(57)【要約】【課題】少ない数の投影部により高画質の立体投影画像を投影することが可能で、かつ、回転機構を備えることなく装置の小型化を図ることが可能な立体映像投影装置を提供する。【解決手段】この立体映像投影装置１００は、立体投影画像１０１を投影するためのレーザ光を出射する走査型プロジェクタ１と、走査型プロジェクタ１からのレーザ光を走査するとともに、円状に複数並べて配置され、円の中心線の近傍に走査型プロジェクタ１が位置する複数の投影用走査部２と、走査型プロジェクタ１からのレーザ光を時分割で投影用走査部２に順次振分ける振分用走査部１０と、中心線上に配置されるとともに、投影用走査部２からのレーザ光を透過させることにより、レーザ光を拡散させるスクリーン３とを備え、レーザ光を振分用走査部１０により複数の投影用走査部２に時分割して振分けて、立体投影画像１０１に対応するレーザ光を投影するように構成されている。【選択図】図２
2014228781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体投影画像を投影するためのレーザ光を出射する投影部と、
前記投影部からのレーザ光を走査するとともに、円弧状または円状に複数並べて配置され、円弧または円の中心線の近傍に前記投影部が位置する複数の第１走査部と、
前記投影部からのレーザ光を時分割で前記複数の第１走査部に順次振分ける振分部と、
前記中心線上に配置されるとともに、前記第１走査部からのレーザ光を透過させることにより、レーザ光を拡散させるスクリーンとを備え、
前記投影部から投影される前記立体投影画像に対応するレーザ光を、前記振分部により前記複数の第１走査部に時分割して振分けて、前記第１走査部により走査させて、前記第１走査部により走査されたレーザ光を前記スクリーンにより拡散させて、観察者の目に前記立体投影画像に対応するレーザ光を入射させるように構成されている、立体映像投影装置。
【請求項２】
前記振分部は、前記複数の第１走査部の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して前記複数の第１走査部に振分けるように構成されている、請求項１に記載の立体映像投影装置。
【請求項３】
前記振分部は、前記投影部内に設けられた第２走査部を含み、
前記第２走査部は、前記複数の第１走査部の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して前記複数の第１走査部に振分けるように構成されている、請求項１または２に記載の立体映像投影装置。
【請求項４】
前記振分部は、前記投影部および前記複数の第１走査部の間に配置されたビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにより振分けられたレーザ光をそれぞれ所定のタイミングで遮断する複数のシャッターとを含み、
前記複数のシャッターは、前記複数の第１走査部の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して前記複数の第１走査部に振分けるように構成されている、請求項１または２に記載の立体映像投影装置。
【請求項５】
前記ビームスプリッタは、レーザ光を透過および反射させる複数の反射面を備えたプリズムを有する、請求項４に記載の立体映像投影装置。
【請求項６】
前記ビームスプリッタは、レーザ光を透過および反射させる反射面を備えた複数の反射部材を有する、請求項４に記載の立体映像投影装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、立体映像投影装置に関し、特に、立体投影画像を投影する投影部を備える立体映像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体投影画像を投影する投影部を備える立体映像投影装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、第１実施形態として、錐体形状を有する光線制御子（スクリーン）と、複数の光線（レーザ光）を光線制御子の外周面の全域に照射するために光線制御子の外側に光線制御子を取り囲むように周状に配置された複数のミラー（第１走査部）と、周状に配置された複数のミラーの中心部近傍に配置された複数のプロジェクタ（投影部）と、プロジェクタおよびミラーを回転させる回転台と、回転台を回転させるモータとを備えた立体ディスプレイ（立体映像投影装置）が開示されている。この立体ディスプレイは、回転台により、プロジェクタおよびミラーを回転させながら立体画像（立体投影画像）を投影するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４８２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の第１実施形態の立体ディスプレイでは、プロジェクタおよびミラーを回転させることにより、少ない数のプロジェクタで立体画像を投影することができる一方、プロジェクタおよびミラーを回転させるためのモータや回転台などの回転機構が必要となり、装置が大型化するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、少ない数の投影部により高画質の立体投影画像を投影することが可能で、かつ、回転機構を備えることなく装置の小型化を図ることが可能な立体映像投影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の局面による立体映像投影装置は、立体投影画像を投影するためのレーザ光を出射する投影部と、投影部からのレーザ光を走査するとともに、円弧状または円状に複数並べて配置され、円弧または円の中心線の近傍に投影部が位置する複数の第１走査部と、投影部からのレーザ光を時分割で複数の第１走査部に順次振分ける振分部と、中心線上に配置されるとともに、複数の第１走査部からのレーザ光を透過させることにより、レーザ光を拡散させるスクリーンとを備え、投影部から投影される立体投影画像に対応するレーザ光を、振分部により複数の第１走査部に時分割して振分けて、第１走査部により走査させて、第１走査部により走査されたレーザ光をスクリーンにより拡散させて、観察者の目に立体投影画像に対応するレーザ光を入射させるように構成されている。
【０００８】
この発明の一の局面による立体映像投影装置では、上記のように、投影部から投影される立体投影画像に対応するレーザ光を、振分部により複数の第１走査部に時分割して振分けて、第１走査部により走査させて、第１走査部により走査されたレーザ光をスクリーンにより拡散させて、観察者の目に立体投影画像に対応するレーザ光を入射させるように構成することによって、１つのレーザ光を複数の第１走査部に時分割して振分けることにより、１つの投影部から１つのレーザ光が得られる場合と比べて、少ない数の投影部から多くのレーザ光を得ることができるので、その分、投影部の数を削減することができる。また、投影部の数を削減することができるので、投影部の光源に依存する輝度のばらつきおよび解像度のばらつきを低減することができる。その結果、高画質の立体投影画像を投影することができる。また、振分部により複数の第１走査部に時分割して振分けることによって、回転機構を必要としないので、装置の小型化を図ることができる。
【０００９】
上記一の局面による立体映像投影装置において、好ましくは、振分部は、複数の第１走査部の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して複数の第１走査部に振分けるように構成されている。このように構成すれば、レーザ光の振分けと第１走査部の走査タイミングとを同期させることができるので、レーザ光の振分けタイミングに合わせて振分けられたレーザ光に対応する第１走査部の走査が行われるので、容易に投影を行うことができる。
【００１０】
上記一の局面による立体映像投影装置において、好ましくは、振分部は、投影部内に設けられた第２走査部を含み、第２走査部は、複数の第１走査部の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して複数の第１走査部に振分けるように構成されている。このように構成すれば、投影部内に設けられた第２走査部により、レーザ光の振分けと第１走査部の走査タイミングとを同期させることができるので、第２走査部が投影部の外部に設けられる場合と比べて、装置構成を簡略化することができる。
【００１１】
上記一の局面による立体映像投影装置において、好ましくは、振分部は、投影部および複数の第１走査部の間に配置されたビームスプリッタと、ビームスプリッタにより振分けられたレーザ光をそれぞれ所定のタイミングで遮断する複数のシャッターとを含み、複数のシャッターは、複数の第１走査部の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して複数の第１走査部に振分けるように構成されている。このように構成すれば、シャッターを開閉することにより、ビームスプリッタにより分岐されたレーザ光の透過と遮断とを切り替えることができるので、容易にレーザ光を複数の第１走査部に振分けることができる。また、固定的に設置されたビームスプリッタによりレーザ光を振分けることにより、投影部内で走査部（ミラーなど）を動かして走査を行うことによりレーザ光を振分ける構成に比べて、レーザ光を第１走査部により正確に照射することができるので、より高画質の立体投影画像を投影することができる。
【００１２】
上記振分部がビームスプリッタを含む構成において、好ましくは、ビームスプリッタは、レーザ光を透過および反射させる複数の反射面を備えたプリズムを有している。このように構成すれば、プリズムにより複数の反射面が一体的に構成されるので、各反射面の互いの位置が定まり、振分けられた各レーザ光の輝度のばらつきおよび解像度のばらつきをより低減することができる。また、プリズムにより複数の反射面が一体的に構成されるので、部品点数を削減することができる。
【００１３】
上記振分部がビームスプリッタを含む構成において、好ましくは、ビームスプリッタは、レーザ光を透過および反射させる反射面を備えた複数の反射部材を有している。このように構成すれば、レーザ光の分岐をそれぞれ別体の複数の反射部材により行うので、複数の第１走査部に対応させて、複数の反射部材の位置をそれぞれ調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記のように、投影部の数を削減することができるとともに、回転機構を備えることなく装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態による立体映像投影装置の設置状態を示した平面図である。
【図２】図１の４００−４００線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による立体映像投影装置の一部の走査型プロジェクタおよび投影用走査部を示した平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による立体映像投影装置の走査型プロジェクタのブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態による立体映像投影装置のスクリーンの斜視図である。
【図６】図５の５００−５００線に沿った断面図である。
【図７】図６で示したスクリーンの断面の部分拡大図である。
【図８】本発明の第１実施形態による立体映像投影装置の投影原理を説明するための模式図である。
【図９】本発明の第１実施形態による立体映像投影装置の投影用走査部により１フレーム毎に走査する状態を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２および第３実施形態による立体映像投影装置の設置状態を示した平面図である。
【図１１】図１０の６００−６００線に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による立体映像投影装置の走査型プロジェクタのブロック図である。
【図１３】本発明の第２実施形態による立体映像投影装置の一部の走査型プロジェクタおよび投影用走査部を示した平面図である。
【図１４】本発明の第３実施形態による立体映像投影装置の一部の走査型プロジェクタおよび投影用走査部を示した平面図である。
【図１５】本発明の変形例による立体映像投影装置の投影用走査部により１ライン毎に走査する状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１〜図９を参照して、本発明の第１実施形態による立体映像投影装置１００の構成について説明する。
【００１８】
第１実施形態による立体映像投影装置１００は、図１〜図３に示すように、レーザ光により立体投影画像１０１を投影する複数の走査型プロジェクタ１と、走査型プロジェクタ１から出射されたレーザ光を走査する投影用走査部２と、走査されたレーザ光を透過させるとともに、垂直方向（Ｚ方向）に拡散させることにより、観察者１０２の目に立体投影画像１０１に対応するレーザ光を入射させる錐体形状のスクリーン３とを備えている（図１および図２では、一部の走査型プロジェクタ１および投影用走査部２のみを示している）。また、走査型プロジェクタ１は、レーザ光を時分割して４つの投影用走査部２に振分ける振分用走査部１０（図４参照）を内部に含んでいる。そして、立体映像投影装置１００は、走査型プロジェクタ１から投影される立体投影画像１０１に対応するレーザ光を振分用走査部１０により４つの投影用走査部２に時分割して振分けて、投影用走査部２により走査させるとともに、走査されたレーザ光をスクリーン３により拡散させて、観察者１０２の目に立体投影画像１０１に対応するレーザ光を入射させるように構成されている。この際、立体投影画像１０１は、スクリーン３の内方側で走査型プロジェクタ１の上方（Ｚ１方向）に形成される。なお、走査型プロジェクタ１は、本発明の「投影部」の一例である。また、投影用走査部２は、本発明の「第１走査部」の一例である。また、振分用走査部１０は、本発明の「第２走査部」および「振分部」の一例である。
【００１９】
これら走査型プロジェクタ１および投影用走査部２は、図２に示すように、テーブル５の下面に取付けられた中空の円柱状の支持部材６の内部に設置されるように構成されている。詳細には、支持部材６は、円形状の底部６１と、底部６１の端部から上方に延びる側部６２とから構成されている。また、複数の走査型プロジェクタ１は、支持部材６の底部６１の略中心部の近傍に周方向に円状に並ぶように設置され、図３に示すように、複数の走査型プロジェクタ１により投影用走査部２に向けて放射状にレーザ光を出射するように構成されている。また、各走査型プロジェクタ１は約４度の等角度間隔で周方向に配置されている。したがって、走査型プロジェクタ１は、周方向に９０個並ぶように配置されている。また、投影用走査部２は、支持部材６の側部６２の所定高さ位置に約１度の等角度間隔で周方向に配置されている。したがって、投影用走査部２は、周方向に３６０個並ぶように配置されている。また、テーブル５は、円形状の天板５１と、天板５１を支持する複数の脚部５２とから構成されている。この天板５１の中央には、上面側から下面側に向かって開口径が小さくなる円錐台状の貫通孔５３が厚み方向に設けられており、その貫通孔５３にスクリーン３が天板５１の上方から嵌め込まれることにより、設置されている。
【００２０】
このように、立体映像投影装置１００は、テーブル５に設置された支持部材６内に設置されることにより、テーブル５周りに位置する観察者１０２が立体投影画像１０１を視認することが可能なように構成されている。
【００２１】
図４を参照して、走査型プロジェクタ１の各部の構成について説明する。
【００２２】
走査型プロジェクタ１は、図４に示すように、メインＣＰＵ１１と、３つ（青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ））のレーザ光源１２〜１４と、２つの偏光ビームスプリッタ１５および１６と、レンズ１７と、振分用走査部１０と、表示制御部１８とを備えている。
【００２３】
メインＣＰＵ１１は、走査型プロジェクタ１の各部を制御するように構成されている。また、メインＣＰＵ１１は、振分用走査部１０と投影用走査部２との走査タイミングを同期して、レーザ光を時分割して複数（４つ）の投影用走査部２に振分ける制御をするように構成されている。
【００２４】
また、レーザ光源１２〜１４は、スクリーン３に投影される立体投影画像１０１（図２参照）の情報に基づいた所定のレーザ光を出射するように構成されている。また、レーザ光源１２は、青色のレーザ光を偏光ビームスプリッタ１５およびレンズ１７を通過させて振分用走査部１０に照射するように構成されている。また、レーザ光源１３および１４は、それぞれ、緑色のレーザ光および赤色のレーザ光を偏光ビームスプリッタ１５、１６およびレンズ１７を通過させて振分用走査部１０に照射するように構成されている。
【００２５】
また、振分用走査部１０は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー１０ａを含む。また、振分用走査部１０は、レーザ光を時分割して周方向に並べて配置された４つの投影用走査部２に振分けるために、水平方向に走査可能に構成されている。また、振分用走査部１０は、レーザ光が各投影用走査部２の間を間欠的に順次移動するように水平方向に走査されるように構成されている。また、振分用走査部１０は、４つの投影用走査部２の所望の位置にレーザ光を照射するために、垂直方向にも走査可能に構成されている。すなわち、振分用走査部１０は、４つの投影用走査部２の高さがそれぞれ僅かにずれている場合に、レーザ光を照射する高さの微調整のために、垂直方向に走査可能に構成されている。
【００２６】
また、表示制御部１８は、映像処理部１９と、光源制御部２０と、ＬＤ（レーザダイオード）ドライバ２１と、ミラー制御部２２と、ミラードライバ２３とを含む。また、走査型プロジェクタ１は、映像処理部１９に入力された映像信号に基づいて立体投影画像１０１を投影するためのレーザ光を出射するように構成されている。
【００２７】
映像処理部１９は、外部から入力される映像信号に基づいて、立体投影画像１０１の投影を制御するように構成されている。具体的には、映像処理部１９は、外部から入力される映像信号に基づいて、ミラー制御部２２を介して、振分用走査部１０のＭＥＭＳミラー１０ａの駆動を制御するとともに、光源制御部２０を介して、レーザ光源１２〜１４によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。
【００２８】
光源制御部２０は、映像処理部１９による制御に基づいて、ＬＤドライバ２３を制御して、レーザ光源１２〜１４によるレーザ光の照射を制御するように構成されている。具体的には、光源制御部２０は、ＭＥＭＳミラー１０ａの走査タイミングに合わせて各画素に対応する色のレーザ光をレーザ光源１２〜１４から照射させる制御を行うように構成されている。
【００２９】
ミラー制御部２２は、映像処理部１９による制御に基づいて、ミラードライバ２３を制御して、ＭＥＭＳミラー１０ａの駆動を制御するように構成されている。
【００３０】
図３を参照して、投影用走査部２の構成について説明する。なお、図３では、立体映像投影装置１００を上方から見た状態を示しており、テーブル５およびスクリーン３を省略して示している。また、図３では、周方向に円状に並ぶように複数配置された走査型プロジェクタ１および投影用走査部２の一部を示している。
【００３１】
投影用走査部２は、ＭＥＭＳミラー２ａ（図４参照）を含む。また、投影用走査部２は、ＭＥＭＳミラー２ａにより、水平方向（Ｘ方向）および垂直方向（Ｙ方向）の２軸に駆動してレーザ光を走査するように構成されている。また、投影用走査部２は、ＭＥＭＳミラー２ａにより、水平方向を共振駆動により高速走査するとともに、垂直方向を直流駆動により低速走査するように構成されている。また、隣り合う投影用走査部２は、互いに位相が１８０度異なる状態で水平方向を共振駆動するように構成されている。また、立体映像投影装置１００は、１つの走査型プロジェクタ１から４つの投影用走査部２に対してレーザ光が順次振分けられるように構成されている。すなわち、各投影用走査部２は、振分用走査部１０により、１つの立体投影画像１０１を投影するためのレーザ光が４つに時分割されて、照射されるように構成されている。そして、各投影用走査部２は、時分割されたレーザ光を走査してスクリーン３に投影することにより、各レーザ光を空間上で結像させて立体投影画像１０１を形成するように構成されている。なお、振分用走査部１０および投影用走査部２の走査タイミングの同期方法については後述する。
【００３２】
図５〜図７を参照して、スクリーン３の構成について説明する。
【００３３】
スクリーン３は、中空状で、かつ、透明の円錐台状に形成されている。また、スクリーン３の外周面上の全域には、図７に示すように、周方向に連続する環状レンズ３ａが傾斜方向に複数並ぶように形成されている。この環状レンズ３ａにより、スクリーン３は、図６に示すように、入射したレーザ光を垂直方向（Ｚ方向）に等角度（α度）により拡散するとともに、入射したレーザ光を水平方向（ＸおよびＹ方向）に拡散することなく、直進させるように構成されている。
【００３４】
ここで、図８を参照して、スクリーン３により空間上に形成された立体投影画像１０１を視認する原理について簡単に説明する。なお、点Ｐ１および点Ｐ２は、レーザ光がスクリーン３を透過するポイントを示している。
【００３５】
図８に示すように、右眼Ｅ１（１０２）および左眼Ｅ２（１０２）を有する観察者１０２が、スクリーン３上の点Ｐ１を見た場合、右眼Ｅ１には走査型プロジェクタ１（図４参照）から出射された右眼用光線Ｌ１がスクリーン３を透過して入射し、左眼Ｅ２には右眼用光線Ｌ１が入射しない。また、観察者１０２が、スクリーン３上の点Ｐ２を見た場合、左眼Ｅ２には走査型プロジェクタ１から出射された左眼用光線Ｌ２がスクリーン３を透過して入射し、右眼Ｅ１には左眼用光線Ｌ２が入射しない。ここで、右眼用光線Ｌ１および左眼用光線Ｌ２の色は同一色（ここでは、赤色）とする。
【００３６】
走査型プロジェクタ１から出射された右眼用光線Ｌ１および左眼用光線Ｌ２は、ともに立体投影画像１０１上の点Ｐ３を通過している。すなわち、右眼用光線Ｌ１および左眼用光線Ｌ２が点Ｐ３において交差することにより、立体投影画像１０１上の点光源である点Ｐ３が形成されている。この場合、右眼Ｅ１により点Ｐ３を見る方向と左眼Ｅ２により点Ｐ３を見る方向とが異なる。すなわち、右眼Ｅ１の視線方向と左眼Ｅ２の視線方向との間に輻輳角θが発生する。これにより、観察者１０２は、点Ｐ３までの奥行きを把握する指標を得るため、空間上の点Ｐ３の位置に赤色の点光源を視認することが可能となる。そして、点Ｐ３のような点光源が空間上に複数集合することにより、立体投影画像１０１が空間上に形成される。
【００３７】
図９を参照して、振分用走査部１０および投影用走査部２の走査タイミングの同期方法について説明する。
【００３８】
振分用走査部１０および４つの投影用走査部２の走査タイミングの同期は、走査型プロジェクタ１のメインＣＰＵ１１により行われる。また、メインＣＰＵ１１は、複数のラインから構成される１フレーム毎に、振分用走査部１０によりレーザ光を照射する投影用走査部２を切り替えるように制御する。具体的には、１番目の投影用走査部２の走査が１フレーム終了した（ライン３の走査が終了した）タイミングで２番目の投影用走査部２の走査がされるように、レーザ光の照射位置が２番目の投影用走査部２に切り替えられる。この際、２番目の投影用走査部２は、切り替えるタイミングにおいて、直ちに走査を開始できるように、ＭＥＭＳミラー２ａ（図４参照）の駆動状態が制御される。同様にして３番目および４番目の投影用走査部２に対しても走査タイミングに合わせてＭＥＭＳミラー２ａの駆動状態の調整が順次行われる。そして、４番目の投影用走査部２の走査が終了した（ライン１２の走査が終了した）ら、再び、１番目の投影用走査部２が走査される（ライン１の走査が行わる）ように、レーザ光の照射位置が投影用走査部２に切り替えられる。このようにして、振分用走査部１０は、投影用走査部２の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して４つの投影用走査部２振分ける。そして、４つの投影用走査部２において走査されたレーザ光により、１つの立体投影画像１０１が形成される。なお、各フレームの左側に付された１〜１２の番号は、１ラインごとの走査を行う順番を示している。
【００３９】
第１実施形態では、上記のように、走査型プロジェクタ１から投影される立体投影画像１０１に対応するレーザ光を、振分用走査部１０により複数の投影用走査部２に時分割して振分けて、投影用走査部２により走査させて、投影用走査部２により走査されたレーザ光をスクリーン３により拡散させて、観察者１０２の目に立体投影画像１０１に対応するレーザ光を入射させるように構成する。これにより、１つのレーザ光を複数の投影用走査部２に時分割して振分けることにより、１つの走査型プロジェクタ１から１つのレーザ光が得られる場合と比べて、少ない数の走査型プロジェクタ１から多くのレーザ光を得ることができるので、その分、走査型プロジェクタ１の数を削減することができる。また、走査型プロジェクタ１の数を削減することができるので、走査型プロジェクタ１の光源に依存する輝度のばらつきおよび解像度のばらつきを低減することができる。その結果、高画質の立体投影画像１０１を投影することができる。また、回転機構を必要としないので、装置の小型化を図ることができる。
【００４０】
また、第１実施形態では、上記のように、振分用走査部１０を、走査型プロジェクタ１内に設け、振分用走査部１０を、複数の投影用走査部２の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して複数の投影用走査部２に振分けるように構成する。これにより、走査型プロジェクタ１内に設けられた振分用走査部１０により、レーザ光の振分けと投影用走査部２の走査タイミングとを同期させることができるので、振分用走査部１０が投影部の外部に設けられる場合と比べて、装置構成を簡略化することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、図９〜図１３を参照して、本発明の第２実施形態による立体映像投影装置２００の構成について説明する。
【００４２】
この第２実施形態では、走査型プロジェクタ１の内部に設置された振分用走査部１０により、レーザ光を複数の投影用走査部２に時分割して振分けるように構成した第１実施形態と異なり、走査型プロジェクタ１の外部に設置された１つのプリズム３０と液晶シャッター３１ａ〜３１ｄとにより、１つのレーザ光を４つの投影用走査部２に時分割して振分けるように構成した立体映像投影装置２００について説明する。なお、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄは、本発明の「シャッター」および「振分部」の一例である。また、プリズム３０は、本発明の「ビームスプリッタ」および「振分部」の一例である。
【００４３】
第２実施形態による立体映像投影装置２００は、図１３に示すように、１つのレーザ光を４つの投影用走査部２に振分ける１つのプリズム３０と、プリズム３０により４つに振分けられたレーザ光のそれぞれを所定のタイミングで遮断する液晶シャッター３１ａ〜３１ｄとを走査型プロジェクタ１および投影用走査部２の間に備えている（図１０および図１１では、一部の走査型プロジェクタ１、投影用走査部２、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄおよびプリズム３０のみを示している）。このプリズム３０は、反射面３０ａ〜３０ｃにおいて、レーザ光を透過および反射することにより、レーザ光を分岐させるとともに、一部のレーザ光を投影用走査部２に出射するように構成されている。また、プリズム３０は、反射面３０ｄにおいて、レーザ光を反射することにより、レーザ光を投影用走査部２に出射するように構成されている。また、プリズム３０は、約４度の等角度間隔で周方向に複数配置されている。したがって、プリズム３０は、周方向に９０個並ぶように配置されている。また、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄは、照射されたレーザ光を透過させる状態と遮断する状態とを電気的に切り替え可能に構成されている。また、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄは約１度の等角度間隔で周方向に複数配置されている。したがって、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄは、周方向に３６０個並ぶように配置されている。
【００４４】
図９および図１３を参照して、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄおよび投影用走査部２の走査タイミングの同期方法について説明する。
【００４５】
液晶シャッター３１ａ〜３１ｄおよび４つの投影用走査部２の走査タイミングの同期は、走査型プロジェクタ１のメインＣＰＵ１１により行われる。また、メインＣＰＵ１１は、図９に示すように、１フレーム毎に、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄによりレーザ光を照射する投影用走査部２を切り替えるように制御する。具体的には、１番目の投影用走査部２の走査時には、液晶シャッター３１ａのみがレーザ光を透過する状態に保たれ、１フレームの走査が終了した（ライン３の走査が終了した）タイミングで２番目の投影用走査部２の走査がされるように、レーザ光の照射位置が２番目の投影用走査部２に切り替えられる。この際、２番目の投影用走査部２は、切り替えるタイミングにおいて、直ちに走査を開始できるように、ＭＥＭＳミラー２ａ（図４参照）の駆動状態が制御される。また、液晶シャッター３１ａは、レーザ光を遮断する状態に変更され、液晶シャッター３１ｂは、レーザ光を透過させる状態に変更される。同様にして３番目および４番目の投影用走査部２に対しても走査タイミングに合わせて液晶シャッター３１ｃおよび３１ｄの開閉が順次行われるとともに、ＭＥＭＳミラー２ａの駆動状態の調整が順次行われる。そして、４番目の投影用走査部２の走査が終了した（ライン１２の走査が終了した）ら、再び、１番目の投影用走査部２が走査される（ライン１の走査が行わる）ように、レーザ光の照射位置が投影用走査部２に切り替えられる。このようにして、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄは、投影用走査部２の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して４つの投影用走査部２に振分ける。そして、４つの投影用走査部２において走査されレーザ光により、１つの立体投影画像１０１が形成される。
【００４６】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４７】
第２実施形態では、上記のように、走査型プロジェクタ１から投影される立体投影画像１０１に対応するレーザ光を、プリズム３０および液晶シャッター３１ａ〜３１ｄにより複数の投影用走査部２に時分割して振分けて、投影用走査部２により走査させて、投影用走査部２により走査されたレーザ光をスクリーン３により拡散させて、観察者１０２の目に立体投影画像１０１に対応するレーザ光を入射させるように構成する。これにより、走査型プロジェクタ１の数を削減することができるので、高画質の立体投影画像１０１を投影することができる。また、装置の小型化を図ることができる。
【００４８】
また、第２実施形態では、上記のように、走査型プロジェクタ１および複数の投影用走査部２の間に配置されたプリズム３０と、プリズム３０により振分けられたレーザ光をそれぞれ所定のタイミングで遮断する複数の液晶シャッター３１ａ〜３１ｄとを設け、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄを、複数の投影用走査部２の走査タイミングに同期して、レーザ光を時分割して複数の投影用走査部２に振分けるように構成する。これにより、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄを開閉することにより、プリズム３０により分岐されたレーザ光の透過と遮断とを切り替えることができるので、容易にレーザ光を複数の投影用走査部２に振分けることができる。また、固定的に設置されたプリズム３０によりレーザ光を振分けることにより、走査型プロジェクタ１内で走査部（ミラーなど）を動かして走査を行うことによりレーザ光を振分ける構成に比べて、レーザ光を投影用走査部２により正確に照射することができるので、より高画質の立体投影画像１０１を投影することができる。
【００４９】
また、第２実施形態では、上記のように、プリズム３０にレーザ光を透過および反射させる複数の反射面３０ａ〜３０ｄを設ける。これにより、プリズム３０により複数の反射面３０ａ〜３０ｄが一体的に構成されるので、各反射面３０ａ〜３０ｄの互いの位置が定まり、振分けられた各レーザ光の輝度のばらつきおよび解像度のばらつきがより低減することができる。また、プリズム３０により複数の反射面３０ａ〜３０ｄが一体的に構成されるので、部品点数を削減することができる。
【００５０】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５１】
（第３実施形態）
次に、図９〜図１２および図１４を参照して、本発明の第３実施形態による立体映像投影装置３００の構成について説明する。
【００５２】
この第３実施形態では、１つのプリズム３０と液晶シャッター３１ａ〜３１ｄとにより、１つレーザ光を４つの投影用走査部２に時分割して振分けるように構成した第２実施形態と異なり、４つの反射部材３２〜３５と液晶シャッター３１ａ〜３１ｄとにより、１つのレーザ光を４つの投影用走査部２に時分割して振分けるように構成した立体映像投影装置３００について説明する。なお、反射部材３２〜３５は、本発明の「ビームスプリッタ」および「振分部」の一例である。
【００５３】
第３実施形態による立体映像投影装置３００は、図１４に示すように、１つのレーザ光を４つの投影用走査部２に振分ける４つの反射部材３２〜３５と、反射部材３２〜３５により４つに振分けられたレーザ光のそれぞれを所定のタイミングで遮断する４つの液晶シャッター３１ａ〜３１ｄとを走査型プロジェクタ１および投影用走査部２の間に備えている（図１０および図１１では、一部の走査型プロジェクタ１、投影用走査部２、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄおよび反射部材３２〜３５のみを示している）。この反射部材３２〜３４は、それぞれ反射面３２ａ〜３４ａによりレーザ光を透過および反射することにより、レーザ光を分岐させるとともに、一部のレーザ光を投影用走査部２に出射するように構成されている。また、反射部材３５は、反射面３５ａによりレーザ光を反射することにより、レーザ光を投影用走査部２に出射するように構成されている。また、反射部材３２〜３５は、約１度の等角度間隔で周方向に複数配置されている。したがって、反射部材３２〜３５は、周方向に３６０個並ぶように配置されている。また、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄは、照射されたレーザ光を透過させる状態と遮断する状態とを電気的に切り替え可能に構成されている。
【００５４】
なお、液晶シャッター３１ａ〜３１ｄおよび投影用走査部２の走査タイミングの同期方法は、第２実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００５５】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。
【００５６】
第３実施形態では、上記のように、走査型プロジェクタ１から投影される立体投影画像１０１に対応するレーザ光を、反射部材３２〜３５および液晶シャッター３１ａ〜３１ｄにより複数の投影用走査部２に時分割して振分けて、投影用走査部２により走査させて、投影用走査部２により走査されたレーザ光をスクリーン３により拡散させて、観察者１０２の目に立体投影画像１０１に対応するレーザ光を入射させるように構成する。これにより、走査型プロジェクタ１の数を削減することができるので、高画質の立体投影画像１０１を投影することができる。また、装置の小型化を図ることができる。
【００５７】
第３実施形態では、上記のように、レーザ光を透過および反射させる反射面３２ａ〜３５ａを備えた複数の反射部材３２〜３５を設ける。これにより、レーザ光の分岐をそれぞれ別体の複数の反射部材３２〜３５により行うので、複数の投影用走査部２に対応させて、複数の反射部材３２〜３５の位置をそれぞれ調整することができる。
【００５８】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００５９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６０】
たとえば、上記第１実施形態では、走査型プロジェクタから出射されたレーザ光を４つに振分けて複数の投影用走査部に照射する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザ光を４つ以外の複数に振分けて複数の投影用走査部に照射してもよい。
【００６１】
また、上記第１実施形態では、振分用走査部および４つの投影用走査部の走査タイミングの同期を複数のラインから構成される１フレーム毎に行う例を示したが本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図１５に示す変形例のように、振分用走査部１０（図３参照）および４つの投影用走査部２の走査タイミングの同期を１番目の投影用走査部２から１ライン毎に順次切り替えて行うように構成してもよい。また、同様にして、上記第２および第３実施形態では、液晶シャッター３１ａ  〜３１ｄおよび４つの投影用走査部２の走査タイミングの同期を１番目の投影用走査部２から１ライン毎に順に切り替えて行うように構成してもよい。なお、各フレームの左側に付された１〜１２の番号は、１ラインごとの走査を行う順番を示している。
【００６２】
また、上記第１〜第３実施形態では、投影用走査部２を、約１度の等角度間隔で周方向に複数配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、投影用走査部２を、約２度の等角度間隔で周方向に複数配置してもよい。
【００６３】
また、上記第１実施形態では、複数の投影用走査部が振動する際のそれぞれの共振周波数の位相のばらつきを、投影用走査部と振分用走査部とを同期させることにより抑制していたが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、共振周波数が近い投影用走査部を選別使用することにより複数の投影用走査部の共振周波数の位相のばらつきを抑制してもよい。
【００６４】
また、上記第２および第３実施形態では、レーザ光を遮断するシャッターを液晶シャッターにより構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、レーザ光を遮断するシャッターを機械的に駆動するシャッターにより構成してもよい。
【００６５】
また、上記第２および第３実施形態では、ビームスプリッタがそれぞれプリズムおよび反射部材から構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。
【００６６】
また、上記第１〜第３実施形態では、投影用走査部２が周方向に円状に複数配置される例を示したが本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、投影用走査部２が周方向に円弧状に複数配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  走査型プロジェクタ（投影部）
２  投影用走査部（第１走査部、振分部）
３  スクリーン
１０  振分用投影部（第２走査部）
３０  プリズム（ビームスプリッタ、振分部）
３０ａ〜３０ｄ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ  反射面
３１ａ〜３１ｄ  液晶シャッター（シャッター、振分部）
３２〜３５  反射部材（ビームスプリッタ、振分部）
１００、２００、３００  立体映像投影装置
１０１  立体投影画像
１０２  観察者
【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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