JPH03132787A - 液晶画像投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は列車、航空機、自動車、船舶等の輸送機関や
部屋等に設けられて壁面に設けられたスクリーンにカラ
ー画像や立体カラー画像を投影する液晶式の投影装置の
構造の技術分野に屈する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明はハウジングの先端部分にスク
リーンに対する投影レンズが設けられ、−万基端部側に
はハロゲンランプ等の光源が全反射ミラー等に併設され
て設けられ、該投影レンズと光源との間には電子駆動装
置に電気的に接続されたカラー画像形成用の所定数の液
晶パネルが介設されている航空機、船舶、自動車、列車
等の冬至や通常の部屋等に装備される液晶画像投影装置
に関する発明であり、特に、液晶パネルやダイクロイッ
クミラーを装備する光路室と光源や全反射ミラーを装備
する光源室と電子駆動装置や電源等を装備する電子回路
室をそれぞれ別のハウジングにして相互に隔設し、更に
光路室に介設した液晶パネルの中央のものは固定式にし
、その隣位する液晶パネルはハウジング外の調整装置に
連係される等して光路室のハウジングの厚さ（Ｋざ）を
可及的に薄型にし耐熱的に安定し、組立て装備やメンテ
ナンスがし易く、而も、コントラストが良好で正常な見
易い画像をスクリーンに投影することが出来る液晶画像
投影装置に係る発明である。

〈従来技術〉 周知の如く、近代社会は物社会からエネルギー社会を経
て今や情報社会に移行してきており、とりわけ、光電技
術のすさまじい発達により近距離は勿論のこと、遠隔地
に対する情報伝達処理が瞬時に大量に行われるようにな
り、市民社会は勿論のこと、産業社会に於いてもががる
光電技術による情報処理が広くいきわたるようになって
きている。

而して、かかる情報処理にはいわゆるＯＡ機器なるもの
が多く、ビジネス用のみならず、プライベートな教養娯
楽方面に於ける使用にまでいきわたってきている。

そして、光電技術による情報処理は初期のブラウン管方
式から近時急速に開発されている液晶方式の２つの流れ
があり、前者は一種の対面方式であって一人、又は、数
人の限られた人数との対話方式態様が主流となっている
が、所謂ビデオプロジェクタ一方式等の特殊な例外を除
いては不特定多数の視聴者に対する情報伝達がとれず、
しがも、ユニット装置が大がかりで、重量も大きく、初
期設置は勿論のこと、操作や保守点検等も煩瑣であると
いう不具合がおるのに対し液晶方式の態様は、単に、小
型でパーソナルタイプであるという利点ばかりでなく、
その光透過性によりスクリーン上に投影レンズを介して
画像を拡大投影し、多数の視聴者に大量の情報を同時伝
達処理出来るメリットがあるうえに添設されている偏光
パネルにより偏光画像をスクリーン上に投影してカラー
の立体画像等を形成させることが出来る等の利点も必っ
て、未だざまざまな角度から新たな研究開発がなされつ
つあり、このような点からブラウン管方式と液晶方式と
が二分極する方向にあってそれぞれの長所利点を生かし
て各々別個に発達する方向にある。

而して、液晶方式は上述した如く、軽量コンパクトで画
像を拡大投影し、更に、設計態様によってはスクリーン
上に重畳して好みのカラー画像等を形成することか出来
ることがらざまざまな使用や利用が図られつつある。

而して、核種液晶方式の情報処理装置においては液晶パ
ネルが不可欠であり、所定の電子駆動装置に電気的に接
続されてモノクローム画像やカラー画像を形成するよう
にされている。

かかる液晶方式の投影装置は上）ホした如く、軽量コン
パクトな開発態様が著しく伸展し、近時新幹線の客室や
航空機の客室等に設置されて所定の壁面位置に設けられ
たスクリーンにカラー画像を投影する等の実用化が図ら
れ、旅行者等に快適な時間を提供することが出来るよう
にされており、かかる液晶画像投影装置の基本的な構造
態様を第５図によって略説すると、液晶画像投影装置１
は１つのキュービックタイプ等の軽材質製のハウジング
２内に光路室３や電源室４ヤ電気駆動装置室４′、更に
はハロゲンランプ等の光源室５等が可及的に空間を有効
利用し、１つに一体的に纏められて形成されており、し
たがって、全反射ミラー６．７やカラー画像合成用の色
別のダイクロイックミラー８．９．１０．１１．１２．
１３が屈折する複雑な光路の間にかなり苦しい設計で配
設され、更に電子駆動装置に接続される液晶パネル１４
．１５．１６の取合いも楽ではなく、光源と投影レンズ
１７の取合いが苦しい設計とされていた。

蓋し、上述した如く、液晶式のカラー画像投影装置１に
あってはそのコンパクト性等から列車、航空機等の冬至
に設けられる利点はあるものの、冬至全体に於ける視聴
性を現出をするために天井の所定部位に吊設する等し、
対向するスクリーンに画像を投影する必要から中部や後
部の座席の祝聰者からのスクリーンに対する視覚範囲を
広くとるために投影装置１との干渉を避けるべく、当該
投影装置１のハウジング２の高さをハウジング２の平面
的な広がりはともかくとして、高さを可及的に薄くする
必要からハウジング２の内部に於ける各光学機器や電子
回路の取合いの設計の自由度が充分に取得ないという不
都合さがおった。

〈発明が解決しようとする課題〉 而して、液晶方式の画像投影装置１は前述した液晶パネ
ルの利点をフルに利用するもので必るものの、液晶パネ
ルの本来的な致命的欠陥である耐熱性の弱点を有してお
り、ハウジング２内に電源至４ヤ電子駆動装置至４′や
相当な熱量を発生する光源至５と混在するがために、各
液晶パネル１４．１５．１６の熱特性が低下するという
欠点があり、それを抑制するだけの空間取合いを許容す
るとハウジング２の高さ方向サイズが大きくなり、冬至
に於ける中部や後部の座席からのスクリーンに対する視
覚特性に影響を及ぼすという不都合さがあった。

又、ハウジング２内に各機構部が混在していることによ
り、全反射ミラー６．７や液晶パネル１４゜１５．１６
に冷却効率向上のためにハウジング２に流通孔１８．１
９を設けて解放形に形成しても、埃や湿気が付着し易く
、光の反射性や透過性が劣化するという難点がおり、又
、画像投影に不可欠の光源がハウジング２内への嵌め込
みセット式であることからその寿命点検が出来ず不測に
して投影中にハロゲンランプ等が切れると速やかな対応
が出来ないという欠点がめった。

ざりとて、嵌め込み式であるために、ハロゲンランプ等
の事前の交換タイミングが予測出来ないというマイナス
点もあった。

そして、設計的に各機構部の取合いが苦しいために、液
晶パネルを縦長にぜねばならず、したがって、投影画像
も縦長となり、通常の横長の投影画像を得られないとい
う不都合さもあった。

そして、これらに附随して各液晶パネルには本来的８２
計の偏光パネルが前後に付いているために、量産し難く
、コスト高になり易い不利点がおり、該液晶パネルが加
熱されやすいというマイナス点を有しており、更に上述
した如く、埃や蒸気が挟着した場合の各液晶パネルをハ
ウジング外に取外して清掃等をすることはハウジング２
への取付はセットのために極めてし難いという難点があ
り、仮に装脱式にしてもその都度の光路に対する位置姿
勢の調部が著しく煩瑣で極めて高度の熟練を要するとい
う不都合さがあった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく液晶パネ
ル方式使用による列車、航空機等の交通機関に対する取
付けは勿論、一般の部屋内に常備し得る形状的なコンパ
クト性を有する光透過性を具備する液晶パネル投影装置
のハウジング内に於ける取合いの問題点を解決すべき技
術的課題とし、これらの問題点の全てを一挙に除去し、
液晶パネルの本来的な利点をフルに発揮し、初期製造組
付は勿論のこと、メンテナンスが自在に行え、その機能
を常時フルに発揮することが出来るようにして情報産業
における画像形成技術利用分野に益する優れた液晶画像
投影装置を提供せんとするものである。

〈課題を解決するための手段・作用〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は前述課題を解決するために、電子駆動
装置に電気的に接続された所定数の液晶パネルに各々所
定の画像を形成させてダイクロイックミラーにより色別
のカラー画像を形成させハロゲンランプ等の光源からの
光により投影レンズを介してスクリーン上に所定のカラ
ー画像等を投影するに際し、液晶パネルに於ける熱特性
を劣化させないようにハロゲンランプ等の光源に対する
ハウジングと電源や電子駆動装置等の電子回路もまた別
個のハウジングとし、ダイクロイックミラーや液晶パネ
ルの光路形成のハウジングもまた別個にして光路室を密
閉タイプにし、ダイクロイックミラーや液晶パネルに対
する汚れ付着や湿気の付着を防止し、経時的に画質劣化
を防止し、而して、液晶パネルについては中央部のもの
を固定式にし、その隣位のものをハウジング外の調整装
置によりその光に対する位置姿勢を所定に調整すること
が出来ようにし、それにより液晶パネルを縦長として光
路室のハウジングの高さ方向サイズを可及的に抑制し、
又、各液晶パネルの前後には透明パネルを設けて該透明
パネルの清掃により液晶パネルの画質維持を常に図るこ
とが出来るようにし、光′ａ至にはファンを設けて冷却
することが出来るようにし、光源からの光は熱線フィル
ターを通りコールドミラーから光路室に入り、各ダイク
ロイックミラーより色分けされて対応する液晶パネルに
形成された画像を拾って投影レンズよりスクリーンに投
影するようにされ、各液晶パネルの偏光パネルは取外さ
れて構造を簡単にし、製造がし易く低コスト化が計れる
ようにし、光路の入口側と投影レンズ側に偏光パネルを
設けるようにし、偏光パネルの数を削減し投影レンズに
は画像転換機構を設けて縦長液晶パネルにより形成され
る画像を横長の安定して見易い画像に変換し、更に、ス
クリーンに偏光パネルを用いることにより投影レンズ側
の偏光パネルを取外しても外乱光に無関係にカラー画像
が視認され、更に、ステレオスクリーンを用いて偏光眼
鏡を使用することにより、該偏光眼鏡を使用する視聴者
のみが鮮明なカラー画像を視認出来るようにし、所定レ
ンズに偏光パネルを挿入した場合には全員が鮮明な画像
を視認することが出来るようにし、可及的に高さ方向の
サイズを抑制し、コンパクト化が図れ、又、光路の基部
側のダイクロイックミラーの光路にフォトセンサ等の光
度測定装置を付設しておくことによりハロゲンランプ等
の光源の寿命切れのタイミンクを予め充分に予測して別
ハウジングの光源の交換をすることが出来、動作中にお
ける不測の事態を防止することが出来るようにした技術
的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を第１乃至第４図に基づ
いて説明すれば以下の通りでおる。

尚、第５図と同一態様部分は同一符号を用いて説明する
ものとする。

第１．２図に示す実施例において１′はこの出願の発明
の要旨の中心を成す液晶投影装置であり、光路室３′を
形成するハウジング２１に対しその基部帯りに光源室５
′を形成するハウジング２３と下側の電源４１と電子駆
動装置４１の至をなすハウジング２２とが各々別体にさ
れ、例えば、ワンタッチ式の所定のフック等を介して位
置決め取付け、取外し自在にされて各々熱的に隔設され
ている。

而して、光源室５′のハウジング２３に於いては上部に
凹面鏡式の全反射ミラー６′がハロゲンランプ等の光源
５１の後部にｇノけられ、その前方には熱線フィルター
５２を介し、集光レンズ５３が設けられ、更に、その前
方にはコールドミラー７′が斜設されて光通過孔７Ｍに
臨まされている。一方、フィルター５４を介し冷却用の
ファン５５が設けられており、内側の全反射ミラ−６′
上部には排気グリル１９′が設けられて光源５′の熱を
冷却放出するようにされている。

そして、光路室３′を形成するハウジング２１は密閉タ
イプにされ、その光透過ロア１には透明ガラスが用いら
れてハウジング２１内にはドライエアーが封入されて外
気、及び、光源室５′並びにハウジング２２と遮断され
ると共に気密状態に保たれている。

又、光透過ロア１には所定の透明ガラスが設けられ、そ
して先部の投影レンズ１７の手前には透明ガラスが用い
られている。

而して、この出願の発明においては光路室３′内の光路
には基部帯りに赤用のダイクロイックミラー８，９が上
下に４５度傾斜されて感応的に設けられると共に、中央
部、及び、先部には青用及び線用のダイクロイックミラ
ー１０．１１．１２．１３が同様に各々４５度傾斜して
感応的に用いられており、中央のダイクロイックミラー
ｉｏ、　ｉｌの間には固定式の液晶パネル１５′が水平
に設置されており、又、該中央部のダイクロイックミラ
ー１１と基部のダイクロイックミラー９との間、並びに
、中央部のダイクロイックミラー１０、及び、先部のダ
イクロイックミラー１２との間にはそれぞれ液晶パネル
１４′１６′が垂立姿勢で設けられ、各々ハウジング２
１に外股された機械的な適宜の位置姿勢調整装置２０゜
２０’　に連係されている。

そして、各液晶パネル１４’　、　１５’　、　１６’
はこの出願の発明においては、縦長の矩形状のパネルが
用いられ、而も、通常のその前後一対の偏光パネルが取
り付けられておらず、したがって、その設計サイズ、及
び、製造の自由度が高く、組付けがし易く、低コスト化
が図られるようになっており、偏光パネルについては光
透過ロア１の内側と投影レンズ１７の手前側に着脱式に
偏光パネル１８．１８’が設けられて各液晶パネルの偏
光機能を充分に補完することが出来るようにされている
。

そして、各液晶パネル１４’　、　１５’　、　１６’
に於いては、この出願の発明では縦長の矩形サイズにさ
れて上述前後の偏光パネル省略による設計の自由度の拡
大を図ることが出来るようにされている。

そして、光路室３′内にドライエアーが密封されている
ことによる液晶パネルに対する汚れの付着や湿気の付着
を防止することが出来るようにされていると共に、各液
晶パネルの前侵面には透明電極に対し、透明パネル１９
．１９が所定に取外し、着脱自在にされて清掃可能にさ
れ、液晶パネルの光透過性の性能劣化を防止するように
されている。

このようにしてこの出願の発明においては、液晶パネル
１４’　、　１６’がハウジング２１の外側において機
械的に相互位置姿勢の調整をすることが出来ることによ
り、厚み方向サイズを薄くすることが出来、後述する如
く、列車、航空機、客船等の冬至における天井からの吊
り下げ式にした場合の高さサイズを小ざく抑制出来て、
中部や後部からのスクリーンに対する全客席からの視野
における装置の不干渉性を向上させるようにすることが
出来る。

そして、基部側のダイクロイックミラー９の上部にはフ
ｔトセンサ等の光強度測定機構２４が設けられてハウジ
ング２１の所定の計測装置２５に電気的に接続されてハ
ロゲンランプ５１からの光が集光レンズ５３、コールド
ミラー７′、ダイクロイックミラー８から反射し、ダイ
クロイックミラー９を透過した分の光の強度を測定し、
該ハロゲンランプ５１の強度低下による球切れ直前のタ
イミングを予め測定予測して該ハロゲンランプの交換を
タイミングよく行い、稼動中における光停止等の不測の
事態を防ぐことが出来るようにされている。

而して、この出願の発明においては装置の高さ方向サイ
ズを薄くするべく縦長の液晶パネル１４′１５’　、　
１６’を用いていることにより、スクリーン上に於ける
画像が縦長であることは視聴者による視聴姿勢に不安定
さが伴うことにより、これを横長に方向転換する画像転
換装置２１′においては第２乃至４図に示す様に、一体
的に４５度ずつ位置姿勢を変えた全反射ミラー２１’　
、　２１’を対向して設置することで投影レンズ１７よ
りの縦長画像２４が横長画像２４′　となり、スクリー
ン上の横長のコントラストの見易い安定した画像を投影
することが出来るようにされている。

上述構成において電子駆動装置４１に電子的に接続され
た各色別の液晶パネル１４’　、　１５’　、　１６’
には所定の赤、青、緑の色別の画像が同期的に形成され
、一方、ハロゲンランプ５１からの光は熱吸収フィルタ
ー５２を通り集光レンズ５３からコールドミラー７′を
介し、光透過ロア′、びから光路室３′内に入りダイク
ロイックミラー８．９，１０．　Ｉｔ。

１２、１３により色別光路を形成し、各液晶パネルに形
成された画像を拾って投影レンズ１７より画像転換機構
２１に入射される。

この間光路室３′に於いては、ドライエアーが匣封され
ていることにより、各ダイクロイックミラー８乃至１３
や液晶パネル１４’　、　１５’　、　１６’　に疾ヤ
湿気が付着して光透過性を劣化させるような虞れは全く
なく、定期、不定期的にその前後に添看されている透明
パネル１９を清掃することにより、光透過性の初期機能
を充分に保持することが出来る。

又、液晶パネル１４’　、　１６’　はその位置姿勢調
整装置２０．２０’　により所定に調節することにより
各液晶パネルが縦長であるにもかかわらず、又、高さ方
向サイズが小さく抑制されて狭い光路室３′においても
、適正な光路を形勢維持することが出来る。

又、光源至５′　においては、ファン５５がクリーンな
エアをハウジング２３内に送給するために、ハロゲンラ
ンプ５１の放熱は充分に冷却され、而も、光路ｖ３′　
とは熱的に遮断されていることから、該光路室３′内の
各ダイクロイックミラーや、特に、液晶パネルの熱影響
を防止し、初期の機能を維持させることが出来る。

而して、縦長の各液晶パネル１４’　、　１５’　、　
１６’に形成される縦長の画像は投影レンズ１７を透過
した後、画像転換機構２１′の全反射ミラー２１’　、
　２１１により９０度変換されて横長の通常の安定した
見易い画像にされてスクリーンに投影される。

而して、この際、投影レンズ１７の手前の偏光パネル１
８′を挿入セットした状態であれば、スクリーンに形成
される投影画像は偏光性を維持するために設計通りの画
像が視聴されるが、第３図に示す様に、投影レンズ１７
の手前の偏光パネル１８′を取外し、その代りスクリー
ン２２の前面に所定の偏光パネル１８’を添着させた偏
光スクリーンを設けることにより、照明光等の外乱光２
３は抑制されて当該外乱光２３の存在の基においても充
分に高いコントラストでの視認が充分に可能で必り、又
、第４図に示す様に、偏光パネル１８′を取出し、ステ
レオスクリーン２２′　に対し、投影し、視聴者が偏光
眼鏡２３を使用する場合には、当該偏光眼鏡２３を使用
する視聴者のみが当該投影画像を視聴することが出来、
他の人の読書や外からの景色の観賞等には何等支障をき
たざないとすることが可能である。

尚、この出願の発明の実施態様は上述実施例に限るもの
でないことは勿論で必り、例えば、ダイクロイックミラ
ーに代えてダイクロイックプリズムを用いたり、偏光ビ
ースプリッタを用いる等種々の態様が採用可能である。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、液晶パネルの光透過性
を用い、小型コンパクトな投影装置ながらスクリーン上
に拡大カラー画像等を投影して不特定多数の視聴者に一
定の画像を視認させることが出来る利点を有する液晶両
縁投影装置において、列車や航空機、客船、自動車等の
限られた空間の冬至内に、例えば、天井から吊設する等
の手段を介して設置する装置本体を横方向には可及的に
自由サイズでありながら、縦方向にそのサイズを抑制し
て中部や後部からスクリーンに対する視聴者の視聴に干
渉性を少くして設置することが出来る効果がおり、設置
条件の自由度が著るしく向上するという優れた効果が奏
される。

而して、液晶パネルにとり極めて障害となる加熱要素を
有するハロゲンランプ等の光源と電源や電子駆動装置等
の発熱源の光源至や電子回路室と液晶パネルやダイクロ
イックミラーを有する光路室とそれぞれ別個のハウジン
グにより隔設して熱的に遮断し、又、光路室にはドライ
エアーを封入する等して密閉タイプにすることにより液
晶パネルの機能低下に結びつく昇温を抑制し、又、光透
過性の機能を低下させるごみ付着や湿気付着を阻止し、
鮮明でコントラストの良い良好な画像をスクリーン上に
投影することが出来るという優れた効果が秦される。

又、最初のダイクロイックミラーを透過した光に対する
その光度測定機構を設けたことにより、光路に於いてハ
ロゲンランプ等の光源の行動を常に測定することで光源
の青金を予め測定し、所定のタイミングでハロゲンラン
プ等を交換することにより稼動中における停電等の不測
の事態を来たさなくて済むという利点もある。

而して、複数の液晶パネルを光路に設置するに中央部の
１つの液晶パネルを固定し、その隣位の液晶パネルを光
路のハウジング外の調整装置により調整自在にすること
が可能でおることから、色合せ等の位置姿勢調整がハウ
ジング外から出来、したがって、装置全体のコンパクト
化をより促進し、制限される設置空間における取付けの
設計の自由度が向上するという優れた効果が奏される。

又、投影レンズに画像転換機構を設けることにより縦長
の液晶パネルを用いることが出来、スクリーンには通常
の横長の安定した画像を投影出来ることによりこの点か
らも装置の薄型、よりコンパクト化、小サイズ化が促進
されるという利点化がおる。

而して、液晶パネルにはこの前後の偏光パネルを取外し
てその製造組付組立てが簡単で低コスト化、量産化が促
進されるばかりでなく、液晶パネルの前後に透明パネル
を添設することにより該透明パネルの清俸による光透過
性の機能維持が図れるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１乃至５図はこの出願の発明の詳細な説明図であり、
第１図はその全体概略平面図、第２図は画像転換機構の
模式斜視図であり、第３図は投影レンズ手前の偏光パネ
ルを取外した偏光スクリーンに於ける一画像投影の模式
側面図、第４図はステレオスフ１ノーンに対する画像投
影と偏光眼鏡を用いる視聴の概略斜視図、第５図は従来
技術に基づく液晶画像投影装置の平面図である。 １′・・・液晶画像投影装置 ３′・・・光路室 ４ｍ・・・電子駆動装置 ５′・・・光源至 ８〜１３・・・ダイクロイックミラー １７・・・投影レンズ １４’　、　１５’　、　１６’　・・・液晶パネル１
９・・・透明パネル ２０、２０’・・・調整装置 ２１′・・・画像転換機構 ２１、２２．２３・・・ハウジング ２４、２５・・・光度測定装置 ５１・・・光源

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）先部に投影レンズが基部に光源が設けられ両者間
   に液晶パネルが介設されて電子駆動装置に接続されてい
   る液晶画像投影装置において、液晶パネルを有する光路
   室と光源室と電子回路室をそれぞれ別ハウジング内にし
   て隔設していることを特徴とする液晶画像投影装置。
2. （２）上記光路室が密閉されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の液晶画像投影装置。
3. （３）光路に色別用ダイクロイックミラーが介設されて
   おり、該ダイクロイックミラーの１つの透過光路に光度
   測定装置が配設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の液晶画像投影装置。
4. （４）上記光路室に介設した３枚の液晶パネルのうち中
   央部位のものを固定式にし、他の２枚のものがハウジン
   グ外の位置・姿勢調整装置に連係されて配設されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶画像
   投影装置。
5. （５）上記投影レンズの先に画像転換機構が配設されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶
   画像投影装置。
6. （６）上記液晶パネルから偏光板を分離し、上記光路室
   の入口・出口にそれぞれ１枚の偏光板を配置し、出口側
   の偏光板は固定式又は着脱可能式としたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の液晶画像投影装置。
7. （７）上記液晶パネルの前後面に透明パネルが取り外し
   自在に添設されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の液晶画像投影装置。