(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部分画像の所定の一部分と、第２の部分画像の所定の一部分とを重畳させることで、前記第１の部分画像と前記第２の部分画像とからなる全体画像を、被画像形成対象部の正面に形成させる画像形成装置において、
前記被画像形成対象部と、
前記第１の部分画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第１の照射部と、
前記第２の部分画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第２の照射部と、
前記第１の照射部に対応する第１の平凸レンズと、
前記第２の照射部に対応する第２の平凸レンズと
を備え、
前記第１の平凸レンズと前記第２の平凸レンズとの平面側と、前記被画像形成対象部の背面とが対向し、
前記第１の平凸レンズの凸面側と、前記第１の照射部の照射側とが対向し、
前記第２の平凸レンズの凸面側と、前記第２の照射部の照射側とが対向し、
前記第１の照射部と曲率半径rの前記第１の平凸レンズの平凸面との間の距離をt、前記第１の平凸レンズの厚さをt'、前記第１の平凸レンズの屈折率をn'、前記第１の照射部の中心から前記第１の平凸レンズの端までの距離をy、前記第１の照射部からの光線のうちの前記第１の平凸レンズの端に入射される光線の屈折後の光線の前記被画像形成対象部の背面への入射位置から前記第１の照射部の中心までの距離をy'、前記第１の照射部と前記第２の照射部の中心間距離をDとしたとき、
r = t * t' * (n' - 1) / {t' - n' * t *(y' / y - 1)}
の関係を満たすとともに、r，t，t'，y，y'，n'の各値をそれぞれ決定する際に、y<D/2、かつ、y'>yが成立するように、
前記第１の平凸レンズおよび前記第２の平凸レンズがひとつの構造物として構成され、
前記被画像形成対象部、前記第１の照射部、前記第２の照射部、前記第１の平凸レンズ、および、前記第２の平凸レンズがそれぞれ配置されている
画像形成装置。
【請求項２】
前記被画像形成対象部はソフトスクリーンであり、
前記構造物の面のうちの、前記第１の平凸レンズと前記第２の平凸レンズとの平面側の面に、前記ソフトスクリーンの背面が貼られている
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
画像に対応する光が背面に照射されることで、正面に前記画像が形成される画像被画像形成対象部と、
第１の画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第１の照射部と、
第２の画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第２の照射部と、
前記第１の照射部に対応する第１の平凸レンズと、
前記第２の照射部に対応する第２の平凸レンズと
を備える画像形成装置の画像形成方法において、
前記第１の平凸レンズと前記第２の平凸レンズとの平面側と、前記被画像形成対象部の背面とが対向し、
前記第１の平凸レンズの凸面側と、前記第１の照射部の照射側とが対向し、
前記第２の平凸レンズの凸面側と、前記第２の照射部の照射側とが対向し、
前記第１の照射部と曲率半径rの前記第１の平凸レンズの平凸面との間の距離をt、前記第１の平凸レンズの厚さをt'、前記第１の平凸レンズの屈折率をn'、前記第１の照射部の中心から前記第１の平凸レンズの端までの距離をy、前記第１の照射部からの光線のうちの前記第１の平凸レンズの端に入射される光線の屈折後の光線の前記被画像形成対象部の背面への入射位置から前記第１の照射部の中心までの距離をy'、前記第１の照射部と前記第２の照射部の中心間距離をDとしたとき、
r = t * t' * (n' - 1) / {t' - n' * t *(y' / y - 1)}
の関係を満たすとともに、r，t，t'，y，y'，n'の各値をそれぞれ決定する際に、y<D/2、かつ、y'>yが成立するように、
前記第１の平凸レンズおよび前記第２の平凸レンズがひとつの構造物として構成され、
前記被画像形成対象部、前記第１の照射部、前記第２の照射部、前記第１の平凸レンズ、および、前記第２の平凸レンズがそれぞれ配置された状態で、
前記第１の照射部からの前記第１の画像に対応する光を、前記第１の平凸レンズを介して前記被画像形成対象部の背面に照射させて、前記被画像形成対象部の正面に前記第１の画像を形成させ、
前記第２の照射部からの前記第２の画像に対応する光を、前記第２の平凸レンズを介して前記被画像形成対象部の背面に照射させて、前記被画像形成対象部の正面に前記第２の画像を形成させることで、
前記第１の画像と前記第２の画像とからなる画像であって、前記第１の画像の所定の一部分と前記第２の画像の所定の一部分とが重畳された領域を有する前記画像を、前記被画像形成対象部の正面に形成させる
画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の照射部等から構成される画像形成装置および方法に関し、特に、ユーザに対して、ユーザ自身の存在位置によらず、各照射部により形成された各画像の結合部分を目立たなくさせることができるようになった画像形成装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のプロジェクタからスクリーン等に照射された各画像を接合して一枚の大きな画像を作り出すシステム、即ち、いわゆるマルチプロジェクタシステムが利用されている（特許文献１，２参照）
【０００３】
例えば、特許文献１には、図１に示されるようなマルチプロジェクタシステムが開示されている。図１の例では、２台のプロジェクタ１−１，１−２が、ユーザ（視聴者）から見てスクリーン２の後方に配置されている。以下、ユーザから見てプロジェクタの後方にプロジェクタが配置されるシステムをリアプロジェクタシステムと称する。
【０００４】
図１の例では、２台のプロジェクタ１−１，１−２のそれぞれが、自身の画像の一部分と、隣接する他の画像の一部分とを重畳させるように、自身の画像をスクリーン２に形成させている。ここで、複数のプロジェクタ（図１の例では２台のプロジェクタ１−１，１−２）のそれぞれによりスクリーンに形成される画像を、以下、部分画像と称すとする。この場合、結果として、複数の部分画像から構成される１枚の全体の大きな画像（以下、全体画像と称する）がスクリーンに形成されることになる。即ち、図１の例では、２台のプロジェクタ１−１，１−２のそれぞれにより２枚の部分画像がスクリーン２に形成され、その結果、それらの２枚の部分画像から構成される全体画像がスクリーン２に形成されることになる。
【０００５】
なお、以下、２つの部分画像が重ねあわせられる部分、即ち、２つの部分画像のうちのそれぞれの上述した一部分を、ブレンディング領域と称する。換言すると、ブレンディング領域とは、いわゆるのりしろ部分をいう。
【０００６】
また、以下、ブレンディング領域を持つような全体画像をスクリーン等に形成させる手法を、タイリング手法と称する。
【０００７】
このように、特許文献１には、タイリング手法が適用された従来のマルチリアプロジェクタシステムが開示されている。
【特許文献１】特表2005-500756号公報
【特許文献２】特開平06-284363号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１等の、タイリング手法が適用された従来のマルチリアプロジェクタシステムでは、ユーザにとって、その視聴位置が少しずれると、ブレンディング領域のつなぎ目の箇所が目立ってしまうという問題（以下、視聴位置劣化問題と称する）が発生してしまう。
【０００９】
この視聴位置劣化問題の発生要因は、次の通りである。
【００１０】
即ち、プロジェクタからスクリーンの裏側に照射された光は、スクリーンの表側から射出される。以下、スクリーンの表側から射出される光線を、射出光線と称する。また、以下、スクリーンの画像形成面に対して垂直な方向、即ち、画像形成面の法線方向を、基準角度である０度とする。
【００１１】
この場合、図１の例では、スクリーン２上の点Ａの箇所が、ブレンディング領域のつなぎ目の箇所となるが、かかる点Ａにおいて、プロジェクタ１−１の射出光線の角度と、プロジェクタ１−２の射出光線の角度とは、図２に示されるように異なっている。
【００１２】
即ち、図２は、点Ａにおける射出光線の輝度分布を示している。具体的には、曲線r1は、プロジェクタ１−１の射出光線の輝度分布を示している。曲線r2は、プロジェクタ１−２の射出光線の輝度分布を示している。例えば、射出光線の角度は最高輝度となる角度であるとすると、曲線r1の輝度の最高となる角度（-10度程度）が、プロジェクタ１−１の射出光線の角度となる。また、曲線r2の輝度の最高となる角度（30度程度）が、プロジェクタ１−２の射出光線の角度となる。このように、点Ａにおいて、プロジェクタ１−１の射出光線の角度と、プロジェクタ１−２の射出光線の角度とは、図２に示されるように異なっている。
【００１３】
また、プロジェクタ１−１の射出光線の角度と、プロジェクタ１−２の射出光線の角度とは、０度でから離れた角度となっているため、プロジェクタ１−１，１−２のそれぞれからスクリーン２の点Ａに照射された光の散乱光に“むら”が出てしまう。このため、プロジェクタ１−１の射出光線の輝度分布（曲線r1）も、プロジェクタ１−２の射出光線の輝度分布（曲線r2）も、輝度の最高となる角度を境に左右ともに徐々に輝度が低下していっているが、その低下の度合いは左右対象とならずに、左右全く異なっている。
【００１４】
このため、プロジェクタ１−１とプロジェクタ１−２とのトータルの射出光線の輝度分布は、曲線rtとして示されるように、理想的な輝度分布とはかけ離れた輝度分布となってしまう。即ち、理想的な輝度分布とは、輝度の最高となる角度が０度であって、その０度を境に左右対称に徐々に輝度が低下していく輝度分布をいう。これに対して、プロジェクタ１−１とプロジェクタ１−２とのトータルの射出光線の輝度分布では、曲線rtとして示されるように、輝度の最高となる角度が２０度程度であって、その角度（２０度程度）を境に左右ともに徐々に輝度が低下していっているが、その低下の度合いが左右全く異なっている。
【００１５】
この場合、ユーザにとっては、かかる曲線rtで示される輝度分布を持った光に対応する像、即ち、プロジェクタ１−１とプロジェクタ１−２とのトータルの射出光線に対応する像が、点Ａの箇所、即ち、ブレンディング領域のつなぎ目の箇所の像として目に映ることになる。従って、ユーザにとっては、点Ａの箇所の像を見る場合に、その視聴位置が変化すると、その変化した視聴位置に応じて見え方が違ってしまうことになる。その結果、上述した視聴位置劣化問題が発生してしまう。
【００１６】
このように、視聴位置劣化問題の発生要因は、各プロジェクタの射出光線が、０度から離れた相異なった角度をそれぞれ有していることである。
【００１７】
ところで、視聴位置劣化問題は、１台のプロジェクタからなるリアプロジェクタシステムにおいても同様に発生する。なぜならば、プロジェクタからスクリーンに照射される光のうち、プロジェクタの中心からずれた位置に照射される光線の角度は０度とはならず所定の角度を持ってしまうためである。例えば、プロジェクタ１−１のみからなるリアプロジェクタシステムが採用された場合、ユーザにとっては、図２の曲線r1で示される輝度分布を持った光の像が、点Ａの箇所の像として目に映ることになるからである。
【００１８】
そこで、１台のプロジェクタからなるリアプロジェクタシステムにおける視聴位置劣化問題を解決するために、従来、図３に示されるように、スクリーン２の後方にフレネルレンズ３を配置させる手法を適用している。即ち、プロジェクタ１からの光線は、フレネルレンズ３によりその方向を変えて、スクリーン２に対してほぼ０度の角度で入射される。従って、図３に示されるように、その射出光線の角度は、スクリーン２の何れの位置においてもほぼ０度となり、視聴位置劣化問題を解決することが可能になる。
【００１９】
しかしながら、かかる手法を、タイリング手法が適用されたマルチリアプロジェクタシステムにそのまま適用することはできない。なぜならば、図４に示されるように、ブレンディング領域ではフレネルレンズ３による干渉が生じてしてしまうからである。即ち、図４は、図１の従来のシステムに対して、フレネルレンズ３を適用しようとした場合の図である。この場合、ブレンディング領域４において、フレネルレンズ３による干渉が生じてしまう。
【００２０】
なお、特許文献２には、プロジェクタを偏心させる技術が開示されているが、かかる技術の適用は、特許文献２のような小規模なシステムでは実現可能であるが、大規模なシステムでは実現することは困難である。
【００２１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、タイリング手法が適用された従来のマルチリアプロジェクタシステムに対しても、視聴位置劣化問題を可能な限り解決できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の一側面の画像形成装置は、第１の部分画像の所定の一部分と、第２の部分画像の所定の一部分とを重畳させることで、前記第１の部分画像と前記第２の部分画像とからなる全体画像を、被画像形成対象部の正面に形成させる画像形成装置において、前記被画像形成対象部と、前記第１の部分画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第１の照射部と、前記第２の部分画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第２の照射部と、前記第１の照射部に対応する第１の平凸レンズと、前記第２の照射部に対応する第２の平凸レンズとを備え、前記第１の平凸レンズと前記第２の平凸レンズとの平面側と、前記被画像形成対象部の背面とが対向し、前記第１の平凸レンズの凸面側と、前記第１の照射部の照射側とが対向し、前記第２の平凸レンズの凸面側と、前記第２の照射部の照射側とが対向し、前記第１の照射部と曲率半径rの前記第１の平凸レンズの平凸面との間の距離をt、前記第１の平凸レンズの厚さをt'、前記第１の平凸レンズの屈折率をn'、前記第１の照射部の中心から前記第１の平凸レンズの端までの距離をy、前記第１の照射部からの光線のうちの前記第１の平凸レンズの端に入射される光線の屈折後の光線の前記被画像形成対象部の背面への入射位置から前記第１の照射部の中心までの距離をy'、前記第１の照射部と前記第２の照射部の中心間距離をDとしたとき、r = t * t' * (n' - 1) / {t' - n' * t *(y' / y - 1)}の関係を満たすとともに、r，t，t'，y，y'，n'の各値をそれぞれ決定する際に、y<D/2、かつ、y'>yが成立するように、前記第１の平凸レンズおよび前記第２の平凸レンズがひとつの構造物として構成され、前記被画像形成対象部、前記第１の照射部、前記第２の照射部、前記第１の平凸レンズ、および、前記第２の平凸レンズがそれぞれ配置されている画像形成装置。
【００２４】
さらに、前記被画像形成対象部はソフトスクリーンであり、前記構造物の面のうちの、前記第１の平凸レンズと前記第２の平凸レンズとの平面側の面に、前記ソフトスクリーンの背面が貼られていることができる。
【００２５】
本発明の一側面の画像形成方法は、画像に対応する光が背面に照射されることで、正面に前記画像が形成される画像被画像形成対象部と、第１の画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第１の照射部と、第２の画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第２の照射部と、前記第１の照射部に対応する第１の平凸レンズと、前記第２の照射部に対応する第２の平凸レンズとを備える画像形成装置の画像形成方法であって、前記第１の平凸レンズと前記第２の平凸レンズとの平面側と、前記被画像形成対象部の背面とが対向し、前記第１の平凸レンズの凸面側と、前記第１の照射部の照射側とが対向し、前記第２の平凸レンズの凸面側と、前記第２の照射部の照射側とが対向し、前記第１の照射部と曲率半径rの前記第１の平凸レンズの平凸面との間の距離をt、前記第１の平凸レンズの厚さをt'、前記第１の平凸レンズの屈折率をn'、前記第１の照射部の中心から前記第１の平凸レンズの端までの距離をy、前記第１の照射部からの光線のうちの前記第１の平凸レンズの端に入射される光線の屈折後の光線の前記被画像形成対象部の背面への入射位置から前記第１の照射部の中心までの距離をy'、前記第１の照射部と前記第２の照射部の中心間距離をDとしたとき、r = t * t' * (n' - 1) / {t' - n' * t *(y' / y - 1)}の関係を満たすとともに、r，t，t'，y，y'，n'の各値をそれぞれ決定する際に、y<D/2、かつ、y'>yが成立するように、前記第１の平凸レンズおよび前記第２の平凸レンズがひとつの構造物として構成され、前記被画像形成対象部、前記第１の照射部、前記第２の照射部、前記第１の平凸レンズ、および、前記第２の平凸レンズがそれぞれ配置された状態で、前記第１の照射部からの前記第１の画像に対応する光を、前記第１の平凸レンズを介して前記被画像形成対象部の背面に照射させて、前記被画像形成対象部の正面に前記第１の画像を形成させ、前記第２の照射部からの前記第２の画像に対応する光を、前記第２の平凸レンズを介して前記被画像形成対象部の背面に照射させて、前記被画像形成対象部の正面に前記第２の画像を形成させることで、前記第１の画像と前記第２の画像とからなる画像であって、前記第１の画像の所定の一部分と前記第２の画像の所定の一部分とが重畳された領域を有する前記画像を、前記被画像形成対象部の正面に形成させる。
【００２６】
本発明の一側面の画像形成装置および方法においては、画像に対応する光が背面に照射されることで、正面に前記画像が形成される画像被画像形成対象部と、第１の画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第１の照射部と、第２の画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第２の照射部と、前記第１の照射部に対応する第１の平凸レンズと、前記第２の照射部に対応する第２の平凸レンズとを備える画像形成装置が対象となる。かかる画像形成装置においては、前記第１の平凸レンズと前記第２の平凸レンズとの平面側と前記被画像形成対象部の背面とが対向し、前記第１の平凸レンズの凸面側と前記第１の照射部の照射側とが対向し、前記第２の平凸レンズの凸面側と前記第２の照射部の照射側とが対向し、また、前記第１の照射部と曲率半径rの前記第１の平凸レンズの平凸面との間の距離をt、前記第１の平凸レンズの厚さをt'、前記第１の平凸レンズの屈折率をn'、前記第１の照射部の中心から前記第１の平凸レンズの端までの距離をy、前記第１の照射部からの光線のうちの前記第１の平凸レンズの端に入射される光線の屈折後の光線の前記被画像形成対象部の背面への入射位置から前記第１の照射部の中心までの距離をy'、前記第１の照射部と前記第２の照射部の中心間距離をDとしたとき、r = t * t' * (n' - 1) / {t' - n' * t *(y' / y - 1)}の関係を満たすとともに、r，t，t'，y，y'，n'の各値をそれぞれ決定する際に、y<D/2、かつ、y'>yが成立するように、前記第１の平凸レンズおよび前記第２の平凸レンズがひとつの構造物として構成され、前記被画像形成対象部、前記第１の照射部、前記第２の照射部、前記第１の平凸レンズ、および、前記第２の平凸レンズがそれぞれ配置されている。この状態で、前記第１の照射部からの前記第１の画像に対応する光が、前記第１の平凸レンズを介して前記被画像形成対象部の背面に照射され、前記被画像形成対象部の正面に前記第１の画像が形成され、また、前記第２の照射部からの前記第２の画像に対応する光が、前記第２の平凸レンズを介して前記被画像形成対象部の背面に照射されて、前記被画像形成対象部の正面に前記第２の画像を形成されると、その結果として、前記第１の画像と前記第２の画像とからなる画像であって、前記第１の画像の所定の一部分と前記第２の画像の所定の一部分とが重畳された領域を有する前記画像が、前記被画像形成対象部の正面に形成される。
【発明の効果】
【００２７】
以上のごとく、本発明によれば、第１の部分画像の所定の一部分と、第２の部分画像の所定の一部分とが重畳された領域、即ち、ブレンディング領域を有する画像を形成させることができる。特に、かかる画像を見るユーザに対して、その画像を見る際のユーザの存在位置によらず、ブレンディング領域を目立たなくさせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、請求項に記載の構成要件と、明細書又は図面における具体例との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする具体例が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、構成要件に対応するものとして、ここには記載されていない具体例があったとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、具体例が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その具体例が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００２９】
さらに、この記載は、明細書又は図面に記載されている具体例に対応する発明が、請求項に全て記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書又は図面に記載されている具体例に対応する発明であって、この出願の請求項には記載されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００３０】
本発明の一側面の画像形成装置（例えば図５のマルチリアプロジェクタシステム）は、
第１の部分画像の所定の一部分と、第２の部分画像の所定の一部分とを重畳させることで、前記第１の部分画像と前記第２の部分画像とからなる全体画像を、被画像形成対象部の正面に形成させる画像形成装置において、
前記被画像形成対象部（例えば図５のスクリーン２）と、
前記第１の部分画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第１の照射部（例えば図５のプロジェクタ１−０乃至１−２のうちの所定の１つ。ここではプロジェクタ１−１とする）と、
前記第２の部分画像に対応する光を、前記被画像形成対象部の背面に照射させる第２の照射部（例えば図５のプロジェクタ１−０１乃至１１−２のうちの所定の１つ。ここではプロジェクタ１−２とする）と、
前記第１の照射部に対応する第１の平凸レンズ（例えばここでは図５の平凸レンズ１１−１）と、
前記第２の照射部に対応する第２の平凸レンズ（例えばここでは図５の平凸レンズ１１−２）と
を備え、
前記第１の平凸レンズと前記第２の平凸レンズとの平面側と、前記被画像形成対象部の背面とが対向し、
前記第１の平凸レンズの凸面側と、前記第１の照射部の照射側とが対向し、
前記第２の平凸レンズの凸面側と、前記第２の照射部の照射側とが対向し、
前記第１の照射部と曲率半径rの前記第１の平凸レンズの平凸面との間の距離をt、前記第１の平凸レンズの厚さをt'、前記第１の平凸レンズの屈折率をn'、前記第１の照射部の中心から前記第１の平凸レンズの端までの距離をy、前記第１の照射部からの光線のうちの前記第１の平凸レンズの端に入射される光線の屈折後の光線の前記被画像形成対象部の背面への入射位置から前記第１の照射部の中心までの距離をy'、前記第１の照射部と前記第２の照射部の中心間距離をDとしたとき、
r = t * t' * (n' - 1) / {t' - n' * t *(y' / y - 1)}
の関係を満たすとともに、r，t，t'，y，y'，n'の各値をそれぞれ決定する際に、y<D/2、かつ、y'>yが成立するように、
前記第１の平凸レンズおよび前記第２の平凸レンズがひとつの構造物として構成され、
前記被画像形成対象部、第１の照射部、前記第２の照射部、前記第１の平凸レンズ、および、前記第２の平凸レンズがそれぞれ配置されている（例えば図５と図６参照）。
【００３２】
なお、本発明の一側面の画像形成方法は、上述した本発明の一側面の画像形成装置に対応する方法である。
【００３３】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３４】
図５は、本発明が適用される画像形成装置としての、タイリング手法が適用されたマルチリアプロジェクタシステムの一実施形態の構成例を示している。即ち、本明細書において、システムとは、複数の装置や部品等により構成される装置全体を表すものである。
【００３５】
図５のうちの左側の図は、画像形成装置の側面図を示しており、右側の図は、画像形成装置のうちの後述する平凸レンズアレイ１１の背面図を示している。
【００３６】
図５の例では、マルチリアプロジェクタシステム（画像形成装置）は、３台のプロジェクタ１−０乃至１−３、スクリーン２、および、平凸レンズアレイ１１を含むように構成されている。
【００３７】
なお、以下、３台のプロジェクタ１−０乃至１−３を個々に区別する必要がない場合、プロジェクタ１と称する。
【００３８】
プロジェクタ１は、３原色に対応する波長成分の光を含む３原色光をスクリーン２に照射（投射）することで、そのスクリーン２にカラー画像を表示することができる。
【００３９】
即ち、図５の例では、３台のプロジェクタ１−０，１−１，１−２のそれぞれにより３枚の部分画像がスクリーン２に形成され、その結果、それらの３枚の部分画像から構成される全体画像がスクリーン２に形成されることになる。この場合、プロジェクタ１−０，１−１の２枚の部分画像によるブレンディング領域と、プロジェクタ１−１，１−２の２枚の部分画像によるブレンディング領域とがスクリーン２に形成される。
【００４０】
なお、図１と図５との符号を比較すればわかるように、プロジェクタ１とスクリーン２は、従来のものをそのまま採用することができる。また、プロジェクタ１の台数は、３台に限定されず、２台以上であれば任意の台数でよい。さらにまた、部分画像の重ね合わせの方向も、図５の例ではスクリーン２に対して上下方向とされたが、図５の例に限定されず、例えばスクリーン２に対して左右方向を採用してもよいし、また例えば、スクリーン２に対して上下方向と左右方向との組み合わせを採用してもよい。
【００４１】
図５の例では、平凸レンズアレイ１１は、例えばプラスチック、ガラス、アクリルなどの素材で作成された３つの平凸レンズ１１−０乃至１１−２を、プロジェクタ１−０，１−１，１−２の配置方向（図５の例ではスクリーン２に対して上下方向）に配置させて組み合わせたものである。即ち、平凸レンズ１１−０乃至１１−２のそれぞれは、プロジェクタ１−０乃至１−２のそれぞれに対応している。
【００４２】
この場合、また、各平凸レンズ１１−０乃至１１−２は、お互いをつなぎ合わせることができるように、図５の右側の図に示されるように、背面から見て長方形となるように切断するとよい。
【００４３】
また、各平凸レンズ１１−０乃至１１−２の平面側にスリーン２の背面を配置させ、各平凸レンズ１１−０乃至１１−２のそれぞれの凸面側に、対応するプロジェクタ１−０乃至１−２のそれぞれを配置させる。
【００４４】
さらにまた、各平凸レンズ１１−０乃至１１−２の凸面のそれぞれが、対応するプロジェクタ１−０乃至１−２のそれぞれの光線と、ブレンディング領域を形成させるためのもう一台のプロジェクタ１の光線とが交わる前に存在するように、平凸レンズアレイ１１を構成したり、各プロジェクタ１，スクリーン２，平凸レンズアレイ１１の配置を行うとよい。
【００４５】
ここに、「ブレンディング領域を形成させるためのもう一台のプロジェクタ１」とは、平凸レンズ１１−０に対応するプロジェクタ１−０に対してはプロジェクタ１−１をいい、平凸レンズ１１−１に対応するプロジェクタ１−１に対してはプロジェクタ１−０，１−２をいい、また、平凸レンズ１１−２に対応するプロジェクタ１−２に対してはプロジェクタ１−１をいう。
【００４６】
また、２つのプロジェクタ１の光線が交わる前とは、スクリーン２の画像を見るユーザから見て（図５中左から右に向かう方向に見て）、２つのプロジェクタ１の光線が交わる位置よりも、プロジェクタ１が配置されている方向に所定の距離だけ離間した位置をいう。即ち、２つのプロジェクタ１の光線は、各平凸レンズ１１−０乃至１１−２の内部で交わることになる。
【００４７】
具体的には例えば、図６に示されるように各値を記述するとする。即ち、プロジェクタ１−１と曲率半径ｒの平凸レンズ１１−１の平凸面ａとの間の距離をｔと、平凸レンズ１１−１の厚さをｔ'と、それぞれ記述するとする。また、プロジェクタ１−１と平凸レンズ１１−１の平凸面ａとの間の空間の屈折率をn(=1)と、平凸レンズ１１−１の屈折率をn'と、それぞれ記述するとする。また、平凸レンズ１１−１の半径（プロジェクタ１−１の中心から平凸レンズ１１−１の端までの距離）をyと、プロジェクタ１−１からの光線のうちの、平凸レンズ１１−１の端に入射される光線の入射角をuと、その光線の屈折後の角度をu'と、その屈折後の光線のスクリーン２の背面への入射位置からプロジェクタ１−１の中心までの距離をy'と、それぞれ記述するとする。また、プロジェクタ１−１，１−２の中心間距離をＤと記述するとする。
【００４８】
また、近軸光線追跡を用いて近似することで、sinu=u，cosu=1とすることができる。また、必要条件として、２つのプロジェクタ１の光線が平凸レンズアレイ１１の内部で交わる必要があるので、y<D/2が成立する必要があり、かつ、ブレンディング領域が存在する必要があるので、y'>yが成立する必要がある。
【００４９】
この場合、伝播の式より次の式（１）が、屈折の式より次の式（２）が、伝播の式より次の式（３）が、それぞれ満たされる。
【００５０】
y = u * t                      ・・・（１）
n'*u' = n*u - y*(n' - n)/r      ・・・（２）
y' = y + u' * t'                ・・・（３）
【００５１】
ここで、式（１），式（３）を式（２）に代入して、u，u'を消去すると、次の式（４）が成立する。
r = t * t' * (n' - 1) / {t' - n' * t *(y' / y - 1)}      ・・・（４）
【００５２】
従って、式（４）を満たすようにr，t，t'，y,y'，n'の各値をそれぞれ決定（設計）し、各決定値（設定値）に従って、平凸レンズアレイ１１を構成させたり（製作したり）、各プロジェクタ１，スクリーン２，平凸レンズアレイ１１の配置を行うとよい。その結果、［発明が解決しようとする課題］において図４を用いて説明した干渉、即ち、ブレンディング領域４で生じていたフレネルレンズ３による干渉を回避することができる。
【００５３】
さらに、このような平凸レンズアレイ１１を採用することで、ブレンディング領域における射出光線の角度が０度（スクリーン２の画像形成面の法線方向であって、図５中水平方向）により一段と近づくように、各プロジェクタからの光線をブレンディング領域に集光することが可能になる。その結果、［発明が解決しようとする課題］において上述した視聴位置劣化問題を可能な限り解決することが可能になる。
【００５４】
具体的には、図５の例では、スクリーン２上の点Ｂの箇所が、ブレンディング領域のつなぎ目の箇所となるが、かかる点Ｂにおける射出光線の輝度分布は、図７に示されるようになる。
【００５５】
図７において、曲線r1'は、プロジェクタ１−１の射出光線の輝度分布を示している。曲線r2'は、プロジェクタ１−２の射出光線の輝度分布を示している。その結果、プロジェクタ１−１とプロジェクタ１−２とのトータルの射出光線の輝度分布は、曲線rt'に示されるようになる。
【００５６】
図２の曲線rtと、図７の曲線rt'とを比較すると明らかなように、平凸レンズアレイ１１を採用することで、プロジェクタ１−１とプロジェクタ１−２とのトータルの射出光線の輝度分布は、理想的な輝度分布により一段と近づくようになる。
【００５７】
この場合、ユーザにとっては、図７の曲線rt'で示される輝度分布を有する光に対応する像、即ち、プロジェクタ１−１とプロジェクタ１−２とのトータルの射出光線に対応する像が、点Ｂの箇所、即ち、ブレンディング領域のつなぎ目の箇所の像として目に映ることになる。従って、ユーザにとっては、点Ｂの箇所の像を見る場合に、その視聴位置がたとえ変化したとしても、ほぼ同様の見え方になる。即ち、上述した視聴位置劣化問題はほぼ発生しないことになる。
【００５８】
さらにまた、図５のマルチリアプロジェクタシステムを構築する場合、例えば図８の右側の図に示されるように、平凸レンズアレイ１１を構成する各平凸レンズ１１−０乃至１１−２のそれぞれを切り込み部材２１（以下、枠２１と称する）に対して固定することで、平凸レンズアレイ１１を枠２１に取り付けることが可能である。この場合、枠２１の材質は特に限定されないが、鉄等の強度の強いものが好適である。
【００５９】
この場合、平凸レンズアレイ１１が枠２１に取り付けられた結果として、図８の左側の図に示されるような構造物３１が得られることになる。即ち、図８の左側の図は、構造物３１を背面から見た場合、即ち、プロジェクタ１−１側から見た場合の図である。
【００６０】
換言すると、枠２１を用意することで、平凸レンズアレイ１１を予め構成しておく必要はなくなり、各平凸レンズ１１−０乃至１１−２といったモジュール単位で製作して、各モジュール（各平凸レンズ１１−０乃至１１−２）をそれぞれ枠２１に固定することで、各平凸レンズアレイ１１を構造物３１として容易に構成することが可能になる。
【００６１】
さらに、この場合、かかる構造物３１の前面（図８の左側の図に示される背面の反対側の面）、即ち、各平凸レンズ１１−０乃至１１−２の平面側に対して、ソフトスクリーンとしてのスクリーン２（以下、ソフトスクリーン２と称する）を壁紙のように張ることで、一枚のハードスクリーンを容易に実現できる。
【００６２】
即ち、従来より、リアプロジェクタシステムは大規模に用いることが多く、スリーンも大きくなることが多い。小さなスリーンの場合には、従来でもハードスリーンを導入することが可能であったが、大きなハードスリーンは搬入搬出の際の出入口の問題などもあり導入が困難であった。例えば天井から床まで壁一面のディスプレイを一枚のハードスリーンで実現することは従来ではほぼ不可能であった。また、複数のハードスリーンをつなぎ合わせること自体は従来でも可能であったが、その際には必ず繋ぎ目が見えてしまい視覚的劣化を引き起こしていた。
【００６３】
これに対して、天井から床までの大きさの枠（図８の例では枠２１）を室内で予め製作しておき、その枠２１にはめ込む各モジュール（図８の例では、３つの平凸レンズ１１−０乃至１１−２）を室内に運び込み、それらの各モジュールを枠２１にはめこんで構造物３１を製作し、その構造物３１の前面に対して、天井から床までの大きさのソフトスクリーン２を貼り付けることで、天井から床まで壁一面の大きさの一枚のハードスリーンが容易に実現可能になる。さらに、この場合、ディフューザとなるとともにモジュール間の繋ぎ目を隠すことも可能になる。
【００６４】
以上説明したように、上述した図５の構成等の本発明の画像形成装置（タイリング手法が適用されたマルチリアプロジェクタシステム）を採用することで、射出光線の違いからおきるブレンディング領域の視覚的劣化を軽減すること、即ち、上述した視聴位置劣化問題の解決を可能な限り図ることが可能になる。また、大規模なリアプロジェクタシステムのハードスリーンを容易に作ることも可能になる。さらにまた、図１と図５とを比較すると容易にわかることであるが、従来と比較してブレンディング領域が少なくて良好な画像が得られるので、画素を有効に使えるようにもなる。
【００６５】
なお、本発明は、上述した例に限定されない。例えば、本発明が適用される画像形成装置は、上述した例ではプロジェクタとして構成されたが、上述した例に限定されず、単に、所定の部分画像に対応する光を、スクリーン等の被画像形成対象部の背面に照射させる機能を有していれば、その構成は特に限定されない。
【００６６】
また、被画像形成対象部は、上述した例ではスクリーンとされたが、上述した例に限定されず、白色の壁等様々なものを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】従来のマルチリアプロジェクタシステムの構成例を示す図である。
【図２】図１の従来のマルチリアプロジェクタシステムによりスクリーンに形成されるブレンディング領域における射出光線の輝度分布の例を示す図である。
【図３】フレネルレンズを用いた従来のリアプロジェクタの構成例を示す図である。
【図４】フレネルレンズを、図１の従来のマルチリアプロジェクタシステムに適用した場合に生ずるフレネルレンズ同士の干渉を説明する図である。
【図５】本発明が適用される画像形成装置としての、マルチリアプロジェクタシステムの構成例を示す図である。
【図６】図５のマルチリアプロジェクタシステムを設計するために必要な値を説明する図である。
【図７】図５の本発明のマルチリアプロジェクタシステムによりスクリーンに形成されるブレンディング領域における射出光線の輝度分布の例を示す図である。
【図８】図５のマルチリアプロジェクタシステムにおける平凸レンズの固定手法を説明する図である。
【符号の説明】
【００６８】
１−０乃至１−２  プロジェクタ，  ２  スクリーン，  １１  平凸レンズアレイ，  １１−０乃至１１−２  平凸レンズ，  ２１  枠，  ３１  構造物
【図１】
0004674581.tif 000002
【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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