(57)【要約】【課題】従来の観察者から見て奥行き方向に複数の画像を表示して三次元画像を表示する方式のプロジェクタおよび三次元画像表示システムは、複数のプロジェクタを必要とし、また、投写レンズの制御とスクリーン位置の制御を高速に行う必要があるため、コストがかかり、大きくなってしまう。【解決手段】本発明の三次元画像表示システムは、プロジェクタ（１）の備える各二次元画像表示器（１１、２１）の各表示面から投写光学系（１３）までの光路長を相異ならせ（１２、２２）、観察者から見て奥行き方向に並んだ複数のスクリーン（４、５）にそれぞれの映像を結像する。【選択図】      図１
2005084374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の二次元画像表示器と、
前記複数の二次元画像表示器の光を同一光軸方向に出力する合成光学系と、
前記合成光学系の合成出力光を投写する投写光学系を有し、
前記複数の二次元画像表示器からの出力光を投写光軸上の異なる位置に結像投写する、
ことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記投写光軸上の異なる位置への結像は、
前記複数の二次元画像表示器の各表示面から前記投写光学系までの各光路長を異ならせることによる、
ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記複数の二次元画像表示器の各表示面から前記投写光学系までの各光路長のうち少なくとも１つの光路長について調整可能である、
ことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記複数の二次元画像表示器は２組であり、
前記２つの二次元画像表示器からの出力光を直交する直線偏光にする偏光手段を有する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記合成光学系は、
偏光ビームスプリッタである、
ことを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記プロジェクタは、
さらに前記光路中に偏光を回転させる手段を有する、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記合成光学系は、
光波の伝搬方向の角度を時間的に制御する光偏向器である、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記光偏向器は、
機械的に鏡の反射角度が変化する可動ミラー型の光偏向器である、
ことを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記二次元画像表示器は、
二次元表示する表示サイズを可変できる、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
投写光軸方向に沿って配設した複数のスクリーンと、前記複数のスクリーンに異なる画像を結像投写するプロジェクタとを有し、
前記プロジェクタは、請求項１ないし９のいずれかに記載のプロジェクタである、
ことを特徴とする三次元表示システム。
【請求項１１】
前記プロジェクタは、請求項４乃至６のいずれかに記載のプロジェクタであり、
前記複数のスクリーンの数は２つであり、
前記２つのスクリーンの反射または透過の偏光特性は異なる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の三次元表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタおよび三次元画像表示システムに関し、特に、観察者から見て奥行き方向に複数の二次元画像を表示することによって三次元画像を表示する方式のプロジェクタおよび三次元画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元画像表示は、両眼視差、輻輳、ピント調節、運動視差といった人間の生理的要因を利用して二次元画像を立体的に観察者に見せる表示方式である。
例えば、特開２００２−１３９７００号公報では、観察者から見て奥行き方向に複数の画像を切替え表示することによって、ピント調節、両眼視差、輻輳を生じさせて立体視させる方法が開示されている。この方式は特に、断面図のように奥行き方向に異なる画像を表示するのに適している（特許文献１参照）。
同様に、特開平９−２４３９６０号公報では奥行き方向にやはり複数の画像を表示しているが、さらに輝度を異ならせて奥行き感を表現している。観察者に近い方の画像の明るい部分は近くに感じ、観察者から遠い方の画像の明るい部分は遠くに感じるという知覚現象を利用している。奥行き方向の画像の切替えは、人間の眼では各画像が融合して見えるように、高速に行う必要がある（特許文献２参照）。
奥行き方向の画像の切替え方法は、画像の結像位置を変化させることと、結像位置に合わせてスクリーン位置を移動させることによって行われる。結像位置の変化は、投写レンズをアクチュエータで移動させたり、液晶からなる可変焦点レンズを用いたりして行う。スクリーン位置の移動は、機械的に移動させたり、奥行き方向に重ねて配置した液晶セル群からなるスクリーンを設け、何れかのセルを散乱状態、他のセルを透過状態に制御すること等によって行っている。
【０００３】
特開２００３−５７５９５号公報は、特開平９−２４３９６０号公報と同様に、奥行き方向で輝度を異ならせて奥行き感を表現しているが、特開平９−２４３９６０号公報と異なり、奥行き方向の画像の切替えは行わず、複数のプロジェクタを用いて複数の画像を表示する方法が開示されている（特許文献３参照）。
図８に、特開２００３−５７５９５号公報に開示された三次元画像表示システムの構成を示す。２台のプロジェクタＣ１、Ｃ２と２枚のスクリーンＣ４、Ｃ５とで構成されている。プロジェクタＣ１からスクリーンＣ４に対して画像が斜めに投写され、プロジェクタＣ２からスクリーンＣ５に対して画像が斜めに投写される。スクリーンＣ４、Ｃ５は、反射型ホログラフィック拡散板であり、斜めから入射された光は反射、散乱し、垂直に入射された光は透過する。従って、スクリーンＣ４とＣ５に投写された各画像が重畳されて観察者が見ることができる。立体情報に応じた輝度変化を有する画像をスクリーンＣ４とＣ５に投写することによって、三次元画像が観察される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３９７００号公報（第４−６頁、図１）
【特許文献２】特開平９−２４３９６０号公報（第５−１１頁、図１）
【特許文献３】特開２００３−５７５９５号公報（第３−７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術には下記に示すような問題点がある。
第１の問題点は、特開２００３−５７５９５号公報の方法では、コストがかかること、大きくなってしまうことである。その理由は、複数のプロジェクタを必要とするためである。
第２の問題点は、特開２００２−１３９７００号公報や特開平９−２４３９６０号公報などの方法では、複雑でコストがかかることと信頼性が劣化することである。その理由は、投写レンズの制御とスクリーン位置の制御を高速に行う必要があるためである。
本発明の目的は、構成が簡単で、コストが安く、信頼性の高い三次元画像表示システムとプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
課題を解決するために、本発明のプロジェクタは、複数の二次元画像表示器と、複数の二次元画像表示器の光を同一光軸方向に出力する合成光学系と、合成光学系の合成出力光を投写する投写光学系を有し、複数の二次元画像表示器からの出力光を投写光軸上の異なる位置に結像投写することを特徴とする。
投写光軸上の異なる位置への結像は、
複数の二次元画像表示器の各表示面から投写光学系までの各光路長を異ならせることによる。
複数の二次元画像表示器の各表示面から投写光学系までの各光路長のうち少なくとも１つの光路長について調整可能である。
【０００７】
また、本発明の三次元表示システムは、投写光軸方向に沿って配設した複数のスクリーンと、複数のスクリーンに異なる画像を結像投写するプロジェクタとを有し、プロジェクタは、上に記載のプロジェクタであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、各二次元画像表示器の各表示面から投写光学系までの光路長を相異ならせるので、異なる距離にある各スクリーンに画像を同時に結像させることができ、投写レンズ位置を機械的に制御させること無くプロジェクタ１台で三次元表示が可能となる。
また、本発明のプロジェクタにおける各二次元画像表示器の各表示面から投写光学系までの光路長を調整できるので、 スクリーンの位置を変更したり、１枚のスクリーンに投写する二次元表示の通常のプロジェクタとして使用したりできる。
更に、本発明では、プロジェクタから投写される各画像の偏光方向を相異ならせ、各スクリーンの偏光特性を相異ならせるようにし、コントラストの良い三次元画像を表示することができる。なぜならば、直線偏光光に対しては透過率や反射率がよく制御された光学素子を用いることができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は本発明の第１の実施例におけるプロジェクタおよび三次元画像表示システムの構成を示す。三次元画像表示システムは、プロジェクタ１とスクリーン４、５からなる。プロジェクタ１は、二次元画像表示器１１、２１、光路長調整手段１２、２２、合成光学系１４、投写光学系１３からなる。
二次元画像表示器１１、２１から射出された各画像光束はそれぞれ合成光学系１４によって同一方向に射出され、更に投写光学系１３によって投写される。ここで、二次元画像表示器１１、２１の各表示面から投写光学系１３までの光路長は相異ならせる。従って、二次元画像表示器１１、２１の作る画像は投写光学系１３によってそれぞれ相異なる距離にあるスクリーン４、５に結像する。図１の例では、二次元画像表示器１１、２１と合成光学系１４との間に光路長調整手段１２、２２を挿入して光路長を異ならせている。
【００１１】
図１の二次元画像表示器１１は、透過型液晶表示デバイス１１１１と照明装置１１２とからなる。照明装置１１２は直線偏光光を放射し、透過型液晶表示デバイス１１１１に照明する。透過型液晶表示デバイス１１１１は照明装置１１２からの直線偏光光を空間的に変調する。透過型液晶表示デバイス１１１１から射出する光のうち、ある偏光方向の直線偏光光が画像を形成する。
二次元画像表示器２１は、透過型液晶表示デバイス２１１１と照明装置２１２とからなり、構造は二次元画像表示器１１と同様である。
【００１２】
図１の例の合成光学系１４として、偏光ビームスプリッタを用いることができる。偏光ビームスプリッタはＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。合成光学系１４（偏光ビームスプリッタ）は、透過型液晶表示デバイス１１１１から射出される画像を形成するＰ偏光光を透過し、透過型液晶表示デバイス２１１１から射出される画像を形成するＳ偏光光を反射する。その結果、二次元画像表示器１１、２１から射出された各画像光束は偏光方向が相異なる直線偏光の画像光束として、合成光学系１４から同一方向に射出される。
【００１３】
ここで、透過型液晶表示デバイス１１１１、２１１１から射出される画像を形成する光束を合成光学系１４（偏光ビームスプリッタ）に対してそれぞれＰ偏光、Ｓ偏光とする方法について述べておく。第１の方法として、透過型液晶表示デバイス１１１１、２１１１として、それぞれ上述のように動作する互いに異なるデバイスを選定するようにしてもよい。第２の方法として、透過型液晶表示デバイス１１１１、２１１１として同種類のデバイスを選定する場合、それぞれに対する階調制御を互いに逆になるようにしてもよい。つまり、一方を白黒反転させるように制御してもよい。検光子を用いている場合には、更に、白黒反転して制御する液晶表示デバイスの方の検光子を９０度回転させる。
【００１４】
次に、光路長調整手段１２、２２について説明する。光路長は、光線の経路に沿った線素と屈折率の積を経路に沿って積分したものである。従って、光路長調整手段１２、２２としては、適当な屈折率と厚みをもった光学ガラスなどを用いることができる。
光路長調整手段用の光学ガラスを取替え可能としてもよい。そうすることによって、スクリーンの位置を調整することが可能になる。また、光路長の差異を無くすと、１枚のスクリーンに投写する二次元表示の通常のプロジェクタとして使用することもできる。
あるいは、二次元画像表示器１１、２１の位置を調節することによっても光路長を調整できるので、機械的な位置調節機構によって、光路長調整手段としてもよい。位置調節機構を有することによって、スクリーンの位置を変更したり、１枚のスクリーンに投写する二次元表示の通常のプロジェクタとして使用したりすることができる。
【００１５】
ここで、図２を参照して、二次元画像表示器と投写光学系とスクリーンとの間の光路長の関係について説明する。なお、図１では光線の経路は折れ曲がった形で表現しているが、図２ではわかりやすくなるように光路を直線的に描き、途中の光学部品も省略して描いている。
図２において、二次元画像表示器１１の表示面から投写光学系１３の前側焦点Ｆ１までの光路長をｚ１、投写光学系１３の前側焦点Ｆ１から前側主点Ｐ１までの光路長をｆ１、投写光学系１３の後側主点Ｐ２から後側焦点Ｆ２までの光路長をｆ２、後側焦点Ｆ２からスクリーン４までの光路長をｚ２とする。一般に、（１）式が成立つと、二次元画像表示器１１の表示面はスクリーン４上に結像する。
ｆ１  ／  ｚ１  ＝  ｚ２  ／  ｆ２            （１）
投写光学系が固定ならば、光路長ｆ１、ｆ２は変わらないので、光路長ｚ１を変化させると、結像位置が変化する。従って、図１において、二次元画像表示器１１、２１の各表示面から投写光学系１３の前側焦点までの光路長を相異ならせることによって、結像位置を相異ならせることができる。
しかしながら、光路長ｚ１を変化させると、投写結像位置が変化するとともに像の横倍率、すなわち光軸に垂直方向の像高の比が変化するため、プロジェクタから見て前面のスクリーンへの投写像と後面のスクリーンへの投写像の大きさが違い違和感を与えることも考えられる。この場合には、横倍率の変化を考慮して二次元画像表示器で表示する画像の縮尺を変えたり、表示エリアサイズが相異なる二次元画像表示器を用いたりすることによって、補正することができる。
【００１６】
次に、スクリーンについて説明する。図３（ａ）はフロント投写の場合の位置関係を示し、プロジェクタ１と観察者９はスクリーン４１、スクリーン５１に対して同じ側にある。つまり、観察者９はスクリーンで反射した像を観察することになる。例えば、プロジェクタ１に近い方のスクリーン４１として半透過性のものを用い、プロジェクタ１から遠い近い方のスクリーン５１として通常のフロント投写用のスクリーンを用いることができる。
図３（ｂ）はリア投写の場合の位置関係を示し、プロジェクタ１と観察者９はスクリーン４２、スクリーン５２に対して反対側にある。つまり、観察者９はスクリーンを透過した像を観察することになる。スクリーン４２、５２として半透過性のもので、透過率や散乱の程度は適度に調整されたものを用いることができる。
【００１７】
図１の動作について説明する。
三次元画像を表示させる手法として、観察者に近い方の画像の明るい部分は近くに感じ、観察者から遠い方の画像の明るい部分は遠くに感じるという知覚現象を利用する。二次元画像表示器１１、２１による画像はそれぞれスクリーン４、５に結像するので、二次元画像表示器１１、２１はそれぞれ三次元表示のための輝度情報に応じて加工された映像信号によって駆動する。なお、映像信号処理回路や駆動回路などは図示していない。
【実施例２】
【００１８】
図１において、二次元画像表示器１１，２１として、非偏光型の表示器を用いることができるのは明らかである。例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）表示器、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）表示器、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示器、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）表示器などの自発光型の表示器を用いることができる。また、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの非発光の空間光変調器を照明装置と併用することによって、二次元画像表示器１１，２１として用いることができる。
【００１９】
図４に、ＤＭＤを用いた二次元画像表示器の構成の例を示す。この二次元画像表示器は照明装置１１２と、ＤＭＤ１１１３とを有する。ＤＭＤ１１１３は画素を構成する微小鏡の傾きを制御することによって照明装置１１２からの光を変調する。 
ＤＭＤを具備する二次元画像表示器を用いたプロジェクタから投写する光を図１における合成光学系１４（偏光ビームスプリッタ）の偏光特性に合わせて直線偏光光としてもよい。そうすることによって、投写画像をより明るくすることができる。この場合、図４の例の照明装置１１２からの光を直線偏光光とすればよい。無偏光光を直線偏光光にするには、偏光子や偏光変換素子を用いればよい。
【実施例３】
【００２０】
図５に、本発明の第３の実施例におけるプロジェクタの構成を示す。図５の第３の実施例のプロジェクタは、照明装置１１２、反射型液晶表示デバイス１１１２、２１１２、合成光学系１４、投写光学系１３からなる。
図５の例の合成光学系１４として、偏光ビームスプリッタを用いることができる。偏光ビームスプリッタはＰ偏光光を透過し、Ｓ偏光光を反射する。合成光学系１４（偏光ビームスプリッタ）は、照明装置１１２からの光のＳ偏光成分を反射して反射型液晶表示デバイス１１１２に照射し、照明装置１１２からの光のＰ偏光成分を透過して反射型液晶表示デバイス２１１２に照射する。反射型液晶表示デバイス１１１２、２１１２はそれぞれ照射された直線偏光光を空間的に変調する。更に、合成光学系１４（偏光ビームスプリッタ）は、反射型液晶表示デバイス１１１２から射出される画像を形成するＰ偏光光を透過し、反射型液晶表示デバイス２１１２から射出される画像を形成するＳ偏光光を反射する。その結果、反射型液晶表示デバイス１１１２、２１１２から射出された各画像光束は偏光方向が相異なる直線偏光の画像光束として、合成光学系１４から同一方向に射出され、更に投写光学系１３によって投写される。
【００２１】
ここで、反射型液晶表示デバイス１１１２、２１１２の各表示面から投写光学系１３までの各光路長は相異ならせる。従って、反射型液晶表示デバイス１１１２、２１１２による画像の結像位置は相異なる。図５の例では、反射型液晶表示デバイス１１１２、２１１２の位置によって光路長を相異ならせているが、図１の例のように、適当な屈折率と厚みをもった光学ガラスなどを用いた光路長調整手段を設けてもよい。また、機械的な位置調節機構によって、反射型液晶表示デバイスの光軸方向の位置調節を行ってもよい。
【実施例４】
【００２２】
図１や図５の例に示すような液晶表示デバイスによって偏光光を投写するプロジェクタを用いた三次元画像表示システムにおいても、スクリーンとして無偏光性で半透過性のものを用いることができる。しかしながら、偏光光を投写するプロジェクタを用いる場合、偏光性を有するスクリーンを用いると、よりコントラストの良い画像を表示することができる。
【００２３】
次に、図３（ａ）を参照しながら、第４の実施例である偏光光を投写するプロジェクタを用いた場合のフロント投写の三次元画像表示システムにおけるスクリーンの例について説明する。
プロジェクタ１から投写される画像のうち、スクリーン４１の位置に結像する画像を形成する光の偏光方向をＰＯＬ１と呼び、スクリーン５１の位置に結像する画像を形成する光の偏光方向をＰＯＬ２と呼ぶことにする。スクリーン４１として、偏光方向ＰＯＬ１の光は反射し、偏光方向ＰＯＬ２の光は透過するという特性が望まれる。また、スクリーン５１として、入射光の偏光方向を変化させずに反射するという特性のものが望まれる。
スクリーン４１としては、例えば、ワイヤグリッド偏光子を用いることができる。ワイヤグリッド偏光子は金属ワイヤを等間隔に並べた構造のもので、ワイヤに平行な偏波成分を反射し、垂直な成分を透過する性質をもつ。スクリーン５１としては、散乱性の小さいフロント投写用のスクリーンいわゆるシルバースクリーンを用いることができる。
【００２４】
更に、偏光光を投写するプロジェクタと偏光性を有するスクリーンを具備する三次元画像表示システムにおいて、偏光方向を調整する手段をもたせてもよい。例えば、図１や図５の例のプロジェクタにおいて、合成光学系１４とスクリーン４との間に、１／２波長板を備え、直線偏光の偏光方向を調整できるようにしてもよい。そうすることによって、プロジェクタ１から投写される光の偏光方向がスクリーンでの所望の偏光方向からずれていても、１／２波長板によって調整し直すことができるので、設置の自由度が増す。
【実施例５】
【００２５】
図６に、本発明の第５の実施例におけるプロジェクタの構成を示す。図６の第５の実施例のプロジェクタは、二次元画像表示器１１，２１、合成光学系１５、投写光学系１３からなる。
図６の例の合成光学系１５として、ハーフミラーを用いることができる。合成光学系１５は、二次元画像表示器１１，２１から射出される光束を半透過、半反射させる。その結果、二次元画像表示器１１、２１から射出された各画像光束は、合成光学系１５から同一方向に射出され、更に投写光学系１３によって投写される。
【００２６】
ここで、二次元画像表示器１１、２１の各表示面から投写光学系１３までの各光路長は相異ならせる。従って、二次元画像表示器１１、２１による画像の結像位置は相異なる。図６の例では、二次元画像表示器１１、２１の位置によって光路長を相異ならせているが、図１の例のように、適当な屈折率と厚みをもった光学ガラスなどを用いた光路長調整手段を設けてもよい。また、機械的な位置調節機構によって、二次元画像表示器の光軸方向の位置調節を行ってもよい。
【００２７】
図６において、二次元画像表示器１１，２１として、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）表示器、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）表示器、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示器、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）表示器などの自発光型の表示器を用いることができる。また、液晶表示デバイス、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの非発光の空間光変調器を照明装置と併用することによって、二次元画像表示器１１，２１として用いることができる。
【００２８】
この例では、効率が悪いが、構成が単純で小型化に適するという利点がある。
【実施例６】
【００２９】
図７に、本発明の第６の実施例におけるプロジェクタの合成光学系の模式図を示す。図７に示す合成光学系１６は、図６におけるプロジェクタの合成光学系１５を置換えて使用することができる。
図７の合成光学系１６は、光を透過する領域ＡＴと反射する領域ＡＲを有する円板を回転させることによって、入射光路を切替えて、光路を統一化する。
図７の合成光学系１６を図６のプロジェクタに適用した場合、二次元画像表示器１１，２１からの画像光束を交互に切替える。従って、スクリーン４と５に投写される画像は時間的に交互に投写されることになる。
【実施例７】
【００３０】
図８は本発明の第７の実施例におけるプロジェクタおよび三次元画像表示システムの構成を示す。三次元画像表示システムはプロジェクタ１とスクリーン４、５からなる。
プロジェクタ１は二次元画像表示器１１、２１、光路長調整手段１２、２２、合成光学系１７、投写光学系１３からなる。
二次元画像表示器１１から射出された画像を形成する画像光束および二次元画像表示器２１から射出された画像光束は合成光学系１７によって同一方向に射出される。合成光学系１７から射出された画像光束は投写光学系１３によってスクリーン４、５に投写される。二次元画像表示器１１による画像はスクリーン４に結像し、二次元画像表示器２１による画像はスクリーン５に結像する。
【００３１】
合成光学系１７は、図８の実施例においては、光偏向器、とくに機械的可動機構による反射鏡を駆動する型の光偏向器である。例えば、回転多面鏡やガルバノ鏡さらにはＤＭＤなどを使用することができる。
合成光学系に光偏向器を用いるため、スクリーン４と５に投写される画像は並列に同時にではなく時間的に交互に投写されることになる。
【実施例８】
【００３２】
図９に、本発明の第８の実施例におけるプロジェクタおよび三次元画像表示システムの構成を示す。三次元画像表示システムはプロジェクタ１とスクリーン４、５、６からなる。プロジェクタ１は、二次元画像表示器１１、２１、３１、光路長調整手段１２、２２、３２、合成光学系１８、投写光学系１３からなる。
二次元画像表示器１１、２１、３１から射出された画像光束は、それぞれ光路長調整手段１２、２２、３２を経由して、合成光学系１８によって同一方向に射出される。合成光学系１８から射出された画像光束は投写光学系１３によってスクリーン４、５、６に投写される。二次元画像表示器１１、２１、３１による画像はそれぞれスクリーン４、スクリーン５、スクリーン６に結像する。
【００３３】
合成光学系１８は、図８の第７の実施例と同様に、光偏向器、とくに機械的可動による反射型の光偏向器である。例えば、回転多面鏡やガルバノ鏡さらにはＤＭＤなどを使用することができる。
合成光学系に光偏向器を用いるため、スクリーン４、５、６に投写される画像は時間的に循環して投写されることになる。
二次元画像表示器を追加することによって、表示できる画像の数を増やすことができる。図９の例では、スクリーンは３枚であるが、同様にして、更にスクリーンを追加できる。そうすることによって、より豊かな立体感の三次元画像表示が可能となる。
【００３４】
本発明において、カラー表示ができることは明らかである。二次元画像表示器として、赤色、緑色、青色の画素を有する二次元画像表示器を用いてもよいし、赤色、緑色、青色の各色を周期的に切替える照明装置と空間光変調器を用いてもよいし、赤色、緑色、青色の各色照明装置と３枚の空間光変調器と色合成プリズムを用いてもよい。なお、１つの二次元画像表示器として複数の空間光変調器を用いる場合、これらの空間光変調器の各表示面から投写レンズまでの光路長は互いに等しくする。
【００３５】
以上説明した本発明のプロジェクタ及び三次元画像表示システムは以下の効果を奏す。
第１の効果は、安価で小型な三次元画像表示システムを構成できるというものである。この理由は、プロジェクタは１台でよいためである。
また第２の効果は、調整の容易な三次元画像表示システムを提供できるということである。この理由は、本発明のプロジェクタにおける各二次元画像表示器の各表示面から投写光学系までの光路長を調整できるようにするためである。
更に第３の効果は、本発明のプロジェクタは三次元画像表示システムにも１枚のスクリーンに投写する二次元表示の通常のプロジェクタとしても使用できる。この理由は、本発明のプロジェクタにおける各二次元画像表示器の各表示面から投写光学系までの光路長を調整できるようにするためである。
更に第４の効果は、コントラストの良い三次元画像表示システムを提供できるということである。この理由は、プロジェクタから投写する各画像を形成する光を互いに異なる偏光方向の偏光光とし、かつ、各スクリーンの偏光特性を異ならせることによる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の活用例として、プロジェクタおよびプロジェクタを用いた三次元画像表示システムがある。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施例におけるプロジェクタおよび三次元画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図２】二次元画像表示器と投写光学系とスクリーンとの間の光路長の関係を示す説明図である。
【図３】プロジェクタとスクリーンと観測者の位置関係を表わした図であって、（ａ）はフロント投写の場合の説明図であり、（ｂ）はリア投写の場合の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例におけるプロジェクタの二次元画像表示器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施例におけるプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第５の実施例におけるプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第６の実施例におけるプロジェクタの合成光学系の模式図である。
【図８】本発明の第７の実施例におけるプロジェクタおよび三次元画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第８の実施例におけるプロジェクタおよび三次元画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の三次元画像表示システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    プロジェクタ
４、５、６、４１、４２、５１、５２    スクリーン
９    観察者
１１、２１、３１    二次元画像表示器
１２、２２、３２    光路長調整手段
１３    投写光学系
１４、１５、１６、１７、１８    合成光学系
１１１１、２１１１    透過型液晶表示デバイス
１１１２、２１１２    反射型液晶表示デバイス
１１１３    ＤＭＤ
１１２、２１２    照明装置
Ｆ１    前側焦点
Ｆ２    後側焦点
Ｐ１    前側主点
Ｐ２    後側主点
【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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