(57)【要約】【課題】  自由な位置に設置された２つのスクリーンが歪みの無い映像を表示可能に、元々の映像を変形して投射する映像投射装置を提供すること。【解決手段】  映像投射装置１において、本体装置４は、各前記スクリーンで表示されるべき少なくとも１つの矩形形状又は台形形状の画像を含む投射画像を生成し、光源からの光と、生成された投射画像とから、投射光を生成し、さらに、生成された投射光を投射する。また、分岐部材５は、投射光を複数に分岐して、それぞれが対象となる前記スクリーン２及び３で表示されるべき画像を含む複数の分岐光を出射する。【選択図】  図１ 
2005077715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に設置された複数のスクリーンに対して映像を投射する映像投射装置であって、
光源と、
各前記スクリーンで表示されるべき少なくとも１つの矩形形状又は台形形状の画像を含む投射画像を生成する投射画像生成部と、
前記光源からの光と、前記投射画像生成部で生成された投射画像とから、投射光を生成する投射光生成部と、
前記投射光生成部で生成された投射光を投射する投射光学系と、
前記投射光を複数に分岐して、それぞれが対象となる前記スクリーンで表示されるべき画像を含む複数の分岐光を出射する分岐部材とを備える、映像投射装置。
【請求項２】
前記分岐部材は、
前記投射光の一部を全透過させる全透過部と、
前記投射光の他の一部又は全てを全反射させる全反射部とを含む、請求項１に記載の映像投射装置。
【請求項３】
前記分岐部材は、前記投射光を互いに異なる複数の方向に全反射させる複数の全反射部を含む、請求項１に記載の映像投射装置。
【請求項４】
前記複数の全反射部は水平方向に並ぶ、請求項３に記載の映像投射装置。
【請求項５】
前記複数の全反射部は鉛直方向に並ぶ、請求項３に記載の映像投射装置。
【請求項６】
前記分岐部材は、
前記投射光の一部を反射させ、残りの一部を透過させる半透過部と、
前記半透過部の透過光を、自身が有する非平面で全反射させる全反射部とを含む、請求項１に記載の映像投射装置。
【請求項７】
前記複数のスクリーンのいずれかで生じうる台形歪みを補正するための補正量を記憶する補正量記憶部をさらに備え、
前記投射画像生成部は、前記補正量記憶部に記憶された補正量に基づいて、各前記スクリーンで表示されるべき台形画像を含む投射画像を生成する、請求項１に記載の映像投射装置。
【請求項８】
前記投射画像生成部は、
前記補正量記憶部に記憶された補正量に基づいて、各前記スクリーンで表示されるべき台形画像を、入力画像から生成し、
前記補正量記憶部に記憶された補正量に基づいて、各前記スクリーンで表示されるべき台形画像を、入力画像を水平方向に反転させた画像から生成し、さらに、
生成した複数の台形画像が、自身の横方向に並ぶ投射画像を生成する、請求項７に記載の映像投射装置。
【請求項９】
前記投射画像生成部は、
前記補正量記憶部に記憶された補正量に基づいて、各前記スクリーンで表示されるべき複数の台形画像を生成し、
生成した複数の台形画像が、自身の縦方向に並ぶ投射画像を生成する、請求項７に記載の映像投射装置。
【請求項１０】
外部に設置された複数のスクリーンに対して映像を映像投射装置が投射するための映像投射方法であって、
各前記スクリーンで表示されるべき１つ又は複数の画像を含む投射画像を生成する投射画像生成ステップと、
光源で生成される光と、前記投射画像生成ステップで生成された投射画像とから、投射光を生成する投射光生成ステップと、
前記投射光生成ステップで生成された投射光を投射する投射ステップと、
前記投射ステップで投射された投射光を複数に分岐して、それぞれが対象となる前記スクリーンで表示されるべき画像を含む複数の分岐光を出射する分岐ステップとを備える、映像投射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像投射装置及び方法に関し、より特定的には、複数のスクリーンに映像を投射する映像投射装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の後部座席におけるエンターテインメントシステム（以下、ＲＳＥ（Ｒｅａｒ−Ｓｅａｔ  Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ）システムと称する）の普及が進んでいる。このようなＲＳＥにおける映像表示装置の種類として、ディスプレイ本体の表示体に表示した画像源をユーザが直接観視する直視型と、映像投射装置内において比較的小さな表示体で生成される画像を光学系で拡大し、さらに外部に設置されたスクリーンに投射する投射型がある。
【０００３】
図１４は、従来のＲＳＥシステム（以下、第１のＲＳＥシステムと称する）の構成例を示す模式図である。図１４において、第１のＲＳＥシステムは、車両の後部座席９０１及び９０２に着座した同乗者のそれぞれが快適に映像を観視できるように、第１の映像投射装置９０３、第２の映像投射装置９０４、第１のスクリーン９０５及び第２のスクリーン９０６を備えている。第１の映像投射装置９０３及び第２の映像投射装置９０４は双方ともに、上述の投射型であり、典型的には、各後部座席９０１及び９０２に取り付けられるヘッドレストの間にそれぞれ設置される。また、第１のスクリーン９０５は、車両における左側の前部座席９０７の背面に取り付けられるヘッドレストの背面に取り付けられる。このような第１のスクリーン９０５に対して、第１の映像投射装置９０３は映像を投射する。また、第２のスクリーン９０６は、右側の前部座席９０８に取り付けられるヘッドレストの背面に取り付けられる。第２の映像投射装置９０４は、このような第２のスクリーン９０６に対して、映像を投射する。
【０００４】
ここで、図１５は、図１４に示す映像投射装置９０３又は９０４の詳細な構成を示すブロック図である。図１５において、映像投射装置９０３又は９０４は、映像生成部１００１、光源１００２、照明光学系１００３、投射光生成部１００４、投射光学系１００５、及び投射レンズ部１００６を備えている。
【０００５】
映像生成部１００１は、投射すべき映像を表すデータ（以下、映像データと称する）を生成して、投射光形成部１００４に出力する。光源１００２は光を生成し出力する。照明光学系１００３は、光源１００２からの出力光を、適切な特性を有する光に変換して、投射光生成部１００４に出力する。ここで、適切な特性とは、後段の投射光生成部１００４が投射光を形成するために適した特性である。投射光生成部１００４は、例えば透過型液晶パネルであり、映像生成部１００１から出力された映像データに従って映像を表示し、さらに、照明光学系１００３からの出力光を透過させることにより、映像を含む投射光を発生する。このような投射光が、投射光学系１００５及び投射レンズ部１００６を通じて、外部に設置された第１のスクリーン９０５又は第２のスクリーン９０６に向けて投射される（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００６】
また、映像投射装置がスクリーンに対して斜め方向から映像を投射する場合、光路長差による表示映像に歪みが生じる場合がある。このような歪みを補正するために、いわゆる台形歪み補正と呼ばれる処理が映像投射装置内で行われる。
【０００７】
ここで、図１６Ａ〜図１６Ｄは、台形歪みの発生原理を示す模式図である。具体的には、図１６Ａには、上方から見た時の映像投射装置１１０１及びスクリーン１１０２が示されており、映像投射装置１１０１は、スクリーン１１０２に対して斜め方向から、映像を投射する。この時、映像投射装置１１０１から投射された映像を光軸方向から見ると、映像は、図１６Ｂの斜線領域で示されるように、映像生成部１００１（図１５参照）で生成された通り、歪みの無い矩形形状を有している。しかし、映像投射装置１１０１がスクリーン１１０２に正対しておらず、かつ、投射映像の左辺側の光路長ａ１が、右辺側の光路長ａ２よりも長い場合には、図１６Ｃの斜線領域に示されるように、スクリーン１１０２上には、左辺の方が右辺よりも長い台形形状を有する映像が表示される。このような映像はユーザに違和感を与えるので、映像投射装置１１０１では、台形歪み補正処理が行われる。つまり、光路長ａ１及びａ２の差の影響を考慮して、映像投射装置１１０１は、元々の映像に対して信号処理を行って、図１６Ｄの斜線領域に示されるように、右辺が左辺よりも大きな台形形状の映像を生成する。このように変形された映像が映像投射装置１１０１からスクリーン１１０２に向けて投射される。その結果、スクリーン１１０２には、図１６Ｄの斜線領域に示されるように、矩形形状を有する映像が表示される。これによって、ユーザに違和感を与えない映像を提供することが可能となる。
【０００８】
ところで、図１４のＲＳＥシステムによると、２個の映像投射装置９０３及び９０４が必要であることから、ＲＳＥシステムの導入時におけるコスト及び、消費電力が大きくなることによるランニングコストが大きくなる。そのため、１つの映像投射装置により、２つのスクリーンに映像を投射可能なＲＳＥシステム（以下、第２のＲＳＥシステムと称する）が提案されている。図１７は、第２のＲＳＥシステムの構成例を示す模式図である。図１７において、第２のＲＳＥシステムは、映像投射装置１２０１、半透過ミラー１２０２、全反射ミラー１２０３、第１のスクリーン１２０４及び第２のスクリーン１２０５を備えている。映像投射装置１２０１は、映像を半透過ミラー１２０２に投射する。半透過ミラー１２０２は、映像投射装置１２０１からの入射光（つまり、映像）の一部を第１のスクリーン１２０４に向けて反射し、残りの入射光を透過させる。その結果、透過光は、全反射ミラー１２０３に入射される。全反射ミラー１２０３は、入射光を第２のスクリーン１２０５に向けて反射する（例えば、特許文献１を参照）。
【非特許文献１】Ｏ  ｐｌｕｓ  Ｅ，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．２２（２０００年３月）  ｐｐ．２９５−３４０），株式会社新技術コミュニケーションズ．
【特許文献１】特開平８−２５１５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、第２のＲＳＥシステムでは、２つのスクリーン１２０４及び１２０５が互いに対向する位置にしか設置出来ないという問題点がある。さらに、半透過ミラー１２０２が第１のスクリーン１２０４に向けて入射光を反射し、全反射ミラー１２０３が第２のスクリーン１２０５に向けて入射光を反射するため、第１のスクリーン１２０４及び第２のスクリーン１２０５を離れた位置に設置しようとすると、半透過ミラー１２０２及び全反射ミラー１２０３の間隔を広くとることが要求されるという問題点がある。ここで、両ミラー１２０２及び１２０３の向きを高精度に調整することで、両ミラー１２０２及び１２０３を狭くした状態で、両スクリーン１２０４及び１２０５に映像を表示させることもできる。しかしながら、この場合には、両スクリーン１２０４及び１２０５に矩形形状の映像を表示できるように、映像投射装置１２０１が映像に台形歪み補正処理を行うことが難しいという問題点が顕在化してくる。
【００１０】
それ故に、本発明の目的は、自由な位置に設置された２つのスクリーンが歪みの無い映像を表示可能に、元々の映像を変形して投射する映像投射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の第１の局面は、外部に設置された複数のスクリーンに対して映像を投射する映像投射装置であって、光源と、各スクリーンで表示されるべき少なくとも１つの矩形形状又は台形形状の画像を含む投射画像を生成する投射画像生成部と、光源からの光と、投射画像生成部で生成された投射画像とから、投射光を生成する投射光生成部と、投射光生成部で生成された投射光を投射する投射光学系と、投射光を複数に分岐して、それぞれが対象となるスクリーンで表示されるべき画像を含む複数の分岐光を出射する分岐部材とを備える。
【００１２】
分岐部材は例示的には、投射光の一部を全透過させる全透過部と、投射光の他の一部又は全てを全反射させる全反射部とを含む。
【００１３】
分岐部材は例示的には、投射光を互いに異なる複数の方向に全反射させる複数の全反射部を含む。ここで、複数の全反射部は水平方向又は鉛直方向に並ぶ。
【００１４】
分岐部材は、投射光の一部を反射させ、残りの一部を透過させる半透過部と、半透過部の透過光を、自身が有する非平面で全反射させる全反射部とを含む。
【００１５】
映像投射装置は、複数のスクリーンのいずれかで生じうる台形歪みを補正するための補正量を記憶する補正量記憶部をさらに備える。ここで、投射画像生成部は、補正量記憶部に記憶された補正量に基づいて、各スクリーンで表示されるべき台形画像を含む投射画像を生成する。
【００１６】
投射画像生成部は、補正量記憶部に記憶された補正量に基づいて、各スクリーンで表示されるべき台形画像を、入力画像から生成し、補正量記憶部に記憶された補正量に基づいて、各スクリーンで表示されるべき台形画像を、入力画像を水平方向に反転させた画像から生成し、さらに、生成した複数の台形画像が、自身の横方向に並ぶ投射画像を生成する。
【００１７】
投射画像生成部は、補正量記憶部に記憶された補正量に基づいて、各スクリーンで表示されるべき複数の台形画像を生成し、生成した複数の台形画像が、自身の縦方向に並ぶ投射画像を生成する。
【００１８】
また、本発明の第２の局面は、外部に設置された複数のスクリーンに対して映像を投射する映像投射方法であって、各スクリーンで表示されるべき１つ又は複数の画像を含む投射画像を生成する投射画像生成ステップと、光源で生成される光と、投射画像生成ステップで生成された投射画像とから、投射光を生成する投射光生成ステップと、投射光生成ステップで生成された投射光を投射する投射ステップと、投射ステップで投射された投射光を複数に分岐して、それぞれが対象となるスクリーンで表示されるべき画像を含む複数の分岐光を出射する分岐ステップとを備える。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１及び第２の局面によれば、映像投射装置は、複数のスクリーンで矩形形状の表示画像を表示できるように投射画像を生成し、さらに、分岐部材は、投射光を複数に分岐して、それぞれが対象となるスクリーンで表示されるべき画像を含む複数の分岐光を出射する。これによって、映像投射装置及び複数のスクリーンについて設置位置の自由度が上がり、さらに、各スクリーンには台形歪みの無い映像が表示されるという技術的効果を、第１及び第２の局面は奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る映像投射装置１を備えるＲＳＥシステムの大略的な構成を示す模式図である。図１において、ＲＳＥシステムは、映像投射装置１以外に、第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３を備える。映像投射装置１は、予め定められた位置に設置される第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３に向けて映像を投射するために、本体装置４及び、分岐部材５を支持する支持部材６を備える。なお、図１では、分岐部材５は、図示の都合上、支持部材６から離れた位置に描かれている。
【００２１】
図２に示すように、本体装置４は、図１５に示す映像投射装置９０３又は９０４と比較すると、第１の補正量記憶部９、第２の補正量記憶部１０及び投射画像生成部１１をさらに備える点で相違する。それ以外に、映像投射装置９０３又は９０４と、本体装置４との間には構成上の相違点は無いので、図２において、図１５に示す構成に相当するものには同１の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００２２】
第１の補正量記憶部９は、第１のスクリーン２に表示される映像に対して必要な第１の台形歪み補正量を記憶する。
【００２３】
第２の補正量記憶部１０は、第２のスクリーン３に表示される映像に対して必要な第２の台形歪み補正量を記憶する。
【００２４】
ここで、第１の補正量記憶部９及び第２の補正量記憶部１０の記憶内容は外部から変更可能である。具体的には、映像投射装置１と、第１のスクリーン２及び／又は第２のスクリーン３との配置関係に応じて、第１の補正量記憶部９及び／又は第２の補正量記憶部１０の台形歪み補正量は適切に書き換えられる。
【００２５】
投射画像生成部１１は、映像生成部１００１から映像を受け取る。その後、投射画像生成部１１は好ましくは、第１の補正量記憶部９及び第２の補正量記憶部１０に記憶される各台形歪み補正量を参照して、受け取った映像を構成する各フレームから、図３に示すような投射画像ＰＩを生成する。具体的には、投射画像生成部１１は、第１の補正量記憶部９内の第１の台形歪み補正量に従って、今回のフレームを変形して、第１の台形画像Ｉａを生成する。投射画像生成部１１は、典型的には同じフレームを左右反転させた後に、第２の補正量記憶部１０に記憶された第２の台形歪み補正量に従って、反転させたフレームを変形して、第２の台形画像Ｉｂを生成する。なお、必要に応じて、投射画像生成部１１は、第１の台形画像Ｉａ及び／又は第２の台形画像Ｉｂを適切な大きさに拡大又は縮小する。以上の第１の台形画像Ｉａ及び第２の台形画像Ｉｂが互いに異なる所定領域に配置された投射画像ＰＩを、投射画像生成部１１は生成する。その後、投射画像生成部１１は、今回作成した投射画像ＰＩを、投射光生成部１００４に与える。その結果、投射レンズ部１００６から、映像を構成する各投射画像ＰＩを含む光が出射される。
【００２６】
ここで、再度図１を参照する。支持部材６は、本体装置４に取り付けられ、分岐部材５を支持する。分岐部材５には、本体装置４からの投射光が入射される。また、分岐部材５は、全透過部７及び全反射ミラー部８を含んでおり、全透過部７は、分岐部材５への入射光の内、少なくとも第１の台形画像Ｉａを含む光を、第１のスクリーン２に向けて透過させる。その結果、第１のスクリーン２には、映像生成部１００１で生成される映像が表示される。このようにして表示された映像にも、第１の台形歪み補正量により台形歪みが生じない。また、全反射ミラー部８は、分岐部材５への入射光の内、少なくとも第２の台形画像Ｉｂを含む光を、第２のスクリーン３に向けて反射させる。その結果、第２のスクリーン３にもまた、映像生成部１００１で生成される映像が表示される。このようにして表示された映像には、第２の台形歪み補正量により台形歪みが生じない。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る映像投射装置１によれば、映像投射装置１、第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３の設置時に、適切な第１の台形歪み補正量及び／又は第２の台形歪み補正量が第１の補正量記憶部９及び／又は第２の補正量記憶部１０に記憶される。その後、本体装置４において、第１の台形歪み補正量及び／又は第２の台形歪み補正量に従って、適切な形状に変形された第１の台形画像Ｉａ及び／又は第２の台形画像Ｉｂを含む投射画像ＰＩが生成される。さらに、分岐部材５により、第１の台形画像Ｉａは、第１のスクリーン２に向けて出射され、第２の台形画像Ｉｂは、第２のスクリーン３に向けて出射される。その結果、第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３のそれぞれには、台形歪みの無い状態で映像が表示される。これによって、映像投射装置１、第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３について設置位置の自由度が上がり、さらに、第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３には、台形歪みの無い映像が表示される。
【００２８】
なお、以上の実施形態において、分岐部材５は、入射光を全透過させる全透過部７を含んでいたが、これに限らず、全反射ミラー部８のみを備えているだけでも構わない。この場合、分岐部材５は、第１の台形画像Ｉａを含む入射光をそのまま第２のスクリーン２に向けて素通りさせる。
【００２９】
また、以上の実施形態では、２つのスクリーン２及び３に同じ映像を表示させる例を説明したが、これに限らず、投射画像生成部１１は、互いに別の映像を構成する画像を使って、投射画像ＰＩを生成しても構わない。
【００３０】
また、以上の実施形態では、分岐部材５が本体装置４に取り付けられていたが、これに限らず、分岐部材５は本体装置４から離れた位置に設置されても良い。
【００３１】
また、以上の実施形態では、映像生成部１００１は、本体装置４に内蔵されていたが、これに限らず、本体装置４は、処理対象となる映像を外部の映像源から得るような構成になっていても良い。
【００３２】
また、以上の実施形態では、映像投射装置１は、２つの台形画像Ｉａ及びＩｂを含む投射画像ＰＩを生成し、投射光を分岐部材５で２方向に分岐していたが、３つ以上の台形画像を含む投射画像を生成して、３方向に分岐しても構わない。
【００３３】
次に、図４のフローチャートを参照して、本体装置４の主要な処理について詳細に説明する。まず、初期条件の１例として、第１の台形歪み補正量として＋ａ％が記憶され、第２の台形歪み補正量として−ｂ％が記憶される。ここで、第１の台形歪み補正量は、より詳しくは、第１のスクリーン２に投射される映像について、右辺を左辺に対してａ％だけ小さくすることを示し、第２の台形歪み補正量は、より詳しくは、第２のスクリーン３に投射される映像について、左辺を右辺に対してｂ％だけ小さくすることを示す。なお、左辺及び右辺のいずれを小さくするかを特定可能にするために、ａ及びｂには正負を表す符号が割り当てられる。上述の例では、符号が正であれば、右辺が短くなり、符号が負であれば、左辺が短くなる。
【００３４】
また、本実施形態では、投射可能な画素数、つまり、投射画像生成部１１が生成する投射画像ＰＩの画素数は、横方向にｃ個であり、縦方向にｄ個であるとする。
【００３５】
このような条件下で、映像投射装置１に電源電圧が与えられると、投射画像生成部１１は、上述のような第１及び第２の台形歪み補正量を読み出す（図４；ステップＳ１０１）。次に、投射画像生成部１１には、映像生成部１００１から、処理対象となる画像（フレーム）が入力される（ステップＳ１０２）。その後、投射画像生成部１１は、入力画像と同じ縦横比で、しかも横方向の画素数がｃ／２以下である中間画像を生成する（ステップＳ１０３）。
【００３６】
次に、投射画像生成部１１は、生成した中間画像から、第１の台形画像Ｉａ及び第２の台形画像Ｉｂを生成する（Ｓ１０４）。具体的には、中間画像の右辺に対して、（１００−ａ）％の長さの右辺を有する第１の台形画像Ｉａが作成される。さらに、中間画像を左右反転させたものの左辺に対して、（１００＋ｂ）％の長さの左辺を有する第２の台形画像Ｉｂが作成される。
【００３７】
次に、投射画像生成部１１は、生成した第１の台形画像Ｉａ及び第２の台形画像Ｉｂを図３に示すように所定領域に配置して、投射画像ＰＩを生成し、投射光生成部１００４に出射する（ステップＳ１０５）。
【００３８】
次に、第１の台形歪み補正量及び第２の台形歪み補正量の変更が必要な場合には（ステップＳ１０６）、第１の補正量記憶部９及び第２の補正量記憶部１０の内容が更新される（ステップＳ１０７）。以上のようなステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理は、ステップＳ１０８で、動作終了と判断されるまで繰り返される。
【００３９】
（第１の変型例）
次に、本実施形態の映像投射装置１について、第１の変型例の説明を行う。図５は、第１の変型例に係る映像投射装置１を鉛直上方向から見たときの模式図である。図５において、映像投射装置１は、前述と同様の第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３に向けて映像を投射するために、図１に示すものと比較すると、分岐部材５に代えて、分岐部材５ａを備える点で相違する。それ以外に、図１及び図５に示す両映像投射装置１の間に構成面の相違点は無い。それ故、図５において、図１に示す構成に相当するものには同１の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００４０】
分岐部材５ａは、第１〜第４の全反射ミラー１２〜１５を備えている。
【００４１】
第１の全反射ミラー１２は、反射面を構成する１辺（具体的には、本体装置４から見て左辺）が本体装置４の光軸と直交し、かつ反射面が本体装置４の光軸（一点鎖線参照）に対して９０度以上の角をなすように配置される。このような条件下で、第１の全反射ミラー１２は、分岐部材５ａへの入射光の内、少なくとも第１の台形画像Ｉａを含む光を、第３の全反射ミラー１４に向けて反射させる。第３の全反射ミラー１４は、第１の全反射ミラー１２からの入射光を、第１のスクリーン２に向けて全反射可能な位置に配置される。その結果、第１のスクリーン２には、映像生成部１００１で生成される映像が表示される。
【００４２】
第２の全反射ミラー１３は、本体装置４の光軸を基準として、第１の全反射ミラー１２と水平方向に対称な位置に配置される。第４の全反射ミラー１５は、本体装置４の光軸を基準として、第３の全反射ミラー１４と水平方向に対称な位置に配置される。これによって、第２の全反射ミラー１３は、分岐部材５ａへの入射光の内、少なくとも第２の台形画像Ｉｂを含む光を、第４の全反射ミラー１５に向けて反射させる。第４の全反射ミラー１５は、第２の全反射ミラー１３からの入射光を、第２のスクリーン３に向けて全反射させる。その結果、第２のスクリーン３には、映像生成部１００１で生成される映像が表示される。
【００４３】
以上のような分岐部材５ａによっても、第１の実施形態と同様の技術的効果を得ることが可能となる。さらに、映像投射装置１から、第１のスクリーン２又は第２のスクリーン３までに、同じ個数（本変型例では２個）の全反射ミラーが配置されることとなる。そのため、投射画像生成部１１は、第２の台形画像Ｉｂを作成する際に、中間画像を左右反転させる必要がない。
【００４４】
さらに、分岐部材５ａにおいて、本体装置４の光軸を基準として、第１及び第３の全反射ミラー１２及び１４、並びに第２及び第４の全反射ミラー１３及び１５は互いに左右対称に配置される。そのため、２個のスクリーン２及び３の間の距離を変更した場合に、各全反射ミラー１２〜１５の角度調整、及び／又は、第１及び第２の台形歪み補正量の変更が容易になる。
【００４５】
（第２の変型例）
次に、本実施形態の映像投射装置１について、第２の変型例の説明を行う。図６は、第２の変型例に係る映像投射装置１を鉛直上方向から見たときの模式図である。図６において、映像投射装置１は、前述と同様の第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３に向けて映像を投射するために、図１に示すものと比較すると、分岐部材５に代えて、分岐部材５ｂを備える点で相違する。それ以外に、図１及び図６に示す両映像投射装置１の間に構成面の相違点は無い。それ故、図６において、図１に示す構成に相当するものには同１の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００４６】
分岐部材５ｂは、第１〜第４の全反射ミラー１６〜１９を備えている。
【００４７】
第１の全反射ミラー１６は、図７に示すように、自身の反射面の下辺が本体装置４の光軸（一点鎖線を参照）と第１の所定角度で交差する位置に配置される。ここで、第１の所定角度とは、反射面及び光軸が平行にならずかつ直交しない角度である。ただし、本実施形態では、第３の全反射ミラー１８が本体装置４から見て左側に配置されることから、反射面の下辺と光軸との交点から反射面の下辺の左端までの線分と、本体装置４の光軸とが、９０度を超える第１の所定角度で交差する。このような条件下で、第１の全反射ミラー１６は、分岐部材５ｂへの入射光の内、少なくとも第１の台形画像Ｉａを含む光を、第３の全反射ミラー１８に向けて反射させる。第３の全反射ミラー１８は、第１の全反射ミラー１６からの入射光を、第１のスクリーン２に向けて全反射可能な位置に配置される。その結果、第１のスクリーン２には、映像生成部１００１で生成される映像が表示される。
【００４８】
第２の全反射ミラー１７は、図７に示すように、自身の反射面の上辺が本体装置４の光軸（一点鎖線を参照）と第２の所定角度で交差する位置に配置される。ここで、第２の所定角度とは、反射面及び光軸が平行にならずかつ直交しない角度である。ただし、本実施形態では、第４の全反射ミラー１９が本体装置４から見て右側に配置されることから、反射面の上辺と光軸との交点から反射面の上辺の右端までの線分と、本体装置４の光軸とが、第１の所定角度と同じ第２の所定角度で交差する。このような条件下で、第２の全反射ミラー１７は、分岐部材５ｂへの入射光の内、少なくとも第１の台形画像Ｉａを含む光を、第４の全反射ミラー１９に向けて反射させる。第４の全反射ミラー１９は、第１の全反射ミラー１６からの入射光を、第２のスクリーン３に向けて全反射可能な位置に配置される。その結果、第１のスクリーン２には、映像生成部１００１で生成される映像が表示される。
【００４９】
以上のような分岐部材５ｂによっても、第１の変型例と同様の技術的効果を得ることが可能となる。ただし、投射画像生成部１１は、第２の台形画像Ｉｂを作成する際に、中間画像を左右反転させる必要がない。また、第１の全反射ミラー１６及び第２の全反射ミラー１７は鉛直方向に並ぶように配置されるので、投射画像ＰＩにおいて、第１の台形画像Ｉａ及び第２の台形画像Ｉｂは、図８に示すように縦方向に並ぶ。
【００５０】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る映像投射装置２０を備えるＲＳＥシステムの大略的な構成を示す模式図である。図９において、ＲＳＥシステムは、映像投射装置２０以外に、第１の実施形態と同様の第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３とを備える。映像投射装置２０は、予め定められた位置に設置される第１のスクリーン２及び第２のスクリーン３に向けて映像を投射するために、本体装置２１及び、分岐部材２２を支持する支持部材２３を備える。なお、図９では、分岐部材２１は、図示の都合上、支持部材２３から離れた位置に描かれている。
【００５１】
図１０に示すように、本体装置２１は、図２に示す本体装置４と比較すると、第１の補正量記憶部９、第２の補正量記憶部１０及び投射画像生成部１１の代わりに、補正量記憶部２６及び投射画像生成部２７を備える点で相違する。それ以外に、本体装置４及び２１の間には構成上の相違点は無いので、図１０において、図２に示す構成に相当するものには同１の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００５２】
補正量記憶部２６は好ましくは、第１のスクリーン２に表示される映像に対して必要な台形歪み補正量を記憶する。ここで、補正量記憶部２６の記憶内容は、前述の第１の補正量記憶部９と同様に、外部から変更可能である。
【００５３】
投射画像生成部２７は、映像生成部１００１から映像を受け取る。その後、投射画像生成部２７は好ましくは、補正量記憶部２６に記憶される台形歪み補正量を参照して、受け取った映像を構成する各フレームから、投射画像を生成する。具体的には、投射画像生成部２７は、補正量記憶部２６に記憶された台形歪み補正量に従って、今回のフレームを変形して、例えば台形画像Ｉａ（図３参照）と同様の台形画像Ｉを１つ生成する。その後、今回生成した台形画像を所定領域に含む投射画像ＰＩを、投射画像生成部２７は生成する。その後、投射画像生成部２７は、今回作成した投射画像ＰＩを、投射光生成部１００４に与える。その結果、投射レンズ部１００６から、映像を構成する各投射画像ＰＩを含む投射光が出射される。
【００５４】
ここで、再度図９を参照する。支持部材２３は好ましくは、本体装置２１に取り付けられ、分岐部材２２を支持する。分岐部材２２には、投射レンズ部１００６から出射された光が入射される。また、分岐部材２２は、半透過ミラー２４及び全反射ミラー２５を含んでおり、半透過ミラー２４は、分岐部材２３への入射光の一部を、第１のスクリーン２に向けて反射させる。その結果、第１のスクリーン２には、映像生成部１００１で生成される映像が表示される。このようにして表示された映像には、台形歪み補正量により台形歪みが生じない。さらに、半透過ミラー２４は、分岐部材２３への入射光の残りを、全反射ミラー２５に向けて透過させる。全反射ミラー２５は、自身への入射光を、第２のスクリーン３に向けて反射させる。その結果、第２のスクリーン３にもまた、映像生成部１００１で生成される映像が表示される。
【００５５】
ただし、本実施形態では、台形歪み補正量は第１のスクリーン２上で長方形の映像が表示されるように定められているので、全反射ミラー２５が平面ミラーの場合には、第２のスクリーン３上には、台形形状に歪んでいる映像が表示される。具体的には、各スクリーン２及び３が、本体装置２１及び分岐部材２２から十分に離れていると仮定した場合であって、本体装置２１からの投射光を正面から見たとき、図１１Ａの斜線部分で示すような長方形形状の画像（斜線部分を参照）が含まれていると、第１のスクリーン２で表示される画像を、ユーザが第１のスクリーン２の正面から見ると、図１１Ｂの斜線部分で示すように、表示画像は、右辺が左辺よりも長い台形に歪む。そのため、本実施形態では、第１のスクリーン２側での表示画像が矩形になるように、補正量記憶部２６に記憶される台形歪み補正量に従って、図１１Ｃの斜線部分で示すように、左辺が右辺よりも長い台形画像Ｉを含む投射画像ＰＩが生成される。その結果、第１のスクリーン２上では、図１１Ｄに示すように、長方形状の画像が表示される。しかしながら、全反射ミラー２５が平面ミラーの場合には、第２のスクリーン３で表示される画像を、ユーザが第２のスクリーン３の正面から見ると、図１１Ｅの斜線部分で示すように、左辺が右辺よりも台形形状に歪んでしまう。このような台形歪みを補正するために、全反射ミラー２５は、非平面ミラーであることが好ましい。
【００５６】
具体的には、全反射ミラー２５は、非平面ミラーであり、具体的には、本体装置２１側から見た時における左端側が凸面ミラーとなり、右端側に進むにつれて曲率が小さくなり、右端において平面ミラーとなる。ここで、曲率は、第１のスクリーン２と第２のスクリーン３との各光軸のなす角度に合わせる形で設定される。その結果、凸面ミラー部分における反射光は、平面ミラーでの状態に比べ広がりを持つ形で第２のスクリーン３に投射される。また、全反射ミラー２５の右端側で反射したもの程、反射光の広がりは小さくなる。これによって、第２のスクリーン３上では、長方形形状の映像が表示されるようになる。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係る映像投射装置２０によれば、第１の実施形態と同様に、１台の映像投射装置２０で、複数のスクリーン２及び３に歪みの無い映像を表示させることが可能となる。また、本実施形態では、非平面の全反射ミラー２５により、第２のスクリーン３で生じうる台形歪みを補正しているので、本体装置２１は、１つの台形画像Ｉだけを生成すれば良いので、本体装置２１の構成及び処理を簡素化することができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、投射画像生成部２７は、入力画像を台形形状に変形していたが、これに限らず、本体装置２１の光軸上の投射光が半透過ミラー２４に４５度の角度で入射され、４５度の角度で反射されるように、映像投射装置２０及び第１のスクリーン２を設置した場合には、投射画像生成部２７は、入力画像の形状を変更せずに、投射光生成部１００４に与えても構わない。
【００５９】
また、本実施形態では、全反射ミラー２５は、左端が凸ミラーで、右端が平面ミラーとなるよう構成されていた。しかし、これに限らず、全反射ミラー２５の右端も凸ミラーとしてもよい。この場合も、右端に近づけば近づくほど、面の曲率を小さくする。また、全反射ミラー２５は、第２のスクリーン３の表示画像が第１のスクリーン２の表示画像と同じ大きさになるように構成されることが好ましい。
【００６０】
（変型例）
次に、第２の実施形態の映像投射装置２０について、変型例の説明を行う。図１２は、本変型例に係る映像投射装置２０を鉛直上方向から見たときの模式図である。図１２において、映像投射装置２０は、図９に示すものと比較すると、全反射ミラー２５を含む分岐部材２２が、全反射ミラー２５ａを含む分岐部材２２ａに代わる点で相違する。それ以外に、図９及び図１２に示す映像投射装置２０の間には構成上の相違点は無い。それ故、図１２において、図９に示す構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。
【００６１】
全反射ミラー２５ａは、鉛直上方向から見たときに凹型形状を有する非平面ミラーであり、前述の全反射ミラー２５と同様に、半透過ミラー２４からの出射光を第２のスクリーン３に向けて反射させる。
【００６２】
ここで、説明の便宜上、本体装置２１の光軸上の投射光は、図１２に示すように、半透過ミラー２４に４５度の角度で入射され、４５度の角度で反射されると仮定する。さらに、このような反射光は、第１のスクリーン２に対して９０度の角度で入射されると仮定する。このような仮定下では、本体装置４において、台形画像Ｉａを作成する必要は無く、投射画像生成部２７は、映像生成部１００１からの入力画像をそのままの形状で、投射光生成部１００４に与えればよい。
【００６３】
また、以上の仮定下では、全反射ミラー２５ａには、長方形状の画像を含む光が入射されることになる。ここで、全反射ミラー２５において、入射光に含まれる画像の４頂点が入射される面を、図１３に示すように、面Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤとする。また、このような面Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのそれぞれで、画像の４頂点を含む光は反射され、光路Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ及びＬｄを伝播して、第２のスクリーン３の面Ａ’、Ｂ’、Ｃ’及びＤ’（長方形の４頂点）に当たると仮定する。
【００６４】
本変型例のようなＲＳＥシステムでは、映像投射装置２０、第２のスクリーン３及び全反射ミラー２５の位置は固定であり、既知である。そのため、入射面Ａについて空間上での位置が求められる。さらに、映像投射装置２０、全反射ミラー２５ａ及び第２のスクリーン３の配置関係が既知であることから、面Ａへの入射光に面Ａを何度で交差させれば、面Ａの反射光が面Ａ’に当たるかが求められる。同様にして、面Ｂ、Ｃ及びＤへの入射光に対して、面Ｂ、Ｃ及びＤを何度で交差させれば、面Ｂ、Ｃ及びＤの反射光が面Ｂ’、Ｃ’及びＤ’に当たるかが求められる。同様にして、四角形ＡＢＣＤで囲まれる面内について、面Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤのような微小平面に区切る。同様に、四角形Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’もまた、全反射ミラー２５ａに対応するような微小平面に区切られる。さらに、全反射ミラー２５ａの各微小平面を何度に傾ければ、それぞれの反射光が、第２のスクリーン３において対応する微小平面に当たるかが求められる。このようにして導出された角度を有する各微小平面（面Ａ−Ｄを含む）により、全反射ミラー２５ａを構成することにより、第２のスクリーン３上には、台形歪みの無い映像が表示される。
【００６５】
なお、各微小平面が平面であると、全反射ミラー２５ａにおいて不連続点が生じてしまうので、各微小平面はそれぞれ非平面であり、それらが滑らかに接合するよう、全反射ミラー２５ａは形成される。また、各微小平面を小さくすればするほど、第２のスクリーン３には歪みの無い映像が表示される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る映像投射装置は、それ単体で複数のスクリーンで生じうる台形歪みを補正することができるという技術的効果が要求されるＲＳＥ（Ｒｅａｒ−Ｓｅａｔ  Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ）システム等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】第１の実施形態に係る映像投射装置１を備えるＲＳＥシステムの大略的な構成を示す模式図
【図２】図１に示す本体装置４の内部構成を示すブロック図
【図３】図２に示す投射画像生成部１１で生成される投射画像ＰＩの一例を示す模式図
【図４】図３に示す本体装置４の処理手順を示すフローチャート
【図５】第１の変型例に係る映像投射装置１を鉛直上方向から見たときの模式図
【図６】第２の変型例に係る映像投射装置１を鉛直上方向から見たときの模式図
【図７】図６に示す全反射ミラー１６及び１７の拡大図
【図８】図６の映像投射装置１で生成される投射画像ＰＩの一例を示す模式図
【図９】本発明の第２の実施形態に係る映像投射装置２０を備えるＲＳＥシステムの大略的な構成を示す模式図
【図１０】図９に示す本体装置２１の内部構成を示すブロック図
【図１１Ａ】図９に示す本体装置２１からの投射光を正面から見たときの投射画像の形状を示す模式図
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す投射画像を含む光が投射された場合において、第１のスクリーン２の表示画像を、ユーザが第１のスクリーン２の正面から見たときの形状を示す模式図
【図１１Ｃ】図９に示す本体装置２１で生成される台形画像Ｉの形状を示す模式図
【図１１Ｄ】図１１Ｃに示す台形画像Ｉを含む光が投射された場合において、第１のスクリーン２の表示画像を、ユーザが第１のスクリーン２の正面から見たときの形状を示す模式図
【図１１Ｅ】図１１Ｃに示す台形画像Ｉを含む光が投射された場合において、第２のスクリーン３の表示画像を、ユーザが第２のスクリーン３の正面から見たときの形状を示す模式図
【図１２】第２の実施形態の変型例に係る映像投射装置２０を鉛直上方向から見たときの模式図である。
【図１３】図１２に示す全反射ミラー２５ａの設計方法を説明するための模式図
【図１４】第１のＲＳＥシステムの構成例を示す模式図である。
【図１５】図１４に示す映像投射装置９０３又は９０４の詳細な構成を示すブロック図
【図１６Ａ】台形歪みの発生原理を示す第１の模式図
【図１６Ｂ】台形歪みの発生原理を示す第２の模式図
【図１６Ｃ】台形歪みの発生原理を示す第３の模式図
【図１６Ｄ】台形歪みの発生原理を示す第４の模式図
【図１６Ｅ】台形歪みの発生原理を示す第５の模式図
【図１７】第２のＲＳＥシステムの構成例を示す模式図
【符号の説明】
【００６８】
１，２０  映像投射装置
４  本体装置
５，５ａ，５ｂ，２２，２２ａ  分岐部材
７  全透過部
８  全反射ミラー部
１２〜１４，１６〜１９  第１〜第４の全反射ミラー
２４  半透過ミラー
２５，２５ａ  全反射ミラー
１００１  映像生成部
１００２  光源
１００３  照明光学系
１００４  投射光生成部
１００５  投射光学系
１００６  投射レンズ系
９  第１の補正量記憶部
１０  第２の補正量記憶部
２６  補正量記憶部
１１，２７  投射画像生成部
６  支持部材
２  第１のスクリーン
３  第２のスクリーン
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2005077715.tif 000014
【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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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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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
2005077715.tif 000023
【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７】
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