JPH1152291A - 立体像再生方法および立体像再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水平方向の輝度傾斜を少なくして、高品質の
立体画像が得られる立体像再生方法を提供する。 【解決手段】 画像投影手段（１４，１５）と、少なく
とも合わせ鏡群を含み前記画像投影手段から入射される
光を水平方向において特定の位置に集光させる指向性反
射スクリーン（１０）とを備える立体像再生装置の立体
像再生方法において、画像投影手段から指向性反射スク
リーンに入射される光の量に対する、入射方向以外の方
向に反射する光の量の割合が、指向性反射スクリーンの
画像投影領域の水平方向の端部で６０％以下になるよう
に、画像投影手段と指向性反射スクリーンとの間の位置
関係を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体像再生方法お
よび立体像再生装置に係わり、特に、特殊な眼鏡を着用
することなく両眼視差を用いた立体画像が得られる立体
像再生方法および立体像再生装置に適用して有効な技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、特殊な眼鏡を着用することなく、
両眼視差を用いた立体画像が得られるディスプレイ装置
として画像投影手段と指向性の反射または透過スクリー
ンを組み合わせた装置が知られている。中でも、観察者
に対して水平方向の集光手段として合わせ鏡群を用いた
指向性反射スクリーンについては、例えば、下記文献
（イ）に記載されている。

【０００３】（イ）「三次元画像工学」 大越孝敬著，
朝倉書店２８頁および９１〜９７頁

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前記従来技術の立体ディスプレイ装置について検
討した結果、水平方向に輝度傾斜が発生するという問題
点を見いだした。

【０００５】本発明は、前記従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、本発明の目的は、立体像
再生方法および立体像再生装置において、水平方向の輝
度傾斜を少なくして、高品質の立体画像を得ることが可
能となる技術を提供することにある。

【０００６】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【０００８】画像投影手段と、少なくとも合わせ鏡群を
含み前記画像投影手段から入射される光を水平方向にお
いて特定の位置に集光させる指向性反射スクリーンとを
備える立体像再生装置の立体像再生方法において、前記
画像投影手段から前記指向性反射スクリーンに入射され
る光の量に対する、入射方向以外の方向に反射する光の
量の割合が、前記指向性反射スクリーンの画像投影領域
の水平方向の端部で６０％以下になるように、前記画像
投影手段と指向性反射スクリーンとの間の位置関係を調
整することを特徴とする。

【０００９】画像投影手段と、少なくとも合わせ鏡群を
含み前記画像投影手段から入射される光を水平方向にお
いて特定の位置に集光させる指向性反射スクリーンとを
備える立体像再生装置において、前記画像投影手段から
前記指向性反射スクリーンに入射される光の量に対す
る、入射方向以外の方向に反射する光の量の割合が、前
記指向性反射スクリーンの画像投影領域の水平方向の端
部で６０％以下になるように、前記画像投影手段と指向
性反射スクリーンとを配置することを特徴とする。

【００１０】また、前記画像投影手段から前記指向性反
射スクリーンに入射される光の入射角の水平方向成分
が、前記指向性反射スクリーンの画像投影領域のすべて
の領域において、２０度以下であることを特徴とする。

【００１１】さらに、前記指向性反射スクリーンは水平
方向に平面形状の指向性反射スクリーンであり、前記指
向性反射スクリーンの画像投影領域の水平方向の寸法を
Ｌ、前記画像投影手段と指向性反射スクリーンとの間の
距離をＤとするとき、Ａｒｃｔａｎ（Ｌ／２Ｄ）が２０
度以下であることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１３】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００１４】［実施の形態１］図１は、本発明の一実施
の形態である立体像再生装置を示す平面図である。

【００１５】本実施の形態の立体像再生装置は、左眼用
画像投影装置（プロジェクタ）１４と、右眼用画像投影
装置（プロジェクタ）１５と、指向性反射スクリーン１
０とを備える。

【００１６】図２は、水平方向の集光手段として合わせ
鏡群を用いた指向性反射スクリーンの一例を示す要部斜
視図である。同図に示す指向性反射スクリーン１０は、
２面直交合わせ鏡群１１で構成される。

【００１７】図３は、図２に示す合わせ鏡群１１の反射
特性を示す図である。

【００１８】２面直交合わせ鏡群１１に入射される光
は、２面直交合わせ鏡群１１で２回反射されて、入射し
てきた方向に進行する。したがって、プロジェクタ（１
４，１５）から照射され、指向性反射スクリーン１０に
入射される光（画像）は、２面直交合わせ鏡群１１で反
射されて、水平方向においてプロジェクタ（１４，１
５）の位置に集光する。

【００１９】また、この２面直交合わせ鏡群１１の鏡面
には凹凸１２が設けられる。この凹凸１２は、プロジェ
クタ（１４，１５）から照射され、指向性反射スクリー
ン１０に入射される光（画像）を、垂直方向においてあ
る程度拡散する。

【００２０】このように、プロジェクタ（１４，１５）
から照射され、指向性反射スクリーン１０に入射される
光（映像）は、プロジェクタ（１４，１５）の位置で、
かつ、垂直方向にある程度の幅をもって集光（結像）す
る。

【００２１】したがって、図４に示すように、２個のプ
ロジェクタ（１４，１５）を、観察者２１の右眼および
左眼の直上、あるいは直下に配置し、併せて両眼視差の
原理に基づく立体画像信号となる一対の映像信号を照射
することによって、観察者は立体画像を観察することが
できる。

【００２２】しかしながら、２面直交合わせ鏡群１１に
おいては、プロジェクタ（１４，１５）からの入射光の
入射角の水平成分が大きくなるにつれて、プロジェクタ
（１４，１５）からの入射光のうち入射してきた方向以
外に反射する成分が増大する。これにより、再生される
立体画像に水平方向の輝度傾斜が発生する。

【００２３】図５は、再生される立体画像に水平方向の
輝度傾斜が発生することを説明するための図である。な
お、図５では、プロジェクタ（１４，１５）から２面直
交合わせ鏡群１１への距離が、合わせ鏡のピッチよりも
十分に大きく、入射光は、ほぼ平行にみなされる場合を
記したものである。

【００２４】図５に示すように、２面直交合わせ鏡群１
１を、鏡群Ａとこれと直交する鏡群Ｂの合成で考える。
便宜上、この２面直交合わせ鏡群１１の面すなわち鏡面
を、鏡の頂角を含む面と規定する。これによれば、入射
光の入射角の垂直方向投影成分は、鏡面に直交する断面
図上で、直線Ｃ−Ｃ’と入射光のなす角φで表される。
以降では、簡単のために、この角を入射角と記す。

【００２５】図５に示すように、２面直交合わせ鏡群１
１の鏡面に対して左側から入射する光については、鏡群
Ｂと鏡群Ａに入射する光で反射の様子が異なる。鏡群Ｂ
に入射した光は、必ず２回反射して、入射方向に反射さ
れる。これに対し、鏡群Ａに入射した光には、１回だけ
反射し、入射方向に反射しない成分も含まれる。

【００２６】容易に理解できるように、２面直交合わせ
鏡群１１の鏡面に対して入射する光の中で、１回だけ反
射し、入射方向に反射しない成分は、入射角が大きくな
るにつれて増大する。そして、入射角が４５度より大き
くなると、２回反射の成分がなくなり、指向性がなくな
る。なお、鏡面に対し右側から入射する光についても、
反射光には、同じ入射角依存性があることは、いうまで
もない。

【００２７】図６は、以上の解析を考慮して、入射した
光に対し、実際に投影点に戻ってくる光量の割合を求め
たグラフである。

【００２８】ここで、プロジェクタ（１４，１５）と指
向性反射スクリーン１０と備える立体像再生装置にあっ
ては、プロジェクタ（１４，１５）と指向性反射スクリ
ーン１０の位置関係を固定した場合、指向性反射スクリ
ーン１０の水平方向の端部で、プロジェクタ（１４，１
５）からの光の入射角が最大になるのが明らかである。
それにより、得られる立体画像の中心部と、水平方向の
端部で輝度差が生じ、水平方向に輝度傾斜が生じること
になる。

【００２９】そのため、本実施の形態では、指向性反射
スクリーン１０の画像投影領域の水平方向のサイズを
Ｌ、プロジェクタ（１４，１５）の照射口から指向性反
射スクリーン１０との間の距離をＤとした時、Ａｒｃｔ
ａｎ（Ｌ／２Ｄ）が２０度以下となるようにしている。

【００３０】このように設定することにより、図６のグ
ラフから明らかなように、プロジェクタ（１４，１５）
から指向性反射スクリーン１０に入射される光の量に対
する、入射方向以外の方向に反射する光の量の割合が、
指向性反射スクリーン１０の画像投影領域の水平方向の
端部で６０％以下とすることができる。

【００３１】なお、実際に、プロジェクタ（１４，１
５）と指向性反射スクリーン１０とを、Ａｒｃｔａｎ
（Ｌ／２Ｄ）が２０度以下を満足するように設定するた
めには、指向性反射スクリーン１０上に画像投影領域の
最大枠を明示し、プロジェクタ（１４，１５）からの入
射光が、その枠内に収まるように位置関係を設定すれば
よい。

【００３２】この場合に、プロジェクタ（１４，１５）
の出力光学系に、指向性反射スクリーン１０上の画像投
影領域の最大枠内に画像を投影させることを可能にする
調整機能を設ければ、前記設定が容易になることはいう
までもない。

【００３３】なお、立体像再生装置においては、左右両
眼に再生画像を導くために、プロジェクタ（１４，１
５）の出力を両眼の間隔ｄだけ離しておくことが必要で
ある。そのため、前記条件はより厳密になり、Ａｒｃｔ
ａｎ（（Ｌ−ｄ）／２Ｄ）が２０度以下であることが必
要である。

【００３４】以下、本実施の形態の実施例について説明
する。

【００３５】本実施例では、画像投影領域の寸法が４０
インチ、画像投影領域の縦横比が４：３である指向性反
射スクリーン１０を使用した。したがって、前記Ｌの値
は３２インチとなる。また、プロジェクタ（１４，１
５）の照射口から指向性反射スクリーン１０までの距離
Ｄを４６インチに設定した。

【００３６】この場合に、両眼の間隔ｄの平均値は、
２．５６インチであるので、これを考慮に入れても、最
大入射角におけるＡｒｃｔａｎを約１８度に設定するこ
とができた。

【００３７】これにより、指向性反射スクリーン１０の
画像投影領域の中心部の明るさを１００％としたとき
に、水平方向の端部において、中心部の６０％以上の明
るさを確保することができた。

【００３８】水平方向の輝度傾斜の許容値については、
個人差があるが、本発明の構成の範囲内ではほぼ満足の
行く観察条件を満足することが可能である。

【００３９】なお、本実施の形態では、プロジェクタ
（１４，１５）の数が２個の場合を示したが、１個ある
いは、３個以上の場合であっても本発明が有効であるこ
とはいうまでもない。

【００４０】また、指向性反射スクリーン１０は、垂直
方向に湾曲されていてもよい。

【００４１】［実施の形態２］図７は、本発明の他の実
施の形態である立体像再生装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【００４２】本実施の形態では、筐体４０内に、指向性
反射スクリーン１０とプロジェクタ（１４，１５）との
位置関係を固定し、さらに、観察者２１が座る座席４１
を設けたものでである。

【００４３】また、この座席４１には、高さ調節機構を
取り付けて、より良好な観察点を見いだすことができる
ように微調整可能としている。

【００４４】［実施の形態３］図８は、本発明の他の実
施の形態である立体像再生装置を示す平面図である。な
お、分かりやすくするため、図８では、右眼用プロジェ
クタ１５からの入射光のみを図示している。

【００４５】本実施の形態は、指向性反射スクリーン１
０を水平方向に湾曲させたものである。本実施の形態の
ように、指向性反射スクリーン１０を湾曲させた場合、
投影画像の指向性反射スクリーン１０への入射角は、平
面型の指向性反射スクリーン１０の場合よりも小さくす
ることができるので、投影画像の水平方向の端部での輝
度低下を防ぐことができる。

【００４６】本実施の形態では、特に、指向性反射スク
リーン１０を水平方向に円筒形状に湾曲させ、その１／
４を切り出した例を示してある。ここで、指向性反射ス
クリーン１０のサイズは、湾曲線に沿って３２インチ、
垂直方向に２４インチである。

【００４７】プロジェクタ（１４，１５）からの画像投
影は、この指向性反射スクリーン１０面全面にわたって
行う。指向性反射スクリーン１０の中心とプロジェクタ
（１４，１５）の距離は、約２０インチであり、プロジ
ェクタ（１４，１５）は、曲率の中心に位置させればよ
い。

【００４８】この場合には、指向性反射スクリーン１０
面上のすべての点で、入射角を０度に保つことができる
ので、高輝度を実現することができる。

【００４９】［実施の形態４］図９は、本発明の他の実
施の形態である立体像再生装置を示す平面図である。な
お、分かりやすくするため、図９でも、右眼用プロジェ
クタ１５からの入射光のみを図示している。

【００５０】本実施の形態は、水平方向に湾曲させた指
向性反射スクリーン１０において、その端部における入
射角が２０度となるように設定したものである。

【００５１】２面直交合わせ鏡群１１のピッチは０．５
ｍｍであるので、前記曲率半径を考慮に入れると、２面
直交合わせ鏡群１１を湾曲させた場合でもほぼ直交した
２面直交合わせ鏡を保ことができ、図６に類似の関係が
成り立つ。

【００５２】したがって、本実施の形態の指向性反射ス
クリーン１０においても、画像投影領域の中心部の輝度
に対して、水平方向端部において約６０％の輝度を実現
することができる。

【００５３】なお、前記各実施の形態においては、指向
性反射スクリーン１０が２面直交合わせ鏡群１１で構成
される場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、指向性反射スクリーン１０を構成する合わせ
鏡群として、鏡群Ａと鏡群Ｂとの角度が９０°以外の角
度を有する合わせ鏡群で構成することも可能である。こ
の場合においても、プロジェクタ（１４，１５）から指
向性反射スクリーン１０に入射される光の量に対する、
入射方向以外の方向に反射する光の量の割合が、指向性
反射スクリーン１０の画像投影領域の水平方向の端部で
６０％以下になるように、プロジェクタ（１４，１５）
と指向性反射スクリーン１０との間の位置関係を調整す
ることはいうまでもない。

【００５４】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。

【００５５】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００５６】（１）本発明によれば、画像投影手段から
指向性反射スクリーンに入射される光の量に対する、入
射方向以外の方向に反射する光の量の割合が、指向性反
射スクリーンの画像投影領域の水平方向の端部で６０％
以下になるようにしたので、表示される立体画像の中心
部と、水平方向の端部との輝度差を小さくすることが可
能となる。これにより、表示される立体画像の水平方向
の輝度傾斜を少なくすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である立体像再生装置を
示す平面図である。

【図２】水平方向の集光手段として合わせ鏡群を用いた
指向性反射スクリーンの一例を示す要部斜視図である。

【図３】図２に示す合わせ鏡群の反射特性を示す図であ
る。

【図４】図２に示す合わせ鏡群における、水平方向の集
光特性を示す図である。

【図５】再生される立体画像に水平方向の輝度傾斜が発
生することを説明するための図である。

【図６】指向性反射スクリーンに入射される光に対し、
実際に投影点に戻ってくる光量の割合を求めたグラフで
ある。

【図７】本発明の他の実施の形態である立体像再生装置
の概略構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の他の実施の形態である立体像再生装置
を示す平面図である。

【図９】本発明の他の実施の形態である立体像再生装置
を示す平面図である。

【符号の説明】

１０…指向性反射スクリーン、１１…２面直交合わせ鏡
群、１２…凹凸、１４，１５…プロジェクタ、２１…観
察者、４０…筐体、４１…観察者の座席。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像投影手段と、少なくとも合わせ鏡群
   を含み前記画像投影手段から入射される光を水平方向に
   おいて特定の位置に集光させる指向性反射スクリーンと
   を備える立体像再生装置の立体像再生方法において、 前記画像投影手段から前記指向性反射スクリーンに入射
   される光の量に対する、入射方向以外の方向に反射する
   光の量の割合が、前記指向性反射スクリーンの画像投影
   領域の水平方向の端部で６０％以下になるように、前記
   画像投影手段と指向性反射スクリーンとの間の位置関係
   を調整することを特徴とする立体像再生方法。
2. 【請求項２】 前記指向性反射スクリーンに、前記画像
   投影手段から前記指向性反射スクリーンに入射される光
   の量に対する、入射方向以外の方向に反射する光の量の
   割合が、前記指向性反射スクリーンの画像投影領域の水
   平方向の端部で６０％以下となることを表す最大枠を設
   け、前記画像投影手段からの入射光が、前記最大枠内に
   納まるように、前記画像投影手段と指向性反射スクリー
   ンとの間の位置関係を調整することを特徴とする請求項
   １に記載された立体像再生方法。
3. 【請求項３】 前記画像投影手段から前記指向性反射ス
   クリーンに入射される光の入射角の水平方向成分を、前
   記指向性反射スクリーンの画像投影領域のすべての領域
   において、２０度以下とすることを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載された立体像再生方法。
4. 【請求項４】 前記指向性反射スクリーンは、水平方向
   に湾曲していることを特徴とする請求項１ないし請求項
   ３のいずれか１項に記載された立体像再生方法。
5. 【請求項５】 前記指向性反射スクリーンは水平方向に
   平面形状の指向性反射スクリーンであり、前記指向性反
   射スクリーンの画像投影領域の水平方向の寸法をＬ、前
   記画像投影手段と指向性反射スクリーンとの間の距離を
   Ｄとするとき、Ａｒｃｔａｎ（Ｌ／２Ｄ）を２０度以下
   とすることを特徴とする請求項１に記載された立体像再
   生方法。
6. 【請求項６】 画像投影手段と、少なくとも合わせ鏡群
   を含み前記画像投影手段から入射される光を水平方向に
   おいて特定の位置に集光させる指向性反射スクリーンと
   を備える立体像再生装置において、 前記画像投影手段から前記指向性反射スクリーンに入射
   される光の量に対する、入射方向以外の方向に反射する
   光の量の割合が、前記指向性反射スクリーンの画像投影
   領域の水平方向の端部で６０％以下になるように、前記
   画像投影手段と指向性反射スクリーンとを配置すること
   を特徴とする立体像再生装置。
7. 【請求項７】 前記画像投影手段から前記指向性反射ス
   クリーンに入射される光の入射角の水平方向成分が、前
   記指向性反射スクリーンの画像投影領域のすべての領域
   において、２０度以下であることを特徴とする請求項６
   に記載された立体像再生装置。
8. 【請求項８】 前記指向性反射スクリーンは、水平方向
   に湾曲していることを特徴とする請求項６または請求項
   ７に記載された立体像再生装置。
9. 【請求項９】 前記指向性反射スクリーンは水平方向に
   平面形状の指向性反射スクリーンであり、前記指向性反
   射スクリーンの画像投影領域の水平方向の寸法をＬ、前
   記画像投影手段と指向性反射スクリーンとの間の距離を
   Ｄとするとき、Ａｒｃｔａｎ（Ｌ／２Ｄ）が２０度以下
   であることを特徴とする請求項６に記載された立体像再
   生装置。