JP2000171896A - 多面スクリーンを有する投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、１つの光学エンジンで多面スク
リーンに表示が行える投写型表示装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】この発明は、液晶ライトバルブからの映像
光を投写レンズで拡大してスクリーン上に投影して映像
表示を行う投写型表示装置において、立体的に配置した
３つのスクリーン１ａ、１ｂ、１ｃと、このスクリーン
１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞれ対応する投写レンズ３ａ、
３ｂ、３ｃと、を備え、投写レンズ３ａ、３ｂ、３ｃの
上流側に配置されたダイクロイックプリズム６０からの
映像光を光学プリズム５で３つに分割し、分割した映像
光をスクリーン１ａ、１ｂ、１ｃに対応する投写レンズ
３ａ、３ｂ、３ｃで拡大して各スクリーン１ａ、１ｂ、
１ｃに映像を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ライトバルブか
らの映像光を投写レンズで拡大してスクリーン上に投影
して映像表示を行う投写型表示装置に関し、特に、液晶
ライトバルブからの映像光を投写レンズにより拡大投影
する背面投写型表示装置及び液晶プロジェクタに用いて
好適な投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、透過型液晶表示素子を用いた投写
型表示装置は、ＣＲＴを用いた投写型表示装置に代わる
ものとして注目されている。特に、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の
色光を用い、３個の液晶表示素子を別々に透過させ、投
写スクリーンに投写する投写型カラー液晶表示装置は、
大画面、高画質なカラー画像が得られることから開発が
盛んに行われている。

【０００３】図１１は、従来の背面投写型表示装置を示
した概略の断面図であり、図１２はその投影光路を示し
た斜視図である。この背面投写型表示装置は、筐体１０
１内に配置された映像投写装置１０２、投写レンズ１０
３、反射ミラー１０４および透過型の拡散スクリーン１
０５により構成されている。映像投写装置１０２から出
射された投写映像光は、投写レンズユニット１０３によ
って拡大投写され、反射ミラー１０４により反射され、
透過型の拡散スクリーン１０５の背面側に入射される。
観察者は、拡散スクリーン１０５の正面位置で映像を見
ることができる。この種の背面投写型表示装置は、ブラ
ウン管を画面とする構造に比べて、大画面化が容易であ
るという利点を有している。

【０００４】上記の映像投写装置１０２は、例えば、図
１３及び図１４に示すように構成される。この映像投写
装置は、白色光源１１及び集光リフレクタ１２からなる
光源１０から出射した光は、ＵＶフィルタ及びＩＲフィ
ルタ（図示せず）にて紫外線および赤外線を除去され
て、インテグレータ２１，２２及びインテグレータ用レ
ンズ２３を通過する。この光は、ダイクロイックミラー
３１，３２および全反射ミラー４１，４２，４３から成
る分光系によって、Ｒ（赤）光とＧ（緑）光とＢ（青）
光とに分光される。そして、各色光の光路中にはＲ光用
液晶表示パネル５１、Ｇ光用液晶表示パネル５２、及び
Ｂ光用液晶表示パネル５３が配置されている。各表示パ
ネルを透過して得られるＲ光映像とＧ光映像とＢ光映像
はダイクロイックプリズム６０にて合成されてカラー映
像光となり、投写レンズユニット６１によって拡大投写
される。尚、青色の光路中には、光の利用効率の低下を
防止するためのリレーレンズ７１，７２が設けられてい
る。

【０００５】上記したように、従来の背面投写型表示装
置においては、映像が表示されるスクリーンは１枚の平
面スクリーンを用いるのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、カーレース
ゲームやシューティングゲーム等のアーケードゲームに
おいては、多面の表示器を用いる方が臨場感に優れ、多
面の表示器が用いられる場合がある。従来、多面の表示
機器を立体的に配置する場合には、完全に独立な表示器
を複数台用意し、これら表示器を立体的に配置し、対処
している。

【０００７】このため、準備する表示装置の数が多いだ
け複雑な構造になると共にコストも高くなるという難点
があった。

【０００８】この発明は、上述した従来の問題点に鑑み
なされたものにして、１つの光学エンジンで多面スクリ
ーンに表示が行える投写型表示装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、ライトバル
ブからの映像光を投写レンズで拡大してスクリーン上に
投影して映像表示を行う投写型表示装置において、立体
的に配置した少なくとも２つ以上のスクリーンと、この
スクリーンにそれぞれ対応する投写レンズと、を備え、
投写レンズの上流側の映像光を分割し、分割した映像光
を前記スクリーンに対応する投写レンズで拡大して各ス
クリーンに映像を表示することを特徴とする。

【００１０】前記投写レンズの焦点距離と倍率が各々異
なる或いは一部が異なるように構成することができる。

【００１１】また、前記投写レンズの焦点距離と倍率が
同一のレンズを用い、各スクリーンまでの焦点距離を同
一長に構成することができる。

【００１２】更に、前記ライトバルブにスクリーンの数
に対応した画像を圧縮して表示し、コンバータレンズを
用いて各スクリーンに映像を表示するように構成するこ
とができる。

【００１３】上記した構成によれば、１つの光学エンジ
ンにより、立体的に配置された少なくとも２つ以上の多
面スクリーンの表示装置を実現することができる。ま
た、多数の表示装置を使う方式に比べて単純な構造にな
る安価な装置を提供できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参考にして説明する。尚、映像投写装置部分の
構成において、従来例と同一部分は同一符号を付す。

【００１５】この実施の形態は、カーレースゲームやシ
ューティングゲーム等のアーケードゲーム用などに用い
られる３面のスクリーンを備えた３板式の液晶投写型表
示装置である。

【００１６】図１及び図２は、この発明の実施の形態に
係る投写型表示装置の構成を示す模式的斜視図、図３及
び図４はその投影光路を示した模式的斜視図である。

【００１７】観察者２を取り囲むように３枚のスクリー
ン１ａ、１ｂ、１ｃが設けられている。後述するよう
に、３板式液晶ライトバルブからの映像光を合成する光
合成手段としてのダイクロイックプリズム６０から出射
する映像光を３つの方向に分割するために、ダイクロイ
ックプリズム６０の光路上の下流側に光学プリズム５が
設けられている。

【００１８】そして、この光学プリズム５で分割された
３つの映像光をそれぞれ拡大投射するための投写レンズ
３ａ、３ｂ、３ｃが光学プリズム５の光路上の下流側に
配置される。投写レンズ３ａ、３ｂ、３ｃはそれぞれス
クリーン１ａ、１ｂ，１ｃに対応して設けられている。
即ち、図３及び図４に示すように、投写レンズ３ａから
拡大投射される映像光はスクリーン１ａに結像され、ま
た、投写レンズ３ｂから拡大投射される映像光は全反射
ミラー４ｂで反射されスクリーン１ｂに結像される。更
に、投写レンズ３ｃから拡大投射される映像光は全反射
ミラー４ｃで反射されスクリーン１ｃに結像される。

【００１９】この実施の形態においては、両側の投写レ
ンズ３ｂ，３ｃは中央の投写レンズ３ａとは異なる焦点
距離、倍率になっており、光路長の違いを吸収してい
る。また、同一の焦点距離、倍率の投写レンズを用いる
場合には、光路長が同一になるように構成すればよい。

【００２０】尚、投写レンズ３ａ、３ｂ、３ｃの共通化
を図るためには、３つの投写レンズは１種類のズーム投
写レンズを用いて構成すればよい。

【００２１】図７は、この実施の形態における光の反射
の状態を示す模式的平面図、図８は、この実施の形態に
おける全反射ミラーとスクリーンの位置関係を示す模式
的平面図である。

【００２２】図７及び図８に示すように、中央の投写レ
ンズ３ａからの投写光は観察者２の正面のスクリーン１
ａへ、両側の投写レンズ３ｂ、３ｃからの投写光は全反
射ミラー４ｂ、４ｃで反射され、観察者２を取り囲むよ
うに内側に傾けて配置されたスクリーン１ｂ、１ｃに投
影される。

【００２３】尚、図１ないし図４に示すように、スクリ
ーン１ａ、１ｂ、１ｃ間には、遮蔽板６が設けられてい
る。この遮蔽板６は、スクリーン１ａとスクリーン１
ｂ、スクリーン１ａとスクリーン１ｃとの継ぎ目におい
て、光を分けるために配置されている。

【００２４】次に、上記した投写型表示装置に用いる映
像投写装置の一例につき図５に従い説明する。

【００２５】この映像投写装置においては、ハロゲンラ
ンプまたはメタルハライドランプ１１及び集光リフレク
タ１２からなる光源１０からの白色光が図示しないＵＶ
／ＩＲフィルタで紫外線及び赤外線が除去された後、イ
ンテグレータ２１、インテグレータ２２及びインテグレ
ータ用コンデンサレンズ２３に与えられる。インテグレ
ータ２１、インテグレータ２２及びインテグレータ用コ
ンデンサレンズ２３は、周辺の光量比を向上させ、光源
の円形を矩形の光にして光のロスをなくすように調整す
る。

【００２６】インテグレータ用コンデンサレンズ２３か
らの光がダイクロイックミラー３１に与えられる。この
ダイクロイックミラー３１は赤色光（Ｒ）を反射し、緑
色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）を透過する。ダイクロイック
ミラー３１で分離された赤色光は全反射ミラー４１で反
射されて赤色の映像を表示する赤色用液晶パネル５１に
与えられる。赤色光は、この液晶パネル５１で透過率を
変化させて通過した後、色合成手段としてのダイクロイ
ックプリズム６０に与えられる。

【００２７】一方、ダイクロイックミラー３１を透過し
た緑色光、青色光はダイクロイックミラー３２に与えら
れる。このダイクロイックミラー３２は緑色光（Ｇ）を
反射し、青色光（Ｂ）を透過する。ダイクロイックミラ
ー３２で分離された緑色光は緑色の映像を表示する緑色
用液晶パネル５２に与えられる。緑色光は、この液晶パ
ネル５２で透過率を変化させて通過した後、ダイクロイ
ックプリズム６０に与えられる。

【００２８】また、ダイクロイックミラー３２を透過し
た青色光はリレーレンズ（図示せず）で集められて全反
射ミラー４２に与えられ、この全反射ミラー４２で反射
された光がリレーレンズ（図示せず）で拡げられて全反
射ミラー４３に与えられる。このリレーレンズ７１，７
２を組み合わせた光伝達手段により、拡がりつつある光
束を一旦集めてまた拡げることにより、光路長が長くな
った分の光の利用効率の低減を防止している。

【００２９】全反射ミラー４３で反射された青色光は青
色の映像を表示する青色用液晶パネル５３に与えられ
る。青色光は、この液晶パネル６０で透過率を変化させ
て通過した後、色合成手段としてのダイクロイックプリ
ズム６１に与えられる。

【００３０】ダイクロイックプリズム６０に入射した各
色光は合成され、カラー映像光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）光とな
り、ダイクロイックプリズム６０の下流側に配置された
光学プリズム５により３つの映像光に分割される。分割
された３つの映像光は、対応して配置された３つの投写
レンズユニット３ａ、３ｂ、３ｃによってそれぞれ拡大
投影され、３つのスクリーン１ａ、１ｂ、１ｃにそれぞ
れその映像が投影される。

【００３１】上記したように、この発明によれば、１つ
の光学エンジンにより、立体的に配置された３つの多面
スクリーン１ａ、１ｂ，１ｃにそれぞれ投影される。

【００３２】また、光学プリズム５は、図６に示すよう
に、中央部分の映像光はそのまま真っ直ぐ通過し、左側
の映像光は反射面５ａで反射され、右側から出射され
る。また、右側の映像光は反射面５ｂで反射され、左側
から出射される。このように、１つの画面が３方向に分
割されて投写レンズ３ａ、３ｂ、３ｃからそれぞれスク
リーン１ａ、１ｂ、１ｃに表示される。従って、スクリ
ーン１ａ、１ｂ、１ｃに取り囲まれるようにして、観察
している観察者２には、３つのスクリーン１ａ、１ｂ、
１ｃにより、取り囲まれるような映像を観察することが
でき、臨場感あふれる映像を楽しむことができる。

【００３３】また、プリズムの作り易さ等を考慮すると
様々な形が考えられるが、図９及び図１０に示すような
形状のものを用いればよい。

【００３４】また、液晶パネルにスクリーンの数に対応
した倍数、この実施の形態においては３倍に画像を圧縮
して表示し、アナモフィックレンズ（横方向にのみ拡大
できるレンズ）などのコンバータレンズを用いて横方向
の拡大させながら各スクリーンに映像を表示するように
構成することができる。

【００３５】上記した実施の形態においては、３板式の
液晶映像表示装置について説明したが、単板式のもので
も同様に構成できる。また、ライトバルブとして、液晶
ライトバルブを用いたが、他のライトバルブを用いるこ
ともできる。

【００３６】更に、この実施の形態においては、３つの
スクリーンの場合につき説明したが、３つに限らず２つ
以上のスクリーンを多面的に配置する場合にこの発明は
適用できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、１つの光学エンジンにより、立体的に配置された多
面スクリーンの表示装置が実現できるため、複数の表示
装置をしようする場合に比べ、単純な構造にでき、安価
に構成できる。更に、消費電力も大幅に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る投写型表示装置の
構成を示す模式的斜視図である。

【図２】この発明の実施の形態に係る投写型表示装置の
構成を示す模式的斜視図である。

【図３】この発明の実施の形態に係る投写型表示装置の
の投影光路を示した模式的斜視図である。

【図４】この発明の実施の形態に係る投写型表示装置の
の投影光路を示した模式的斜視図である。

【図５】この発明に用いられる映像投写装置を示す概略
平面図である。

【図６】この発明に用いられる光学プリズム部分を示す
概略平面図である。

【図７】この発明の実施の形態における光の反射の状態
を示す模式的平面図である。

【図８】この発明の実施の形態における全反射ミラーと
スクリーンの位置関係を示す模式的平面図である。

【図９】この発明に用いられる光学プリズムの一例を示
す斜視図である。

【図１０】この発明に用いられる光学プリズムの一例を
示す斜視図である。

【図１１】従来の背面投写型表示装置を示した概略の断
面図である。

【図１２】従来の背面投写型表示装置の投影光路を示し
た斜視図である。

【図１３】従来の映像投写装置の斜視図である。

【図１４】従来の映像投写装置の概略平面図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ スクリーン ３ａ、３ｂ、３ｃ 投写レンズ ５ 光学プリズム ６ ダイクロイックプリズム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ライトバルブからの映像光を投写レンズ
   で拡大してスクリーン上に投影して映像表示を行う投写
   型表示装置において、立体的に配置した少なくとも２つ
   以上のスクリーンと、このスクリーンにそれぞれ対応す
   る投写レンズと、を備え、投写レンズの上流側の映像光
   を分割し、分割した映像光を前記スクリーンに対応する
   投写レンズで拡大して各スクリーンに映像を表示するこ
   とを特徴とする多面スクリーンを有する投写型表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記投写レンズの焦点距離と倍率が各々
   異なる或いは一部が異なるように構成されていることを
   特徴とする請求項１に記載の多面スクリーンを有する投
   写型表示装置。
3. 【請求項３】 前記投写レンズの焦点距離と倍率が同一
   のレンズを用い、各スクリーンまでの焦点距離を同一長
   にしたことを特徴とする請求項１に記載の多面スクリー
   ンを有する投写型表示装置。
4. 【請求項４】 前記ライトバルブにスクリーンの数に対
   応した画像を圧縮して表示し、コンバータレンズを用い
   て各スクリーンに映像を表示することを特徴とする請求
   項１ないし３のいずれかに記載の多面スクリーンを有す
   る投写型表示装置。