(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フィールド毎に右眼用の映像と左眼用の映像とが交互に配された立体映像信号を用い、
この立体映像信号に基づく映像を各光成分による複数の投影光とし、
この複数の投影光を２つのグループに分け、この一方のグループの投影光を１フィールド周期毎に互いに異なる偏光方向の偏光とし、
前記他方のグループの投影光を前記一方のグループの投影光より１フィールド周期だけ遅れて投影すると共に１フィールド周期毎に互いに異なる偏光方向で、且つ、前記一方のグループの投影光とは異なる偏光方向の偏光としたことを特徴とする映像投影装置。
【請求項２】
前記複数の投影光とは、赤色と緑色と青色の３つの投影光であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項３】
前記一方のグループの投影光は、赤色と青色の投影光であり、前記他方のグループの投影光は、緑色の投影光であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項４】
前記互いに異なる偏光方向の偏光とは、互いに異なる直交方向を有する直線偏光であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項５】
前記互いに異なる偏光方向の偏光とは、互いに回転方向が逆な円偏光であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項６】
前記複数の投影光とは、赤色、緑色、青色の３色に輝度を加えた４つの投影光であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項７】
前記一方のグループの投影光は、赤色と緑色と青色の投影光であり、前記他方のグループの投影光は、輝度の投影光であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項８】
前記複数の投影光を、スクリーンの背面に投射するリアープロジェクション型であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スクリーン上に異なった偏光方向で右眼用と左眼用の映像を映し出し、偏光眼鏡で立体視などできるようにした映像投影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の立体映像を表示する映像投影装置としては、図１２、図１３に示すものが知られている。
【０００３】
図１２の映像投影装置は、Ｌ（左），Ｒ（右）に相当する映像を２枚のビデオディスクあるいはビデオカセットに納め、これを２台のプレーヤ１２１，１２２を同時にスタートさせ再生し、Ｌ，Ｒに対応させて直交する偏光（又は円偏光）をかけた２台のビデオプロジェクター１２３，１２４で同一のスクリーン１２５に投影し、これを上記Ｌ，Ｒに対応させて左右で直交させた偏光眼鏡１２６により左右の画像を左右の眼で独立に見て立体視を実現する仕組みであった。
【０００４】
一方、図１３の映像投影装置は、ＶＨＤビデオディスクの再生に用いられている例である。この立体視の例では、ＶＨＤビデオディスクに各フィールド毎にＬ，Ｒ画像を記録し、これをＶＨＤプレーヤ１２７で再生して１台のプロジェクター１２８でスクリーン１２５に映し出すとともに、アダプタ１２９を介してＶＨＤプレーヤ１２７からの制御でシャッター付眼鏡１３０を各フィールド毎に左右交互に遮光することにより、常に左眼にはＬ画像が、右眼にはＲ画像が見えるようにして立体視を実現する仕組みであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術による図１２の映像投影装置では、ペアのレーザーディスクやビデオカセット等が必要であるためビデオソフトウェアが限定されること、また、プレーヤやプロジェクターがそれぞれ２台必要であり、しかも２台のプレーヤは互いに同期した再生を行う必要があるなど装置が特殊で大がかりであること等の問題点があった。さらに、上記従来の映像投影装置では、２台のプロジェクターの投影方向やズーム比及びピント等をそれぞれ別々に調節し、スクリーンに同じ大きさになったり、少しずらしたり等合わせる必要があり、これらの調節作業が煩雑であった。
【０００６】
一方、図１３の映像投影装置では、シャッター眼鏡を使う必要があり、構造が複雑でかつ高価であるという不都合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、１フィールド毎に右眼用の映像と左眼用の映像とを交互に入れた、いわゆるフィールドシーケンシャルな立体映像信号を単一の装置で投影し、且つ、この投影映像を簡単な構成の偏光眼鏡で観ることで立体映像が観れる映像投影装置等を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明の映像投影装置は、１フィールド毎に右眼用の映像と左眼用の映像とが交互に配された立体映像信号を用い、この立体映像信号に基づく映像を各光成分による複数の投影光とし、この複数の投影光を２つのグループに分け、この一方のグループの投影光を１フィールド周期毎に互いに異なる偏光方向の偏光とし、前記他方のグループの投影光を前記一方のグループの投影光より１フィールド周期だけ遅れて投影すると共に１フィールド周期毎に互いに異なる偏光方向で、且つ、前記一方のグループの投影光とは異なる偏光方向の偏光としたものである。
【０００９】
従って、例えば右眼用の映像信号を第１の偏光方向とし、左眼用の映像信号を第２の偏光方向とし、観視者がこれに合わせた偏光眼鏡を介して投影映像を観れば、右眼で一方のグループの右眼用の投影光と他方のグループの右眼用の投影光がフィールド周期の時分割で交互に観え、又、左眼で他方グループの左眼用の投影光と一方のグループの左眼用の投影光がフィールド周期の時分割で交互に観える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１〜６はこの発明の第１の実施形態を示し、図１に映像投影装置の外形透視図、図２に光学配置図、図３に回路ブロック図を示す。
【００１２】
図１において、映像投影装置１内には、反射鏡付きランプ２、レンズアレー３、ダイクロイック・ミラー４Ｒ、４Ｇ、平面反射鏡５、レンズ６、液晶表示板７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ、１／２波長板８、ダイクロイック・プリズム９、投影レンズ１０、強誘電液晶（以下、「ＦＬＣ」という。）１１とが配置されている。液晶表示板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、それぞれ図示しない２枚の偏光板にて挾まれ、入射側の偏光板は横方向の直線偏光の光のみを、射出側の偏光板は縦方向の直線偏光の光のみをそれぞれ通すよう構成されている。又、液晶表示板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、それぞれ電圧を印加しないとき入射光の偏光面を９０度回転させて光を通すよう構成されている。尚、ノーマリーブラックで駆動する場合には２板の偏光板の偏光方向を互いに平行な方向に配置する。１／２波長板８は、入射光の偏光方向を９０度回転させるよう構成されている。
【００１３】
映像投影装置１内には下記する電気回路を構成する基板２０が配置され、又、映像投影装置１の上面には操作部２１が配置されている。
【００１４】
図２の光学配置図からわかるように、反射鏡付きランプ２から発せられた光は、レンズアレー３を通過して平行光となり、ダイクロイック・ミラー４Ｒにより赤色光のみ反射され残りの光は通過する。反射された赤色光は平面鏡５を経て液晶表示板７Ｒに入光する。
【００１５】
ダイクロイック・ミラー４Ｒを通過した光は今度はダイクロイック・ミラー４Ｇにより緑色光が反射され、残りの青色光のみ通過していく。ここで反射された緑色光は、液晶表示板７Ｇに入光する。さてダイクロイック・ミラー４Ｇを通過した青色光はレンズ６によりもう一度平行光に形を整えられたあと、２枚の平面反射鏡５を経て、液晶表示板７Ｂに入光する。
【００１６】
液晶表示板７Ｒ，７Ｂを通過したものは、赤と青の映像の投影光となり、これは縦方向の直線偏光となっている。液晶表示板７Ｇを通過したものも、緑の映像の投影光となり縦方向の直線偏光も縦方向であるのであるが、１／２波長板８によって、偏光方向を９０度回転させ横方向の直線偏光に直している。これはダイクロイック・プリズム９には直線偏光が横方向のほうが通りやすく、また縦方向の方が反射しやすいという性質があるからである。
【００１７】
ダイクロイック・プリズム９により、一つに併わさった投影光は、投影レンズ１０によりスクリーン１２（図３に示す。）に投影される。更に投影レンズ１０の先にＦＬＣ（強誘電液晶）１１が付いていて、このＦＬＣ１１がフィールド毎にオン，オフを繰り返すことにより投影光全体の直線偏光方向をフィールド毎にそのままで投影したり、９０度回転させて投影したりすることを繰り返すことが可能となる。なお、このスクリーン１２はたとえば表面がシルバーコートされるなどして、投影光の偏光方向を変えずに反射する性質のもので出来ている。
【００１８】
図３において、ビデオ入力端子Ｔ1より入力された映像信号はＮＴＳＣ／ＲＧＢ変換回路２２に供給され、ここで赤色（以下「Ｒ」）、緑色（以下「Ｇ」）、青色（以下「Ｂ」）の３つの色信号に変換される。各色信号は各Ａ／Ｄ変換器２３を介して第１のファーストインファーストアウトメモリ（以下、「ＦＩＦＯ」という。）２４に入力され、ここで一時的に記憶される。第１のＦＩＦＯ２４の読み出しと書き込みはコントロール部３３で制御され、この第１のＦＩＦＯ２４から出力されるＲ，Ｂの各色信号は直接各Ｄ／Ａ変換器２５に供給される。しかし、第１のＦＩＦＯ２４から出力されるＧの色信号は第２のＦＩＦＯ２６を経てＤ／Ａ変換器２５に供給される経路と、第２のＦＩＦＯ２６を経ることなく直接Ｄ／Ａ変換器２５に供給される経路とが構成され、切換スイッチＳＷによっていずれか一方の経路が選択できるよう構成されている。第２のＦＩＦＯ２６の読み出しと書き込みもコントロール部３３によって制御され、又、切換スイッチＳＷもコントロール部３３によって制御される。各Ｄ／Ａ変換器２５によってアナログ信号に戻された各色信号は各ＬＣＤ駆動回路２７にそれぞれ供給され、各ＬＣＤ駆動回路２７は各色信号に基づき各上記液晶表示板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを駆動する。
【００１９】
また、ビデオ入力端子Ｔ1より入力された映像信号は、同期分離回路２８にも供給され、同期分離回路２８は映像信号より同期信号（Ｈ，Ｖ）を分離してＦＬＣ駆動回路２９及びタイミングコントローラ３０にそれぞれ出力する。ＦＬＣ駆動回路２９はＶ同期信号のタイミングで上記ＦＬＣ１１をオン・オフ駆動する。タイミングコントローラ３０は同期信号のタイミングで上記各液晶表示板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを制御すると共にＶ・Ｈ同期信号に同期したクロックを第１のＦＩＦＯ２４に出力する。
【００２０】
電源端子Ｔ2より入力された電源は電源回路３１に供給され、ここで各所定レベルの直流電圧とされて光源駆動回路３２を含む各回路に供給される。光源駆動回路３２はコントロール部３３の制御に基づき上記反射鏡付きランプ２を点灯させる。
【００２１】
一方、操作部２１からの各指令信号はコントロール部３３に導かれ、コントロール部３３は指令信号等に基づき上記した第１のＦＩＦＯ２４、第２のＦＩＦＯ２６、切換スイッチＳＷ、ＦＬＣ駆動回路２９等を制御する。この制御の具体的内容については作用の箇所で説明する。
【００２２】
次に、上記構成の作用を説明する。１フィールド毎に右眼用の映像と左眼用の映像とが交互に配された、いわゆるフィールドシーケンシャルな立体映像信号を入力するとき、操作者は操作部２１にて立体映像モードを選択する。すると、コントロール部３３は入力信号をそのまま出力するべく第１のＦＩＦＯ２４を、入力信号を１フィールド周期分だけ遅らせたタイミングで出力するよう第２のＦＩＦＯ２６をそれぞれ制御すると共に第２のＦＩＦＯ２６側に切換えるべく切換スイッチＳＷを制御する。そして、入力された立体映像信号はＮＴＳＣ／ＲＧＢ変換回路２２により、ＲＧＢの３つの色信号に分けられ、第２のＦＩＦＯ２６を通ることによりＧ信号だけ１フィールド分ディレイさせられる。こうして処理されたＲＧＢ信号は液晶表示板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂにより投影光に変換される。投影光はＦＬＣ１１により、フィールド毎に偏光方向をそのまま投影したり、９０度回転させ投影したりする。
【００２３】
この投影光の様子が図４である。図４の縦横の模様は、その投影光の直線偏光方向をあらわしている。そして、図３のスクリーン１２をみる観察者１３のかける偏光眼鏡１４のレンズにあるように、縦方向の偏光は右眼で見ることができて、横方向は左眼で見ることができるようになっている。
【００２４】
すると図４において、第１のフィールドにおいては右眼はＲ1R，Ｂ1Rが見えて、左眼はＧ０Ｌが見える。
【００２５】
第２のフィールドに於ては右眼はＧ1R、左眼はＲ1LとＢ1Lが見える。
【００２６】
第３のフィールドに於ては右眼はＲ2R、Ｂ2R、左眼はＧ1Lが見える。
【００２７】
第４のフィールドに於ては右眼はＧ2R、左眼はＲ2LとＢ2Lが見える。
【００２８】
第５のフィールドに於ては右眼はＲ3R、Ｂ3R、左眼はＧ2Lが見える。
【００２９】
すなわち右眼は赤青成分、そして続けてつぎのフィールドで緑成分と、時分割で右眼用の映像を見ることになる。左眼についても同様である。
【００３０】
ここでもし第２のＦＩＦＯ２６をいれなければ、ＲＧＢは同時に投影されてしまうので、例えば第１のフィールドに於ては、右眼はＲ１Ｒ，Ｂ１Ｒが見えて、左眼はＧ１Ｒが見えてしまって、結局右眼のみに見えるべき映像がＧ成分だけ左眼で見えてしまい、立体視が出来ないことになる。
【００３１】
以上述べたように、本発明ではフィールドシーケンシャルな立体映像信号を入力したとき、右眼用、左眼用の映像を色信号により時分割で表示するようにしたので、その投影光が、互いに直交する２種類の直線偏光である映像投影装置を用いたにもかかわらず、右眼用の映像を右眼で、左眼用の映像を左眼で見ることが出来、かつフリッカーの少ないものになる。
【００３２】
次に、凝似立体視する場合を説明する。ここで、凝似立体視とは、左眼用の２次元の映像を左眼で、右眼用の２次元の映像を右眼で見て凝似立体視するようにした３次元立体視覚装置を用いる凝似立体視方法において、通常の２次元の映像信号を上記３次元立体視覚装置の画面上で所定幅離れた位置に見えるように横方向のみをずらした２つの映像信号に変換し、これらを上記３次元立体視覚装置の左眼用、右眼用の映像信号として入力して凝似立体効果をもって２次元の映像を見ることをいう。
【００３３】
フィールド毎に通常の映像が配された２次元映像を入力するとき、操作者は操作部２１にて凝似立体映像モードを選択する。すると、入力信号を下記の如くスクリーン１２上で相互に横方向にオフセットした映像となり、且つ、１フィールド毎に交互に切り換わる凝似右眼用の映像と凝似左眼用の映像となるよう第１のＦＩＦＯ２４を、入力信号を１フィールド周期分だけ遅らせたタイミングで出力するよう第２のＦＩＦＯ２６をそれぞれ制御すると共に第２のＦＩＦＯ２６側に切換えるべく切換スイッチＳＷを制御する。
【００３４】
入力された２次元映像信号は、図５のようにして、第１のＦＩＦＯ２４により、図５（Ａ）に示す映像より、一部を切り取り、画面一ぱいになるように拡大し図５（Ｂ）にて破線で示す領域の映像を凝似右眼用の映像とし、図５（Ｃ）にて破線で示す領域の映像を凝似左眼用の映像とし、且つ、これらを画面全体となるように拡大し、且つ、この双方が映像が図５（Ｄ）に示す如く、スクリーン１２上で概略眼幅ｄだけオフセットした映像となるようにフィールド毎に読み出す。この図５（Ｄ）の映像を上記と同様の偏光眼鏡１４で観ると右側の画ａが右眼で、左側の画ｂが左眼で観え、図６のように凝似立体視となる。
【００３５】
以上の説明において、図１のようにこの映像投影装置１ではＲＧＢ各色合計３枚の液晶表示板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを用いたが、Ｇ用とＲＢ用というふうに２枚の液晶表示板を用いて実施しても良い。
【００３６】
図７〜図１０は本発明の第２の実施形態を示し、図７は映像投影装置４１の外形透視図、図８は光学配置図、図９は回路ブロック図を示す。
【００３７】
図７において、映像投影装置４１内には、反射鏡付きランプ２、レンズアレー３、第１の偏光プリズム（偏光ビームスピリッター）４２、一対のダイクロイック・プリズム４Ｒ，４Ｇ、一対の平面反射板５、４板の液晶表示板７Ｙ，７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ、第２の偏光プリズム４３、強誘電液晶（以下、「ＦＬＣ」という。）１１、投影レンズ１０とが配置されている。第１の偏光プリズム４３は入射光を通過する光と反射する光に分離し、通過する光は縦方向の直線偏光に、反射する光は横方向の直線偏光にそれぞれなる。
【００３８】
図８の光学配置図からわかるように、反射鏡付きランプ２から発せられた光は、レンズアレー３を通過して平行光となり、第１の偏光プリズム４２に入光する。第１の偏光プリズム４２を通過した縦方向の偏光は輝度用の液晶表示板７Ｙに入光し、第１の偏光プリズム４２を反射した横方向の偏光はそれぞれＲＧＢ用の液晶表示板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入光する。輝度用の液晶表示板７Ｙを通過したものは、輝度（白黒）用の映像の投影光となり、これは横方向の直線偏光となって第２の偏光プリズム４３に入光する。ＲＧＢ用の各液晶表示板７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを通過したものは、それぞれ赤、緑、青の映像の投影光となり、これは縦方向の直線偏光となって第２の偏光プリズム４３に入光する。第２の偏光プリズム４３により、一つに併わさった投影光は、ＦＬＣ１１を介して投影レンズ１０によりスクリーン１２（図９に示す。）に投影される。ＦＬＣ１１の構成は第１の実施形態のものと同じである。
【００３９】
図９において、前記第１の実施形態と比較してＮＴＳＣ／ＲＧＢ変換回路の変わりにＮＴＳＣ／Ｙ・ＲＧＢ変換回路４４を有し、このＮＴＳＣ／Ｙ・ＲＧＢ変換回路４４はＮＴＳＣ方式の映像信号を輝度信号とＲＧＢの各色信号とに変換する。そして、前記第１の実施形態のような第１のＦＩＦＯは設けられず、又、第２のＦＩＦＯ２６は輝度信号の経路に配置されており、切換スイッチＳＷを経た輝度信号は輝度用のＬＣＤ駆動回路２７に供給される。他の構成は前記第１の実施形態の構成と略同一であるため図面に同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
上記構成において、いわゆるフィールドシーケンシャルな立体映像信号を入力するとき、操作者は操作部２１にて立体映像モードを選択する。すると、コントロール部３３は入力信号を１フィールド周期分だけ遅らせて出力するよう第２のＦＩＦＯ２６を制御すると共に第２のＦＩＦＯ２６側に切換えるべく切換スイッチＳＷを制御する。そして、入力された立体映像信号はＮＴＳＣ／Ｙ・ＲＧＢ変換回路４４により輝度信号とＲＧＢの色信号とに分けられ、第２のＦＩＦＯ２６を通ることにより輝度信号だけ１フィールド分ディレイさせられる。こうして処理された輝度信号とＲＧＢ信号は液晶表示板７Ｙ，７Ｒ，７Ｇ，７Ｂにより投影光に変換され、投影光はＦＬＣ１１により、フィールド毎に偏光方向をそのまま投影したり、９０度回転させ投影したりする。この投影光の様子が図１０に示され、観察者１３は右眼側が縦方向の偏光用で、左眼側が横方向の偏光用の偏光眼鏡１４をかけて観ることによって右眼用の映像を右眼で、左眼用の映像を左眼で観ることができる。そして、左右の眼でそれぞれ輝度信号の投影光とＲＧＢ信号の投影光がフィールド周期の時分割で交互に観えるため、立体映像が観えるのみならずフリッカーのない映像を観ることができる。
【００４１】
この第２の実施形態によれば、光源２の光を、偏光プリズム４２，４３を用いて縦横に分離・併合し両者を無駄なく使うことによって効率を上げ、又、輝度（白黒）を表示する高解像度の液晶表示板７Ｙを追加することによって画質も向上する利点がある。又、第２の実施形態によれば、輝度信号とＲＧＢの各色信号とで合計４枚の液晶表示板７Ｙ，７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを用いたが、ＲＧＢ用の１枚のカラー液晶表示板を用い合計２枚の液晶表示板で構成しても良い。
【００４２】
前記第１及び第２の実施形態では、直線偏光の場合を説明したが、互いに回転方向が逆な円偏光に置き変えても略同様に構成できる。
【００４３】
図１１には第３の実施形態が示されている。図１１において、映像投影装置はリアープロジェクション型であり、その本体ケース５０内には映像投影機５１が内蔵されている。この映像投影機５１は第１の実施形態や第２の実施形態の映像投影装置１，４１と同一構成のものである。映像投影機５１からの投影光は平面反射板５２で反射されて透過型スクリーン５３の背面に投射される。透過型スクリーン５３の前面側より観察者が上記した偏光眼鏡をかけて観ることによりフリッカーのない立体映像を観ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、１フィールド毎に右眼用の映像と左眼用の映像とが交互に配された立体映像信号を用い、この立体映像信号に基づく映像を各光成分による複数の投影光とし、この複数の投影光を２つのグループに分け、この一方のグループの投影光を１フィールド周期毎に互いに異なる偏光方向の偏光とし、前記他方のグループの投影光を前記一方のグループの投影光より１フィールド周期だけ遅れて投影すると共に１フィールド周期毎に互いに異なる偏光方向で、且つ、前記一方のグループの投影光とは異なる偏光方向の偏光としたので、立体映像信号を単一の装置で投影し、且つ、この投影映像を簡単な構成の偏光眼鏡で観ることでフリッカーのない立体映像が観れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】映像投影装置の外形透視図（第１の実施形態）。
【図２】映像投影装置の光学配置図（第１の実施形態）。
【図３】映像投影装置の回路ブロック図（第１の実施形態）。
【図４】各投影光の投影タイミングと偏光状態を示す図（第１の実施形態）。
【図５】（Ａ）は映像信号の一フィールド分の映像内容を示す図、（Ｂ）はＲ画面として切り取る領域を示す図、（Ｃ）はＬ画面として切り取る領域を示す図、（Ｄ）はＲ画面とし画面のオフセット量を示す図（第１の実施形態）。
【図６】凝似立体映像の原理を説明する図（第１の実施形態）。
【図７】映像投影装置の外形透視図（第２の実施形態）。
【図８】映像投影装置の光学配置図（第２の実施形態）。
【図９】映像投影装置の回路ブロック図（第２の実施形態）。
【図１０】各投影光の投影タイミングと偏光状態を示す図（第２の実施形態）。
【図１１】リア型の映像投影装置の構成図（第３の実施形態）。
【図１２】映像投影装置の概略斜視図（従来例）。
【図１３】映像投影装置の概略斜視図（他の従来例）。
【符号の説明】
１，４１…映像投影装置、１２…スクリーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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