(57)【要約】【課題】１つの液晶ライトバルブを用いて、２枚以上のスクリーンのそれぞれに異なる複数の系統の映像を表示できるようにする。【解決手段】映像合成装置３０は、映像信号Ａ及びＢを合成して同期信号に応じて各系統の映像信号を１フレームごとに時分割した合成映像信号を出力する。映像信号／光学映像変換装置３４は合成映像信号を光学映像に変換する。ハーフミラー３は光学映像を異なる方向に分岐させ、シャッター４及び１４によって分岐された光学映像を、同期信号に応じて各系統の光学映像ごとに異なる方向に配置されたスクリーン７及び１７に時分割で投影する。【選択図】　　　　図１
2004126465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる系統の映像信号を合成して所定の同期信号に応じて各系統の映像信号を一定時間ごとに時分割した合成映像信号を出力する映像合成手段と、
前記映像合成手段から出力される合成映像信号を光学映像に変換する映像変換手段と、
前記映像変換手段によって変換された光学映像を異なる方向に分岐させ各方向に配置されたスクリーンに対して前記同期信号に応じて各系統の光学映像ごとに時分割で投影する映像投影手段と
を備えたマルチディスプレイ装置。
【請求項２】
映像投影手段は、光学映像の光路を反射又は透過によって異なる方向に分岐する光路変更手段と同期信号に応じて各方向ごとに指定された光学映像を透過し他の系統の光学映像を遮断する光遮断制御手段とを有することを特徴とする請求項１記載のマルチディスプレイ装置。
【請求項３】
光路変更手段は、光学映像の光路を２つの方向に分岐するハーフミラーと光学映像の光路を変更する全反射ミラーとからなることを特徴とする請求項２記載のマルチディスプレイ装置。
【請求項４】
全反射ミラーは、映像変換手段から最も遠い光路位置に配置されることを特徴とする請求項３記載のマルチディスプレイ装置。
【請求項５】
映像投影手段は、同期信号に応じて一定時間ごとに回動して各系統ごとの光学映像の光路を異なる方向に偏光することを特徴とする請求項１記載のマルチディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチディスプレイ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像をスクリーンに表示させる方法として、液晶で構成されたライトバルブ（液晶ライトバルブ）に表示された映像をスクリーンに投影するようなプロジェクタ装置が普及している。特に最近では、２枚以上のスクリーンに映像を投影できるマルチディスプレイ装置が提案されている。この提案では、投影レンズから出射される映像光をハーフミラーによって分岐し、ハーフミラーで反射された映像光を１つのスクリーンに導き、ハーフミラーを透過して全反射ミラーで反射された映像光を他の１つのスクリーンに導くようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−１８１５５８号公報（段落番号「０００８」、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のプロジェクタ装置は、以上のように構成されているので、２枚以上のスクリーンのそれぞれに異なる複数の系統の映像を表示することができなかった。各スクリーンに異なる映像を表示するためには、各系統の映像ごとに液晶ライトバルブが必要であった。
【０００５】
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、１つの液晶ライトバルブを用いて、２枚以上のスクリーンのそれぞれに異なる複数の系統の映像を表示できるようなマルチディスプレイ装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るマルチディスプレイ装置は、複数の異なる系統の映像信号を合成して所定の同期信号に応じて各系統の映像信号を一定時間ごとに時分割した合成映像信号を出力する映像合成手段と、映像合成手段から出力される合成映像信号を光学映像に変換する映像変換手段と、映像変換手段によって変換された光学映像を異なる方向に分岐させ各方向に配置されたスクリーンに対して同期信号に応じて各系統の光学映像ごとに時分割で投影する映像投影手段とを備えた構成にしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施の形態の構成について、図を参照しながら説明する。
実施の形態１．
図１は実施の形態１におけるマルチディスプレイ装置の構造を示す図であり、図２はこの装置の信号処理の構成を示すブロック図である。まず、図１及び図２の構成及び機能について説明する。
図１において、映像信号源２０及び２１は、異なる系統の映像信号Ａ及びＢを映像合成装置（映像合成手段）３０に入力する。映像合成装置３０は、図２に示すように、操作部であるビデオコントローラ３６からの指令により同期信号発生部３５からの同期信号に基づいて、ビデオキャプチャー３１によって映像信号Ａ及びＢを１フレームごとに取得する。そして、ビデオメモリコントロール３２によって、映像信号Ａ及びＢを１フレームごとに交互に合成してビデオメモリ３３に記憶する。次に、記憶した合成映像信号を１フレームごとに液晶ライトバルブである映像信号／光学映像信号変換装置（映像変換手段）３４に出力する。映像信号／光学映像信号変換装置３４は、合成映像信号を光学映像に変換して投影器１に出力する。
【０００８】
図１に示すように、投影器１は、その光学映像を収束レンズ２によって収束させてハーフミラー（光路変更手段）３に投影する。ハーフミラー３において、収束された光学映像の約半分は反射され、残りの約半分は透過される。反射された光学映像はシャッター（光遮断制御手段）４に入力される。シャッター４は、同期信号発生部３５からの同期信号ＳＡによって、入力される光学映像を透過又は遮断する。シャッター４を透過した光学映像は、凸レンズ５及び凹レンズ６を介してスクリーン７に投影される。同様に、シャッター（光遮断制御手段）１４は、同期信号発生部３５からの同期信号ＳＢによって入力される光学映像を透過又は遮断する。シャッター１４を透過した光学映像は、凸レンズ１５及び凹レンズ１６を介してスクリーン１７に投影される。すなわち、投影器１、収束レンズ２、ハーフミラー３、シャッター４及び１４、凸レンズ５及び１５、凹レンズ６及び１６により映像投影手段を構成し、映像変換手段である映像信号／光学映像信号変換装置３４によって変換された光学映像を、この映像手段によって異なる方向に分岐させ各方向に配置されたスクリーンに対して同期信号に応じて各系統の光学映像ごとに時分割で投影する。
【０００９】
次に、動作について説明する。
映像合成装置３０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、１／３０秒を１フレームとして入力される映像信号Ａ（Ａ１，Ａ２，Ａ３…）及びＢ（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…）を、図３（ｃ）に示すように、１／６０秒を１フレームとする合成映像信号として投影器１に出力する。したがって、投影器１から収束レンズ２及びハーフミラー３を介した光学映像も、図３（ｃ）に示すように、光学映像Ａ及びＢが１フレームごとに時系列的に交互に並んだ構成になっている。
【００１０】
同期信号発生部３５からシャッター４に与えられる同期信号ＳＡは、図３（ｄ）に示すように、１／３０秒の周期のパルス信号であり、この同期信号ＳＡがハイレベルの期間にシャッター４が透過状態に制御される。したがって、シャッター４を透過してスクリーン７に投影される光学映像は、図３（ｅ）に示すように、映像信号Ａの各フレーム（Ａ１，Ａ２，Ａ３…）に対応する光学映像のみとなる。
【００１１】
同様に、同期信号発生部３５からシャッター１４に与えられる同期信号ＳＢは、図３（ｆ）に示すように、１／３０秒の周期のパルス信号であり、この同期信号ＳＢがハイレベルの期間にシャッター１４が透過状態に制御される。したがって、シャッター１４を透過してスクリーン１７に投影される光学映像は、図３（ｇ）に示すように、映像信号Ｂの各フレーム（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…）に対応する光学映像のみとなる。
【００１２】
以上のように、この実施の形態１によれば、２つの異なる系統の映像信号Ａ及びＢを合成して、同期信号に応じて各系統の映像信号を１フレームごとに時分割した合成映像信号を出力し、その合成映像信号を光学映像に変換する。次に、ハーフミラー３によって光学映像を異なる方向に分岐させ、シャッター４及び１４によって、分岐された光学映像を同期信号に応じて各系統の光学映像ごとに異なる方向に配置されたスクリーン７及び１７に時分割で投影するので、１つの液晶ライトバルブを用いて、２枚のスクリーンのそれぞれに異なる２つの系統の映像を表示できるという効果が得られる。
【００１３】
この場合において、ハーフミラー３によって光学映像の光路を反射又は透過によって異なる方向に分岐し、シャッター４及び１４によって同期信号に応じて各方向ごとに指定された光学映像を透過し他の系統の光学映像を遮断するので、極めて簡単な光学部品によって２枚のスクリーン７及び１７のそれぞれに異なる２つの系統の映像を表示できるという効果が得られる。
【００１４】
実施の形態２．
図４は実施の形態２におけるマルチディスプレイ装置の構造を示す図である。まず、図４の構成及び機能について説明する。
図４において、映像信号源２０，２１、映像合成装置３０、映像信号／光学映像変換装置３４、同期信号発生部３５、投影器１、収束レンズ２、ハーフミラー３、シャッター４、凸レンズ５、凹レンズ６、及びスクリーン７の構成要素は図１のものと同じであり、同一の符号で表すとともに説明は省略する。また、このマルチディスプレイ装置の信号処理の構成を示すブロック図についても、合成される映像信号が３系統である点を除けば、図２に示した実施の形態１におけるブロック図と基本的に同じであるので、図面及び説明は省略する。図４において、ハーフミラー３を透過した光学映像は、さらに収束レンズ８及び９によって収束されてハーフミラー（光路変更手段）１３に入射する。
【００１５】
ハーフミラー１３において、入射した光学映像の約半分は反射され、残りの約半分は透過される。反射された光学映像はシャッター１４に入射される。シャッター１４は、同期信号発生部３５からの同期信号ＳＢによって光学映像を透過又は遮断する。シャッター１４を透過した光学映像は、凸レンズ１５及び凹レンズ１６を介してスクリーン１７に投影される。
【００１６】
一方、ハーフミラー１３で透過された光学映像は、収束レンズ１８及び１９によって収束されて全反射ミラー４３に入射する。全反射ミラー４３で反射された光学映像はシャッター（光遮断制御手段）４４に入射される。シャッター４４は、同期信号発生部３５からの同期信号ＳＣによって光学映像を透過又は遮断する。シャッター４４を透過した光学映像は、凸レンズ４５及び凹レンズ４６を介してスクリーン４７に投影される。
【００１７】
すなわち、投影器１、収束レンズ２，８，９，１８及び１９、ハーフミラー３及び１３、全反射ミラー４３、シャッター４，１４及び４４、凸レンズ５，１５及び４５、凹レンズ６，１６及び４６により映像投影手段を構成し、映像変換手段である映像信号／光学映像信号変換装置３４によって変換された光学映像を、この映像投影手段によって異なる方向に分岐させ各方向に配置されたスクリーンに対して同期信号に応じて各系統の光学映像ごとに時分割で投影する。
【００１８】
次に、動作について説明する。
映像合成装置３０は、図５（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示すように、１／３０秒を１フレームとして入力される映像信号Ａ（Ａ１，Ａ２，Ａ３…），Ｂ（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…）及びＣ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）を、図５（ｄ）に示すように、１／９０秒を１フレームとする合成映像信号として投影器１に出力する。したがって、投影器１から収束レンズ２及びハーフミラー３を介した光学映像も、図５（ｄ）に示すように、光学映像Ａ，Ｂ及びＣが１フレームごとに時系列的に交互に並んだ構成になっている。
【００１９】
同期信号発生部３５からシャッター４に与えられる同期信号ＳＡは、図５（ｅ）に示すように、１／３０秒の周期のパルス信号であり、この同期信号ＳＡがハイレベルの期間にシャッター４が透過状態に制御される。したがって、シャッター４を透過してスクリーン７に投影される光学映像は、図５（ｆ）に示すように、映像信号Ａの各フレーム（Ａ１，Ａ２，Ａ３…）に対応する光学映像のみとなる。
【００２０】
同様に、同期信号発生部３５からシャッター１４に与えられる同期信号ＳＢも、図５（ｇ）に示すように、１／３０秒の周期のパルス信号であり、この同期信号ＳＢがハイレベルの期間にシャッター１４が透過状態に制御される。したがって、シャッター１４を透過してスクリーン１７に投影される光学映像は、図５（ｈ）に示すように、映像信号Ｂの各フレーム（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…）に対応する光学映像のみとなる。
【００２１】
同様に、同期信号発生部３５からシャッター４４に与えられる同期信号ＳＣも、図５（ｉ）に示すように、１／３０秒の周期のパルス信号であり、この同期信号ＳＣがハイレベルの期間にシャッター４４が透過状態に制御される。したがって、シャッター４４を透過してスクリーン４７に投影される光学映像は、図５（ｊ）に示すように、映像信号Ｃの各フレーム（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…）に対応する光学映像のみとなる。
【００２２】
以上のように、この実施の形態２によれば、光学映像の光路を２つの方向に分岐する２つのハーフミラー３及び１３と、光学映像の光路を変更する全反射ミラー４３、及び、同期信号によって入射する光学映像を透過又は遮断するシャッター４，１４，４４によって、分岐された光学映像を同期信号に応じて各系統ごとに異なる方向に配置されたスクリーン７、１７及び４７に投影するので、１つの液晶ライトバルブを用いて、３枚のスクリーンのそれぞれに異なる３つの系統の映像を表示できるという効果が得られる。
【００２３】
この場合において、全反射ミラー４３は、映像信号／光学映像変換装置３４から最も遠い光路位置に配置されるので、光路において光学映像の光量が減衰した場合でも、全反射ミラー４３によってほぼ１００％の光学映像がスクリーン４７に投影されて、他のスクリーンとの光量差が目立たないという効果が得られる。
【００２４】
実施の形態３．
図６は実施の形態３におけるマルチディスプレイ装置の構造を示す図であり、図７はこの装置の信号処理の構成を示すブロック図である。まず、図６の構成及び機能について説明する。図６において、回転ミラー５０はミラー駆動部５１からのデジタル駆動信号に応じて所定角度だけ回動するミラーである。他の構成要素については、図１に示した実施の形態１のものと同じであり、同一の符号で表すとともに説明は省略する。また、図７のブロック図においても、回転ミラー５０及びミラー駆動部５１以外の部分は、図２に示した実施の形態１のものと同じであり、同一の符号で表すとともに説明は省略する。
【００２５】
回転ミラー５０は、例えば、米国テキサス・インスツルメント社製のデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）で構成されている。ＤＭＤは、ＭＥＭＳ（マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム）と呼ばれる超微小電気機械的システムであり、ＣＭＯＳ　ＳＲＡＭ半導体メモリ上に、デジタル駆動信号で機械的に回動する数１０万個から数１００万個の微小なミラーを設けた半導体チップの光学部品である。
【００２６】
図８は、デジタル・マイクロミラー・デバイスの機能を示す原理図である。ＳＲＡＭ半導体メモリ５０１にオンのデジタル駆動信号が入力されると、図８（Ａ）に示すように、静電界作用によってミラー５０２が回動し、入射光Ｌｉを所定の角度θＡで反射する。一方、ＳＲＡＭ半導体メモリ５０１にオフのデジタル駆動信号が入力されると、図８（Ｂ）に示すように、静電界作用が解除されてミラー５０２が元の位置に回動し、入射光Ｌｉを所定の角度θＢで反射する。
【００２７】
すなわち、投影器１、収束レンズ２、回転ミラー５０、凸レンズ５及び１５、凹レンズ６及び１６により映像投影手段を構成し、映像変換手段である映像信号／光学映像信号変換装置３４によって変換された光学映像を、この映像投影手段によって異なる方向に分岐させ各方向に配置されたスクリーンに対して同期信号に応じて各系統の光学映像ごとに時分割で投影する。
【００２８】
次に、動作について説明する。
映像合成装置３０は、１／３０秒を１フレームとして入力される映像信号Ａ（Ａ１，Ａ２，Ａ３…）及びＢ（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３…）を、１／６０秒を１フレームとする合成映像信号として投影器１に出力する。したがって、投影器１から収束レンズ２を介して回転ミラー５０に入射した光学映像も、図９（ａ）に示すように、光学映像Ａ及びＢが１フレームごとに時系列的に交互に並んだ構成になっている。
【００２９】
ミラー駆動部５１は、同期信号発生部３５からの同期信号に応じて、図９（ｂ）に示すような、光学映像の１フレームごとにオン／オフを繰り返すデジタル駆動信号を回転ミラー５０に与える。この結果、デジタル・マイクロミラー・デバイスで構成された回転ミラー５０は、図８（Ａ），（Ｂ）の状態を光学映像の１フレームごとに繰り返す。この場合において、図８（Ａ）における反射光ＬｒＡはスクリーン７に向かい、図８（Ｂ）における反射光ＬｒＢはスクリーン１７に向かうように調整されている。したがって、図６に示した２つのスクリーン７及び１７には、図９（ｃ）及び（ｄ）に示すように、それぞれ１系統のみの光学映像Ａ及びＢが投影される。
【００３０】
以上のように、この実施の形態３によれば、２つの異なる系統の映像信号Ａ及びＢを合成して、同期信号に応じて各系統の映像信号を１フレームごとに時分割した合成映像信号を出力し、その合成映像信号を光学映像に変換する。回転ミラー５０は、同期信号に応じて一定時間ごとに回動して各系統ごとの光学映像の光路を異なる方向に偏光し、各系統の光学映像ごとに異なる方向に配置されたスクリーン７及び１７に時分割で投影するので、実施の形態１の場合と同様に、１つの液晶ライトバルブを用いて、２枚のスクリーンのそれぞれに異なる２つの系統の映像を表示できるという効果が得られる。
【００３１】
なお、上記各実施の形態においては、２系統又は３系統の異なる光学映像を対応する２つ又は３つのスクリーンに分岐して投影する構成になっているが、４系統以上の異なる光学映像を分岐して対応する４つ以上のスクリーンに投影する構成にしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、マルチディスプレイ装置を、複数の異なる系統の映像信号を合成して所定の同期信号に応じて各系統の映像信号を一定時間ごとに時分割した合成映像信号を出力する映像合成手段と、映像合成手段から出力される合成映像信号を光学映像に変換する映像変換手段と、映像変換手段によって変換された光学映像を異なる方向に分岐させ各方向に配置されたスクリーンに対して同期信号に応じて各系統の光学映像ごとに時分割で投影する映像投影手段とを備えた構成にしたので、１つの液晶ライトバルブを用いて、複数のスクリーンのそれぞれに異なる複数の系統の映像を表示できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１におけるマルチディスプレイ装置の構造を示す図である。
【図２】実施の形態１におけるマルチディスプレイ装置の信号処理の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるマルチディスプレイ装置の動作を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２におけるマルチディスプレイ装置の構造を示す図である。
【図５】実施の形態２におけるマルチディスプレイ装置の動作を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３におけるマルチディスプレイ装置の構造を示す図である。
【図７】実施の形態３におけるマルチディスプレイ装置の信号処理の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態３におけるマルチディスプレイ装置の回転ミラーの一例としてのデジタル・マイクロミラー・デバイスの機能を示す原理図である。
【図９】実施の形態３におけるマルチディスプレイ装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
１　投影器、２，８，９，１８，１９　収束レンズ、３，１３　ハーフミラー（光路変更手段）、４，１４，４４　シャッター（光遮断制御手段）、５，１５，４５　凸レンズ、６，１６，４６　凹レンズ、７，１７，４７　スクリーン、２０，２１，２２　映像信号源、３０　映像合成装置（映像合成手段）、３１　ビデオキャプチャー、３２　ビデオメモリコントロール、３３　ビデオメモリ、３４　映像信号／光学映像変換装置（映像変換手段）、３５　同期信号発生部、３６　ビデオコントローラ、５０　回転ミラー、５１　ミラー駆動部。
【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】
2004126465.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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