(57)【要約】【課題】観察者ごとに異なる視差映像を見せることができる立体映像表示システムを低コストで実現する。【解決手段】投写部は、複数の映像を時分割で投写する。分光部は、入射光の波長領域を色成分ごとに分割し、入射光の特定波長領域の光を取り出す。偏光部は、入射光を特定の偏光に変換する。投写部が投写する映像、分光部が取り出す波長領域の光、および偏光部が変換する偏光をそれぞれ切り換えることにより、分光フィルタおよび偏光フィルタが重畳的に取り付けられるメガネを装着する複数の観察者のそれぞれに、異なる立体映像を認識させる。【選択図】図３
2013120328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の映像を時分割で投写する投写部と、
入射光の波長領域を色成分ごとに分割し、入射光の特定波長領域の光を取り出す分光部と、
入射光を特定の偏光に変換する偏光部と、を備え、
前記投写部が投写する映像、前記分光部が取り出す波長領域の光、および前記偏光部が変換する偏光をそれぞれ切り換えることにより、分光フィルタおよび偏光フィルタが重畳的に取り付けられるメガネを装着する複数の観察者のそれぞれに、異なる立体映像を認識させることを特徴とする投写型映像表示システム。
【請求項２】
第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像および第２右眼映像を時分割に投写する投写部と、
入射光から色成分ごとに第１波長領域の光または第２波長領域の光を取り出す分光部と、
入射光を第１偏光または第２偏光に変換する偏光部と、を備え、
第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像および第２右眼映像は、第１波長領域の第１偏光、第１波長領域の第２偏光、第２波長領域の第１偏光および第２波長領域の第２偏光の４種類の光のうち、それぞれ異なる光で投写面に投写されることを特徴とする投写型映像表示システム。
【請求項３】
第１波長領域の光を透過する第１分光フィルタ付きの第１の３Ｄ偏光メガネと、
第２波長領域の光を透過する第２分光フィルタ付きの第２の３Ｄ偏光メガネと、をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の投写型映像表示システム。
【請求項４】
前記分光部が波長領域を切り換えるタイミングと、前記偏光部が偏光を切り換えるタイミングがずれることを特徴とする請求項２または３に記載の投写型映像表示システム。
【請求項５】
前記分光部は第１回転板で形成され、前記第１回転板は、第１波長領域の光を透過する領域と第２波長領域の光を透過する領域に二分割され、
前記偏光部は第２回転板で形成され、前記第２回転板は、第１偏光を透過する領域と第２偏光を透過する領域に二分割され、
前記第１回転板および前記第２回転板は、それぞれの分割線が９０度ずれて回転することを特徴とする請求項４に記載の投写型映像表示システム。
【請求項６】
前記投写部は、第１左眼映像、第１右眼映像、第２右眼映像、第２左眼映像の順番で投写することを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の投写型映像表示システム。
【請求項７】
請求項１、２、４、５、６のいずれかに記載の投写型映像表示システムにより投写される映像を観察するための３Ｄメガネであって、
第１波長領域の光を透過する第１分光フィルタと、第１偏光を透過する第１偏光フィルタとが左眼部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられ、前記第１分光フィルタと、第２偏光を透過する第２偏光フィルタとが右眼部もしくは左眼部に重畳的に取り付けられ、
または、第２波長領域の光を透過する第２分光フィルタと、前記第１偏光フィルタとが左眼部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられ、前記第２分光フィルタと、前記第２偏光フィルタとが右眼部もしくは左眼部に重畳的に取り付けられ、
または、前記第１分光フィルタと、前記第１偏光フィルタとが左眼部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられ、前記第２分光フィルタと、前記第１偏光フィルタとが右眼部もしくは左眼部に重畳的に取り付けられ、
または、前記第１分光フィルタと、前記第２偏光フィルタとが左眼用部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられ、前記第２分光フィルタと、前記第２偏光フィルタとが左眼部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられる、
ことを特徴とする３Ｄメガネ。
【請求項８】
入射光から色成分ごとに第１波長領域の光または第２波長領域の光を取り出す第１回転板と、
入射光を第１偏光または第２偏光に変換する第２回転板と、を備え、
前記第１回転板は、第１波長領域の光を透過する領域と第２波長領域の光を透過する領域に二分割され、
前記第２回転板は、第１偏光を透過する領域と第２偏光を透過する領域に二分割され、
前記第１回転板と前記第２回転板とが、それぞれの分割線が９０度ずれて重ね合わされることを特徴とする回転板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察者に立体映像を認識させるための、投写型映像表示システム、３Ｄメガネ、回転板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、３Ｄ映画、３Ｄテレビ、３Ｄゲーム等が普及してきている。このような３Ｄアプリケーションでは一般的に、視差を持つ左眼映像と右眼映像をそれぞれ観察者の左眼と右眼に分離して見せることにより、観察者に立体映像を認識させている。このような３Ｄアプリケーションでは、複数の観察者が同時に同じ映像を見ることになる。即ち、仮想空間内のオブジェクトは観察者ごとに異なる位置に認識されることになる。
【０００３】
これに対し、ホログラムや多視点ディスプレイでは空間内のオブジェクトの映像が複数の観察者でほぼ同じ位置に認識される（例えば、特許文献１参照）。空間内のオブジェクトの映像を複数の観察者に同じ位置に認識させることができれば、様々なアプリケーションに応用できる。例えば、体感型の３Ｄゲームに適用すれば、対戦相手またはチームメイトと同じ映像を共有しながらゲームを楽しむことができる。例えば、テニスゲームやサッカーゲームにおいて複数のプレーヤ間で仮想空間内のボールの位置を共通化できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３５２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ホログラムや多視点ディスプレイは広く普及しておらず、それらの３Ｄ技術を用いた映像表示システムは高コストとなる。そこで、一般的に普及した３Ｄ技術を用いて仮想空間内のオブジェクトの位置を複数の観察者で共通化できる映像表示システムを実現できれば、低コストになる。仮想空間内のオブジェクトの位置を複数の観察者で共通化するためには、観察者ごとに異なる視差映像を見せればよい。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、観察者ごとに異なる視差映像を見せることができる立体映像表示システムを低コストで実現する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様の投写型映像表示システムは、複数の映像を時分割で投写する投写部と、入射光の波長領域を色成分ごとに分割し、入射光の特定波長領域の光を取り出す分光部と、入射光を特定の偏光に変換する偏光部と、を備える。投写部が投写する映像、分光部が取り出す波長領域の光、および偏光部が変換する偏光をそれぞれ切り換えることにより、分光フィルタおよび偏光フィルタが重畳的に取り付けられるメガネを装着する複数の観察者のそれぞれに、異なる立体映像を認識させる。
【０００８】
本発明の別の態様もまた、投写型映像表示システムである。この投写型映像表示システムは、第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像および第２右眼映像を時分割に投写する投写部と、入射光から色成分ごとに第１波長領域の光または第２波長領域の光を取り出す分光部と、入射光を第１偏光または第２偏光に変換する偏光部と、を備える。第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像および第２右眼映像は、第１波長領域の第１偏光、第１波長領域の第２偏光、第２波長領域の第１偏光および第２波長領域の第２偏光の４種類の光のうち、それぞれ異なる光で投写面に投写される。
【０００９】
本発明のさらに別の態様は、３Ｄメガネである。この３Ｄメガネは、上述した投写型映像表示システムにより投写される映像を観察するための３Ｄメガネであって、第１波長領域の光を透過する第１分光フィルタと、第１偏光を透過する第１偏光フィルタとが左眼部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられ、第１分光フィルタと、第２偏光を透過する第２偏光フィルタとが右眼部もしくは左眼部に重畳的に取り付けられる、または、第２波長領域の光を透過する第２分光フィルタと、第１偏光フィルタとが左眼部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられ、第２分光フィルタと、第２偏光フィルタとが右眼部もしくは左眼部に重畳的に取り付けられる、または、第１分光フィルタと、第１偏光フィルタとが左眼部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられ、第２分光フィルタと、第１偏光フィルタとが右眼部もしくは左眼部に重畳的に取り付けられる、または、第１分光フィルタと、第２偏光フィルタとが左眼用部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられ、第２分光フィルタと、第２偏光フィルタとが左眼部もしくは右眼部に重畳的に取り付けられる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は、回転板である。この回転板は、入射光から色成分ごとに第１波長領域の光または第２波長領域の光を取り出す第１回転板と、入射光を第１偏光または第２偏光に変換する第２回転板と、を備える。第１回転板は、第１波長領域の光を透過する領域と第２波長領域の光を透過する領域に二分割され、第２回転板は、第１偏光を透過する領域と第２偏光を透過する領域に二分割され、第１回転板と第２回転板とが、それぞれの分割線が９０度ずれて重ね合わされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、観察者ごとに異なる視差映像を見せることができる立体映像表示システムを低コストで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】２人の観察者が同じ視差映像を見ている様子を示す図である。
【図２】２人の観察者が異なる視差映像を見ている様子を示す図である。
【図３】実施の形態に係る投写型映像表示システムの全体構成を示す図である。
【図４】実施の形態に係る投写型映像表示装置の構成を示す概略図である。
【図５】図５（ａ）−（ｂ）は、図４の偏光板ホイールおよびカラーホイールの構成を示す図である。
【図６】図６（ａ）−（ｂ）は、図３の回転板に貼り付けられる偏光フィルタおよび分光フィルタの構成を示す図である。
【図７】第１の３Ｄ偏光メガネおよび第２の３Ｄ偏光メガネのそれぞれの左眼部および右眼部に付与される、分光特性および偏光特性を示す図である。
【図８】回転板および映像信号の駆動シーケンスを示す図である。
【図９】図８の駆動シーケンスに従い回転板および映像信号が駆動された場合における、第１の３Ｄ偏光メガネおよび第２の３Ｄ偏光メガネの状態を示す図である。
【図１０】変形例に係る偏光板ホイールの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
現在普及している３Ｄ映像の表示スタイル（例えば、３Ｄ映画）は、複数の観察者が同時に同じ映像を見ることで、相対的に同じ３Ｄ空間を共有するものとなっている。例えば、カメラに向かって動く物体は、異なる観察位置にいても、全ての観察者から自身に向かって動くように認識される。また、右側に向かって飛んでくるボールは、全ての観察者に自身の右側に向かって飛ぶボールとして認識される。
【００１４】
図１は、２人の観察者が同じ視差映像を見ている様子を示す図である。スクリーンＳ１には視差映像を構成する左眼映像と右眼映像が交互に表示される。オブジェクトＯｌは左眼映像内のオブジェクトの表示位置を示し、オブジェクトＯｒは右眼映像内のオブジェクトの表示位置を示す。
【００１５】
左側の観察者Ａからは、左眼とスクリーンＳ１上のオブジェクトＯｌを結ぶ直線と、右眼とスクリーンＳ１上のオブジェクトＯｒを結ぶ直線との交点（即ち、結像位置）にオブジェクトＯａが位置するように認識される。右側の観察者Ｂからは、左眼とスクリーンＳ１上のオブジェクトＯｌを結ぶ直線と、右眼とスクリーンＳ１上のオブジェクトＯｒを結ぶ直線との交点（即ち、結像位置）にオブジェクトＯｂが位置するように認識される。
【００１６】
このように異なる位置の観察者Ａと観察者Ｂからは、同じオブジェクトが異なる位置に存在するように認識される。これは、観察者Ａと観察者Ｂとでオブジェクトの結像位置が異なるためである。観察者Ａと観察者Ｂとが同じ視差映像を見ている限り、観察者Ａと観察者Ｂとで絶対的に同じ３Ｄ空間を共有することはできない。
【００１７】
図２は、２人の観察者が異なる視差映像を見ている様子を示す図である。スクリーンＳ１には観察者Ａ用の左眼映像、右眼映像、観察者Ｂ用の左眼映像、右眼映像が時分割に表示される。オブジェクトＯｌａは観察者Ａ用の左眼映像内のオブジェクトの表示位置を示し、オブジェクトＯｒａは観察者Ａ用の右眼映像内のオブジェクトの表示位置を示し、オブジェクトＯｌｂは観察者Ｂ用の左眼映像内のオブジェクトの表示位置を示し、オブジェクトＯｒｂは観察者Ｂ用の右眼映像内のオブジェクトの表示位置を示す。
【００１８】
左側の観察者Ａからは、左眼とスクリーンＳ１上のオブジェクトＯｌａを結ぶ直線と、右眼とスクリーンＳ１上のオブジェクトＯｒａを結ぶ直線との交点（即ち、結像位置）にオブジェクトＯａｂが位置するように認識される。右側の観察者Ｂからも、左眼とスクリーンＳ１上のオブジェクトＯｌｂを結ぶ直線と、右眼とスクリーンＳ１上のオブジェクトＯｒｂを結ぶ直線との交点（即ち、結像位置）にオブジェクトＯａｂが位置するように認識される。
【００１９】
このように異なる位置の観察者Ａと観察者Ｂからでも、オブジェクトが同じ位置に存在するように認識される。これは、観察者Ａと観察者Ｂとでオブジェクトの結像位置が同じになるよう、観察者Ａと観察者Ｂに異なる視差映像を見せているためである。これにより、観察者Ａと観察者Ｂとで絶対的に同じ３Ｄ空間を共有することができる。
【００２０】
画面解像度が低下する空間分割を行わずに、観察者Ａと観察者Ｂに対してそれぞれ異なる視差映像を見せるには、観察者Ａ用左眼映像、観察者Ａ用右眼映像、観察者Ｂ用左眼映像、観察者Ｂ用右眼映像を時分割に切り替えて表示する必要がある。また、観察者にフリッカを感じさせないためには、左眼映像および右眼映像がそれぞれ６０Ｈｚで表示されることが望ましい。従って、一人の観察者に左眼映像および右眼映像を合わせて１２０Ｈｚの映像を見せることが望まれる。
【００２１】
以上の前提において、二人の観察者に異なる視差映像を見せるには、４種類の映像を含む２４０Ｈｚの映像を表示し、その映像を４通りに分離する必要がある。以下、一般的に普及している現状の３Ｄ技術を用いてこの処理が可能か否かを検討する。
【００２２】
まず、シャッタメガネ方式を検討する。シャッタメガネ方式に使用するメガネとして液晶シャッタを搭載したメガネが普及している。シャッタメガネ方式は左眼映像と右眼映像を交互に表示し、その映像に同期して左眼液晶シャッタと右眼液晶シャッタが開閉することにより左眼映像と右眼映像を分離する方式である。
【００２３】
シャッタメガネ方式を使用して２４０Ｈｚの映像を４通りに分離することは原理的に可能であるが、光量が大きく低下するためユーザにとって暗い映像と感じることになる。液晶シャッタの応答性能を考慮すると、単位フレーム期間（１６．６ｍｓ）の中で約４０％の非点灯期間が必要である。液晶シャッタの切り替わり時間はおよそ２ｍｓであり、その間は２つの状態が混じることになる。従って、その間はクロストークの観点から点灯できず、点灯期間が短くなることから光量が大きく低下する。
【００２４】
次に、波長分割方式を検討する。波長分割方式では多重化された光信号の中から特定波長の光を取り出す分光フィルタが用いられる。例えば、多重コートフィルタを使ってＲＧＢ波長帯域をそれぞれ２チャンネルに分割し、一方を左眼映像に割り当て、他方を右眼映像に割り当てる。観察者が左眼と右眼とで異なる波長の光を透過するメガネをかけることにより、左眼映像と右眼映像を分離する。
【００２５】
波長分割方式を使用して２４０Ｈｚの映像を４通りに分離することは原理的に可能であるが、シャッタメガネ方式と同様に光量が大きく低下するためユーザにとって暗い映像と感じることになる。波長によって映像を４通りに分離するには、ＲＧＢそれぞれの波長帯域を４分割する必要がある。４分割するには急峻なフィルタを用いて非常に狭い帯域で各色をカットする必要がある。急峻なフィルタを使用すると透過率が低下し、光量が大きく低下する。
【００２６】
次に、偏光方式を検討する。偏光方式では偏光素子と偏光メガネを使用する。左眼映像と右眼映像とで異なる方向の偏光で投写し、観察者が左眼と右眼とで異なる偏光を透過するメガネをかけることにより、左眼映像と右眼映像を分離する。
【００２７】
偏光方式を使用して２４０Ｈｚの映像を４通りに分離することは原理的に不可能である。偏光の傾きや回転の向きで左眼映像と右眼映像を分離しているため、４状態を切り替えることは不可能である。
【００２８】
このように、どの方式も現状の性能では単体で２４０Ｈｚの映像を４通りに分離することは困難である。そこで２つの方式を組み合わせることを考える。本明細書では波長分割方式と偏光方式を組み合わせることを考える。
【００２９】
図３は、実施の形態に係る投写型映像表示システム５００の全体構成を示す図である。投写型映像表示システム５００は、投写型映像表示装置１００、回転板２００、３Ｄ偏光メガネ３００を備える。本実施の形態では二人の観察者Ａ、観察者Ｂを想定しているため、３Ｄ偏光メガネ３００として第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａおよび第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂを備える。
【００３０】
回転板２００は設置台２５０に設置され、設置台２５０に搭載される駆動機構により回転される。設置台２５０に設置された回転板２００は、その回転面が投写型映像表示装置１００からの投射光を直交して受ける位置に設置される。回転板２００は分光フィルタと偏光フィルタとが表裏に貼り付けられた回転フィルタである。３Ｄ偏光メガネ３００は回転フィルタに対応し、その左眼部および右眼部にそれぞれ分光フィルタおよび偏光フィルタが重畳的に貼り付けられている。
【００３１】
投写型映像表示装置１００は、複数の映像を時分割で投写する。本実施の形態では単位フレーム期間ごとに第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像および第２右眼映像を時分割に投写する。
【００３２】
分光フィルタは、入射光の波長領域を色成分ごとに分割し、入射光の特定波長領域の光を取り出す。より具体的には、入射光から色成分ごとに第１波長領域の光または第２波長領域の光を取り出す。第１波長領域はＲＧＢそれぞれの波長領域の長波長側であり、第２波長領域はＲＧＢそれぞれの波長領域の短波長側である。例えば、インフィテック方式では第１波長領域のＲ領域は６２９ｎｍ、Ｇ領域は５３２ｎｍ、Ｂ領域は４４６ｎｍを基準に切り出され、第２波長領域のＲ領域は６１５ｎｍ、Ｇ領域は５１８ｎｍ、Ｂ領域は４３２ｎｍを基準に切り出される。以下、第１波長領域の光をＲ１、Ｇ１、Ｂ１と表記し、第２波長領域の光をＲ２、Ｇ２、Ｂ２と表記する。
【００３３】
偏光フィルタは、入射光を特定の偏光に変換する。より具体的には、入射光を第１偏光または第２偏光に変換する。第１偏光と第２偏光は、直交する２つの直線偏光（直線偏光方式）であってもよいし、右円偏光と左円偏光（円偏光方式）であってもよい。本実施の形態では顔やメガネが傾いても正常に立体視ができる円偏光方式を用いる例を説明する。
【００３４】
投写型映像表示装置１００が投写する映像、分光フィルタが取り出す波長領域の光、および偏光フィルタが変換する偏光をそれぞれ切り換えることにより、３Ｄ偏光メガネ３００を装着する複数の観察者のそれぞれに、異なる立体映像を認識させることができる。以下、より具体的に説明する。
【００３５】
図４は、実施の形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す概略図である。図４では図３の回転板２００の機能が投写型映像表示装置１００に内蔵されている例を描いている。即ち、回転板２００に貼り付けられた分光フィルタの機能はカラーホイール３に置き換えられ、回転板２００に貼り付けられた偏光フィルタの機能は偏光板ホイール２に置き換えられる。
【００３６】
このように分光フィルタおよび偏光フィルタは光源１から投写面との間の光路中に設置されればよく、その設置位置は限定されない。図３に示すように分光フィルタおよび偏光フィルタの両方が投写レンズ９の後に設置されてもよいし、図４に示すように分光フィルタが光源１の直後に設置され、偏光フィルタが投写レンズ９の後に設置されてもよい。また、分光フィルタおよび偏光フィルタの両方が光源１の直後に設置されてもよいし、偏光フィルタが光源１の直後に設置され、分光フィルタが投写レンズ９の後に設置されてもよい。
【００３７】
図４において、光源１はランプ駆動部１２による制御にしたがい、光学ユニット５０に光を照射する。光源１は、フィラメント型の電極構造を有するハロゲンランプ、アーク放電を発生させる電極構造を有するメタルハライドランプ、キセノンショートアークランプ、高圧型の水銀ランプ、ＬＥＤランプなどを用いることができる。光源１の中央部に設けられた発光管１ａから出射された光は、楕円面または双曲面で形成されたリフレクタ１ｂで集光されて、光学ユニット５０に進入する。
【００３８】
光学ユニット５０は、カラーホイール３、ロッドインテグレータ５、およびコンデンサレンズ６ａ、６ｂを含む。光源１から照射された光は、カラーホイール３、ロッドインテグレータ５、およびコンデンサレンズ６ａ、６ｂの順に通過する。カラーホイール３は、円盤状であって、光源１から照射された光の光軸に対して垂直に配置される。カラーホイール３は、ホイール駆動部１１の制御にしたがい、当該光軸と平行な回転軸を中心に回転する。なお、カラーホイール３の詳細は後述する。
【００３９】
ロッドインテグレータ５は、上記光軸上に、カラーホイール３を介して配置される。ロッドインテグレータ５は、入射面５ａから入射された光の照度を均一化して、出射面５ｂから出射する。
【００４０】
コンデンサレンズ６ａ、６ｂは、上記光軸上に、ロッドインテグレータ５の出射面５ｂに対向して配置される。コンデンサレンズ６ａ、６ｂは、ロッドインテグレータ５の出射面５ｂから出射された光を集光して、ミラー７に出射する。
【００４１】
ミラー７は、上記光軸上に、当該光軸に対して所定の傾きを持って配置される。ミラー７は、コンデンサレンズ６ａ、６ｂから出射された光を反射して、光変調素子８に出射する。
【００４２】
光変調素子８は、制御部１０から設定される映像信号に応じて、入射される光を変調する。ここでは、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いる例を描いている。ＤＭＤは、複数の微小ミラーによって構成される。複数の微小ミラーはそれぞれ独立に可動する。原則として一つの微小ミラーが一画素に対応する。ＤＭＤは、設定される映像信号に応じて各微小ミラーの角度を変更する。これにより、表示画素ごとに色成分光を投写レンズ９側に反射するか否かを切り替えることができる。なお、投写レンズ９側に反射する時間を制御することにより階調制御が可能である。
【００４３】
図４では単板式ＤＬＰ（登録商標）の例を描いているが、２４０Ｈｚで映像を切り替えるためには３板式ＤＬＰ（登録商標）を用いることが好ましい。また、光変調素子８としてＤＭＤの代わりに反射型または透過型の液晶パネルを用いてもよい。この場合も３板式であることが好ましい。
【００４４】
投写レンズ９は、光変調素子８により変調された光を図示しないスクリーンなどの投影面に向けて投写する。その際、投写レンズ９が光変調素子８により変調された光を結像することにより、光変調素子８により形成された映像は、投影面に拡大されて表示される。偏光板ホイール２は投写レンズ９の後段に設置される。偏光板ホイール２は、ホイール駆動部１１の制御にしたがい、投写レンズ９から投影面への光軸と平行な回転軸を中心に回転する。なお、偏光板ホイール２は光源１の直後に設置してもよいが、投写レンズ９の後段に設置したほうが投写レンズ９により偏光が乱されることを防止できる。
【００４５】
制御部１０は、ランプ駆動部１２、ホイール駆動部１１および光変調素子８を制御する。より具体的には、制御部１０は、ランプ駆動部１２にオン／オフ信号を設定して、ランプ駆動部１２に光源１の電源をオン／オフさせる。また、制御部１０は、ホイール駆動部１１に回転制御信号を設定して、ホイール駆動部１１に偏光板ホイール２およびカラーホイール３を回転させる。また、制御部１０は、光変調素子８に映像信号を設定して、光変調素子８に所望の映像を形成させる。
【００４６】
図５（ａ）−（ｂ）は、図４の偏光板ホイール２およびカラーホイール３の構成を示す図である。図５（ａ）は偏光板ホイール２の構成を示す。偏光板ホイール２には、入射光のうち右円偏光を透過しそれ以外の偏光を遮断する右円偏光領域と、左円偏光を透過しそれ以外の偏光を遮断する左円偏光領域が形成される。偏光板ホイール２は、境界線となる二等分線により右円偏光領域と左円偏光領域に二分割される。右円偏光領域と左円偏光領域はそれぞれ半円領域で形成される。
【００４７】
透過部２１は入射光が通過する光路であり、その位置は固定である。偏光板ホイール２は、入射光が中心側ではなく円周側を通過するように配置される。偏光板ホイール２は、入射方向を回転軸方向として回転し、右円偏光と左円偏光とを時分割に透過する。
【００４８】
図５（ｂ）はカラーホイール３の構成を示す。カラーホイール３には、入射光のうち第１波長領域の赤成分を透過しそれ以外の成分を遮断するＲ１領域と、第１波長領域の緑成分を透過しそれ以外の成分を遮断するＧ１領域と、第１波長領域の青成分を透過しそれ以外の成分を遮断するＢ１領域と、第２波長領域の赤成分を透過しそれ以外の成分を遮断するＲ２領域と、第２波長領域の緑成分を透過しそれ以外の成分を遮断するＧ２領域と、第２波長領域の青成分を透過しそれ以外の成分を遮断するＢ２領域とが形成される。
【００４９】
カラーホイール３は、境界線となる二等分線により第１波長透過領域（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１領域）と第２波長透過領域（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２領域）に二分割される。第１波長透過領域（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１領域）と第２波長透過領域（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２領域）はそれぞれ半円領域で形成される。第１波長透過領域（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１領域）は６つの扇形領域に分割される。即ち、Ｒ１領域、Ｇ１領域、Ｂ１領域、Ｒ１領域、Ｇ１領域、Ｂ１領域に分割され、この順番で時計回りに配置される。同様に、第２波長透過領域（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２領域）も６つの扇形領域に分割される。即ち、Ｒ２領域、Ｇ２領域、Ｂ２領域、Ｒ２領域、Ｇ２領域、Ｂ２領域に分割され、この順番で時計回りに配置される。
【００５０】
透過部３１は入射光が通過する光路であり、その位置は固定である。入射光が中心側ではなく円周側を通過するように配置される（図４参照）。カラーホイール３は、入射方向を回転軸方向として回転し、第１波長領域の赤色光Ｒ１、第１波長領域の緑色光Ｇ１、第１波長領域の青色光Ｂ１、第２波長領域の赤色光Ｒ２、第２波長領域の緑色光Ｇ２、第２波長領域の青色光Ｂ２を時分割に透過する。
【００５１】
制御部１０は、ホイール駆動部１１に偏光板ホイール２およびカラーホイール３を実質的に同じ速度で回転させる。その際、偏光板ホイール２が偏光を切り換えるタイミングと、カラーホイール３が波長領域を切り換えるタイミングがずれるよう回転させる。具体的には、偏光板ホイール２とカラーホイール３のそれぞれの境界線が９０度ずれて回転するよう、ホイール駆動部１１を制御する。これにより、第１波長領域の右円偏光、第１波長領域の左円偏光、第２波長領域の右円偏光、第２波長領域の左円偏光の４種類の光を生成できる。
【００５２】
制御部１０は、４種類の光の切り替わりタイミングに同期して、第１左眼映像信号、第１右眼映像信号、第２左眼映像信号、第２右眼映像信号を光変調素子８に設定する。これにより、第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像、第２右眼映像が４種類の光のそれぞれ異なる光で投写面に投写されることになり、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａおよび第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂにより投写映像を４種類の映像に分離することが可能となる。
【００５３】
図３に示すように投写型映像表示装置１００の外部に外付けの回転板２００を設ける場合も、図４、図５（ａ）−（ｂ）で説明した原理が基本的にあてはまる。以下、相違点を説明する。この例では投写型映像表示装置１００内から偏光板ホイール２は取り除かれる。カラーホイール３は波長分割を行わない通常のカラーホイールに置き換えられる。なお、光源１を三原色光源にした場合、カラーホイール３は取り除かれる。また、ホイール駆動部１１の機能は設置台２５０に移設される。
【００５４】
図６（ａ）−（ｂ）は、図３の回転板２００に貼り付けられる偏光フィルタ２０２および分光フィルタ３０３の構成を示す図である。図６（ａ）は偏光フィルタ２０２の構成を示す。偏光フィルタ２０２には、入射光のうち右円偏光を透過しそれ以外の偏光を遮断する右円偏光領域と、左円偏光を透過しそれ以外の偏光を遮断する左円偏光領域が形成される。偏光フィルタ２０２は、境界線となる二等分線により右円偏光領域と左円偏光領域に二分割される。右円偏光領域と左円偏光領域はそれぞれ半円領域で形成される。透過部２０２１は入射光が通過する光路であり、その位置は固定である。
【００５５】
図６（ｂ）は分光フィルタ２０３の構成を示す。分光フィルタ２０３には、入射光のうち第１波長領域の光Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１を透過しそれ以外の波長領域の光を遮断する第１波長透過領域（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１領域）と、第２波長領域の光Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２を透過しそれ以外の波長領域の光を遮断する第２波長透過領域（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２領域）が形成される。
【００５６】
分光フィルタ２０３は、境界線となる二等分線により第１波長透過領域（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１領域）と第２波長透過領域（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２領域）に二分割される。第１波長透過領域（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１領域）と第２波長透過領域（Ｒ２、Ｇ２、Ｂ２領域）はそれぞれ半円領域で形成される。透過部２０３１は入射光が通過する光路であり、その位置は固定である。
【００５７】
偏光フィルタ２０２の境界線と分光フィルタ２０３の境界線とが９０度ずれた状態で重ね合わされる。なお、偏光フィルタ２０２と分光フィルタ２０３は直接貼り合わされてもよいし、その間にガラス板などが挿入されてもよい。
【００５８】
回転板２００が回転することにより、投写型映像表示装置１００から投写される第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像、第２右眼映像をそれぞれ異なる種類の光で回転板２００から出射することができる。それぞれ異なる種類の光は、上述したように第１波長領域の右円偏光、第１波長領域の左円偏光、第２波長領域の右円偏光、第２波長領域の左円偏光の４種類の光である。
【００５９】
図７は、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａおよび第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂのそれぞれの左眼部および右眼部に付与される、分光特性および偏光特性を示す図である。本実施の形態では、第１波長領域の右円偏光、第１波長領域の左円偏光、第２波長領域の右円偏光、第２波長領域の左円偏光の４種類の光で４種類の映像が投写される。そこで、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａおよび第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂのそれぞれの左眼部および右眼部を使用して、投写映像を４種類の映像に分離する。
【００６０】
第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａおよび第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂには、回転板２００の分光特性および偏光特性に対応する分光特性および偏光特性が付与される。図７に示すように、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの左眼部には第１波長領域の右円偏光を透過し、それ以外の光を遮断する特性が付与される。第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの右眼部には第１波長領域の左円偏光を透過し、それ以外の光を遮断する特性が付与される。第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの左眼部には第２波長領域の右円偏光を透過し、それ以外の光を遮断する特性が付与される。第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの右眼部には第２波長領域の左円偏光を透過し、それ以外の光を遮断する特性が付与される。
【００６１】
第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａおよび第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂは、既存の３Ｄ偏光メガネと同様に、左眼と右眼とで偏光の向きが異なるメガネである。本実施の形態では左眼部に、右円偏光を透過しそれ以外の偏光を遮断する右円偏光フィルタが取り付けられ、右眼部に左円偏光を透過しそれ以外の偏光を遮断する左円偏光フィルタが取り付けられる。
【００６２】
第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの左眼部および右眼部の両方には、第１波長領域の光を透過し第２波長領域の光を遮断する第１分光フィルタが取付けられる。第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの左眼部および右眼部の両方には、第２波長領域の光を透過し第１波長領域の光を遮断する第２分光フィルタが取付けられる。
【００６３】
即ち、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの左眼部には右円偏光フィルタおよび第１分光フィルタが重畳的に取付けられ、右眼部には左円偏光フィルタおよび第１分光フィルタが重畳的に取付けられる。第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの左眼部には右円偏光フィルタおよび第２分光フィルタが重畳的に取付けられ、右眼部には左円偏光フィルタおよび第２分光フィルタが重畳的に取付けられる。
【００６４】
観察者Ａは第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａを装着し、観察者Ｂは第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂを装着して投写映像を観察する。観察者Ａは第１左眼映像を左眼で第１右眼映像を右眼で見ることになり、観察者Ｂは第２左眼映像を左眼で第２右眼映像を右眼で見ることになる。
【００６５】
以上の説明では、観察者間で異なる分光特性を持ち左眼と右眼で偏光の向きが異なるメガネを使用する例を説明したが、観察者間で偏光の向きが異なり左眼と右眼で異なる分光特性を持つメガネを使用することもできる。ただし後者を使用する場合、観察者が左眼と右眼で異なる色を見ることになり立体視しにくくなる可能性がある。前者を使用する場合、観察者が左眼と右眼で同じ色を見ることになり、立体視しやすくなる。また、左眼と右眼で偏光の向きが異なる偏光フィルタが取付けられている３Ｄ偏光メガネは、左眼と右眼で異なる分光特性を持つ分光フィルタが取付けられている３Ｄ分光メガネより普及している。したがって、既存の３Ｄ偏光メガネに分光フィルタを貼り付けたほうが低コストで、本実施の形態に係る第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａおよび第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂを生成できる。
【００６６】
図８は、回転板２００および映像信号の駆動シーケンスを示す図である。上述したように分光フィルタ２０３の境界線と偏光フィルタ２０２の境界線とが９０度ずらして重ね合わされている。従って、分光フィルタ２０３のＲ１、Ｇ１、Ｂ１領域とＲ２、Ｇ２、Ｂ２領域の切り替わりタイミングと、偏光フィルタ２０２の右円偏光領域と左円偏光領域の切り替わりタイミングが１／４フレーム時間ずれる。即ち、フレーム開始から１／４フレーム時間（４．２ｍｓ）後に偏光フィルタ２０２が右円偏光領域から左円偏光領域に切り替わり、３／４フレーム時間（１２．５ｍｓ）後に左円偏光領域から右円偏光領域に切り替わる。フレーム開始から２／４フレーム時間（８．３ｍｓ）後に分光フィルタ２０３がＲ１、Ｇ１、Ｂ１領域からＲ２、Ｇ２、Ｂ２領域の切り替わり、４／４フレーム時間（１６．６ｍｓ）後にＲ２、Ｇ２、Ｂ２領域からＲ１、Ｇ１、Ｂ１領域に切り替わる。
【００６７】
映像信号は２４０Ｈｚで切り替わる。制御部１０は、通常の３Ｄ投写のように左眼映像と右眼映像を交互に光変調素子８に設定するのではなく、第１左眼映像、第１右眼映像、第２右眼映像、第２左眼映像、・・・の順番で設定する。ここで、第１左眼映像および第１右眼映像は観察者Ａに見せるべき映像であり、第２右眼映像および第２左眼映像は観察者Ｂに見せるべき映像である。
【００６８】
このように右眼映像および左眼映像がそれぞれ連続するように投写される。この順序で映像を投写することにより、図５（ａ）−（ｂ）または図６（ａ）−（ｂ）に示した回転板２００を用いても観察者Ａと観察者Ｂに左眼映像と右眼映像を分離して見せることができる。
【００６９】
仮に、第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像、第２右眼映像の順番で投写した場合、観察者Ａが装着する第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａと、観察者Ｂが装着する第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂとで偏光の向きが反対のメガネを準備する必要がある。即ち、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａはその左眼部に右円偏光フィルタ、その右眼部に左円偏光フィルタが取付けられる必要があり、第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂはその左眼部に左円偏光フィルタ、その右眼部に右円偏光フィルタが取付けられる必要がある。このように通常の３Ｄ投写の順番で映像を投写すると、準備する３Ｄ偏光メガネ３００の種類が増加し、コスト高となる。
【００７０】
図９は、図８の駆動シーケンスに従い回転板２００および映像信号が駆動された場合における、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａおよび第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの状態を示す図である。フレーム期間において０〜４．２ｍｓの間は、分光フィルタ２０３はＲ１、Ｇ１、Ｂ１領域に設定され、偏光フィルタ２０２は右円偏光領域に設定され、第１左眼映像が投写される。従って、０〜４．２ｍｓの間は第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの左眼部が第１左眼映像を透過し、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの右眼部ならびに第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの左眼部および右眼部は遮光する。
【００７１】
４．２〜８．３ｍｓの間は、分光フィルタ２０３はＲ１、Ｇ１、Ｂ１領域に設定され、偏光フィルタ２０２は左円偏光領域に設定され、第１右眼映像が投写される。従って、４．２〜８．３ｍｓの間は第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの右眼部が第１右眼映像を透過し、第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの左眼部ならびに第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの左眼部および右眼部は遮光する。
【００７２】
８．３〜１２．５ｍｓの間は、分光フィルタ２０３はＲ２、Ｇ２、Ｂ２領域に設定され、偏光フィルタ２０２は左円偏光領域に設定され、第２右眼映像が投写される。従って、８．３〜１２．５ｍｓの間は第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの右眼部が第２右眼映像を透過し、第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの左眼部ならびに第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの左眼部および右眼部は遮光する。
【００７３】
１２．５〜１６．６ｍｓの間は、分光フィルタ２０３はＲ２、Ｇ２、Ｂ２領域に設定され、偏光フィルタ２０２は右円偏光領域に設定され、第２左眼映像が投写される。従って、１２．５〜１６．６ｍｓの間は第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの左眼部が第２左眼映像を透過し、第２の３Ｄ偏光メガネ３００Ｂの右眼部ならびに第１の３Ｄ偏光メガネ３００Ａの左眼部および右眼部は遮光する。
【００７４】
以上説明したように本実施の形態によれば、波長分割方式と偏光方式を併用することにより、低コストで光量の低下を抑えながら、観察者Ａと観察者Ｂとに異なる視差映像を見せることができる。従って、観察者Ａと観察者Ｂとに絶対的に同じ３Ｄ空間を共有させることも可能となる。
【００７５】
現状の液晶シャッタを２４０Ｈｚで開閉したり、波長領域をＲＧＢごとに４分割するには高スペックな素子を使用する必要があり、高コストになる。また、各映像に割り当てられる光量が大きく低下する。この点、偏光の向きを変えることにより映像を２種類に分離し、かつ波長領域をＲＧＢごとに２分割して映像を４種類に分離する場合、既存の素子をそのまま転用でき、コスト高を抑えられる。また、波長領域をＲＧＢごとに２分割すれば足りるため光量の低下も小さく抑えられる。
【００７６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００７７】
例えば、分光フィルタ２０３は、第１波長領域と第２波長領域とでそれぞれ３つの帯域に分割することに限らず、２帯域または4帯域以上に分割してもよい。また、第１波長領域と第２波長領域とで帯域数が異なってもよい。
【００７８】
また、偏光板として回転式の偏光フィルタを例に説明したが、電圧印加に応じて偏光方向が切り替わる偏光シャッタを用いてよい。この場合も、図８に示した切り替わりタイミングで駆動される。
【００７９】
また、図８では偏光フィルタの右円偏光領域と左円偏光領域を１２０Ｈｚで切り替える例を説明したが、２４０Ｈｚで切り替えてもよい。図１０は、変形例に係る偏光板ホイール２の構成を示す。図１０に示すように偏光板ホイール２を十字に四分割し、右円偏光領域と左円偏光領域を交互に配置する。この場合、通常の３Ｄ投写の順番で映像を投写できる。即ち、第１左眼映像、第１右眼映像、第２左眼映像、第２右眼映像、・・・の順番で投写できる。
【００８０】
上述の実施の形態では２人の観察者にそれぞれ異なる視差映像を見せる例を説明した。この場合、２人の観察者にそれぞれ異なる立体映像を同時に認識させることが可能である。上述したように分光フィルタ２０３で波長帯域を４通りに分離することは原理的に可能である。分光フィルタ２０３で映像を４種類に分離し、偏光フィルタ２０２で映像を２種類に分離すれば、映像を８種類に分離できる。この場合、４人分の視差映像を生成できる。従って、本発明は４人の観察者にそれぞれ異なる立体映像を同時に認識させることも可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  光源、  ２  偏光板ホイール、  ２１  透過部、  ３  カラーホイール、  ３１  透過部、  ５  ロッドインテグレータ、  ６ａ  ｂ,コンデンサレンズ、  ７  ミラー、  ８  光変調素子、  ９  投写レンズ、  １０  制御部、  １１  ホイール駆動部、  １２  ランプ駆動部、  １００  投写型映像表示装置、  ２００  回転板、  ２０２  偏光フィルタ、  ２０２１  透過部、  ２０３  分光フィルタ、  ２０３１  透過部、  ２５０  設置台、  ３００  ３Ｄ偏光メガネ、  ５００  投写型映像表示システム、  Ｓ１  スクリーン。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、シミュレーション、教育用ツール、プレゼンテーションツール、ゲームなどに適用可能であり、観察者に効果的な映像を提供できる。特にテニスのダブルスやサッカーのチームプレイといった協力型のゲーム、向かい合う二人が一つの空間でやり取りする対面型のゲームへの適用が効果的である。
【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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