(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールド毎に異なった内容の映像信号による映像を投射し、
この投影光の光路上に光シャッタ手段を設け、この光シャッタ手段は投影光の光束の略半分を境として分割された一方側光シャッタ部と他方側光シャッタ部とを有し、
この一方側光シャッタ部と他方側光シャッタ部とが前記映像信号のフィールド周波数に同期して順次交互に投影光の通過・遮断を制御され、
前記一方側光シャッタ部からの通過光と前記他方側光シャッタ部からの通過光とを、互いに異なる偏光方向を有する偏光としてスクリーンに投射し、
このスクリーン上の投影映像を偏光眼鏡を通して観ることを特徴とする映像投影システム。
【請求項２】
前記光シャッタ手段は液晶シャッタにて構成したことを特徴とする請求項１に記載の映像投影システム。
【請求項３】
前記液晶シャッタにはベンド型液晶を用いたことを特徴とする請求項２に記載の映像投影システム。
【請求項４】
前記光シャッタ手段とこの光シャッタ手段からの通過光を所定の偏光とする手段とを、映像を投射する映像投影装置に対して着脱自在なアダプタ装置として構成したことを特徴とする請求項１に記載の映像投影システム。
【請求項５】
フィールド毎に異なった内容の映像信号は、左眼が見たに相当する映像信号と右眼が見たに相当する映像信号とであることを特徴とする請求項１に記載の映像投影システム。
【請求項６】
フィールド毎に異なった内容の映像信号は、別々の内容の映像信号であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影システム。
【請求項７】
前記光シャッタ手段からの通過光で、互いに異なる偏光方向を有する偏光とは、互いに直交する直線偏光であることを特徴とする請求項１に記載の映像投影システム。
【請求項８】
前記光シャッタ手段からの通過光で、互いに異なる偏光方向を有する偏光とは、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に記載の映像投影システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体等の映像をスクリーンに投影する映像投影システム、及び、これに用いる偏光眼鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の立体映像を表示する映像投影システムとしては、図１５及び図１６に示すものが知られている。
【０００３】
図１５の立体等の映像投影装置は、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１６の立体等の映像投影装置は、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１５の立体等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１６の映像投影装置では、眼鏡の構造が複雑で多人数で見る場合には不向きであった。
【０００７】
そこで、本発明は、単一の映像投影手段によって映像を投影し、しかも、構成が簡単な偏光眼鏡によって立体映像等を観ることができる映像投影システム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システムは、フィールド毎に異なった内容の映像信号による映像を投射し、この投影光の光路上に光シャッタ手段を設け、この光シャッタ手段は投影光の光束の略半分を境として分割された一方側光シャッタ部と他方側光シャッタ部とを有し、この一方側光シャッタ部と他方側光シャッタ部とが前記映像信号のフィールド周波数に同期して順次交互に投影光の通過・遮断を制御され、前記一方側光シャッタ部からの通過光と前記他方側光シャッタ部からの通過光とを、互いに異なる偏光方向を有する偏光としてスクリーンに投射し、このスクリーン上の投影映像を偏光眼鏡を通して観るものである。
【０００９】
従って、フィールド毎に右眼用の映像信号と左眼用の映像信号とが入れられた映像信号を投射すると、例えば一方側光シャッタ部からは右眼用の映像のみが、他方側光シャッタ部からは左眼用の映像のみが通過し、しかも、互いに異なる偏光方向を有する偏光としてスクリーンに投射され、観察者は左右で互いに異なる偏光フィルタの偏光眼鏡を掛ければ立体映像が観える。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００１１】
図１〜図６には第１の実施形態が示されている。図１から図５において、映像投影システムは、映像投影装置１と、この映像投影装置１に着脱自在に設けられたアダプタ装置２と、このアダプタ装置２内の液晶シャッタ２１を駆動するシャッタ駆動装置３と、投射光が照射されるスクリーン４と、このスクリーン４に投影された映像を観るために観察者が掛ける偏光眼鏡５とから構成される。
【００１２】
映像投影装置１は液晶ビデオプロジェクタにて構成され、そのキャビネット６には操作ボタン７、通風孔８、スピーカ９等が設けられていると共に円筒部１０が突設されている。この円筒部１０内には投影レンズ１１等が配置されていると共に円筒部１０の内周にはネジ部１２が形成されている。この投影レンズ１１等を通って投射光が外部に射出される。又、キャビネット６内には反射鏡１４付き光源（例えばハロゲンランプ）１３と透過型の液晶表示板（ＬＣＤ）１５とが設けられ、この液晶表示板１５の前後面には偏光板１６，１７がそれぞれ配置されている。
【００１３】
図１に詳しく示す如く、２板の偏光板１６，１７は互いに直交する偏光方向に配置され、後面の偏光板１６は横方向の偏光方向に、前面の偏光板１７は縦方向の偏光方向にそれぞれ配置されている。
【００１４】
液晶表示板１５は例えば電圧効果型のもので、電圧無印加のとき入射光の偏波面を９０度回転させて透過し、電圧印加のとき入射光の偏波面を回転させることなく透過する。この液晶表示板１５は信号ケーブル１８を介して入力された映像信号に基づき駆動される。
【００１５】
アダプタ装置２は、図３及び図４に詳しく示す如く、アダプタ本体１９の後面に左右一対の取付部２０が突設され、この一対の取付部２０によって前記映像投影装置１の円筒部１０に着脱自在に構成されている。アダプタ本体１９の内部には光シャッタ手段である液晶シャッタ２１が収納されている。
【００１６】
液晶シャッタ２１は、図１に詳しく示す如く、投射光の光路上に配置され、投射光の光束の略半分を境として分割された一方側光シャッタ部２２と他方側光シャッタ部２３とを有する。一方側光シャッタ部２２はベンド型液晶板２２ａとこの前後面にそれぞれ配置された２板の偏光板２２ｂ，２２ｃとから成り、後面の偏光板２２ｂは縦方向の偏光方向に、前面の偏光板２２ｃは横方向の偏光方向にそれぞれ配置されている。ベンド型液晶板２２ａは電圧無印加のとき入射光の偏光面を９０度回転させて透過する。他方側光シャッタ部２３はベンド型液晶板２３ａとこの前後面にそれぞれ配置された２板の偏光板２３ｂ，２３ｃと後面の偏光板２３ｂのさらに後面に配置された１／２波長板２３ｄとから構成されている。後面の偏光板２３ｂは横方向の偏光方向に、前面の偏光板２３ｃは縦方向の偏光方向にそれぞれ配置されている。１／２波長板２３ｄは入射された直線偏光の偏光面を９０度回転するよう入射光（射出光）に対する主断面が配置されている。即ち、一方側光シャッタ部２２及び他方側光シャッタ部２３は各ベンド型液晶板２２ａ，２３ａが電圧無印加のとき投射光をそれぞれ通過させ、電圧印加のとき投射光をそれぞれ遮断するもので、この制御はシャッタ駆動装置３からの制御信号によって行われる。又、液晶シャッタ２１は一方側光シャッタ部２２ａからの通過光を横方向の直線偏光とし、他方側光シャッタ部２３からの通過光を縦方向の直線偏光とし、この互いに異なる偏光方向の各偏光が共にスクリーン４にオフセットなく投射される。
【００１７】
シャッタ駆動装置３には、図２に示す如く、映像信号が映像ソース（図示せず）から信号ケーブル２４を介して供給され、この映像信号からコンポジット同期信号を検出する。この検出したコンポジット同期信号よりイーブン・オッドのフィールド判別を行い、このフィールド周波数に同期した制御信号を信号ケーブル３５を介して液晶シャッタ２１に出力する。液晶シャッタ２１の一方側光シャッタ部２２と他方側光シャッタ部２３とは映像信号のフィールド周波数に同期して順次交互に投射光の通過・遮断が制御される。尚、図中２５は、開閉のタイミングを手動でも必要に応じて調整できる調整つまみである。
【００１８】
スクリーン４は、投影光を散乱させず同じ偏光方向の状態で反射するようなもので構成されている。
【００１９】
偏光眼鏡５は、左右一組の直線偏光フィルタ２５ａ，２５ｂを有し、左眼側の直線偏光フィルタ２５ａは横方向の直線偏光を透過するよう、右眼側の直線偏光フィルタ２５ｂは縦方向の直線偏光を透過するようそれぞれ構成されている。
【００２０】
次に、上記構成の作用を説明する。図１及び図５において、例えばイーブンフィールドに左眼が見たに相当する映像信号、オッドフィールドに右眼が見たに相当する映像信号が共に入った映像信号が映像投影装置１に供給され、この映像信号による映像が液晶表示部１５に映出される。反射鏡１３付き光源１４から投射される平行光は、液晶表示部１５の表示状態に応じて前面の偏光板１７を通過し、投影レンズ１１から縦方向の直線偏光を持つ投影光２６として出力される。アダプタ装置２内の液晶シャッタ２１はイーブンフィールド区間では一方側光シャッタ部２２が投影光を通し、オッドフィールド区間では他方側光シャッタ部２３が投影光を通すよう制御される。その結果、一方側光シャッタ部２２からはイーブンフィールドのみの投影光（左眼用）が横方向の直線偏光２７として出力され、他方側光シャッタ部２３からはオッドフィールドのみの投影光（右眼用）が縦方向の直線偏光２８として出力され、この２つの直線偏光２７，２８がスクリーン４に投射される。観察者は所定の偏光眼鏡５が掛けているため、左眼には横方向の偏光方向の映像２９のみを、右眼には縦方向の偏光方向の映像３０のみを観ることになり、結果として立体映像が観える。
【００２１】
ここで、映像投影装置１からの投影光は液晶シャッタ２１を通過する際に半分の光束となるが、液晶シャッタ２１で遮られた部分が半分欠けるのではなく、明るさは半減するが、像の全てが映る。これはロウソクの炎を凸レンズを介してスクリーン上に結像させたとき、凸レンズの半面を手で被ったとき明るさは半減するが像は欠けることなく全てが映るのと同様である。
【００２２】
また、上記実施形態では液晶シャッタ２１としてベンド型液晶を用いているので、フィールド毎の左眼用、右眼用の映像はフィールドに合わせて速やかに映像が切り替わり、また、液晶シャッタ２１で遮られた映像は確実に光漏れなく遮られ、スクリーン４上に鮮明なクロストークのない映像が得られる。
【００２３】
即ち、ベンド型液晶の働きは、通常の液晶カラーテレビに使われるＴＮ型の液晶板と同様であるが、ＴＮ型の液晶板は通電されていないとき光の偏光角を９０度確実に回転させるが、ベンド型の場合、実はすべての光の変更角を９０度させているわけではない。しかし黒レベルから白レベルになる応答時間を比べてみると、ＴＮ型が１０〜２０ｍｓかかるのに対して、ベンド型は２ｍｓとおよそ一桁早いためである。
【００２４】
以上、本発明を３Ｄ立体視する場合について説明したが、このシステムの使用法はこれに限定されるものではなく図６に別の使用例を示す。ここでは映像投影装置１に入力される映像信号として、フィールド毎にまったく別の内容をもったものの場合である。すなわち、例えばニュースとスポーツとか別の内容の映像をオッドフィールドとイーブンフィールドに、それぞれフィールドスキップのようなかたちで一つの映像信号に収められた場合である。この場合図６のスクリーン上の映像３１は２つの映像がまざった二重像に見える。これを縦方向の偏光方向の偏光眼鏡３２をかけてみれば縦方向の偏光方向の映像３１Ｒのみ見ることができ、また横方向の偏光眼鏡３３をかけてみれば横方向の映像３１Ｌのみが見えることになる。
【００２５】
以上のような使用法ならば、２人で同一のスクリーンを見ながらも、まったく別の番組を見て楽しむこともできるわけである。
【００２６】
図７には光シャッタ手段４０の変形例が示されている。図７において、光シャッタ手段４０は１／２波長板４１を有し、この１／２波長板４１は映像投影装置１からの投影光の光束のほぼ半分が入射するよう配置されている。又、光シャッタ手段４０は左右一対の半円形シャッタ板４２，４３を有し、この各半円板シャッタ板４２，４３は各モータ４４，４５によって独立に回転可能に構成されている。２つのモータ４４，４５は連動して回転し、２つの半円板シャッタ板４２，４３が投影光の光束の半分を遮る位置に交互に位置するよう構成されている。図中４６，４７は各半円板シャッタ板４２，４３の各回転位置を検出する回転検出センサであり、この回転検出センサ４６，４７の検出出力に基づき映像信号のフィールド周波数に同期して投影光の光束の半分（右側と左側）を交互に遮るよう制御される。
【００２７】
尚、２つの半円形シャッタ板４２，４３が投影光の光束の全てを遮る位置に交互に位置するよう構成すると共に投影光の光束を全て遮る位置では一方の半円形シャッタ板４２が横方向の偏光方向の直線偏光を、他方の半円形シャッタ板４３が縦方向の偏光方向の直線偏光をそれぞれ透過するよう構成しても良い。
【００２８】
図８及び図９には本発明の第２の実施形態が示されている。この第２の実施形態において、前記第１の実施形態と異なるのはアダプタ装置２のみであり、他の構成は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。
【００２９】
図８にはアダプタ装置２の斜視図が示されている。図８において、アダプタ装置２はエッジプリズム５０を有し、このエッジプリズム５０は映像投影装置１からの投影光を一方の射出面から出る分光と、他方の射出面から出る分光とに分け、且つ、この２つの分光がスクリーン４上にオフセットされて投影されるよう水平方向の屈折方向を異なるよう構成されている。このエッジプリズム５０の光射出側には光シャッタ手段５１が設けられており、この光シャッタ手段５１はエッジプリズム５０の一方の射出面に配された一方側光シャッタ部５２と他方の射出面に配された他方側光シャッタ部５３とから成る。一方側光シャッタ部５２は入射側に１／２波長板を有する液晶シャッタにて構成され、他方側光シャッタ部５３は液晶シャッタにて構成されている。又、エッジプリズム５０は映像投影装置１への取付部５０ａと共に透明な樹脂（いわゆるアクリル樹脂）で構成されている。
【００３０】
上記構成において、上記アダプタ装置２を映像投影装置１に装着し、３Ｄ立体映像信号を入力してスクリーン４に投影した様子が図９に示されている。スクリーン４上の２つの映像５４Ｌ，５４Ｒのオフセット量Ｚを観察者５５の眼幅以下になるような距離Ｄにスクリーンを設置し、偏光眼鏡５をかけて見れば、図のように実際のスクリーンより奥の位置Ｄ′にスクリーン上の映像より大きな立体映像５４を見ることが出来る。
【００３１】
図１０（Ａ），（Ｂ）にはアダプタ装置２の変形例がそれぞれ示されている。図１０（Ａ），（Ｂ）において、エッジプリズム５６，５７の形状が異なり、図１０（Ａ）のエッジプリズム５６は双方の射出面が左右に配置され、入射面に対して一方側の射出面が平行で厚みが一定であるのに対し、他方側の射出面が傾斜して厚みが徐々に変化して構成されている。図１０（Ｂ）のエッジプリズム５７は双方の射出面が上下に配置され、入射面に対して一方側の射出面と他方側の射出面が共に反対方向に傾斜して厚みが徐々に変化して構成されている。
【００３２】
この各アダプタ装置２においても、前記第２の実施形態と同様にスクリーン上の映像より大きな立体映像を見ることができる。
【００３３】
図１１及び図１２には本発明の第３の実施形態が示されている。図１１において、この第３の実施形態の映像投影システムは、前記第１の実施形態のものと比較してアダプタ装置２の構成のみが異なり、他の構成は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。
【００３４】
アダプタ装置２の構成は、前記第２の実施形態のもと比較してエッジプリズム５８が厚く、スクリーン４上のオフセット量が大きくなるよう構成されている。又、一対の液晶シャッタ５９はエッジプリズム５８の入射面側に配置され、且つ、１／２波長板は付いていない。さらに、アダプタ装置２の取付部６０はねじ込み式となっており、映像投影装置１の円筒部１０のネジ部１２に取り付けるよう構成されている。
【００３５】
上記構成において、図１２のスクリーン４上の映像６１Ｌ，６１Ｒのようなワイド画面の左右の映像をオッドフィールドとイーブンフィールドに、それぞれフィールドスキップのような形で入れた映像信号を映像投影装置１に入力する。そして、図１２のように観察者６２が偏光眼鏡を掛けずに観れば、左右の映像を一つのワイド画面の映像として観ることができる。
【００３６】
図１３には本発明の第４の実施形態が示されている。図１３において、偏光眼鏡６３はレンズ枠体６４を有し、このレンズ枠体６４には丸い形状の直線偏光フィルタ６５，６６が左右に取り付けられている。この左右の直線偏光フィルタ６５，６６はレンズ枠体６４に対して回転自在に設けられている。図１３（Ａ）に示す如く、左右の偏光方向が異なるよう配置することによって図５のような立体映像を観ることができ、又、図１３（Ｂ）に示す如く、一方の直線偏光フィルタ６６又は他方の直線偏光フィルタ６５を回転して左右の直線偏光フィルタ６５，６６を共に縦方向のみの偏光方向又は横方向のみの偏光方向に配置することによって図６のような２番組同時投影の映像を選択的に見ることができる。尚、いずれか一方の直線偏光フィルタ６５，６６のみを回転自在に設けても良い。
【００３７】
図１４には本発明の第５の実施形態が示されている。図１４において、偏光眼鏡６７はレンズ枠体６８を有し、このレンズ枠体６８には長方形状の直線偏光フィルタ６９，７０が左右に取り付けられている。この左右の直線偏光フィルタ６９，７０はその水平方向の支持軸６９ａ，７０ａを支点として回転自在に設けられている。直線偏光フィルタ６９，７０は偏光方向が斜め方向となっており、この方向に合わせて映像投影装置１から立体映像などが投影されるのを観ることができる。そして、図１４（Ａ）から図１４（Ｂ）を経て図１４（Ｃ）と片方の直線偏光フィルタ７０を回転させることによって左右の偏光方向を同一とすることができる。尚、いずれか一方の直線偏光フィルタ６９，７０のみを回転自在に設けても良い。
【００３８】
第１〜第３実施形態では、映像投影装置１として液晶プロジェクタを用いたが、これに限定されず、球管式のプロジェクタを用いても良い。又、映像投影装置１とアダプタ装置２とを別体として構成したが、アダプタ装置２及びシャッタ駆動装置３を全て一体に映像投影装置内に内蔵させても良い。
【００３９】
また、第１〜第３実施形態では、スクリーンに投影される２つの投影光は、互いに直交する直線偏光であったが、互いに回転方向が逆の円偏光をもつ投影光にするようにしてもよい。この円偏光の場合、偏光眼鏡をかけた観察者が顔をななめにしても大丈夫（直線偏光では顔を斜めにすると偏光方向が合わなくなる。）というメリットはあるが、偏光眼鏡の値段が多少高くなってしまうということがあることが知られている。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、フィールド毎に異なった内容の映像信号による映像を投射し、この投影光の光路上に光シャッタ手段を設け、この光シャッタ手段は投影光の光束の略半分を境として分割された一方側光シャッタ部と他方側光シャッタ部とを有し、この一方側光シャッタ部と他方側光シャッタ部とが前記映像信号のフィールド周波数に同期して順次交互に投影光の通過・遮断を制御され、前記一方側光シャッタ部からの通過光と前記他方側光シャッタ部からの通過光とを、互いに異なる偏光方向を有する偏光としてスクリーンに投射し、このスクリーン上の投影映像を偏光眼鏡を通して観るよう構成したので、単一の映像投影手段によって映像を投影し、しかも、構成が簡単な偏光眼鏡によって立体映像等を観ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】映像投影システムの光学系の要部斜視図（第１の実施形態）。
【図２】映像投影システムの要部斜視図（第１の実施形態）。
【図３】映像投影装置とアダプタ装置の斜視図（第１の実施形態）。
【図４】アダプタ装置の裏側の斜視図（第１の実施形態）。
【図５】映像投影システムの立体映像表示状態を示す図（第１の実施形態）。
【図６】映像投影システムの２番組表示状態を示す図（第１の実施形態）。
【図７】光シャッタ手段の変形例を示す斜視図。
【図８】アダプタ装置の斜視図（第２の実施形態）。
【図９】映像投影システムの表示状態を示す図（第２の実施形態）。
【図１０】（Ａ）はアダプタ装置の変形例の斜視図，（Ｂ）はアダプタ装置の他の変形例の斜視図（第２の実施形態）。
【図１１】映像投影システムの要部斜視図（第３の実施形態）。
【図１２】映像投影システムのワイド映像表示状態を示す図（第３の実施形態）。
【図１３】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ偏光眼鏡の斜視図（第４の実施形態）。
【図１４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ偏光眼鏡の斜視図（第５の実施形態）。
【図１５】映像投影システムの概略斜視図（従来例）。
【図１６】映像投影システムの概略斜視図（他の従来例）。
【符号の説明】
１…映像投影装置、２…アダプタ装置、４…スクリーン、５，６３，６７…偏光眼鏡、２１，５１…液晶シャッタ、２２，５２…一方側光シャッタ部、２３，５３…他方側光シャッタ部、６４，６８…レンズ枠体、６５，６６，６９，７０…直線偏光フィルタ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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