投影显示器和投影显示系统的制作方法

专利名称：投影显示器和投影显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于有立体感地观看图像的技术。
背景技术：
到目前为止，已经提出了用于使观看者能够有立体感地观看图像的各种方法。例如，专利文献1披露了一种方法，用于在显示装置上显示由具有视差的右眼和左眼图像组成的合成图像，并且使观看者的右眼只能看到右眼图像，左眼只能看到左眼图像。按照这种方法，观看者能够得到取决于右眼与左眼图像之间的视差(下文中称为“水平视差”)量的纵深感。
专利文献1JP 2002-123842A(段落0002和0005)发明内容本发明要解决的问题但是，利用这种技术，需要将水平视差限制在特定范围内。如果水平视差过大，则图像的观看者会感到眼疲劳，或者，会有类似晕船的眩晕感，或者，由于分别感觉到左眼和右眼图像，观看者也许不能得到三维感。更具体地说，观看者能够在显示装置的屏幕上感觉到的三维感的水平视差最大在8mm左右(如果投影器被用于将被放大的图像投影到屏幕上，则在6.5cm左右)。因此，不能使观看者感到与超过这个限制的水平视差对应的纵深感。例如，如果能够被感觉到三维感的图像要由在长度为1mm的区域内有三到四个像素的显示装置来显示，则三维感的等级(gradation)数(用户感觉到的深度等级数)将被限制在24到32级之间，这是由于水平视差的最小单元为显示装置的一个像素。因此，用于使观看者看到具有水平视差的图像的方法的问题在于，不能使观看者感觉到合适的纵深感。考虑到上述情况而提出的本发明的目的是提供一种机制，它能够使观看者感觉到富有纵深感的图像。
解决问题的方法为了解决上述问题，按照本发明的投影显示装置包括获取装置，用于为构成图像的多个像素中的每个像素获得像素值和深度值；光输出装置，用于按照像素值，输出每个像素的光线；导光体，用于将来自光输出装置的、每个像素的输出光线引导到投影面上与像素对应的位置；以及控制装置，用于按照像素的深度值，改变每个像素的输出光线从光输出装置到投影面的光路长度。基于这样的配置，其中，对深度值进行确定，使得深度值越大，被观看者(用户)感觉到的深度越大，例如，光路长度控制装置对从光输出装置到投影面的光路长度进行控制，使得深度值越大，光路长度越大。按照这样的配置，由于按照深度值对每个像素的输出光线从光输出装置到投影面的光路长度进行调节，因此，投影到投影面上的图像的观看者能够感觉到取决于深度值的纵深感。此外，在本配置中，原则上不像传统技术中那样需要水平视差。因此，用户可以感觉到具有明显纵深感的图像，而不限制于水平视差。
另外，按照本发明的投影显示装置包括获取装置，用于为构成图像的多个像素中的每个像素获得像素值和深度值；光输出装置，用于按照像素值，输出每个像素的光线；反射器，具有彼此相对的光反射面，用于利用反射面对光线进行反射，将来自光输出装置的、每个像素的输出光线引导到投影面上与像素对应的位置；以及，控制装置，用于按照像素的深度值，改变来自光输出装置的、每个像素的输出光线被反射器的光反射面反射的次数。基于这样的配置，其中，对深度值进行确定，使得深度值越大，被观看者(用户)感觉到的深度越大，例如，控制装置对在反射器中的反射次数进行控制，使得深度值越大，反射次数越大。按照这样的配置，从光输出装置到投影面的输出光线被反射的次数越多，观看者感觉到的纵深感越大。此外，在这样的配置中，由于观看者感觉到取决于在反射器中的反射次数的深度，因此原则上不像传统技术中那样需要图像的水平视差。因此，可以在不被限制到水平视差的情况下，使观看者感觉到具有明显纵深感的图像。
可以采用对在反射器中的反射次数进行控制的配置，其中，改变从光输出装置输出的光线入射到反射器上位置和角度。可以想象这样的配置，其中，按照深度值改变光输出装置的方向(具体地说为角度)。但是，由于光输出装置通常由各种元件组成，如光源和用于按照像素值对从光源输出的光线进行调节的装置，因此很可能将需要庞大而复杂的配置。因此，在本发明的优选模式中，提供了用于通过对光线进行反射，将从光输出装置输出的光线引导到反射器的反射部件，并且，控制装置对反射部件进行控制，使得被反射部件反射的光线入射到反射器的光反射面上的角度取决于深度值。在这种模式中，由控制装置改变从光输出装置输出并且被反射部件反射的光线入射到反射器上的角度，在被反射器反射了取决于入射角的次数之后，光线到达投影面。按照这样的配置，仅需要对具有光反射性的反射部件进行驱动，使得与对光线控制装置的方向进行控制时相比，能够使配置简化和小型化。但是，在本发明中，也可以采用对光线控制装置的方向进行控制的配置，或者，采用将这个配置与用于驱动反射部件的配置组合的配置。
可以采用利用反射部件对从光线输出装置输出的光线进行反射的模式，其中，被支撑以便使相对于从光输出装置输出的光线的方向的角度可变的部件被用作反射部件，并且，控制装置按照深度值对反射部件的角度进行控制。例如，将已知的微反射镜装置用作这个反射部件。另外，在另一个模式中，对反射部件进行支撑，以便能够在转轴上旋转，并且，反射部件具有反射面，这个反射面相对于从光输出装置输出的光线的方向的角度沿着转轴的圆周方向变化，并且，控制装置将反射部件转到取决于深度值的角度。
顺便提及，在本发明中，对应于像素的光线被照射到分割投影面的区域上(以下称为“单元区域”)。在这种配置中，由于在反射器中的反射次数越大，从光输出装置输出的光通量的截面面积(以下称为“光通量横截面积”)越小，因此，到达投影面的光线的光通量的截面面积会小于单元区域(见图7(b))。这种情况下，在被光通量照射的区域的周围出现了没有被光线照射的、单元区域的区域，这可能引起显示质量下降。因此，在本发明的优选模式中，控制装置对反射部件进行驱动，使得被反射部件反射的光线入射到反射器的反射面的角度取决于深度值，并且，控制装置使反射部件在驱动状态中振动。按照这样的配置，由于可以通过使反射部件振动(使用光通量涂去整个单元区域，如果需要的话)而使照射到单元区域上的光通量在单元区域内轻微移动，即使当在反射器中被反射很多次时，观看者觉得好象光线正在被照射到整个单元区域上。因此，即使光线被反射过多次，仍然可以对由此导致的显示质量下降加以抑制。
或者，还可以采用这样的配置，其中，由于反射次数越大，投影面上的光通量截面面积越小，因此预先对从光输出装置输出的光线的光通量截面面积进行调节，使得反射次数越多(即深度值越大)，光通量截面面积越大。即，在这种模式中，提供了用于按照深度值改变从光输出装置输出的光线的光通量截面面积的光通量调节装置。在这种控制装置改变反射器中的反射次数，使得深度值越大，反射次数越大的配置的基础上，例如，光通量调节装置改变从光输出装置输出的光线的光通量的截面面积，使得深度值越大，光通量的截面面积越大。按照这种模式，即使光通量的截面面积随着反射器中的反射而减少，由于可以使到达投影面的光通量遍布整个单元区域，因此抑制了由此引起的显示质量下降。
另外，从投影显示装置到投影面的光路长度根据像素位置而不同。因此，即使在反射器中的反射次数按照深度值改变，由于光路长度方面的差异，从光输出装置到投影面的光路长度也可能背离取决于深度值的光路长度。因此，在本发明的优选模式中，提供了用于按照对应于投影面上的像素的位置，对每个像素的深度值进行校正的校正装置，并且，控制装置按照被校正装置校正之后的深度值，对从光输出装置输出的光线被反射器的反射面反射的次数进行控制。例如，校正装置对深度值进行校正，使得当给一个像素和另一个像素以相同的深度值时，对一个像素和另一个像素来说，从光输出装置到投影面的光路长度大致相同。按照这样的模式，由于按照投影面上的投影位置对深度值进行校正，实现了准确反映深度值的图像显示。
本发明还被指定为使用上述投影显示装置的投影显示系统。即这个系统包括具有投影面的屏幕和用于将图像投影到该屏幕上的投影显示装置。投影显示装置包括获取装置，用于为构成图像的多个像素中的每个像素获得像素值和深度值；光输出装置，用于按照像素值，输出每个像素的光线；导光体，用于将来自光输出装置的、每个像素的输出光线引导到投影面上与像素对应的位置；以及控制装置，用于按照像素的深度值，改变每个像素的输出光线从光输出装置到投影面的光路长度。
注意，优选地，屏幕的投影面由用于反射从投影显示装置输出的光线的第一反射面，以及用于在观看侧对被第一反射面反射的光线进行反射的第二反射面组成，第一和第二反射面被分别布置在薄片上。按照这样的配置，可以将从投影显示装置输出的光线可靠地输出到观看侧。具体地说，如果第一反射面大致是水平的，并且第二反射面与第一反射面形成规定的角度(例如45度)，则避免了观看者被反射在投影面上(即，观看者在投影面上发觉他或她自己的轮廓)。另外，如果第二反射面被划分成多个单元部分，每个单元部分为中心比外围突出的曲面，则可以将被第二反射面反射的光线输出到较宽的区域上，这特别适合于大量观看者在大型屏幕上观看图像的情况。如果第二反射面大致为平坦的，则与这个反射面的单元部分被弯曲时相比，能够简化制作过程并减少制作成本。此外，如果第一反射面被分成多个单元部分，其中，按照从投影显示装置输出的光线到达每个单元部分的角度，为每个单元部分选择相对于水平面的角度，则可以对取决于投影面上的位置的图像显示不均匀度加以抑制。
本发明的效果按照本发明，能够使观看者感觉到富有纵深感的图像。


图1为示出了按照本发明的实施例的投影显示系统的配置的框图。
图2示出了要由投影显示系统显示的图像的配置。
图3为用于说明投影显示系统的操作的时序图。
图4为示出了光路长度控制装置的具体配置的框图。
图5示出了在光路长度控制装置中引用的表格的内容。
图6为示出了屏幕的配置的正视图。
图7(a)示出了遍布在整个单元区域上的像素显示光的图像。
图7(b)示出了仅分布在部分单元区域的像素显示光的图像。
图8示出了按照本发明第二实施例的光路长度控制装置的配置。
图9(a)为从图8的IXa-IXa线看的截面图。
图9(b)为从图8的IXb-IXb线看的截面图。
图9(c)为从图8的IXc-IXc线看的截面图。
图10(a)为示出了投影显示装置与投影面之间的位置关系的正视图。
图10(b)为示出了投影显示装置与投影面之间的位置关系的侧视图。
图11为示出了在本发明的第三实施例的另一个模式中的光路长度控制装置的配置的框图。
图12示出了在按照本发明的第四实施例的投影显示系统中的光输出装置的配置。
图13(a)为示出了在按照本发明的第五实施例的投影显示系统中的屏幕的配置的正视图。
图13(b)为屏幕的各个部分的放大图。
图14(a)为示出了在按照本发明的第六实施例的投影显示系统中的屏幕的第二镜面的配置的正视图和侧视图。
图14(b)为示出了按照第六实施例的第二镜面的另一种配置的正视图和侧视图。
图14(c)为示出了按照第六实施例的第二镜面的另一种配置的正视图和侧视图。
图15为示出了在按照本发明的第七实施例的投影显示系统的配置的框图。
图16示出了在按照第七实施例的第一模式的投影显示系统中使用的、对图像进行成像。
图17为示出了按照第七实施例的第二模式的投影显示系统的配置的透视图。
图18(a)为示出了按照修改1的反射器的配置的透视图。
图18(b)为示出了按照修改1的反射器的配置的透视图。
图18(c)为示出了按照修改1的反射器的配置的透视图。
图19示出了按照修改4的投影显示系统的配置。
图20示出了按照修改4的投影显示系统的配置。
附图标记说明DS投影显示系统，D投影显示装置，1存储装置，2获取装置，3光输出装置，31光源，32透镜，35光通量调节装置，351平板部件，351a缝隙，352转轴，355控制装置，4光路长度控制装置，41、42调节反射部件，411、421镜面，412支点，413金属板，422转轴，45控制装置，47校正装置，451指令装置，452磁场发生器，5导光体，51、52、53、54反射器，511反射部件，511a镜面，58输出反射部件，581镜面，S屏幕，6(6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6-6、6-7、6-8、6-9)成像装置，70外壳，8投影面，81第一镜面，82第二镜面，TBL表格，Ld像素显示光，Au单元区域，Pu单元部分Pu，Ls水平面，Lm图像，Cg像素值，Cz深度值具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的实施例进行描述。注意，为了便于描述，相对于实际要素的尺寸和比例，已经改变了以下示出的附图中的构成要素的尺寸和比例。
A.第一实施例图1为示出了按照本发明第一实施例的投影显示系统DS的配置的框图。如图所示，投影显示系统DS包括投影显示装置D和具有投影面8的屏幕S。注意，在图1中，实箭头表示光线采用的路径，而虚箭头表示电信号(数据)采用的路径。
投影显示装置D用于将由多种颜色组成的彩色图像(以下称为显示图像)投影到屏幕S的投影面8上，并且包括存储装置1、获取装置2、光输出装置3，光路长度控制装置4和导光体5。存储装置1存储用于构成显示图像的每个像素的像素值Cg和深度值Cz。可以将各种类型的器件用作存储装置1，例如，包括并入了磁盘的硬盘装置、用于对以CD-ROM为代表的便携式记录介质进行驱动的装置或者半导体存储器，如RAM。
像素值Cg为表示由每个像素显示的内容的数值。例如，将红色、绿色和蓝色的等级值(gradation value)规定为像素值Cg。对于每个像素，深度值Cz(Z值)为表示观看者U应该感觉的深度的数值，并且，对深度值这样进行确定，使得深度值Cz越大，观看者U感觉到的深度越深(即观看者U感觉到事物越靠后)。换句话说，观看者U感觉到的深度越小，确定为深度值Cz的数值越小。用灰度级代表图像时像素的等级值或者通过进行对这些等级值进行各种校正而计算的数值被用作深度值Cz。在本实施例中，如图2所示，假设由排列在数量为m的水平行和数量为n的垂直列中的像素构成显示图像(m和n都为正整数)。为此，对于总数为“m×n”个像素中的每个像素将像素值Cg和深度值Cz存储在存储装置1中。获取装置2从存储装置1中顺序读出每个像素的像素值Cg和深度值Cz，并且将像素值Cg输出到光输出装置3，将深度值Cz输出到光路长度控制装置4。
光输出装置3按照从获取装置2输入的像素值Cg，输出每个像素的光线。如图1所示，光输出装置3包括光源31和透镜32。光源31输出每个像素的光线Ld(以下称为“像素显示光”)，光线Ld的波长分量与由像素值Cg指定的光亮度的红色、绿色和蓝色光对应。更具体地说，光源31具有与红、绿、蓝色对应的发光二极管，并且，按照像素值Cg为每种颜色指定的等级值，对与这些颜色对应的发光二极管的发光强度进行控制。透镜32为凸透镜(聚光透镜)，用于将从光源31输出的像素显示光Ld变换为大致平行的光。在这样的配置的基础上，光输出装置3按预定时间间隔(以下称为“单位间隔”)，顺序输出与多个像素中的每个像素对应的像素显示光Ld。在本实施例中，如图2中的箭头所示，按照单位间隔，从左到右，对每行用于输出像素显示光Ld的目标像素进行切换，并且，从上到下对目标行进行切换。即，如图3所示，从第一单位间隔开始到结束，输出与第一列的第一行中的像素对应的像素显示光Ld。一旦已经输出了属于第一行的n个像素中的每个像素的像素显示光Ld，则从第一列到第n列，将第二行中的每个像素的像素显示光Ld顺序输出，此后，对整个图像(一帧)重复这种输出操作。如果显示图像是由排列在时间轴上的多个静止图像组成的运动图像，则对整个显示图像重复这一系列操作。
如图1所示，从光输出装置3输出的像素显示光Ld通过光路长度控制装置3入射到导光体5上。这个导光体5用于将来自光输出装置3的、每个像素输出的像素显示光Ld引导到与屏幕S的投影面8上的像素对应的位置。在屏幕S的投影面8上划定了与构成显示图像的每个像素对应的单元区域Au。即，在投影面8上按照m个水平行和n个垂直列划定了单元区域Au，从而与显示图像中的像素阵列对应。由导光体5将与第j列(j为满足1≤j≤n的正整数)的第i行(i为满足1≤i≤m的正整数)中的像素对应的像素显示光Ld引导到位于投影面8上的第j列的第i行的单元区域Au。
如图1所示，导光体5具有反射器51和输出反射部件58。反射器51由一对相对的反射部件511构成，这对反射部件511按照彼此间隔一定距离布置，使得它们各自的板平面大致平行。在反射部件511的相对的平面上形成镜面511a。镜面511a对到达其表面的光线进行镜面反射(全反射)。基于这样的配置，来自光路长度控制装置4的、入射的像素显示光Ld在被镜面511a交替重复反射之后，从反射器51输出。输出反射部件58用于将从反射器51输出的像素显示光Ld反射到屏幕S的投影面8上，并且，输出反射部件58具有镜面581，用于对到达其表面的像素显示光Ld进行镜面反射。如上所述，由输出反射部件58反射的像素显示光Ld照射到投影面8的对应的单元区域Au上。
光路长度控制装置4用于按照像素的深度值Cz，改变从光输出装置3输出到投影面8的像素显示光Ld的光路长度。如果像本实施例中那样，应该被观看者感觉到的深度越大，被确定为深度值Cz的数值越大，则光路长度控制装置4使像素显示光Ld的光路长度改变，使得从获取装置2输入的深度值Cz越大，则光路长度越大。更详细地说，光路长度控制装置4按照像素的深度值Cz，改变从光输出装置3输出的每个像素的像素显示光Ld被反射器51的镜面511a反射的次数(以下称为“反射次数”)。这里，由于镜面511a的位置关系固定，因此，根据像素显示光Ld入射到反射器51上的角度和位置，反射次数不同。本实施例的光路长度控制装置4按照深度值Cz，改变像素显示光Ld入射到反射器51上的角度。更具体地说，光路长度控制装置4改变像素显示光Ld入射到反射器51上的角度，使得从获取装置2输入的深度值Cz越大，反射次数越多(使得深度值Cz越小，反射次数越少)。
图4为示出了光路长度控制装置4的具体配置的框图。如图1和图4所示，光路长度控制装置4具有调节反射部件41和控制装置45。调节反射部件41大致为矩形板部件，用于通过对像素显示光Ld进行反射，将从光输出装置3输出的像素显示光Ld引导到反射器51，并且，具有镜面411，用于对到达镜面411的表面上的像素显示光Ld进行镜面反射。这个调节反射部件41由投影显示装置D的外壳(没有示出)，通过支点412支撑，并且能够在支点412上沿着X方向和Y方向(相互成直角的方向)旋转。另外，由磁性体构成的金属板413被布置在调节反射部件41的、与支点412相对的一侧。
控制装置45用于根据从获取装置2输入的深度值Cz，对调节反射部件41的方向进行控制，并且，如图4所示，控制装置45具有指令装置451和多个磁场发生器452。磁场发生器452在指令装置451的控制下产生磁场，并且，磁场发生器452包括用于产生强度取决于所加的电压的磁场的线圈。指令装置451通过给磁场发生器452提供大小取决于深度值Cz的电压，产生强度取决于从获取装置2输入的深度值Cz的磁场。作为以这样的方式产生的磁场的结果，磁力作用在调节反射部件41的金属板413上，因此调节反射部件41被驱动，使调节反射部件41相对于水平面Ls的角度为取决于深度值Cz的角度θ。
为了进行驱动，指令装置451引用保持在存储装置(没有示出)中的表格TBL。如图5所示，在表格TBL中，对于可以从获取装置2输入的每个深度值Cz(Cz1，Cz2，...)，像素的位置与调节反射部件41振荡时的幅值Am(Am1，Am2)和对调节反射部件41进行驱动的内容(后面称为“驱动内容”)相关。在本实施例中，由于利用由磁场发生器452产生的磁场对调节反射部件41进行驱动，因此，将应该提供给磁场发生器452的电压规定为表格TBL的驱动内容。预先确定表格TBL的内容，使得每个像素的像素显示光Ld到达与投影面8上的像素对应的单元区域Au，并且，像素显示光Ld在反射器51中反射的次数取决于深度值Cz。指令装置451首先从表格TBL中检索从获取装置2输入的深度值Cz，并且从与这个深度值Cz相关的驱动内容中读出与由检索的Cz指向的像素对应的驱动内容。这里，无论何时输入构成单个显示图像的每个像素的深度值Cz，指令装置451都使计数器(没有示出)的计数递增，并且根据这个计数，识别像素的位置。或者，也可以是这样的配置，其中，获取装置2将像素的位置与深度值Cz一起通知指令装置451。然后，指令装置451通过将在读出的驱动内容中指定的电压提供给磁场发生器452，对调节反射部件41进行驱动。因此，调节反射部件41的角度θ与像素显示光Ld的输出同步地按照单位间隔，根据深度值Cz改变。注意，在后面的部分中，对调节反射部件41的角度θ按照单位间隔的微小改变以及与表格TBL中的深度值Cz相关的幅值Am进行描述。
以下对屏幕S的配置进行描述。图6为示出了从投影面8的前面看时，屏幕S的配置的平面图。从图6中的线I-I看的截面图与图1中示出的屏幕S的截面图相当。如图1和6所示，屏幕S包括投影面8，用于在观看侧(即，观看者所在的侧面)上反射从投影显示装置D输出的像素显示光Ld。这个投影面8是一个由沿着垂直方向交替布置的第一镜面81和第二镜面82组成的平面。如图1所示，作为被第一镜面81首先反射，然后又被第二镜面82反射的结果，在观看侧上输出从投影显示装置D输出的像素显示光Ld。第一镜面81是一个沿着与水平面大致平行的水平方向延伸的平面，而第二镜面82是一个与第一镜面81成规定角度α的、水平延伸的平面。因此，投影面8可以被看作由大量窄槽组成的平面，这些窄槽相当于第一镜面81和与第一镜面81形成角度α的第二镜面82的交叉点。在本实施例中，假设由第一镜面81与第二镜面82形成的角度α约为45度。按照这样的配置，观看者U将不会发觉他或她在投影面8上的反射图像。注意，在不考虑对构成显示图像的像素的排列(或者单元区域Au的排列)的情况下，对第一镜面81和第二镜面82的尺寸进行选择。例如，图1中示出的第一镜面81和第二镜面82间距P不必与单元区域Au的间距(即，一个单元区域Au的边缘与相邻单元区域Au的对应边缘之间的距离)一致。
在上述配置中，如图1所示，作为通过光路长度控制装置4的结果，从光输出装置3输出的、每个像素的像素显示光Ld，按照取决于深度值Cz的角度，入射到反射器51上，并且，被反射器51的镜面511a按照取决于深度值Cz的次数，反复进行镜面反射。在被输出反射部件58反射之后，在随后被第一镜面81和第二镜面82连续镜面反射到观看者U之前，像素显示光Ld到达投影面8。因此，观看者U观看到投影到投影面8(或者，更准确地说，投影面8的第二镜面82)上的像素显示光Ld的图像。另外，由于每个像素的显示光Ld在投影面8上的照射位置(单元区域Au)，按照观看者感觉不到的周期按照每个像素顺序进行切换，因此观看者U在投影面8上看到了显示图像的图像。
因此，在本实施例中，由于已经被反射取决于深度值Cz的次数(即，已经按照深度值Cz调节了光路长度)的像素显示光Ld的图像被投影到投影面8上，因此能够使观看者感觉到具有取决于深度值Cz的纵深感的图像。在这样的配置中，原则上不需要如传统立体技术中那样的、具有水平视差的立体图像。因此，可以在不被限制到水平视差的情况下，使观看者看到具有足够的纵深感的图像(例如，具有与真实景象相当的纵深感的图像)。此外，如专利文献1中所披露的，为了生成具有水平视差的多个图像，需要通过使对象的、从不同角度拍摄的图像合成，或者通过对平面图像进行各种立体处理，生成立体图像。但是，按照本实施例，可以不需要这些操作。另外，在使用由右眼图像与左眼图像组成的、经过合成的立体图像的情况下，由于需要包括由观看者在右眼图像和左眼图像中立体地感觉到的单个图像，因此观看者实际感觉到的图像的分辨率约为原始立体图像的分辨率的一半。相反，按照本实施例，由于不需要给显示图像赋以水平视差，因此能够显示具有高分辨率的高清图像。
在传统的立体技术中(例如，利用机构如双凸透镜或视差隔板(parallax barrier)使裸眼能够感觉到纵深感的技术)，能够感觉到自然的纵深感的观看位置受到限制。因此，观看者在其他位置感觉到的纵深感可能不自然，或者，能够感觉到自然的纵深感的人数受到严格限制。另外，即使能够使观看者U对图像的一部分(即中间部分)感觉到令人满意的三维感，观看者U感觉到的屏幕边缘的三维感可能不自然。相反，利用本实施例，不论观看者U的位置如何，都可以感觉到自然的纵深感，这是由于观看者U看到了已经被按照深度值Cz反射了数次的像素显示光Ld的图像。由于即使当图像被显示在大规模的投影面8上时，无论相对于投影面8的观看位置如何，都得到了自然的纵深感，因此，特别有利于在大量观看者观看图像的环境(例如，剧场)中显示图像。
顺便提及，像素显示光Ld到投影面8行进的光路长度越长，即，在反射器51中反射的次数越多，则投影到投影面8的单元区域Au上的并且被观看者看到的像素显示光Ld的图像的面积(即，像素显示光Ld的光通量的截面面积)越小。例如，如图7(a)所示，即使当在反射器51中的反射次数较小时，像素显示光Ld的图像Im遍布在整个单元区域Au上，如图7(b)所示，如果像素显示光Ld的光通量的截面面积由于像素显示光Ld在反射器51中被多次镜面反射而显著减小，则像素显示光Ld的图像Im将不会遍布在整个单元区域Au上(即，像素显示光Ld只照射到部分单元区域Au上)。在这种情况下，围绕相邻单元区域Au的边界，出现没有被光照射的部分，可能使观看者U感觉到图像的显示质量下降。在本实施例中，通过在每个单位间隔内细微地改变像素显示光Ld的行进方向，解决了这个问题。
即，如上所述，在已经将调节反射部件41驱动到取决于深度值Cz的角度θ之后，在每个单位间隔内，光路长度控制装置4的控制装置45按照取决于深度值Cz的幅值Am，使调节反射部件41沿着X和Y方向振动。即，如图3所示，从获取装置2输入的深度值Cz越大(即，如图7(b)所示，在反射器51中反射的次数越大)，则控制装置45使调节反射部件41振动的幅值Am越高。这里，如上所述，在表格TBL中，幅值Am与深度值Cz相关。构成控制装置45的指令装置451通过查询表格TBL，对深度值Cz和取决于像素位置的幅值Am进行识别，并且，对加到磁场发生器452的电压进行控制，使得调节反射部件41按照幅值Am振动。现在，设想这样的配置，其中，当调节反射部件41沿着X方向旋转时，像素显示光Ld的图像Im沿着图7(b)中的X方向移动，当调节反射部件41沿着Y方向旋转时，像素显示光Ld的图像Im沿着图7(b)中的Y方向移动。如果在这样的配置的基础上，调节反射部件41沿着X和Y方向轻微振动，则如图7(b)中的箭头所示，像素显示光Ld的图像Im将在整个单元区域Au上移动。设想这个像素显示光Ld的图像Im以比观看者U能够感觉到的速度高的速度移动。因此，当图像Im被瞬间看到时，尽管只有部分单元区域Au被照射，如图7(b)所示，但是观看者U感觉到图像Im好象遍布整个单元区域Au。因此，按照本实施例，不管像素显示光Ld的光路长度(即，在反射器51中反射的次数)如何，都能够实现极好的显示质量。注意，如根据以上描述清楚的，在表格TBL中，为每个深度值Cz确定幅值Am的值，使得到达投影面8的像素显示光Ld的图像Im在整个单元区域Au上移动。例如，为“0”的幅值Am与这样的深度值Cz相关，在这个深度值Cz下，即使不使调节反射部件41振动，像素显示光Ld的图像Im也遍布整个单元区域Au，如图7(a)所示，而取决于深度值Cz的幅值Am与这样的深度值Cz相关，如图7(b)所示，在这个深度值Cz下，像素显示光Ld的图像Im只在部分单元区域Au上分布到这样的程度，即，图像Im不随着运动跨越单元区域Au的外围边界。
以这样的方式，按照本实施例，由于不论在反射器51中的反射次数如何，都能够使像素显示光Ld的图像Im遍布整个单元区域Au，因此能够抑制由像素显示光Ld的光通量的截面面积减少而引起的显示质量下降。
B.第二实施例以下对按照本发明第二实施例的投影显示系统DS的配置进行描述。除了光路长度控制装置4的模式以外，这个投影显示系统DS的配置与上述第一实施例相同。考虑到这一点，给与上述第一实施例相同的构成要素附上相同的附图标记，并且因此省略了对这些要素的描述。
图8示出了按照本实施例的光路长度控制装置4的配置。与上述的第一实施例中的调节反射部件41相似，图中示出的调节反射部件42用于通过对光线进行反射，将从光输出装置3输出的像素显示光Ld引导到反射器51。这个调节反射部件42是一个大致被水平支撑，以便能够在转轴422上旋转的盘形部件，并且，这个调节反射部件42具有用于对到达其表面的像素显示光Ld进行镜面反射的镜面421。控制装置45使调节反射部件42在转轴422上按照取决于深度值Cz的角度旋转。例如，控制装置45具有输出轴被耦合到转轴422的电动机和将这个输出轴的转角控制为取决于深度值Cz的角度的电路。
调节反射部件422的表面大致为螺旋形，其相对于水平面的角度根据圆周位置连续变化。即，在从图8中的线IXa-IXa看的截面中，如图9(a)所示，镜面421按照相对于水平面Ls的角度θ1倾斜，而在从图8中的线IXb-IXb看的截面中，如图9(b)所示，镜面421按照比相对于水平面Ls的角度θ1小的角度θ2倾斜。另外，在从图8中的线IXc-IXc看的截面中，如图9(c)所示，镜面421按照相对于水平面Ls的比角度θ2小的角度θ3倾斜。在像素显示光Ld垂直向下行进之后到达调节反射部件42的情况下，不论调节反射部件42的转角如何，像素显示光Ld从光输出装置3输出的位置固定。因此，如图9(a)到(c)所示，像素显示光Ld入射到镜面421上的角度按照根据深度值Cz确定的、调节反射部件42的转角变化。因此，与第一实施例相似，像素显示光Ld在沿着取决于调节反射部件42的转角的方向(即，取决于深度值Cz的方向)行进之后，入射到反射器51上。
控制装置45按照深度值Cz改变调节反射部件42的转角，使得深度值Cz越大，则像素显示光Ld在反射器51中反射的次数越多。更详细地说，在本实施例的表格TBL中，将调节反射部件42的转角规定为与深度值Cz对应的驱动内容(见图5)。控制装置45从表格TBL中检索与从获取装置2输入的深度值Cz相关的转角，并且利用这个检索的转角使调节反射部件42旋转。注意，调节反射部件42按照深度值Cz轻微振动(即，以转轴422为中心的轻微振动)，以便使像素显示光Ld的图像Im遍布整个单元区域Au的情况与上述的第一实施例相似。
以这样的方式，由于也是按照深度值Cz对像素显示光Ld被反射的次数进行控制，因此，在本实施例中，得到了与第一实施例相似的效果。另外，按照本实施例，由于可以通过对调节反射部件42的转角进行控制来改变反射次数，因此，可以利用比上述第一实施例简单的配置，以很高的精度和可靠性，对像素显示光Ld行进的方向进行调节。
C.第三实施例以下对按照本发明第三实施例的投影显示系统DS的配置进行描述。注意，除了表格TBL的内容以外，这个投影显示系统DS的配置与上述的第一实施例相同。考虑到这一点，给与上述的第一实施例相同的构成要素附上相同的标号，并且因此省略了对这些要素的描述。
在按照第一实施例的配置的基础上，按照像素显示光Ld投影到的单元区域Au与输出反射部件58之间的位置关系，像素显示光Ld从输出反射部件58到投影面8的光路长度Lb(以下称为“输出光路长度”)不同。例如，如图10(a)和10(b)所示，设想这样的情况，其中，将投影显示装置D斜着布置在投影面8的水平中心之上。注意，图10(b)相当于从图10(a)的左侧观察投影面8的图。在这种情况下，像素显示光Ld到位于投影面8的左下角和右下角的单元区域Au1(即，位置距离输出反射部件58最远的单元区域Au)的输出光路长度Lbmax比到位于投影面8的顶部中心的单元区域Au(即，位置距离输出反射部件58最近的单元区域Au)的光路长度Lbmin长。因此，即使在反射器51中的反射次数按照深度值Cz改变，按照像素显示光Ld的投影位置，这个像素显示光Ld从光输出装置3到投影面8的光路长度(即，包括输出光路长度的总光路长度)也会与取决于深度值Cz的光路长度不同。在这种情况下，观看者不能感觉到直接反映深度值Cz的、自然的纵深感。具体地说，由于投影面8越大，最大输出光路长度Lbmax与最小输出光路长度Lbmin之间的差别越大，因此，这个问题变得更加突出。本实施例是解决这个问题的一种方式。
如上面关于第一实施例所述，将用于每个深度值Cz的驱动内容存储在控制装置45的表格TBL中，使得在反射器51中的反射次数取决于深度值Cz。另外，在本实施例中，对表格TBL的驱动内容进行选择，以便根据像素的像素显示光Ld的投影位置，对输出光路长度方面的差异进行补偿。以下进行详细描述。
现在，在不反映输出光路长度Lb的差别的情况下，将“L(Cz)”作为选择的光路长度，以便只与深度值Cz(在上述的第一实施例中，从光输出装置3到投影面8的光路长度)成比例，并且，将“Lbij”作为第j列的第i行中的像素的输出光路长度(即，从输出反射部件58到第j列的第i行中的单元区域Au的距离)。在本实施例中，对表格TBL的驱动内容进行选择，使得从光输出装置3，经过调节反射部件41和反射器51，到输出反射部件58的光路长度(以下称为“前投影光路长度”)La，等于取决于深度值Cz的光路长度与通过从最大输出光路长度Lbmax中减去取决于像素的输出光路长度Lbij而得到的光路长度差ΔL的和。即，这样确定调节反射部件41的角度θ，使得在像素显示光Ld按照取决于这个角度θ的入射角入射到反射器51的情况下，(前投影光路长度La)＝(取决于深度值Cz的光路长度L(Cz))+(光路长度差ΔL)＝(取决于深度值Cz的光路长度L(Cz))+{(最大输出光路长度Lbmax)-(每个像素的光路长度Lbij)}。
按照这样的配置，每个像素从光输出装置3到投影面8的光路长度(以下称为“总光路长度”)L为(总光路长度L)＝(前投影光路长度La)+(每个像素的光路长度Lbij)＝(取决于深度值Cz的光路长度L(Cz))+{(最大输出光路长度Lbmax)-(每个像素的输出光路长度Lbij)}+(每个像素的输出光路长度Lbij)＝(取决于深度值Cz的光路长度L(Cz))+(最大输出光路长度Lbmax)。按照这样的方式，由于不论像素显示光Ld被投影的单元区域Au的位置如何，总光路长度L为取决于深度值Cz的光路长度L(Cz)与最大输出光路长度Lbmax之和，因此对在每个像素的输出光路长度Lb方面的差异进行补偿。举例来说，如果给像素以相同的深度值Cz，由于不论各个像素显示光Ld被投影的单元区域Au的位置如何，各个像素显示光Ld的总光路长度L大致相同，因此，不论像素的位置如何，观看者U感觉到一样的纵深感。即，本实施例中的控制装置45起到按照像素显示光Ld的投影位置，对与像素对应的像素显示光Ld的光路长度进行校正的作用。
作为本实施例的结果，也可以得到与前面的实施例相似的效果。另外，按照本实施例，由于对在取决于投影显示装置D与投影面8之间的位置关系的输出光路长度Lb方面的差别进行了补偿，因此能够使观看者U感觉到直接反映每个像素的深度值Cz的深度。注意，尽管这里对按照第一实施例的投影显示装置D进行了说明，但是，也可以利用按照第二实施例的投影显示装置D中的相似的配置，对输出光路长度Lb方面的差异进行补偿。
顺便提及，按照投影显示装置D与投影面8之间的位置关系(具体地说，也就是，输出反射部件58与每个单元区域Au之间的距离)，确定输出光路长度Lb。因此，在已经假设按照规定的关系布置投影显示装置D和投影面8，并且根据这些光路长度选择表格TBL中的驱动内容的情况下，预先选择像素的输出光路长度Lbij和最大输出光路长度Lbmax。但是，基于这样的配置，如果投影显示装置D与投影面8之间的位置关系与希望的位置关系不同，则不能对输出光路长度方面的差异进行适当的补偿。因此，还可以采用这样的配置，其中，在根据这些光路长度选择表格TBL中的驱动内容之前，控制装置45对投影显示装置D与投影面8之间的位置关系进行识别，并且针对识别的位置关系计算像素的输出光路长度Lbij和最大输出光路长度Lbmax。例如，可以采用这样的配置，其中，控制装置45根据来自观看者U的指令，识别投影显示装置D与投影面8之间的位置关系。按照这样的配置，不论投影显示装置D与投影面8之间的位置关系如何，都能够对输出光路长度Lb进行适当补偿。
注意，尽管在本实施例中说明了对表格TBL中的驱动内容进行选择，以便对像素的输出光路长度方面的差异进行补偿这样的配置，但是，对输出光路长度方面的差异的补偿是任意的。例如，还可以采用这样的配置，其中，按照被像素的像素显示光Ld投影的单元区域Au的位置，对深度值Cz进行校正。例如，如图11所示，可以给控制装置45的上游提供按照像素的位置，对从获取装置2输出的深度值Cz进行校正的校正装置47。这个校正装置47对从获取装置2输出的深度值Cz进行校正，使得输出光路长度Lb越长，深度值Cz越小(即，使得输出光路长度Lb越短，深度值Cz越大)。即，在投影到单元区域Au上的像素显示光Ld远离投影显示装置D的情况下，由于输出光路长度Lb较长，因此是深度值Cz显著增加(观看者U感觉到较大的深度)。因此，在图11所示的配置中，预先从像素的深度值Cz中，减去由像素显示光Ld行进输出光路长度Lb而导致的、增加的纵深感。利用这样的配置，通过对像素的输出光路长度Lb方面的差异进行补偿，也能够实现自然的纵深感。
D.第四实施例以下对按照本发明第四实施例的投影显示系统DS的配置进行描述。在以上的第一实施例中，对这样的配置进行了说明，其中，在深度值Cz较大的情况下，通过使像素显示光Ld的行进方向轻微振动，使像素显示光Ld的图像Im遍布整个单元区域Au。相反，在本实施例中，通过按照深度值Cz调节从光输出装置3输出的像素显示光Ld的光通量的截面面积，使图像Im遍布整个单元区域Au。注意，除了用于解决在像素显示光Ld的光路长度中的光通量的截面面积减小的配置以外，按照本实施例的投影显示系统DS的配置与上述的第一实施例相同。考虑到这一点，给与上述的第一实施例相同的构成要素附上相同的标记，并且因此省略了对这些要素的描述。
如图12所示，除了与第一实施例相同的光源31和透镜32以外，本实施例的光输出装置3还包括光通量调节装置35。这个光通量调节装置35按照从获取装置2输出的深度值Cz，对从透镜32输出的、平行的像素显示光Ld的光通量截面面积进行调节。更详细地说，光通量调节装置35包括平板部件351和控制装置355。平板部件351是一个大致被水平支撑，以便能够在转轴352上旋转的盘形部件，并且，至少与透镜32相对的平板表面是由不允许光通过的材料(具有光反射性或光吸收性的材料)制成的。另外，平板部件351具有沿着圆周围绕转轴352的缝隙351a。形成这样的缝隙351a，使得缝隙宽度W按照圆周位置连续变化。例如，如图12所示，在缝隙351a的一端的缝隙宽度Wa大于另一端的缝隙宽度Wb。控制装置355使平板部件351在转轴352上按照取决于深度值Cz的角度旋转。例如，控制装置355具有输出轴被耦合到转轴352的电动机和将这个输出轴的转角控制为取决于深度值Cz的角度的电路。
与第一实施例相似，尽管在本实施例中，从光源31和透镜32输出的像素显示光Ld的位置也是固定的，但是，从透镜32输出的像素显示光Ld的光通量截面面积比上述的第一实施例大。提供平板部件351，以便横切从透镜32输出的像素显示光Ld，并且，在这样的位置形成缝隙351a，即，通过缝隙351a，透镜32的光轴沿围绕转轴352的半径方向通过。因此，从透镜32照射到平板部件351的像素显示光Ld的一部分有选择地通过缝隙351a，并且入射在光路长度控制装置4上，而剩余的光线被平板部件351的表面吸收或反射。由于缝隙宽度W如上所述沿着圆周方向连续变化，因此入射在光路长度控制装置4上的像素显示光Ld的光通量截面面积在经过缝隙351a之后，按照平板部件351的转角变化。
基于这样的配置，控制装置355使平板部件351的转角变化，使得入射在光路长度控制装置4上的像素显示光Ld的光通量截面面积取决于深度值Cz。例如，控制装置355使平板部件351按照深度值Cz旋转，使得深度值Cz越大，则像素显示光Ld的光通量截面面积越大(即，使得深度值Cz越小，则像素显示光Ld的光通量截面面积越小)。这里，对在最大深度值Cz(即，使在反射器51中的反射次数最大)情况下的、缝隙351a的最大缝隙宽度Wa进行选择，使得经过这个部分之后到达投影面8的像素显示光Ld的图像Im遍布整个单元区域Au。对在最小深度值Cz(即，使在反射器51中的反射次数最小)情况下的、缝隙351a的最小缝隙宽度Wb进行选择，使得经过这个部分之后到达投影面8的像素显示光Ld的图像Im落在单元区域Au以内。因此，作为按照深度值Cz对平板部件351的转角进行控制的结果，不论深度值Cz如何(即，不论在反射器51中的反射次数如何)，到达投影面8的像素显示光Ld的图像Im遍布整个单元区域Au。注意，控制装置355按照深度值Cz对平板部件351的转角进行控制的配置是任意的。例如，还可以采用这样的配置，使得预先存储使深度值Cz与转角相关的表格，并且，对平板部件351进行控制，以便转到与从获取装置2输入的深度值Cz相关的转角，或者，通过对从获取装置2输入的深度值Cz进行规定的运算，计算平板部件351的转角，并且，对平板部件351进行驱动，以便转到计算的转角。
按照本实施例，除了得到与上述的第一实施例相似的效果以外，由于不论在反射器51中的反射次数如何，都能够使像素显示光Ld的图像Im遍布整个单元区域Au，因此抑制了显示质量下降。另外，假设上述的第一实施例需要用于使调节反射部件41轻微振动的配置，而本实施例的有利之处在于，利用简单的配置实现了上述效果，在这个配置中，按照深度值Cz对平板部件351的转角进行控制。注意，尽管这里对按照第一实施例的投影显示装置D进行了说明，但是，利用与按照第二和第三实施例的投影显示装置D的配置相似的配置，对显示质量方面的下降也进行了抑制。此外，除了像上述的第一实施例中那样的，用于使调节反射部件41(或者第一实施例的调节反射部件42)按照深度值振动的配置以外，还可以提供按照本实施例的光通量调节装置35。
E.第五实施例以下对按照本发明第五实施例的投影显示系统DS的配置进行描述。除了屏幕S的配置以外，这个投影显示系统DS的配置与上述的第一实施例相同。考虑到这一点，给与上述的第一实施例相同的构成要素附上相同的标号，并且因此省略了对这些要素的描述。
被输出反射部件58反射的像素显示光Ld入射到投影面8的第一镜面81的角度根据投影显示装置D与投影面8之间的位置关系而不同。例如，当投影显示装置D与投影面8之间的位置关系如图10(a)和(b)所示时，像素显示光Ld入射到位于投影面8的左下角和右下角中的单元区域Au1中的第一镜面81的角度(由第一镜面81的法线与入射方向形成的夹角)大于像素显示光Ld入射到位于投影面8的水平中心的单元区域Au2中的第一镜面81的角度。为此，基于这样的配置，其中，与上述的第一实施例中的配置相同，第一镜面81是一个与水平面大致平行的均匀平面，从第一镜面81输出的、通过第二镜面82的像素显示光Ld的行进方向会根据在投影面8上的位置而产生差别。由于对于投影面8上的每个位置，在观看侧输出的光线的强度和方向不同，因此，在这种情况下，观看者U将这种情况感觉为图像显示不均匀。具体地说，如果使用很大的屏幕S，由于像素显示光Ld在第一镜面81上的入射角根据投影面8上的位置而发生很大变化，因此这个问题变得更突出。本实施例是解决这个问题的一种方式。注意，在以下描述中，设想这样的情况，其中，投影显示装置D和屏幕S处在图10(a)和10(b)所示的位置关系。
图13(a)为示出了本实施例的、从投影面8的前面看的屏幕S的配置的平面图。图13(b)示出了图13(a)中被虚线包围的部分的放大图。注意，在图13(b)中，尽管只示出了从投影面8的中心线开始的左侧部分，但是，投影面8的右侧部分具有关于中心线C1对称的配置。如这些图中所示，就由交替布置的第一镜面81和第二镜面82组成的投影面8而言，本实施例中的屏幕S与上述的第一实施例的屏幕S相同。但是，由第一镜面81与水平面Ls形成的夹角根据投影面8上的位置而不同。
如图13(b)所示，第一镜面8被沿着水平方向分成多个部分Pu(以下称为“单元部分”)。注意，尽管可以将通过对第一镜面81的每个单元区域Au进行分割而获得的部分用作单元部分Pu，但也可以独立于单元区域Au来选择单元部分Pu的尺寸。按照像素显示光Ld在各个单元部分Pu上的入射角，为每个单元部分Pu选择每个单元部分Pu的表面(即，第一镜面81)与水平面Ls形成的夹角β(例如，βb，βc)。更详细地说，为每个单元部分Pu选择与水平面Ls形成的夹角β，使得在被第二镜面82反射之后，在观看侧，将单元部分Pu的反射光平行输出。例如，假设这样的情况，其中，从与投影面8垂直的方向看，第一镜面81的反射光在垂直行进之后，到达第二镜面82。由于像素显示光Ld沿着与水平面Ls大致垂直的方向入射到图13(a)的部分A中所示的单元部分Pu上，因此这个单元部分Pu是一个与图13(b)的部分A中所示的水平面Ls大致平行的平面。如图13(b)的部分B所示，像素显示光Ld沿着与水平面Ls的法线成夹角γb的方向入射到图13(a)的部分B中所示的单元部分Pu上。为此，部分B所示的单元部分Pu是一个与水平面Ls成夹角βb平面。如从图13(b)清楚地看到的，部分B的夹角βB约为像素显示光Ld的夹角γb的一半。出于相同的原因，图13(b)的部分C中示出的单元部分Pu与水平面Ls形成的夹角βc约为到达这个部分的像素显示光Ld与水平面Ls的法线形成的夹角γc的一半。由于位置距离投影面8的中心线C1越远，到达每个单元部分Pu的像素显示光Ld与水平面Ls的法线形成的夹角γ(例如，γb，γc)越大，因此对每个单元部分Pu与水平面Ls形成的夹角β这样进行选择，使得位置距离投影面8的中心线C1越远，则夹角β越大。注意，尽管这里示出了单元部分Pu沿着投影面8的水平方向倾斜，但是，也可以根据相似的观点，选择单元部分Pu沿着投影面8的前后(anteroposterior)方向倾斜。即，如本实施例中那样，在将投影显示装置D斜向布置在投影面8之上的情况下，对每个单元部分Pu与水平面Ls形成的前后夹角进行选择，即，位置到投影面8的底部越近，则这个夹角越大(位置到投影面8的顶部越近，则这个夹角越小)。
在本实施例中，以这样的方式，由于不论在投影面8上的什么位置，都能够沿着观看侧的预期的方向输出像素显示光Ld，因此能够在投影面8中的所有部分中，使被观看者看的图像的显示质量均匀。换句话说，可以在保持显示不均匀被抑制的、高水平的显示质量的同时，将投影面8放大。注意，尽管这里对按照第一实施例的投影显示装置D进行了说明，但是，利用按照第二到第四实施例的投影显示装置D中的相似的配置，也能够抑制显示不均匀。
顺便提及，这里在已经假设投影显示装置D与投影面8处在希望的位置关系的情况下，对预先使单元部分Pu的角度固定的配置进行了说明。但是，在这样的配置的基础上，如果投影显示装置D与投影面8的位置关系与希望的位置关系不同，则不能对显示不均匀进行适当的抑制。因此，可能采用这样的配置，其中，对投影面8中的单元部分Pu的角度随意进行调节。例如，可以采用这样的配置，其中，通过以薄片的形式排列大量微反射镜元件构成投影面8，并且，没有示出的控制装置对微反射镜元件中的微反射镜的角度单独进行控制。基于这样的配置，一旦观看者已经输入了投影显示装置D与投影面8之间的位置关系，则控制装置根据输入的位置关系，为投影面8的每个单元部分Pu计算像素显示光Ld的入射角，并且按照这些入射角对微反射镜的角度进行调节。按照这样的配置，不论投影显示装置D与投影面8之间的位置关系如何，都能够适当地抑制投影面8中的显示不均匀。
F.第六实施例以下对按照本发明第六实施例的投影显示系统DS的配置进行描述。除了屏幕S的配置以外，这个投影显示系统DS的配置与上述的第一实施例相同。考虑到这一点，给与上述的第一实施例相同的构成要素附上相同的标号，并且因此省略了对这些要素的描述。
在第二镜面82为如在上述的第一实施例中所示的平面(见图1)这样的配置的基础上，由于来自第一镜面81的入射光在被沿着投影面8的法线方向反射之后到达观看者，因此位于屏幕S前的观看者能够观看到预期的、具有三维感的图像。但是，如果观看者从斜向(左/右斜或上/下斜)观看显示在屏幕S上的图像，观看者也许不能看到图像，这是因为被屏幕S反射的光线没有沿着那个方向输出，或者，由于光线强度不足。
在本实施例中，如图14(a)所示，对于每个单元区域Au，通过使第二镜面82成为曲面，克服了这个缺点。注意，图14(a)将从与投影面8垂直的方向(即，水平方向)看的第一镜面81和第二镜面82的正视图、在垂直截面(B-B’线的截面)截取的这些镜面的侧视图以及从水平截面(C-C’线的截面)看的侧视图集中表示。如图所示，与每个单元区域Au对应的第二镜面82是一条光滑曲线，其中心附近比其外围更向观看方突出(即，其为这样的表面，其沿着水平或垂直方向的截面边缘形成曲线)。按照这样的配置，由于来自第一镜面81的入射光不仅沿着屏幕S的法线方向输出，而且分散到很宽的区域(例如，从屏幕S斜向看)，因此，还使取决于显示图像的足够的反射光斜向到达屏幕S的观看者。
注意，这里设想这样的情况，其中，观看者从左/右或上/下斜向相对于屏幕S的法线来观看图像，假如在屏幕S以上或以下的观看者的位置基本上是固定的，则几乎不需要相对于屏幕S的法线向上或向下反射光线。因此，在这种情况下，如图14(b)所示，第二镜面82的表面可以是仅具有水平弯曲的曲线，而不是图14(a)所示的配置(即，只有水平截面(线C-C’)的边缘形成曲线，而垂直截面(线D-D’)的边缘是直线)。按照这样的配置，由于可以使来自第一镜面81的入射光沿着与屏幕S的法线构成水平角(即，从屏幕S左/右斜向看)的方向分散地输出，因此也可以使取决于显示图像的足够的反射光，从左或右斜向到达屏幕S的观看者。另外，如图14C所示，在光线相对于屏幕S的法线向上或向下斜向输出的情况下，第二镜面82的表面可以是仅具有垂直曲率的曲面(即，垂直截面(线F-F’)的边缘形成曲线，而水平截面(线E-E’)的边缘是直线)。
G.第七实施例尽管在上述实施例中对这样的配置进行了说明，其中，由单个投影显示装置D将图像投影到单个投影面8上，投影面8与投影显示装置D之间的对应关系是任意的。在本实施例的投影显示系统DS中，如图15所示，多个投影显示装置D将图像投影到单个投影面8(屏幕S)上。注意，给与上述的第一实施例相同的构成要素附上相同的标号，并且因此省略了对这些要素的描述。
在这样的配置中，投影显示装置D将图像投影到投影面8被划分成的多个区域中的每个区域上。按照这样的配置，与只使用单个投影显示装置D时相比，可以将投影面8放大。注意，尽管也可以采用每个投影显示装置D独立地包括图1所示的所有构成要素的配置，但是，如图15所示，也可以是这样的配置，其中，提供用于对投影显示装置D的运行进行全面管理的管理装置86。这个管理装置86包括出自图1所示的构成要素的存储装置1、获取装置2和控制装置45，并且，向投影显示装置D输出像素值Cg和深度值Cz。图15所示的每个投影显示装置D具有光输出装置3、调节反射部件41和导光体5。按照这样的配置，不需要给每个投影显示装置D单独设置获取装置2和控制装置45，由此能够简化配置并减少制造成本。另外，不必使整个屏幕S成为整体。例如，如果使用由多个相互连接的部分组成的屏幕S，则可以方便地将投影面8放大。例如，如果应用这样的配置，其中，如图15所示，多个投影显示装置D将图像投影到单个投影面8上，则也可以实现利用以下示出的模式中的任何模式显示图像的投影显示系统DS。
G-1.第一模式在本模式中，从总共九个投影显示装置D将具有共同对象的九种图像，分别投影到屏幕S的投影面8上。如图16所示，通过利用总共九个成像装置6(6-1，6-2，6-3，6-4，6-5，6-6，6-7，6-8和6-9)对共同对象Ob进行成像，生成九种图像。从对象Ob看，这些成像装置6被分布在彼此不同的位置(具体地说，从对象Ob看的方向彼此不同)。即，成像装置6-1被面对对象Ob，斜向布置在对象Ob的左上方，成像装置6-2被斜向布置在对象Ob的上方，成像装置6-3被斜向布置在对象Ob的右上方，成像装置6-4被斜向布置在对象Ob的右方，成像装置6-5被布置在对象Ob的前方，成像装置6-6被布置在对象Ob的左方，成像装置6-7被斜向布置在对象Ob的左下方，成像装置6-8被斜向布置在对象Ob的下方，成像装置6-9被斜向布置在对象Ob的右下方。被这些成像装置拍摄的图像被分别输入到不同的投影显示装置D，并且被投影到投影面8上。投影显示装置D从与成像期间的成像装置6的位置对应的位置，将图像投影到投影面8上。即，输入有被成像装置6-1拍摄的图像的投影显示装置D从投影面8的左上方斜向地投影图像，输入有被成像装置6-2拍摄的图像的投影显示装置D从投影面8的上方斜向地投影图像，输入有被成像装置6-3拍摄的图像的投影显示装置D从投影面8的右上方斜向地投影图像。相似地，也按照成像装置6的位置，对其它投影显示装置D的位置进行选择。按照本模式的投影显示系统DS，由于从不同位置拍摄的对象Ob的图像的反射光到达位于相对于投影面8的这些位置的观看者，因此，不论观看者相对于投影面8的位置如何，都能够使观看者感觉到具有自然三维感的图像。
注意，尽管这里对这样的配置进行了说明，其中，共同对象Ob的被拍摄的图像被从投影显示装置D投影到投影面8上，但是，也可以从每个投影显示装置D投影独立的图像。例如，可以从独立的投影显示装置将不同的图像投影到投影面8上，如，由电视广播在不同频道上提供的节目的图像，或者从图像回放装置如磁带录象机输出的图像。按照这样的配置，根据观看者相对于投影面8的位置，能够看到不同的图像。此外，尽管在图16中说明了这样的配置，其中，从九个成像装置6对对象Ob进行成像，但是，成像装置的数量是任意的。因此，用于将被成像装置6拍摄的图像投影到屏幕S上的投影显示装置D的数量也是任意的。
G-2.第二模式尽管在上述实施例中对这样的配置进行了说明，其中，投影面8大致是一个平面，但是，按照本模式的投影显示系统DS包括大致为圆筒形的屏幕S，其投影面8是一个曲面，如图17所示，并且，总体上，其外形大致为圆柱体。如图所示，投影显示系统DS具有空心外壳70。这个外壳70包括设置在地面上的、大致为盘形的支撑座71；大致为圆筒形的防护部件73，被固定到支撑座71上，大致垂直地竖直站立，使得大致为环形的端面中的一个沿着支撑座71的上表面的边缘；以及支撑盖75，被固定到防护部件73的另一个端面，以便阻挡防护部件73的开口。利用具有透光性的材料(即透明部件)构成防护部件73，使观看者能够通过防护部件73看到外壳70的里面。支撑座71和支撑盖75没有透光性(即不透明部件)。支撑盖75的与支撑座71相对的板平面为具有光反射性的反射面751(即，板平面垂直向下)。例如，将反射板粘到支撑盖75的面对支撑座71的板平面上。
大致形成为圆筒形的屏幕S被安置在这个外壳70里面，这个屏幕S的外表面(即，面对防护部件73的板平面)形成投影面8。另外，在大致为圆筒形的屏幕S里面，布置多个投影显示装置D。投影显示装置D被布置在支撑座71的上表面上，使得从输出反射部件58输出的光线到达支撑盖75的反射面751。基于这样的配置，从投影显示装置D输出的光线在被支撑盖75的反射面751反射之后，到达屏幕S的投影面8，并且从这里，光线经过防护部件73，并且输出到外壳70的外面。作为看到这个输出光线的结果，位于外壳70外面的观看者感觉到具有三维感的图像。注意，对多个投影显示装置D中的每一个的位置和方向进行选择，使得从每个装置输出的光线分散地照射到屏幕S的投影面8上，或者，使得光线照射在屏幕S的整个投影面8上更好。按照这样的配置，用户能够看到围绕外壳70的、360度的具有三维感的图像。
注意，在图17中，尽管全部用透明材料制成构成外壳70的侧面的上述防护部件73，但是，与防护部件73的、从屏幕S的上端面到支撑座75的段对应的部分731也可以是不透明的。例如，可以采用利用没有透光性的部件(即，具有不透明性的部件)覆盖图17中所示的配置的部分731的配置。按照这样的配置，由于能够阻挡被反射面751反射并在不经过投影面8的情况下行进到外壳70的外面的光线，因此能够提高在投影面8上的显示图像的能见度。
另外，尽管这里对从屏幕S的外面观看图像的配置进行了说明，但是，在将屏幕S制成大到足以使观看者进入里面之后，也可以采用观看者从屏幕S的里面观看图像的配置。在这种配置中，屏幕的内表面(即，在面对防护部件的板平面的相对侧的板平面)形成投影面8，并且布置多个投影显示装置D，使得从投影显示装置D输出的光线经过反射面到达投影面8。注意，可以采用这样的配置，其中，将投影显示装置D布置在屏幕S的外表面(即，在夹在屏幕S的外表面与防护部件之间的空间中)。另外，尽管对按照本模式的、将屏幕S安置在外壳内的配置进行了说明，但是，也可以将这个外壳省去。
H.修改可以对上述实施例进行各种修改。具体的修改模式如下。注意，可以采用将上述实施例与以下的模式组合的配置。
(1)虽然在上述的第一实施例中对由彼此相对布置的反射部件511构成的反射器51进行了说明，但是，在本发明中，反射器的配置是任意的。例如，如图18(a)所示，可以将具有形成在内表面上的镜面511a的管状部件(这里为圆筒形)用作反射器52。在这样的配置中，从光路长度控制装置4输出的像素显示光Ld入射到反射器52的里面，在被在反射器52的内表面上形成的镜面511a连续反射之后，到达输出反射部件58。另外，并不绝对需要使反射器中的镜面511a彼此平行。例如，可以采用反射部件511相对，其间的距离根据位置变化的反射器53(即，一个反射部件511相对于另一个反射部件511倾斜的反射器53)，如图18(b)所示，或者，如图18(c)所示，可以将直径从一端到另一端连续变化的(锥形)管形部件用作反射器54。即，对本发明中的反射器的具体模式没有特别的限制，只要配置具有彼此相对的反射面(镜面511a)即可。另外，尽管在上述实施例中，对从反射器51(或52，53，54)输出的光线通过输出反射部件58被输出到屏幕S的配置进行了说明，但是，也可以是从反射器51输出的光线直接到达屏幕S的配置(即，不经过其它部件如输出反射部件58)。
(2)在上述实施例中，尽管对将不同颜色的发光二极管用作光源31的光输出装置3进行了说明，但是，这个装置的配置是任意的。例如，可以将由输出白光的照明器(背光)以及将与红、绿、蓝色的部分对应的光强度调节到由像素值Cg规定的光强度的LCD板组成的装置用作光源31。简而言之，对光源31的具体配置没有特别的限制，只要光源31输出波长成分对应于具有光强度取决于像素值Cg的不同颜色的像素显示光Ld即可。注意，在显示单色图像的投影显示装置D中，不需要用于对每种颜色的光强度进行调节的配置。按照取决于规定为像素值Cg的等级的光强度输出像素显示光Ld的配置是足够的。由此也可以明白，“像素值”等同于在显示彩色图像的配置中表示用于不同颜色的光强度的信息，并且，等同于在显示单色图像的配置中表示等级(gradation)的信息。另外，在上述实施例中示出的透镜32不是本发明的必要要素，并且因此可以被省去。
(3)在上述实施例中，尽管对获取装置2从存储装置1中读取像素值Cg和深度值Cz的配置进行了说明，但是，获取装置2获得像素值Cg和深度值Cz的配置不限于此。例如，可以是这样的配置，其中，只将用于每种颜色的像素值Cg存储在存储装置1中，并且获取装置2根据这些像素值Cg计算深度值Cz。例如，也可以是这样的配置，其中，对由像素值Cg指定的红、绿、蓝色的等级值相应加权，此后，通过对这些等级值求和计算灰度级，并且，将计算的灰度级作为深度值Cz输出到光路长度控制装置4(或第四实施例中的控制装置355)。另外，可以对灰度级进行各种校正，并将校正后的数值用作深度值Cz。在这样的配置中，计算深度值Cz的方法是任意的。此外，像素值Cg和深度值Cz的获取源不限于存储装置1。例如，可以是获取装置2获取从外部信源输入的像素值Cg和深度值Cz的配置。例如，也可以是这样的配置，其中，获取装置2接收通过网络来自另一个通信装置的像素值Cg和深度值Cz。因此，对获取源和方法没有特别的限制，只要本发明中的获取装置2获得像素值Cg和深度值Cz即可。
(4)在上述实施例中，虽然对通过将投影显示装置D布置在相对于屏幕S的观看侧来对图像进行投影的配置进行了说明，但是，也可以将投影显示装置D布置在与观看侧相反的一侧(以下称为“背侧”)，如图19所示。在该图所示的配置中，在屏幕S的背侧提供投影面8，并且，这个投影面8的第二镜面82是一个半透明反射镜(半透射反射层)。因此，从屏幕S的背侧到达第二镜面82的像素显示光Ld有选择地通过第二镜面82(剩下的被反射)。如以上实施例中所示，第一镜面81大致是一个水平镜面。按照这样的配置，通过第二镜面82的像素显示光Ld被第一镜面81反射到第二镜面82上，这个光线的一部分再次被第二镜面82反射，并且输出到观看侧。
此外，如图20所示，可以将投影显示装置D与屏幕S合为一体。在图20所示的配置中，给大致为矩形的平行六面体外壳6提供在一个面中的开口61(在观看侧)，并且，将如上述实施例所示的投影显示系统DS安置在外壳6中。如参照图19描述的，这个投影显示系统DS从屏幕S的背侧投影图像。屏幕S被固定在外壳6的里面，以便阻挡开口61，并且，屏幕S具有反射部件82、透明部件83和多个照明装置85。透明部件83是一个具有透光性的板形部件，并且，沿着开口61的边缘对其端部附近进行固定。在透明部件83的背侧的板面上提供反射部件82，并且，反射部件82构成具有交替布置的第一镜面81和第二镜面82的投影面8。第一镜面81是一个对像素显示光Ld进行镜面反射的、大致水平的镜面。第二镜面82是一个半反射镜，用于仅使像素显示光Ld的一部分透射，并反射剩余部分，并且，第二镜面82与第一镜面81形成预定角度(例如，45度)。此外，多个照明装置85中的每一个向投影面8的中心输出白光。从观看侧看，这些照明装置85被掩盖，以便在透明部件83的被外壳6遮盖的部分中，包围投影面8。基于这样的配置，从投影显示装置D输出并且通过第二镜面82的像素显示光Ld被第一镜面81反射到第二镜面82上，然后输出到观看侧，并且，在被再次反射并通过透明部件83之后，被观看者U看到。由于此时输出了来自照明装置85的白光，因此可以将图像的亮度保持在高水平。
(5)在上述实施例中，虽然说明了由驱动调节反射部件41或42的控制装置45对像素显示光Ld被反射器51反射的次数进行控制的配置，但是，用于按照深度值Cz对像素显示光Ld从光输出装置3到投影面8的光路长度进行控制的配置不限于此。例如，也可以采用这样的配置，其中，通过在已经将调节反射部件41的角度固定之后，按照深度值Cz对光输出装置3的方向进行控制(或者，如上述实施例中，在已经使方向可变之后)，改变像素显示光Ld入射到反射器51上的角度，并且由此按照深度值Cz改变在反射器51中的反射次数。
此外，在上述实施例中，虽然对通过对从光输出装置3到投影面8的光路长度进行控制来显示具有三维感的图像的配置进行了说明，但是，也可以采用另外的配置，使得能够在不按照深度值Cz对光路长度进行控制的情况下显示图像。例如，可以是这样的配置，其中，按照用户在输入装置上的操作，在3D显示模式和正常显示模式之间切换，如在上述实施例中所示的，在3D显示模式中，通过按照深度值Cz对从光输出装置3到投影面8的光路长度进行控制来显示图像(用户感觉到三维感的图像)，并且在不按照深度值Cz对光路长度进行控制的情况下，在正常显示模式中显示图像(即，用户感觉不到三维感的图像)。在正常显示模式中的操作是任意的，虽然可以采用对调节反射部件41进行驱动，使得不论深度值Cz如何，在反射器51中的反射次数不变的配置，或者，采用对调节反射部件41进行驱动，使得被调节反射部件41反射的光线，在不经过在反射器51中的反射的情况下，到达输出反射部件58。
(6)按照上述实施例的投影显示装置D的获取装置2和控制装置45(更具体地说，指令装置451)可以通过硬件装置如CPU(中央处理单元)与计算机程序之间的协作实现，或者，由在将电路安装在投影显示装置D中的前提下制造的专用电路实现。此外，在上述实施例中，尽管对根据表格TBL对调节反射部件41的驱动内容进行识别的配置进行了说明，但是，用于按照深度值Cz识别这个驱动内容的方法(因此，用于识别在反射器51中的反射次数的方法)是任意的。例如，也可以采用这样的配置，其中，通过利用指定的算术表达式对从获取装置2输出的深度值Cz进行运算，对调节反射部件41的角度或调节反射部件42的转角进行识别。此外，调节反射部件41的配置是任意的。例如，可以采用这样的配置，其中，将已知的、由阵列化的微反射镜元件组成的数字微反射镜装置用作调节反射部件41。在这种配置中，如果采用按照深度值Cz对微反射镜元件的微反射镜的角度进行控制的配置，则得到与上述实施例相似的效果。
权利要求
1.一种投影显示设备，包括获取装置，用于为构成图像的多个像素中的每个像素获得像素值和深度值；光输出装置，用于按照所述像素值，输出每个像素的光线；导光体，用于将来自所述光输出装置的、每个像素的输出光线引导到投影面上与该像素对应的位置；以及控制装置，用于按照像素的所述深度值，改变每个像素的输出光线从所述光输出装置到所述投影面的光路长度。
2.一种投影显示装置，包括获取装置，用于为构成图像的多个像素中的每个像素获取像素值和深度值；光输出装置，用于按照所述像素值，输出每个像素的光线；反射器，具有彼此相对的光反射面，用于通过利用所述反射面对来自所述光输出装置的、每个像素的输出光线进行反射，将所述光线引导到投影面上与该像素对应的位置；以及控制装置，用于按照像素的所述深度值，改变来自所述光输出装置的、每个像素的输出光线被所述反射器的所述光反射面反射的次数。
3.如权利要求2所述的投影显示装置，其中，所述控制装置改变光线在所述反射器中被反射的次数，使得所述深度值越大，被反射的次数越多。
4.如权利要求2所述的投影显示装置，还包括反射部件，用于通过对从所述光输出装置输出的光线进行反射，将所述光线引导到所述反射器，其中，所述控制装置对所述反射部件进行驱动，使得被所述反射部件反射的光线入射在所述反射器的所述光反射面上的角度取决于所述深度值。
5.如权利要求4所述的投影显示装置，其中所述反射部件被支撑，使得相对于从所述光输出装置输出的光线的方向的角度可变，并且所述控制装置按照所述深度值，对所述反射部件的角度进行控制。
6.如权利要求4所述的投影显示装置，其中所述反射部件被支撑，以便能够在转轴上旋转，并且，所述反射部件具有一个反射面，该反射面相对于从所述光输出装置输出的光线的方向的角度沿着所述转轴的圆周方向变化，并且所述控制装置使所述反射部件旋转到取决于所述深度值的角度。
7.如权利要求4到6中的任何一个所述的投影显示装置，其中所述控制装置对所述反射部件进行驱动，使得被所述反射部件反射的光线入射在所述反射器的所述光反射面上的角度取决于所述深度值，并且，所述控制装置在驱动状态中使所述反射部件振动。
8.如权利要求2所述的投影显示装置，还包括光通量调节装置，用于按照所述深度值，改变从所述光输出装置输出的光线的光通量截面面积。
9.如权利要求8所述的投影显示装置，其中，所述控制装置改变在所述反射器中的反射次数，使得所述深度值越大，反射次数越多，并且所述光通量调节装置改变从所述光输出装置输出的光线的所述光通量截面面积，使得所述深度值越大，所述光通量截面面积越大。
10.如权利要求2所述的投影显示装置，还包括校正装置，用于按照与所述投影面上的像素对应的位置，对每个像素的所述深度值进行校正，其中所述控制装置按照被所述校正装置校正后的所述深度值，对从所述光输出装置输出的光线被所述反射器的所述反射面反射的次数进行控制。
11.如权利要求10所述的投影显示装置，其中所述校正装置对所述深度值进行校正，使得当对于一个像素和另一个像素给以相同的所述深度值时，所述一个像素和所述另一个像素的、从所述光输出装置到所述投影面的输出光线的光路长度大致相同。
12.一种投影显示系统，包括具有投影面的屏幕和用于将图像投影到所述屏幕上的投影显示装置，所述投影显示装置包括获取装置，用于为构成图像的多个像素中的每个像素获得像素值和深度值；光输出装置，用于按照所述像素值，输出每个像素的光线；导光体，用于将来自所述光输出装置的、每个像素的输出光线引导到投影面上与像素对应的位置；以及控制装置，用于按照像素的所述深度值，改变每个像素的输出光线从所述光输出装置到所述投影面的光路长度。
13.如权利要求12所述的投影显示系统，其中所述屏幕的所述投影面包括第一反射面，用于反射从所述投影显示装置输出的光线；以及第二反射面，用于在观看侧反射被所述第一反射面反射的光线，所述第一和第二反射面被设置在薄片上。
14.如权利要求13所述的投影显示系统，其中所述第一反射面大致是水平的，而所述第二反射面与所述第一反射面形成规定的角度。
15.如权利要求14所述的投影显示系统，其中所述第二反射面大致是平坦的。
16.如权利要求14所述的投影显示系统，其中所述第二反射面被分成多个单元部分，每个单元部分为中心比边缘突出的曲面。
17.如权利要求13所述的投影显示系统，其中所述第一反射面被分成多个单元部分，按照从所述投影显示装置输出的光线到达所述单元部分的角度，为每个单元部分选择相对于水平面的角度。
全文摘要
投影显示器D包括获取装置(2)，用于获得构成图像的每个像素的像素值Cg和深度值Cz；发光装置(3)，用于输出与每个像素的像素值对应的像素显示光Ld；光导体(5)，用于将像素显示光Ld引导到投影屏幕(8)上与像素对应的位置；以及控制装置，用于根据像素的深度值Cz，改变像素显示光Ld到投影屏幕(8)的光路长度。光导体(5)配备有具有彼此面对的镜面(511a)的反射器(51)。光路长度控制装置(3)根据像素的深度值Cz，改变像素显示光在反射器(51)的镜面(511a)上的反射次数。
文档编号G03B35/18GK1938635SQ20058001024
公开日2007年3月28日 申请日期2005年4月1日 优先权日2004年4月2日
发明者江良一成 申请人:江良一成