(57)【要約】      （修正有）【課題】3D放送及び3D DVD映像等を一般プロジェクターを利用して鑑賞することができる光学装置を提供する。【解決手段】一般プロジェクターに3D映像用の左眼用映像と右眼用映像を一つのフレームで受信して投射し、上記一般プロジェクターから投射される2D形態の左眼用映像と右眼用映像を第1・第2曲面鏡や2個の曲面レンズ又は左・右対称偏心曲面レンズで構成されたシステムで左・右方向に分離して、またこれを再び2次的に反射又は拡大してスクリーン方向に投射することで映像分離、映像の水平倍率拡大、偏光分離スクリーンへの重畳投射を同時に作用するように構成する。【選択図】図３
2012118529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
3D映像のための左眼用映像と右眼用映像をそれぞれ1/2の大きさに縮小して一つのフレームに配列して一つの映像として送出する映像の入力を受け、投射レンズで投射する2D映像のプロジェクター;
上記プロジェクターの投射レンズ(300)の中央線(c)を基準として
左・右線対称形の三角形に構成して三角形の頂点位置が投射レンズ(300)の中央線(c)に位置し、
上記頂点を基準として左方向45°傾斜角で構成された左第1曲面鏡(2a)と、右方向45°傾斜角で構成された右第1曲面鏡(2b);
上記左第1曲面鏡(2a)と右第1曲面鏡(2b)と並行する傾斜角方向でそれぞれ構成した左第2曲面鏡(3a)と右第2曲面鏡(3b);
上記左第2曲面鏡(3a)と右第2曲面鏡(3b)の前面位置に上記投射レンズ(300)と平行方向に備えられた左・右偏光角度を有する偏光板(4)を含んで一つのケース(1)に備えられたことを特徴とする3D変換投射システム。
【請求項２】
左・右第1曲面鏡(2a、2b)と左・右第2曲面鏡(3a、3b)の左・右画面の大きさ対比上・下画面拡大の比率が1.5〜2.5倍の倍率の曲率で構成したことを特徴とする請求項1に記載の3D変換投射システム。
【請求項３】
左・右第1曲面鏡(2a、2b)と左・右第2曲面鏡(3a、3b)の曲率形態を非球面形態で構成したことを特徴とする請求項1に記載の3D変換投射システム。
【請求項４】
左・右第1曲面鏡(2a、2b)と左・右第2曲面鏡(3a、3b)のうち、少なくともいずれか一つの曲面鏡を平面で構成し、残りの曲面鏡の拡大倍率を左・右画面の大きさ対比上・下画面の大きさの比率を1.5〜2.5倍で構成したことを特徴とする請求項1に記載の3D変換投射システム。
【請求項５】
第1項ないし第4項中でいずれか一つの項の構造を別途のケースで構成し、プロジェクターと結合・分離することができることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の3D変換投射システム。
【請求項６】
第1項ないし第4項中いずれか一つの項の構造が、プロジェクターの内部投射レンズ部分に結合したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の3D変換投射システム。
【請求項７】
3D映像のための左眼用映像と右眼用映像をそれぞれ1/2の大きさに縮小して一つのフレームに配列して一つの映像として送出する映像の入力を受け、投射レンズで投射する2D映像のプロジェクター;
上記プロジェクターの投射レンズ(300)から投射される左眼用映像と右眼用映像を左・右(水平)方向の画面大きさを拡大しながら同時に分離するために
水平方向は曲面で形成し、垂直方向は直線面で形成した曲面レンズ(6);
上記曲面レンズ(6)を左・右方向に2個並行構成し、上記左・右曲面レンズにそれぞれ左・右偏光角度を有する偏光板(4)を含む3D変換投射システム。
【請求項８】
上記左・右曲面レンズ(6)の前面にそれぞれプリズムを含む請求項7に記載の3D変換投射システム。
【請求項９】
上記左・右曲面レンズ(6)に左・右に反射鏡(8)を含む請求項7に記載の3D投射システム。
【請求項１０】
第7項ないし第9項中いずれか一つの項の構造を別途のケースに構成し、プロジェクターと結合・分離することができることを特徴とする請求項7ないし9のいずれか1項に記載の3D変換投射システム。
【請求項１１】
第7項ないし第9項中のいずれか一つの項の構造をプロジェクターに結合構成した請求項7ないし9のいずれか1項に記載の3D変換投射システム。
【請求項１２】
3D映像のための左眼用映像と右眼用映像をそれぞれ1/2の大きさに縮小して一つのフレームに配列して一つの映像として送出する映像の入力を受け、投射レンズで投射する2D映像のプロジェクター;
上記投射レンズから投射される左眼用映像と右眼用映像を分離するため
一面は曲面で、一面は垂直面で構成した曲面レンズ(6);
上記曲面レンズ(6)の中心を2分割して左偏心曲面レンズ(7a)と右偏心曲面レンズ(7b)に分離して構成するが
上記分割された左偏心曲面レンズ(7a)と右偏心曲面レンズ(7b)の左・右を反対の対称構造で構成し、2個の偏心光軸を有する一つの偏心曲面レンズ(7)、
上記左・右偏心曲面レンズ(7a、7b)の前面にそれぞれ左・右偏光板()を含むことを特徴とする3D変換投射システム。
【請求項１３】
左・右偏心曲面レンズ(7a、7b)の前面にそれぞれプリズムを含む請求項12に記載の3D変換投射システム。
【請求項１４】
左・右偏心曲面レンズ(7a、7b)に左・右反射鏡(8)を四角に二重で並行して構成することを含む請求項12に記載の3D変換投射システム
【請求項１５】
第12ないし第14項中いずれか一つの項の構造を別途のケースに構成し、プロジェクターと結合・分離することができることを特徴とする請求項12ないし14のいずれか1項に記載の3D変換投射システム。
【請求項１６】
第12項ないし第14項中いずれか一つの項の構造をプロジェクターに結合構成した請求項13ないし15のいずれか1項に記載の3D変換投射システム。
【請求項１７】
左・右第1曲面鏡(2a、2b)と左・右第2曲面鏡(3a、3b)の配置が上・下方向に配列されたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の3D変換投射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、3D（THREE DEMENTIONS 立体映像）機能がない2D（TWO DEMENTIONS 二次元映像）プロジェクターに結合して3D映像の左眼用映像と右眼用映像を拡大しながら同時に分離して偏光し、一般的なスクリーンに投射することにより、3D映像を視聴することができる3D変換投射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、3D映像のDVDが市場で発売され、また、サッカー競技等のスポーツ番組の3D放送が開始された。
【０００３】
このような3D放送等による3D映像は、図1に示されるように左眼用映像(101)と右眼用映像(102)が一つのフレーム(103)上で左・右又は上・下の大きさが1/2に縮小された一つの映像として送出される。
【０００４】
すなわち、図1に示されるフレーム(103)のように、横：縦の画面比が16:9である左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を8:9に減らして一つの16:9画面(103)に構成し、一つのチャンネル又は一つの入力装置に入力するものである。
【０００５】
このような3D映像は、図1に示される一般のプロジェクターによって投射される場合、スクリーン映像(104)上に映し出されるように、左・右又は上・下の画面の大きさが1/2に縮まった左眼用映像(101)と右眼用映像(102)が一つのフレームで視聴されるのみで、3D映像の視聴は不可能である。
【０００６】
またこのような左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を分離する技術がある。しかし、この従来の技術は、スクリーンに投射したとしても図1に示されるスクリーン(104)映像のように上・下が長く伸びた奇形映像で表現されるため、実用的でなかった。特に画面の大きさのうち上・下の倍率はそのままにして、左・右の倍率だけを拡大する技術であり同時に映像を分離する技術はなかった。
【０００７】
このような問題を解決するために、従来の技術は、内部に別途の映像分離及び拡大回路板が電子的に内蔵された電子分離装置(105)を備えた3D用プロジェクターを別途に設け、この電子的分離装置(105)によって一つのフレーム(103)内にある左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を分離し、縮まった画面を電子的に左・右に原状拡大した後、これを図1の107aと107bが示すように左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を時間差を置いて順次に投射し、これらを左・右が同期開閉されるシャッター型3D眼鏡(109)で視聴する。
【０００８】
しかし上記シャッター型3D眼鏡(109)は、シャッター装置と同期信号、受信装置等が眼鏡に備えられなければならないため眼鏡自体が重く使用が不便である。さらに、価格が高価で一般劇場やスポーツカフェ、講堂等の多数の人員が同時に観覧するための大型スクリーン構造には適さなかった。
【０００９】
またシャッター型3D眼鏡(109)には、スクリーンから左・右像が入れ替わる時間的信号を受ける眼鏡のシャッターが同時に同期駆動されなければならないため、スクリーンから離れたところにいる視聴者が受信する信号は弱くなってしまうため鮮明な3D映像を視聴することができなくなる。
【００１０】
上記のような理由から、左眼用映像(101)と右眼用映像(102)が時間差で投射される3Dプロジェクターの前に偏光ホイールを付加してスクリーンに投射し、偏光眼鏡(108)で3D映像を視聴してみた。しかし、このような偏光ホイール構造は、その構造自体が非常に複雑で左・右順次投射によりすでに明るさが1/2に低下して偏光ホイールでさらに1/2以下にもう一度低下させる。このため、映像の画質が非常に落ちる短所がある。
【００１１】
また一般的には2個のプロジェクターを使用し、それぞれ左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を異なる偏光角度で投射してスクリーン(106)に投射重畳した後、これを投射レンズの偏光角度と同じ偏光角度を有する偏光眼鏡(108)を通じて左眼用映像(101)は左目に、右眼用映像(102)は右目に見えるようにして、3D映像を観測するようになるものもある。
【００１２】
以上をまとめると、従来の技術として、上記した1台のプロジェクターを使用する3Dシャッター眼鏡(109)方式と、2台のプロジェクター又は2台の投射エンジンを使用する偏光眼鏡方式以外の方式がなかった。
【００１３】
偏光眼鏡(102)を使用するためには、2台のプロジェクター又は2個の光学エンジンがあるプロジェクターの使用が不可避であり、1台の3Dプロジェクターに偏光眼鏡(108)を使用しようとすると複雑な偏光ホイール装置を付加しなければならなかった。
【００１４】
したがって、1台の一般プロジェクターを使用して偏光眼鏡を通じて一つのフレーム(103)で合成された3D映像を分離しながら同時に拡大して偏光し3D映像を鮮明に示現することができる技術の開発が必要な実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】韓国出願番号10-2002-0009169
【特許文献２】韓国出願番号10-2004-0063838
【特許文献３】韓国出願番号10-2005-7019706
【特許文献４】韓国出願番号10-2004-007100
【特許文献５】韓国出願番号10-2006-0007077
【特許文献６】韓国出願番号10-2007-0019586
【特許文献７】韓国出願番号10-2008-0009279
【特許文献８】韓国出願番号10-2008-0099020
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の最も重要な技術的課題は、図1の一つのフレーム(103)で左・右方向(水平方向)の画面の大きさが縮小された左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を拡大しながら同時に分離する手段であって、このような映像を拡大及び分離して同時に投射する手段を提示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る3D変換投射システムは、上記のような問題の解決手段として曲面鏡と反射鏡、曲面レンズ、曲面レンズと反射鏡、偏心曲面レンズ、偏心曲面レンズと反射鏡を含む構造から構成された3D変換投射システムを提示する。
【００１８】
本発明に係る3D変換投射システムは、光学装置で構成されたシステムであり、光学的映像拡大構造と映像分離作用を同時にする構造とを含む。
【００１９】
本発明に係る3D変換投射システムは、第一に、左眼用映像と右眼用映像を一つのフレームで受信して投射する一般プロジェクターの映像を、左・右水平方向にだけ選択して拡大し同時に左・右2個の映像に分離する第1曲面鏡と、上記第1曲面鏡で分離して拡大反射された左眼用映像と右眼用映像を2次的に左・右水平方向に拡大しながら同時にスクリーン方向に反射する第2曲面鏡を構成し、上記第1曲面鏡と第2曲面鏡で拡大した左眼用映像と右眼用映像を偏光する偏光フィルターを構成してスクリーンに投射するシステム構造から構成された構造を含む。
【００２０】
本発明に係る3D変換投射システムは、第二に、水平方向は曲面で、垂直方向は直線面で形成し、左・右水平方向にだけ選択して映像を拡大する曲面レンズを、一般プロジェクターの投射レンズの前に左・右方向に2個構成し、上記左・右曲面レンズにそれぞれ左・右偏光板を結合構成し、必要に応じて反射鏡構造と結合し、プロジェクターから投射される左眼用映像と右眼用映像を拡大しながら分離する曲面レンズで構成された3D変換投射システム構造を含む。
【００２１】
本発明に係る3D変換投射システムは、第三に、上記曲面レンズを備えるシステムのように水平方向は曲面で、垂直方向は直線面で形成して左・右水平方向にだけ選択して映像を拡大する偏心曲面レンズを左・右方向に2個構成し、左・右偏心曲面レンズの曲率は、一つの同一な曲率で構成するが、上記曲率の中心を2分割して二つの光軸を形成する。
【００２２】
ここで、上記二つの光軸の中心を反対方向の対称構造に構成して、それぞれ偏心を有する二重対称構造の偏心曲面レンズに構成し、それぞれ左・右偏光板を結合構成し、必要に応じて反射鏡構造を結合して2個の光軸に映像を分離してスクリーンに投射する偏心曲面レンズから構成する。
【発明の効果】
【００２３】
このような発明は、従来の一般プロジェクターの投射レンズの前面に簡単に結合することにより、一般プロジェクターに入力された一つの左眼用映像と右眼用映像を左・右に分離しながら同時に縮小された映像を元々の大きさに拡大してスクリーンにそれぞれ異なる偏光角度で投射してスクリーンで合成し、これにより、視聴者は偏光眼鏡を通じて一般プロジェクターで3D映像を視聴することができる。
【００２４】
特にこのような映像は、電子的装置ではない光学装置であって、従来の3Dプロジェクターに比べ明るさと鮮明度が2〜4倍に明るく鮮明で、一般プロジェクター1台を使用しながらも価格が低廉で重さが軽い3D用偏光眼鏡で視聴することができるため、別途の電子的装置、別途の複雑な偏光ホイール装置、別途の同期信号装置等を必要とせず、劇場、教室、講堂等で偏光眼鏡方式で鮮明な3D映像視聴ができる。
【００２５】
また必要に応じて既存に設置されたプロジェクターに本発明に係る3D変換投射システムを分離・結合する構造で構成し、従来の一般プロジェクターで本発明の構造を分離使用時には2D、本発明を結合使用時には3D映像をそれぞれ視聴することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図1は、3D放送及び3Dブルーレイの3D映像送出過程で変化される映像の説明図である。
【図２】図2は、本発明に係る3D変換投射システムの使用状態を示す透視図である。
【図３】図3は、第1・第2曲面鏡の構成を示す斜視図である。
【図４】図4は、図3に示す第1・第2曲面鏡の断面図である。
【図５】図5は、図3に示す第1・第2曲面鏡の応用実施例の断面図である。
【図６】図6は、第1・第2曲面鏡の斜視図である。
【図７】図7は、非球面曲面鏡の斜視図である。
【図８】(a)は、曲面レンズの斜視図であり、(b)は曲面レンズの曲率説明図であり、(c)は曲面レンズを2分割して左・右を対称構造で構成した偏心曲面レンズの説明図であり、(d)は偏心曲面レンズの二重軸を有する説明図である。
【図９】図9は、左・右偏心曲面レンズの斜視図である。
【図１０】図10は、左・右偏心曲面レンズの他の実施例を示す平面図である。
【図１１】図11は、曲面レンズの斜視図である。
【図１２】図12は、曲面レンズの他の実施例を示す平面図である。
【図１３】図13は、球面鏡の光学的作用を説明する図である。
【図１４】図14は、曲面鏡の光学作用を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明に係る3D変換投射システムは、3D映像用の左眼用映像と右眼用映像を左・右又は上・下方向に一つのフレームで一つの映像として構成し、2D形態で送出される映像の入力を受けて、投射レンズで投射する2D用プロジェクターに適用することができる。一般的な3Dテレビ放送や3Dブルーレイによる3D映像は、図1に示されるように左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を一つのフレーム(103)構造で左・右方向(side by side)又は上・下構造(top & button)に一つの映像に配置した構造であることが好ましい。なお、説明の便宜上、左・右方向(side by side)の映像中心で説明するが、上・下構造(top & button)の場合も同じ論理である。
【００２８】
一般的な画面比は、映像の種類によって、テレビ、DVD映像の横対縦の画面比は16:9で、映画は2.35:1等、多くの画面比があるが、両者は同じ論理に基づくものであるため説明の便宜上16:9の画面比を基準にして説明する。
【００２９】
本発明に係る3D変換投射システムは、光学的に図1に示されるように一つのフレーム(103)に2D形態で入力される左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を3D映像に変換させるために次のような機能を条件とする。
【００３０】
第1に、一つのフレーム構造に3D用左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を別途の左眼用映像(101)と右眼用映像(102)に分離する。
【００３１】
分離する理由は、図1の一つのフレーム(103)に、左眼用映像(101)と右眼用映像(102)が同時に構成されて入力されるため、これを分離してそれぞれ左眼用映像(101)は左目で、右眼用映像(102)は右目で分離視聴することができる基礎条件を確保するためである。
【００３２】
第2に、同時に図1に示されるように2個の画面が一つのフレーム(103)に左・右の画面の大きさが縮小された左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を、再びそれぞれ図1に示されるスクリーン(106、107a、107b)映像のように原状拡大する。
【００３３】
第3に、上記のような拡大倍率は、左眼用映像(101)と右眼用映像(102)が並べて配された場合の上下画面倍率対比で横画面の拡大倍率を1.5〜2.5倍とする。
【００３４】
この倍率に設定した理由は、図1に示されるスクリーン(104)映像のように左眼用映像(101)と右眼用映像(102)が、左右の大きさが縮小された形態になっているためである。
【００３５】
1.5倍の画面は、入力画面が2.35:1の画面入力時に有効で、2.5倍の画面は入力画面が4:3の画面の場合に有効である。
【００３６】
第4に、上記のように分離かつ拡大された左眼用映像(101)と右眼用映像(102)は、図1に示されるスクリーン(106)映像のように左・右で相異した偏光角に分離した後、画面比16:9〜2.35:1の一つのスクリーンで再び合成する。
【００３７】
この理由は、偏光角により、それぞれ左眼用映像(101)と右眼用映像(102)が一つのスクリーン(106)で重畳されても、偏光眼鏡を通じて左眼用映像(101)は左目で、右眼用映像(102)は右目で分離視聴することができるため、3D映像視聴が可能になるのである。
【００３８】
第5に、上記のように分離、拡大、偏光、投射の合成作用が一つのシステムで同時に作用するように構成する。この理由は、分離と拡大作用が別途に作用される場合、明るさの損失が大きくなるからである。
【００３９】
さらに、解像度が低下し、偏光と投射が同時に作用されなければ偏光度が崩れて3D画面の具現が不可能となり、図2及び図4のように本発明を別途のケース(1)に構成した際、嵩張って重くなり一般の2Dのプロジェクター(200)に結合使用が難しいことも理由に含まれる。
【００４０】
上記条件によって本発明の実施の例を図面により詳細に説明する。
【００４１】
本発明は、一般プロジェクター(200)の投射レンズ(300)と合成されて投射距離が決定される構成である。
【００４２】
このような一般プロジェクター(200)の投射レンズは多くの種類があるが、標準投射レンズの焦点距離は30mm内外である。
【００４３】
説明の便宜上、標準投射レンズの焦点距離は30m/m基準で説明する。
【００４４】
異なる焦点距離を有する投射レンズも同じ論理で適用する。
【実施例１】
【００４５】
図3、図4は、本発明が第1、第2曲面鏡(2、3)で構成された実施図である。ここで投射レンズ(300)の中心ラインを頂角として、その前面に相互対称構造の45°傾斜角で左・右方向に相互線対称形で構成した左・右第1曲面鏡(2a、2b)で構成し、上記左・右第1曲面鏡(2a、2b)と同一の傾斜角で並行して反射方向をスクリーン方向へ投射するように上記左・右第1曲面鏡(2a、2b)の左・右に構成した左・右第2曲面鏡(3a、3b)を構成し、上記左・右第2曲面鏡(3a,3b)の前面に投射レンズと同じ平行方向に構成した左・右が異なる偏光角度を有する偏光板(4)を含むことを特徴とし、一つのフレームに構成された3D映像用の左眼用映像と右眼用映像をそれぞれ分離して、拡大した後に偏光角に偏光して上記分離した左眼用映像と右眼用映像をスクリーンに重畳して投射することを特徴とする。
【００４６】
また、上記左・右第1曲面鏡(2a、2b)と左・右第2曲面鏡(3a、3b)の左・右画面の大きさ対比の上・下画面の大きさの比率を1.5〜2.5倍の倍率になるように、曲面の曲率で構成したことを特徴とする。
【００４７】
上記左・右第1曲面鏡(2a、2b)と左・右第2曲面鏡(3a、3b)の曲率形態を非球面形態で構成したことを特徴とする。
【００４８】
上記左・右第1曲面鏡(2a、2b)と左・右第2曲面鏡(3a、3b)のいずれか一つの曲面鏡を平面で構成し、残りの曲面鏡の拡大倍率を、左・右画面の大きさ対比上・下画面の大きさの比率で1.5〜2.5倍に構成したことを特徴とする。上記構造を別途のケースに構成し、既存のプロジェクターと結合・分離することができる別途の構造で構成したことを特徴とする。
【００４９】
上記構造がプロジェクターの投射レンズ部分に結合したことを特徴とする。
【００５０】
さらに詳細に説明すれば、図3及び図4のようにケース(1)内部の後面中心を基準にして、左・右2個の第1曲面鏡(2)を水平左・右45度反対方向に対称構成し、2個の左・右第2曲面鏡(3)は上記左・右第1曲面鏡(2)のそれぞれ前面に水平左・右45度角度で並行して対称構造に構成する。これをさらに詳細に説明すれば、3D映像のための左眼用映像と右眼用映像をそれぞれ1/2の大きさに縮小して一つのフレームに配列し、一つの映像として送出する映像の入力を受けて投射レンズで投射する2D映像のプロジェクターの映像を左・右に分割し、分割された上記左眼用映像と右眼用映像はそれぞれ1/2の大きさに縮小されているためこれを原状に再び拡大するために、図3及び図4に示されるように、上記一般2Dプロジェクターの投射レンズ(300)の中央線(c)を基準として左・右線対称形の三角形に構成して、三角形の頂点(vertex)位置が投射レンズ(300)の中央線(c)に位置するように構成し、上記頂点を基準として左方向45°傾斜角で左第1曲面鏡(2a)を構成し、右方向45°傾斜角で右第1曲面鏡(2b)を構成する。上記のように構成した左第1曲面鏡(2a)と右第1曲面鏡(2b)と並行して同じ45°傾斜角方向にそれぞれ左第2曲面鏡(3a)と右第2曲面鏡(3b)を構成する。また上記左第2曲面鏡(3a)と右第2曲面鏡(3b)の前面位置に上記投射レンズ(300)と同じ平行方向に左・右偏光角度を異なって有する偏光板(4)を構成して、上記の構成要素は一つのケース(1)に備える。したがって、このような本発明は、図4に示されるように投射レンズ(300)の中心(c)で左第1曲面鏡(2a)と右第1曲面鏡(2b)によって映像が2分割されて左側と右側に反射屈折され、これは再び左第2曲面鏡(3a)と右第2曲面鏡(3b)によってスクリーン方向に反射屈折され、これは投射レンズと同じ左・右水平方向に構成された左・右偏光板によって投射されるものである。
【００５１】
このような第1、第2曲面鏡(2、3)の構成は、図6のように水平方向は曲率(R)がある曲面(A)で構成し、垂直方向(B)は平面で構成する。すなわち、一方だけ曲面で構成する。
【００５２】
このような第1、第2曲面鏡(2、3)の曲率(R)は、次のように構成する。
【００５３】
一般プロジェクターの標準投射レンズの焦点距離は30mmである。
【００５４】
したがって、本発明に係る3D変換投射システムの構造は、分離した左眼用映像(101)と右眼用映像(102)の横画面の大きさを1.5〜2,5倍に拡大し、上・下映像は倍率を0にする。
【００５５】
参考に、球面鏡の拡大倍率公式は図13に示されるように、球面鏡の曲率Rが有する焦点距離F=R/2となる。またS1は球面鏡の第1焦点距離で、S2は球面鏡の第2焦点距離である。S1とS2との関係は1/f=1/S1+1/S2の関係にある。
【００５６】
拡大倍率はM=s/s1となり、1/f=1/S1+1/S2となる。倍率2倍は面積対比であるため1.41422になる。
【００５７】
したがって、本発明が結合されたプロジェクターの投射レンズの焦点距離が30m/mである場合、垂直画面の焦点距離はそのまま変わらず30m/mで、水平焦点距離は30m/m割る1.442=約21.5m/mにならなければならない。
【００５８】
類似する論理で、1.5倍=1.222、2.5倍=1.582であるため、上記のように適用すれば、1.5〜2.5倍に該当する1、2次曲面鏡(2、3)の焦点距離Fは18.9m/m〜24.5m/mの間となる。
【００５９】
上記焦点距離(F)と曲率(R)が有する公式はF=R/2となるため、第1、第2曲面鏡(2.3)の曲率(R)は37.8〜49mmで構成されるものである。
【００６０】
このような曲率(R)は、第1曲面鏡(2)と第2曲面鏡(3)で再びそれぞれ分割されるため75.6〜98mmになるものである。
【００６１】
すなわち、第1・第2曲面鏡(2、3)の曲率(R)の和が有する水平倍率のみ1.5〜2.5倍になるのである。
【００６２】
左・右第2曲面鏡(3)の前面にそれぞれ偏光板(4)を備え、その前面にそれぞれ必要に応じて偏心プリズム(5)を備える。
【００６３】
偏心プリズム(5)は、図4、図5に示されるように頂角が小さなプリズムで、主に投射角度の方向を補正するプリズムである。
【００６４】
このような偏心プリズム(5)は、色収差が発生することがあり得るため、屈折率が異なる硝子の結合構成により色収差を消去したプリズムで構成する。
【００６５】
このような本発明に係る3D変換投射システムでは、一般プロジェクター(200)から入力された図1に示される一つのフレーム(103)の左眼用映像(101)と右眼用映像(102)は、左・右第1曲面鏡(2)で左・右に分離した後、第2曲面鏡(3)で水平映像を1.5〜2.5倍に同時拡大しながらスクリーン方向に投射するようにし、左・右第2曲面鏡(3)の前面に備えられた左・右偏光板(4a、4b)を通じて偏光した後、スクリーンに投射するようになる。
【００６６】
すなわち、一つのシステム構造で左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を同時に分離して左・右に拡大し、偏光かつ分離して、スクリーンに投射して重畳するものである。
【００６７】
この時、スクリーンに投射された左眼用映像(101)と右眼用映像(102)の左・右の間隔を合わせるために、それぞれ偏向プリズム(5)を追加で備えて調整することができる。
【実施例２】
【００６８】
図5に示されるように、第1曲面鏡(2)と第2曲面鏡(3)中いずれか一つの曲面鏡を平面で構成し、残りの曲面鏡の拡大倍率は水平倍率のみ1.5〜2.5倍で構成した3D変換投射システムである。構成の論理と作用は、図3及び図4に示される通りである。例えば、この時の第1曲面鏡(2)のうち一つの曲率(R)は、上記実施例1の第1・第2曲面鏡(2、3)対比2倍である37.8〜49mmで構成する。
【００６９】
この場合、一般プロジェクター(200)の投射レンズ焦点距離対比垂直画面倍率は0となり、水平画面比は1.5〜2.5倍となる。
【００７０】
したがって、このような本発明では、一つのシステム構造で左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を同時に分離して左・右に拡大し、偏光かつ分離して、スクリーンに投射して重畳する作用は実施例1の通りである。
【実施例３】
【００７１】
上記実施例1及び2のような第1・第2曲面鏡(2、3)の構成は、レンズの構成と異なり色収差がなく明るさの減少を最小化してシステムの大きさを最小化することができる長所がある。
【００７２】
ただし、水平倍率において投射された映像が左・右方向の台形のような形で収差が発生することがあり得る。このような収差を補正するために図7のように、すなわち一つの曲面(A)にそれぞれ異なる数個の曲率を重畳して非球面を形成するものである。
【００７３】
すなわち、主曲率(R)が150R(mm)なら周辺に行くほどR1=160R、R2=170R、のように非球面を形成して収差を補正することができる。このような実施例は、曲面鏡で拡大収差を消去させる効果がある。
【実施例４】
【００７４】
上記の実施例1、2、3のような構造中いずれか一つの構造を図4のように別途のケース(1)に構成し、図2のように既存の一般プロジェクター(200)と結合・分離することができることが特徴である3D変換投射システムとして構成することができる。また上記構造を従来の一般プロジェクター(2)自体に構造の変形なしにそのまま結合構成することができる長所がある。上記構成中いずれか一つの構造が一般プロジェクター(200)の投射レンズ部分に結合したプロジェクターとして構成することができる。
【実施例５】
【００７５】
このような本発明は、図9に示されるように左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を、一つのフレーム(103)に受信して投射するプロジェクターの投射レンズ前面に、水平方向は曲面で垂直方向は直線面で形成した曲面レンズを下記のように構成することができる。
【００７６】
図8(a)(b)および(c)に示されるように、水平方向は曲面で垂直方向は直線面で形成した曲面レンズを構成するが、上記曲面レンズ(6)の中心(c)は図8(a)に示されるように、c-c1で垂直方向に2分割して左偏心曲面レンズ(7a)と右偏心曲面レンズ(7b)2個で構成し、図8(b)に示されるように左偏心曲面レンズ(7a)と右偏心曲面レンズ(7b)の左・右面を図8(c)に示されるように変え、それぞれ左偏心曲面レンズ(7a)と右偏心曲面レンズ(7b)の外部面(B)は真ん中と、中心部分(C)は外部と対称構造で構成する。
【００７７】
このような左・右偏心曲面レンズ(7a、7b)の曲率(R)は、一つの同一な曲率(R)で構成されるため図8dのように分割される前に一つの光軸によって生ずる一つの映像が二つの光軸によって分離するため、左眼用映像(101)と右眼用映像(102)が自動分離するのである。
【００７８】
上記左・右偏心曲面レンズ(7a、7b)の前面に図9に示されるようにそれぞれ左・右偏光板(4)を結合構成し、プロジェクターから投射される左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を拡大しながら分離構成する。
【００７９】
この時の左・右偏心曲面レンズ(7a、7b)の拡大倍率は、上・下画面拡大倍率対比左・右倍率が1.5〜2.5倍とする。レンズの倍率を求める公式は次の通りである。
【００８０】
図14に示されるようにレンズの焦点を求める公式はF=(1-ND)(1/r1+1/r1)となる。
【００８１】
NDは、レンズ硝子の屈折率であり、便宜上標準屈折率は1.50を基準とする。
【００８２】
r=レンズ前面の曲率、r1はレンズ裏面の曲率である。
【００８３】
上記のようなレンズ公式によって、図9(a)に示されるように一般プロジェクター(200)が有する投射レンズの焦点距離を30mmで基準とする際、水平面(b)が有する焦点距離(F)は上記レンズ公式によって47m/m〜103m/mで構成する。
【００８４】
この場合、左・右偏心曲面レンズ(7a、7b)の水平拡大倍率は1.5〜2.5倍となり、垂直倍率はOとなる横倍率レンズで構成されるものである。
【００８５】
このようなシステムの構成は、一つの曲率(R)を有するレンズを二つの光軸に2分割するため、一つのレンズ製作で2個の偏心を有する同一の性能のレンズを獲得することができるため、左・右レンズの誤差を無くすことができる
【実施例６】
【００８６】
このような上記実施例7は、図10に示されるように左・右偏心曲面レンズ(7a、7b)の前面にそれぞれ左・右反射鏡(9)を含む構造で構成する。
【実施例７】
【００８７】
上記実施例5、6中いずれか一つの項の構造を別途のケース(1)に構成してプロジェクター(200)と結合・分離することができるように構成するか、上記構成中いずれか一つの構造を一般プロジェクターに自体に結合構成する。
【００８８】
上記実施例のように、分離された映像は反射鏡(9)と偏光板(4)によってスクリーンで左眼用映像(101)と右眼用映像(102)の間隔を調整して偏光板(4)によってそれぞれ偏光された映像を一つのスクリーンに投射するようになるのである。
【実施例８】
【００８９】
図に示されるように、水平方向は曲面で垂直方向は直線面で形成した曲面レンズ。
【００９０】
上記曲面レンズ(6)を左・右方向に2個構成し、上記左・右曲面レンズ(6)にそれぞれ左・右に偏光板(4)を結合構成して、プロジェクターから投射される左眼用映像と右眼用映像を拡大しながら分離する構造で構成することができる。
【００９１】
すなわち、本発明の構成を曲面レンズ(6)と偏光板(4)で構成するが、曲面レンズ(6)は、水平面は曲率(R)がある曲面にして垂直面は直線に構成するか、水平面と垂直面をすべて曲率で構成するが、対比低い水平面(b)と垂直面(a)が有する焦点距離比率は1.5〜2.5:1で構成する。
【００９２】
すなわち、垂直面と水平面にレンズ収差を減少するための曲率(R)で構成するときには、垂直面対比水平面の拡大倍率は1.5〜2.5倍にならなければならない。
【００９３】
このような左・右曲面レンズ(6a、6b)の前面に図12のようにそれぞれ左・右に偏心プリズム(5)と左・右に反射鏡(9)を含んで構成する。
【００９４】
このような本構成も、実施例1のように、一つのシステム構造で左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を同時に分離して水平に拡大し、偏光かつ分離して、スクリーンに投射して重畳するようになる。
【実施例９】
【００９５】
このような本発明は、上記実施例のうちいずれか一つの項の構造を別途のケース(1)に構成してプロジェクターと結合・分離することができるように構成するか、プロジェクター自体に結合構成することができる。
【００９６】
したがって上記各実施例は、電子的装置ではないシステム構造で構成されるため、別途の3Dプロジェクターを構成しなくても別途のケース(1)に構成して一般プロジェクター(200)の外部と結合分離することができる長所があり、一つのシステム構造で左眼用映像(101)と右眼用映像(102)を同時に分離し、上・下(垂直)画面の大きさは0倍率にして左・右(水平)画面の大きさだけ選択して拡大し、偏光かつ分離して、スクリーンに投射して重畳する構成と作用をするものである。
【符号の説明】
【００９７】
1:ケース、2:第1曲面鏡、2a：左第1曲面鏡、2b：右第1曲面鏡、3:第2曲面鏡、3a：左第2曲面鏡、3b：右第2曲面鏡、4:偏光板、5:偏心プリズム、6:曲面レンズ、6a:左側曲面レンズ、6b:右側曲面レンズ、7:偏心曲面レンズ、7a:左側偏心曲面レンズ、7b:右側偏心曲面レンズ、8:反射鏡、
R、R1、R2、R3、R4:曲面、B:直線面、C:中央線、200：プロジェクター、300:投射レンズ
【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１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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