WO2016017666A1

WO2016017666A1 - マルチプロジェクション装置

Info

Publication number: WO2016017666A1
Application number: PCT/JP2015/071449
Authority: WO
Inventors: 正久 ▲浜▼田; 中村　昌平
Original assignee: 株式会社クリプトン
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2015-07-29
Publication date: 2016-02-04
Also published as: JP6419480B2; US20160255312A1; JP2016031514A; US9787955B2

Abstract

　光遮蔽板２０ａは、端部２０ａ１が鋸歯状に形成されるとともに、端部２０ａ１から離間する方向に向けて白色光の透過率が漸次低くなるように塗装されたグラデーション塗装部３１が設けられている。

Description

マルチプロジェクション装置

　本発明は、複数のプロジェクタからスクリーン上に映像を投射し、投射した複数の映像を接合して１つの映像を形成するマルチプロジェクション装置に関する。

　映画館やプラネタリウム等の大型スクリーン上に映像を形成する場合に、スクリーン全体に亘る１つの映像を１台のプロジェクタによって投射しようとすると、当該プロジェクタに非常に高い性能が要求されることとなり、高コストとなる。そこで、複数のプロジェクタによってスクリーン上に映像を投射し、投射した複数の映像を端部で接合することで、１つの大きな映像を形成するマルチプロジェクション装置が提案されている。このようなマルチプロジェクション装置では、複数の映像が接合する部分に境界線が現れることを抑制するため、映像の端部を重複（ブレンディング）させることが一般的に行われている。

　しかしながら、投射した映像の端部を重複させて接合すると、当該接合部分における映像の輝度が周囲よりも高まり、視聴者に違和感を与えるという新たな課題が招来する。このため、各プロジェクタの投光レンズの前方に光遮蔽板を配置することで、接合部分の輝度をその周囲のものと同等とする対策が採られている。この光遮蔽板は、各プロジェクタから投射される映像の端部における輝度を減衰させることで、接合部分における映像の輝度を周囲と同程度となるように調整するものである。

　このような光遮蔽板の配置により、映像の接合部分における極端な輝度の高まりを抑制することができる。しかしながら、プロジェクタから投射された光の進行を光遮蔽板で完全に制御することは困難であり、再度新たな課題を招来することとなった。つまり、プロジェクタから投射された光が光遮蔽板を回折してしまい、映像の端部における輝度の減衰が滑らかなものとならず、接合部分の周囲に輝度が高い部分が縞状に現れるというものである。

　このような課題を解決するものとして、下記特許文献１に記載された光遮蔽板が知られている。この光遮蔽板は、薄板状のフィルタを多数積層することで形成されている。各フィルタの端部は、二等辺三角形が直線状に並べられた鋸歯状に形成されている。

　また、この光遮蔽板は、鋸歯状の端部から離間する方向に向けて、白色光の透過率が段階的に低下するように構成されている。詳細には、多数のフィルタは、それぞれ端部をずらして配置されることにより、鋸歯状の端部から離間する方向に光遮蔽板の厚みが増加するように積層されている。このため、光遮蔽板は、多くのフィルタが積層されている部位ほど、白色光の透過率が低下するように構成されている。

　このように、鋸歯状の端部を有するとともに、当該端部から離間する方向に向けて白色光の透過率が低下する光遮蔽板を採用したことにより、映像の端部における輝度の減衰が滑らかなものとなり、接合部において縞状に現れる輝度が高い部分を減少させることができる。

特許第３７３７０２９号公報

　ここで、プロジェクタの内部には、格子状に配置されたレンズ群からなる集光レンズが設けられている。プロジェクタからスクリーン上に投射される光は、その手前でこの集光レンズを通過しているため、トランジェント（歪）が生じている。このトランジェントの度合は、プロジェクタの機種によって異なるのはもちろんのこと、同一種類のプロジェクタであっても個体差も生じる。

　上記特許文献１に記載された光遮蔽板では、多数のフィルタの端部が鋸歯状に形成されているため、光遮蔽板の端部には数多くのエッジが形成されている。ここに、前述したように様々なトランジェントが生じている光が入射すると、当該多数のエッジにおいて光の散乱や分光が生じてしまう。このため、プロジェクタによっては、上記特許文献１に記載された光遮蔽板では、投射した映像に輝度が高い部分が縞状に現れる問題を、十分に解決できないことがあった。

　本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のプロジェクタから投射した映像の接合部分のみならず、その周囲においても、輝度の高まりを抑制するマルチプロジェクション装置を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明に係るマルチプロジェクション装置は、複数のプロジェクタからスクリーン上に映像を投射し、投射した複数の映像を接合して１つの映像を形成するマルチプロジェクション装置において、前記各プロジェクタは、映像信号を送信する送信部と、格子状に配置されたレンズ群を有し、光源ランプから出射された光を入射させて均一の光束として外部に出射する集光レンズと、前記集光レンズが出射した均一の光束を入射させ、反射させる偏光ビームスプリッタと、前記映像信号を受信して映像光に変換するとともに、前記偏光ビームスプリッタで反射した均一の光束を入射させて前記映像光により光変調し、高輝度映像光として前記偏光ビームスプリッタに向けて反射させる映像発生部と、前記偏光ビームスプリッタを透過した前記高輝度映像光を入射させ、投射光として前記スクリーン上に投射する投光レンズと、前記投光レンズの前方に配置され、一端部が前記投射光の光路内に配置されることで、前記複数の映像の接合された部分の輝度を調整する光遮蔽板と、を備え、前記光遮蔽板は、前記一端部が鋸歯状に形成されるとともに、前記一端部から離間する方向に向けて白色光の透過率が漸次低くなるように塗装されたグラデーション塗装部が設けられていることを特徴とする。

　本発明では、光遮蔽板は、一端部が鋸歯状に形成されるとともに、一端部から離間する方向に向けて白色光の透過率が漸次低くなるように塗装されたグラデーション塗装部が設けられている。このため、本発明に係る光遮蔽板では、多数のフィルタを積層させることで白色光の透過率を段階的に低くする従来の光遮蔽板に比べて、塗装により透過率を滑らかに変化させることが可能となる。また、光遮蔽板の一端部において、白色光の透過率を漸次低くするために多数のフィルタを積層させる必要が無くなるため、鋸歯状としたことにより形成されるエッジの数も減らすことが可能となる。このため、エッジによる光の散乱や分光を抑制することが可能となる。

　したがって、本発明によれば、一端部から離間する方向に向けて透過率を滑らかに変化させるとともに、一端部における光の散乱や分光を抑制することで、プロジェクタから投射した映像の、接合部分やその周辺の輝度の高まりを抑制することが可能となる。

　また本発明に係るマルチプロジェクション装置では、前記光遮蔽板は、複数の薄板状のフィルタを積層させることで構成され、前記グラデーション塗装部は、前記積層されたフィルタの間に設けられていることも好ましい。

　この好ましい態様では、グラデーション塗装部は、積層されたフィルタの間に設けられているため、塗装をフィルタによって保護することが可能となり、より安定した性能を発揮させることが可能となる。

　また本発明に係るマルチプロジェクション装置では、前記一端部を湾曲させるように前記光遮蔽板を変形させるとともに、その湾曲度合を調整する湾曲調整機構が設けられていることも好ましい。

　この好ましい態様では、光遮蔽板の一端部を湾曲させることで、各プロジェクタの投光レンズから見て当該一端部を円弧状に変形させることが可能となる。したがって、投光レンズの特性により、光路の端部が円弧状に湾曲している場合にも、光遮蔽板の一端部をそれに沿うように湾曲させることができる。

　また本発明に係るマルチプロジェクション装置では、前記投光レンズに対する前記光遮蔽板の位置を調整する位置調整機構が設けられていることも好ましい。

　この好ましい態様では、投光レンズと光遮蔽板との距離や、位置関係を調整することで、スクリーン上での映像の重複幅（ブレンディング幅）を調整することができる。また、光遮蔽板の一端部を投光レンズから投射された光の光路の端部のうち、湾曲している部分に確実に沿わせることが可能となる。

　本発明によれば、複数のプロジェクタから投射した映像の接合部分のみならず、その周囲においても、輝度の高まりを抑制するマルチプロジェクション装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るマルチプロジェクション装置の構成を示す模式図である。プロジェクタに光遮蔽板が取り付けられた状態を示す斜視図である。光遮蔽板を示す正面図である。図３のＩＶ－ＩＶ断面を示す断面図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

　まず、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係るマルチプロジェクション装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るマルチプロジェクション装置の構成を示す模式図である。

　マルチプロジェクション装置ＭＰは、２台のプロジェクタＰａ，Ｐｂを備えている。プロジェクタＰａ，Ｐｂは、左右方向に隣り合うとともに、それぞれ平面のスクリーン６に対向するように配置されている。プロジェクタＰａ，Ｐｂから投射された映像は、スクリーン６上で端部が重合するように接合される（接合部分Ｔ）。

　プロジェクタＰａ，Ｐｂは、ビデオ再生装置１ａ，１ｂと、画素制御部８ａ，８ｂと、映像発生積層板２ａ，２ｂと、偏光ビームスプリッタ３ａ，３ｂと、光源ランプ４ａ，４ｂと、投光レンズ５ａ，５ｂと、集光レンズ７ａ，７ｂと、レンズホルダ１０ａ，１０ｂと、光遮蔽板２０ａ，２０ｂと、を有している。プロジェクタＰａ，Ｐｂの基本的な構成は同一であるため、以下、プロジェクタＰａを例にとって説明する。

　ビデオ再生装置１ａは、ＶＴＲ等であり、映像信号を生成して送信する機器である。このビデオ再生装置１ａによって送信される映像信号は、スクリーン６上に投射される映像のうち、スクリーン６に向かって右側部分に相当するものである。ビデオ再生装置１ａは、プロジェクタＰｂのビデオ再生装置１ｂと電気的に接続されている。これにより、ビデオ再生装置１ａは、スクリーン６上に投射される映像のうち左側部分に相当する映像信号を生成して送信するビデオ再生装置１ｂと同期して、スクリーン６上に投射される映像の映像信号を順次生成して送信する。

　映像発生積層板２ａは、画素制御部８ａを介してビデオ再生装置１ａから送信されてくる映像信号を受信し、映像光に変換する機器である。各色光からなる映像光は、増幅制御されて外部に出射される。

　光源ランプ４ａは、指向性が強い光を出射するキセノンランプである。この光源ランプ４ａから出射する光の光路上には、集光レンズ７ａが配置されている。集光レンズ７ａは、格子状に配置されたレンズ群からなる。各レンズ群は、光源ランプ４ａから出射される光を入射させ、均一の光束として外部に出射させる。このようにして集光レンズ７ａから出射される白色光の波は、同期がとれた干渉性の波動（コヒーレント）である。

　偏光ビームスプリッタ３ａは、映像発生積層板２ａから出射された映像光が入射するように配置されている。また、偏光ビームスプリッタ３ａには、集光レンズ７ａから出射された高い輝度の白色光が同時に入射する。集光レンズ７ａから出射された光は、映像発生積層板２ａと９０度をなす方向から入射する。集光レンズ７ａから出射され、偏光ビームスプリッタ３ａに入射した白色光は、映像発生積層板２ａに向けて反射される。

　集光レンズ７ａから出射され、偏光ビームスプリッタ３ａにおいて反射して映像発生積層板２ａに入射した白色光は、映像発生積層板２ａにおいて映像信号により光変調された上で、偏光ビームスプリッタ３ａ側に反射される。この光は、再度偏光ビームスプリッタ３ａに入射し、偏光ビームスプリッタ３ａにおいてＲＧＢの各色で合成され、輝度がきわめて高い各色光からなる映像光（高輝度映像光）となって外部に出射される。

　投光レンズ５ａは、偏光ビームスプリッタ３ａから出射された高輝度映像光が入射するように配置されている。投光レンズ５ａは、レンズホルダ１０ａによって保持された両面凸レンズである。投光レンズ５ａは、入射する高輝度映像光を屈折させ、遠方のスクリーン６上に距離に比例して拡大した映像光を投射する。このスクリーン６上に投射される映像の焦点合わせは、投光レンズ５ａをレンズホルダ１０ａとともに光軸方向に移動させることで行うことができる。

　次に、図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るマルチプロジェクション装置に用いられる光遮蔽板の概要について説明する。図２は、プロジェクタに光遮蔽板が取り付けられた状態を示す斜視図である。

　光遮蔽板２０ａは、投光レンズ５ａの前方に配置されている。後述するように、光遮蔽板２０ａは全体的に薄板状に形成されており、その上端及び下端が湾曲調整機構１１０によって保持されている。詳細には、光遮蔽板２０ａは、湾曲調整機構１１０の爪１１１，１１２の間で上下方向に挟まれることで固定されている。光遮蔽板２０ａは可撓性を有しており、爪１１１，１１２により上下方向に圧縮されることで変形し、投光レンズ５ａが光を投射する方向に向けて凸となるように湾曲した状態で固定されている。爪１１１，１１２は、押しねじ１１３，１１４を締める又は緩めることにより、互いに接近又は離反するように構成されている。したがって、この押しねじ１１３，１１４を締める量を調整することにより、光遮蔽板２０ａの湾曲の度合を適宜調整することができる。

　また、湾曲調整機構１１０は、光遮蔽板２０ａを、投光レンズ５ａのレンズ面に対して傾斜するように配置して保持している。このため、湾曲するとともに傾斜配置された光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１は、投光レンズ５ａの正面から見ると円弧状を呈している。

　湾曲調整機構１１０は、プロジェクタＰａのレンズホルダ１０ａに対して、位置調整機構１２０によって固定されている。レンズホルダ１０ａは、円筒状で投光レンズ５ａが光を投射する方向に向けて突出するように形成されており、位置調整機構１２０は、このレンズホルダ１０ａ外周部分に固定されている。位置調整機構１２０は、レンズホルダ１０ａの周方向に回転することで光遮蔽板２０ａの位置を変更するとともに、任意の位置でレンズホルダ１０ａに対して固定できるよう構成されている。

　次に、図３及び図４を参照しながら、本発明の実施形態に係るマルチプロジェクション装置に用いられる光遮蔽板の詳細について説明する。図３は、光遮蔽板を示す正面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面を示す断面図である。

　光遮蔽板２０ａは、矩形の薄板状の２枚のフィルタＦ１，Ｆ２を接着により貼り合わせて、積層させることで構成されている。フィルタＦ１，Ｆ２は、いずれも無色透明であり、白色光の透過率が高い樹脂によって形成されている。また、フィルタＦ１，Ｆ２は、それらの端部を幅Ｒだけずらして積層されている。

　光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１側の、フィルタＦ１，Ｆ２の端部は、それぞれ二等辺三角形が直線状に並ぶ鋸歯状に形成されている。フィルタＦ１，Ｆ２の鋸歯状の歯先のピッチは等しく、角度はいずれも９０（±４５）度程度に設定されている。

　フィルタＦ１，Ｆ２の間であって、光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１から所定幅離れた位置には、塗装部３０が設けられている。この塗装部３０は、フィルタＦ１，Ｆ２を積層させる前に、フィルタＦ１上に塗布された黒色の塗料である。塗布の方法としては、蒸着や、インクジェットプリンタによるプリントなど、種々のものを採用し得る。図４では、説明のために塗装部３０の厚みをやや大きめに表示しているが、実際には断面図では殆ど確認できない程度の薄いものとなる。この塗装部３０は、グラデーション塗装部３１と、不透塗装部３２と、からなる。

　グラデーション塗装部３１は、この塗装部３０のうち、光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１側の部位に設けられる。このグラデーション塗装部３１には、光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１から、端部２０ａ１と対向する端部２０ａ２に向けて、その色が漸次濃くなるように塗料が塗布されている。すなわち、グラデーション塗装部３１においては、端部２０ａ１から離間する方向に向けて、色の濃度が漸次濃くなるように設定されている。これにより、グラデーション塗装部３１は、端部２０ａ１寄りの部位において白色光の透過率が比較的高く、端部２０ａ２寄りの部位ほど透過率が比較的低くなる。

　不透塗装部３２は、グラデーション塗装部３１よりも光遮蔽板２０ａの端部２０ａ２寄りの部位に設けられる。この不透塗装部３２は、白色光を殆ど透過させない程度の、非常に濃い黒色の塗料が塗布されている。

　以上のように構成された光遮蔽板２０ａは、その端部２１ａが、投光レンズ５ａから投射される投射光の光路内に配置される。これにより、投光レンズ５ａから投射され、スクリーン６上の接合部分Ｔに指向する投射光の輝度を滑らかに減衰させ、接合部分Ｔにおける輝度を適切なものとすることができる。

　マルチプロジェクション装置ＭＰでは、光遮蔽板２０ａは、端部２０ａ１が鋸歯状に形成されるとともに、端部２０ａ１から離間する方向に向けて白色光の透過率が漸次低くなるように塗装されたグラデーション塗装部３１が設けられている。このため、光遮蔽板２０ａでは、多数のフィルタを積層させることで白色光の透過率を段階的に低くする従来の光遮蔽板に比べて、塗装により透過率を滑らかに変化させることが可能となる。

　また、光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１において、白色光の透過率を漸次低くするために多数のフィルタを積層させる必要が無くなるため、フィルタの端部を鋸歯状としたことにより形成されるエッジの数も減らすことが可能となる。このため、エッジによる光の散乱や分光を抑制することが可能となる。

　したがって、本実施形態に係るマルチプロジェクション装置ＭＰによれば、端部２０ａ１から離間する方向に向けて透過率を滑らかに変化させるとともに、端部２０ａ１における光の散乱や分光を抑制することで、プロジェクタＰａから投射した映像の、接合部分Ｔやその周辺の輝度の高まりを抑制することが可能となる。

　また、光遮蔽板２０ａは、薄板状のフィルタＦ１，Ｆ２を積層させることで構成され、グラデーション塗装部３１は、この積層されたフィルタＦ１，Ｆ２の間に設けられているため、グラデーション塗装部３１をフィルタＦ１，Ｆ２によって保護することが可能となり、より安定した性能を発揮させることが可能となる。

　また、端部２０ａ１を湾曲させるように光遮蔽板２０ａを変形させるとともに、その湾曲度合を調整する湾曲調整機構１１０が設けられているため、光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１を湾曲させることで、プロジェクタＰａの投光レンズ５ａから見て端部２０ａ１を円弧状に変形させることが可能となる。したがって、投光レンズ５ａの特性により、光路の端部が円弧状に湾曲している場合にも、光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１をそれに沿うように湾曲させることができる。

　また、投光レンズ５ａに対する光遮蔽板２０ａの位置を調整する位置調整機構１２０が設けられていることで、投光レンズ５ａと光遮蔽板２０ａとの距離や、位置関係を調整し、接合部分Ｔの幅（ブレンディング幅）を調整することができる。また、光遮蔽板２０ａの端部２０ａ１を、投光レンズ５ａから投射された光の光路の端部のうち、湾曲している部分に確実に沿わせることが可能となる。

　以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

ＭＰ：マルチプロジェクション装置
Ｐａ，Ｐｂ：プロジェクタ
１ａ，１ｂ：ビデオ再生装置（送信部）
２ａ，２ｂ：映像発生積層板（映像発生部）
３ａ，３ｂ：偏光ビームスプリッタ
４ａ，４ｂ：光源ランプ
５ａ，５ｂ：投光レンズ
６　：スクリーン
７ａ，７ｂ：集光レンズ
２０ａ，２０ｂ：光遮蔽板
３１：グラデーション塗装部
１１０：湾曲調整機構
１２０：位置調整機構

Claims

　複数のプロジェクタからスクリーン上に映像を投射し、投射した複数の映像を接合して１つの映像を形成するマルチプロジェクション装置において、
　前記各プロジェクタは、
　映像信号を送信する送信部と、
　格子状に配置されたレンズ群を有し、光源ランプから出射された光を入射させて均一の光束として外部に出射する集光レンズと、
　前記集光レンズが出射した均一の光束を入射させ、反射させる偏光ビームスプリッタと、
　前記映像信号を受信して映像光に変換するとともに、前記偏光ビームスプリッタで反射した均一の光束を入射させて前記映像光により光変調し、高輝度映像光として前記偏光ビームスプリッタに向けて反射させる映像発生部と、
　前記偏光ビームスプリッタを透過した前記高輝度映像光を入射させ、投射光として前記スクリーン上に投射する投光レンズと、
　前記投光レンズの前方に配置され、一端部が前記投射光の光路内に配置されることで、前記複数の映像の接合された部分の輝度を調整する光遮蔽板と、を備え、
　前記光遮蔽板は、前記一端部が鋸歯状に形成されるとともに、前記一端部から離間する方向に向けて白色光の透過率が漸次低くなるように塗装されたグラデーション塗装部が設けられていることを特徴とするマルチプロジェクション装置。
　前記光遮蔽板は、複数の薄板状のフィルタを積層させることで構成され、
　前記グラデーション塗装部は、前記積層されたフィルタの間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマルチプロジェクション装置。
　前記一端部を湾曲させるように前記光遮蔽板を変形させるとともに、その湾曲度合を調整する湾曲調整機構が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチプロジェクション装置。
　前記投光レンズに対する前記光遮蔽板の位置を調整する位置調整機構が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のマルチプロジェクション装置。