(57)【要約】【課題】輝度むらが少ない映像を観察することができる投射型表示装置を提供する。【解決手段】本発明の投射型表示装置１０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１に投射する映像の信号を処理する投射映像処理部およびその投射映像処理部からの映像を再帰性スクリーン１１に投射する投射部が設けられた投射光学部を少なくとも有する複数のプロジェクタ１３と、を備え、複数のプロジェクタ１３はそれぞれ、再帰性スクリーン１１との距離が互いに異なるように配置されたことを特徴とする。【選択図】図１
2014139592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再帰性スクリーンと、
前記再帰性スクリーンに投射する映像の信号を処理する投射映像処理部および該投射映像処理部からの映像を前記再帰性スクリーンに投射する投射部が設けられた投射光学部を少なくとも有する複数のプロジェクタと、を備え、
前記複数のプロジェクタはそれぞれ、前記再帰性スクリーンとの距離が互いに異なるように配置されたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記再帰性スクリーンの投射面の近傍に指向性散乱スクリーンが配設され、該指向性散乱スクリーンにより、前記再帰性スクリーンの反射光を、前記再帰性スクリーンの幅方向と縦方向で拡散する角度が異なるようにすることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記複数のプロジェクタは、前記再帰性スクリーン側に配置されたものから順に映像の拡大率が大きくなるように、前記再帰性スクリーンに映像を投射することを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記複数のプロジェクタは、前記再帰性スクリーンの投射面において、それぞれのプロジェクタから投射される映像の大きさが等しくなるように、前記再帰性スクリーンに映像を投射することを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記複数のプロジェクタから前記再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を補正する補正機構を備え、
前記補正機構により、前記輝度分布は、中央部が帯状に最も暗く、周辺部に向かって次第に明るくなるように補正されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記補正機構は、前記投射映像処理部であり、前記投射映像処理部により、前記映像の信号が処理され、前記輝度分布が補正されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記補正機構は、前記投射部と前記再帰性スクリーンとの間に設けられた補正フィルタであり、該補正フィルタにより、前記輝度分布が補正されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記映像の視聴者の眼の位置を検知する位置検知手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記再帰性スクリーンの幅方向の反射光または縦方向の反射光のうち拡散する角度が大きい方と直交する方向に、前記複数のプロジェクタが並列に配置されたことを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記再帰性スクリーンの反射光の拡散する角度は、前記再帰性スクリーンの縦方向が前記再帰性スクリーンの幅方向よりも大きく、
前記複数のプロジェクタは、前記再帰性スクリーンの幅方向に沿って形成された列と、前記再帰性スクリーン側から順に間隔を置いて形成された行とをなすように配置されたことを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記複数のプロジェクタは、前記視聴者の頭上または足下に設置されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を入射した方向と同じ方向に反射する再帰性スクリーンと、その再帰性スクリーンに映像を投射するプロジェクタと、を備えた投射型表示装置が知られている。この投射型表示装置では、プロジェクタが、映像を見る者（視聴者）の眼の近傍に配置される。また、プロジェクタから再帰性スクリーンに照射された光は、プロジェクタの方向に戻る。そのため、この投射型表示装置は、光の利用効率が極めて高く、低出力のプロジェクタを用いた場合でも、高輝度の映像が得られる。
また、再帰性スクリーンの投射面の近傍に、指向性散乱スクリーンを配設し、再帰性スクリーンの映像を左右方向（再帰性スクリーンの幅方向）に大きく拡大し、上下方向（再帰性スクリーンの縦方向）に小さく拡大することも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４２２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のような投射型表示装置では、再帰性スクリーンの特徴を利用して、３Ｄ映像を実現しようとすると、視聴者の左右の眼にそれぞれ、本来戻らなければならない映像が、反対側の眼に戻ってしまい、クロストークが悪化するという問題があった。また、再帰性スクリーンの投射面と平行な面に沿って視聴者の眼の位置がずれた場合、画面（映像）全体の輝度が低下し、映像が見難くなるという問題があった。また、再帰性スクリーンの投射面と視聴者の眼との距離がずれた場合、すなわち、再帰性スクリーンの投射面に対して、視聴者の眼の位置が、最適な位置から近付いた場合、あるいは、遠ざかった場合、映像の輝度にむらが生じるという問題があった。具体的には、再帰性スクリーンの投射面に対して、視聴者の眼の位置が、最適な位置から近付いた場合および遠ざかった場合に、映像の中央部が、再帰性スクリーンの幅方向に沿って帯状に明るく、その周縁部が暗くなるという輝度分布を示すという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、輝度むらが少ない映像を観察することができる投射型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の投射型表示装置は、再帰性スクリーンと、前記再帰性スクリーンに投射する映像の信号を処理する投射映像処理部および該投射映像処理部からの映像を前記再帰性スクリーンに投射する投射部が設けられた投射光学部を少なくとも有する複数のプロジェクタと、を備え、前記複数のプロジェクタはそれぞれ、前記再帰性スクリーンとの距離が互いに異なるように配置されたことを特徴とする。
【０００７】
前記再帰性スクリーンの投射面の近傍に指向性散乱スクリーンが配設され、該指向性散乱スクリーンにより、前記再帰性スクリーンの反射光を、前記再帰性スクリーンの幅方向と縦方向で拡散する角度が異なるようにすることが好ましい。
【０００８】
前記複数のプロジェクタは、前記再帰性スクリーン側に配置されたものから順に映像の拡大率が大きくなるように、前記再帰性スクリーンに映像を投射することが好ましい。
【０００９】
前記複数のプロジェクタは、前記再帰性スクリーンの投射面において、それぞれのプロジェクタから投射される映像の大きさが等しくなるように、前記再帰性スクリーンに映像を投射することが好ましい。
【００１０】
前記複数のプロジェクタから前記再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を補正する補正機構を備え、前記補正機構により、前記補正機構により、前記輝度分布は、中央部が帯状に最も暗く、周辺部に向かって次第に明るくなるように補正されることが好ましい。
【００１１】
前記補正機構は、前記投射映像処理部であり、前記投射映像処理部により、前記映像の信号が処理され、前記輝度分布が補正されることが好ましい。
【００１２】
前記補正機構は、前記投射部と前記再帰性スクリーンとの間に設けられた補正フィルタであり、該補正フィルタにより、前記輝度分布が補正されることが好ましい。
【００１３】
前記映像の視聴者の眼の位置を検知する位置検知手段を備えたことが好ましい。
【００１４】
前記再帰性スクリーンの幅方向の反射光または縦方向の反射光のうち拡散する角度が大きい方と直交する方向に、前記複数のプロジェクタが並列に配置されたことが好ましい。
【００１５】
前記再帰性スクリーンの反射光の拡散する角度は、前記再帰性スクリーンの縦方向が前記再帰性スクリーンの幅方向よりも大きく、前記複数のプロジェクタは、前記再帰性スクリーンの幅方向に沿って形成された列と、前記再帰性スクリーン側から順に間隔を置いて形成された行とをなすように配置されたことが好ましい。
【００１６】
前記複数のプロジェクタは、前記視聴者の頭上または足下に設置されたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、再帰性スクリーンの投射面に対して最適な位置に配置されたプロジェクタの投射部よりも前後の位置、並びに、再帰性スクリーンとプロジェクタの投射部とを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置においても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の投射型表示装置のプロジェクタおよび補正機構の一例を示す概略構成図である。
【図３】第１実施形態の投射型表示装置を構成する複数のプロジェクタのそれぞれによって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。
【図４】第１実施形態の投射型表示装置を構成する複数のプロジェクタのそれぞれによって再帰性スクリーンに投射された映像を重ね合わせて得られた映像の輝度分布を示す図である。
【図５】第２実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。
【図６】第２実施形態の投射型表示装置のプロジェクタおよび補正機構の一例を示す概略構成図である。
【図７】第２実施形態の投射型表示装置を構成する複数のプロジェクタのそれぞれによって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。
【図８】第２実施形態の投射型表示装置を構成する複数のプロジェクタのそれぞれによって再帰性スクリーンに投射された映像を重ね合わせて得られた映像の輝度分布を示す図である。
【図９】第２実施形態の投射型表示装置およびその補正機構の他の例を示す概略構成図である。
【図１０】第３実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。
【図１１】第３実施形態の投射型表示装置のプロジェクタおよび補正機構の一例を示す概略構成図である。
【図１２】第３実施形態の投射型表示装置を構成する複数のプロジェクタのそれぞれによって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。
【図１３】第３実施形態の投射型表示装置を構成する複数のプロジェクタのそれぞれによって再帰性スクリーンに投射された映像を重ね合わせて得られた映像の輝度分布を示す図である。
【図１４】第４実施形態の投射型表示装置の一部を示す概略構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図１５】第５実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図１６】第５実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。
【図１７】指向性散乱スクリーンを用いた場合、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。
【図１８】第６実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。
【図１９】第６実施形態の投射型表示装置によって、再帰性スクリーンに投射される映像の輝度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。図２は、第１実施形態の投射型表示装置のプロジェクタおよび補正機構の一例を示す概略構成図である。
本実施形態の投射型表示装置１０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように配設された指向性散乱スクリーン１２と、指向性散乱スクリーン１２と所定の距離を置いて対向するように配置された３つのプロジェクタ１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図１において符号１３で示すものは、プロジェクタ１３の一部を構成する投射部２６である。
【００２０】
再帰性スクリーン１１は、樹脂などからなる基板１４の一方の面１４ａに、透明のビーズ（球状体）が埋め込まれた構造をなしている。透明のビーズが埋め込まれた基板１４の一方の面１４ａは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａである。
指向性散乱スクリーン１２は、再帰性スクリーン１１の反射光を、再帰性スクリーン１１の幅方向と縦方向で拡散する角度を異なるようにするものである。すなわち、指向性散乱スクリーン１２は、再帰性スクリーン１１の反射光を、再帰性スクリーン１１の幅方向の拡散角度が、縦方向の拡散角度よりも広くなるように拡散するか、あるいは、再帰性スクリーン１１の縦方向の拡散角度が、幅方向の拡散角度よりも広くなるように拡散する。本実施形態では、指向性散乱スクリーン１２が、再帰性スクリーン１１の反射光を、再帰性スクリーン１１の縦方向の拡散角度が、幅方向の拡散角度よりも広くなるように拡散する場合を例示する。
【００２１】
プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、指向性散乱スクリーン１２側から順に間隔を置いて配置されている。すなわち、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃはそれぞれ、再帰性スクリーン１１（指向性散乱スクリーン１２）との距離が互いに異なるように配置されている。
また、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、投射型表示装置１０が設置される部屋の天井に取り付けられている。すなわち、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、視聴者３０の頭上に設置されている。
【００２２】
プロジェクタ１３は、再帰性スクリーン１１に投射する映像の信号を処理するための投射映像処理部２１と、投射映像処理部２１からの信号を光に変換して、その光を再帰性スクリーン１１に投射する投射光学部２２とから概略構成されている。
投射映像処理部２１は、プロジェクタ１３から再帰性スクリーン１１に投射される映像（光）の輝度分布を補正するための補正データが記録された補正データ記憶部２３と、再帰性スクリーン１１に投射される映像の信号を処理して、映像（光）の輝度分布を補正する補正回路２４とを少なくとも有する映像処理回路２５を備えている。
投射光学部２２は、再帰性スクリーン１１に映像を投射する投射部２６を備えている。投射部２６は、その射出面２６ａが再帰性スクリーン１１の投射面１１ａ（指向性散乱スクリーン１２の一方の面１２ａ）に対向するように配置されている。そして、投射部２６の射出面２６ａから、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して映像が投射される。
【００２３】
投射型表示装置１０による映像の投射方法を説明する。
プロジェクタ１３Ａの投射部２６の射出面２６ａは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置される。
観察位置３０Ａ（プロジェクタ１３Ａの下方）において、視聴者３０がプロジェクタ１３Ａから再帰性スクリーン１１に投射された映像４１のみを見ると、その映像４１は、図３（ａ）に示すように、輝度が高く、輝度むらがない。
なお、図３において、映像の輝度が高い場合、その映像を淡色で表示する。また、図３において、映像の輝度が低い場合、その映像を濃色で表示する。
【００２４】
一方、観察位置３０Ｂ（プロジェクタ１３Ｂの下方）において、視聴者３０がプロジェクタ１３Ａから再帰性スクリーン１１に投射された映像４２のみを見ると、その映像４２は、図３（ｂ）に示すように、輝度分布が、再帰性スクリーン１１の縦方向に沿って中央部が帯状に最も明るく、周辺部に向かって次第に暗くなっている。
また、観察位置３０Ｃ（プロジェクタ１３Ｃの下方）において、視聴者３０がプロジェクタ１３Ａから再帰性スクリーン１１に投射された映像４３のみを見ると、その映像４３は、図３（ｃ）に示すように、輝度分布が、再帰性スクリーン１１の縦方向に沿って中央部が帯状に最も明るく、周辺部に向かって次第に暗くなっている。
なお、再帰性スクリーン１１に対するプロジェクタ１３の距離が大きくなる程、そのプロジェクタ１３から再帰性スクリーン１１に投射された映像は、輝度が低く、輝度むらが多くなる。
【００２５】
ここで、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃはそれぞれ、再帰性スクリーン１１の幅方向と縦方向で反射光の拡散する角度が異なるように、再帰性スクリーン１１に映像４１，４２，４３を投射する。
また、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、再帰性スクリーン１１側に配置されたものから順に映像４１，４２，４３の拡大率が大きくなるように、再帰性スクリーン１１に映像を投射する。
さらに、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａにおいて、それぞれのプロジェクタから投射された映像４１，４２，４３の大きさが等しくなるように、再帰性スクリーン１１に映像４１，４２，４３を投射する。
【００２６】
プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから投射された映像４１，４２，４３は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａにおいて大きさが等しいので、その投射面１１ａで重なり合う。したがって、視聴者３０が、観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのいずれの位置においても見ることができる映像は、図４に示すように、映像４１，４２，４３が重なり合って形成される映像４４となる。
再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置されたプロジェクタ１３Ａから投射された映像４１が最も明るく、支配的であることから、映像４４は、再帰性スクリーン１１の縦方向に沿って中央部が帯状に最も明るく、周辺部に向かって次第に暗くなるという輝度むらが生じるものの、全体的に輝度むらが緩和され、視野範囲が広く、良好な表示となる。
【００２７】
本実施形態の投射型表示装置１０によれば、プロジェクタ１３と視聴者３０の眼３１との位置関係の自由度が極めて高くなり、利用価値が向上する。
また、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから出射される際に映像４１，４２，４３の拡大率を相違させ、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａにおいて、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから投射された映像４１，４２，４３の大きさが等しくなるように、再帰性スクリーン１１に映像４１，４２，４３を投射するので、視聴者３０が、観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのうちいずれに移動しても、違和感が少ない映像４４を見ることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、プロジェクタを３つ設けた場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、プロジェクタが２つまたは４つ以上設けられていてもよい。
また、本実施形態では、指向性散乱スクリーン１２が、再帰性スクリーン１１の反射光を、再帰性スクリーン１１の縦方向の拡散角度が、幅方向の拡散角度よりも広くなるように拡散する場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、指向性散乱スクリーンが、再帰性スクリーンの反射光を、再帰性スクリーンの幅方向の拡散角度が、縦方向の拡散角度よりも広くなるように拡散してもよい。その場合、再帰性スクリーンに投射された映像には、再帰性スクリーンの幅方向に沿って中央部が帯状に最も明るく、周辺部に向かって次第に暗くなるという輝度むらが生じる。
また、本実施形態では、プロジェクタ１３が視聴者３０の頭上に設置されている場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、プロジェクタが視聴者の足下に設置されていてもよい。
【００２９】
（２）第２実施形態
図５は、第２実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。図６は、第２実施形態の投射型表示装置のプロジェクタおよび補正機構の一例を示す概略構成図である。
なお、図５において、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。また、図６において、図２に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置５０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように配設された指向性散乱スクリーン１２と、指向性散乱スクリーン１２と所定の距離を置いて対向するように配置された３つのプロジェクタ１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図５において符号１３で示すものは、プロジェクタ１３の一部を構成する投射部２６である。
【００３０】
投射型表示装置５０による映像の補正方法を説明する。
本実施形態では、投射映像処理部２１が補正機構として機能する。
投射映像処理部２１により、３つのプロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのそれぞれから投射された映像が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａで重なり合って形成される映像（光）の輝度分布を、中央部が帯状に最も暗く、周辺部に向かって次第に明るくなるように補正する。
【００３１】
それには、投射映像処理部２１では、補正回路２４において、入力された映像情報（映像に関する信号）６１を、補正データ記憶部２３に記録されている、映像の補正に必要なデータに基づいて処理し、映像（光）の輝度分布を補正する。さらに、補正データ記憶部２３には、補正関数の定義も記録されている。投射映像処理部２１では、その補正関数に基づいて、演算により映像情報を補正する。
補正回路２４で補正された信号は、駆動信号６２として、投射光学部２２に出力され、投射光学部２２にて光に変換されて、その光が、投射部２６の射出面２６ａから再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される。
【００３２】
プロジェクタ１３Ａの投射部２６の射出面２６ａは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置される。
観察位置３０Ａ（プロジェクタ１３Ａの下方）において、視聴者３０がプロジェクタ１３Ａから再帰性スクリーン１１に投射された映像７１のみを見ると、その映像７１は、図７（ａ）に示すように、輝度分布が、再帰性スクリーン１１の縦方向に沿って中央部が帯状に最も暗く、周辺部に向かって次第に明るくなるように補正されている。
なお、図７において、映像の輝度が高い場合、その映像を淡色で表示する。また、図７において、映像の輝度が低い場合、その映像を濃色で表示する。
【００３３】
一方、観察位置３０Ｂ（プロジェクタ１３Ｂの下方）において、視聴者３０がプロジェクタ１３Ｂから再帰性スクリーン１１に投射された映像７２のみを見ると、その映像７２は、図７（ｂ）に示すように、映像７１よりも輝度むらがない。
また、観察位置３０Ｃ（プロジェクタ１３Ｃの下方）において、視聴者３０がプロジェクタ１３Ｃから再帰性スクリーン１１に投射された映像７３のみを見ると、その映像７３は、図７（ｃ）に示すように、映像７１よりも再帰性スクリーン１１の縦方向に沿って中央部が帯状に最も明るく、周辺部に向かって次第に暗くなっている。
【００３４】
プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから投射された映像７１，７２，７３は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａにおいて大きさが等しいので、その投射面１１ａで重なり合う。したがって、視聴者３０が、観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのいずれの位置においても見ることができる映像は、図８に示すように、映像７１，７２，７３が重なり合って形成される映像７４となる。この映像７４は、輝度分布が、中央部が帯状に最も暗く、周辺部に向かって次第に明るくなっているものの、全体的に輝度むらが緩和され、視野範囲が広く、良好な表示となる。
【００３５】
また、補正機構としては、図９に示すように、投射部２６と再帰性スクリーン１１との間に設けられた補正フィルタ８１を用いてもよい。
補正フィルタ８１は、投射部２６の射出面２６ａから再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される光の透過率を補正するためのものである。投射部２６の射出面２６ａから出射された光が補正フィルタ８１を透過すると、その光の輝度分布は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａにおいて、再帰性スクリーン１１の縦方向に沿って中央部が帯状に最も暗く、周辺部に向かって次第に明るくなるように補正される。
なお、補正フィルタ８１を用いる場合、補正回路２４に入力された映像情報６１は、投射映像処理部２１にて補正されることなく、駆動信号６２に変換され、投射光学部２２に出力される。
【００３６】
本実施形態の投射型表示装置５０によれば、プロジェクタ１３と視聴者３０の眼３１との位置関係の自由度が極めて高くなり、利用価値が向上する。
【００３７】
（３）第３実施形態
図１０は、第３実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。図１１は、第３実施形態の投射型表示装置のプロジェクタおよび補正機構の一例を示す概略構成図である。
なお、図１０において、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。また、図１１において、図２に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置９０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように配設された指向性散乱スクリーン１２と、指向性散乱スクリーン１２と所定の距離を置いて対向するように配置された３つのプロジェクタ１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図１０において符号１３で示すものは、プロジェクタ１３の一部を構成する投射部２６である。
【００３８】
本実施形態の投射型表示装置９０は、上述の第１実施形態または第２実施形態の投射型表示装置に加えて、視聴者３０の眼３１の位置を検知する位置検知手段９１を備えている。
本実施形態では、例えば、投射映像処理部２１が補正機構として機能する。
【００３９】
位置検知手段９１としては、例えば、赤外線検知装置、視聴者３０の眼３１の位置を撮影して画像処理により位置を検知する検知装置などが用いられる。
【００４０】
投射型表示装置９０による映像の投射方法を説明する。
位置検知手段９１により、視聴者３０の眼３１の位置が検知されると、眼３１の位置（例えば、観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）に関するデータが補正回路２４に出力される。
【００４１】
次いで、投射映像処理部２１により、眼３１の位置（観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）に応じて、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの中から、最適なプロジェクタが選択される。例えば、視聴者３０の眼３１の位置が観察位置３０Ａにある場合、最適なプロジェクタとしてプロジェクタ１３Ａが選択される。すると、プロジェクタ１３Ａは、図１２（ａ）に示すように、再帰性スクリーン１１に映像１０１を投射する。
一方、プロジェクタ１３Ａよりも再帰性スクリーン１１に対する距離が離れた位置にあるプロジェクタ１３Ｂは、図１２（ｂ）に示すように、再帰性スクリーン１１に映像を投射しないか、もしくは、プロジェクタ１３Ａから投射される映像１０１よりも大幅に輝度を下げた映像１０２を投射する。
また、プロジェクタ１３Ｂよりも再帰性スクリーン１１に対する距離が離れた位置にあるプロジェクタ１３Ｃは、図１２（ｃ）に示すように、再帰性スクリーン１１に映像を投射しないか、もしくは、プロジェクタ１３Ａから投射される映像１０１よりも大幅に輝度を下げた映像１０３を投射する。
【００４２】
プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから投射された映像１０１，１０２，１０３は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａで重なり合う。したがって、視聴者３０が、観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃのいずれの位置においても見ることができる映像は、図１３に示すように、映像１０１，１０２，１０３が重なり合って形成される映像１０４となる。この映像１０４は、全体的に輝度むらが緩和され、視野範囲が広く、良好な表示となる。
【００４３】
本実施形態の投射型表示装置９０によれば、プロジェクタ１３と視聴者３０の眼３１との位置関係の自由度が極めて高くなり、利用価値が向上する。
また、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから出射される際に映像１０１，１０２，１０３の拡大率を相違させ、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａにおいて、プロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃから投射された映像１０１，１０２，１０３の大きさが等しくなるように、再帰性スクリーン１１に映像１０１，１０２，１０３を投射するので、視聴者３０の位置（観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）に応じて、最適なプロジェクタ１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃが切り替わっても、違和感が少ない映像１０４を見ることができる。
【００４４】
（４）第４実施形態
図１４は、第４実施形態の投射型表示装置の一部を示す概略構成図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
なお、図１４において、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置１００は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように配設された指向性散乱スクリーン１２と、指向性散乱スクリーン１２と所定の距離を置いて対向するように配置された複数のプロジェクタ１３（１３Ａ１〜６，１３Ｂ１〜６，１３Ｃ１〜６）と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図１４において符号１３で示すものは、プロジェクタ１３の一部を構成する投射部２６である。
【００４５】
プロジェクタ１３Ａ１〜６は、再帰性スクリーン１１の幅方向に沿って所定の間隔を置いて配置され、１つの列を形成している。
プロジェクタ１３Ｂ１〜６は、再帰性スクリーン１１の幅方向に沿って所定の間隔を置いて配置され、１つの列を形成している。
プロジェクタ１３Ｃ１〜６は、再帰性スクリーン１１の幅方向に沿って所定の間隔を置いて配置され、１つの列を形成している。
【００４６】
プロジェクタＡ１、プロジェクタＢ１およびプロジェクタＣ１は、再帰性スクリーン１１側から順に間隔を置いて配置され、１つの行を形成している。
プロジェクタＡ２、プロジェクタＢ２およびプロジェクタＣ２は、再帰性スクリーン１１側から順に間隔を置いて配置され、１つの行を形成している。
プロジェクタＡ３、プロジェクタＢ３およびプロジェクタＣ３は、再帰性スクリーン１１側から順に間隔を置いて配置され、１つの行を形成している。
プロジェクタＡ４、プロジェクタＢ４およびプロジェクタＣ４は、再帰性スクリーン１１側から順に間隔を置いて配置され、１つの行を形成している。
プロジェクタＡ５、プロジェクタＢ５およびプロジェクタＣ５は、再帰性スクリーン１１側から順に間隔を置いて配置され、１つの行を形成している。
プロジェクタＡ６、プロジェクタＢ６およびプロジェクタＣ６は、再帰性スクリーン１１側から順に間隔を置いて配置され、１つの行を形成している。
【００４７】
これにより、プロジェクタ１３Ａ１〜６が形成する第１列と、プロジェクタ１３Ｂ１〜６が形成する第２列と、プロジェクタ１３Ｃ１〜６が形成する第３列とが、再帰性スクリーン１１側から順に間隔を置いて配置されている。
【００４８】
投射型表示装置１００による映像の投射方法を説明する。
例えば、上述の第３実施形態と同様にして、位置検知手段により、視聴者３０の眼３１の位置が検知されると、眼３１の位置（例えば、観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）に関するデータが、上述の投射映像処理部２１の補正回路２４に出力される。
【００４９】
次いで、投射映像処理部２１により、眼３１の位置（観察位置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ）に応じて、プロジェクタ１３Ａ１〜６，１３Ｂ１〜６，１３Ｃ１〜６の中から、最適なプロジェクタが選択される。例えば、視聴者３０の眼３１の位置が観察位置３０Ａにある場合、最適なプロジェクタとして、プロジェクタ１３Ａ３またはプロジェクタ１３Ａ４のいずれか一方、あるいは、プロジェクタ１３Ａ３およびプロジェクタ１３Ａ４の両方が選択される。すると、プロジェクタ１３Ａ３またはプロジェクタ１３Ａ４のいずれか一方、あるいは、プロジェクタ１３Ａ３およびプロジェクタ１３Ａ４の両方が、再帰性スクリーン１１に映像を投射する。
一方、プロジェクタ１３Ａ３，１３Ａ４以外のプロジェクタ１３は、再帰性スクリーン１１に映像を投射しないか、もしくは、プロジェクタ１３Ａ３，１３Ａ４から投射される映像よりも大幅に輝度を下げた映像を投射する。
【００５０】
プロジェクタ１３Ａ３，１３Ａ４と、それ以外のプロジェクタ１３とから投射された映像は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａで重なり合う。したがって、視聴者３０が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対面する位置のいずれの位置においても見ることができる映像は、プロジェクタ１３Ａ３，１３Ａ４とから投射された映像と、それ以外のプロジェクタ１３から投射された映像とが重なり合って形成されるものとなる。この映像は、全体的に輝度むらが緩和され、視野範囲が広く、良好な表示となる。また、映像の輝度が大幅に低下することなく、プロジェクタ１３と視聴者３０の眼３１との位置関係の自由度をさらに高くすることができる。その結果、仮想空間を容易に実現することができる。
【００５１】
（５）第５実施形態
図１５は、第５実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
なお、図１５において、図１に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置１１０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように配設された指向性散乱スクリーン１２と、指向性散乱スクリーン１２と所定の距離を置いて対向するように配置されたプロジェクタ１３と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図１５において符号１３で示すものは、プロジェクタ１３の一部を構成する投射部２６である。
【００５２】
投射型表示装置１１０による映像の補正方法を説明する。
まず、プロジェクタ１３の投射部２６を、再帰性スクリーン１１に投射される映像の視聴者の眼３１と離隔して配置する。この時、図１５（ｂ）に示すように、視聴者の眼３１と投射部２６を結ぶ直線１２１を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）１２２が、指向性散乱スクリーン１２の一方の面１２ａ（再帰性スクリーン１１の投射面１１ａ）と交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。
【００５３】
再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合、図１６（ａ）に示すように、補正回路２４に入力される映像情報６１を補正せずに、プロジェクタ１３から再帰性スクリーン１１に投射して得られる映像１３１は、輝度むらがなく、輝度が均一である。しかし、このままでは、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと投射部２６の射出面２６ａとの距離に対して、再帰性スクリーン１１と視聴者の眼３１との距離が小さい場合または大きい場合には、図１６（ｂ）に示すように、再帰性スクリーン１１に投射される映像１３１は、中央部が楕円形状に最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるという輝度むらを生じる。
【００５４】
そこで、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合に、映像情報６１によって得られる映像１３２の輝度分布を、図１６（ｃ）に示すように、中心点Ｐを中心とする中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も暗く、周縁部に向かって次第に明るくなるように補正する。
補正回路２４で補正された信号は、駆動信号６２として、投射光学部２２に出力され、投射光学部２２にて光に変換されて、その光が、投射部２６の射出面２６ａから再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される。
すると、図１６（ｄ）に示すように、投射部２６から再帰性スクリーン１１に対して投射された映像１３３は、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１との距離が最適な場合には、輝度分布を補正する前の映像１３１と比較すると、輝度むらが若干悪化する。
【００５５】
一方、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合における両者の距離（投射面１１ａと射出面２６ａとの距離）に対して、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと視聴者の眼３１の距離が小さい場合または大きい場合には、映像１３３は、輝度むらが軽減された映像として見ることができる。
すなわち、上述のように再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置にある場合、映像情報６１によって得られる映像１３２の輝度分布を補正することより、視聴者の眼３１の位置が、前記の最適な位置を基準として前後にずれても、再帰性スクリーン１１に投射される映像１３３は、輝度むらが少なくなり、視野範囲が広くなる。
【００５６】
投射部２６から再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される映像（光）の輝度分布は、上述の第１実施形態と同様に補正される。
【００５７】
本実施形態の投射型表示装置１１０によれば、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように指向性散乱スクリーン１２を配設した場合にも、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対する視聴者の眼３１の位置に応じて、補正の中心点Ｐの位置を設定することにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａよりも前後の位置にずれた位置においても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。
【００５８】
ところで、上記の指向性散乱スクリーン１２などを用いて、再帰性スクリーン１１の反射光を拡散させた場合、拡散度が大きくなるにつれて、映像（光）の輝度むらが大きくなる。
指向性散乱スクリーン１２を用いない場合、図１７（ａ）に示すように、中央部が円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。
拡散度の小さい指向性散乱スクリーン１２を用いた場合、図１７（ｂ）に示すように、中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。
次第に、指向性散乱スクリーン１２の拡散度を大きくしていくと、図１７（ｃ）に示すように、輝度むらの領域が再帰性スクリーン１１の下端を超える。そして、さらに、指向性散乱スクリーン１２の拡散度を大きくすると、図１７（ｄ）に示すように、輝度むらの領域が再帰性スクリーン１１の上下端を超える。
【００５９】
（６）第６実施形態
図１８は、第８実施形態の投射型表示装置を示す概略平面図である。
なお、図１８において、図１および図１５に示したものと同一構成部分には同一符号を附してその説明を省略する。
本実施形態の投射型表示装置１４０は、再帰性スクリーン１１と、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの近傍に、その投射面１１ａと重なるように配設された指向性散乱スクリーン１２と、指向性散乱スクリーン１２と所定の距離を置いて対向するように配置されたプロジェクタ１３と、補正機構（図示略）とから概略構成されている。
なお、図１８において符号１３で示すものは、プロジェクタ１３の一部を構成する投射部２６である。
【００６０】
投射型表示装置１４０による映像の補正方法を説明する。
まず、プロジェクタ１３の投射部２６を、視聴者の眼３１と離隔して配置する。この時、視聴者の眼３１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を、補正の中心点Ｐとして設定する。
【００６１】
この補正の中心点Ｐの設定において、上述の第１実施形態のように、視聴者の眼３１の位置が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対する投射部２６の射出面２６ａの位置が最適な位置に対して前後にずれた場合だけでなく、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して、上下方向や左右方向にずれた場合にも、補正の中心点Ｐをずれた位置に合わせて設定する。
【００６２】
例えば、図１８に示すように、視聴者の眼３１Ａ１１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線上において、その投射部２６よりも後にある場合、図１９（ｂ）に示すように、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。このとき、楕円形状をなす最も明るい領域に、補正の中心点Ｐを設定する。
これに対して、図１８に示すように、視聴者の眼３１Ｂ１１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して左側（紙面の左側）にずれた場合、図１９（ａ）に示すように、視聴者の眼３１Ｂ１１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を中心として、その中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。このとき、楕円形状をなす最も明るい領域、すなわち、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの右側（紙面の右側）の領域に、補正の中心点Ｐを設定する。
【００６３】
また、図１８に示すように、視聴者の眼３１Ｃ１１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して右側（紙面の右側）にずれた場合、図１９（ｃ）に示すように、視聴者の眼３１Ｃ１１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を中心として、その中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。このとき、楕円形状をなす最も明るい領域、すなわち、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの左側（紙面の左側）の領域に、補正の中心点Ｐを設定する。
また、図１８に示すように、視聴者の眼３１Ｄ１１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対して、眼３１Ｃ１１の位置よりもさらに右側（紙面の右側）にずれた場合、図１９（ｄ）に示すように、視聴者の眼３１Ｄ１１と投射部２６を結ぶ直線を、再帰性スクリーン１１側に延長した直線（延長線）が、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａと交差する点を中心として、その中央部が楕円形状をなし、その中央部が最も明るく、周縁部に向かって次第に暗くなるような輝度むらを生じる。ここでは、楕円形状をなす最も明るい領域における左側（紙面の左側）の部分が、再帰性スクリーン１１の左端（紙面の左端）を超える。このとき、楕円形状をなす最も明るい領域、すなわち、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａの左側（紙面の左側）の領域に、補正の中心点Ｐを設定する。
【００６４】
このように、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに設定する補正の中心点Ｐの位置を、視聴者の眼３１の位置が、再帰性スクリーン１１と、最適な位置に配置された投射部２６とを結ぶ直線に対してずれた方向とは反対側の方向とする。
【００６５】
投射部２６から再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される映像（光）の輝度分布は、上述の第１実施形態と同様に補正される。
【００６６】
本実施形態の投射型表示装置１４０によれば、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対する視聴者の眼３１の位置に応じて、補正の中心点Ｐの位置を設定することにより、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに対して最適な位置に配置された投射部２６の射出面２６ａよりも前後の位置、並びに、再帰性スクリーン１１と投射部２６とを結ぶ直線に対して上下方向または左右方向にずれた位置においても、輝度むらが少ない映像を観察することができる。
【００６７】
ところで、再帰性スクリーン１１の投射面１１ａに投射される映像（光）の輝度むらは、再帰性スクリーン１１、プロジェクタ１３および視聴者の眼３１の相対位置や角度、並びに、再帰性スクリーン１１の再帰反射光の指向性などによって決まる。再帰性スクリーン１１の再帰反射光の指向性は、それぞれに固有の（既知の）ものであるので、再帰性スクリーン１１、プロジェクタ１３および視聴者の眼３１の相対位置や角度を把握することによって、映像（光）の輝度分布を補正することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、投射型表示装置の分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０，５０，９０，１００，１１０，１４０  投射型表示装置
１１  再帰性スクリーン
１２  指向性散乱スクリーン
１３  プロジェクタ
１４  基板
２１  投射映像処理部
２２  投射光学部
２３  補正データ記憶部
２４  補正回路
２５  映像処理回路
２６  投射部
３０  視聴者
３１  眼
８１  補正フィルタ
９１  位置検知手段
【図１】
2014139592.tif 000003
【図２】
2014139592.tif 000004
【図５】
2014139592.tif 000005
【図６】
2014139592.tif 000006
【図９】
2014139592.tif 000007
【図１０】
2014139592.tif 000008
【図１１】
2014139592.tif 000009
【図１４】
2014139592.tif 000010
【図１５】
2014139592.tif 000011
【図１８】
2014139592.tif 000012
【図３】
2014139592.tif 000013
【図４】
2014139592.tif 000014
【図７】
2014139592.tif 000015
【図８】
2014139592.tif 000016
【図１２】
2014139592.tif 000017
【図１３】
2014139592.tif 000018
【図１６】
2014139592.tif 000019
【図１７】
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【図１９】
2014139592.tif 000021