JP3790764B2 - 投写型表示装置および投写型表示システム - Google Patents
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Description
前記記憶手段に記憶された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、順次、画素ごとに出射する光出射手段と、
前記光出射手段から順次画素ごとに出射される出射光を反射する反射部材と、
前記反射部材から反射される反射光を繰り返し反射させる光反射面を有するとともに、当該光を投写面の各画素に対応する位置に導く一つの導光体と、
各画素の奥行き値に応じて前記反射部材を駆動することにより前記反射部材から反射される反射光が前記導光体に入射する角度を変化させて、前記繰り返し反射の繰り返し反射回数から決まる前記投写面に到達するまでの光路長を当該各画素の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導光体に導かれ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光反射面にて反射したうえで投写面に到達する。
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。
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。
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。
(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ΔL)
=(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)}
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」という)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。
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の鏡像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、鏡像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。
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。
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。
上記各実施形態においては、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。
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から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っ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に向かって当該被写体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いる。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の左斜め上方か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の斜め上方から当該画像を投写し、撮像装置6-3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の右斜め上方から当該画像を投写するといった具合である。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、当該位置から被写体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。
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が、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、観察者は外部から保護部材73を介して筐体70の内部を視認できるようになっている。一方、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。
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。
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511a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511aにおい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511a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、一方の終端か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511a)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が、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。
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。
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に基づいて取得手段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い。この構成において奥行き値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、外部から入力された画素値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。
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)。一方、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Ld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。
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51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。
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に基づい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、各マイクロ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 (15)
- 表示画像を構成する各画素ごとに画素値および奥行き値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された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、順次、画素ごとに出射する光出射手段と、
前記光出射手段から順次画素ごとに出射される出射光を反射する反射部材と、
前記反射部材から反射される反射光を繰り返し反射させる光反射面を有するとともに、当該光を投写面の各画素に対応する位置に導く一つの導光体と、
各画素の奥行き値に応じて前記反射部材を駆動することにより前記反射部材から反射される反射光が前記導光体に入射する角度を変化させて、前記繰り返し反射の繰り返し反射回数から決まる前記投写面に到達するまでの光路長を当該各画素の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。 - 各画素ごとに記憶される奥行き値が、当該画素の画素値から算定されて記憶されることを特徴とする請求項1に記載の投写型表示装置。
- 前記制御手段は、前記奥行き値が大きいほど前記繰り返し反射回数が多く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1または2に記載の投写型表示装置。
- 前記反射部材は、前記光出射手段からの出射光を反射し、かつ、当該出射光の方向に対する角度を可変とする反射面を有し、
前記制御手段は、前記奥行き値に応じて前記反射面の角度を制御する
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の投写型表示装置。 - 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1ないし3のいずれか一つに記載の投写型表示装置。 - 前記制御手段は、さらに前記奥行き値に応じた振幅で前記反射部材を振動させることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の投写型表示装置。
- 前記光出射手段からの出射光の光束断面積を各画素の奥行き値に応じて変化させる光束調整手段をさらに具備することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の投写型表示装置。
- 前記制御手段は、各画素の奥行き値が大きいほど前記繰り返し反射回数が多くなるように前記反射部材を駆動するとともに、
前記光束調整手段は、当該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7に記載の投写型表示装置。 - 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、前記繰り返し反射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1に記載の投写型表示装置。 - 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9に記載の投写型表示装置。 - 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いて、
前記投写型表示装置は、
表示画像を構成する画素ごとに画素値および奥行き値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された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、順次、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出射光を反射させて前記導光体に導く反射部材と、
前記光出射手段から順次画素ごとに出射される出射光を繰り返し反射させる光反射面を有するとともに、投写面の当該画素に対応した位置に導く一つの導光体と、
前記反射部材による反射光が前記導光体に導かれ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もに、前記光出射手段から順次画素ごとに出射される出射光が前記光反射面にて繰り返し反射される反射回数を当該画素の前記奥行き値に応じて変化させることにより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。 - 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11に記載の投写型表示システム。 - 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り、当該第2の反射面は観察側とは正対しない
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。 - 前記第2の反射面は区分した複数の単位部から構成され、各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13に記載の投写型表示システム。
- 前記第1の反射面は区分した複数の単位部から構成され、各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12に記載の投写型表示システム。
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