JP3526157B2 - 指向性反射スクリーンおよび画像表示装置 - Google Patents
指向性反射スクリーンおよび画像表示装置Info
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- Optics & Photonics (AREA)
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特殊な眼鏡を着用
することなく、両眼視差を用いた立体視を可能にする画
像表示装置に関する。
することなく、両眼視差を用いた立体視を可能にする画
像表示装置に関する。
【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視を可能にする画像表示装置とし
て、画像投影手段と指向性の反射または透過スクリーン
とを組み合わせた装置が知られている。
両眼視差を用いた立体視を可能にする画像表示装置とし
て、画像投影手段と指向性の反射または透過スクリーン
とを組み合わせた装置が知られている。
【０００３】中でも観測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、「三次元画像工学」（大越孝敬著、朝倉
書店発行）２８頁および９１〜９７頁に開示されてい
る。それらを図１５および図１６に示す。
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、「三次元画像工学」（大越孝敬著、朝倉
書店発行）２８頁および９１〜９７頁に開示されてい
る。それらを図１５および図１６に示す。
【０００４】図１５に示すスクリーンＳ０１は、２面直
交合わせ鏡群１０Ｒによって、水平方向に集光性を持た
せ、さらに鏡面１１に適度の凹凸を与え垂直方向に若干
の拡散性を与えてある。また、図１６に示すスクリーン
Ｓ０２は、２面直交合わせ鏡群１０Ｒにレンチキュラレ
ンズ面２１を設けることで垂直方向に拡散性を与えてい
る。
交合わせ鏡群１０Ｒによって、水平方向に集光性を持た
せ、さらに鏡面１１に適度の凹凸を与え垂直方向に若干
の拡散性を与えてある。また、図１６に示すスクリーン
Ｓ０２は、２面直交合わせ鏡群１０Ｒにレンチキュラレ
ンズ面２１を設けることで垂直方向に拡散性を与えてい
る。
【０００５】これら従来の２面直交合わせ鏡群１０Ｒで
は、図１７に示すように、鏡面１１ｉに入射してきた光
線４１ｉ、４２ｉは、反射光線４１ｒ、４２ｒとして示
すように、入射してきた方向と同じ方向に反射する。し
たがって、液晶プロジェクター等の画像投影装置により
発せられ、図１５および図１６に照射された映像信号は
反射して水平方向には画像投影装置の位置に集光する。
すなわち、図１８に示すように、右目用プロジェクタ５
０Ｒおよび左目用プロジェクタ５０Ｌの２個のプロジェ
クタからなる画像投影手段５０を、観察者６０の右眼６
０Ｒおよび左眼６０Ｌの直上または直下に配置し、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、２面直交合わせ鏡群１０Ｒからなる指向性反
射スクリーンＳ００に照射することによって立体映像を
観察することができる。
は、図１７に示すように、鏡面１１ｉに入射してきた光
線４１ｉ、４２ｉは、反射光線４１ｒ、４２ｒとして示
すように、入射してきた方向と同じ方向に反射する。し
たがって、液晶プロジェクター等の画像投影装置により
発せられ、図１５および図１６に照射された映像信号は
反射して水平方向には画像投影装置の位置に集光する。
すなわち、図１８に示すように、右目用プロジェクタ５
０Ｒおよび左目用プロジェクタ５０Ｌの２個のプロジェ
クタからなる画像投影手段５０を、観察者６０の右眼６
０Ｒおよび左眼６０Ｌの直上または直下に配置し、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、２面直交合わせ鏡群１０Ｒからなる指向性反
射スクリーンＳ００に照射することによって立体映像を
観察することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の立体画
像表示装置用の、２面直交合わせ鏡群からなる指向性反
射スクリーンでは、集光点が水平方向には１点しか存在
しないため、観察者を垂直方向に重なるような観察台を
設けない限り複数人が同時に観察することができなかっ
た。
像表示装置用の、２面直交合わせ鏡群からなる指向性反
射スクリーンでは、集光点が水平方向には１点しか存在
しないため、観察者を垂直方向に重なるような観察台を
設けない限り複数人が同時に観察することができなかっ
た。
【０００７】本発明は、指向性反射スクリーンにおける
上記課題を克服し、特殊な眼鏡を着用することなく、同
時に複数の観察者が、観察可能な立体画像表示装置を提
供することを目的とするものである。
上記課題を克服し、特殊な眼鏡を着用することなく、同
時に複数の観察者が、観察可能な立体画像表示装置を提
供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の、本発明の基本的特徴は、画像投影手段と指向性反射
スクリーンからなる画像表示装置において、前記指向性
反射スクリーンが、観測者に対する水平方向の集光手段
として、挟角の少なくとも一部が非直角であるような合
わせ鏡群を有することである。
の、本発明の基本的特徴は、画像投影手段と指向性反射
スクリーンからなる画像表示装置において、前記指向性
反射スクリーンが、観測者に対する水平方向の集光手段
として、挟角の少なくとも一部が非直角であるような合
わせ鏡群を有することである。
【０００９】本発明による解決手段を列挙すれば以下の
とおりである。
とおりである。
【００１０】本発明によれば、合わせ鏡群から成る指向
性反射スクリーンにおいて、上記合わせ鏡群の複数の挟
角のうち少なくとも一部のものが非直角でその鏡面の反
射光線が複数の集光点で集光することを特徴とする指向
性反射スクリーンが与えられる。
性反射スクリーンにおいて、上記合わせ鏡群の複数の挟
角のうち少なくとも一部のものが非直角でその鏡面の反
射光線が複数の集光点で集光することを特徴とする指向
性反射スクリーンが与えられる。
【００１１】本発明によれば、上記合わせ鏡群が、上記
非直角の挟角を複数有しかつ該非直角が互いに異なる値
であることを特徴とする上記記載の指向性反射スクリー
ンが与えられる。
非直角の挟角を複数有しかつ該非直角が互いに異なる値
であることを特徴とする上記記載の指向性反射スクリー
ンが与えられる。
【００１２】本発明によれば、上記合わせ鏡群が、上記
異なる値の非直角の挟角が周期的に配置されていること
を特徴とする上記記載の指向性反射スクリーンが与えら
れる。
異なる値の非直角の挟角が周期的に配置されていること
を特徴とする上記記載の指向性反射スクリーンが与えら
れる。
【００１３】本発明によれば、上記指向性反射スクリー
ンが、上記合わせ鏡群の稜線とほぼ直角方向に凹面にな
っていることを特徴とする上記記載の指向性反射スクリ
ーンが与えられる。
ンが、上記合わせ鏡群の稜線とほぼ直角方向に凹面にな
っていることを特徴とする上記記載の指向性反射スクリ
ーンが与えられる。
【００１４】本発明によれば、上記合わせ鏡群の基体を
高分子材料で形成することを特徴とする上記記載の指向
性反射スクリーンが与えられる。
高分子材料で形成することを特徴とする上記記載の指向
性反射スクリーンが与えられる。
【００１５】本発明によれば、上記合わせ鏡群の稜線に
対してほぼ直角方向に集光する第１の部分と、上記合わ
せ鏡群の稜線方向に拡散する第２の部分とからなること
を特徴とする上記記載の指向性反射スクリーンが与えら
れる。
対してほぼ直角方向に集光する第１の部分と、上記合わ
せ鏡群の稜線方向に拡散する第２の部分とからなること
を特徴とする上記記載の指向性反射スクリーンが与えら
れる。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】本発明によれば、上記いずれかに記載の指
向性反射スクリーンと、画像投影手段とを備えて成るこ
とを特徴とする画像表示装置が与えられる。
向性反射スクリーンと、画像投影手段とを備えて成るこ
とを特徴とする画像表示装置が与えられる。
【００２６】本発明によれば、上記いずれかに記載の指
向性反射スクリーンと、画像投影手段とを備えて成り、
画像信号を構成する１画素の中に、上記指向性反射スク
リーンの合わせ鏡群の、周期的に配された互いに異なる
値の挟角成分が含まれていることを特徴とする画像表示
装置が与えられる。
向性反射スクリーンと、画像投影手段とを備えて成り、
画像信号を構成する１画素の中に、上記指向性反射スク
リーンの合わせ鏡群の、周期的に配された互いに異なる
値の挟角成分が含まれていることを特徴とする画像表示
装置が与えられる。
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図に示す実施の
形態により、具体的に説明する。
形態により、具体的に説明する。
【００３４】図１は、本発明の指向性反射スクリーン用
合わせ鏡群の第１の実施の形態の水平方向の断面形状を
示すものである。図１に示すように、立体画像表示装置
のためにつくられた、観測者に水平な方向に集光するた
めの合わせ鏡群１０において、前記合わせ鏡群１０の隣
り合う反射面１１ａ、１１ｂ間の挟角αを、９０゜でな
い角度（非直角）に構成する。具体的な角度αの値は、
図１（ａ）に示すように、鋭角 ０゜＜α＜９０゜であ
ってもよいし、図１（ｂ）に示すように鈍角 ９０゜＜
α＜１８０゜であってもよい。このように、合わせ鏡群
１０の挟角αを、非直角に構成すると、水平方向の集光
点が２点となる。
合わせ鏡群の第１の実施の形態の水平方向の断面形状を
示すものである。図１に示すように、立体画像表示装置
のためにつくられた、観測者に水平な方向に集光するた
めの合わせ鏡群１０において、前記合わせ鏡群１０の隣
り合う反射面１１ａ、１１ｂ間の挟角αを、９０゜でな
い角度（非直角）に構成する。具体的な角度αの値は、
図１（ａ）に示すように、鋭角 ０゜＜α＜９０゜であ
ってもよいし、図１（ｂ）に示すように鈍角 ９０゜＜
α＜１８０゜であってもよい。このように、合わせ鏡群
１０の挟角αを、非直角に構成すると、水平方向の集光
点が２点となる。
【００３５】例えば、挟角αが鋭角の場合は、図２に示
すように、入射光線４１ｉ、４２ｉが、反射光線４１
ｒ、４２ｒとして反射する方向が、合わせ鏡の当る面１
１ａ、１１ｂによって異なる。
すように、入射光線４１ｉ、４２ｉが、反射光線４１
ｒ、４２ｒとして反射する方向が、合わせ鏡の当る面１
１ａ、１１ｂによって異なる。
【００３６】したがって、このように非直角な挟角αの
合わせ鏡群１０からなる指向性反射スクリーンを用い
て、図３の画像表示装置の第１の実施の形態に示すよう
に、上記指向性反射スクリーンＳ１１に対して、右眼用
プロジェクタ５０Ｒおよび左眼用プロジェクタ５０Ｌか
らなる画像投影手段５０より映像を投影するように構成
すると、２人の観察者６１、６２が、同時観察可能な立
体画像表示装置が得られる。
合わせ鏡群１０からなる指向性反射スクリーンを用い
て、図３の画像表示装置の第１の実施の形態に示すよう
に、上記指向性反射スクリーンＳ１１に対して、右眼用
プロジェクタ５０Ｒおよび左眼用プロジェクタ５０Ｌか
らなる画像投影手段５０より映像を投影するように構成
すると、２人の観察者６１、６２が、同時観察可能な立
体画像表示装置が得られる。
【００３７】図１に示した指向性反射スクリーン用合わ
せ鏡群１０は、９０゜でない単一の挟角αによって構成
したが、図４に示す指向性反射スクリーン用合わせ鏡群
１０の第２の実施の形態のように、複数の異なる挟角
β、γ、δの合わせ鏡を混在させると、より多くの観測
者が同時に観測可能な立体画像表示装置を得ることがで
きる。ここでｎ個の相異なる挟角が混在する合わせ鏡群
１０からなる指向性反射スクリーン１０において、同時
に観測可能な観察者数は、挟角が９０゜の成分を含む場
合は（２ｎ−１）人、含まない場合は（２ｎ）人であ
る。この場合に重要なことは、合わせ鏡群１０を構成す
る複数の異なる挟角成分β、γ、δが、図４（ａ）に示
すように、合わせ鏡群１０に周期的に配置されている
か、図４（ｂ）に示すように、画像信号を構成する１つ
の画素５１の中に全て含有されていることである。
せ鏡群１０は、９０゜でない単一の挟角αによって構成
したが、図４に示す指向性反射スクリーン用合わせ鏡群
１０の第２の実施の形態のように、複数の異なる挟角
β、γ、δの合わせ鏡を混在させると、より多くの観測
者が同時に観測可能な立体画像表示装置を得ることがで
きる。ここでｎ個の相異なる挟角が混在する合わせ鏡群
１０からなる指向性反射スクリーン１０において、同時
に観測可能な観察者数は、挟角が９０゜の成分を含む場
合は（２ｎ−１）人、含まない場合は（２ｎ）人であ
る。この場合に重要なことは、合わせ鏡群１０を構成す
る複数の異なる挟角成分β、γ、δが、図４（ａ）に示
すように、合わせ鏡群１０に周期的に配置されている
か、図４（ｂ）に示すように、画像信号を構成する１つ
の画素５１の中に全て含有されていることである。
【００３８】以上述べた合わせ鏡群１０からなる指向性
反射スクリーンＳ１０は，ポリカーボネートやアクリル
樹脂、フッ素樹脂等の高分子材料で凹凸構造を形成し、
その上にAlやAg等の反射率が高い金属等を蒸着法スパッ
タ法やメッキ法等により堆積することで容易に形成する
ことができる。
反射スクリーンＳ１０は，ポリカーボネートやアクリル
樹脂、フッ素樹脂等の高分子材料で凹凸構造を形成し、
その上にAlやAg等の反射率が高い金属等を蒸着法スパッ
タ法やメッキ法等により堆積することで容易に形成する
ことができる。
【００３９】本発明の立体画像表示装置用指向性反射ス
クリーンＳ１０は、図３の画像表示装置の第１の実施の
形態に示すように、水平方向には平坦な基体上に形成し
たスクリーンＳ１１であってもよいが、このような平坦
な形状ではスクリーン面内の位置の違いによる集光点の
わずかなズレを生じるために観察可能な画面サイズが限
定される。そこで、図５の画像表示装置の第２の実施の
形態に示すように、スクリーンＳ１２を水平方向（図1
等に示す合わせ鏡の稜線１２と直角方向）に凹面構造と
すると、集光点のズレが補正できるため、大きな画面サ
イズの立体画像表示装置を得ることができる。
クリーンＳ１０は、図３の画像表示装置の第１の実施の
形態に示すように、水平方向には平坦な基体上に形成し
たスクリーンＳ１１であってもよいが、このような平坦
な形状ではスクリーン面内の位置の違いによる集光点の
わずかなズレを生じるために観察可能な画面サイズが限
定される。そこで、図５の画像表示装置の第２の実施の
形態に示すように、スクリーンＳ１２を水平方向（図1
等に示す合わせ鏡の稜線１２と直角方向）に凹面構造と
すると、集光点のズレが補正できるため、大きな画面サ
イズの立体画像表示装置を得ることができる。
【００４０】そして、このようにスクリーンに凹面構造
を持たせる場合、上記の高分子材料を用いることが特に
有効である。この場合、スクリーンを直接、凹面構造に
成形してもよいが、図６に示す合わせ鏡群１０の第３の
実施の形態による製作方法が有利である。すなわち、ま
ず、図６（ａ）のように、透光性の高分子材料を用いて
一方の面が平坦面１４で、もう一方の面に所望の挟角部
１３を有する合わせ鏡群を有する基体を形成し、次い
で、図６（ｂ）のように、光を入射させる平坦面１４側
が凹面となるように折り曲げて成形する。この場合、他
の部分に比して薄い頂角部１２では、折り曲げ作業によ
って応力が集中し変形するが、他の部分に比して厚い挟
角部１３はその挟角が保たれたままとなる。すなわち、
当初加工した挟角部が折り曲げ作業後も保たれるため設
計が容易となり好適である。ここで平坦面１４は、水平
方向に平坦であればよく、垂直方向には例えば垂直方向
拡散手段の一部となるような凹凸構造を有していても構
わない。
を持たせる場合、上記の高分子材料を用いることが特に
有効である。この場合、スクリーンを直接、凹面構造に
成形してもよいが、図６に示す合わせ鏡群１０の第３の
実施の形態による製作方法が有利である。すなわち、ま
ず、図６（ａ）のように、透光性の高分子材料を用いて
一方の面が平坦面１４で、もう一方の面に所望の挟角部
１３を有する合わせ鏡群を有する基体を形成し、次い
で、図６（ｂ）のように、光を入射させる平坦面１４側
が凹面となるように折り曲げて成形する。この場合、他
の部分に比して薄い頂角部１２では、折り曲げ作業によ
って応力が集中し変形するが、他の部分に比して厚い挟
角部１３はその挟角が保たれたままとなる。すなわち、
当初加工した挟角部が折り曲げ作業後も保たれるため設
計が容易となり好適である。ここで平坦面１４は、水平
方向に平坦であればよく、垂直方向には例えば垂直方向
拡散手段の一部となるような凹凸構造を有していても構
わない。
【００４１】さらに、図７の画像表示装置の第３の実施
の形態に示すように、これらの合わせ鏡群を用いた指向
性スクリーンＳ１３を、観測者６０に対して垂直な方向
に凹面構造にしてプロジェクタ５０からスクリーンＳ１
３に投影された画像信号を一点に集光させるようにする
ことにより、集光点にて全画面を高輝度で観察すること
ができる。
の形態に示すように、これらの合わせ鏡群を用いた指向
性スクリーンＳ１３を、観測者６０に対して垂直な方向
に凹面構造にしてプロジェクタ５０からスクリーンＳ１
３に投影された画像信号を一点に集光させるようにする
ことにより、集光点にて全画面を高輝度で観察すること
ができる。
【００４２】また、画像表示装置の第４の実施の形態と
して、図８に示すように、合わせ鏡群１０の前面に、垂
直方向拡散手段２０を設けた２枚構成のスクリーンＳ１
４によっても全画面を高輝度で観察することができる。
本実施の形態による構成は、図7に示す、垂直方向に凹
面構造にする構成に比べて、垂直方向に観察可能範囲が
広くとれるので好適である。ここで垂直方向の拡散手段
２０として、図15および図16に示した従来技術にみられ
る、鏡面に適度な凹凸を与える構造やレンチキュラ面を
儲ける等の構成がいずれも可能である。
して、図８に示すように、合わせ鏡群１０の前面に、垂
直方向拡散手段２０を設けた２枚構成のスクリーンＳ１
４によっても全画面を高輝度で観察することができる。
本実施の形態による構成は、図7に示す、垂直方向に凹
面構造にする構成に比べて、垂直方向に観察可能範囲が
広くとれるので好適である。ここで垂直方向の拡散手段
２０として、図15および図16に示した従来技術にみられ
る、鏡面に適度な凹凸を与える構造やレンチキュラ面を
儲ける等の構成がいずれも可能である。
【００４３】なお、本発明は、上記のごとき立体画像表
示装置に限るものではない。すなわち画像投影手段５０
として単一の画像投影装置（プロジェクタ）を用いて、
図９に示す画像表示装置の第４の実施の形態ように、一
つの画像投影装置（プロジェクタ）５０から、本発明に
よる合わせ鏡群を用いた指向性スクリーンＳ１０に投影
する場合には、限られた複数の観測位置において２人の
観測者６１、６２が、非立体の、投影画像を同時に観測
できるようにすることができる。
示装置に限るものではない。すなわち画像投影手段５０
として単一の画像投影装置（プロジェクタ）を用いて、
図９に示す画像表示装置の第４の実施の形態ように、一
つの画像投影装置（プロジェクタ）５０から、本発明に
よる合わせ鏡群を用いた指向性スクリーンＳ１０に投影
する場合には、限られた複数の観測位置において２人の
観測者６１、６２が、非立体の、投影画像を同時に観測
できるようにすることができる。
【００４４】次に、本発明による指向性反射スクリーン
の具体的な構造および製作方法につき、実施例により説
明する。
の具体的な構造および製作方法につき、実施例により説
明する。
【００４５】（実施例１）図１０は、本発明による画像
表示装置用指向性反射スクリーンＳ１０の第１の実施例
の構成を示す図である。水平方向の集光手段である合わ
せ鏡群１０は、ポリカーボネートやアクリル樹脂、フッ
素樹脂等の透光性の高分子材料を用いて金型による圧縮
成形法等により凹凸構造を有する合わせ鏡群基体を形成
し、その凹凸構造の表面上にAlやAg等の反射率が高い金
属等を蒸着法スパッタ法やメッキ法等により堆積するこ
とで鏡面１１を形成したものである。凹凸構造は合わせ
鏡の挟角αが８０゜となるように形成した。これにより
合わせ鏡群１０に入射してきた光は水平方向については
入射してきたのと左右に２０゜ずれた方向へ反射され、
光の水平成分が集光されることになる。
表示装置用指向性反射スクリーンＳ１０の第１の実施例
の構成を示す図である。水平方向の集光手段である合わ
せ鏡群１０は、ポリカーボネートやアクリル樹脂、フッ
素樹脂等の透光性の高分子材料を用いて金型による圧縮
成形法等により凹凸構造を有する合わせ鏡群基体を形成
し、その凹凸構造の表面上にAlやAg等の反射率が高い金
属等を蒸着法スパッタ法やメッキ法等により堆積するこ
とで鏡面１１を形成したものである。凹凸構造は合わせ
鏡の挟角αが８０゜となるように形成した。これにより
合わせ鏡群１０に入射してきた光は水平方向については
入射してきたのと左右に２０゜ずれた方向へ反射され、
光の水平成分が集光されることになる。
【００４６】垂直方向の拡散手段であるレンズ群２０は
やはり上記と同様の透光性の高分子材料にレンズ面２１
を形成して作製する。上記合わせ鏡群１０とレンズ群２
０とは、貼り合わせ面３０Ａで接着剤により貼り合わせ
られている。この実施例によれば集光手段である合わせ
鏡群１０と垂直方向拡散手段であるレンズ群２０を別体
成形できるので、作製が極めて容易である。また、本実
施例には次のような利点もある。貼り合わせる面は、合
わせ鏡群構造１０やレンズ群構造２０を形成した面とは
反対の平坦な面１４であるから、合わせ鏡群構造１０お
よびレンズ群構造２０の各々並びにスクリーン全体の作
製が容易になる。また、合わせ鏡群１０とレンズ群２０
の貼り合わせに用いる接着剤として、その屈折率が、硬
化時に、合わせ鏡群１０とレンズ群２０のどちらか一方
を形成する材料の屈折率とほぼ一致するような材料を選
択すると、界面における不要な反射光が抑えられるので
好ましい。鏡群１０とレンズ群２０と接着剤３０の３者
の屈折率がほぼ一致していると、さらに好ましい。
やはり上記と同様の透光性の高分子材料にレンズ面２１
を形成して作製する。上記合わせ鏡群１０とレンズ群２
０とは、貼り合わせ面３０Ａで接着剤により貼り合わせ
られている。この実施例によれば集光手段である合わせ
鏡群１０と垂直方向拡散手段であるレンズ群２０を別体
成形できるので、作製が極めて容易である。また、本実
施例には次のような利点もある。貼り合わせる面は、合
わせ鏡群構造１０やレンズ群構造２０を形成した面とは
反対の平坦な面１４であるから、合わせ鏡群構造１０お
よびレンズ群構造２０の各々並びにスクリーン全体の作
製が容易になる。また、合わせ鏡群１０とレンズ群２０
の貼り合わせに用いる接着剤として、その屈折率が、硬
化時に、合わせ鏡群１０とレンズ群２０のどちらか一方
を形成する材料の屈折率とほぼ一致するような材料を選
択すると、界面における不要な反射光が抑えられるので
好ましい。鏡群１０とレンズ群２０と接着剤３０の３者
の屈折率がほぼ一致していると、さらに好ましい。
【００４７】図１１は、図１０の実施例のスクリーンＳ
１０において、レンズ面２１を通って入射する入射光４
１ｉが、鏡面１１で反射され再びレンズ面２１を通過し
て反射光４１ｒとして拡散していく様子を、スクリーン
Ｓ１０の垂直方向拡大断面で示している。レンズ群２０
の焦点は、レンズ群を作り込んだ高分子材料からなる基
体の、レンズ面と反対側の平面２２に設定した。このよ
うに設定すると、レンズ面２１に垂直に入射した入射光
４１ｉは、一旦、貼り合わせ面３０で集光するので、合
わせ鏡群１０の鏡面１１に到達するときには角度θの入
射角となる。したがって、この光が合わせ鏡で２度反射
してレンズに戻ってくるときには、垂直成分は角度２θ
の偏向を受けているので、レンズ面２１から出るとき
は、反射光４１ｒとして示すように垂直方向に拡散する
ことになる。因みに、レンズ群２０の焦点が合わせ鏡群
１０の鏡面１１上にあると垂直方向の拡散効果が得られ
なくなる。
１０において、レンズ面２１を通って入射する入射光４
１ｉが、鏡面１１で反射され再びレンズ面２１を通過し
て反射光４１ｒとして拡散していく様子を、スクリーン
Ｓ１０の垂直方向拡大断面で示している。レンズ群２０
の焦点は、レンズ群を作り込んだ高分子材料からなる基
体の、レンズ面と反対側の平面２２に設定した。このよ
うに設定すると、レンズ面２１に垂直に入射した入射光
４１ｉは、一旦、貼り合わせ面３０で集光するので、合
わせ鏡群１０の鏡面１１に到達するときには角度θの入
射角となる。したがって、この光が合わせ鏡で２度反射
してレンズに戻ってくるときには、垂直成分は角度２θ
の偏向を受けているので、レンズ面２１から出るとき
は、反射光４１ｒとして示すように垂直方向に拡散する
ことになる。因みに、レンズ群２０の焦点が合わせ鏡群
１０の鏡面１１上にあると垂直方向の拡散効果が得られ
なくなる。
【００４８】図１２は、画像投影装置（プロジェクタ）
から投影された画素５１の繰り返し長さと合わせ鏡群１
０（またはレンズ群２０）の繰り返し長さの関係を説明
するための図である。
から投影された画素５１の繰り返し長さと合わせ鏡群１
０（またはレンズ群２０）の繰り返し長さの関係を説明
するための図である。
【００４９】もし、図１２（ａ）に示すように、合わせ
鏡群１０の一繰り返し長さ内に水平方向の画素複数個分
の画像が照射されると合わせ鏡１０における反射により
上記複数個分の画像は混成される。図１２（ａ）の例で
は、合わせ鏡群１０の一繰り返し長さ内に水平方向の画
素２個分の画像が照射されるので、投影画像の水平方向
の解像度が１／２に減じられてしまう。
鏡群１０の一繰り返し長さ内に水平方向の画素複数個分
の画像が照射されると合わせ鏡１０における反射により
上記複数個分の画像は混成される。図１２（ａ）の例で
は、合わせ鏡群１０の一繰り返し長さ内に水平方向の画
素２個分の画像が照射されるので、投影画像の水平方向
の解像度が１／２に減じられてしまう。
【００５０】これに対し図１２（ｂ）のように、水平方
向の画素５１の繰り返し長さが、合わせ鏡群１０の繰り
返し長さの整数倍（図１２（ｂ）では２倍）のときに
は、投影画像の解像度を十分に再現できる。
向の画素５１の繰り返し長さが、合わせ鏡群１０の繰り
返し長さの整数倍（図１２（ｂ）では２倍）のときに
は、投影画像の解像度を十分に再現できる。
【００５１】一方、図１２（ｃ）に示すように、合わせ
鏡群１０の繰り返し長さと水平方向の画素５１の繰り返
し長さの比が、整数関係にない場合は、境目にあたる画
素５１Ｂと画素５１Ｃの信号の混成が生じ再生画像の歪
みの原因となる。したがって、合わせ鏡群１０ののピッ
チは、投影画像の水平方向の画素５１の繰り返し長さの
整数倍となっていることが望ましく、投影画像の解像度
を十分に再生するには整数倍となっていることがより望
ましい。
鏡群１０の繰り返し長さと水平方向の画素５１の繰り返
し長さの比が、整数関係にない場合は、境目にあたる画
素５１Ｂと画素５１Ｃの信号の混成が生じ再生画像の歪
みの原因となる。したがって、合わせ鏡群１０ののピッ
チは、投影画像の水平方向の画素５１の繰り返し長さの
整数倍となっていることが望ましく、投影画像の解像度
を十分に再生するには整数倍となっていることがより望
ましい。
【００５２】縦方向の繰り返し長さについても同様の議
論が成り立ち、投影画像の垂直方向の画素の繰り返し長
さはレンズ面２１の繰り返し長さの整数倍とすることが
より望ましい。
論が成り立ち、投影画像の垂直方向の画素の繰り返し長
さはレンズ面２１の繰り返し長さの整数倍とすることが
より望ましい。
【００５３】以上の説明からも明らかなように、本発明
における画像表示装置のスクリーンの画素の定義は離散
的であるのでこれに整合させるためにもマトリクス型の
表示装置によって作成された画像を投影することが望ま
しい。
における画像表示装置のスクリーンの画素の定義は離散
的であるのでこれに整合させるためにもマトリクス型の
表示装置によって作成された画像を投影することが望ま
しい。
【００５４】（実施例２）本発明の第２の実施例による
指向性反射スクリーンの構造および製作方法を、図１３
を用いて説明する。水平方向の集光手段である合わせ鏡
群１０と垂直方向の拡散手段であるレンズ群２０のそれ
ぞれを形成した高分子材料からなる２枚の基体の平坦な
面側を向かい合わせる配置は、実施例１の場合と同じで
ある。実施例２では、これら２枚の基体１０、２０の間
に、これらと同様の高分子材料からなる平板３０を挟み
込んだことが特徴である。この平板３０を用いると、そ
の厚みにより、合わせ鏡群１０とレンズ群２０の間の間
隔（距離）を自在に調節できる。その結果、レンズ群２
０における焦点面などの設計を変更することなく各種の
サイズおよび精細度の表示装置に簡便に適用することが
可能になるという効果がある。
指向性反射スクリーンの構造および製作方法を、図１３
を用いて説明する。水平方向の集光手段である合わせ鏡
群１０と垂直方向の拡散手段であるレンズ群２０のそれ
ぞれを形成した高分子材料からなる２枚の基体の平坦な
面側を向かい合わせる配置は、実施例１の場合と同じで
ある。実施例２では、これら２枚の基体１０、２０の間
に、これらと同様の高分子材料からなる平板３０を挟み
込んだことが特徴である。この平板３０を用いると、そ
の厚みにより、合わせ鏡群１０とレンズ群２０の間の間
隔（距離）を自在に調節できる。その結果、レンズ群２
０における焦点面などの設計を変更することなく各種の
サイズおよび精細度の表示装置に簡便に適用することが
可能になるという効果がある。
【００５５】本実施例２では上記合わせ鏡群１０とレン
ズ群２０に挟み込む平板３０を形成する高分子材料は、
接着界面での入射光の反射の影響を極力小さくするため
に、合わせ鏡群１０、レンズ群２０を構成する材料と屈
折率がほぼ同じであることが望ましい。また、上記平板
３０を、耐久性に優れる透光性材料とすることによりス
クリーン全体の強度を高めることができる。
ズ群２０に挟み込む平板３０を形成する高分子材料は、
接着界面での入射光の反射の影響を極力小さくするため
に、合わせ鏡群１０、レンズ群２０を構成する材料と屈
折率がほぼ同じであることが望ましい。また、上記平板
３０を、耐久性に優れる透光性材料とすることによりス
クリーン全体の強度を高めることができる。
【００５６】（実施例３）本発明の第３の実施例による
指向性反射スクリーンの構造および製作方法を、図１４
を用いて説明する。本実施例は、合わせ鏡群構造１０の
鏡面１１をレンズ群構造２０の基体の裏面に向けた点が
特徴である。合わせ鏡群構造１０とレンズ群構造２０は
透光性の接着剤によって貼り合わせる。本構造も、上記
実施例１、実施例２と同様に一体形成の煩わしさがなく
作製が容易である。本実施例の構造は、合わせ鏡群１０
の鏡面１１となる金属膜が基体に挟まれた空間に位置す
るため外部からのスクラッチ傷などを防ぐのに好適な構
造となる。
指向性反射スクリーンの構造および製作方法を、図１４
を用いて説明する。本実施例は、合わせ鏡群構造１０の
鏡面１１をレンズ群構造２０の基体の裏面に向けた点が
特徴である。合わせ鏡群構造１０とレンズ群構造２０は
透光性の接着剤によって貼り合わせる。本構造も、上記
実施例１、実施例２と同様に一体形成の煩わしさがなく
作製が容易である。本実施例の構造は、合わせ鏡群１０
の鏡面１１となる金属膜が基体に挟まれた空間に位置す
るため外部からのスクラッチ傷などを防ぐのに好適な構
造となる。
【００５７】なお、この構造においても実施例２と同様
に、貼り合わせに用いる接着剤の屈折率は硬化時にレン
ズ群構造を形成する材料の屈折率と一致していることが
好ましく、また、平板を挟むことにより、合わせ鏡群構
造１０の鏡面１１とレンズ群２０の焦点距離との間隔を
容易に調節できるようにし得ることはいうまでもない
に、貼り合わせに用いる接着剤の屈折率は硬化時にレン
ズ群構造を形成する材料の屈折率と一致していることが
好ましく、また、平板を挟むことにより、合わせ鏡群構
造１０の鏡面１１とレンズ群２０の焦点距離との間隔を
容易に調節できるようにし得ることはいうまでもない
【００５８】。
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、観
測者に対する水平方向の集光手段として、挟角の少なく
とも一部が非直角であるような合わせ鏡群を有する指向
性反射スクリーンを用いて立体画像表示装置を構成する
ことにより、特殊な眼鏡装置を着用することなく同時に
観察可能な人数を増加させることができる。
測者に対する水平方向の集光手段として、挟角の少なく
とも一部が非直角であるような合わせ鏡群を有する指向
性反射スクリーンを用いて立体画像表示装置を構成する
ことにより、特殊な眼鏡装置を着用することなく同時に
観察可能な人数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】指向性反射スクリーン用合わせ鏡群の第１の実
施の形態を示す水平方向拡大断面図。
施の形態を示す水平方向拡大断面図。
【図２】第１の実施の形態における水平方向の光線軌跡
図。
図。
【図３】立体画像表示装置の第１の実施の形態を示す概
略平面図。
略平面図。
【図４】指向性反射スクリーン用合わせ鏡群の第２の実
施の形態を示す水平方向拡大断面図。
施の形態を示す水平方向拡大断面図。
【図５】立体画像表示装置の第２の実施の形態を示す概
略平面図。
略平面図。
【図６】指向性反射スクリーン用合わせ鏡群の第３の実
施の形態の製造工程図。
施の形態の製造工程図。
【図７】立体画像表示装置の第３の実施の形態を示す概
略側面図。
略側面図。
【図８】立体画像表示装置の第４の実施の形態を示す概
略側面図。
略側面図。
【図９】画像表示装置の第４の実施の形態を示す概略平
面図。
面図。
【図１０】指向性反射スクリーンの第１の実施例を説明
するための拡大斜視図。
するための拡大斜視図。
【図１１】指向性反射スクリーンの第１の実施例の垂直
方向の光線軌跡図。
方向の光線軌跡図。
【図１２】指向性反射スクリーンと画像表示装置の画素
繰り返し長さとの関係をを説明するための図。
繰り返し長さとの関係をを説明するための図。
【図１３】指向性反射スクリーンの第２の実施例を説明
するための拡大斜視図。
するための拡大斜視図。
【図１４】指向性反射スクリーンの第３の実施例を説明
するための拡大斜視図。
するための拡大斜視図。
【図１５】従来技術の指向性反射スクリーンの一例を示
す拡大斜視図。
す拡大斜視図。
【図１６】従来技術の指向性反射スクリーンの他の例を
示す拡大斜視図。
示す拡大斜視図。
【図１７】従来技術の直交合わせ鏡群の水平方向の光線
軌跡図。
軌跡図。
【図１８】従来技術の立体画像表示装置の概略構成図。
Ｓ１０…指向性反射スクリーン、１０…合わせ鏡群、１
１…鏡面、１２…稜線、１３…挟角部、１４…平坦面、
２０…レンズ群、３０…平板、３１Ａ…貼り合わせ面、
５０…画像投影手段、５０Ｒ…右眼用プロジェクタ、５
０Ｌ…左眼用プロジェクタ、５１…画素信号、６０、６
１、６２…観察者
１…鏡面、１２…稜線、１３…挟角部、１４…平坦面、
２０…レンズ群、３０…平板、３１Ａ…貼り合わせ面、
５０…画像投影手段、５０Ｒ…右眼用プロジェクタ、５
０Ｌ…左眼用プロジェクタ、５１…画素信号、６０、６
１、６２…観察者
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭51−88022（ＪＰ，Ａ)
特開 昭49−109037（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−222461（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−297338（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−232581（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−72631（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−204927（ＪＰ，Ａ)
実開 昭50−102346（ＪＰ，Ｕ)
特公 昭52−50538（ＪＰ，Ｂ１)
特公 昭46−42677（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03B 21/60
Claims (8)
- 【請求項１】合わせ鏡群から成る指向性反射スクリーン
において、上記合わせ鏡群の複数の挟角のうち少なくと
も一部のものが非直角でその鏡面の反射光線が複数の集
光点で集光することを特徴とする指向性反射スクリー
ン。 - 【請求項２】上記合わせ鏡群は、上記非直角の挟角を複
数有しかつ該非直角が互いに異なる値であることを特徴
とする請求項１記載の指向性反射スクリーン。 - 【請求項３】上記合わせ鏡群は、上記異なる値の非直角
の挟角が周期的に配置されていることを特徴とする請求
項２記載の指向性反射スクリーン。 - 【請求項４】上記合わせ鏡群は、その稜線とほぼ直角方
向に凹面状のスクリーン面を形成することを特徴とする
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の指向性反射
スクリーン。 - 【請求項５】上記合わせ鏡群は、基体が高分子材料で形
成されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のい
ずれかに記載の指向性反射スクリーン。 - 【請求項６】上記合わせ鏡群の稜線に対してほぼ直角方
向に集光する第１の部分と、上記合わせ鏡群の稜線方向
に拡散する第２の部分とを備えて成ることを特徴とする
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の指向性反射
スクリーン。 - 【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれかに記載
の指向性反射スクリーンと、画像投影手段とを備えて成
ることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項８】請求項２ないし請求項６のいずれかに記載
の指向性反射スクリーンと、画像投影手段とを備えて成
り、画像信号を構成する１画素の中に、上記指向性反射
スクリーンの合わせ鏡群の、周期的に配された互いに異
なる値の挟角成分が含まれていることを特徴とする画像
表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34337796A JP3526157B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 指向性反射スクリーンおよび画像表示装置 |
| US09/525,952 US6421174B1 (en) | 1996-12-24 | 2000-03-15 | Directional reflection screen and display system using the same |
| US09/592,432 US6437917B1 (en) | 1996-12-24 | 2000-06-12 | Directional reflection screen and display system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34337796A JP3526157B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 指向性反射スクリーンおよび画像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10186522A JPH10186522A (ja) | 1998-07-14 |
| JP3526157B2 true JP3526157B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=18361050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34337796A Expired - Lifetime JP3526157B2 (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 指向性反射スクリーンおよび画像表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6421174B1 (ja) |
| JP (1) | JP3526157B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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