JP2006235566A - 3-dimensional image projecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は立体映像投影装置に関するものである。 The present invention relates to a stereoscopic video projector.
従来、特にプロジェクタ投影による立体視は2台の装置を必要とし、左右両画面を異なった極性の光の2台のプロジェクタにより重ね合わせて投影し、これを偏光眼鏡などを通し立体視するのが一般的であった。 さらに、これを1台のプロジェクタで実現する考えも以前よりあったが、特に、立体左右両画面を上下に並べて1画面とした縦型立体画面を用い、これを各画面異なる偏光を経たあと両画面の光束を重ね合わせてスクリーンに投影し立体視する手法が提案されている(特許文献1、Fig.3)。同様な提案は以後もいくつかあり、重ね合わせの投影をプリズム(特許文献1、2)またはミラー(特許文献3、4)で行う等の提案がある。しかし、これらでは、重ね合わされた立体画面の周辺には各々単独の画面が並んで映し出されてしまったり、左右両画面境界部のにじみを除去出来ない等のため見にくい立体視画面になってしまい(特許文献1、2、3、5)、さらにこれを避けるために別にもう1組の偏光フィルタを設置する(特許文献4)など、装置の複雑化とともに透過効率が低下し画面が暗くなってしまう等の課題を抱えていた。
Conventionally, stereoscopic viewing by projector projection, in particular, requires two devices, and the left and right screens are superimposed and projected by two projectors with light of different polarities, and this is viewed stereoscopically through polarized glasses, etc. It was general. In addition, there was also the idea of realizing this with a single projector, but in particular, a vertical 3D screen was used, in which the 3D left and right screens were arranged one above the other, and each screen was subjected to different polarizations. A method of superimposing the luminous flux of the screen and projecting it onto the screen for stereoscopic viewing has been proposed (Patent Document 1, Fig. 3). There are several similar proposals thereafter, and there are proposals such as performing projection of superposition with a prism (Patent Documents 1 and 2) or a mirror (Patent Documents 3 and 4). However, in these cases, a single screen is projected around each of the superimposed stereoscopic screens, or the blur of the boundary between the left and right screens cannot be removed, resulting in a stereoscopic screen that is difficult to see ( (
本発明が解決しようとする課題は、これまで実現出来なかった、透過効率が高く画面の明るい、また立体映像部分の周辺に余分な各画面の不要部分が写り込んで見にくくなるなどの弊害を持たない、明るく見やすく構造が簡単な立体画面を1台のプロジェクタで可能にする立体映像投影装置を実現することにある。 The problem to be solved by the present invention has problems that could not be realized until now, such as high transmission efficiency and bright screen, and unnecessary portions of each screen appearing in the periphery of the stereoscopic image part, making it difficult to see. The object is to realize a stereoscopic image projection device that enables a single projector to display a stereoscopic screen that is bright and easy to see and has a simple structure.
上述の課題を解決する為に、本発明では先ず、
立体左右画面を上下に並べて構成された縦型立体画面を投影するプロジェクタと、この投影光束を両画面の境界線に対応する両画面分離点Pで2分して分割両画面とし、これを各々フィルタを通し相互に別な極性の光束としてスクリーン上に重ねて投影する機能を持つ両画面分離変換ミラー光学系とを含んでなる構成に対して、分割両画面光束の分離点Pに接する辺上で、画面の中央境界線からにじみ巾のほぼ半分だけ中に入り設定され画面の不要部分を遮蔽する固定または可変長の遮蔽板を備える事により明瞭な境界面の立体画面を持つ立体映像投影装置を実現した。
In order to solve the above-described problems, the present invention firstly
A projector that projects a vertical three-dimensional screen composed of three-dimensional left and right screens arranged vertically, and this projected light beam is divided into two divided screens at both screen separation points P corresponding to the boundary lines between the two screens. On the side that is in contact with the separation point P of the split double-screen light beam, for a configuration that includes a both-screen separation conversion mirror optical system that has a function of projecting a light beam with different polarities on the screen through a filter. A 3D image projection device with a 3D screen with a clear boundary surface by providing a fixed or variable length shielding plate that is set to enter only about half of the blur width from the center boundary line of the screen and shields unnecessary portions of the screen Realized.
また、本発明の基本となる左右画面分離のための両画面分離変換ミラー光学系として、投影光束を2分し、その一方を第1のミラーにより他方の光束とは反対側にほぼ直角に出し、他方の光束は第1のミラーから後に一定距離はなして設定された第2のミラーによりこの反射光束とほぼ同じ方向に反射する構成を持つ各々固定又は可変角の直角方向両画面分離変換ミラー光学系を導入することにより、この遮蔽板を分割両画面の最も外側の辺上に持つ構成を実現した。 Further, as a both-screen separation conversion mirror optical system for separating the left and right screens, which is the basis of the present invention, the projected light beam is divided into two, and one of the light beams is emitted at a substantially right angle to the opposite side of the other light beam by the first mirror. The other light beam is reflected by a second mirror set at a certain distance from the first mirror and reflected in substantially the same direction as the reflected light beam. By introducing the system, we realized a structure with this shielding plate on the outermost side of both split screens.
さらにこの両画面分離変換ミラー光学系として、投影光束を2分し、その一方を第1のミラーにより他方の光束と交差してその外側に出し、他方の光束は第1のミラーから一定距離はなして設定された第2のミラーによりこの反射光束とほぼ同じ方向に反射する構成を持つ各々固定又は可変角の直角方向両画面分離変換ミラーを構成する事により、この遮蔽板を逆に分割両画面のそれぞれ内側の辺上に持つコンパクトな構成の立体映像装置を実現した。 Furthermore, as this both-screen separation conversion mirror optical system, the projection light beam is divided into two, one of which intersects with the other light beam by the first mirror and goes outside, and the other light beam does not have a fixed distance from the first mirror. By constructing a fixed or variable angle right-and-left double screen separating conversion mirror having a configuration that reflects the reflected light beam in substantially the same direction by the second mirror set in this way, this shielding plate is divided into two screens in reverse. Realized a compact 3D image device on each inner side.
また、上述の第1及び第2ミラーが並ぶ構成の分離変換ミラー光学系の場合、ここで用いられる遮蔽板として、第1及び第2のミラーの間に設置され、この間からせり出す高さとその角度が可変な一枚の遮蔽板を設定し、この角度と高さの左右各画面への成分を各々への遮蔽量として規定する事により、1つの遮蔽板で左右両画面への両方の遮蔽量を設定する構成を実現した。 Further, in the case of the separation conversion mirror optical system in which the above-described first and second mirrors are arranged, as a shielding plate used here, it is installed between the first and second mirrors, and the height and the angle protruding from this space By setting a single shielding plate with variable and defining the angle and height components to the left and right screens as the shielding amount to each, one shielding plate can shield both the left and right screens. Realized the configuration to set.
本発明による以上の基本的な構成をもとに実用的な機能を得るために、正面から入る投影光束を直角方向両画面分離変換ミラー光学系により垂直方向に出し、さらにこの垂直方向投影出力を前方に直角に変換する固定又は可変角の第3のミラーを設定する事により、正立立体画像が前方に投影される構成として、前方に投影される立体画面の重ね合せに加え、この第3のミラーで投影画面の位置自身を調整することを可能にした。 In order to obtain a practical function based on the above basic configuration according to the present invention, a projection light beam entering from the front is emitted in the vertical direction by the right-angle and double-screen separation conversion mirror optical system, and further this vertical projection output is obtained. By setting a third mirror having a fixed or variable angle to be converted to a right angle forward, an upright stereoscopic image is projected forward, and in addition to the superimposition of the stereoscopic screen projected forward, this third It was possible to adjust the position of the projection screen itself with this mirror.
また、斜め上方に投影される一般的なプロジェクタ投影に対応し、投影光軸の傾斜方向と同じ側の上側画面のみに第1および第2のペアミラーを用いる光学系を用い本発明の遮蔽板と組み合わせる事により、この光路長を増して入力画面の台形補償に対する調整を実現すると共に、この第1ミラーの後ろの空間にコンパクトに遮蔽板を構成した立体投影装置を実現した。 Further, it corresponds to a general projector projection projected obliquely upward, and uses the optical system using the first and second pair mirrors only on the upper screen on the same side as the tilt direction of the projection optical axis. By combining these, the optical path length was increased to realize adjustment for trapezoidal compensation of the input screen, and a stereoscopic projection apparatus having a compact shielding plate in the space behind the first mirror was realized.
一方、本発明では、通常の横長プロジェクタ画面に、映像が90度回転され横倒しの縦型配列立体画面を入力し、正面から入る投影光束を垂直方向に変換する直角方向変換ミラーを設け、これにつづき、垂直方向からの入力映像光束を直角方向両画面分離変換ミラー光学系により横方向に出す構成とすることにより、映像が90度回転した正立立体画像を横方向に投影する構成を、またさらにこれに加え、この横方向に投影出力される光束を前方に変換する固定又は可変角の第3のミラーを加える事により90度回転したミラー反転正立立体画像を前方に投影する構成として、横倒しされた立体画面をプロジェクタ自身を縦置きすることなく通常のままで成立投影する事を実現した。 On the other hand, according to the present invention, a normal horizontal projector screen is provided with a vertical-direction conversion mirror that inputs a vertically aligned three-dimensional screen in which the image is rotated 90 degrees and is laid down, and converts the projected light beam entering from the front to the vertical direction. Subsequently, by adopting a configuration in which the input image light beam from the vertical direction is emitted in the horizontal direction by the right-angle and double-screen separation conversion mirror optical system, the configuration in which the upright stereoscopic image obtained by rotating the image by 90 degrees is projected in the horizontal direction, In addition to this, as a configuration for projecting a mirror inverted erect stereoscopic image rotated 90 degrees forward by adding a fixed or variable angle third mirror that converts the light beam projected and output in the lateral direction forward, It realized that the 3D screen that was laid down was projected as it was without placing the projector itself vertically.
もちろん、ここでの直角方向変換ミラーと直角方向両画面分離変換ミラー光学系とはその順序を入替えることも可能であり、正面から入る投影光束を直角方向両画面分離変換ミラーにより水平方向に出し、さらにこの出力を垂直方向に直角に変換する垂直方向変換ミラーを備えることにより、90度回転された映像の正立立体画像が垂直方向に投影される構成、または更に、この垂直方向投影出力を前方に直角に変換する固定又は可変角の第3のミラーを設定する事により、90度回転された映像のミラー反転正立立体画像を前方に投影する構成とする事により、上述と同様な機能を実現した。 Of course, the order of the right-angle conversion mirror and the right-angle screen separation / conversion mirror optical system can be interchanged, and the projected light beam entering from the front is horizontally output by the right-angle both-screen separation / conversion mirror. Further, by providing a vertical conversion mirror that converts this output to a right angle in the vertical direction, an upright stereoscopic image of an image rotated by 90 degrees is projected in the vertical direction, or further, this vertical projection output is By setting a fixed or variable angle third mirror that converts to a right angle forward, the mirror-inverted upright stereoscopic image of the image rotated by 90 degrees is projected forward, and the same function as described above Realized.
更に、上で示された、垂直方向に光軸が設定された直角方向両画面分離変換ミラー光学系について、これを水平方向に90度回転する回転切換機能を持たせ、横方向に向いた該ミラー光学系を水平方向に90度回転し前方向に向ける事により、90度回転された映像のミラー反転立体画像を横方向に投影する機能から、正立の立体画像を前方向に投影する機能への切換えを実現し、上下に配列する縦型立体画面入力について正立画面でも横倒し画面でも手軽に切換え投影する事を可能にした。 Further, the right-angled dual-screen separation / conversion mirror optical system shown above with the optical axis set in the vertical direction is provided with a rotation switching function for rotating it 90 degrees in the horizontal direction, and the horizontal direction The function of projecting an upright stereoscopic image in the forward direction from the function of projecting the mirror-reversed stereoscopic image of the image rotated 90 degrees in the horizontal direction by rotating the mirror optical system 90 degrees in the horizontal direction and directing it forward. The vertical 3D screen input arranged up and down can be easily switched and projected on both an upright screen and a horizontal screen.
また、本発明に於いては、プロジェクタからの投影光束につき、これを受けるミラー光学系全体ないしは該ミラー光学系の入力部ミラーを、移動または倒してその光路から外す機能を備える事により、プロジェクタから直接の2D画面投影に切換える2D/3D切替機能を実現し、かつ必要に応じ、ミラー光学系が移動した後の位置またはその延長上にその入力光軸平面に合せて固定され、かつその遠近2端に光軸から垂直に伸びる突起部を備えた標識板を構成することにより、プロジェクタと該ミラー光学系との位置合せ機能を実現し、これまでに説明された本発明の立体映像投影と、従来の通常の2次元画面投影とを簡単に切替可能とし、かつプロジェクタとミラー光学系との調整を容易にする事を可能とした。
Further, in the present invention, with respect to the projection light beam from the projector, the entire mirror optical system that receives this or the input mirror of the mirror optical system is provided with a function to move or tilt and remove it from the optical path. Realizes a 2D / 3D switching function that switches to direct 2D screen projection, and if necessary, is fixed to the position after the mirror optical system moves or its extension according to the input optical axis plane, and its
なお,本発明の明細で説明される手法により、両画面分離点Pのプロジェクタ投影レンズからの距離xを1以上に、また、遮蔽板のプロジェクタ投影レンズからの距離yを4以上に設定することにより、左右両画面を明確にかつ効率良く表示する立体映像投影装置を実現した。 The distance x from the projector projection lens at both screen separation points P is set to 1 or more, and the distance y from the projector projection lens to the screen is set to 4 or more by the method described in the specification of the present invention. As a result, a 3D image projection device that displays both left and right screens clearly and efficiently has been realized.
本発明の立体映像投影装置の実現により、1台のプロジェクタによる明るい画面でかつ周辺に余分な映像が無く見やすい立体画面が得られる簡単小型な立体視システムを構成することが可能となった。即ち、本装置または通常のプロジェクタに本装置をミラー光学系アダプタとして組み合わせることにより、従来2台の専用プロジェクタで構成される高価な専用の立体映像システムでしか出来なかった3D映像の立体視を、通常の1台のプロジェクタを使って手軽に楽しむことが可能になった。しかも、プロジェクタによるホームシアターや、さらにプロジェクション型テレビなど、投影方式の映像表示システムが今後さらに一般に広く用いられるようになるが、本装置はこれらに手軽に組み込むことが可能であり、3D映像立体視の普及に著しい貢献となるものである。 With the realization of the stereoscopic image projection apparatus of the present invention, it is possible to configure a simple and compact stereoscopic system that can obtain a stereoscopic screen that is easy to view with a bright screen by a single projector and no extra images around. In other words, by combining this device or a normal projector with this device as a mirror optical system adapter, stereoscopic viewing of 3D images that could only be done with an expensive dedicated stereoscopic video system consisting of two dedicated projectors in the past, It became possible to enjoy it easily using a normal projector. Moreover, projection-type video display systems, such as home theaters with projectors and projection-type televisions, will become more widely used in the future, but this device can be easily incorporated into these, and 3D video stereoscopic viewing is possible. This is a significant contribution to the spread.
本発明を実施するための最良の形態について、以下に具体的な実施例によりこれを説明する。代表的な実施形態となる実施例の説明に先行し、まず、これらの実施例における基本要素となる本発明のいくつかの基本的な構成からその実施例を示し説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to specific examples. Prior to the description of examples that are typical embodiments, first, examples of the present invention will be described from some basic configurations of the present invention that are basic elements in these examples.
まず、図3に本発明第1の実施例を示す。
これは、本発明における、上下に並べて構成された左右両画面(これを縦型立体画面とする)から左右に各々分離された出力画像を得る光学系について、その基本的な構成の実施例を示すものである。
ここでは、プロジェクタ1においてプロジェクションレンズ10から投影される立体左右画面を上下に並べて1つに構成した入力左右両画面2を含む投影光束を左右各画面の光束として分岐するために、投影光束を両画面の境界線に対応する辺に合わせて設定した両画面分割点Pで示される辺で2分し、その片方を第1のミラー33により他方の光束とは反対側にほぼ直角に反射して出し、かたや他方の光束は投影方向に一定距離はなして設定された第2のミラー34によりこの片方の画面の反射光束と同じ方向に反射出力する機能を持たせた直角方向両画面分離変換ミラー光学系を構成している。
なお、本発明で説明されるミラーは画像を反射させるものであり、従って平面鏡のみを示すものでなく、画像の拡大、縮小、補正等の効果を得るために、凹面鏡、凸面鏡さらに自由曲面鏡等もその対象に入るものである。
First, FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention.
This is an embodiment of the basic configuration of an optical system for obtaining output images respectively separated from left and right from left and right screens (this is a vertical stereoscopic screen) arranged side by side in the present invention. It is shown.
Here, in order to split the projected light beam including the input left and
The mirror described in the present invention reflects an image, and therefore does not show only a plane mirror, but a concave mirror, a convex mirror, a free-form surface mirror, etc. in order to obtain effects such as image enlargement, reduction, and correction. Also falls within that scope.
この光学系に於いては、分離された各画面を相互に極性の異なる光の画像に構成するために光束が分離される両画面分割点P以遠に、各画面ごとに各々異なる極性の偏光フィルタなどの光フィルターが設置される。具体的に図3においては、まず左画面については点Pの位置にフィルタ35が設定されて左画面が該フィルタ極性光となり、いっぽう右画面についてはその光軸に沿ってP点の位置またはその後ろで、投影方向に一定の距離はなして設定された第2のミラー34の前の位置(後の位置でも良い、しかし特に偏光の場合ミラー反射によりその位相が反転するのでフィルタの極性は逆になる)に他の極性光とするフィルタ36が設定されて右画面がこのフィルタ極性光となる。これにより左右画面は各々分離され相互に異なった極性の光で構成される。なお、このフィルタの極性については、両画面を分離するためのものであり、互いに直交する直線偏光や、回転方向が異なる円偏光、または赤青のアナグリフ、更には、相互に通過帯域の異なる光フィルタなどがあり、これらは使用光に合わせて選択して使用することができる。但し、前述のとおり、偏光(特に円偏光)はミラーでの反射を経るとその位相が反転するので、最終的な画面での極性光を得るためにはミラーの前と後では必要とするフィルタの極性は逆転する。また、液晶プロジェクタでは投影光自身に直線偏光が用いられるので,円偏光が必要になる。
ここで、第1および第2のミラーのいずれか一方または両方について角度可変機能を持たせることによりこれを調整し、この両画面が投影面9(スクリーン面)で一致した立体画面となるように構成する。これにより、プロジェクタから前方に投影された左右両画面を左右それぞれ別の極性の光の映像として分離し、さらにこれらをスクリーン上で重ね合わせる変換を行う直角方向両画面分離変換ミラー光学系が形成される。なお、直角方向に出る光束は、これをさらに直角方向に屈折する第3のミラーを通すことにより、出力映像をもとの入力と同じ前方に投影することが出来る。これは、後述の図7において点線で示された9bに投影する光学系と、ミラーの組み合わせ順序が逆になっただけの全く同じ構成である。
これらの光学系によりスクリーン上に投影された左右立体画面を、各々の極性に合はせた左右フィルタを持つ立体視眼鏡11を通し見ることにより、左右の眼で各々左画面および右画面を別々な画面として認識し立体視がなされる。以後の実施例に於いても、スクリーン上に投影された左右両画面は全く同様に、この立体視眼鏡11を通して立体視されるので、この眼鏡については説明を省略する。なお、ここでのスクリーンは、いわゆるシルバースクリーンなど偏光の位相が反射されるスクリーンである。
更に本発明では、投影光束にそって分割点Pよりも遠い位置に、投影画面での左右画面境界線に対応する分割点Pに接する辺に関して、分離された各画面に混入する不要部分である他方画面の部分を遮蔽するために、固定または可変の遮蔽巾を持つ遮蔽板37、38が設定される。この遮蔽板は、この後に詳述されるとおり、各画面の対応する辺において、画面の端辺となる中央境界線から両画面のにじみ巾のほぼ半分だけ画面に入り込むことにより他画面部分が遮蔽される。従って、にじみ巾が少なければ画面に食い込む遮蔽部分も少なくなる。これは、左右各画面での点Pに接する辺に相当する部分にあたるので、図3の構成の場合、遮蔽板の位置は一点鎖線で示される線に沿うため両画面の最も外側に位置し、にじみ巾を少なくする為に点Pより後ろで光軸に沿ってより遠くに位置するように構成される。
即ち、遮蔽板が設定されるのは画面の両画面分割点Pで分割された辺にあたるが、この辺が図3の構成では、投影光束の出口位置ではちょうど光束の最も外側(図3では出口の外側にあたる最上部と最下部)になるので、外側に設置スペースも取りやすく、遮蔽板にこれらの可動調整機能や伸縮機能などの機構を取込むことがやり易い構造になっている。
In this optical system, polarization filters having different polarities for each screen are provided beyond the screen splitting point P where the luminous flux is separated in order to construct the separated screens as light images having different polarities. A light filter is installed. Specifically, in FIG. 3, first, the
Here, either or both of the first and second mirrors are adjusted by providing an angle variable function so that both screens become a three-dimensional screen that coincides with the projection surface 9 (screen surface). Constitute. As a result, a right-and-left double-screen separation conversion mirror optical system is formed that separates the left and right screens projected forward from the projector as light images of different polarities on the left and right, and further superimposes them on the screen. The In addition, the light beam emitted in the right angle direction can be projected to the same front as the original input by passing the light beam through a third mirror that refracts the light beam in the right angle direction. This is the same configuration as that of the optical system projected onto 9b indicated by a dotted line in FIG.
The left and right stereoscopic screens projected on the screen by these optical systems are viewed through the stereoscopic glasses 11 having left and right filters that match the respective polarities, so that the left screen and the right screen are separated from each other by the left and right eyes. It is recognized as a simple screen and stereoscopically viewed. Also in the following embodiments, the left and right screens projected on the screen are stereoscopically viewed through the stereoscopic glasses 11 in a similar manner, and thus description of these glasses is omitted. The screen here is a screen that reflects the phase of polarized light, such as a so-called silver screen.
Furthermore, in the present invention, the side that is in contact with the dividing point P corresponding to the left and right screen boundary line on the projection screen at a position farther from the dividing point P along the projected light beam is an unnecessary portion mixed in each separated screen. On the other hand, shielding
In other words, the shielding plate is set at the side divided by the two screen division points P of the screen. In the configuration of FIG. 3, this side is just the outermost side of the luminous flux at the exit position of the projected luminous flux (in FIG. (The uppermost part and the lowermost part corresponding to the outer side), it is easy to take the installation space on the outer side, and it is easy to incorporate these mechanisms such as the movable adjustment function and the expansion / contraction function into the shielding plate.
ここで本発明の左右画面が並べて構成された縦型立体画面の入力画面から,これを左右各画面に明瞭に分離し投影する立体画像の構成方法について詳しい説明を加える。
先ず、一般にプロジェクタ投影光の一部を遮蔽板で遮った場合には、プロジェクタレンズがもつ射出瞳径により、投影面に於いて遮蔽板のエッジで明瞭に遮蔽されることはなく、エッジ部を中心に一定の巾にわたり、にじむように次第に暗くなる領域を示す。ここではこれをにじみ領域とし、この明るさの変化する部分の巾をにじみ巾とする。プロジェクタの投影光が両画面分割点Pを通り分離された各画面は、図8aに示されるように、中央境界線Cをはさみ斜線領域で示される一定巾のにじみ領域13L、13Rを持った左右各々の片方画面12L、12Rになる。ここで各画面のクロス斜線で示されるにじみ幅の外側になる部分14L、14Rは遮蔽されて画面から除去された部分である。 点Pは投影レンズ10からの距離が比較的近いので同レンズの射出瞳径の影響が大きく、ここでのにじみ巾はある程度大きくなる。
次に、にじみとなる、中央境界線外側の他方画面の映像部分を遮蔽して取り除くために、プロジェクションレンズの射出瞳径の影響を少なくすべく点Pよりさらに遠くに遮蔽板7、8を設定する。図8bに示されるとおり、この左右遮蔽板17、18は、より小さい巾のにじみ領域15L、15Rを持っており、そのにじみ巾がちょうど境界線にかかるように、各画面の中央境界線より内側へにじみ巾のほぼ半分だけ入ったところに位置調整して設定され、その外側部分を遮蔽する。これにより、クロス斜線で示された中央境界線Cより外側の他方画面の映像部分16L、16Rは遮蔽され除去される。
この結果、図8cに示されるように、両画面20L、20Rでは不要映像部分が取り除かれ、またこの両画面を合わせたスクリーン上では上下の境界がはっきりした明瞭な立体画面22が得られる。重ね合わされた立体両画面の上下両端は、各々片方の明瞭な画面で縁取られることになるため、全体として明瞭に縁取られた立体画面になる。このとき他方の画面の縁は先端の明度が低下したにじみ領域15L、15Rになるが、これは明瞭に縁取られたもう一方の画面に重なることにより、にじみが意識されなくなり殆ど見えなくなる。
なお、以上の説明は立体両画面を上下に配列する縦型配列立体画面の場合についてなされているが、両画面を左右に配列する従来の横配列立体画面の場合も、画面が90度回転した構成になるだけで動作原理は同じなので、同様に実現される。
Here, a detailed description will be given of a method for constructing a stereoscopic image in which the left and right screens according to the present invention are clearly separated and projected from the left and right screens from the vertical stereoscopic screen input screen.
First, in general, when a part of the projector projection light is blocked by the shielding plate, the edge of the projection lens is not clearly blocked by the edge of the shielding plate due to the exit pupil diameter of the projector lens. An area that gradually fades over a certain width at the center is shown. Here, this is the blur area, and the width of the portion where the brightness changes is the blur width. As shown in FIG. 8a, each screen from which the projection light of the projector is separated through the two screen dividing points P has left and
Next, in order to shield and remove the image portion of the other screen outside the central boundary that causes blurring, set shielding
As a result, as shown in FIG. 8c, unnecessary video portions are removed from the two
In addition, although the above description is made | formed about the case of the vertical arrangement | sequence stereoscopic screen which arrange | positions both stereoscopic screens up and down, also in the case of the conventional horizontal arrangement | sequence stereoscopic screen which arranges both screens right and left, the screen rotated 90 degrees. Since the operation principle is the same only by the configuration, it is realized in the same way.
次に、これらの動作についてさらに詳細に説明する。
まず、両画面分離については、従来左右画面の光束を分離するミラーは、一般的にはプロジェクタレンズに極力近くとるようにほぼ接して使われている。このようにプロジェクタの投射光出射位置で画面を区分すれば、どのように区分しても各光束は常に両画面の映像を含んでおり、各画面は、区分けの仕方に関係なく、取り込まれる光束の大きさに比例して明るさのみが異なる。これは投影画面のすべての点での光が、プロジェクタレンズ面(射出瞳の位置)ではこの射出瞳全面に拡散しているためである。なお、この拡散した光はスクリーン面に至れば再び一点に集中される。従って、画面を半分に分割した場合、どのように区分したとしても光源の光は1画面あたりは4分の1しか利用できない。即ち、画面の取り込み効率は常に50%である。
しかし、本発明では両画面の光束をさらに高い効率で分離するために、画面分割点Pについてレンズからの距離を離す工夫を加えている。これは、投影光がプロジェクタのレンズ面からある程度離れると射出瞳から離れ、拡散した光が少しずつ一点に集中してにじみが少なくなることに着目し、分割点Pをレンズ面から必要とする距離だけ離して設定することにより画面全体を効率よく2分することを実現した。本発明ではこれを計算し次の概略式を導いた。
即ち、投影レンズからの距離がゼロ(x=0;利用率50%)の場合に対する分離効率向上倍率をαとすると、次の関係になる。
α=(2x+1)/(x+1) (1)
但し、xはレンズ焦点距離fの倍数で表はしたレンズからの距離であり、
また、投射画像径は射出瞳径と同じとし、スクリーンは充分離れているとする。
これは、x=1のとき1.5倍(トータル利用率75%)、x=2のとき1.67倍(同83%)となる。
従って、xは少なくとも1以上,望ましくは2以上に設定することが必要である。
実際に、市販データプロジェクタを用いて構成した場合では、x=1.5のときα=1.6倍(トータル利用効率80%)の効率向上となった。
なお、本発明により必要な距離を設定し光利用効率を上げる場合は、投影レンズの近くに設定する従来の場合光束の分割の仕方は自由であったのに対し、投影画面の両画面境界線と画面分岐点Pとは同一光軸面上に合わせることが有効かつ必要な条件になる。
Next, these operations will be described in more detail.
First, for both screen separation, a mirror that separates the light beams of the left and right screens is generally used in contact with the projector lens so as to be as close as possible. In this way, if the screen is divided according to the projection light emission position of the projector, regardless of how the screen is divided, each light beam always includes images on both screens. Only the brightness differs in proportion to the size of. This is because light at all points on the projection screen diffuses over the entire exit pupil on the projector lens surface (exit pupil position). The diffused light is concentrated again at one point when it reaches the screen surface. Therefore, when the screen is divided in half, the light from the light source can be used only one-fourth per screen regardless of how the screen is divided. That is, the screen capture efficiency is always 50%.
However, in the present invention, in order to separate the luminous fluxes of the two screens with higher efficiency, the screen division point P is devised to increase the distance from the lens. Focusing on the fact that the projection light leaves the exit pupil when it is far away from the lens surface of the projector, the diffused light is concentrated on one point little by little, and the blur is reduced. By setting them apart only, the entire screen can be divided into two efficiently. In the present invention, this is calculated and the following general formula is derived.
That is, when the separation efficiency improvement magnification for the case where the distance from the projection lens is zero (x = 0; utilization rate 50%) is α, the following relationship is established.
α = (2x + 1) / (x + 1) (1)
Where x is the distance from the lens expressed as a multiple of the lens focal length f,
Further, it is assumed that the projected image diameter is the same as the exit pupil diameter and the screen is sufficiently separated.
This is 1.5 times (total utilization 75%) when x = 1, and 1.67 times (83%) when x = 2.
Therefore, x must be set to at least 1 or more, preferably 2 or more.
Actually, in the case of using a commercially available data projector, the efficiency was improved by α = 1.6 times (total utilization efficiency 80%) when x = 1.5.
In the case of setting the required distance and increasing the light use efficiency according to the present invention, the method of dividing the light beam in the conventional case where the distance is set close to the projection lens is free, whereas the screen boundary line between the projection screens. It is effective and necessary to match the screen branch point P with the same optical axis plane.
次に、遮蔽板の動作については、
以上のようにして左右画面の光束を効率よく分離したとしても、先にも述べたとおり、これにより各画面の中に混入する他画面部分の光量および画面領域(画面のにじむ巾)は大幅に小さくはなるが、これらの混入をすべて避けることは出来ない。
本発明では、光学系の中に新しく設定された遮蔽板を導入する事によりこれを避けることを実現した。前述のとおり、レンズの直前に部分的に遮蔽物を置いても、これで画面を部分的に遮蔽する効果は得られず、このためには遮蔽板をレンズから離すことが必要となり、本発明では遮蔽板の効果的な位置を設定するため次の概略式を導いた。
即ち、レンズからの距離yでの画面に対するにじみ巾の比βは、次の関係になる。
β=1/(y+1) (2)
但し、yは投影レンズの焦点距離fの倍数で表したレンズからの距離。
また、投射画像径は射出瞳径と同じとし、スクリーンは充分離れているとする。
これは、y=4で0.2(20%)、y=9で0.1(10%)となる。
即ち、レンズからの距離yは少なくとも4以上が、可能であれば9以上が望ましい。
実際の市販のデータプロジェクタを用いて構成した場合では、y=9の時β=0.1(10%)のにじみ巾に抑えられた。
この遮蔽板は、投影される画面の境界線部分を正常画面内に少し入って(にじみ巾の半分だけ)遮蔽することになるので、最適な入る量、即ち不要画面部分は遮蔽しかつ使用画面部分は余分に遮蔽しない量を調整設定するために、板をアームで上下に動かすまたは板を光軸と直角方向に回転するなどして遮蔽領域を投射光束に対して直角方向に可変として、調整出来るようにする事が有効である。
さらに、遮蔽板はにじみ巾を小さくする為にプロジェクタレンズからの距離をできるだけ大きくとることが望ましいので、この位置を投影方向にアームを伸ばして設定することが効果的である。これらは不要なときはアームを折りたたむないしは伸縮させるなどにより短く収納することもできる。
なお、本発明装置は立体画面を投影するためのプロジェクタ部分と、この後に立体両画面を分離投影するミラー光学系部分からなっている。従って、本発明はプロジェクタとこのミラー光学系を合わせたものとして実現する他に、一般のプロジェクタに本発明のミラー光学系部分をアダプタとして装着して実現する事が出来る。これは以後説明される本発明のいずれの場合にも共通される。
Next, regarding the operation of the shielding plate,
Even if the light beams on the left and right screens are efficiently separated as described above, as described above, this greatly increases the amount of light and the screen area (width of the screen) mixed in each screen. Although it is small, it is impossible to avoid all these contaminations.
In the present invention, this is avoided by introducing a newly set shielding plate in the optical system. As described above, even if a shielding object is partially placed in front of the lens, the effect of partially shielding the screen cannot be obtained. For this purpose, it is necessary to separate the shielding plate from the lens. Then, in order to set the effective position of the shielding plate, the following general formula was derived.
That is, the ratio β of the bleeding width with respect to the screen at the distance y from the lens has the following relationship.
β = 1 / (y + 1) (2)
Where y is the distance from the lens expressed as a multiple of the focal length f of the projection lens.
Further, it is assumed that the projected image diameter is the same as the exit pupil diameter and the screen is sufficiently separated.
This is 0.2 (20%) when y = 4 and 0.1 (10%) when y = 9.
That is, the distance y from the lens is preferably at least 4 or more, preferably 9 or more.
In the case of using an actual commercially available data projector, when y = 9, the blur width was suppressed to β = 0.1 (10%).
Since this shielding plate shields the boundary of the projected screen a little within the normal screen (only half of the bleeding width), the optimal amount of entry, that is, the unnecessary screen part is shielded and the screen used. In order to adjust the amount that the part does not shield extra, adjust the shield area to be variable in the direction perpendicular to the projected light beam by moving the plate up and down with the arm or rotating the plate in the direction perpendicular to the optical axis. It is effective to make it possible.
Furthermore, since it is desirable that the shielding plate be as far as possible from the projector lens in order to reduce the blur width, it is effective to set this position by extending the arm in the projection direction. When they are not needed, they can be stored short by folding the arm or expanding and contracting.
The apparatus according to the present invention comprises a projector part for projecting a stereoscopic screen and a mirror optical system part for separately projecting both stereoscopic screens thereafter. Therefore, the present invention can be realized not only as a combination of a projector and this mirror optical system, but also by mounting the mirror optical system portion of the present invention as an adapter on a general projector. This is common to all cases of the present invention described later.
次に、図4に本発明の第2の実施例を示す。
これは従来の一般的なプロジェクタと組合せて使用するのに適した構成の直角方向両画面分離変換ミラー光学系であり、実際の応用面において利用される可能性が多いと考えられる方式である。
ここでは、プロジェクタレンズ10から入力された投影光束を第1のミラー43の遠端部の両画面分割点Pで2分しその片方を第1のミラー43により他方の光束と交差してその外側に出し、他方の光束は第1のミラーより光軸に沿ってさらに遠くに距離dだけはなして設定された第2のミラー44によりこの反射光束と同じ方向に反射する構成を持つものである。ここでも図3の場合と同様、第1および第2のミラーにはいずれか一方または両方に角度可変機能を持たせる事によりこれを調整し、この両画面が投影面9のスクリーンで一致するように構成する。これにより、図3と同様に入力左右両画面2は直角方向にミラー反転され左右各独立した画面に変換されるが、この配列は図3とは左右画面の並ぶ順序が逆になる直角方向両画面分離変換ミラー光学系を構成する。この場合、両画面分割点Pは手前の第1ミラー43の一番奥になり投影レンズ10から常に一定の距離を持つので分離効率上は有利になる。また光フィルターは分割点Pより以遠に設定される。従って、フィルタは図4に示されるように、片方のフィルタ45は第1のミラー43の後で他方の光束の外側に設定され、他方は第2のミラー44の内側にフィルタ46として構成出来るが、またはフィルタ46aで示されるようにミラー44の更に後ろの位置に設定することも可能である。また、両画面の境界線領域での不要部分を遮蔽する固定または可変の遮蔽板47、48は、画面の点Pに接する図の一点鎖線で示される辺に対応し、分割両画面の内側の辺で画面分割点Pよりも遠い位置に設定されることになるが、第1と第2のミラーとの間に間隔dを設定する事により、このスペースを必要なだけ確保する事が出来る。
この遮蔽板は、先の図3でも説明されているとおり、にじみ巾を小さくするために入力から出来るだけ遠い位置に設定されるが、図4の場合は光束がスクリーン9に近づくと分離した両画面が重なり合ってしまうため、この両画面の重なる点Qより遠くに遮蔽板を設定することは出来ずその設定可能スペースが限られる。なお、この点Qの位置は第1、第2ミラー間の距離dを大きくとることにより、より遠くに位置させることができる。
また、図4の光学系も図3の場合と同様に、直角方向に投影された左右画面の光束を更に直角方向に反射させる第3のミラーを通せば、もとのプロジェクタからの投影方向と同じ前方に投影できる。
Next, FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention.
This is a right-angled double-screen separation / conversion mirror optical system having a configuration suitable for use in combination with a conventional general projector, and is considered to have a high possibility of being used in actual applications.
Here, the projection light beam input from the
As described in FIG. 3, the shielding plate is set as far as possible from the input in order to reduce the blur width. In the case of FIG. Since the screens overlap, it is not possible to set a shielding plate farther than the point Q where the two screens overlap, and the space that can be set is limited. Note that the position of this point Q can be located farther by increasing the distance d between the first and second mirrors.
Similarly to the case of FIG. 3, the optical system of FIG. 4 also passes through the third mirror that reflects the right and left screen light beams projected in the right angle direction in the right angle direction. Can project in the same forward direction.
この様に、図4の構成の直角方向両画面分離変換ミラー光学系においては、遮蔽板に制約条件を有するため、ここで図2により実際に本発明遮蔽板の構造及び設定位置について説明する。
まず、図2aは、分離された各画面について両画面が重なる点Qまでの位置に、一点鎖線で示される入力左右両画面の境界線にあたる両画面分割点Pを通る辺から、光束をほぼ垂直に遮る遮蔽板27a、28aを設定するものである。図では遮蔽板は断面の線分で表示されるが、実際には図面に垂直方向に板状に構成されているものである。
また、この遮蔽板は必要に応じ矢印で示されるように伸縮可変の構造とする事により辺から画面に入り込む高さを変えて遮蔽量を自由に変え調整することが可能になる。
さらに図2bは、図4の実施例でも示されているものであるが、遮蔽板として長さ可変の板の代わりに一定巾の板27b、28bを回転させその回転角により画面の遮蔽量を調節することを実現するものである。
これに対し図2cの例では、遮蔽板を左右両画面の光束が重なり合う領域となる、一点鎖線で示される第1のミラー23c反射出力の両画面分離点側の辺Eと、第2ミラー24c反射入力の両画面分離点側の辺Fとが、交点Gで囲まれた領域に設定する事により、一枚の遮蔽版で両画面の遮蔽調整設定が可能な遮蔽板27cの構成を示す。
ここでは、第1及び第2のミラー23c、24cの間で、交点G又はその外側に設定された遮蔽板中心点vを中心に、回転可能でかつ高さが可変な遮蔽板27cをせり出させるものである。この左右両画面の光束が重なり合う領域で、この遮蔽板の角度と高さを変えた時の左右各画面への成分を各々への遮蔽量として規定する事により、1つの遮蔽板で左右両画面への遮蔽量を自由に設定する事が可能となる。
また、第1及び第2ミラー23c、24cの間隔は原理的にはゼロで続いても良いが、実際には、この間に図で示されるように、一定の大きさを持つ回転可能な遮蔽板27cをおくために、奥行き方向の小さな間隔Δdと同様に横方向に小さな間隔Δwを設けても良い。この間隔がプロジェクタの射出瞳径よりも充分小さければ、映像光は分散しているために入射光束の分離効率がごく僅か低くなるだけでΔwが無い場合とほぼ同様の両画面分離の機能が得られる。またこれは、これまでの図2a、2b又は図4で示される形の両画面分離変換ミラー光学系の場合もすべてにあてはまる。
一方、先の図3の構成の場合、遮蔽板は出力分割両画面の最も外側の辺に対応するので遮蔽板の設定にスペースがとり易かったが、図4の構成の場合、分割点Pで分岐される辺は分割された各画面の各々内側に対応することになり、遮蔽板を設定するスペースが狭く限られるため、先に述べたように遮蔽板に対する構成上の工夫が必要であるが、逆に全体として遮蔽板をコンパクトに組み込むことが可能となる利点がある。
As described above, in the right-angle both-screen separation / conversion mirror optical system having the configuration shown in FIG. 4, since the shielding plate has a constraint, the structure and set position of the shielding plate of the present invention will be described with reference to FIG.
First, FIG. 2a shows that the light flux is almost vertical from the side passing through the screen split point P corresponding to the boundary line between the input left and right screens indicated by the alternate long and short dash line at the position up to the point Q where the both screens overlap each other for each separated screen. The
In addition, this shielding plate can be adjusted by freely changing the amount of shielding by changing the height of entering the screen from the side by adopting a variable expansion and contraction structure as indicated by an arrow as required.
Further, FIG. 2b is also shown in the embodiment of FIG. 4, but instead of the variable length plate as the shielding plate, the
On the other hand, in the example of FIG. 2c, the side E of the reflection output of the first mirror 23c indicated by the alternate long and short dash line on the shielding plate is an area where the light beams of the left and right screens overlap, and the second mirror 24c. The configuration of the shielding plate 27c is shown in which the screen F can be adjusted for both screens with a single shielding plate by setting the side F on the screen separation point side of the reflection input to the area surrounded by the intersection point G.
Here, between the first and second mirrors 23c and 24c, the shielding plate 27c that is rotatable and variable in height is projected around the intersection G or the shielding plate center point v set outside thereof. It is something to be made. In the area where the light fluxes on both the left and right screens overlap, the left and right screens can be covered with a single shielding plate by specifying the amount of shielding to each of the left and right screens when the angle and height of this shielding plate are changed. It is possible to freely set the amount of shielding.
In addition, the distance between the first and second mirrors 23c and 24c may in principle be zero, but in practice, as shown in the figure in the meantime, a rotatable shielding plate having a certain size. In order to set 27c, a small interval Δw in the lateral direction may be provided in the same manner as the small interval Δd in the depth direction. If this interval is sufficiently smaller than the exit pupil diameter of the projector, the image light is dispersed, so that the separation efficiency of the incident light beam is only slightly reduced, and a function for separating both screens is obtained which is almost the same as when there is no Δw. It is done. This also applies to all the cases of the dual screen separation conversion mirror optical system having the shape shown in FIG. 2a, 2b or FIG.
On the other hand, in the case of the configuration of FIG. 3, the shielding plate corresponds to the outermost side of the output divided both screens, so it is easy to take a space for setting the shielding plate. However, in the case of the configuration of FIG. The sides to be branched will correspond to the inside of each divided screen, and the space for setting the shielding plate is limited, so as described above, it is necessary to devise a configuration for the shielding plate. On the contrary, there is an advantage that the shielding plate can be compactly incorporated as a whole.
図1に本発明第3の実施例を示す。
これは基本的には先の図4の直角方向両画面分離変換ミラー光学系を用い、この出力を更に第3のミラー19により直角に反射してもとの前方向に戻すことにより、正面に正立立体画像を投影するものである。
即ち、プロジェクタ1においてプロジェクションレンズ10から投影された左右両画面2の投影光束を、先の図4の直角方向両画面分離変換ミラー光学系29により両画面分割点Pを境に一方の画面Rの光束は第1のミラー3に導かれ、さらにR画面極性のフィルタ5を通して第3のミラー19に投影される。一方、他方の画面Lの光束は第1のミラーから距離dだけ後ろに離れて設定された第2のミラー4に導かれ、更に異なる極性のL画面フィルタ6を通してこれも第3のミラー19に投影される。なおこのとき、フィルタ6は点線で示されるフィルタ6aとしてミラー4の前に設定することも可能であるが、この場合ミラー4での反射により光の位相が180度変わり位相が逆転するので、特に円偏光の場合は逆回転位相のフィルタとなる。さらに、フィルタを通過した後は、ミラー光学系を通るとミラーでの反射時に光の位相に乱れが生じるので、フィルタの後のミラー光学系の段数を出来るだけ少なくなるように構成することが望ましい。 この結果、第3のミラーに投影された相互に異なる極性の光のRL両画面は最終的に左右重なり合った立体画面としてスクリーン9に投影される。
このとき第1及び第2のミラーについては、各々又はどちらか一方が角度可変機能を備える事により、スクリーン9の上で両画面が重なり合うように調整される。さらに、第3のミラー19についても角度可変機能を備える事によりスクリーン9での投影位置を変えて設定することが出来る。
また、この両画面分離変換ミラー光学系により分割された左右両画面は、第1及び第2のミラー3、4を距離dだけ離して設定する事により作られたスペースで、両者の重なり合う点Qの前でかつ両画面の光束にかからない領域に、一点鎖線で示される画面の分割点Pを通る各画面の辺について、これを遮蔽する遮蔽板7と8が設定され、画面の不要部分を遮蔽する機能を持たせている。この図では遮蔽版を回転させて遮蔽量を調整する例が示されているが、もちろんこれ以外でも、これまでも述べられたように、遮蔽版を伸縮させるなどの手法によっても遮蔽量を調整できることは説明するまでもない。
なおここで、直角方向両画面分離変換ミラーとして図4の構成に代り、図3の構成を導入しても、当然、全く同様の動作機能が得られる。もちろんこの場合、両者の構成の差による機能である、遮蔽板の位置は出力投影画面の最も外側の辺になるので遮蔽板の設定が容易になり、また、一方の後方のミラー34を通る画面(この場合はR画面)の光路長は他方の前方ミラー33を通る画面(この場合はL画面)それよりも長くなるので投影距離との補正を考慮する必要がある。なおこれは、後述の図7の実施例において点線で示されている分離変換ミラー79がミラー71と組合され正面のスクリーン9bに投影される構成と、単にこれらの組合せ順序が逆になっただけで、同じものである。
FIG. 1 shows a third embodiment of the present invention.
This is basically done by using the right-angle both-screen separation conversion mirror optical system shown in FIG. 4 and returning the output to the front direction even if it is reflected by the
That is, the projected light beams of the left and
At this time, each of the first and second mirrors is adjusted so that both screens overlap each other on the
In addition, the left and right screens divided by the both-screen separation-conversion mirror optical system are spaces created by setting the first and
Here, even if the configuration of FIG. 3 is introduced instead of the configuration of FIG. 4 as the right-and-left double screen separation conversion mirror, naturally the same operation function can be obtained. Of course, in this case, since the position of the shielding plate is the outermost side of the output projection screen, which is a function due to the difference in configuration between the two, the setting of the shielding plate is easy, and the screen passing through one rear mirror 34 Since the optical path length of the R screen (in this case) is longer than the screen passing through the other front mirror 33 (in this case, the L screen), it is necessary to consider the correction with the projection distance. This is because the
図9に本発明の第4の実施例を示す。
一般にプロジェクタでは投影光軸が正面でなく斜め上方に向けられる構成が多いが、本発明はこの様な構成に対し特に有効なものである。この場合、投影光軸の傾斜方向と同じ側の上側画面を一方の画面とし、これに入力左右両画面の投影光束を二分する両画面分離変換ミラー光学系として、第1のミラー93を用い、このミラーにより分割点Pで分割しその光束をほぼ直角に上方に反射しこれを他方画面の光束と反対の側に出し、さらにこれを第2のミラー94により前方に投影する方式の光学系を用い立体映像投影装置を構成するものである。ここで、第1および第2ミラーは各々またはどちらか一方に角度可変機能を備える事により、一方の画面をスクリーン9の上で他方の画面と重なり合うように調整される。他方の光束はそのまま投影する構成とする。しかし、これも第1および第2のミラーを同様に用い、これを逆の下方に出してから前方に投影する構成とする事も出来る。ただし、この場合は上側下側各画面光束の光路長はその差が少なくなる方向に働く。
これらの構成の場合、光フィルタ95、96の設定位置は分割点Pの位置またはそれより後方となる。具体的には、ミラーを持つ側の光学系である一方の画面でのフィルタ96については、第1のミラー93の前に点線で示されたフィルタ96aや、逆に後方で第2のミラー94の後に同様に示されるフィルタ96bに設定されても良い。もちろんこの場合も、ミラーの後にくるほど、フィルタの面積は大きくなるが、光の極性の乱れは少なくなる。
また、左右両画面の境界部分におけるにじみを遮蔽する遮蔽板97、98は、これを設定する両画面分割点Pに対応する辺が分離された両画面のそれぞれ内側の辺となり、設定位置が分割された両画面の間になるので、遮蔽板の設置が投影面の中央部に集まりコンパクトになりうる。
またこの場合、第1のミラー93により一方画面の光束が反射されるので、その後ろ正面に光束の遮断された空間が生じ、これにより両画面の交差する点Qまでの距離およびこれによる空間の拡大が実現できる。さらにこの場合、分離された左右画面について遮蔽すべき辺となる分割点Pを通る辺は、図に一点鎖線で示されるとおり、ちょうどこのスペースの隣合った外側の位置になる。従って、遮蔽板97、98はこの広がったスペースを利用することにより、このスペースにコンパクトな遮蔽板を構成することが可能になっている。
さらに、先に述べたように、プロジェクタからスクリーンに画面を斜め上向きの投影光軸で投影される場合、画面の上部ほどスクリーンまでの距離が増大するため、いわゆる台形歪が広がり、これへの補正として通常は画面の上部ほど画像を大きく圧縮する台形圧縮歪補正がなされている。従って、この状態においては、後述の図10、図11の例に於ける光学系のように、プロジェクタから単純に水平方向に投影されることを想定し、上側下側両画面からスクリーンまでの距離を等しいかまたは差が小さい構成とする従来の光学系の場合には、もしこのまま投影画面全体に対して先の台形補正が一括してなされると、当然上側画面の圧縮が過大となり、上側画面はスクリーン上で下側画面に比べ小さい画像になってしまう。このため、本発明においては図9のように、この上側画面に対して両画面分離変換ミラー光学系を設定する構成をとり、これにより上側画面の光路長が補正されミラー光学系93、94を経る分だけさらに長くなる様に設定して(両ミラー93、94の間隔を変える事でその距離が変えられる)、上側の投影画面をより拡大することを実現している。これにより入力画面に於いて上側画面側により多く加えられた台形圧縮補正を打ち消す効果を得て、上下各側の画面でバランスの取れた台形補正が実現できる。これは立体表示のための画面分割を行わない通常の投影画面の場合と同じ台形圧縮補正が共通に使用出来ることを示し、両者の投影を切替える場合もこれらの台形補正の度合いを再調整することなく実現出来る利点を持つ。
FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention.
In general, many projectors have a configuration in which the projection optical axis is directed obliquely upward rather than in the front, but the present invention is particularly effective for such a configuration. In this case, the upper screen on the same side as the tilt direction of the projection optical axis is set as one screen, and the
In these configurations, the setting positions of the
In addition, the shielding
Further, in this case, since the light flux of one screen is reflected by the
Furthermore, as described above, when the screen is projected from the projector onto the screen with an obliquely upward projection optical axis, the distance to the screen increases as the screen is projected upward, so-called trapezoidal distortion is widened, and correction is made for this. Normally, trapezoidal compression distortion correction is performed to compress the image larger toward the top of the screen. Therefore, in this state, it is assumed that the projector is simply projected in the horizontal direction as in the optical system in the examples of FIGS. 10 and 11, which will be described later, and the distance from the upper and lower screens to the screen. In the case of a conventional optical system having the same or small difference, if the previous keystone correction is performed on the entire projection screen as it is, the upper screen naturally becomes excessively compressed and the upper screen is excessively compressed. Will be smaller on the screen than the lower screen. For this reason, in the present invention, as shown in FIG. 9, a configuration is adopted in which a both-screen separation conversion mirror optical system is set for the upper screen, whereby the optical path length of the upper screen is corrected, and the mirror
もちろん、本発明の遮蔽板を組み合わせる構成は、従来の両画面分割を片方の画面のみに用いる構成の場合にも、一般的にそのまま適用出来る。
即ち、図10には従来の片方画面にのみミラー光学系をもつ構成での本発明の構成例の説明図を示す。
これは、プロジェクタが画面を斜め上方に投影する場合において、上で述べた画面の台形補正を行わずに、一方の下側画面の光束を第1ミラー103により他方の上方画面の光束と交差してその外側(ここでは上側にあたる)に出し、更にこれを第2のミラー104により前方に投影する光学系を用いる事により下側画面の光路長を増して投影両画面での光路長を合せることにより、投影両画面の大きさを合せる補正をする構成とするものである。従ってこの場合は、通常の画面の台形補正なされていると逆に画面が歪んでしまう。ここでは、本発明の遮蔽板の導入は、左右両画面の境界線でのにじみを抑える遮蔽板107、108を、先の図3の場合と同様、両画面の最も外側にあたる辺の位置に設定する構成としている。
即ち、この場合、分離された左右各画面において両画面分割点Pに接する辺は図10の一点鎖線で示されるとおり、両画面の最も外側の辺となるため、ここに遮蔽板が設定される構成となる。この構成では遮蔽板が光学系の最も外側になるので、この場合も位置,スペース両面でその自由な設定が可能になる。
また、図11には従来の片方の画面にのみミラー光学系を持つ他の構成での本発明の構成例の説明図を示す。これは、斜め上方に投影する場合において、この第1ミラー113および第2ミラー114の光学系を下側画面側に導入する事により下側画面の光路長を長くし他方と合せる構成のものであるが(従ってこの場合も画面の台形補正は想定されない)、この場合、遮蔽板117、118は、両画面分割点Pを通る辺が図11の一点鎖線で示されるとおり、分割両画面のそれぞれ内側の辺に対応するので、図4の場合と同様に、この分割両画面の内側に設定される。
なお、これらの図において、フィルタについては、その機能はこれまでの説明の場合と同じなので説明は省略している。
Of course, the configuration in which the shielding plates of the present invention are combined is generally applicable as it is even in the configuration in which the conventional both-screen division is used for only one screen.
That is, FIG. 10 shows an explanatory diagram of a configuration example of the present invention in a configuration having a mirror optical system only on one conventional screen.
This is because when the projector projects the screen obliquely upward, the light flux on one lower screen intersects the light flux on the other upper screen by the
That is, in this case, the side that touches both screen dividing points P in the left and right screens separated is the outermost side of both screens as shown by the dashed line in FIG. It becomes composition. In this configuration, the shielding plate is on the outermost side of the optical system, so that in this case as well, the position and space can be freely set.
FIG. 11 shows an explanatory diagram of a configuration example of the present invention in another configuration having a mirror optical system on only one conventional screen. In this case, when projecting obliquely upward, the optical system of the
In these drawings, the description of the filter is omitted because its function is the same as in the previous description.
次に、図5に本発明の第5の実施例を示す。先ず図5aについて説明する。
これは、垂直方向変換ミラー51と、これにつづき先の図3または図4に示される映像光束を直角の水平方向に出し左右画面を分離する直角方向両画面分離変換ミラー光学系と、を組み合わせるものである。即ち、プロジェクタ1から正面に投影された入力画面は、先ず垂直方向変換ミラーで直角上方に反射され、つぎにこれを図5では例として図3に対応した形の第1のミラー53および第2のミラー54で構成される直角方向両画面分離変換ミラー光学系に通すことにより、正面からの投影入力した映像が、90度回転した正立画像の左右独立画面として横方向に投影される立体映像投影装置を構成する。この光学系での分離変換ミラー光学系では、各ミラーは角度可変であり左右独立画面はスクリーン投影面で重ね合わせられるよう位置調整することが出来る。また、説明を容易にするために図示されていないが、この光学系にも図3と同様に各画面対応の光フィルタや遮蔽板が備えられ同様に動作しているものであり、各々の遮蔽板についても元の場合と同様に不要部分の遮蔽動作がなされる。
本実施例は、横長画面を縦長に使って上下に2分しここに横長のいわゆるハーフサイズの左右画面を並べる構成の立体両画面を通常の横長画面配置のプロジェクタで投影する場合に特に適している。即ち、本実施例では、この縦長となる縦型立体画面を横倒しした形で横長画面として本装置に投影入力することにより、画面が90度回転した正立立体画面として出力投影することが出来る。
これをさらに使い易く工夫した構成が図5bである。ここでは、図5aの光学系に、横方向投影光束を直角に反射させ前方に変換する第3のミラー52を加える事により、前方に90度回転した正立画像を投影する立体映像投影装置を構成する。
この構成により、横方向に出ていた投影出力は前方正面に投影される。ただし、この場合は出力画面が入力に対してミラー反転画面となるため、入力にはミラー反転された画像を入れる必要がある。また、一般に斜め上方への投影が想定されるプロジェクタに於いては、通常の2次元画面では入力画面に台形補正がなされるのが一般的であるが、ここでの横倒し立体画面については更にこれと直角の方向に対し台形補正が必要になる。従って、この立体入力画面の方に前もってこの直角方向への台形補正を加えておくか、プロジェクタの補正条件を設定しておく事により、2次元投影と立体投影との相互の切り換えを簡単にそのまま行う事が可能になる。特にこれは後述の本発明の2D/3D画面切換構成のとき有効である。
またここでは、分離変換ミラー光学系で第2ミラー出力の外側に来る遮蔽板はそのままの位置でも可能であるが、これは第2ミラーより遠方であれば良く、さらにこの第3のミラーの外側に平行移動して設定することも出来る。
Next, FIG. 5 shows a fifth embodiment of the present invention. First, FIG. 5a will be described.
This is a combination of a vertical
This embodiment is particularly suitable for a case where a three-dimensional screen having a configuration in which a horizontally long screen is vertically divided into two vertically and a horizontally long so-called half-size left and right screen is arranged here is projected by a projector having a normal horizontally long screen layout. Yes. That is, in this embodiment, by projecting and inputting this vertically long vertical stereoscopic screen to the present apparatus as a horizontally long screen in the form of being laid down, it can be output and projected as an upright stereoscopic screen with the screen rotated 90 degrees.
FIG. 5b shows a configuration that makes this easier to use. Here, a stereoscopic image projection device that projects an upright image rotated 90 degrees forward by adding a
With this configuration, the projection output that has been output in the horizontal direction is projected to the front front. However, in this case, since the output screen is a mirror inversion screen with respect to the input, it is necessary to put a mirror inverted image in the input. In general, in projectors that are assumed to project obliquely upward, it is common to perform keystone correction on the input screen on a normal two-dimensional screen. Trapezoidal correction is required in the direction perpendicular to. Therefore, by adding the trapezoidal correction in the right-angle direction in advance to the stereoscopic input screen or by setting the correction condition of the projector, the mutual switching between the two-dimensional projection and the stereoscopic projection can be easily performed as it is. It becomes possible to do. This is particularly effective in the 2D / 3D screen switching configuration of the present invention described later.
Further, here, the shielding plate that is outside the second mirror output in the separation conversion mirror optical system can be located as it is, but this may be far from the second mirror, and further outside the third mirror. It can also be set by parallel movement.
さらに、図6にはこの発明第6の実施例を示す。即ち、先の図5の構成において、垂直方向変換ミラーとこれに接続される両画面分離変換ミラーとは、両者が光学系に含まれるのが必要なことであり、これら相互の接続順序は逆であってもよいので、図6にはこの順序を逆にし、投影入力に対して先ず直角方向変換ミラーを置き、この後に垂直方向変換ミラーを置いた実施方法を示している。
即ち、まず図6aでは、図3または図4に示される直角方向変換ミラー光学系により光軸を水平方向変換するが、この図では図3の光学系を用いた場合を示し、図3のミラー33、34に対応した直角方向変換ミラー63、64を導入している。さらにこれを垂直方向に90度変換する垂直方向変換ミラー61を通すことにより、先の場合と同様に映像が90度回転された正立画像をこんどは垂直方向に投影する立体映像投影装置を構成する。
図6bでは、先の図5bの場合と同様に図6aの光学系の出力に、更に前方に直角に変換する第3のミラー62を設定する事により、映像が90度回転されたミラー反転の正立画像を前方に投影する立体画像投影装置が実現される。
図6でも、説明を単純化するために図には示されていないが、この直角方向両画面分離変換ミラー光学系も図3と同様に各画面に対する光フィルタと遮蔽板を備えている。そして、この場合も、遮蔽板の位置は、そのまま分離変換光学系ミラー63、64の後の他に、垂直方向変換ミラー61の後、さらに第3のミラー62の後に設定することも可能である。
FIG. 6 shows a sixth embodiment of the present invention. That is, in the configuration shown in FIG. 5, the vertical direction conversion mirror and the two screen separation conversion mirrors connected to the vertical direction conversion mirror need to be included in the optical system. Therefore, FIG. 6 shows an implementation method in which this order is reversed and a perpendicular direction conversion mirror is first placed on the projection input, and then a vertical direction conversion mirror is placed.
That is, first, in FIG. 6a, the optical axis is converted in the horizontal direction by the right-angle conversion mirror optical system shown in FIG. 3 or FIG. 4, but this figure shows the case where the optical system of FIG. Right-angle conversion mirrors 63 and 64 corresponding to 33 and 34 are introduced. Furthermore, by passing this through a vertical direction conversion mirror 61 that converts it 90 degrees vertically, a stereoscopic image projection apparatus that projects an upright image in which the image is rotated 90 degrees in the same manner as before is now constructed. To do.
In FIG. 6b, similarly to the case of FIG. 5b, by setting a
Also in FIG. 6, although not shown in the figure for the sake of simplification of explanation, this right-and-left double screen separation conversion mirror optical system also includes an optical filter and a shielding plate for each screen as in FIG. In this case as well, the position of the shielding plate can be set as it is after the separation conversion optical system mirrors 63 and 64, after the vertical direction conversion mirror 61, and further after the
次に、図7に本発明の第7の実施例を示す。
これは図5の装置の光学系に於いて、光軸が垂直方向となる直角方向両画面分離変換ミラー光学系79について、この光軸Sを中心に図の円弧矢印で示されるように、水平方向に90度回転する回転切替機能を持たせたものである。この変換ミラー79について、横方向に向いていた実線の状態のミラー73a、74aを、水平方向に90度回転して前方に向ける事により、点線で示される状態(73b、74b)とする。これにより正面から投影された入力画像70は、垂直方向変換ミラー71により直角に反射して垂直方向に進み、実線の状態では入力画面を90度回転して横方向に出力投影(9a)していたものを、今度は投影方向が90度回転し点線の状態となるので直角に反射してもとと同じ前方方向に向かい、その結果投影出力として回転や反転の無い正立画像が前方へ投影される機能を持つことになる。
この切替え機能を加えた構成とする事により、先の図5の構成で実現した横倒しの上下縦配列型立体入力画面70aを正立した左右立体画面9aとして投影する機能を、この分離変換ミラー光学系を90度回転してミラーの投影方向を前方に切り替えることで、同じ装置のまま、正立の上下縦型立体入力画面70bを正立した左右立体画面9bとして投影することを可能としたものである。即ち、縦型立体方式の入力画面が正立構成でも横倒し構成でも切替え対応出来る、汎用性の高い立体映像投影装置が実現出来た。
特に図5bの正立像を前方に投影する構成の場合に対しては、この直角方向両画面分離変換ミラー光学系を切替回転することを導入する場合、正立の縦型立体入力に対する出力映像は、同図の横方向からの第3のミラー52を経由せず直接この変換ミラーから投影され、同じ前面に正立像を投影することが出来るので、非常に使い易く汎用性が高い縦型立体方式の投影装置が実現される。なお、図7でも説明が省略されているが、ここでの直角方向両画面分離変換ミラー光学系にも光フィルタおよび遮蔽板が備えられ機能している。
Next, FIG. 7 shows a seventh embodiment of the present invention.
In the optical system of the apparatus shown in FIG. 5, the horizontal-direction double-screen separation / conversion mirror
By adopting a configuration with this switching function added, this separation conversion mirror optical function is used to project the horizontally laid vertical and vertical 3D input screen 70a realized in the configuration of FIG. 5 as an upright left and right 3D screen 9a. By rotating the system 90 degrees and switching the projection direction of the mirror to the front, it is possible to project the upright vertical 3D input screen 70b as an upright left and right 3D screen 9b with the same device It is. That is, a highly versatile stereoscopic image projection apparatus that can switch between a vertical stereoscopic input screen in an upright configuration or a horizontal configuration has been realized.
In particular, in the case of the configuration in which the erect image of FIG. 5b is projected forward, when introducing the rotation of the right-and-left double-screen separation conversion mirror optical system, the output image for the erect vertical stereoscopic input is Because it can project directly from this conversion mirror without going through the
図12には本発明の第8の実施例を示す。
上でなされた説明では、投影すべき立体画像を90度回転する動作などに於ける光学系の切替方法が説明されてきた。しかし一方で実際の使用に際しては、プロジェクタで通常なされる2次元平面画面(ここでは2D画面とする)の投影から、これに本発明のアダプタ部分を接続する事により立体視画面(3D画面とする)の投影に切換える切換動作が容易になされる事も重要な要素として要求される。さらにこの時、プロジェクタの投影光束の光軸に対して本発明アダプタの光軸を容易に合せる事が出来ることも必要である。
このため先ず図12aに於いては、アダプタ部分全体をプロジェクタの投影光軸X1と直角に縦横方向に(この場合には横方向にwだけ移動)移動させる事により、アダプタA1をプロジェクタ1の投影光学系から外し、プロジェクタ光束がそのまま通常どおりの2D画面としてスクリーン9に投影される構成を実現している。
さらに本発明では、プロジェクタとアダプタとの光軸調整を容易にするために、2D画面投影のためアダプタが移動され取り除かれ入力窓N1があったその位置に、アダプタに直結固定され、アダプタ側面にその切断線が太線J1で示されるアダプタの入射光軸を含む平面(入射光軸平面)に設定された標識T1a、T1bが導入される。従って、アダプタの両画面分割点Pに対応する辺はこの平面の中に含まれる。この標識はこのアダプタの入射光軸の平面上にあるので、これをプロジェクタによりスクリーン上に投影したとき、アダプタA1について、図のT1bの近くに示される矢印のように、その位置および角度を変えることにより調整し、この入射光軸平面がプロジェクタの光軸平面と一致したとき、この図で示されるようにスクリーン上で一本の横線として映る。これによりスクリーン投影光軸とアダプタの入射光軸平面とを合せることが出来る。
この図では標識は2枚の板T1a、T1bで構成されるが、全体が1枚の板であっても良い。またこのとき、標識板について、図のように、光軸に沿って遠近2箇所の中央に光軸中心を示す標識板に垂直な直線柱C1a、C1bを、又は画面の両端に各々上側又は下側に向けてつけた突出部のような画面の端を示すマークH1a、H1bを持たせる事により、投影スクリーン上でこの中心線C1a、C1bを中央に一致して位置させるようにアダプタの位置および角度を調整して、プロジェクタ光軸に対しアダプタの光軸と左右方向の位置合せをする事や、さらに両端マークH1a、H1bの像を投影スクリーン上で両端に合せる又は画面内に入れるようアダプタを前後に動かすことによりアダプタの画角をプロジェクタの画角に合せる事が出来る。なお、光軸の中心を示すC1a、C1bは必ずしも垂直線でなく両端マークH1a、H1bと同様な突出マークでも良く、また突出マークも上下両方向に出してもよい。また、この標識は2D投影時にはアダプタ側に折り畳まれたりまたは取外されるなどして、投影光学系から外すことが出来る構成とする。これにより、2D画面投影時の必要なときに、この標識を用いる事により、プロジェクタ投影光束の中心光軸に対してこの標識で示されるアダプタ光軸平面を合せるようにアダプタの位置および高さと光軸の傾斜角とを調整し設定する機能が実現出来る。
この調整を行うことにより、横に移動されたアダプタが3D画面投影のために元の位置に戻ると、プロジェクタ光束はその中心となる光軸が必ず点Pを通りアダプタの光軸と一致するように設定されるので、アダプタの光軸調整が非常に簡単に実現出来る。
FIG. 12 shows an eighth embodiment of the present invention.
In the explanation given above, the switching method of the optical system in the operation of rotating the stereoscopic image to be projected by 90 degrees has been explained. However, on the other hand, in actual use, a stereoscopic view screen (3D screen) is obtained by connecting the adapter portion of the present invention to the projection of a two-dimensional flat screen (here, 2D screen) normally performed by a projector. It is also required as an important factor that the switching operation to switch to the projection of Furthermore, at this time, it is also necessary that the optical axis of the adapter of the present invention can be easily aligned with the optical axis of the projected light beam of the projector.
For this reason, in FIG. 12a, the adapter A1 is projected by the projector 1 by moving the entire adapter portion vertically and horizontally (in this case, by moving w in the horizontal direction) perpendicular to the projection optical axis X1 of the projector. The projector is removed from the optical system, and the projector light beam is projected onto the
Further, in the present invention, in order to facilitate the optical axis adjustment between the projector and the adapter, the adapter is moved and removed for 2D screen projection, and the input window N1 is directly connected to the adapter at the position where the input window N1 is located. Marks T1a and T1b whose cutting lines are set on a plane (incident optical axis plane) including the incident optical axis of the adapter indicated by a thick line J1 are introduced. Therefore, the side corresponding to both screen division points P of the adapter is included in this plane. Since this sign is in the plane of the incident optical axis of this adapter, when it is projected onto the screen by the projector, the position and angle of adapter A1 change as shown by the arrow shown near T1b in the figure. When this incident optical axis plane coincides with the optical axis plane of the projector, it appears as a single horizontal line on the screen as shown in this figure. As a result, the screen projection optical axis and the incident optical axis plane of the adapter can be matched.
In this figure, the sign is composed of two plates T1a and T1b, but the whole may be a single plate. Also, at this time, as shown in the figure, for the sign plate, linear pillars C1a and C1b perpendicular to the sign plate indicating the center of the optical axis at the center of two perspectives along the optical axis, By providing marks H1a and H1b that indicate the edges of the screen, such as protrusions that are pointed toward the side, the center line C1a and C1b are positioned on the projection screen so that they are aligned with the center. Adjust the angle to align the adapter optical axis with the optical axis of the adapter in the left-right direction, and further adjust the adapter so that the images of the end marks H1a and H1b are aligned on both ends on the projection screen or within the screen. The angle of view of the adapter can be adjusted to the angle of view of the projector by moving it back and forth. Note that C1a and C1b indicating the center of the optical axis are not necessarily vertical lines, and may be protruding marks similar to the end marks H1a and H1b, and the protruding marks may be provided in both the upper and lower directions. In addition, the sign can be removed from the projection optical system by being folded or removed to the adapter side during 2D projection. As a result, when this 2D screen projection is required, this sign is used, so that the adapter position, height and light can be adjusted so that the adapter optical axis plane indicated by this sign is aligned with the center optical axis of the projector projection light beam. A function to adjust and set the tilt angle of the shaft can be realized.
By performing this adjustment, when the horizontally moved adapter returns to the original position for 3D screen projection, the optical axis at the center of the projector beam always passes through the point P so that it matches the optical axis of the adapter. Therefore, the optical axis adjustment of the adapter can be realized very easily.
なお上では、この切換がアダプタ全体を移動させる場合について説明したが、さらに、アダプタ光学系の一部ミラーのみを動かして切換える事も可能である。即ち、プロジェクタから投影された光束を最初に直角に反射させるミラーである、図1、図4および図6に於ける第1及び第2ミラーの対ミラー部分や、更には図5、又は図7における1枚構成の垂直方向変換ミラー部分についてこれを移動又は倒す事により投影光束から外し、プロジェクタからの光束をそのまま通り抜け投影させる方法で、2D画面への直接投影に簡単に切替える事が実現出来る。
具体的に図12bでは、点線で示された1枚構成の垂直方向変換ミラーMを持ったアダプタA2(ミラーM以外は表示省略)に於いて、ミラーMを倒しMbの位置にする事により、プロジェクタ1から入光窓N2よりアダプタA2に入った光束は、直進しそのまま出光窓S2を通って直接スクリーン9に通常の2D画面として投影される。ここでは、本アダプタA2に固定され、アダプタ側面に切断線として太線J2で示される本アダプタの入射光軸の水平面に合せその面の延長上でミラーMの後の位置に設定された板状の標識T2を持つ。次に、プロジェクタ1からの光束をこの標識T2を通して投影するとき、このアダプタA2の位置および角度を、T2近くの矢印のように変えることにより、標識T2の平面を投影光軸X2の光軸平面に合せて、スクリーン上に投影されるこの標識の影が中央にほぼ線状に映るよう調整する。これにより、アダプタの入射光軸をプロジェクタの投影光軸に合せる事が簡単に実現出来る。もちろんこの場合も、全体移動の場合と同様にミラーを倒し又は移動した後の同じ位置に合せて、光軸を合はせるための上記光軸中心を示す直線柱C2a、C2bおよび画面の両端を示す標識マークH2a、H2bを標識の前後に設定する機能を構成する事により、プロジェクタとアダプタとの光軸の位置合せおよび画角合せが出来る。またこの場合も、標識T2は通常の2D画面投影時には、折り畳んだり取り外す等により、投影光軸から外される。
なお、標識についての以上の説明では、立体左右画面が通常の上下に配列された場合を例に説明されているが、第5図、第6図等のように上下に配列された立体画面が横倒し状態になった場合でも同様に扱うことが出来る。この場合、入力画面の位置が90度回転するため、対応が逆になり、立体両画面の分離境界線の調整は中央垂直線の重なりで、また画面の中心位置は標識板の重なりによる一直線化で調整される。
また、一般に、プロジェクタの投影光は非常に輝度が高いため、アダプタの光軸合せのためにこの投影光を直接覗き込む事は危険であり、本手法の標識を備えた画像切替構成を用いる事により、のぞき込む必要がなく安全で容易な画像切替とアダプタの光軸合せが可能になる。
In the above description, the case where this switching moves the entire adapter has been described, but it is also possible to switch only a part of the mirror of the adapter optical system. That is, the mirror part which first reflects the light beam projected from the projector at a right angle, the pair of mirrors of the first and second mirrors in FIGS. 1, 4 and 6, and further FIG. 5 or FIG. It is possible to easily switch to direct projection onto a 2D screen by removing the projection beam from the projected light beam by moving or tilting the vertical direction conversion mirror part of the single lens in FIG. 5 and projecting the light beam from the projector as it is.
Specifically, in FIG. 12b, in the adapter A2 (not shown except for the mirror M) having the single-direction vertical conversion mirror M indicated by the dotted line, the mirror M is tilted to the position of Mb. The light beam entering the adapter A2 from the light entrance window N2 from the projector 1 travels straight and is directly projected on the
In the above description of the signs, the case where the three-dimensional left and right screens are arranged vertically is explained as an example. However, the three-dimensional screen arranged vertically as shown in FIGS. Even when lying down, it can be handled in the same way. In this case, since the position of the input screen is rotated 90 degrees, the correspondence is reversed, the adjustment of the separation boundary line between the three-dimensional screens is made by overlapping the central vertical lines, and the center position of the screen is made straight by overlapping the sign boards. It is adjusted with.
In general, since the projection light of the projector is very bright, it is dangerous to look directly into the projection light for adjusting the optical axis of the adapter, and the image switching configuration with the sign of this method should be used. Therefore, it is possible to switch images safely and align the optical axis of the adapter without having to look into it.
これまで、左右立体画面は主として上下縦配列立体画面を中心に説明されてきたが、本発明は通常の左右横配列立体画面にも、当然そのまま適用されるものである。
即ち、両立体画面の差は縦並び画面と横並び画面との差であるが、画面の配列としては構図を90度回転しただけなので、これに伴う光学系も原則的にはこれを90度回転させた配置構成とする事で対応される。具体的には、図1、図9の場合であれば、光学系を90度回転し横に設定する事により、横配列画面入力に対し左右分離独立画面の出力が得られる。また、図3、図4の両画面分離変換ミラー光学系についても、これら光学系を水平に設定し、入力を前方水平方向に投影して投影出力を横に出す構成とみなすことにより、横配列立体画面入力に対し左右分離出力画面が得られる。これは図6における分離変換ミラーの構成と同じものである。また、ミラーを経由することにより出力がミラー反転画像になるので、同様に図6の構成における出力部の変換ミラー61を垂直方向でなく画面の回転を生じない前方向に直角に反射し出力させ、図7の点線で示される構成と等価なものにすることにより、正面に正立非反転左右分離独立画面の投影出力を構成することが出来る。
Up to now, the left and right stereoscopic screens have been mainly described with respect to the vertical and vertical arrangement stereoscopic screens. However, the present invention is naturally applicable to a normal left and right horizontal arrangement stereoscopic screen as it is.
In other words, the difference between the compatible screens is the difference between the vertically aligned screen and the horizontally aligned screen, but the composition of the screen is only 90 degrees rotated, so the optical system that accompanies this is also rotated 90 degrees in principle. This is handled by adopting the arrangement configuration. Specifically, in the case of FIGS. 1 and 9, by rotating the optical system 90 degrees and setting it to the horizontal direction, an output of the left and right separation independent screen can be obtained with respect to the horizontal array screen input. 3 and 4 are also arranged horizontally by setting these optical systems to be horizontal, projecting the input in the front horizontal direction, and outputting the projected output sideways. A left and right separation output screen is obtained for a stereoscopic screen input. This is the same as the configuration of the separation conversion mirror in FIG. Further, since the output becomes a mirror inverted image by passing through the mirror, similarly, the conversion mirror 61 of the output unit in the configuration of FIG. 6 is reflected at right angles to the forward direction which does not cause the rotation of the screen in the vertical direction. By making it equivalent to the configuration shown by the dotted line in FIG. 7, it is possible to configure the projection output of the erecting non-inverted left / right separated independent screen on the front.
本立体映像投影装置はこれまで主として前面投影形式を中心に説明されているが、これに限られものではない。特に、背面投影型テレビで代表されるような背面投影型プロジェクション方式の投影表示方式に対しては、本発明は多くの共通した特徴を備えており、これらの特徴を生かした組み合わせが実現できる。
背面投影型プロジェクタでは本来1つの画像投影機能が搭載されており、また背面の薄型化をめざしミラーによる反射光学系が多く導入されている。これに対し、本発明立体映像装置は1つの画像投影機能で実現することが可能であり、その光学系は小型簡単な構造のミラー光学系で構成されるので、本発明立体映像投影装置の導入自体が背面投影型プロジェクタの立体映像化とコンパクト化を可能にするものである。さらに両装置での基本であり多用されているミラー光学系について、例えば背面投影装置での光軸反射ミラーと本発明での直角反射ミラーを1つのミラーで共用する場合など、これらのミラー光学系の共通化により高性能化、コンパクト化が実現できる。
また、本発明立体映像装置で用いられる偏光については、通常の前面投影型で用いられるスクリーンでは偏光を良好に反射させるために金属反射面をもったシルバースクリーンが必要になるが、背面投影方式では偏光も透過するので特別なスクリーンは必要なく使用することが出来る。この点でも本発明装置はこの方式によく適合する。
このように、特に背面投影型プロジェクタについては、本発明装置を組み込むことにより、その特徴を充分組み合わせた相乗効果により高性能でコンパクトな立体投影装置を実現することが出来る。
Although the present stereoscopic image projection apparatus has been described mainly focusing on the front projection format, the present invention is not limited to this. In particular, the present invention has many common features for a rear projection type projection display method represented by a rear projection type television, and a combination utilizing these features can be realized.
The rear projection type projector is originally equipped with one image projection function, and many reflection optical systems using mirrors have been introduced to reduce the thickness of the rear side. In contrast, the stereoscopic video apparatus of the present invention can be realized with a single image projection function, and its optical system is composed of a mirror optical system having a small and simple structure. In itself, the rear projection projector can be made into a three-dimensional image and made compact. Further, mirror optical systems that are basic and frequently used in both apparatuses, such as when the optical axis reflection mirror in the rear projection apparatus and the right angle reflection mirror in the present invention are shared by one mirror, etc. High performance and downsizing can be realized by sharing the same.
As for the polarized light used in the stereoscopic image device of the present invention, the screen used in the normal front projection type requires a silver screen with a metal reflecting surface in order to reflect the polarized light satisfactorily. Since polarized light is transmitted, a special screen can be used without necessity. In this respect as well, the device of the present invention is well adapted to this method.
As described above, particularly for a rear projection type projector, by incorporating the apparatus of the present invention, a high-performance and compact stereoscopic projection apparatus can be realized by a synergistic effect in which the features are sufficiently combined.
1、 プロジェクタ
2、 入力左右両画面
3、23、23c、33、43、53、63、73a、73b、93、103、113 第1のミラー
4、24、24c、34、44、54、64、74a、74b、94、104、114 第2のミラー
5、6、6a、25、26、35、36、45、46、46a、95、96、96a、96b 光フィルタ
7、8、27、27a、27b、27c、28、28a、28b、37、38、 遮蔽板
9、9a、9b、 投影面
10、 プロジェクタ投影レンズ
11、 立体視左右眼鏡
12L、12R、 片方画面
13L、13R、15L、15R、 にじみ領域
14L、14R、16L、16R、 遮蔽除去される部分
17、18、 遮蔽板
19、52、62、 第3のミラー
20L、20R、 左右両画面
22、 立体画面
29、79、 直角方向両画面分離変換ミラー
47、48、97、98、107、108、117、118、 遮蔽板
51、61、71、 垂直方向変換ミラー
70、70a、70b、 入力画面
A1、A2 立体投影アダプタ
c 中央境界線
C1a、C1b、C2a、C2b 標識板の中心直線柱
d ミラー間の距離
Δd 奥行き方向ミラー間隔
E 反射出力の両画面分割点側の辺
F 反射入力の両画面分割点側の辺
G 交点
H1a、H1b、H2a、H2b 標識板の両端マーク
J1、J2 入力光軸平面切断線
M、Mb 方向変換ミラー
N1、N2 入力窓
P 両画面分割点
Q 分離両画面の重なる点
s 光軸
S2 出力窓
T1a、T1b、T2 標識板
v 遮蔽板中心点
w 移動距離
Δw 横方向ミラー間隔
X1、X2 投影光軸
1.Projector
2, Input left and right screen
3, 23, 23c, 33, 43, 53, 63, 73a, 73b, 93, 103, 113 First mirror
4, 24, 24c, 34, 44, 54, 64, 74a, 74b, 94, 104, 114 Second mirror
5, 6, 6a, 25, 26, 35, 36, 45, 46, 46a, 95, 96, 96a, 96b Optical filter
7, 8, 27, 27a, 27b, 27c, 28, 28a, 28b, 37, 38, shielding plate
9, 9a, 9b, projection plane
10, Projector projection lens
11. Stereoscopic left and right glasses
12L, 12R, one screen
13L, 13R, 15L, 15R, bleeding area
14L, 14R, 16L, 16R, part to be shielded
17, 18, Shield plate
19, 52, 62, third mirror
20L, 20R, left and right screen
22, 3D screen
29, 79, right-angle dual screen separation conversion mirror
47, 48, 97, 98, 107, 108, 117, 118, shielding plate
51, 61, 71, vertical conversion mirror
70, 70a, 70b, input screen
A1, A2 Stereoscopic projection adapter c Center border
C1a, C1b, C2a, C2b Marking plate central linear column d Distance between mirrors Δd Depth mirror distance
E Side of the split output side of the reflection output
F Side of split screen side of reflection input
G intersection
H1a, H1b, H2a, H2b
J1, J2 Input optical axis plane cutting line
M, Mb direction change mirror
N1, N2 input window
P Screen split point
Q The overlapping point of both screens s Optical axis
S2 output window
T1a, T1b, T2 Marking plate v Shield plate center point w Travel distance Δw Horizontal mirror spacing
X1, X2 Projection optical axis
Claims (11)
11. The distance x from the projector projection lens of both screen separation points P is set to 1 or more, and the distance y from the projector projection lens of the shielding plate is set to 4 or more. 3D image projector.
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