(57)【要約】【課題】  構造が簡単で、明るくかつ不要な画像が周辺に出ることのない見やすい画面の立体画面を、一台のプロジェクタで可能にする立体映像投影装置を実現する。【解決手段】  立体左右画面を上下に並べて構成された立体画面をプロジェクタから投影し、この投影光束を両画面の境界線に対応する両画面分割点Pで２分し、この分割された両画面の光束を、各々第１ミラーおよび第２ミラーとそれに対応したフィルタを通し、更に共通の第３のミラーを経由して、両画面をスクリーン上に重ね合わせ投影する装置を構成しこれをフィルタ眼鏡で立体視する。このとき分割点Ｐより後の位置でこれに接し両画面の境界線に対応する辺に設定され、にじみ巾のほぼ半分画面に入って不要な光束を遮蔽する遮蔽板が、見やすい画面の立体視を実現する。【選択図】  図１
2006235566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体左右画面を上下に並べて構成された立体画面（縦型立体画面）を投影するプロジェクタと、この投影光束を両画面の境界線に対応する両画面分割点Ｐで２分して分割両画面とし、これを各々フィルタを通し相互に別な極性の光束としてスクリーン上に重ねて投影する機能を持つ両画面分離変換ミラー光学系を含んでなる構成に於いて、分割両画面光束の分割点Ｐに接する辺上で、画面の中央境界線からにじみ巾のほぼ半分だけ中に入り設定され画面の不要部分を遮蔽する固定または可変長の遮蔽板をもつことを特徴とする立体映像投影装置。
【請求項２】
縦型立体画面の投影光束を両画面の境界線に対応する両画面分割点Ｐで２分し、その一方を第１のミラーにより他方の光束とは反対側にほぼ直角に出し、他方の光束は第１のミラーから一定距離はなして設定された第２のミラーによりこの反射光束とほぼ同じ方向に反射する構成を持つ各々固定又は可変角の直角方向両画面分離変換ミラー光学系として両画面分離変換ミラー光学系を構成し、これにより画面の両画面分割点Pに接する辺で画面の中央境界線からにじみ巾のほぼ半分だけ中に入り設定され画面の不要部分を遮蔽する固定または可変長の遮蔽板を、分割両画面の最も外側の辺上に持つことを特徴とする請求項1の立体映像投影装置。
【請求項３】
縦型立体画面の投影光束を両画面の境界線に対応する両画面分割点Ｐで2分し、その一方を第１のミラーにより他方の光束と交差してその外側に出し、他方の光束は第１のミラーから一定距離はなして設定された第２のミラーによりこの反射光束とほぼ同じ方向に反射する構成を持つ各々固定又は可変角の直角方向両画面分離変換ミラーとして両画面分離変換ミラー光学系を構成し、これにより画面の両画面分割点Pに接する辺で画面の中央境界線からにじみ巾のほぼ半分だけ中に入り設定され画面の不要部分を遮蔽する固定または可変長の遮蔽板を、分割両画面のそれぞれ内側の辺上にもつことを特徴とする請求項1の立体映像装置。
【請求項４】
第1及び第2のミラーの間に設置され、この間からせり出す高さとその角度が可変な一枚の遮蔽板を設定し、この角度と高さの左右各画面への成分を各々への遮蔽量として規定する事により、1つの遮蔽板で左右両画面への遮蔽量を設定する事を特徴とする、請求項３の立体映像投影装置。
【請求項５】
正面から入る投影光束を直角方向両画面分離変換ミラー光学系により垂直方向に出し、さらにこの垂直方向投影出力を前方に直角に変換する固定又は可変角の第３のミラーを設定する事により、正立立体画像が前方に投影される構成を特徴とする、請求項２ないし請求項３の立体映像投影装置。
【請求項６】
斜め上方に投影されるプロジェクタ投影光束に対し、投影光軸の傾斜方向と同じ側の上側画面を一方の画面とし、この光束を固定又は可変角の第1のミラーにより両画面分割点Ｐで分割し上方に反射して他方画面と反対の側に出し、さらに固定又は可変角の第2のミラーによりこれを前方に投影するとともに、他方の光束はそのまま投影する方式の光学系により両画面分離変換ミラー光学系を構成し、これにより遮蔽板を分離両画面のそれぞれ内側の辺で、かつ第１ミラーの後ろ正面の空間に持つ構成とし、さらに第１および第２ミラーの間隔を変えてその光路長を変え得ることを特徴とする請求項１の立体投影装置。
【請求項７】
正面から入る投影光束を垂直方向に変換する直角方向変換ミラーを持ち、これにつづき、垂直方向からの入力映像光束を直角方向両画面分離変換ミラー光学系により横方向に出す構成とすることにより、映像が９０度回転した正立立体画像を横方向に投影する構成、または、さらにこれに加えこの横方向に投影出力される光束を前方に変換する固定又は可変角の第３のミラーを加える事により前方に９０度回転したミラー反転正立立体画像を投影する構成、を特徴とする、請求項２ないし請求項３の立体映像投影装置。
【請求項８】
正面から入る投影光束を直角方向両画面分離変換ミラーにより水平方向に出し、さらにこの出力を垂直方向に直角に変換する垂直方向変換ミラーを備えることにより、９０度回転された映像の正立立体画像が垂直方向に投影される構成、または更に、この垂直方向投影出力を前方に直角に変換する固定又は可変角の第３のミラーを設定する事により、９０度回転された映像のミラー反転正立立体画像が前方に投影される構成を特徴とする、請求項２ないし請求項３の立体映像投影装置。
【請求項９】
垂直方向に光軸が設定された、請求項２ないし請求項３に示される直角方向両画面分離変換ミラー光学系について、これを水平方向に９０度回転する回転切換機能を持たせ、横方向に向いた該ミラー光学系を水平方向に９０度回転し前方向に向ける事により、横方向に９０度回転された映像のミラー反射立体画像を投影する機能から、前方向に正立の立体画像を投影する機能に切り替えることを特徴とする請求項５の立体映像投影装置。
【請求項１０】
プロジェクタからの投影光束につき、これを受けるミラー光学系全体ないしは該ミラー光学系の入力部ミラーを移動または倒してその光路から外す機能を備える事により、プロジェクタから直接の2Ｄ画面投影に切換える2Ｄ/3Ｄ切替機能を実現し、かつ必要に応じ、ミラー光学系が移動した後の位置またはその延長上にその入力光軸平面に合せて固定され、かつその遠近2端に光軸から垂直に伸びる突起部を備えた標識板を構成することにより、プロジェクタと該ミラー光学系との位置合せ機能を実現することを特徴とする請求項1から請求項９の立体映像投影装置。
【請求項１１】
両画面分離点Pのプロジェクタ投影レンズからの距離ｘを１以上に、また、遮蔽板のプロジェクタ投影レンズからの距離ｙを４以上に設定することを特徴とする、請求項1から請求項１０までの立体映像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は立体映像投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特にプロジェクタ投影による立体視は2台の装置を必要とし、左右両画面を異なった極性の光の2台のプロジェクタにより重ね合わせて投影し、これを偏光眼鏡などを通し立体視するのが一般的であった。  さらに、これを1台のプロジェクタで実現する考えも以前よりあったが、特に、立体左右両画面を上下に並べて１画面とした縦型立体画面を用い、これを各画面異なる偏光を経たあと両画面の光束を重ね合わせてスクリーンに投影し立体視する手法が提案されている（特許文献1、Fig.3）。同様な提案は以後もいくつかあり、重ね合わせの投影をプリズム（特許文献1、2）またはミラー（特許文献3、4）で行う等の提案がある。しかし、これらでは、重ね合わされた立体画面の周辺には各々単独の画面が並んで映し出されてしまったり、左右両画面境界部のにじみを除去出来ない等のため見にくい立体視画面になってしまい（特許文献1、2、3、5）、さらにこれを避けるために別にもう1組の偏光フィルタを設置する(特許文献4)など、装置の複雑化とともに透過効率が低下し画面が暗くなってしまう等の課題を抱えていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平08-110494
【特許文献２】特開平09-281616
【特許文献３】特開2001-305478
【特許文献４】特開平08-079801
【特許文献５】特開2005-62607
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、これまで実現出来なかった、透過効率が高く画面の明るい、また立体映像部分の周辺に余分な各画面の不要部分が写り込んで見にくくなるなどの弊害を持たない、明るく見やすく構造が簡単な立体画面を1台のプロジェクタで可能にする立体映像投影装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の課題を解決する為に、本発明では先ず、
立体左右画面を上下に並べて構成された縦型立体画面を投影するプロジェクタと、この投影光束を両画面の境界線に対応する両画面分離点Ｐで２分して分割両画面とし、これを各々フィルタを通し相互に別な極性の光束としてスクリーン上に重ねて投影する機能を持つ両画面分離変換ミラー光学系とを含んでなる構成に対して、分割両画面光束の分離点Ｐに接する辺上で、画面の中央境界線からにじみ巾のほぼ半分だけ中に入り設定され画面の不要部分を遮蔽する固定または可変長の遮蔽板を備える事により明瞭な境界面の立体画面を持つ立体映像投影装置を実現した。
【０００６】
また、本発明の基本となる左右画面分離のための両画面分離変換ミラー光学系として、投影光束を２分し、その一方を第１のミラーにより他方の光束とは反対側にほぼ直角に出し、他方の光束は第１のミラーから後に一定距離はなして設定された第２のミラーによりこの反射光束とほぼ同じ方向に反射する構成を持つ各々固定又は可変角の直角方向両画面分離変換ミラー光学系を導入することにより、この遮蔽板を分割両画面の最も外側の辺上に持つ構成を実現した。
【０００７】
さらにこの両画面分離変換ミラー光学系として、投影光束を2分し、その一方を第１のミラーにより他方の光束と交差してその外側に出し、他方の光束は第１のミラーから一定距離はなして設定された第２のミラーによりこの反射光束とほぼ同じ方向に反射する構成を持つ各々固定又は可変角の直角方向両画面分離変換ミラーを構成する事により、この遮蔽板を逆に分割両画面のそれぞれ内側の辺上に持つコンパクトな構成の立体映像装置を実現した。
【０００８】
また、上述の第１及び第２ミラーが並ぶ構成の分離変換ミラー光学系の場合、ここで用いられる遮蔽板として、第1及び第2のミラーの間に設置され、この間からせり出す高さとその角度が可変な一枚の遮蔽板を設定し、この角度と高さの左右各画面への成分を各々への遮蔽量として規定する事により、1つの遮蔽板で左右両画面への両方の遮蔽量を設定する構成を実現した。
【０００９】
本発明による以上の基本的な構成をもとに実用的な機能を得るために、正面から入る投影光束を直角方向両画面分離変換ミラー光学系により垂直方向に出し、さらにこの垂直方向投影出力を前方に直角に変換する固定又は可変角の第３のミラーを設定する事により、正立立体画像が前方に投影される構成として、前方に投影される立体画面の重ね合せに加え、この第３のミラーで投影画面の位置自身を調整することを可能にした。
【００１０】
また、斜め上方に投影される一般的なプロジェクタ投影に対応し、投影光軸の傾斜方向と同じ側の上側画面のみに第１および第２のペアミラーを用いる光学系を用い本発明の遮蔽板と組み合わせる事により、この光路長を増して入力画面の台形補償に対する調整を実現すると共に、この第１ミラーの後ろの空間にコンパクトに遮蔽板を構成した立体投影装置を実現した。
【００１１】
一方、本発明では、通常の横長プロジェクタ画面に、映像が９０度回転され横倒しの縦型配列立体画面を入力し、正面から入る投影光束を垂直方向に変換する直角方向変換ミラーを設け、これにつづき、垂直方向からの入力映像光束を直角方向両画面分離変換ミラー光学系により横方向に出す構成とすることにより、映像が９０度回転した正立立体画像を横方向に投影する構成を、またさらにこれに加え、この横方向に投影出力される光束を前方に変換する固定又は可変角の第３のミラーを加える事により９０度回転したミラー反転正立立体画像を前方に投影する構成として、横倒しされた立体画面をプロジェクタ自身を縦置きすることなく通常のままで成立投影する事を実現した。
【００１２】
もちろん、ここでの直角方向変換ミラーと直角方向両画面分離変換ミラー光学系とはその順序を入替えることも可能であり、正面から入る投影光束を直角方向両画面分離変換ミラーにより水平方向に出し、さらにこの出力を垂直方向に直角に変換する垂直方向変換ミラーを備えることにより、９０度回転された映像の正立立体画像が垂直方向に投影される構成、または更に、この垂直方向投影出力を前方に直角に変換する固定又は可変角の第３のミラーを設定する事により、９０度回転された映像のミラー反転正立立体画像を前方に投影する構成とする事により、上述と同様な機能を実現した。
【００１３】
更に、上で示された、垂直方向に光軸が設定された直角方向両画面分離変換ミラー光学系について、これを水平方向に９０度回転する回転切換機能を持たせ、横方向に向いた該ミラー光学系を水平方向に９０度回転し前方向に向ける事により、９０度回転された映像のミラー反転立体画像を横方向に投影する機能から、正立の立体画像を前方向に投影する機能への切換えを実現し、上下に配列する縦型立体画面入力について正立画面でも横倒し画面でも手軽に切換え投影する事を可能にした。
【００１４】
また、本発明に於いては、プロジェクタからの投影光束につき、これを受けるミラー光学系全体ないしは該ミラー光学系の入力部ミラーを、移動または倒してその光路から外す機能を備える事により、プロジェクタから直接の2Ｄ画面投影に切換える2Ｄ/3Ｄ切替機能を実現し、かつ必要に応じ、ミラー光学系が移動した後の位置またはその延長上にその入力光軸平面に合せて固定され、かつその遠近2端に光軸から垂直に伸びる突起部を備えた標識板を構成することにより、プロジェクタと該ミラー光学系との位置合せ機能を実現し、これまでに説明された本発明の立体映像投影と、従来の通常の２次元画面投影とを簡単に切替可能とし、かつプロジェクタとミラー光学系との調整を容易にする事を可能とした。
【００１５】
なお，本発明の明細で説明される手法により、両画面分離点Pのプロジェクタ投影レンズからの距離ｘを１以上に、また、遮蔽板のプロジェクタ投影レンズからの距離ｙを４以上に設定することにより、左右両画面を明確にかつ効率良く表示する立体映像投影装置を実現した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の立体映像投影装置の実現により、1台のプロジェクタによる明るい画面でかつ周辺に余分な映像が無く見やすい立体画面が得られる簡単小型な立体視システムを構成することが可能となった。即ち、本装置または通常のプロジェクタに本装置をミラー光学系アダプタとして組み合わせることにより、従来2台の専用プロジェクタで構成される高価な専用の立体映像システムでしか出来なかった3D映像の立体視を、通常の1台のプロジェクタを使って手軽に楽しむことが可能になった。しかも、プロジェクタによるホームシアターや、さらにプロジェクション型テレビなど、投影方式の映像表示システムが今後さらに一般に広く用いられるようになるが、本装置はこれらに手軽に組み込むことが可能であり、3D映像立体視の普及に著しい貢献となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に具体的な実施例によりこれを説明する。代表的な実施形態となる実施例の説明に先行し、まず、これらの実施例における基本要素となる本発明のいくつかの基本的な構成からその実施例を示し説明する。
【実施例１】
【００１８】
まず、図3に本発明第1の実施例を示す。
これは、本発明における、上下に並べて構成された左右両画面(これを縦型立体画面とする)から左右に各々分離された出力画像を得る光学系について、その基本的な構成の実施例を示すものである。
ここでは、プロジェクタ1においてプロジェクションレンズ10から投影される立体左右画面を上下に並べて１つに構成した入力左右両画面2を含む投影光束を左右各画面の光束として分岐するために、投影光束を両画面の境界線に対応する辺に合わせて設定した両画面分割点Pで示される辺で２分し、その片方を第１のミラー33により他方の光束とは反対側にほぼ直角に反射して出し、かたや他方の光束は投影方向に一定距離はなして設定された第２のミラー34によりこの片方の画面の反射光束と同じ方向に反射出力する機能を持たせた直角方向両画面分離変換ミラー光学系を構成している。
なお、本発明で説明されるミラーは画像を反射させるものであり、従って平面鏡のみを示すものでなく、画像の拡大、縮小、補正等の効果を得るために、凹面鏡、凸面鏡さらに自由曲面鏡等もその対象に入るものである。
【００１９】
この光学系に於いては、分離された各画面を相互に極性の異なる光の画像に構成するために光束が分離される両画面分割点P以遠に、各画面ごとに各々異なる極性の偏光フィルタなどの光フィルターが設置される。具体的に図3においては、まず左画面については点Pの位置にフィルタ35が設定されて左画面が該フィルタ極性光となり、いっぽう右画面についてはその光軸に沿ってP点の位置またはその後ろで、投影方向に一定の距離はなして設定された第2のミラー34の前の位置(後の位置でも良い、しかし特に偏光の場合ミラー反射によりその位相が反転するのでフィルタの極性は逆になる)に他の極性光とするフィルタ36が設定されて右画面がこのフィルタ極性光となる。これにより左右画面は各々分離され相互に異なった極性の光で構成される。なお、このフィルタの極性については、両画面を分離するためのものであり、互いに直交する直線偏光や、回転方向が異なる円偏光、または赤青のアナグリフ、更には、相互に通過帯域の異なる光フィルタなどがあり、これらは使用光に合わせて選択して使用することができる。但し、前述のとおり、偏光（特に円偏光）はミラーでの反射を経るとその位相が反転するので、最終的な画面での極性光を得るためにはミラーの前と後では必要とするフィルタの極性は逆転する。また、液晶プロジェクタでは投影光自身に直線偏光が用いられるので，円偏光が必要になる。
ここで、第１および第２のミラーのいずれか一方または両方について角度可変機能を持たせることによりこれを調整し、この両画面が投影面9（スクリーン面）で一致した立体画面となるように構成する。これにより、プロジェクタから前方に投影された左右両画面を左右それぞれ別の極性の光の映像として分離し、さらにこれらをスクリーン上で重ね合わせる変換を行う直角方向両画面分離変換ミラー光学系が形成される。なお、直角方向に出る光束は、これをさらに直角方向に屈折する第３のミラーを通すことにより、出力映像をもとの入力と同じ前方に投影することが出来る。これは、後述の図７において点線で示された9bに投影する光学系と、ミラーの組み合わせ順序が逆になっただけの全く同じ構成である。
これらの光学系によりスクリーン上に投影された左右立体画面を、各々の極性に合はせた左右フィルタを持つ立体視眼鏡11を通し見ることにより、左右の眼で各々左画面および右画面を別々な画面として認識し立体視がなされる。以後の実施例に於いても、スクリーン上に投影された左右両画面は全く同様に、この立体視眼鏡11を通して立体視されるので、この眼鏡については説明を省略する。なお、ここでのスクリーンは、いわゆるシルバースクリーンなど偏光の位相が反射されるスクリーンである。
更に本発明では、投影光束にそって分割点Ｐよりも遠い位置に、投影画面での左右画面境界線に対応する分割点Pに接する辺に関して、分離された各画面に混入する不要部分である他方画面の部分を遮蔽するために、固定または可変の遮蔽巾を持つ遮蔽板37、38が設定される。この遮蔽板は、この後に詳述されるとおり、各画面の対応する辺において、画面の端辺となる中央境界線から両画面のにじみ巾のほぼ半分だけ画面に入り込むことにより他画面部分が遮蔽される。従って、にじみ巾が少なければ画面に食い込む遮蔽部分も少なくなる。これは、左右各画面での点Ｐに接する辺に相当する部分にあたるので、図3の構成の場合、遮蔽板の位置は一点鎖線で示される線に沿うため両画面の最も外側に位置し、にじみ巾を少なくする為に点Ｐより後ろで光軸に沿ってより遠くに位置するように構成される。
即ち、遮蔽板が設定されるのは画面の両画面分割点Pで分割された辺にあたるが、この辺が図3の構成では、投影光束の出口位置ではちょうど光束の最も外側（図3では出口の外側にあたる最上部と最下部）になるので、外側に設置スペースも取りやすく、遮蔽板にこれらの可動調整機能や伸縮機能などの機構を取込むことがやり易い構造になっている。
【００２０】
ここで本発明の左右画面が並べて構成された縦型立体画面の入力画面から，これを左右各画面に明瞭に分離し投影する立体画像の構成方法について詳しい説明を加える。
先ず、一般にプロジェクタ投影光の一部を遮蔽板で遮った場合には、プロジェクタレンズがもつ射出瞳径により、投影面に於いて遮蔽板のエッジで明瞭に遮蔽されることはなく、エッジ部を中心に一定の巾にわたり、にじむように次第に暗くなる領域を示す。ここではこれをにじみ領域とし、この明るさの変化する部分の巾をにじみ巾とする。プロジェクタの投影光が両画面分割点Pを通り分離された各画面は、図８ａに示されるように、中央境界線Ｃをはさみ斜線領域で示される一定巾のにじみ領域13L、13Rを持った左右各々の片方画面12L、12Rになる。ここで各画面のクロス斜線で示されるにじみ幅の外側になる部分14L、14Rは遮蔽されて画面から除去された部分である。  点Pは投影レンズ10からの距離が比較的近いので同レンズの射出瞳径の影響が大きく、ここでのにじみ巾はある程度大きくなる。
次に、にじみとなる、中央境界線外側の他方画面の映像部分を遮蔽して取り除くために、プロジェクションレンズの射出瞳径の影響を少なくすべく点Pよりさらに遠くに遮蔽板7、8を設定する。図８ｂに示されるとおり、この左右遮蔽板17、18は、より小さい巾のにじみ領域15L、15Rを持っており、そのにじみ巾がちょうど境界線にかかるように、各画面の中央境界線より内側へにじみ巾のほぼ半分だけ入ったところに位置調整して設定され、その外側部分を遮蔽する。これにより、クロス斜線で示された中央境界線Ｃより外側の他方画面の映像部分16L、16Rは遮蔽され除去される。
この結果、図８ｃに示されるように、両画面20L、20Rでは不要映像部分が取り除かれ、またこの両画面を合わせたスクリーン上では上下の境界がはっきりした明瞭な立体画面22が得られる。重ね合わされた立体両画面の上下両端は、各々片方の明瞭な画面で縁取られることになるため、全体として明瞭に縁取られた立体画面になる。このとき他方の画面の縁は先端の明度が低下したにじみ領域15L、15Rになるが、これは明瞭に縁取られたもう一方の画面に重なることにより、にじみが意識されなくなり殆ど見えなくなる。
なお、以上の説明は立体両画面を上下に配列する縦型配列立体画面の場合についてなされているが、両画面を左右に配列する従来の横配列立体画面の場合も、画面が９０度回転した構成になるだけで動作原理は同じなので、同様に実現される。
【００２１】
次に、これらの動作についてさらに詳細に説明する。
まず、両画面分離については、従来左右画面の光束を分離するミラーは、一般的にはプロジェクタレンズに極力近くとるようにほぼ接して使われている。このようにプロジェクタの投射光出射位置で画面を区分すれば、どのように区分しても各光束は常に両画面の映像を含んでおり、各画面は、区分けの仕方に関係なく、取り込まれる光束の大きさに比例して明るさのみが異なる。これは投影画面のすべての点での光が、プロジェクタレンズ面（射出瞳の位置）ではこの射出瞳全面に拡散しているためである。なお、この拡散した光はスクリーン面に至れば再び一点に集中される。従って、画面を半分に分割した場合、どのように区分したとしても光源の光は１画面あたりは4分の1しか利用できない。即ち、画面の取り込み効率は常に50％である。
しかし、本発明では両画面の光束をさらに高い効率で分離するために、画面分割点Pについてレンズからの距離を離す工夫を加えている。これは、投影光がプロジェクタのレンズ面からある程度離れると射出瞳から離れ、拡散した光が少しずつ一点に集中してにじみが少なくなることに着目し、分割点Pをレンズ面から必要とする距離だけ離して設定することにより画面全体を効率よく2分することを実現した。本発明ではこれを計算し次の概略式を導いた。
即ち、投影レンズからの距離がゼロ（ｘ＝0；利用率50％）の場合に対する分離効率向上倍率をαとすると、次の関係になる。
α＝（2ｘ+1）／（ｘ＋１）    （1）
但し、ｘはレンズ焦点距離ｆの倍数で表はしたレンズからの距離であり、
また、投射画像径は射出瞳径と同じとし、スクリーンは充分離れているとする。
これは、ｘ＝１のとき1.5倍(トータル利用率75％)、ｘ＝２のとき1.67倍（同83％）となる。
従って、ｘは少なくとも１以上，望ましくは２以上に設定することが必要である。
実際に、市販データプロジェクタを用いて構成した場合では、x＝1.5のときα＝1.6倍(トータル利用効率80％)の効率向上となった。
なお、本発明により必要な距離を設定し光利用効率を上げる場合は、投影レンズの近くに設定する従来の場合光束の分割の仕方は自由であったのに対し、投影画面の両画面境界線と画面分岐点Ｐとは同一光軸面上に合わせることが有効かつ必要な条件になる。
【００２２】
次に、遮蔽板の動作については、
以上のようにして左右画面の光束を効率よく分離したとしても、先にも述べたとおり、これにより各画面の中に混入する他画面部分の光量および画面領域(画面のにじむ巾)は大幅に小さくはなるが、これらの混入をすべて避けることは出来ない。
本発明では、光学系の中に新しく設定された遮蔽板を導入する事によりこれを避けることを実現した。前述のとおり、レンズの直前に部分的に遮蔽物を置いても、これで画面を部分的に遮蔽する効果は得られず、このためには遮蔽板をレンズから離すことが必要となり、本発明では遮蔽板の効果的な位置を設定するため次の概略式を導いた。
即ち、レンズからの距離ｙでの画面に対するにじみ巾の比βは、次の関係になる。
β＝1/(ｙ+1)            （2）
但し、ｙは投影レンズの焦点距離ｆの倍数で表したレンズからの距離。
また、投射画像径は射出瞳径と同じとし、スクリーンは充分離れているとする。
これは、ｙ＝４で0.2（20％）、ｙ＝9で0.1（10％）となる。
即ち、レンズからの距離ｙは少なくとも4以上が、可能であれば9以上が望ましい。
実際の市販のデータプロジェクタを用いて構成した場合では、ｙ＝９の時β＝0.1（10％）のにじみ巾に抑えられた。
この遮蔽板は、投影される画面の境界線部分を正常画面内に少し入って（にじみ巾の半分だけ）遮蔽することになるので、最適な入る量、即ち不要画面部分は遮蔽しかつ使用画面部分は余分に遮蔽しない量を調整設定するために、板をアームで上下に動かすまたは板を光軸と直角方向に回転するなどして遮蔽領域を投射光束に対して直角方向に可変として、調整出来るようにする事が有効である。
さらに、遮蔽板はにじみ巾を小さくする為にプロジェクタレンズからの距離をできるだけ大きくとることが望ましいので、この位置を投影方向にアームを伸ばして設定することが効果的である。これらは不要なときはアームを折りたたむないしは伸縮させるなどにより短く収納することもできる。
なお、本発明装置は立体画面を投影するためのプロジェクタ部分と、この後に立体両画面を分離投影するミラー光学系部分からなっている。従って、本発明はプロジェクタとこのミラー光学系を合わせたものとして実現する他に、一般のプロジェクタに本発明のミラー光学系部分をアダプタとして装着して実現する事が出来る。これは以後説明される本発明のいずれの場合にも共通される。
【実施例２】
【００２３】
次に、図４に本発明の第2の実施例を示す。
これは従来の一般的なプロジェクタと組合せて使用するのに適した構成の直角方向両画面分離変換ミラー光学系であり、実際の応用面において利用される可能性が多いと考えられる方式である。
ここでは、プロジェクタレンズ10から入力された投影光束を第１のミラー43の遠端部の両画面分割点Pで2分しその片方を第１のミラー43により他方の光束と交差してその外側に出し、他方の光束は第１のミラーより光軸に沿ってさらに遠くに距離ｄだけはなして設定された第２のミラー44によりこの反射光束と同じ方向に反射する構成を持つものである。ここでも図３の場合と同様、第１および第２のミラーにはいずれか一方または両方に角度可変機能を持たせる事によりこれを調整し、この両画面が投影面９のスクリーンで一致するように構成する。これにより、図３と同様に入力左右両画面２は直角方向にミラー反転され左右各独立した画面に変換されるが、この配列は図３とは左右画面の並ぶ順序が逆になる直角方向両画面分離変換ミラー光学系を構成する。この場合、両画面分割点Pは手前の第１ミラー43の一番奥になり投影レンズ10から常に一定の距離を持つので分離効率上は有利になる。また光フィルターは分割点Pより以遠に設定される。従って、フィルタは図４に示されるように、片方のフィルタ45は第１のミラー43の後で他方の光束の外側に設定され、他方は第２のミラー44の内側にフィルタ46として構成出来るが、またはフィルタ46aで示されるようにミラー44の更に後ろの位置に設定することも可能である。また、両画面の境界線領域での不要部分を遮蔽する固定または可変の遮蔽板47、48は、画面の点Pに接する図の一点鎖線で示される辺に対応し、分割両画面の内側の辺で画面分割点Ｐよりも遠い位置に設定されることになるが、第１と第２のミラーとの間に間隔ｄを設定する事により、このスペースを必要なだけ確保する事が出来る。
この遮蔽板は、先の図３でも説明されているとおり、にじみ巾を小さくするために入力から出来るだけ遠い位置に設定されるが、図４の場合は光束がスクリーン9に近づくと分離した両画面が重なり合ってしまうため、この両画面の重なる点Qより遠くに遮蔽板を設定することは出来ずその設定可能スペースが限られる。なお、この点Qの位置は第１、第２ミラー間の距離ｄを大きくとることにより、より遠くに位置させることができる。
また、図４の光学系も図３の場合と同様に、直角方向に投影された左右画面の光束を更に直角方向に反射させる第３のミラーを通せば、もとのプロジェクタからの投影方向と同じ前方に投影できる。
【００２４】
この様に、図4の構成の直角方向両画面分離変換ミラー光学系においては、遮蔽板に制約条件を有するため、ここで図２により実際に本発明遮蔽板の構造及び設定位置について説明する。
まず、図2ａは、分離された各画面について両画面が重なる点Qまでの位置に、一点鎖線で示される入力左右両画面の境界線にあたる両画面分割点Pを通る辺から、光束をほぼ垂直に遮る遮蔽板27a、28aを設定するものである。図では遮蔽板は断面の線分で表示されるが、実際には図面に垂直方向に板状に構成されているものである。
また、この遮蔽板は必要に応じ矢印で示されるように伸縮可変の構造とする事により辺から画面に入り込む高さを変えて遮蔽量を自由に変え調整することが可能になる。
さらに図2ｂは、図４の実施例でも示されているものであるが、遮蔽板として長さ可変の板の代わりに一定巾の板27b、28bを回転させその回転角により画面の遮蔽量を調節することを実現するものである。
これに対し図2ｃの例では、遮蔽板を左右両画面の光束が重なり合う領域となる、一点鎖線で示される第１のミラー23ｃ反射出力の両画面分離点側の辺Ｅと、第２ミラー24ｃ反射入力の両画面分離点側の辺Ｆとが、交点Ｇで囲まれた領域に設定する事により、一枚の遮蔽版で両画面の遮蔽調整設定が可能な遮蔽板27cの構成を示す。
ここでは、第1及び第2のミラー23c、24cの間で、交点Ｇ又はその外側に設定された遮蔽板中心点ｖを中心に、回転可能でかつ高さが可変な遮蔽板27cをせり出させるものである。この左右両画面の光束が重なり合う領域で、この遮蔽板の角度と高さを変えた時の左右各画面への成分を各々への遮蔽量として規定する事により、1つの遮蔽板で左右両画面への遮蔽量を自由に設定する事が可能となる。
また、第１及び第２ミラー23c、24cの間隔は原理的にはゼロで続いても良いが、実際には、この間に図で示されるように、一定の大きさを持つ回転可能な遮蔽板27cをおくために、奥行き方向の小さな間隔Δｄと同様に横方向に小さな間隔Δｗを設けても良い。この間隔がプロジェクタの射出瞳径よりも充分小さければ、映像光は分散しているために入射光束の分離効率がごく僅か低くなるだけでΔｗが無い場合とほぼ同様の両画面分離の機能が得られる。またこれは、これまでの図2a、2b又は図4で示される形の両画面分離変換ミラー光学系の場合もすべてにあてはまる。
一方、先の図3の構成の場合、遮蔽板は出力分割両画面の最も外側の辺に対応するので遮蔽板の設定にスペースがとり易かったが、図４の構成の場合、分割点Pで分岐される辺は分割された各画面の各々内側に対応することになり、遮蔽板を設定するスペースが狭く限られるため、先に述べたように遮蔽板に対する構成上の工夫が必要であるが、逆に全体として遮蔽板をコンパクトに組み込むことが可能となる利点がある。
【実施例３】
【００２５】
図1に本発明第3の実施例を示す。
これは基本的には先の図4の直角方向両画面分離変換ミラー光学系を用い、この出力を更に第3のミラー19により直角に反射してもとの前方向に戻すことにより、正面に正立立体画像を投影するものである。
即ち、プロジェクタ1においてプロジェクションレンズ10から投影された左右両画面2の投影光束を、先の図4の直角方向両画面分離変換ミラー光学系29により両画面分割点Ｐを境に一方の画面Ｒの光束は第1のミラー3に導かれ、さらにＲ画面極性のフィルタ5を通して第3のミラー19に投影される。一方、他方の画面Ｌの光束は第1のミラーから距離ｄだけ後ろに離れて設定された第2のミラー4に導かれ、更に異なる極性のＬ画面フィルタ6を通してこれも第3のミラー19に投影される。なおこのとき、フィルタ6は点線で示されるフィルタ6aとしてミラー4の前に設定することも可能であるが、この場合ミラー4での反射により光の位相が180度変わり位相が逆転するので、特に円偏光の場合は逆回転位相のフィルタとなる。さらに、フィルタを通過した後は、ミラー光学系を通るとミラーでの反射時に光の位相に乱れが生じるので、フィルタの後のミラー光学系の段数を出来るだけ少なくなるように構成することが望ましい。  この結果、第3のミラーに投影された相互に異なる極性の光のＲＬ両画面は最終的に左右重なり合った立体画面としてスクリーン9に投影される。
このとき第1及び第2のミラーについては、各々又はどちらか一方が角度可変機能を備える事により、スクリーン9の上で両画面が重なり合うように調整される。さらに、第３のミラー19についても角度可変機能を備える事によりスクリーン9での投影位置を変えて設定することが出来る。
また、この両画面分離変換ミラー光学系により分割された左右両画面は、第1及び第2のミラー3、4を距離ｄだけ離して設定する事により作られたスペースで、両者の重なり合う点Ｑの前でかつ両画面の光束にかからない領域に、一点鎖線で示される画面の分割点Ｐを通る各画面の辺について、これを遮蔽する遮蔽板7と8が設定され、画面の不要部分を遮蔽する機能を持たせている。この図では遮蔽版を回転させて遮蔽量を調整する例が示されているが、もちろんこれ以外でも、これまでも述べられたように、遮蔽版を伸縮させるなどの手法によっても遮蔽量を調整できることは説明するまでもない。
なおここで、直角方向両画面分離変換ミラーとして図４の構成に代り、図３の構成を導入しても、当然、全く同様の動作機能が得られる。もちろんこの場合、両者の構成の差による機能である、遮蔽板の位置は出力投影画面の最も外側の辺になるので遮蔽板の設定が容易になり、また、一方の後方のミラー34を通る画面（この場合はＲ画面）の光路長は他方の前方ミラー33を通る画面(この場合はＬ画面)それよりも長くなるので投影距離との補正を考慮する必要がある。なおこれは、後述の図７の実施例において点線で示されている分離変換ミラー79がミラー71と組合され正面のスクリーン9ｂに投影される構成と、単にこれらの組合せ順序が逆になっただけで、同じものである。
【実施例４】
【００２６】
図9に本発明の第4の実施例を示す。
一般にプロジェクタでは投影光軸が正面でなく斜め上方に向けられる構成が多いが、本発明はこの様な構成に対し特に有効なものである。この場合、投影光軸の傾斜方向と同じ側の上側画面を一方の画面とし、これに入力左右両画面の投影光束を二分する両画面分離変換ミラー光学系として、第1のミラー93を用い、このミラーにより分割点Ｐで分割しその光束をほぼ直角に上方に反射しこれを他方画面の光束と反対の側に出し、さらにこれを第2のミラー94により前方に投影する方式の光学系を用い立体映像投影装置を構成するものである。ここで、第１および第２ミラーは各々またはどちらか一方に角度可変機能を備える事により、一方の画面をスクリーン９の上で他方の画面と重なり合うように調整される。他方の光束はそのまま投影する構成とする。しかし、これも第１および第２のミラーを同様に用い、これを逆の下方に出してから前方に投影する構成とする事も出来る。ただし、この場合は上側下側各画面光束の光路長はその差が少なくなる方向に働く。
これらの構成の場合、光フィルタ95、96の設定位置は分割点Pの位置またはそれより後方となる。具体的には、ミラーを持つ側の光学系である一方の画面でのフィルタ96については、第１のミラー93の前に点線で示されたフィルタ96aや、逆に後方で第2のミラー94の後に同様に示されるフィルタ96bに設定されても良い。もちろんこの場合も、ミラーの後にくるほど、フィルタの面積は大きくなるが、光の極性の乱れは少なくなる。
また、左右両画面の境界部分におけるにじみを遮蔽する遮蔽板97、98は、これを設定する両画面分割点Ｐに対応する辺が分離された両画面のそれぞれ内側の辺となり、設定位置が分割された両画面の間になるので、遮蔽板の設置が投影面の中央部に集まりコンパクトになりうる。
またこの場合、第１のミラー93により一方画面の光束が反射されるので、その後ろ正面に光束の遮断された空間が生じ、これにより両画面の交差する点Ｑまでの距離およびこれによる空間の拡大が実現できる。さらにこの場合、分離された左右画面について遮蔽すべき辺となる分割点Ｐを通る辺は、図に一点鎖線で示されるとおり、ちょうどこのスペースの隣合った外側の位置になる。従って、遮蔽板97、98はこの広がったスペースを利用することにより、このスペースにコンパクトな遮蔽板を構成することが可能になっている。
さらに、先に述べたように、プロジェクタからスクリーンに画面を斜め上向きの投影光軸で投影される場合、画面の上部ほどスクリーンまでの距離が増大するため、いわゆる台形歪が広がり、これへの補正として通常は画面の上部ほど画像を大きく圧縮する台形圧縮歪補正がなされている。従って、この状態においては、後述の図10、図11の例に於ける光学系のように、プロジェクタから単純に水平方向に投影されることを想定し、上側下側両画面からスクリーンまでの距離を等しいかまたは差が小さい構成とする従来の光学系の場合には、もしこのまま投影画面全体に対して先の台形補正が一括してなされると、当然上側画面の圧縮が過大となり、上側画面はスクリーン上で下側画面に比べ小さい画像になってしまう。このため、本発明においては図９のように、この上側画面に対して両画面分離変換ミラー光学系を設定する構成をとり、これにより上側画面の光路長が補正されミラー光学系93、94を経る分だけさらに長くなる様に設定して（両ミラー93、94の間隔を変える事でその距離が変えられる）、上側の投影画面をより拡大することを実現している。これにより入力画面に於いて上側画面側により多く加えられた台形圧縮補正を打ち消す効果を得て、上下各側の画面でバランスの取れた台形補正が実現できる。これは立体表示のための画面分割を行わない通常の投影画面の場合と同じ台形圧縮補正が共通に使用出来ることを示し、両者の投影を切替える場合もこれらの台形補正の度合いを再調整することなく実現出来る利点を持つ。
【００２７】
もちろん、本発明の遮蔽板を組み合わせる構成は、従来の両画面分割を片方の画面のみに用いる構成の場合にも、一般的にそのまま適用出来る。
即ち、図10には従来の片方画面にのみミラー光学系をもつ構成での本発明の構成例の説明図を示す。
これは、プロジェクタが画面を斜め上方に投影する場合において、上で述べた画面の台形補正を行わずに、一方の下側画面の光束を第１ミラー103により他方の上方画面の光束と交差してその外側（ここでは上側にあたる）に出し、更にこれを第２のミラー104により前方に投影する光学系を用いる事により下側画面の光路長を増して投影両画面での光路長を合せることにより、投影両画面の大きさを合せる補正をする構成とするものである。従ってこの場合は、通常の画面の台形補正なされていると逆に画面が歪んでしまう。ここでは、本発明の遮蔽板の導入は、左右両画面の境界線でのにじみを抑える遮蔽板107、108を、先の図３の場合と同様、両画面の最も外側にあたる辺の位置に設定する構成としている。
即ち、この場合、分離された左右各画面において両画面分割点Ｐに接する辺は図10の一点鎖線で示されるとおり、両画面の最も外側の辺となるため、ここに遮蔽板が設定される構成となる。この構成では遮蔽板が光学系の最も外側になるので、この場合も位置，スペース両面でその自由な設定が可能になる。
また、図11には従来の片方の画面にのみミラー光学系を持つ他の構成での本発明の構成例の説明図を示す。これは、斜め上方に投影する場合において、この第１ミラー113および第２ミラー114の光学系を下側画面側に導入する事により下側画面の光路長を長くし他方と合せる構成のものであるが（従ってこの場合も画面の台形補正は想定されない）、この場合、遮蔽板117、118は、両画面分割点Ｐを通る辺が図11の一点鎖線で示されるとおり、分割両画面のそれぞれ内側の辺に対応するので、図4の場合と同様に、この分割両画面の内側に設定される。
なお、これらの図において、フィルタについては、その機能はこれまでの説明の場合と同じなので説明は省略している。
【実施例５】
【００２８】
次に、図５に本発明の第５の実施例を示す。先ず図５ａについて説明する。
これは、垂直方向変換ミラー51と、これにつづき先の図３または図４に示される映像光束を直角の水平方向に出し左右画面を分離する直角方向両画面分離変換ミラー光学系と、を組み合わせるものである。即ち、プロジェクタ1から正面に投影された入力画面は、先ず垂直方向変換ミラーで直角上方に反射され、つぎにこれを図５では例として図３に対応した形の第１のミラー53および第２のミラー54で構成される直角方向両画面分離変換ミラー光学系に通すことにより、正面からの投影入力した映像が、９０度回転した正立画像の左右独立画面として横方向に投影される立体映像投影装置を構成する。この光学系での分離変換ミラー光学系では、各ミラーは角度可変であり左右独立画面はスクリーン投影面で重ね合わせられるよう位置調整することが出来る。また、説明を容易にするために図示されていないが、この光学系にも図３と同様に各画面対応の光フィルタや遮蔽板が備えられ同様に動作しているものであり、各々の遮蔽板についても元の場合と同様に不要部分の遮蔽動作がなされる。
本実施例は、横長画面を縦長に使って上下に２分しここに横長のいわゆるハーフサイズの左右画面を並べる構成の立体両画面を通常の横長画面配置のプロジェクタで投影する場合に特に適している。即ち、本実施例では、この縦長となる縦型立体画面を横倒しした形で横長画面として本装置に投影入力することにより、画面が９０度回転した正立立体画面として出力投影することが出来る。
これをさらに使い易く工夫した構成が図５ｂである。ここでは、図５ａの光学系に、横方向投影光束を直角に反射させ前方に変換する第３のミラー52を加える事により、前方に９０度回転した正立画像を投影する立体映像投影装置を構成する。
この構成により、横方向に出ていた投影出力は前方正面に投影される。ただし、この場合は出力画面が入力に対してミラー反転画面となるため、入力にはミラー反転された画像を入れる必要がある。また、一般に斜め上方への投影が想定されるプロジェクタに於いては、通常の２次元画面では入力画面に台形補正がなされるのが一般的であるが、ここでの横倒し立体画面については更にこれと直角の方向に対し台形補正が必要になる。従って、この立体入力画面の方に前もってこの直角方向への台形補正を加えておくか、プロジェクタの補正条件を設定しておく事により、２次元投影と立体投影との相互の切り換えを簡単にそのまま行う事が可能になる。特にこれは後述の本発明の2Ｄ／3Ｄ画面切換構成のとき有効である。
またここでは、分離変換ミラー光学系で第２ミラー出力の外側に来る遮蔽板はそのままの位置でも可能であるが、これは第２ミラーより遠方であれば良く、さらにこの第３のミラーの外側に平行移動して設定することも出来る。
【実施例６】
【００２９】
さらに、図６にはこの発明第６の実施例を示す。即ち、先の図５の構成において、垂直方向変換ミラーとこれに接続される両画面分離変換ミラーとは、両者が光学系に含まれるのが必要なことであり、これら相互の接続順序は逆であってもよいので、図６にはこの順序を逆にし、投影入力に対して先ず直角方向変換ミラーを置き、この後に垂直方向変換ミラーを置いた実施方法を示している。
即ち、まず図６aでは、図３または図４に示される直角方向変換ミラー光学系により光軸を水平方向変換するが、この図では図３の光学系を用いた場合を示し、図３のミラー33、34に対応した直角方向変換ミラー63、64を導入している。さらにこれを垂直方向に９０度変換する垂直方向変換ミラー61を通すことにより、先の場合と同様に映像が９０度回転された正立画像をこんどは垂直方向に投影する立体映像投影装置を構成する。
図６ｂでは、先の図５ｂの場合と同様に図６ａの光学系の出力に、更に前方に直角に変換する第３のミラー62を設定する事により、映像が９０度回転されたミラー反転の正立画像を前方に投影する立体画像投影装置が実現される。
図６でも、説明を単純化するために図には示されていないが、この直角方向両画面分離変換ミラー光学系も図３と同様に各画面に対する光フィルタと遮蔽板を備えている。そして、この場合も、遮蔽板の位置は、そのまま分離変換光学系ミラー63、64の後の他に、垂直方向変換ミラー61の後、さらに第３のミラー62の後に設定することも可能である。
【実施例７】
【００３０】
次に、図7に本発明の第7の実施例を示す。
これは図５の装置の光学系に於いて、光軸が垂直方向となる直角方向両画面分離変換ミラー光学系79について、この光軸Sを中心に図の円弧矢印で示されるように、水平方向に90度回転する回転切替機能を持たせたものである。この変換ミラー79について、横方向に向いていた実線の状態のミラー73a、74aを、水平方向に９０度回転して前方に向ける事により、点線で示される状態（73b、74b）とする。これにより正面から投影された入力画像70は、垂直方向変換ミラー71により直角に反射して垂直方向に進み、実線の状態では入力画面を９０度回転して横方向に出力投影（9a）していたものを、今度は投影方向が９０度回転し点線の状態となるので直角に反射してもとと同じ前方方向に向かい、その結果投影出力として回転や反転の無い正立画像が前方へ投影される機能を持つことになる。
この切替え機能を加えた構成とする事により、先の図5の構成で実現した横倒しの上下縦配列型立体入力画面70aを正立した左右立体画面9aとして投影する機能を、この分離変換ミラー光学系を90度回転してミラーの投影方向を前方に切り替えることで、同じ装置のまま、正立の上下縦型立体入力画面70bを正立した左右立体画面9bとして投影することを可能としたものである。即ち、縦型立体方式の入力画面が正立構成でも横倒し構成でも切替え対応出来る、汎用性の高い立体映像投影装置が実現出来た。
特に図5ｂの正立像を前方に投影する構成の場合に対しては、この直角方向両画面分離変換ミラー光学系を切替回転することを導入する場合、正立の縦型立体入力に対する出力映像は、同図の横方向からの第3のミラー52を経由せず直接この変換ミラーから投影され、同じ前面に正立像を投影することが出来るので、非常に使い易く汎用性が高い縦型立体方式の投影装置が実現される。なお、図７でも説明が省略されているが、ここでの直角方向両画面分離変換ミラー光学系にも光フィルタおよび遮蔽板が備えられ機能している。
【実施例８】
【００３１】
図１２には本発明の第８の実施例を示す。
上でなされた説明では、投影すべき立体画像を９０度回転する動作などに於ける光学系の切替方法が説明されてきた。しかし一方で実際の使用に際しては、プロジェクタで通常なされる２次元平面画面（ここでは2Ｄ画面とする）の投影から、これに本発明のアダプタ部分を接続する事により立体視画面（3Ｄ画面とする）の投影に切換える切換動作が容易になされる事も重要な要素として要求される。さらにこの時、プロジェクタの投影光束の光軸に対して本発明アダプタの光軸を容易に合せる事が出来ることも必要である。
このため先ず図12aに於いては、アダプタ部分全体をプロジェクタの投影光軸Ｘ1と直角に縦横方向に（この場合には横方向にｗだけ移動）移動させる事により、アダプタＡ1をプロジェクタ1の投影光学系から外し、プロジェクタ光束がそのまま通常どおりの2Ｄ画面としてスクリーン9に投影される構成を実現している。
さらに本発明では、プロジェクタとアダプタとの光軸調整を容易にするために、2Ｄ画面投影のためアダプタが移動され取り除かれ入力窓Ｎ1があったその位置に、アダプタに直結固定され、アダプタ側面にその切断線が太線Ｊ1で示されるアダプタの入射光軸を含む平面（入射光軸平面）に設定された標識T1a、T1bが導入される。従って、アダプタの両画面分割点Ｐに対応する辺はこの平面の中に含まれる。この標識はこのアダプタの入射光軸の平面上にあるので、これをプロジェクタによりスクリーン上に投影したとき、アダプタA1について、図のT1bの近くに示される矢印のように、その位置および角度を変えることにより調整し、この入射光軸平面がプロジェクタの光軸平面と一致したとき、この図で示されるようにスクリーン上で一本の横線として映る。これによりスクリーン投影光軸とアダプタの入射光軸平面とを合せることが出来る。
この図では標識は２枚の板T1a、T1bで構成されるが、全体が１枚の板であっても良い。またこのとき、標識板について、図のように、光軸に沿って遠近2箇所の中央に光軸中心を示す標識板に垂直な直線柱C1a、C1bを、又は画面の両端に各々上側又は下側に向けてつけた突出部のような画面の端を示すマークＨ1a、Ｈ1bを持たせる事により、投影スクリーン上でこの中心線C1a、C1bを中央に一致して位置させるようにアダプタの位置および角度を調整して、プロジェクタ光軸に対しアダプタの光軸と左右方向の位置合せをする事や、さらに両端マークＨ1a、Ｈ1bの像を投影スクリーン上で両端に合せる又は画面内に入れるようアダプタを前後に動かすことによりアダプタの画角をプロジェクタの画角に合せる事が出来る。なお、光軸の中心を示すC1a、C1bは必ずしも垂直線でなく両端マークH1a、H1bと同様な突出マークでも良く、また突出マークも上下両方向に出してもよい。また、この標識は2Ｄ投影時にはアダプタ側に折り畳まれたりまたは取外されるなどして、投影光学系から外すことが出来る構成とする。これにより、2Ｄ画面投影時の必要なときに、この標識を用いる事により、プロジェクタ投影光束の中心光軸に対してこの標識で示されるアダプタ光軸平面を合せるようにアダプタの位置および高さと光軸の傾斜角とを調整し設定する機能が実現出来る。
この調整を行うことにより、横に移動されたアダプタが3Ｄ画面投影のために元の位置に戻ると、プロジェクタ光束はその中心となる光軸が必ず点Ｐを通りアダプタの光軸と一致するように設定されるので、アダプタの光軸調整が非常に簡単に実現出来る。
【００３２】
なお上では、この切換がアダプタ全体を移動させる場合について説明したが、さらに、アダプタ光学系の一部ミラーのみを動かして切換える事も可能である。即ち、プロジェクタから投影された光束を最初に直角に反射させるミラーである、図１、図４および図6に於ける第１及び第２ミラーの対ミラー部分や、更には図５、又は図７における１枚構成の垂直方向変換ミラー部分についてこれを移動又は倒す事により投影光束から外し、プロジェクタからの光束をそのまま通り抜け投影させる方法で、2Ｄ画面への直接投影に簡単に切替える事が実現出来る。
具体的に図12ｂでは、点線で示された1枚構成の垂直方向変換ミラーMを持ったアダプタＡ2（ミラーＭ以外は表示省略）に於いて、ミラーＭを倒しＭｂの位置にする事により、プロジェクタ1から入光窓Ｎ2よりアダプタＡ2に入った光束は、直進しそのまま出光窓Ｓ2を通って直接スクリーン9に通常の2Ｄ画面として投影される。ここでは、本アダプタＡ2に固定され、アダプタ側面に切断線として太線Ｊ2で示される本アダプタの入射光軸の水平面に合せその面の延長上でミラーＭの後の位置に設定された板状の標識Ｔ2を持つ。次に、プロジェクタ1からの光束をこの標識Ｔ2を通して投影するとき、このアダプタＡ2の位置および角度を、Ｔ2近くの矢印のように変えることにより、標識Ｔ2の平面を投影光軸Ｘ2の光軸平面に合せて、スクリーン上に投影されるこの標識の影が中央にほぼ線状に映るよう調整する。これにより、アダプタの入射光軸をプロジェクタの投影光軸に合せる事が簡単に実現出来る。もちろんこの場合も、全体移動の場合と同様にミラーを倒し又は移動した後の同じ位置に合せて、光軸を合はせるための上記光軸中心を示す直線柱C2a、C2bおよび画面の両端を示す標識マークＨ2ａ、Ｈ2ｂを標識の前後に設定する機能を構成する事により、プロジェクタとアダプタとの光軸の位置合せおよび画角合せが出来る。またこの場合も、標識Ｔ2は通常の2Ｄ画面投影時には、折り畳んだり取り外す等により、投影光軸から外される。
なお、標識についての以上の説明では、立体左右画面が通常の上下に配列された場合を例に説明されているが、第５図、第６図等のように上下に配列された立体画面が横倒し状態になった場合でも同様に扱うことが出来る。この場合、入力画面の位置が９０度回転するため、対応が逆になり、立体両画面の分離境界線の調整は中央垂直線の重なりで、また画面の中心位置は標識板の重なりによる一直線化で調整される。
また、一般に、プロジェクタの投影光は非常に輝度が高いため、アダプタの光軸合せのためにこの投影光を直接覗き込む事は危険であり、本手法の標識を備えた画像切替構成を用いる事により、のぞき込む必要がなく安全で容易な画像切替とアダプタの光軸合せが可能になる。
【００３３】
これまで、左右立体画面は主として上下縦配列立体画面を中心に説明されてきたが、本発明は通常の左右横配列立体画面にも、当然そのまま適用されるものである。
即ち、両立体画面の差は縦並び画面と横並び画面との差であるが、画面の配列としては構図を90度回転しただけなので、これに伴う光学系も原則的にはこれを９０度回転させた配置構成とする事で対応される。具体的には、図１、図９の場合であれば、光学系を９０度回転し横に設定する事により、横配列画面入力に対し左右分離独立画面の出力が得られる。また、図３、図４の両画面分離変換ミラー光学系についても、これら光学系を水平に設定し、入力を前方水平方向に投影して投影出力を横に出す構成とみなすことにより、横配列立体画面入力に対し左右分離出力画面が得られる。これは図６における分離変換ミラーの構成と同じものである。また、ミラーを経由することにより出力がミラー反転画像になるので、同様に図６の構成における出力部の変換ミラー61を垂直方向でなく画面の回転を生じない前方向に直角に反射し出力させ、図７の点線で示される構成と等価なものにすることにより、正面に正立非反転左右分離独立画面の投影出力を構成することが出来る。
【００３４】
本立体映像投影装置はこれまで主として前面投影形式を中心に説明されているが、これに限られものではない。特に、背面投影型テレビで代表されるような背面投影型プロジェクション方式の投影表示方式に対しては、本発明は多くの共通した特徴を備えており、これらの特徴を生かした組み合わせが実現できる。
背面投影型プロジェクタでは本来１つの画像投影機能が搭載されており、また背面の薄型化をめざしミラーによる反射光学系が多く導入されている。これに対し、本発明立体映像装置は1つの画像投影機能で実現することが可能であり、その光学系は小型簡単な構造のミラー光学系で構成されるので、本発明立体映像投影装置の導入自体が背面投影型プロジェクタの立体映像化とコンパクト化を可能にするものである。さらに両装置での基本であり多用されているミラー光学系について、例えば背面投影装置での光軸反射ミラーと本発明での直角反射ミラーを１つのミラーで共用する場合など、これらのミラー光学系の共通化により高性能化、コンパクト化が実現できる。
また、本発明立体映像装置で用いられる偏光については、通常の前面投影型で用いられるスクリーンでは偏光を良好に反射させるために金属反射面をもったシルバースクリーンが必要になるが、背面投影方式では偏光も透過するので特別なスクリーンは必要なく使用することが出来る。この点でも本発明装置はこの方式によく適合する。
このように、特に背面投影型プロジェクタについては、本発明装置を組み込むことにより、その特徴を充分組み合わせた相乗効果により高性能でコンパクトな立体投影装置を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第３の実施例
【図２】本発明遮蔽板を説明する図
【図３】本発明の第１の実施例
【図４】本発明の第２の実施例
【図５】本発明の第５の実施例
【図６】本発明の第６の実施例
【図７】本発明の第７の実施例
【図８】本発明の立体画像構成方法についての説明図
【図９】本発明の第４の実施例
【図１０】本発明の片方画面ミラー光学系での説明図
【図１１】本発明の他の片方画面ミラー光学系での説明図
【図１２】本発明の第８の実施例
【符号の説明】
【００３６】
1、  プロジェクタ
2、  入力左右両画面
3、23、23c、33、43、53、63、73a、73b、93、103、113  第１のミラー
4、24、24c、34、44、54、64、74a、74b、94、104、114  第２のミラー
5、6、6a、25、26、35、36、45、46、46a、95、96、96a、96b  光フィルタ
7、8、27、27a、27b、27c、28、28a、28b、37、38、  遮蔽板
9、9a、9b、  投影面
10、  プロジェクタ投影レンズ
11、  立体視左右眼鏡
12L、12R、  片方画面
13L、13R、15L、15R、  にじみ領域
14L、14R、16L、16R、  遮蔽除去される部分
17、18、  遮蔽板
19、52、62、  第３のミラー
20L、20R、  左右両画面
22、  立体画面
29、79、  直角方向両画面分離変換ミラー
47、48、97、98、107、108、117、118、  遮蔽板
51、61、71、  垂直方向変換ミラー
70、70a、70b、  入力画面
A1、A2    立体投影アダプタ
ｃ    中央境界線
C1a、C1b、C2a、C2b    標識板の中心直線柱
ｄ    ミラー間の距離
Δd    奥行き方向ミラー間隔
E    反射出力の両画面分割点側の辺
F    反射入力の両画面分割点側の辺
G    交点
H1a、H1b、H2a、H2b    標識板の両端マーク
J1、J2    入力光軸平面切断線
M、Mb    方向変換ミラー
N1、N2    入力窓
P    両画面分割点
Q    分離両画面の重なる点
ｓ    光軸
S2    出力窓
T1a、T1b、T2    標識板
ｖ    遮蔽板中心点
ｗ    移動距離
Δw    横方向ミラー間隔
X1、X2    投影光軸
【図１】
2006235566.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年1月26日(2006.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体左右画面を上下または左右に並べて構成された立体両画面を投影するプロジェクタからの投影入力光束を、該両画面の境界線に対応する両画面分割点で２分して分割両画面とし、これを各々フィルタを通し相互に別な極性の出力光束としてスクリーン上に重ねて投影する機能を持つ両画面分離変換ミラー光学系と、前記分割両画面の光束が前記両画面分割点に接する辺上で該両画面の境界線から各画面の中に入り設定され画面の不要部分を各々遮蔽する固定または可変巾の遮蔽板とを備えて成る立体映像投影装置。
【請求項２】
前記遮蔽板が、両画面の境界線から各画面の中にその位置でのにじみ巾のほぼ半分だけ入るように設定する手段を備えて成る請求項１記載の立体映像投影装置。
【請求項３】
前記両画面分割変換ミラー光学系が、前記投影入力光束を両画面の境界線に対応する両画面分割点で2分し、その一方を第１のミラーにより他方の光束と交差してその外側に出し、他方の光束は第１のミラーから後方に一定距離はなして設定された第２のミラーによりこの第１のミラーによる反射光束とほぼ同じ方向に反射する構成を持つ各々固定又は可変角ミラーの第１の直角方向両画面分離変換ミラー光学系として構成され、これにより前記遮蔽板が分割両画面のそれぞれ内側の辺上に設定されて成る請求項1または請求項2記載の立体映像投影装置。
【請求項４】
前記両画面分離変換ミラー光学系が、前記投影入力光束を両画面の境界線に対応する両画面分割点で２分し、その一方を第１のミラーにより他方の光束とは反対側にほぼ直角に出し、他方の光束は第１のミラーの後方に設定された第２のミラーによりこの第１のミラーによる反射光束とほぼ同じ方向に反射する構成を持つ各々固定又は可変角ミラーの第２の直角方向両画面分離変換ミラー光学系として構成され、これにより前記遮蔽板が分割両画面のそれぞれ外側の辺上に設定されて成る請求項1または請求項２記載の立体映像投影装置。
【請求項５】
前記第１の直角方向両画面分離変換ミラー光学系に於ける第1及び第2のミラーの間に設置され、この間からせり出す高さとその角度が可変な一枚の遮蔽板を備えてなり、この角度と高さの左右各画面への成分を各々の画面での不要部分の遮蔽量とする事により、1つの遮蔽板で左右両画面への遮蔽量が設定される請求項３記載の立体映像投影装置。
【請求項６】
前記投影入力光束をほぼ直角に出力するよう設定された前記第１または第２の直角方向両画面分離変換ミラー光学系と、さらにその出力を直角に該入力光束と同じ方向に出す固定又は可変角の第３の投影ミラーとを備えて成る請求項３ないし請求項４記載の立体映像投影装置。
【請求項７】
斜め上方に投影されるプロジェクタ投影光束に対し、投影光軸の傾斜方向と同じ側の上側画面を一方の画面としてこの光束を固定又は可変角の第1のミラーにより両画面分割点で分割し上方に反射して他方画面と反対の側に出し、さらに固定又は可変角の第2のミラーによりこれを前方に投影するとともに、他方の光束はそのまま投影する構成を備えた両画面分離変換ミラー光学系と、前記遮蔽板を分離両画面のそれぞれ内側の辺に設けて成る構成と、さらに必要に応じ該第１および第２ミラーの間隔を変えて両画面間の光路長を調整する手段とを備えて成る請求項１または請求項２記載の立体映像投影装置。
【請求項８】
正面からの前記投影入力光束を垂直方向に向ける直角方向変換ミラーと、該ミラーの出力部に接続されこの出力光束を直角に横方向に出す設定の前記第１または第２の直角方向両画面分離変換ミラー光学系とを備えて成り、さらに、必要に応じ該分離変換ミラー光学系の出力部に光束をほぼ直角に前方に向ける固定又は可変角の投影ミラーを備えて成る、９０度回転立体画像を投影する請求項３ないし請求項４記載の立体映像投影装置。
【請求項９】
正面からの前記投影入力光束を分離両画面出力として水平方向に出す構成の前記第１または第２の直角方向両画面分離変換ミラー光学系と、該分離変換ミラー光学系の出力部に接続されこの出力分離両画面を垂直方向に直角に向ける垂直方向変換ミラーとを備えて成り、さらに、必要に応じ該垂直方向変換ミラーの出力部にこの垂直方向投影出力をほぼ直角に前方に向ける固定又は可変角の投影ミラーを備えて成る、９０度回転立体画像を投影する請求項３ないし請求項４記載の立体映像投影装置。
【請求項１０】
中に含まれる前記第1または第2の直角方向両画面分離変換ミラー光学系について、これを各々の光軸を中心に９０度回転し該分離変換ミラー光学系の出力方向を横方向からさらに直角の方向に向ける回転切換手段を備えて成る、投影立体画面回転の切換を行う請求項８または請求項９記載の立体映像投影装置。
【請求項１１】
プロジェクタからの入力投影光束に対し、これを受けるミラー光学系全体ないしは該ミラー光学系の一部部ミラーを移動または倒してその光路から外し該投影光束をそのまま投影する投影光束切換手段を備えて成る、2Ｄ/3Ｄ画面切換機能を持つ請求項１から請求項１０記載の立体映像投影装置。
【請求項１２】
前記投影光束切換手段により、ミラー光学系が移動した後の位置またはその光軸延長上に、該ミラー光学系の入力光軸に合せて固定され、この光軸位置を表す標識またはマーク等の入力投影光束に対する光軸位置調整手段を備えて成る請求項１１記載の立体映像投影装置。
【請求項１３】
両画面分割点のプロジェクタ投影レンズからの該レンズ焦点距離の倍数で表される距離ｘを１から2の間に、また、遮蔽板のプロジェクタ投影レンズからの該レンズ焦点距離の倍数で表される距離ｙを４から9の間に設定して成る請求項1から請求項１０記載の立体映像投影装置。
【請求項１４】
背面投影方式表示装置に組み込まれ、その光軸反射ミラーと共用の方向変換ミラーを光学系に含んで成る請求項１から請求項１３記載の立体映像投影装置。