立体画像表示装置
【課題】従来の立体画像表示装置の対象物を表示する際の精細度は十分ではない。
【解決手段】立体画像表示装置は、それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第１の２次元プロジェクタアレイ１と、それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第２の２次元プロジェクタアレイ２と、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光を透過し、第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光を反射するハーフミラー３とを有し、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、それぞれの画像光を発する側の面が実質的に直交するように配置され、ハーフミラー３は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側の面と第２の２次元プロジェクタアレイ２の画像光を発する側の面とがなす角を実質的に二等分する位置に配置されている。
【解決手段】立体画像表示装置は、それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第１の２次元プロジェクタアレイ１と、それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第２の２次元プロジェクタアレイ２と、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光を透過し、第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光を反射するハーフミラー３とを有し、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、それぞれの画像光を発する側の面が実質的に直交するように配置され、ハーフミラー３は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側の面と第２の２次元プロジェクタアレイ２の画像光を発する側の面とがなす角を実質的に二等分する位置に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を立体的に表示する立体画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡等を用いず裸眼で映像を立体的に鑑賞することができる装置として、複数のプロジェクタを有する立体画像表示装置が用いられる。各プロジェクタは、投射レンズを有しており、投射レンズ相互が重ならないように水平方向に一次元に配置されるか、又は、二次元状に並列的に配置される。本明細書では、「二次元状に並列的に配置」を「変形二次元配置」と記載する場合もある。複数のプロジェクタが変形二次元配置されたプロジェクタアレイ（以下、「２次元プロジェクタアレイ」と記載する。）を用いる場合、スクリーンの側には、各プロジェクタの垂直方向の位置の違いをキャンセルする垂直拡散板を配置する。
【０００３】
２次元プロジェクタアレイの水平方向におけるプロジェクタ相互の間隔は、複数のプロジェクタが一次元に配置されたプロジェクタアレイ（以下、「１次元プロジェクタアレイ」と記載する。）のプロジェクタ相互の間隔より短い。そのため、２次元プロジェクタアレイを用いると、１次元プロジェクタアレイを用いるより、対象物を高精細に表示することができる（例えば、特許文献１及び非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０９９７５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】中沼寛、「指向性画像を高密度に表示する自然な三次元ディスプレイの開発」、社団法人電気学会、三次元画像コンファレンス２００４、２００４年、電気学会会誌
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、２次元プロジェクタアレイでは、投射レンズの大きさにより隣り合うプロジェクタ相互の距離が決まるので、決められた範囲でのプロジェクタの設置台数は制限される。そのため、２次元プロジェクタアレイを単に用いるだけでは、対象物を表示する際の精細度は十分ではない。
【０００７】
本発明は、対象物を従来より精細に立体的に表示する立体画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明の立体画像表示装置は、それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第１の２次元プロジェクタアレイと、それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第２の２次元プロジェクタアレイと、前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光を透過し、前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光を反射して、前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光及び前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光を合成する画像光合成部と、を備え、前記第１の２次元プロジェクタアレイと、前記第２の２次元プロジェクタアレイとは、それぞれの画像光を発する側の面が実質的に直交するように配置され、前記画像光合成部は、前記第１の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面と前記第２の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面とがなす角を実質的に二等分する位置に配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、対象物を従来より精細に立体的に表示する立体画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の立体画像表示装置の光学系の概観を示す図である。
【図２】２次元プロジェクタアレイの投射レンズ側から見た際の複数の投射レンズそれぞれの位置関係を示す模式図である。
【図３】本実施の形態の立体画像表示装置を構成する第１の２次元プロジェクタアレイ、第２の２次元プロジェクタアレイ、及び、ハーフミラーの位置関係を説明するための図である。
【図４】第１の２次元プロジェクタアレイを構成する複数のプロジェクタの投射レンズそれぞれがハーフミラーに仮想的に投影されるとともに、第２の２次元プロジェクタアレイを構成する複数のプロジェクタの投射レンズそれぞれがハーフミラーに仮想的に投影された状態を示す図である。
【図５】本実施の形態の立体画像表示装置の色調整系を示す図である。
【図６】図５の調整情報生成回路の構成図である。
【図７】図５の色調整回路の構成図である。
【図８】調整情報を生成する際の色調整系の動作の主要部の各ステップを示すフローチャートである。
【図９】画像信号の色の値を調整する際の色調整系の動作の各ステップを示すフローチャートである。
【図１０】第１の変形例の立体画像表示装置の光学系を示す図である。
【図１１】第２の変形例の立体画像表示装置の光学系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
【００１２】
（光学系）
先ず、本実施の形態の立体画像表示装置の光学系を説明する。図１は、本実施の形態の立体画像表示装置の光学系の概観を示す図である。本実施の形態の立体画像表示装置は、対象物を立体的に表示する装置であって、図１に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２と、ハーフミラー３とを有する。ここで、図１では各構成部材の概要が一目で判断できるよう、各構成部材を異なった視点から観察した場合について示している。
【００１３】
第１の２次元プロジェクタアレイ１は、画像光を発するプロジェクタ１１が複数個集められたものである。各プロジェクタ１１は、投射レンズ１２を有する。第１の２次元プロジェクタアレイ１の詳細は、図２を用いて後述する。第２の２次元プロジェクタアレイ２は、第１の２次元プロジェクタアレイ１と同じ構成のプロジェクタアレイであって、画像光を発するプロジェクタ２１が複数個集められたものである。各プロジェクタ２１は、投射レンズ２２を有する。
【００１４】
ハーフミラー３は、画像光合成部であり入射光の一部を反射し、一部を透過させる平板状の光学素子である。具体的には、ハーフミラー３は、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光を透過させ、第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光を反射する。図１には、スクリーン４も表示されている。スクリーン４には、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光と第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光とが投射される。第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、ハーフミラー３、及び、スクリーン４の位置関係は、図３を用いて後述する。
【００１５】
図２は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の投射レンズ１２側から見た際の複数の投射レンズ１２それぞれの位置関係を示す模式図である。具体的には、図２は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の投射レンズ１２が設けられている側（以下、「画像光を発する側」と記載する。）の面を示している。第１の２次元プロジェクタアレイ１は、複数の投射レンズ１２を有しており、図２における円は、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数の投射レンズ１２それぞれを示している。また、図２における円内の「×」は、その円の中心、つまりその円に対応する投射レンズ１２の中心を示している。
【００１６】
第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１それぞれは、二次元状に並列的に配置されている。すなわち、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１それぞれは、変形二次元配置されている。更に言うと、各プロジェクタ１１の投射レンズ１２の中心は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の底面と平行な水平方向を示すＸ軸において実質的に等間隔に位置する。図２では、その間隔は“Ｑ”と表示されている。
【００１７】
図３は、本実施の形態の立体画像表示装置を構成する第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、及び、ハーフミラー３の位置関係を説明するための図である。更に言うと、図３は、本実施の形態の立体画像表示装置を上面から見た場合の図である。
【００１８】
図３に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、それぞれの画像光を発する側Ａの面の中心線がいずれかの点で交差し、かつそれぞれの画像光を発する側Ａが実質的に直交するように配置される。「実質的に直交」とは、８０度から１００度を意味する。ハーフミラー３は、ハーフミラー３の中心線と第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側Ａの面の中心線とがいずれかの点で交差し、かつ第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側Ａ及び第２の２次元プロジェクタアレイ２の画像光を発する側Ａがなす角を実質的に二等分するように配置される。「実質的に二等分」とは、４０度から５０度を意味する。
【００１９】
また、第１の２次元プロジェクタアレイ１の中心とハーフミラー３の中心との距離と、第２の２次元プロジェクタアレイ２の中心とハーフミラー３の中心との距離とが実質的に等しくなるように、第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、及び、ハーフミラー３は、配置される。
【００２０】
図３には、スクリーン４も表示されている。スクリーン４は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側Ａと対向するとともに、第２の２次元プロジェクタアレイ２の画像光を発する側Ａと実質的に直交するように配置される。「実質的に直交」とは、８０度から１００度を意味する。第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光は、ハーフミラー３を透過してスクリーン４に向かい、第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光は、ハーフミラー３によって反射されてスクリーン４に向かう。
【００２１】
次に、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１それぞれと、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１それぞれとの位置関係を、図４を用いて説明する。図４は、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１の投射レンズ１２それぞれがハーフミラー３に仮想的に投影されるとともに、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１の投射レンズ２２それぞれがハーフミラー３に仮想的に投影された状態を示す図である。
【００２２】
図４において、実線の円は、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１の投射レンズ１２それぞれを示しており、破線の円は、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１の投射レンズ２２それぞれを示している。また、実線の円内の「×」は、その円に対応するプロジェクタ１１の投射レンズ１２の中心（光軸中心）を示しており、破線の円内の「×」は、その円に対応するプロジェクタ２１の投射レンズ２２の中心（光軸中心）を示している。
【００２３】
図４に示すように、ハーフミラー３に仮想的に投影された状態において、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数の投射レンズ１２それぞれの中心（光軸中心）と、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数の投射レンズ２２それぞれの中心（光軸中心）とが、水平方向を示すＸ軸において実質的に等間隔に位置するように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とは配置される。
【００２４】
換言すると、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光と第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光とが投射されるスクリーン４の水平方向において、全てのプロジェクタ１１，２１からの画像光の中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように、配置される。つまり、全てのプロジェクタ１１，２１は、それぞれの光軸中心の間隔が実質的に等間隔となるよう配置されている。
【００２５】
すなわち、本実施の形態の立体画像表示装置の水平方向におけるプロジェクタの投射レンズの中心相互の間隔は、第１の２次元プロジェクタアレイ１を一つ用いた場合の水平方向におけるプロジェクタ１１の投射レンズ１２の中心相互の間隔の１／２である。
【００２６】
つまり、図４に示す、本実施の形態の立体画像表示装置の水平方向におけるプロジェクタの投射レンズの中心相互の間隔Ｐは、図２に示す、第１の２次元プロジェクタアレイ１を一つ用いた場合の水平方向におけるプロジェクタの投射レンズの中心相互の間隔Ｑの１／２である。
【００２７】
更に言うと、本実施の形態の立体画像表示装置では、第１の２次元プロジェクタアレイ１を一つ用いた場合に対して、水平方向におけるプロジェクタの密度が２倍になっている。これにより、本実施の形態の立体画像表示装置は、従来に比較してより高精細に対象物を表示することができる。
【００２８】
ところで、図４を用いて説明したように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とを、水平方向において、全ての投射レンズの中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように配置する方法として、例えば以下の方法を用いる。
【００２９】
先ず、第１の２次元プロジェクタアレイ１の中心部に位置する隣接する２個のプロジェクタ１１を発光させる。次に、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１のうちの、スクリーン４において、２個のプロジェクタ１１からの画像光の中点に位置すべき画像光を発するプロジェクタ２１を選択し、発光させる。
【００３０】
そして、スクリーン４において、２個のプロジェクタ１１からの画像光の中点に選択したプロジェクタ２１からの画像光が位置するように、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２の一方又は双方を移動させる。これにより、図４を用いて説明したように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とを、水平方向において、全ての投射レンズの中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように配置することができる。
【００３１】
なお、スクリーン４の側には、垂直方向に光線を拡散し、各プロジェクタの垂直方向の位置の違いをキャンセルする垂直拡散板と、光線の進行方向を決定するフレネルレンズとが配置される。
【００３２】
（色調整系）
従来の立体画像表示装置には、プロジェクタアレイとスクリーンとの間に、画像光の色を変化させる構成部は存在しない。それに対して、本実施の形態の立体画像表示装置には、図１に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２とスクリーン４との間に、画像光の色を変化させるハーフミラー３が存在する。そのため、本実施の形態の立体画像表示装置には、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２が発する画像光の色を調整するための色調整系が設けられている。
【００３３】
以下に、本実施の形態の立体画像表示装置の色調整系を説明する。図５は、本実施の形態の立体画像表示装置の色調整系を示す図である。本実施の形態の立体画像表示装置は、色調整系として、図５に示すように、測色センサ５０と、調整情報生成回路５１と、伝達回路５２と、複数の色調整回路５３とを有する。図５には、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１、及び、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１も表示されている。
【００３４】
測色センサ５０は、スクリーン４に配置され、スクリーン４に投射された画像光の色を測定する。測色センサ５０は、測定結果を測定信号として調整情報生成回路５１に出力する。
【００３５】
調整情報生成回路５１には、測色センサ５０によって得られた測定信号が入力する。調整情報生成回路５１は、測色センサ５０からの測定信号に基づいて、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する全てのプロジェクタ１１，２１に供給される調整信号を生成する。調整情報生成回路５１は、生成した調整信号を伝達回路５２に出力する。調整信号は、画像信号の色の値を調整するための情報を含んでいる。調整情報生成回路５１は、複数の構成部を有している。調整情報生成回路５１の構成は、図６を用いて後述する。調整情報生成回路５１は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）により実現される。伝達回路５２は、調整信号を調整情報生成回路５１から取得し、各色調整回路５３に出力する。伝達回路５２は、例えば、ハブ機能を有する通信機器により実現される。
【００３６】
色調整回路５３は、調整情報生成回路５１によって生成された調整信号を伝達回路５２を介して取得して調整信号を保持する。また、色調整回路５３は、本実施の形態の立体画像表示装置の外部からの画像信号が入力し画像をスクリーン４に投影する際に、保持した調整信号に基づいて画像信号の色の値を調整する。色調整回路５３は、色の値を調整した画像信号を対応するプロジェクタに出力する。色調整回路５３は、複数の構成部を有している。色調整回路５３の構成は、図７を用いて後述する。
【００３７】
次に、調整情報生成回路５１の構成について図６を用いて説明する。図６は、調整情報生成回路５１の構成図である。調整情報生成回路５１は、図６に示すように、調整情報生成指示部６１と、選択部６２と、テストパターン保持部６３と、測定データ入力部６４と、調整情報生成部６５と、出力部６６とを有する。
【００３８】
調整情報生成指示部６１は、ユーザから調整情報の生成指示を受け付け、調整情報生成指示信号を出力する。選択部６２は、調整情報生成指示部６１からの調整情報生成指示信号に基づいて、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する全部のプロジェクタから測定を行うプロジェクタを選択するためのプロジェクタ選択信号を出力部６６に出力する。プロジェクタ選択信号は、選択したプロジェクタをオン状態にさせ、それ以外のプロジェクタをオフ状態にさせるものである。また、選択部６２は、テストパターン保持部６３によって保持されている複数のテストパターンからいずれかのテストパターンを選択するためのテストパターン選択信号を出力部６６に出力する。テストパターンは後述する。
【００３９】
テストパターン保持部６３は、複数のテストパターンを保持する。テストパターンは、例えばホワイトバランスを合わせるためのグレー領域のテストパターン、階調補正用のグレーチャートのテストパターン、又は、色補正用としての所定色のカラーパッチを有する画像データのテストパターンである。測定データ入力部６４は、測色センサ５０から出力される測定信号を取得して調整情報生成部６５に出力する。調整情報生成部６５は、テストパターン保持部６３からテストパターンを取得するとともに、測定データ入力部６４からは測色信号を取得し、テストパターンと測定信号とを比較し、測定信号をテストパターンに近づけるための調整信号を生成する。調整情報生成部６５は、調整信号を出力部６６に出力する。出力部６６は、調整情報生成部６５からの調整信号と、選択部６２からのプロジェクタ選択信号及びテストパターン選択信号を、伝達回路５２に出力する。
【００４０】
次に、色調整回路５３の構成を図７を用いて説明する。図７は、色調整回路５３の構成図である。色調整回路５３は、図７に示すように、調整情報取得部７１と、テストパターン保持部７２と、調整情報保持部７３と、画像信号取得部７４と、調整部７５と、出力部７６とを有する。
【００４１】
調整情報取得部７１は、図６の調整情報生成回路５１の調整情報生成部６５によって生成された調整信号を、伝達回路５２を経由して取得する。また、調整情報取得部７１は、図６の選択部６２が出力したプロジェクタ選択信号を、伝達回路５２を経由して取得する。更に、調整情報取得部７１は、取得した調整信号及びプロジェクタ選択信号を調整情報保持部７３に出力する。テストパターン保持部７２は、図６の調整情報生成回路５１のテストパターン保持部６３が保持するテストパターンと同一のテストパターンを保持する。また、テストパターン保持部７２は、図６の選択部６２が出力したテストパターン選択信号を、伝達回路５２を経由して取得する。更に、テストパターン保持部７２は、取得したテストパターン選択信号に対応するテストパターン信号を出力部７６に出力する。調整情報保持部７３は、調整情報取得部７１からの調整信号及びプロジェクタ選択信号を取得し、調整信号を保持し、プロジェクタ選択信号を出力部７６に出力する。
【００４２】
画像信号取得部７４は、本実施の形態の立体画像表示装置の外部から画像信号を取得して調整部７５に出力する。調整部７５は、画像信号取得部７４からの画像信号を取得するとともに、調整情報保持部７３からの調整信号を取得し、調整信号に基づいて画像信号の色補正を行い、出力画像信号を生成して出力部７６に出力する。出力部７６は、テストパターン保持部７２からのテストパターン信号と、調整情報保持部７３からのプロジェクタ選択信号と、調整部７５からの出力画像信号とを取得し、対応するプロジェクタに出力する。
【００４３】
次に、色調整系の動作を説明する。色調整系の動作は、画像信号の色の値を調整するための調整情報を生成する動作と、画像信号の色の値を調整する動作とを含む。それらの動作を順に説明する。先ず、調整情報を生成する際の色調整系の動作を図８を用いて説明する。図８は、調整信号を生成する際の色調整系の動作の主要部の各ステップを示すフローチャートである。
【００４４】
先ず、ユーザは、画像をスクリーン４に表示する前に、測色センサ５０をスクリーン４に配置し、調整情報を生成させる指示を調整情報生成回路５１に与える。調整情報生成回路５１では、調整情報生成指示部６１がユーザからの調整情報の生成指示を受け付け、調整情報生成指示信号を選択部６２に出力する（Ｓ１）。選択部６２は、調整情報生成指示部６１からの調整情報生成指示信号に基づいて、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する全部のプロジェクタから測定を行うプロジェクタを選択する（Ｓ２）。これにより、選択されたプロジェクタの調整信号が後に生成される。
【００４５】
次に、選択部６２は、選択したプロジェクタをオン状態にさせ、それ以外のプロジェクタをオフ状態にさせるためのプロジェクタ選択信号を出力部６６に出力する。出力部６６は、そのプロジェクタ選択信号を伝達回路５２に出力し、伝達回路５２は、そのプロジェクタ選択信号を各色調整回路５３に出力する。
【００４６】
選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３では、調整情報取得部７１が、プロジェクタ選択信号を取得し、調整情報保持部７３を介して出力部７６に出力する。出力部７６は、プロジェクタ選択信号に基づいて、オン状態にさせる指示を選択されたプロジェクタに出力する。これにより、選択されたプロジェクタは、オン状態になる。他方、選択されなかったプロジェクタに対応する色調整回路５３では、調整情報取得部７１が、プロジェクタ選択信号を取得し、調整情報保持部７３を介して出力部７６に出力する。出力部７６は、プロジェクタ選択信号に基づいて、オフ状態にさせる指示を選択されなかったプロジェクタに出力する。これにより、選択されなかったプロジェクタは、オフ状態になる。
【００４７】
次に、選択部６２は、テストパターン保持部６３によって保持されている複数のテストパターンからいずれかのテストパターンを選択する（Ｓ３）。選択部６２は、選択したテストパターンを特定するテストパターン選択信号を出力部６６に出力する。出力部６６は、そのテストパターン選択信号を伝達回路５２に出力し、伝達回路５２は、テストパターン選択信号を選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３に出力する。
【００４８】
選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３では、テストパターン保持部７２が、テストパターン選択信号を取得し、そのテストパターン選択信号が特定するテストパターン信号を出力部７６に出力する。出力部７６は、テストパターン保持部７２からのテストパターン信号を取得して選択されたプロジェクタに出力する。これにより、選択されたプロジェクタは、選択されたテストパターンを発光する。
【００４９】
測色センサ５０は、スクリーン４に集められた画像光の色を測定し、測定結果を測定信号として調整情報生成回路５１に出力する。調整情報生成回路５１では、測定データ入力部６４が、測色センサ５０から測定信号を取得する（Ｓ４）。調整情報生成部６５は、選択されたテストパターンと、測定データ入力部６４によって取得された測定信号とを比較し、測定信号を選択されたテストパターンに近づけるための調整情報を生成し、一時的に保持する（Ｓ５）。
【００５０】
選択部６２は、テストパターン保持部６３によって保持されている全てのテストパターンについての調整情報が生成されたか否かを判断する（Ｓ６）。選択部６２は、全てのテストパターンについての調整情報が生成されていないと判断した場合（Ｓ６でＮｏ）、ステップＳ３に戻り、テストパターン保持部６３によって保持されている全てのテストパターンのうちの未だ選択されていないいずれかのテストパターンを選択する（Ｓ３）。その後、色調整系は、ステップＳ６までの処理を行う。
【００５１】
他方、選択部６２は、全てのテストパターンについての調整情報が生成されたと判断した場合（Ｓ６でＹｅｓ）、選択されたプロジェクタに関する全てのテストパターンについての調整情報を含む調整信号を出力部６６に出力する。出力部６６は、調整信号を伝達回路５２に出力し、伝達回路５２は、調整信号を選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３に出力する（Ｓ７）。
【００５２】
選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３では、調整情報取得部７１が、調整信号を取得して調整情報保持部７３に出力し、調整情報保持部７３は、調整情報取得部７１によって取得された調整信号を保持する。
【００５３】
次に、選択部６２は、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する全部のプロジェクタを選択したか否かを判断する（Ｓ８）。選択部６２は、全部のプロジェクタを選択していないと判断した場合（Ｓ８でＮｏ）、ステップＳ２に戻り、全部のプロジェクタのうちの未だ選択されていないプロジェクタを選択する（Ｓ２）。その後、色調整系は、ステップＳ８までの処理を行う。
【００５４】
他方、選択部６２が全部のプロジェクタを選択したと判断した場合（Ｓ８でＹｅｓ）、色調整系の動作は終了する。これにより、各プロジェクタに対応する色調整回路５３は、調整情報保持部７３により、全てのテストパターンについての調整情報を含む調整信号を保持し、後に取得する画像信号の色の値を調整することができる。
【００５５】
次に、画像信号の色の値を調整する際の色調整系の動作を図９を用いて説明する。図９は、画像信号の色の値を調整する際の色調整系の動作の各ステップを示すフローチャートである。
【００５６】
先ず、ユーザは、測色センサ５０をスクリーン４から遠ざける。その後、各色調整回路５３において、画像信号取得部７４は、画像信号を取得し、調整部７５に出力する（Ｓ１１）。調整部７５は、調整情報保持部７３によって保持されている調整信号に基づいて、画像信号取得部７４からの画像信号の色の値を調整し、出力部７６に出力する（Ｓ１２）。出力部７６は、調整部７５によって色の値が調整された画像信号を、対応するプロジェクタに出力する（Ｓ１３）。
【００５７】
これにより、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２とスクリーン４との間に、画像光の色を変化させるハーフミラー３が存在しても、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２は、本来の色の画像をスクリーン４に表示することができる。
【００５８】
なお、色調整回路５３は、対応するプロジェクタに組み込まれていてもよい。
【００５９】
（光学系の変形例）
図１に示す本実施の形態の立体画像表示装置の光学系を構成するハーフミラー（画像光合成部）３は、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光を透過させ、第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光を反射する偏光板に置き換えられてもよい。
【００６０】
また、立体画像表示装置の光学系は、図１０に示す光学系であってもよい。図１０は、第１の変形例の立体画像表示装置の光学系を示す図である。第１の変形例の立体画像表示装置の光学系は、図１０に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２と、第３の２次元プロジェクタアレイ５と、クロスプリズム６とを有する。図１０には、スクリーン４も表示されている。
【００６１】
第３の２次元プロジェクタアレイ５は、第１の２次元プロジェクタアレイ１と同じ構成のプロジェクタアレイである。クロスプリズム６は、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光を透過させ、第２の２次元プロジェクタアレイ２及び第３の２次元プロジェクタアレイ５からの画像光をスクリーン４に反射する。
【００６２】
次に、第１の変形例の立体画像表示装置の光学系を構成する各構成部材が配置される状況を説明する。第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、画像光を発する側相互が実質的に直交するように配置される。第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第３の２次元プロジェクタアレイ５とは、画像光を発する側相互が実質的に直交するように配置される。つまり、第２の２次元プロジェクタアレイ２と、第３の２次元プロジェクタアレイ５とは、対向する。スクリーン４は、第１の２次元プロジェクタアレイ１と対向するように配置される。
【００６３】
更に、第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、及び、第３の２次元プロジェクタアレイ５は、スクリーン４の水平方向において、全てのプロジェクタからの画像光の中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように、配置される。
【００６４】
また、立体画像表示装置の光学系は、図１１に示す光学系であってもよい。図１１は、第２の変形例の立体画像表示装置の光学系を示す図である。第２の変形例の立体画像表示装置の光学系は、図１１に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２と、ハーフミラー３と、第３の２次元プロジェクタアレイ５と、第２のハーフミラー７とを有する。図１１には、スクリーン４も表示されている。第２のハーフミラー７は、ハーフミラー３からの画像光を透過させ、第３の２次元プロジェクタアレイ５からの画像光をスクリーン４に反射する。
【００６５】
次に、第２の変形例の立体画像表示装置の光学系を構成する各構成部材が配置される状況を説明する。図１１に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、画像光を発する側Ａ相互が実質的に直交するように配置される。ハーフミラー３は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側Ａ及び第２の２次元プロジェクタアレイ２の画像光を発する側Ａがなす角を実質的に二等分するように配置される。
【００６６】
第２のハーフミラー７は、ハーフミラー３とスクリーン４との間に配置される。第２のハーフミラー７は、ハーフミラー３と実質的に平行に配置される。第３の２次元プロジェクタアレイ５は、第２の２次元プロジェクタアレイ２と実質的に平行に配置される。第３の２次元プロジェクタアレイ５の中心と第２のハーフミラー７の中心との距離は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の中心と第２のハーフミラー７の中心との距離と実質的に等しい。
【００６７】
更に、第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、及び、第３の２次元プロジェクタアレイ５は、スクリーン４の水平方向において、全てのプロジェクタからの画像光の中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように配置される。
【００６８】
上述した第１及び第２の変形例の立体画像表示装置の光学系を用いると、従来より精細に対象物を立体的に表示することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 第１の２次元プロジェクタアレイ、 ２ 第２の２次元プロジェクタアレイ、 ３ ハーフミラー、 ４ スクリーン、 ５ 第３の２次元プロジェクタアレイ、 ６ クロスプリズム、 ７ ハーフミラー、 １１ プロジェクタ、 １２ レンズ、 ２１ プロジェクタ、 ２２ レンズ、 ５０ 測色センサ、 ５１ 調整情報生成回路、 ５２ 伝達回路、 ５３ 色調整回路、 ６１ 調整情報生成指示部、 ６２ 選択部、 ６３ テストパターン保持部、 ６４ 測定データ入力部、 ６５ 調整情報生成部、 ６６ 出力部、 ７１ 調整情報取得部、 ７２ テストパターン保持部、 ７３ 調整情報保持部、 ７４ 画像信号取得部、 ７５ 調整部、 ７６ 出力部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物を立体的に表示する立体画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡等を用いず裸眼で映像を立体的に鑑賞することができる装置として、複数のプロジェクタを有する立体画像表示装置が用いられる。各プロジェクタは、投射レンズを有しており、投射レンズ相互が重ならないように水平方向に一次元に配置されるか、又は、二次元状に並列的に配置される。本明細書では、「二次元状に並列的に配置」を「変形二次元配置」と記載する場合もある。複数のプロジェクタが変形二次元配置されたプロジェクタアレイ（以下、「２次元プロジェクタアレイ」と記載する。）を用いる場合、スクリーンの側には、各プロジェクタの垂直方向の位置の違いをキャンセルする垂直拡散板を配置する。
【０００３】
２次元プロジェクタアレイの水平方向におけるプロジェクタ相互の間隔は、複数のプロジェクタが一次元に配置されたプロジェクタアレイ（以下、「１次元プロジェクタアレイ」と記載する。）のプロジェクタ相互の間隔より短い。そのため、２次元プロジェクタアレイを用いると、１次元プロジェクタアレイを用いるより、対象物を高精細に表示することができる（例えば、特許文献１及び非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３０９９７５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】中沼寛、「指向性画像を高密度に表示する自然な三次元ディスプレイの開発」、社団法人電気学会、三次元画像コンファレンス２００４、２００４年、電気学会会誌
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、２次元プロジェクタアレイでは、投射レンズの大きさにより隣り合うプロジェクタ相互の距離が決まるので、決められた範囲でのプロジェクタの設置台数は制限される。そのため、２次元プロジェクタアレイを単に用いるだけでは、対象物を表示する際の精細度は十分ではない。
【０００７】
本発明は、対象物を従来より精細に立体的に表示する立体画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明の立体画像表示装置は、それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第１の２次元プロジェクタアレイと、それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第２の２次元プロジェクタアレイと、前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光を透過し、前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光を反射して、前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光及び前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光を合成する画像光合成部と、を備え、前記第１の２次元プロジェクタアレイと、前記第２の２次元プロジェクタアレイとは、それぞれの画像光を発する側の面が実質的に直交するように配置され、前記画像光合成部は、前記第１の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面と前記第２の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面とがなす角を実質的に二等分する位置に配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、対象物を従来より精細に立体的に表示する立体画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態の立体画像表示装置の光学系の概観を示す図である。
【図２】２次元プロジェクタアレイの投射レンズ側から見た際の複数の投射レンズそれぞれの位置関係を示す模式図である。
【図３】本実施の形態の立体画像表示装置を構成する第１の２次元プロジェクタアレイ、第２の２次元プロジェクタアレイ、及び、ハーフミラーの位置関係を説明するための図である。
【図４】第１の２次元プロジェクタアレイを構成する複数のプロジェクタの投射レンズそれぞれがハーフミラーに仮想的に投影されるとともに、第２の２次元プロジェクタアレイを構成する複数のプロジェクタの投射レンズそれぞれがハーフミラーに仮想的に投影された状態を示す図である。
【図５】本実施の形態の立体画像表示装置の色調整系を示す図である。
【図６】図５の調整情報生成回路の構成図である。
【図７】図５の色調整回路の構成図である。
【図８】調整情報を生成する際の色調整系の動作の主要部の各ステップを示すフローチャートである。
【図９】画像信号の色の値を調整する際の色調整系の動作の各ステップを示すフローチャートである。
【図１０】第１の変形例の立体画像表示装置の光学系を示す図である。
【図１１】第２の変形例の立体画像表示装置の光学系を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
【００１２】
（光学系）
先ず、本実施の形態の立体画像表示装置の光学系を説明する。図１は、本実施の形態の立体画像表示装置の光学系の概観を示す図である。本実施の形態の立体画像表示装置は、対象物を立体的に表示する装置であって、図１に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２と、ハーフミラー３とを有する。ここで、図１では各構成部材の概要が一目で判断できるよう、各構成部材を異なった視点から観察した場合について示している。
【００１３】
第１の２次元プロジェクタアレイ１は、画像光を発するプロジェクタ１１が複数個集められたものである。各プロジェクタ１１は、投射レンズ１２を有する。第１の２次元プロジェクタアレイ１の詳細は、図２を用いて後述する。第２の２次元プロジェクタアレイ２は、第１の２次元プロジェクタアレイ１と同じ構成のプロジェクタアレイであって、画像光を発するプロジェクタ２１が複数個集められたものである。各プロジェクタ２１は、投射レンズ２２を有する。
【００１４】
ハーフミラー３は、画像光合成部であり入射光の一部を反射し、一部を透過させる平板状の光学素子である。具体的には、ハーフミラー３は、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光を透過させ、第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光を反射する。図１には、スクリーン４も表示されている。スクリーン４には、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光と第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光とが投射される。第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、ハーフミラー３、及び、スクリーン４の位置関係は、図３を用いて後述する。
【００１５】
図２は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の投射レンズ１２側から見た際の複数の投射レンズ１２それぞれの位置関係を示す模式図である。具体的には、図２は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の投射レンズ１２が設けられている側（以下、「画像光を発する側」と記載する。）の面を示している。第１の２次元プロジェクタアレイ１は、複数の投射レンズ１２を有しており、図２における円は、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数の投射レンズ１２それぞれを示している。また、図２における円内の「×」は、その円の中心、つまりその円に対応する投射レンズ１２の中心を示している。
【００１６】
第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１それぞれは、二次元状に並列的に配置されている。すなわち、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１それぞれは、変形二次元配置されている。更に言うと、各プロジェクタ１１の投射レンズ１２の中心は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の底面と平行な水平方向を示すＸ軸において実質的に等間隔に位置する。図２では、その間隔は“Ｑ”と表示されている。
【００１７】
図３は、本実施の形態の立体画像表示装置を構成する第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、及び、ハーフミラー３の位置関係を説明するための図である。更に言うと、図３は、本実施の形態の立体画像表示装置を上面から見た場合の図である。
【００１８】
図３に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、それぞれの画像光を発する側Ａの面の中心線がいずれかの点で交差し、かつそれぞれの画像光を発する側Ａが実質的に直交するように配置される。「実質的に直交」とは、８０度から１００度を意味する。ハーフミラー３は、ハーフミラー３の中心線と第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側Ａの面の中心線とがいずれかの点で交差し、かつ第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側Ａ及び第２の２次元プロジェクタアレイ２の画像光を発する側Ａがなす角を実質的に二等分するように配置される。「実質的に二等分」とは、４０度から５０度を意味する。
【００１９】
また、第１の２次元プロジェクタアレイ１の中心とハーフミラー３の中心との距離と、第２の２次元プロジェクタアレイ２の中心とハーフミラー３の中心との距離とが実質的に等しくなるように、第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、及び、ハーフミラー３は、配置される。
【００２０】
図３には、スクリーン４も表示されている。スクリーン４は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側Ａと対向するとともに、第２の２次元プロジェクタアレイ２の画像光を発する側Ａと実質的に直交するように配置される。「実質的に直交」とは、８０度から１００度を意味する。第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光は、ハーフミラー３を透過してスクリーン４に向かい、第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光は、ハーフミラー３によって反射されてスクリーン４に向かう。
【００２１】
次に、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１それぞれと、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１それぞれとの位置関係を、図４を用いて説明する。図４は、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１の投射レンズ１２それぞれがハーフミラー３に仮想的に投影されるとともに、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１の投射レンズ２２それぞれがハーフミラー３に仮想的に投影された状態を示す図である。
【００２２】
図４において、実線の円は、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１の投射レンズ１２それぞれを示しており、破線の円は、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１の投射レンズ２２それぞれを示している。また、実線の円内の「×」は、その円に対応するプロジェクタ１１の投射レンズ１２の中心（光軸中心）を示しており、破線の円内の「×」は、その円に対応するプロジェクタ２１の投射レンズ２２の中心（光軸中心）を示している。
【００２３】
図４に示すように、ハーフミラー３に仮想的に投影された状態において、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数の投射レンズ１２それぞれの中心（光軸中心）と、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数の投射レンズ２２それぞれの中心（光軸中心）とが、水平方向を示すＸ軸において実質的に等間隔に位置するように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とは配置される。
【００２４】
換言すると、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光と第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光とが投射されるスクリーン４の水平方向において、全てのプロジェクタ１１，２１からの画像光の中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように、配置される。つまり、全てのプロジェクタ１１，２１は、それぞれの光軸中心の間隔が実質的に等間隔となるよう配置されている。
【００２５】
すなわち、本実施の形態の立体画像表示装置の水平方向におけるプロジェクタの投射レンズの中心相互の間隔は、第１の２次元プロジェクタアレイ１を一つ用いた場合の水平方向におけるプロジェクタ１１の投射レンズ１２の中心相互の間隔の１／２である。
【００２６】
つまり、図４に示す、本実施の形態の立体画像表示装置の水平方向におけるプロジェクタの投射レンズの中心相互の間隔Ｐは、図２に示す、第１の２次元プロジェクタアレイ１を一つ用いた場合の水平方向におけるプロジェクタの投射レンズの中心相互の間隔Ｑの１／２である。
【００２７】
更に言うと、本実施の形態の立体画像表示装置では、第１の２次元プロジェクタアレイ１を一つ用いた場合に対して、水平方向におけるプロジェクタの密度が２倍になっている。これにより、本実施の形態の立体画像表示装置は、従来に比較してより高精細に対象物を表示することができる。
【００２８】
ところで、図４を用いて説明したように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とを、水平方向において、全ての投射レンズの中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように配置する方法として、例えば以下の方法を用いる。
【００２９】
先ず、第１の２次元プロジェクタアレイ１の中心部に位置する隣接する２個のプロジェクタ１１を発光させる。次に、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１のうちの、スクリーン４において、２個のプロジェクタ１１からの画像光の中点に位置すべき画像光を発するプロジェクタ２１を選択し、発光させる。
【００３０】
そして、スクリーン４において、２個のプロジェクタ１１からの画像光の中点に選択したプロジェクタ２１からの画像光が位置するように、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２の一方又は双方を移動させる。これにより、図４を用いて説明したように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と第２の２次元プロジェクタアレイ２とを、水平方向において、全ての投射レンズの中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように配置することができる。
【００３１】
なお、スクリーン４の側には、垂直方向に光線を拡散し、各プロジェクタの垂直方向の位置の違いをキャンセルする垂直拡散板と、光線の進行方向を決定するフレネルレンズとが配置される。
【００３２】
（色調整系）
従来の立体画像表示装置には、プロジェクタアレイとスクリーンとの間に、画像光の色を変化させる構成部は存在しない。それに対して、本実施の形態の立体画像表示装置には、図１に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２とスクリーン４との間に、画像光の色を変化させるハーフミラー３が存在する。そのため、本実施の形態の立体画像表示装置には、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２が発する画像光の色を調整するための色調整系が設けられている。
【００３３】
以下に、本実施の形態の立体画像表示装置の色調整系を説明する。図５は、本実施の形態の立体画像表示装置の色調整系を示す図である。本実施の形態の立体画像表示装置は、色調整系として、図５に示すように、測色センサ５０と、調整情報生成回路５１と、伝達回路５２と、複数の色調整回路５３とを有する。図５には、第１の２次元プロジェクタアレイ１を構成する複数のプロジェクタ１１、及び、第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する複数のプロジェクタ２１も表示されている。
【００３４】
測色センサ５０は、スクリーン４に配置され、スクリーン４に投射された画像光の色を測定する。測色センサ５０は、測定結果を測定信号として調整情報生成回路５１に出力する。
【００３５】
調整情報生成回路５１には、測色センサ５０によって得られた測定信号が入力する。調整情報生成回路５１は、測色センサ５０からの測定信号に基づいて、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する全てのプロジェクタ１１，２１に供給される調整信号を生成する。調整情報生成回路５１は、生成した調整信号を伝達回路５２に出力する。調整信号は、画像信号の色の値を調整するための情報を含んでいる。調整情報生成回路５１は、複数の構成部を有している。調整情報生成回路５１の構成は、図６を用いて後述する。調整情報生成回路５１は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）により実現される。伝達回路５２は、調整信号を調整情報生成回路５１から取得し、各色調整回路５３に出力する。伝達回路５２は、例えば、ハブ機能を有する通信機器により実現される。
【００３６】
色調整回路５３は、調整情報生成回路５１によって生成された調整信号を伝達回路５２を介して取得して調整信号を保持する。また、色調整回路５３は、本実施の形態の立体画像表示装置の外部からの画像信号が入力し画像をスクリーン４に投影する際に、保持した調整信号に基づいて画像信号の色の値を調整する。色調整回路５３は、色の値を調整した画像信号を対応するプロジェクタに出力する。色調整回路５３は、複数の構成部を有している。色調整回路５３の構成は、図７を用いて後述する。
【００３７】
次に、調整情報生成回路５１の構成について図６を用いて説明する。図６は、調整情報生成回路５１の構成図である。調整情報生成回路５１は、図６に示すように、調整情報生成指示部６１と、選択部６２と、テストパターン保持部６３と、測定データ入力部６４と、調整情報生成部６５と、出力部６６とを有する。
【００３８】
調整情報生成指示部６１は、ユーザから調整情報の生成指示を受け付け、調整情報生成指示信号を出力する。選択部６２は、調整情報生成指示部６１からの調整情報生成指示信号に基づいて、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する全部のプロジェクタから測定を行うプロジェクタを選択するためのプロジェクタ選択信号を出力部６６に出力する。プロジェクタ選択信号は、選択したプロジェクタをオン状態にさせ、それ以外のプロジェクタをオフ状態にさせるものである。また、選択部６２は、テストパターン保持部６３によって保持されている複数のテストパターンからいずれかのテストパターンを選択するためのテストパターン選択信号を出力部６６に出力する。テストパターンは後述する。
【００３９】
テストパターン保持部６３は、複数のテストパターンを保持する。テストパターンは、例えばホワイトバランスを合わせるためのグレー領域のテストパターン、階調補正用のグレーチャートのテストパターン、又は、色補正用としての所定色のカラーパッチを有する画像データのテストパターンである。測定データ入力部６４は、測色センサ５０から出力される測定信号を取得して調整情報生成部６５に出力する。調整情報生成部６５は、テストパターン保持部６３からテストパターンを取得するとともに、測定データ入力部６４からは測色信号を取得し、テストパターンと測定信号とを比較し、測定信号をテストパターンに近づけるための調整信号を生成する。調整情報生成部６５は、調整信号を出力部６６に出力する。出力部６６は、調整情報生成部６５からの調整信号と、選択部６２からのプロジェクタ選択信号及びテストパターン選択信号を、伝達回路５２に出力する。
【００４０】
次に、色調整回路５３の構成を図７を用いて説明する。図７は、色調整回路５３の構成図である。色調整回路５３は、図７に示すように、調整情報取得部７１と、テストパターン保持部７２と、調整情報保持部７３と、画像信号取得部７４と、調整部７５と、出力部７６とを有する。
【００４１】
調整情報取得部７１は、図６の調整情報生成回路５１の調整情報生成部６５によって生成された調整信号を、伝達回路５２を経由して取得する。また、調整情報取得部７１は、図６の選択部６２が出力したプロジェクタ選択信号を、伝達回路５２を経由して取得する。更に、調整情報取得部７１は、取得した調整信号及びプロジェクタ選択信号を調整情報保持部７３に出力する。テストパターン保持部７２は、図６の調整情報生成回路５１のテストパターン保持部６３が保持するテストパターンと同一のテストパターンを保持する。また、テストパターン保持部７２は、図６の選択部６２が出力したテストパターン選択信号を、伝達回路５２を経由して取得する。更に、テストパターン保持部７２は、取得したテストパターン選択信号に対応するテストパターン信号を出力部７６に出力する。調整情報保持部７３は、調整情報取得部７１からの調整信号及びプロジェクタ選択信号を取得し、調整信号を保持し、プロジェクタ選択信号を出力部７６に出力する。
【００４２】
画像信号取得部７４は、本実施の形態の立体画像表示装置の外部から画像信号を取得して調整部７５に出力する。調整部７５は、画像信号取得部７４からの画像信号を取得するとともに、調整情報保持部７３からの調整信号を取得し、調整信号に基づいて画像信号の色補正を行い、出力画像信号を生成して出力部７６に出力する。出力部７６は、テストパターン保持部７２からのテストパターン信号と、調整情報保持部７３からのプロジェクタ選択信号と、調整部７５からの出力画像信号とを取得し、対応するプロジェクタに出力する。
【００４３】
次に、色調整系の動作を説明する。色調整系の動作は、画像信号の色の値を調整するための調整情報を生成する動作と、画像信号の色の値を調整する動作とを含む。それらの動作を順に説明する。先ず、調整情報を生成する際の色調整系の動作を図８を用いて説明する。図８は、調整信号を生成する際の色調整系の動作の主要部の各ステップを示すフローチャートである。
【００４４】
先ず、ユーザは、画像をスクリーン４に表示する前に、測色センサ５０をスクリーン４に配置し、調整情報を生成させる指示を調整情報生成回路５１に与える。調整情報生成回路５１では、調整情報生成指示部６１がユーザからの調整情報の生成指示を受け付け、調整情報生成指示信号を選択部６２に出力する（Ｓ１）。選択部６２は、調整情報生成指示部６１からの調整情報生成指示信号に基づいて、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する全部のプロジェクタから測定を行うプロジェクタを選択する（Ｓ２）。これにより、選択されたプロジェクタの調整信号が後に生成される。
【００４５】
次に、選択部６２は、選択したプロジェクタをオン状態にさせ、それ以外のプロジェクタをオフ状態にさせるためのプロジェクタ選択信号を出力部６６に出力する。出力部６６は、そのプロジェクタ選択信号を伝達回路５２に出力し、伝達回路５２は、そのプロジェクタ選択信号を各色調整回路５３に出力する。
【００４６】
選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３では、調整情報取得部７１が、プロジェクタ選択信号を取得し、調整情報保持部７３を介して出力部７６に出力する。出力部７６は、プロジェクタ選択信号に基づいて、オン状態にさせる指示を選択されたプロジェクタに出力する。これにより、選択されたプロジェクタは、オン状態になる。他方、選択されなかったプロジェクタに対応する色調整回路５３では、調整情報取得部７１が、プロジェクタ選択信号を取得し、調整情報保持部７３を介して出力部７６に出力する。出力部７６は、プロジェクタ選択信号に基づいて、オフ状態にさせる指示を選択されなかったプロジェクタに出力する。これにより、選択されなかったプロジェクタは、オフ状態になる。
【００４７】
次に、選択部６２は、テストパターン保持部６３によって保持されている複数のテストパターンからいずれかのテストパターンを選択する（Ｓ３）。選択部６２は、選択したテストパターンを特定するテストパターン選択信号を出力部６６に出力する。出力部６６は、そのテストパターン選択信号を伝達回路５２に出力し、伝達回路５２は、テストパターン選択信号を選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３に出力する。
【００４８】
選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３では、テストパターン保持部７２が、テストパターン選択信号を取得し、そのテストパターン選択信号が特定するテストパターン信号を出力部７６に出力する。出力部７６は、テストパターン保持部７２からのテストパターン信号を取得して選択されたプロジェクタに出力する。これにより、選択されたプロジェクタは、選択されたテストパターンを発光する。
【００４９】
測色センサ５０は、スクリーン４に集められた画像光の色を測定し、測定結果を測定信号として調整情報生成回路５１に出力する。調整情報生成回路５１では、測定データ入力部６４が、測色センサ５０から測定信号を取得する（Ｓ４）。調整情報生成部６５は、選択されたテストパターンと、測定データ入力部６４によって取得された測定信号とを比較し、測定信号を選択されたテストパターンに近づけるための調整情報を生成し、一時的に保持する（Ｓ５）。
【００５０】
選択部６２は、テストパターン保持部６３によって保持されている全てのテストパターンについての調整情報が生成されたか否かを判断する（Ｓ６）。選択部６２は、全てのテストパターンについての調整情報が生成されていないと判断した場合（Ｓ６でＮｏ）、ステップＳ３に戻り、テストパターン保持部６３によって保持されている全てのテストパターンのうちの未だ選択されていないいずれかのテストパターンを選択する（Ｓ３）。その後、色調整系は、ステップＳ６までの処理を行う。
【００５１】
他方、選択部６２は、全てのテストパターンについての調整情報が生成されたと判断した場合（Ｓ６でＹｅｓ）、選択されたプロジェクタに関する全てのテストパターンについての調整情報を含む調整信号を出力部６６に出力する。出力部６６は、調整信号を伝達回路５２に出力し、伝達回路５２は、調整信号を選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３に出力する（Ｓ７）。
【００５２】
選択されたプロジェクタに対応する色調整回路５３では、調整情報取得部７１が、調整信号を取得して調整情報保持部７３に出力し、調整情報保持部７３は、調整情報取得部７１によって取得された調整信号を保持する。
【００５３】
次に、選択部６２は、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２を構成する全部のプロジェクタを選択したか否かを判断する（Ｓ８）。選択部６２は、全部のプロジェクタを選択していないと判断した場合（Ｓ８でＮｏ）、ステップＳ２に戻り、全部のプロジェクタのうちの未だ選択されていないプロジェクタを選択する（Ｓ２）。その後、色調整系は、ステップＳ８までの処理を行う。
【００５４】
他方、選択部６２が全部のプロジェクタを選択したと判断した場合（Ｓ８でＹｅｓ）、色調整系の動作は終了する。これにより、各プロジェクタに対応する色調整回路５３は、調整情報保持部７３により、全てのテストパターンについての調整情報を含む調整信号を保持し、後に取得する画像信号の色の値を調整することができる。
【００５５】
次に、画像信号の色の値を調整する際の色調整系の動作を図９を用いて説明する。図９は、画像信号の色の値を調整する際の色調整系の動作の各ステップを示すフローチャートである。
【００５６】
先ず、ユーザは、測色センサ５０をスクリーン４から遠ざける。その後、各色調整回路５３において、画像信号取得部７４は、画像信号を取得し、調整部７５に出力する（Ｓ１１）。調整部７５は、調整情報保持部７３によって保持されている調整信号に基づいて、画像信号取得部７４からの画像信号の色の値を調整し、出力部７６に出力する（Ｓ１２）。出力部７６は、調整部７５によって色の値が調整された画像信号を、対応するプロジェクタに出力する（Ｓ１３）。
【００５７】
これにより、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２とスクリーン４との間に、画像光の色を変化させるハーフミラー３が存在しても、第１の２次元プロジェクタアレイ１及び第２の２次元プロジェクタアレイ２は、本来の色の画像をスクリーン４に表示することができる。
【００５８】
なお、色調整回路５３は、対応するプロジェクタに組み込まれていてもよい。
【００５９】
（光学系の変形例）
図１に示す本実施の形態の立体画像表示装置の光学系を構成するハーフミラー（画像光合成部）３は、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光を透過させ、第２の２次元プロジェクタアレイ２からの画像光を反射する偏光板に置き換えられてもよい。
【００６０】
また、立体画像表示装置の光学系は、図１０に示す光学系であってもよい。図１０は、第１の変形例の立体画像表示装置の光学系を示す図である。第１の変形例の立体画像表示装置の光学系は、図１０に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２と、第３の２次元プロジェクタアレイ５と、クロスプリズム６とを有する。図１０には、スクリーン４も表示されている。
【００６１】
第３の２次元プロジェクタアレイ５は、第１の２次元プロジェクタアレイ１と同じ構成のプロジェクタアレイである。クロスプリズム６は、第１の２次元プロジェクタアレイ１からの画像光を透過させ、第２の２次元プロジェクタアレイ２及び第３の２次元プロジェクタアレイ５からの画像光をスクリーン４に反射する。
【００６２】
次に、第１の変形例の立体画像表示装置の光学系を構成する各構成部材が配置される状況を説明する。第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、画像光を発する側相互が実質的に直交するように配置される。第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第３の２次元プロジェクタアレイ５とは、画像光を発する側相互が実質的に直交するように配置される。つまり、第２の２次元プロジェクタアレイ２と、第３の２次元プロジェクタアレイ５とは、対向する。スクリーン４は、第１の２次元プロジェクタアレイ１と対向するように配置される。
【００６３】
更に、第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、及び、第３の２次元プロジェクタアレイ５は、スクリーン４の水平方向において、全てのプロジェクタからの画像光の中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように、配置される。
【００６４】
また、立体画像表示装置の光学系は、図１１に示す光学系であってもよい。図１１は、第２の変形例の立体画像表示装置の光学系を示す図である。第２の変形例の立体画像表示装置の光学系は、図１１に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２と、ハーフミラー３と、第３の２次元プロジェクタアレイ５と、第２のハーフミラー７とを有する。図１１には、スクリーン４も表示されている。第２のハーフミラー７は、ハーフミラー３からの画像光を透過させ、第３の２次元プロジェクタアレイ５からの画像光をスクリーン４に反射する。
【００６５】
次に、第２の変形例の立体画像表示装置の光学系を構成する各構成部材が配置される状況を説明する。図１１に示すように、第１の２次元プロジェクタアレイ１と、第２の２次元プロジェクタアレイ２とは、画像光を発する側Ａ相互が実質的に直交するように配置される。ハーフミラー３は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の画像光を発する側Ａ及び第２の２次元プロジェクタアレイ２の画像光を発する側Ａがなす角を実質的に二等分するように配置される。
【００６６】
第２のハーフミラー７は、ハーフミラー３とスクリーン４との間に配置される。第２のハーフミラー７は、ハーフミラー３と実質的に平行に配置される。第３の２次元プロジェクタアレイ５は、第２の２次元プロジェクタアレイ２と実質的に平行に配置される。第３の２次元プロジェクタアレイ５の中心と第２のハーフミラー７の中心との距離は、第１の２次元プロジェクタアレイ１の中心と第２のハーフミラー７の中心との距離と実質的に等しい。
【００６７】
更に、第１の２次元プロジェクタアレイ１、第２の２次元プロジェクタアレイ２、及び、第３の２次元プロジェクタアレイ５は、スクリーン４の水平方向において、全てのプロジェクタからの画像光の中心相互の間隔が実質的に等間隔になるように配置される。
【００６８】
上述した第１及び第２の変形例の立体画像表示装置の光学系を用いると、従来より精細に対象物を立体的に表示することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ 第１の２次元プロジェクタアレイ、 ２ 第２の２次元プロジェクタアレイ、 ３ ハーフミラー、 ４ スクリーン、 ５ 第３の２次元プロジェクタアレイ、 ６ クロスプリズム、 ７ ハーフミラー、 １１ プロジェクタ、 １２ レンズ、 ２１ プロジェクタ、 ２２ レンズ、 ５０ 測色センサ、 ５１ 調整情報生成回路、 ５２ 伝達回路、 ５３ 色調整回路、 ６１ 調整情報生成指示部、 ６２ 選択部、 ６３ テストパターン保持部、 ６４ 測定データ入力部、 ６５ 調整情報生成部、 ６６ 出力部、 ７１ 調整情報取得部、 ７２ テストパターン保持部、 ７３ 調整情報保持部、 ７４ 画像信号取得部、 ７５ 調整部、 ７６ 出力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第１の２次元プロジェクタアレイと、
それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第２の２次元プロジェクタアレイと、
前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光を透過し、前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光を反射して、前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光及び前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光を合成する画像光合成部と、
を備え、
前記第１の２次元プロジェクタアレイと、前記第２の２次元プロジェクタアレイとは、それぞれの画像光を発する側の面が実質的に直交するように配置され、
前記画像光合成部は、前記第１の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面と前記第２の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面とがなす角を実質的に二等分する位置に配置されている
立体画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光と前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光とが前記画像光合成部によって合成されスクリーンに投影された場合、いずれのプロジェクタから投影された画像光も互いに重ならないよう前記第１の２次元プロジェクタアレイと前記第２の２次元プロジェクタアレイとが配置されている
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の２次元プロジェクタアレイと前記第２の２次元プロジェクタアレイとは、前記第１の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面の中心と前記画像光合成部における前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光の入射面の中心との距離と、前記第２の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面の中心と前記画像光合成部における前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光の入射面の中心との距離とが実質的に等しくなるように配置されている
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
更に、
テストパターンを保持するテストパターン保持部と、
前記プロジェクタが発する画像光の色の色情報を取得する光色情報取得部と、
前記光色情報取得部によって取得された前記色情報に対応する色を、前記テストパターン保持部によって保持されているテストパターンが有する色に近づけるための調整情報を生成する調整情報生成部と、
前記調整情報生成部によって生成された調整情報を保持する調整情報保持部と、
画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記調整情報保持部によって保持された調整情報をもとに、前記画像信号取得部によって取得された画像信号の色の値を調整する調整部と、
前記調整部によって色の値が調整された画像信号を前記プロジェクタに出力する出力部と
を備える請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項１】
それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第１の２次元プロジェクタアレイと、
それぞれ画像光を投影する複数のプロジェクタを二次元状に並列的に配置した第２の２次元プロジェクタアレイと、
前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光を透過し、前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光を反射して、前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光及び前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光を合成する画像光合成部と、
を備え、
前記第１の２次元プロジェクタアレイと、前記第２の２次元プロジェクタアレイとは、それぞれの画像光を発する側の面が実質的に直交するように配置され、
前記画像光合成部は、前記第１の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面と前記第２の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面とがなす角を実質的に二等分する位置に配置されている
立体画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光と前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光とが前記画像光合成部によって合成されスクリーンに投影された場合、いずれのプロジェクタから投影された画像光も互いに重ならないよう前記第１の２次元プロジェクタアレイと前記第２の２次元プロジェクタアレイとが配置されている
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の２次元プロジェクタアレイと前記第２の２次元プロジェクタアレイとは、前記第１の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面の中心と前記画像光合成部における前記第１の２次元プロジェクタアレイからの画像光の入射面の中心との距離と、前記第２の２次元プロジェクタアレイの画像光を発する側の面の中心と前記画像光合成部における前記第２の２次元プロジェクタアレイからの画像光の入射面の中心との距離とが実質的に等しくなるように配置されている
請求項１に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
更に、
テストパターンを保持するテストパターン保持部と、
前記プロジェクタが発する画像光の色の色情報を取得する光色情報取得部と、
前記光色情報取得部によって取得された前記色情報に対応する色を、前記テストパターン保持部によって保持されているテストパターンが有する色に近づけるための調整情報を生成する調整情報生成部と、
前記調整情報生成部によって生成された調整情報を保持する調整情報保持部と、
画像信号を取得する画像信号取得部と、
前記調整情報保持部によって保持された調整情報をもとに、前記画像信号取得部によって取得された画像信号の色の値を調整する調整部と、
前記調整部によって色の値が調整された画像信号を前記プロジェクタに出力する出力部と
を備える請求項１に記載の立体画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１０７４０６（Ｐ２０１１−１０７４０６Ａ）
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６２１６８（Ｐ２００９−２６２１６８）
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２日（２０１１．６．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１７日（２００９．１１．１７）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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