JP2009098326A - 三次元画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の観察者が同時に立体視を体験することが可能で、かつ、自然な三次元画像を得ることができる三次元画像形成装置を提供する。
【解決手段】観察者から見て異なる奥行き位置に配置される複数のスクリーン１０ａ〜１０ｄと、スクリーン１０ａ〜１０ｄのそれぞれに画像光を投写する複数のプロジェクタ２０ａ〜２０ｄと、プロジェクタ２０ａ〜２０ｄのそれぞれに画像信号を供給する画像信号供給装置とを備える三次元画像形成装置１。複数のスクリーン１０ａ〜１０ｄのうち少なくとも観察者から見て最も奥側の位置に配置されるスクリーン以外のスクリーン１０ａ〜１０ｃは、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、三次元画像形成装置に関する。

従来、観察者から見て異なる奥行き位置に複数の２次元画像を表示することにより、三次元の立体画像を形成する三次元画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。従来の三次元画像形成装置は、観察者から見て異なる奥行き位置に配置され、光透過率を変更可能な複数のスクリーンと、複数のスクリーンに対して複数の画像を連続的に投影する画像投影部（プロジェクタ）と、各画像の投影に連動して複数のスクリーンのいずれかに映像が形成されるように各スクリーンの光透過率を制御する制御部とを備える。

このような従来の三次元画像形成装置は、偏光メガネ等の観察器具を用いて両眼視差によって擬似的に三次元画像を表示するものとは異なり、複数の観察者が同時に立体視を体験することができる。

特開２０００−２０１３６１号公報

しかしながら、従来の三次元画像形成装置においては、複数のスクリーンに対して１つの画像投影部により複数の画像を連続的に投影することとしているため、高速な画像切り替えが必要となる。一般的な表示装置の場合は１／６０秒ごとに画像を切り替えることとしているが、従来の三次元画像形成装置において、そのような画像切り替えのタイミングを実現しようとすると、仮にスクリーンの枚数が１０枚であれば、１／６００秒ごとに画像を切り替えなければならず、現在の技術では実現が非常に困難であるという問題がある。また、そのように１／６００秒ごとに画像を切り替えなければならないとなると、三次元画像にチラつきが多く発生してしまい、実用に耐え難いものとなると考えられる。
なお、従来の三次元画像形成装置において、スクリーンの枚数を減らしたり画像切り替えのタイミングを遅くしたりすれば、現在の技術をもってしても実現可能であると考えられるが、自然な三次元画像を得ることはできない。

そこで、本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数の観察者が同時に立体視を体験することが可能で、かつ、自然な三次元画像を得ることができる三次元画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の三次元画像形成装置は、観察者から見て異なる奥行き位置に配置される複数のスクリーンと、前記複数のスクリーンのそれぞれに画像光を投写する複数のプロジェクタと、前記複数のプロジェクタのそれぞれに画像信号を供給する画像信号供給装置とを備え、前記複数のスクリーンのうち少なくとも観察者から見て最も奥側の位置に配置されるスクリーン以外のスクリーンは、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過するように構成されていることを特徴とする。

このため、本発明の三次元画像形成装置によれば、観察者の目には、スクリーンに投写された複数の二次元画像が重畳されて映ることとなり、三次元の立体画像として知覚されることとなる。また、本発明の三次元画像形成装置によって形成される三次元画像は、１つの視点のみならず複数の視点から観察することができる立体画像であることから、偏光メガネ等の観察器具を用いる場合と異なり、複数の観察者が同時に立体視を体験することができる。

また、従来の三次元画像形成装置のように１つの画像投影部（プロジェクタ）から複数の画像を連続的に投影する場合とは異なり、本発明の三次元画像形成装置によれば、複数のスクリーンのそれぞれに対して複数のプロジェクタでもって画像光を投写することとしているため、極めて自然な三次元画像を得ることができる。

また、本発明の三次元画像形成装置によれば、観察者から見て異なる奥行き位置に配置されたスクリーンに二次元画像が表示されることとなるため、形成される三次元画像に自然な奥行き感を与えることができる。

ところで、従来の三次元画像形成装置の場合、三次元画像を形成するためには、制御部によって各スクリーンの光透過率を動的に制御する必要があるため、スクリーンサイズが大きくなるとコスト的に非常に厳しくなってしまう。
これに対し、本発明の三次元画像形成装置によれば、そのように各スクリーンの光透過率を動的に制御しなくても三次元画像を形成することができることから、コスト的にも優れた三次元画像形成装置となる。

なお、本発明の三次元画像形成装置においては、前記スクリーンが、プロジェクタから投写される画像光を観察者側の方向に向けて拡散反射するように構成されていれば、いわゆるフロント投写方式の三次元画像形成装置を実現することができる。一方、前記スクリーンが、プロジェクタから投写される画像光を観察者側の方向に向けて拡散透過するように構成されていれば、いわゆるリア投写方式の三次元画像形成装置を実現することができる。

本発明の三次元画像形成装置においては、前記複数のプロジェクタは、近接投写型のプロジェクタであることが好ましい。

近接投写型のプロジェクタとは、短い投写距離で大画面表示が可能な（例えば、１５ｃｍ〜２０ｃｍの投写距離で約８０インチの大画面表示が可能な）プロジェクタであって、超短焦点光学系を備えるプロジェクタのことである。本発明の三次元画像形成装置によれば、近接投写型のプロジェクタを備えているため、大画面画像を形成しつつ、スクリーン間の距離を比較的短くすることが可能となる。その結果、大画面表示が可能で、かつ、コンパクトな三次元画像形成装置となる。

ところで、フロント投写方式の三次元画像形成装置においては、詳細については後述するが、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光は、スクリーンに対して略垂直に入射することとなる一方、プロジェクタから投写される画像光は、スクリーンに対して斜め方向から入射することとなる。このとき、近接投写型のプロジェクタであれば、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光の入射角度（スクリーンに入射する光線とスクリーン面とのなす角度）と、プロジェクタから投写される画像光の入射角度との差を比較的大きくすることが可能となるため、プロジェクタから投写される画像光を拡散反射させ、かつ、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過させるという状態を、比較的容易に実現することが可能となる。

本発明の三次元画像形成装置においては、前記プロジェクタから投写される画像光のうち前記スクリーンにおける前記プロジェクタに対して近い側の端面に向かって入射する光線とスクリーン面に垂直な軸とのなす角度をθ_１とし、前記プロジェクタから投写される画像光のうち前記スクリーンにおける前記プロジェクタに対して遠い側の端面に向かって入射する光線とスクリーン面に垂直な軸とのなす角度をθ_２としたとき、θ_１とθ_２との差の絶対値は、１０度以内であることが好ましい。

θ_１とθ_２との差の絶対値が１０度を超えると、プロジェクタから投写される画像光を拡散反射させ、かつ、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過させるという状態を、スクリーン全面で実現することが困難となる場合がある。これに対し、本発明の三次元画像形成装置によれば、θ_１とθ_２との差の絶対値が１０度以内であることから、プロジェクタから投写される画像光を拡散反射させ、かつ、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過させるという状態を、スクリーン全面において比較的容易に実現することが可能となる。

本発明の三次元画像形成装置においては、前記複数のスクリーンは、前記スクリーンに対して所定の角度範囲から入射する光については拡散し、前記所定の角度範囲外から入射する光については透過するように構成されたホログラムスクリーンであることが好ましい。

このように構成することにより、フロント投写方式の三次元画像形成装置の場合であれば、プロジェクタから投写される画像光を観察者側の方向に向けて拡散反射するとともに、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過することが可能となり、複数の観察者が同時に立体視を体験することが可能で、かつ、自然な三次元画像を得ることができるフロント投写方式の三次元画像形成装置を実現可能となる。また、リア投写方式の三次元画像形成装置の場合であれば、プロジェクタから投写される画像光を観察者側の方向に向けて拡散透過するとともに、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過することが可能となり、複数の観察者が同時に立体視を体験することが可能で、かつ、自然な三次元画像を得ることができるリア投写方式の三次元画像形成装置を実現可能となる。

本発明の三次元画像形成装置においては、前記複数のスクリーンは、スクリーン面の一部に光拡散粒子を含むスクリーンであることが好ましい。

このように構成することによっても、複数の観察者が同時に立体視を体験することが可能で、かつ、自然な三次元画像を得ることができるフロント投写方式又はリア投写方式の三次元画像形成装置を実現可能となる。また、ホログラムスクリーンの場合に比べてスクリーンの構成が簡易なものとなるため、比較的安価な三次元画像形成装置を実現可能となる。

本発明の三次元画像形成装置においては、前記複数のスクリーンのそれぞれは、光透過率を変更可能に構成されていることが好ましい。

このように構成することにより、スクリーンごとの輝度を調整することができるため、より立体感・奥行き感に富む三次元画像を形成することが可能となる。

本発明の三次元画像形成装置においては、前記複数のプロジェクタのそれぞれは、投写光の明るさを調整可能に構成されていることが好ましい。

このように構成することにより、スクリーンごとの輝度を調整することができるため、より立体感・奥行き感に富む三次元画像を形成することが可能となる。

本発明の三次元画像形成装置においては、前記複数のスクリーンは、観察者から見て奥側となるにつれてスクリーンサイズが大きくなるように構成されていることが好ましい。

このように構成することにより、観察者の視野（広がり角）を考慮した優れた三次元画像を形成することができる。

以下、本発明の三次元画像形成装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る三次元画像形成装置１を説明するために示す図である。図１（ａ）は三次元画像形成装置１の斜視図であり、図１（ｂ）は三次元画像形成装置１の側面図である。図２は、スクリーンに入射する光線の動きを模式的に示す図である。なお、図２においては、４つのスクリーン１０ａ〜１０ｄのうちスクリーン１０ａ，１０ｂのみを図示している。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１は、図１に示すように、観察者から見て異なる奥行き位置に配置される４つのスクリーン１０ａ〜１０ｄと、４つのスクリーン１０ａ〜１０ｄのそれぞれに画像光を投写する４つのプロジェクタ２０ａ〜２０ｄと、４つのプロジェクタ２０ａ〜２０ｄのそれぞれに画像信号を供給する画像信号供給装置３０（図示せず。）とを備える、いわゆるフロント投写方式の三次元画像形成装置である。

スクリーン１０ａ〜１０ｄは、スクリーンに対して所定の角度範囲から入射する光については拡散反射し、所定の角度範囲外から入射する光については透過するように構成されたホログラムスクリーンである。言い換えると、スクリーン１０ａ〜１０ｄは、下方に配置されたプロジェクタ２０ａ〜２０ｄから入射する光については拡散反射し、スクリーンの裏側（奥側）から入射する光については透過するように構成されたホログラムスクリーンである。

つまり、スクリーン１０ａ〜１０ｄのうち少なくとも観察者から見て最も奥側の位置に配置されるスクリーン１０ｄ以外のスクリーン、すなわちスクリーン１０ａ〜１０ｃは、プロジェクタ２０ａ〜２０ｃからの画像光を観察者側に向けて反射するとともに、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過する。図２を用いて具体的に説明すると、スクリーン１０ａは、プロジェクタ２０ａからの画像光（図２に示す光Ｌ_１）を観察者側に向けて反射するとともに、スクリーン１０ｂ〜１０ｄからの画像光（図２に示す光Ｌ_２，Ｌ_３）を透過する。スクリーン１０ｂは、プロジェクタ２０ｂからの画像光（図２に示す光Ｌ_２）を観察者側に向けて反射するとともに、スクリーン１０ｃ，１０ｄからの画像光（図２に示す光Ｌ_３）を透過する。スクリーン１０ｃは、図示による説明を省略するが、プロジェクタ２０ｃからの画像光を観察者側に向けて反射するとともに、スクリーン１０ｄからの画像光を透過する。なお、スクリーン１０ｄは、プロジェクタ２０ｄからの画像光を観察者側に向けて反射する。

スクリーン１０ａ〜１０ｄは、図１に示すように、観察者から見て奥側となるにつれてスクリーンサイズが大きくなるように構成されている。また、スクリーン１０ａ〜１０ｄは、等間隔で、かつ、観察者から見て略平行に配置されている。

プロジェクタ２０ａ〜２０ｄのそれぞれは、ここでは図示による説明を省略するが、照明光束を射出する照明光学系と、照明光学系からの照明光束を画像情報に応じて変調する電気光学変調装置（例えば、液晶光変調装置やマイクロミラー型光変調装置）と、電気光学変調装置によって変調された光をスクリーンに向けて投写する投写光学系とを備える、いわゆる近接投写型のプロジェクタである。投写光学系は、例えば、複数の非球面ミラーからなる反射光学系を備える。これにより、例えば、１５ｃｍ〜２０ｃｍの投写距離で約８０インチの大画面表示が可能となる。また、プロジェクタ２０ａ〜２０ｄのそれぞれは、投写光の明るさを調整可能に構成されている。

図３は、複数の二次元画像が観察者に立体画像として見える原理を説明するために示す図である。図３（ａ）はスクリーン１０ａに投写される二次元画像を示す図であり、図３（ｂ）はスクリーン１０ｂに投写される二次元画像を示す図であり、図３（ｃ）はスクリーン１０ｃに投写される二次元画像を示す図であり、図３（ｄ）はスクリーン１０ｄに投写される二次元画像を示す図であり、図３（ｅ）は観察者の目に映る映像を二次元的に示す図である。なお、各スクリーン１０ａ〜１０ｄに投写される二次元画像は、図３に示す画像に限定されるものではない。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、４つのスクリーン１０ａ〜１０ｄのそれぞれに図３（ａ）〜図３（ｄ）に示す二次元画像を投写することにより、観察者の目には、図３（ｅ）に示すように、スクリーン１０ａ〜１０ｄに投写された複数の二次元画像が重畳されて映ることとなり、三次元の立体画像として知覚されることとなる。また、実施形態１に係る三次元画像形成装置１によって形成される三次元画像は、１つの視点のみならず複数の視点から観察することができる立体画像であることから、偏光メガネ等の観察器具を用いる場合と異なり、複数の観察者が同時に立体視を体験することができる。

また、従来の三次元画像形成装置のように１つの画像投影部（プロジェクタ）から複数の画像を連続的に投影する場合とは異なり、実施形態１に係る三次元画像形成装置１によれば、複数のスクリーン１０ａ〜１０ｄのそれぞれに対して複数のプロジェクタ２０ａ〜２０ｄでもって画像光を投写することとしているため、極めて自然な三次元画像を得ることができる。

また、実施形態１に係る三次元画像形成装置１によれば、観察者から見て異なる奥行き位置に配置されたスクリーン１０ａ〜１０ｄに二次元画像が表示されることとなるため、形成される三次元画像に自然な奥行き感を与えることができる。

ところで、従来の三次元画像形成装置の場合、三次元画像を形成するためには、制御部によって各スクリーンの光透過率を動的に制御する必要があるため、スクリーンサイズが大きくなるとコスト的に非常に厳しくなってしまう。
これに対し、実施形態１に係る三次元画像形成装置１によれば、そのように各スクリーンの光透過率を動的に制御しなくても三次元画像を形成することができることから、コスト的にも優れた三次元画像形成装置となる。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、プロジェクタ２０ａ〜２０ｄは、近接投写型のプロジェクタであるため、大画面画像を形成しつつ、スクリーン間の距離を比較的短くすることが可能となる。その結果、大画面表示が可能で、かつ、コンパクトな三次元画像形成装置となる。

また、実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、プロジェクタ２０ａ〜２０ｄが近接投写型のプロジェクタであることから、例えば図２に示すスクリーン１０ａに基づいて説明すると、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光（例えば図２に示す光Ｌ_２）の入射角度と、プロジェクタから投写される画像光（図２に示す光Ｌ_１）の入射角度との差を比較的大きくすることが可能となる。このため、プロジェクタから投写される画像光を拡散反射させ、かつ、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過させるという状態を、比較的容易に実現することが可能となる。

図４は、実施形態１に係る三次元画像形成装置１を説明するために示す図である。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、図４に示すように、プロジェクタ２０ａから投写される画像光のうちスクリーン１０ａにおける下側端面（プロジェクタ２０ａに対して近い側の端面）に向かって入射する光線Ｌ_５とスクリーン面に垂直な軸とのなす角度をθ_１とし、プロジェクタ２０ａから投写される画像光のうちスクリーン１０ａにおける上側端面（プロジェクタ２０ａに対して遠い側の端面）に向かって入射する光線Ｌ_６と、スクリーン面に垂直な軸とのなす角度をθ_２としたとき、θ_１は例えば７５度であり、θ_２は例えば７８度である。つまり、θ_１とθ_２との差の絶対値は３度に設定されている。

実用上は、θ_１とθ_２との差の絶対値が１０度以内であれば、プロジェクタから投写される画像光を拡散反射させ、かつ、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過させるという状態を、スクリーン全面において比較的容易に実現することが可能となる。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、スクリーン１０ａ〜１０ｄは、スクリーンに対して所定の角度範囲から入射する光については拡散し、所定の角度範囲外から入射する光については透過するように構成されたホログラムスクリーンである。これにより、複数の観察者が同時に立体視を体験することが可能で、かつ、自然な三次元画像を得ることができるフロント投写方式の三次元画像形成装置を実現可能となる。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、プロジェクタ２０ａ〜２０ｄのそれぞれは、投写光の明るさを調整可能に構成されているため、スクリーンごとの輝度を調整することができ、より立体感・奥行き感に富む三次元画像を形成することが可能となる。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、スクリーン１０ａ〜１０ｄは、観察者から見て奥側となるにつれてスクリーンサイズが大きくなるように構成されているため、観察者の視野（広がり角）を考慮した優れた三次元画像を形成することができる。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、観察者側（手前側）から奥側に向かうに従って、プロジェクタ２０ａ〜２０ｄから投写される画像光が暗くなるような画像処理を行うこととしている。このため、より立体感・奥行き感に富む三次元画像を形成することが可能となる。

次に、スクリーンとプロジェクタとの配置関係について、図５を用いて説明する。

図５は、スクリーンとプロジェクタとの配置関係を説明するために示す図である。図５（ａ）はプロジェクタからの画像光がスクリーンによって遮られることの無いようにした場合の、スクリーンとプロジェクタとの配置関係を模式的に示す図であり、図５（ｂ）はゴースト光の発生を抑制するようにした場合の、スクリーンとプロジェクタとの配置関係を模式的に示す図である。なお、図５においては、４つのスクリーン１０ａ〜１０ｄ及び４つのプロジェクタ２０ａ〜２０ｄのうち、手前側に配置されるスクリーン１０ａ，１０ｂ及びプロジェクタ２０ａ，２０ｂのみを図示している。

図５（ａ）に示す場合においては、スクリーン１０ａ〜１０ｄ及びプロジェクタ２０ａ〜２０ｄは、次の式（１）を満たすように配置されている。

Ｌ≧Ｈ／ｔａｎα・・・（１）
Ｌ：スクリーン同士の間隔、Ｈ：スクリーンの高さ、α：プロジェクタの光軸４０とスクリーンの上部に入射する光線とのなす角度

この場合には、プロジェクタ２０ｂからの光が手前側に配置されるスクリーン１０ａによって遮られてしまうのを無くすことができる。

図５（ｂ）に示す場合においては、スクリーン１０ａ〜１０ｄ及びプロジェクタ２０ａ〜２０ｄは、次の式（２）を満たすように配置されている。

Ｌ≧Ｈ／ｔａｎβ・・・（２）
Ｌ：スクリーン同士の間隔、Ｈ：スクリーンの高さ、β：プロジェクタの光軸４０とスクリーンの下部に入射する光線とのなす角度

この場合には、プロジェクタ２０ａから投写される光においてスクリーン１０ａを透過してしまう光があったとしても、奥側に配置されるスクリーン１０ｂに入射するのを抑制することが可能となる。つまり、ゴースト光の発生が抑制された三次元画像形成装置を実現可能となる。

図６は、スクリーンの配置例について説明するために示す図である。図６（ａ）は実施形態１におけるスクリーン１０ａ〜１０ｄの配置を示す上面図であり、図６（ｂ）は変形例１におけるスクリーン１１０ａ〜１１０ｄの配置を示す上面図であり、図６（ｃ）は変形例２におけるスクリーン１２０ａ〜１２０ｄの配置を示す上面図であり、図６（ｄ）は変形例３におけるスクリーン１３０ａ〜１３０ｄの配置を示す上面図である。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１においては、図６（ａ）に示すように、スクリーン１０ａ〜１０ｄのそれぞれは、等間隔で、かつ、観察者から見て略平行に配置されている。この場合、多様な映像ソースに対応することが可能となる。また、スクリーンとプロジェクタとを１つのユニットとして構成することが可能となるため、コンパクトでかつ比較的安価な三次元画像形成装置となる。

変形例１においては、図６（ｂ）に示すように、スクリーン１１０ａ〜１１０ｄのそれぞれは、観察者から見て奥側となるにつれてスクリーン間の間隔が短くなるように配置されている。この場合も、映像ソースに対して立体感・奥行き感に富む三次元画像を形成することが可能となるとともに、自然な奥行き表現を実現可能となる。

変形例２においては、図６（ｃ）に示すように、スクリーン１２０ａ，１２０ｂは、スクリーン面に沿った方向に位置が偏倚して配置されている。また、スクリーン１２０ｃは、他のスクリーン１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｄよりもスクリーンサイズが小さい。また、スクリーン１２０ｄは、他のスクリーン１２０ａ〜１２０ｃに対して傾斜して配置されている。この場合も、特定の映像ソースに対して立体感・奥行き感に富む三次元画像を形成することが可能となる。

変形例３においては、図６（ｄ）に示すように、スクリーン１３０ｂは、例えば鉛直軸を中心として回転可能に構成されている。また、スクリーン１３０ｃは、例えばスクリーン面に直交する前後方向に移動可能に構成されている。また、スクリーン１３０ｄは、例えばスクリーン面に沿った左右方向に移動可能に構成されている。この場合、例えば、風景画像とキャラクター画像とを同時に表示した場合には、風景画像はそのままでキャラクター画像のみをより自然に移動させることが可能となる。つまり、より迫力のある立体画像を実現することが可能となる。

なお、スクリーンの配置例は、上記の実施形態１及び変形例１〜３で説明したものに限定されるものではない。例えば、変形例２において、他のスクリーンよりも大きなスクリーンサイズのスクリーンを配置してもよいし、スクリーンの位置を左右方向ではなく上下方向に偏倚させてもよい。また、変形例３において、水平軸を中心として回転可能なスクリーンや鉛直軸及び水平軸とは異なる軸を中心として回転可能なスクリーンを配置することとしてもよいし、スクリーン面に沿った上下方向に移動可能なスクリーンを配置することとしてもよい。なお、実施形態１及び変形例１〜３で説明したスクリーンの配置例を組み合わせたものも本発明に適用可能であることは言うまでもない。

［実施形態２］
図７は、実施形態２に係る三次元画像形成装置２を説明するために示す図である。図７（ａ）は三次元画像形成装置２の上面図であり、図７（ｂ）は三次元画像形成装置２の側面図であり、図７（ｃ）は三次元画像形成装置２の斜視図である。

実施形態２に係る三次元画像形成装置２は、基本的には実施形態１に係る三次元画像形成装置１と同様の構成を有するが、プロジェクタの配置位置が、実施形態１に係る三次元画像形成装置１とは異なる。

実施形態２に係る三次元画像形成装置２においては、図７に示すように、プロジェクタ２２０ａはスクリーン２１０ａの下方に配置されており、プロジェクタ２２０ｂはスクリーン２１０ｂの上方に配置されており、プロジェクタ２２０ｃは観察者から見てスクリーン２１０ｃの右方に配置されており、プロジェクタ２２０ｄは観察者から見てスクリーン２１０ｄの左方に配置されている。

なお、各スクリーン２１０ａ〜２１０ｄは、各プロジェクタ２２０ａ〜２２０ｄから投写される画像光を観察者側に向けて反射するとともに、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過するように構成されている。

このように、実施形態２に係る三次元画像形成装置２は、実施形態１に係る三次元画像形成装置１とはプロジェクタの配置位置が異なるが、上記した構成からなるスクリーン２１０ａ〜２１０ｄを備えているため、実施形態１に係る三次元画像形成装置１の場合と同様に、複数の観察者が同時に立体視を体験することが可能で、かつ、自然な三次元画像を得ることができる三次元画像形成装置となる。

実施形態２に係る三次元画像形成装置２は、プロジェクタの配置位置が異なる点以外の点では、実施形態１に係る三次元画像形成装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る三次元画像形成装置１が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

［実施形態３］
図８は、実施形態３に係る三次元画像形成装置３を説明するために示す図である。図８（ａ）は三次元画像形成装置３の側面図である。

実施形態３に係る三次元画像形成装置３は、基本的には実施形態１に係る三次元画像形成装置１と同様の構成を有するが、投写方式が、実施形態１に係る三次元画像形成装置１とは異なる。

実施形態３に係る三次元画像形成装置３においては、図８に示すように、スクリーン３１０ａ〜３１０ｄは、プロジェクタ３２０ａ〜３２０ｄから投写される画像光を観察者側の方向に向けて拡散透過するように構成されている。すなわち、実施形態３に係る三次元画像形成装置３は、いわゆるリア投写方式の三次元画像形成装置である。

このように、実施形態３に係る三次元画像形成装置３は、実施形態１に係る三次元画像形成装置１とは投写方式が異なるが、上記した構成からなるスクリーン３１０ａ〜３１０ｄを備えているため、実施形態１に係る三次元画像形成装置１の場合と同様に、複数の観察者が同時に立体視を体験することが可能で、かつ、自然な三次元画像を得ることができる三次元画像形成装置となる。

実施形態３に係る三次元画像形成装置３は、投写方式が異なる点以外の点では、実施形態１に係る三次元画像形成装置１と同様の構成を有するため、実施形態１に係る三次元画像形成装置１が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。

以上、本発明の三次元画像形成装置を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記各実施形態においては、各スクリーンがホログラムスクリーンからなる場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、スクリーン面の一部に光拡散粒子を含むスクリーンを用いてもよいし、スクリーンに入射する光の波長によって反射・透過を選択するスクリーンを用いてもよいし、スクリーンに入射する光に偏光を利用して反射・透過を選択するスクリーンを用いてもよい。

（２）上記各実施形態においては、プロジェクタのそれぞれが投写光の明るさを調整可能に構成されている場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これに代えて又はこれに加えて、スクリーンのそれぞれが光透過率を変更可能に構成されていてもよい。

（３）上記各実施形態においては、観察者から見て最も奥側に配置されるスクリーンとして、上述の構成からなるホログラムスクリーンを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、全反射型のスクリーンを用いてもよい。また、観察者から見て最も奥側に配置されるスクリーン及び当該スクリーンに画像光を投写するプロジェクタに代えて、直視型の表示装置を用いてもよい。

（４）上記各実施形態においては、４つのスクリーンを備える場合を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、スクリーンは２つ以上であればよい。

（５）本発明の三次元画像形成装置は、様々な分野で用いることが可能である。例えば、パチンコ等の遊戯台に立体画像を表示するために本発明の三次元画像形成装置を用いてもよいし、自動車の窓（例えばフロントガラス）に立体画像を表示するために本発明の三次元画像形成装置を用いてもよいし、ＰＣのディスプレイに立体画像を表示するために本発明の三次元画像形成装置を用いてもよい。

実施形態１に係る三次元画像形成装置１を説明するために示す図。 スクリーンに入射する光線の動きを模式的に示す図。 複数の二次元画像が観察者に立体画像として見える原理を説明するために示す図。 実施形態１に係る三次元画像形成装置１を説明するために示す図。 スクリーンとプロジェクタとの配置関係を説明するために示す図。 スクリーンの配置例について説明するために示す図。 実施形態２に係る三次元画像形成装置２を説明するために示す図。 実施形態３に係る三次元画像形成装置３を説明するために示す図。

符号の説明

１，２，３…三次元画像形成装置、１０ａ〜１０ｄ，１１０ａ〜１１０ｄ，１２０ａ〜１２０ｄ，１３０ａ〜１３０ｄ，２１０ａ〜２１０ｄ，３１０ａ〜３１０ｄ…スクリーン、２０ａ〜２０ｄ，２２０ａ〜２２０ｄ，３２０ａ〜３２０ｄ…プロジェクタ、４０…プロジェクタの光軸、Ｈ…スクリーンの高さ、Ｌ…スクリーン同士の間隔、Ｌ_１，Ｌ_２，Ｌ_３，Ｌ_５，Ｌ_６…光線、α…プロジェクタの光軸４０とスクリーンの上部に入射する光線とのなす角度、β…プロジェクタの光軸４０とスクリーンの下部に入射する光線とのなす角度

Claims (8)

1. 観察者から見て異なる奥行き位置に配置される複数のスクリーンと、
   前記複数のスクリーンのそれぞれに画像光を投写する複数のプロジェクタと、
   前記複数のプロジェクタのそれぞれに画像信号を供給する画像信号供給装置とを備え、
   前記複数のスクリーンのうち少なくとも観察者から見て最も奥側の位置に配置されるスクリーン以外のスクリーンは、観察者から見て奥側の位置に配置されるスクリーンからの画像光を透過するように構成されていることを特徴とする三次元画像形成装置。
2. 請求項１に記載の三次元画像形成装置において、
   前記複数のプロジェクタは、近接投写型のプロジェクタであることを特徴とする三次元画像形成装置。
3. 請求項２に記載の三次元画像形成装置において、
   前記プロジェクタから投写される画像光のうち、前記スクリーンにおける前記プロジェクタに対して近い側の端面に向かって入射する光線とスクリーン面に垂直な軸とのなす角度をθ_１とし、前記スクリーンにおける前記プロジェクタに対して遠い側の端面に向かって入射する光線とスクリーン面に垂直な軸とのなす角度をθ_２としたとき、
   θ_１とθ_２との差の絶対値は、１０度以内であることを特徴とする三次元画像形成装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の三次元画像形成装置において、
   前記複数のスクリーンは、前記スクリーンに対して所定の角度範囲から入射する光については拡散し、前記所定の角度範囲外から入射する光については透過するように構成されたホログラムスクリーンであることを特徴とする三次元画像形成装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の三次元画像形成装置において、
   前記複数のスクリーンは、スクリーン面の一部に光拡散粒子を含むスクリーンであることを特徴とする三次元画像形成装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の三次元画像形成装置において、
   前記複数のスクリーンのそれぞれは、光透過率を変更可能に構成されていることを特徴とする三次元画像形成装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の三次元画像形成装置において、
   前記複数のプロジェクタのそれぞれは、投写光の明るさを調整可能に構成されていることを特徴とする三次元画像形成装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の三次元画像形成装置において、
   前記複数のスクリーンは、観察者から見て奥側となるにつれてスクリーンサイズが大きくなるように構成されていることを特徴とする三次元画像形成装置。

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