いられるプロジェクター装置などの映像投影手段を用いて、両眼視差を有する横長の映像を投影することが可能となる。右目用画像と左目用画像とを投影する光は偏光手段によって異なる偏光方向とされるので、簡便な装置を用いて両眼視差を有する二つの画像を偏光保持スクリーンに投影し、視聴者に横長の立体映像を表示することが可能となる。

本発明の立体映像投影アダプタを装着した立体映像投影装置を用いて、両眼視差を有する二枚の画像を重ね合わせて偏光保持スクリーンに投影した様子を示す模式図である。 本発明の立体映像投影装置で投影される両眼視差を有する投影画像の配置例を示す図である。 本発明の立体映像投影装置で横置き型の映像投影装置を縦置きに変更した場合の映像投影装置の配置例を示す図である。 図３に示した映像投影装置の配置例に対応した投影画像での左目用画像と右目用画像の配置例を示す図である。 本発明の立体映像投影アダプタの構成例を示す断面模式図である。 立体映像投影アダプタに用いられる偏光部材の例を示す図であり、図６（a）は直線偏光の偏光部材を示し、図６（ｂ）は円偏光の偏光部材を示している。 二枚の両眼視差を有する画像を重ね合わせて投影するために、本発明の立体映像投影アダプタを用いたときの右目用画像と左目用画像の光の進行方向を説明する模式図である。 視聴者が立体映像を視認するために装着する偏光メガネの一例を示す図である。 本発明の立体映像投影装置を用いて立体映像の投影を行い、投影位置を変更した場合の画像投影位置を調整する方法を説明する模式図である。 本発明の立体映像投影装置を用いて立体映像を表示する他の例を示す模式図である。 本発明における立体映像投影アダプタの他の構成例を示す透過斜視図である。 本発明における立体映像投影アダプタの断面図と光の経路を示す模式図である。

符号の説明

１０ 映像投影装置
１１ 映像投射部
１２ 台座
１３ 液晶表示部
１４ レンズ
２０，１００ 立体映像投影アダプタ
２１，１０１ 筐体
２２，２３，１０２，１０３，１０４，１０５ 反射ミラー
２４，１０６，１０７ 偏光部材
２４a 上側透過部
２４ｂ 下側透過部
２５ 開口部
２６，２７ 調整機構
２８，１０８ 採光窓
２９，１０９ 取付機構
３０，７０ 偏光保持スクリーン
４０ 投影画像
４０Ｒ 右目用画像
４０Ｌ 左目用画像
５０ 偏光メガネ
５１，５２ 偏光板
６０ 遮光枠
７１ 投影面
７２ 偏光保持領域

Claims (12)

1. 右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて配置して投影する映像投影手段と、
   前記映像投影手段から所定の距離だけ離れた映像投影位置に、前記右目用画像および前記左目用画像を重ね合わせて投影する導光手段と、
   前記左目用画像を投影する光の偏光方向と前記右目用画像を投影する光の偏光方向とを異なる方向とする偏光手段と
   を有することを特徴とする立体映像投影装置。
2. 前記導光手段による画像の投影方向を調整する調節手段を有することを特徴とする請求項１記載の立体映像投影装置。
3. 前記導光手段は、前記映像投影手段から入射した映像のうち、前記右目用画像または前記左目用画像のいずれか一方を反射する第一のミラーと、前記第一のミラーによって反射された光を反射する第二のミラーと
   を備えることを特徴とする請求項１記載の立体映像投影装置。
4. 前記第一のミラーまたは前記第二のミラーの法線方向を変化させるミラー調節手段を有することを特徴とする請求項３記載の立体映像投影装置。
5. 前記偏光手段は、前記第一のミラーに入射しない映像が透過する第一の偏光部材と、前記第一のミラーが反射した映像が透過する第二の偏光部材とを備え、
   前記第二の偏光部材が前記第一のミラーと前記第二のミラーとの間に配置されていることを特徴とする請求項３記載の立体映像投影装置。
6. 前記第一の偏光部材と前記第二の偏光部材とは一体に形成されていることを特徴とする請求項５記載の立体映像投影装置。
7. 前記偏光手段が前記第一のミラーと前記第二のミラーとの間に配置されて、前記第一のミラーに入射しない映像および前記第一のミラーが反射した映像を透過することを特徴とする請求項３記載の立体映像投影装置。
8. 右目用画像と左目用画像とを上下方向に並べて配置した映像を映像投影装置から取り入れる採光窓と、
   前記採光窓から入射した映像のうち、前記右目用画像または前記左目用画像のいずれか一方を反射する第一のミラーと、
   前記第一のミラーによって反射された光を反射する第二のミラーと、
   前記左目用画像を投影する光の偏光方向と前記右目用画像を投影する光の偏光方向とを異なる方向とする偏光手段と
   を特徴とする立体映像投影アダプタ。
9. 前記第一のミラーまたは前記第二のミラーの法線方向を変化させるミラー調節手段を有することを特徴とする請求項８記載の立体映像投影アダプタ。
10. 前記偏光手段は、前記第一のミラーに入射しない映像が透過する第一の偏光部材と、前記第一のミラーが反射した映像が透過する第二の偏光部材とを備え、
    前記第二の偏光部材が前記第一のミラーと前記第二のミラーとの間に配置されていることを特徴とする請求項８記載の立体映像投影アダプタ。
11. 前記第一の偏光部材と前記第二の偏光部材とは一体に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の立体映像投影アダプタ。
12. 前記偏光手段が前記第一のミラーと前記第二のミラーとの間に配置されて、前記第一のミラーに入射しない映像および前記第一のミラーが反射した映像を透過することを特徴とする請求項８記載の立体映像投影アダプタ。