JPWO2014203387A1

JPWO2014203387A1 - 画像表示装置及び画像表示方法

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Publication number: JPWO2014203387A1
Application number: JP2015522449A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　泰史; 泰史伊藤; 義信守谷
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
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Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2017-02-23
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Also published as: US9874802B2; US20160116829A1; JP6116031B2; WO2014203387A1

Abstract

画像表示装置は、可視光を透過する透明板（３）と、透明板（３）の一方の面上に設けられたスクリーン（２）と、透明板（３）の他方の面側からスクリーン（２）に向けて画像を投写するプロジェクター（１）と、透明板（３）を他方の面側から支持する支持部（４）と、を有する。プロジェクター（１）は、透明板（３）と支持部（４）とにより囲まれる空間の外側に配置されている。

Description

本発明は、画像が投写される投写面上に負荷をかけることができる画像表示装置に関する。

特許文献１に、透明な床を介して画像を観察することができる表示装置が記載されている。この表示装置は、水平に設置された透過型スクリーンと、透過型スクリーンの下側に設置されたプロジェクターと、透過型スクリーン上に所定の間隔をあけて設置された透明な床（強化ガラス）とを有する。

プロジェクターが画像を透過型スクリーンに投写する。床の上から床下の透過型スクリーンに表示された画像を観察することができる。例えば、広告や展示物等の画像を表示することで、通行人への宣伝が可能である。

特開２０００−１２２１７５号公報

しかし、特許文献１の表示装置においては、透明な床（強化ガラス）と透過型スクリーンとは所定の間隔をあけて配置されているため、床の上に居る観察者は、床面より奥側に表示された画像を観察することになる。この場合、観察者は、画像が表示された面（透過型スクリーン）から自分が浮かんでいるように感じ、その結果、違和感を生じる。

また、人が乗っても破損しないように強化ガラスを厚くする必要がある。厚い強化ガラスを用いることは、上記違和感を増大させる要因となる。

本発明の目的は、上記のような違和感を生じることがない、画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の画像表示装置は、
可視光を透過する透明板と、
前記透明板の一方の面上に設けられたスクリーンと、
前記透明板の他方の面側から前記スクリーンに向けて画像を投写するプロジェクターと、
前記透明板を前記他方の面側から支持する支持部と、を有し、
前記プロジェクターは、前記透明板と前記支持部により囲まれる空間の外側に配置されている、画像表示装置。

本発明の画像表示方法は、可視光を透過する透明板の一方の面上にスクリーンを形成し、前記透明板を他方の面側から支持部により支持し、前記透明板と前記支持部とにより囲まれる空間の外側に配置されたプロジェクターより、前記透明板の前記他方の面側から前記スクリーンに向けて画像を投写して前記スクリーンに画像を表示することを特徴とする。

本発明の第１の実施形態である画像表示装置の外観を示す斜視図である。図１に示す画像表示装置の分解斜視図である。図１に示す画像表示装置を反対側から見た場合の外観を示す斜視図である。図１に示す画像表示装置のプロジェクターの一例を示す模式図である。図１に示す画像表示装置を上面から見た場合のプロジェクターの投写状態を示す模式図である。図１に示す画像表示装置を側面から見た場合のプロジェクターの別の投写状態を示す模式図である。図５Ａに示す画像表示装置の一点鎖線ＡＡにより切断した場合のプロジェクターの投写状態を示す模式図である。図１に示す画像表示装置の変形例を示す分解斜視図である。本発明の第２の実施形態である画像表示装置の外観を示す斜視図である。図８に示す画像表示装置の投写状態を示す模式図である。図８に示す画像表示装置の行方向に並ぶ２つのユニットをプロジェクターが設置された側から見た場合の投写状態を示す模式図である。図９Ａに示す画像表示装置の列方向に並ぶ２つのユニットを一点鎖線ＢＢにより切断した場合の投写状態を示す模式図である。本発明の第３の実施形態である画像表示装置の外観を示す斜視図である。図１０に示す画像表示装置の投写状態を示す模式図である。図１０に示す画像表示装置の行方向に並ぶ３つのユニットをプロジェクターが設置された側から見た場合の投写状態を示す模式図である。図１１Ａに示す画像表示装置の列方向に並ぶ３つのユニットを一点鎖線ＣＣにより切断した場合の投写状態を示す模式図である。

１プロジェクター
２スクリーン
３透明板
４支持部
４ａ、４ｂ梁
５６軸調整機構

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である画像表示装置の外観を示す斜視図であり、図２は、その画像表示装置の分解斜視図である。また、図３は、図１に示した画像表示装置を反対側から見た場合の外観を示す斜視図である。

図１〜３を参照すると、画像表示装置は、プロジェクター１、スクリーン２、透明板３、支持部４及び６軸調整機構５を有する。

透明板３は、少なくとも可視光に対して透明な部材、より具体的には、プロジェクター１からの投写光を殆ど吸収することなく透過することができるような部材、例えば、アクリル板等よりなる。

支持部４は、透明板３の面が重力の方向（鉛直線の方向であって、以下、単に鉛直方向と記す。）と交差する、望ましくは、直交するように透明板３の裏面側を支持する。例えば、支持部４のベース部にはＸＹＺの空間におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの方向における調整が可能なアジャスター機能が設けられており、このアジャスター機能により、透明板３の面の鉛直方向に対する角度を調整することができる。

また、支持部４は、互いに対向するように配置された梁４ａ、４ｂを有する。透明板３の形状は、略四角形であり、対向する２つ辺の部分（端部）が、梁４ａ、４ｂにより支持されている。透明板３は、支持部４により支持された状態で、例えば、その上に人が乗るような負荷をかけても割れないような厚さ、例えば３０ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚さを有する。

梁４ａ、４ｂはそれぞれ、板状の部材よりなり、複数の開口６を有する。梁４ａ、４ｂの各開口６を介して、外部から支持部４内に空気が流入し、または、支持部４内の空気が支持部４外に流出する。開口６の形状、大きさ及び数は、図示したものに限定されない。透明板３に所定の負荷をかけた状態、例えば、人が乗った状態で、透明板３を支持することができるのであれば、開口６の形状、大きさ及び数をどのように設定してもよい。

スクリーン２は、透過型スクリーンであって、透明板３の表面上に設けられている。ここで、透明板３の表面は、支持部４が配置された側とは反対側の面である。

プロジェクター１は、透明板３の裏面側からスクリーン２に向かって画像を投写する。プロジェクター１は、６軸調整機構５上に設置されている。

６軸調整機構５は、プロジェクター１とスクリーン２の相対位置や角度を機械的に調整するものであり、支持部４に取り付けられている。例えば、６軸調整機構５は、ＸＹＺの３次元の空間において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの軸の方向への移動が可能な移動機構や、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれの軸の周りに回転可能な回転機構を含む。

これら移動機構や回転機構により、例えば、水平位置、垂直位置、水平あおり角、垂直あおり角、傾斜、投写距離の６つの調整が可能であり、スクリーン２上に投写される画像の位置や形状を調整することができる。

プロジェクター１は、透明板３と支持部４により囲まれた空間の外に配置されている。具体的には、透明板３の表面（又は、スクリーン２の面）に垂直な方向から見た場合、プロジェクター１は、透明板３とは重ならないように配置されている。

プロジェクター１は、例えば、超短焦点プロジェクターであって、打ち上げ投写（又は打ち下ろし投写）を行うように構成されている。打ち上げ投写（又は打ち下ろし投写）を行う構造はよく知られているので、ここでは、詳細な構造の説明は省略し、原理について簡単に説明する。

プロジェクター１は、光源と、光源からの光束を空間的に変調して画像を形成する表示デバイスと、表示デバイスにて形成された画像を投写する投写レンズと、を有する。表示デバイスには、液晶デバイスやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）などが用いられる。

表示デバイス上の画像が形成される画像形成領域の中心を、投写レンズの光軸上から下方にずらすと、投写画像の中心が投写レンズの光軸よりも上方に位置することになる。この状態での投写を、打ち上げ投写と呼ぶ。

一方、画像形成領域の中心を、投写レンズの光軸上から上方にずらすと、投写画像の中心が投写レンズの光軸よりも下方に位置することになる。この状態での投写を、打ち下ろし投写と呼ぶ。

図４に、プロジェクター１として使用される、打ち上げ投写を行う液晶プロジェクターの概略構成を示す。

図４を参照すると、液晶プロジェクターは、光源１０、ダイクロイックミラー１１ａ、１１ｂ、ミラー１２ａ〜１２ｃ、液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ、プリズム１４、及び投写レンズ１５を有する。

光源１０からの光束は、略４５°の入射角でダイクロイックミラー１１ａに入射する。光源１０からの光束に含まれる赤色光、青色光、緑色光のうち、赤色光はダイクロイックミラー１１ａを透過し、青色光及び緑色光はダイクロイックミラー１１ａにて反射される。

ダイクロイックミラー１１ａにて反射された青色光及び緑色光は、略４５°の入射角でダイクロイックミラー１１ｂに入射する。青色光はダイクロイックミラー１１ｂを透過し、緑色光はダイクロイックミラー１１ｂにて反射される。

ダイクロイックミラー１１ａを透過した赤色光は、ミラー１２ａを介して液晶パネル１３Ｒに照射される。ダイクロイックミラー１１ｂを透過した青色光は、ミラー１２ｂ、１２ｃを介して液晶パネル１３Ｂに照射される。ダイクロイックミラー１１ｂにて反射された緑色光は、液晶パネル１３Ｇに照射される。液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。

プリズム１４は、液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂからの赤色光、緑色光、青色光を合成する。プリズム１４により合成された光は投写レンズ１５に入射する。

投写レンズ１５は、液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂそれぞれで形成された赤色画像、緑色画像、青色画像をスクリーン上に投写する。

打ち上げ投写を行うために、液晶パネル１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂそれぞれの画像形成領域の中心は、投写レンズ１５の光軸に対して所定の距離だけ下方に位置している。

プロジェクター１は、上記液晶プロジェクターに限定されるものではない。打ち上げ投写または打ち下ろし投写が可能な種々のプロジェクターをプロジェクター１として用いることができる。

再び、図１〜３を参照する。６軸調整機構５により、プロジェクター１から投写される画像がスクリーン２の形状に一致するように調整することができる。ただし、６軸調整機構５による調整によって投写画像に歪み（例えば、台形歪み）が生じることがある。一般に、このような台形歪みは、表示デバイス上の画像形成領域の形状を調整することにより補正することができる。この台形歪みの補正はよく知られた技術であるので、ここでは、その説明は省略する。

次に、本実施形態の画像表示装置における透明板３を介した画像表示の原理について説明する。

図５Ａは、図１に示した画像表示装置をスクリーン側から見た場合のプロジェクター１の投写状態を示す模式図である。図５Ｂは、図１に示した画像表示装置をプロジェクター１が設置された側から見た場合のプロジェクター１の投写状態を示す模式図である。図５Ａ及び図５Ｂにおいて、斜線を用いたハッチング部１Ａは、プロジェクター１からの投写光が通過する領域を示す。

図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ハッチング部１Ａは、投写光の進行方向に向かって、所定の角度で広がっている。ハッチング部１Ａの最も外側を通る２つの光線Ｌ１、Ｌ２の透明板３の裏面に対する入射角度は、略同じである。

投写光が透明板３の裏面を通過する過程において、スネルの法則に従って、光は屈折する。本実施形態では、図５Ｂに示すように、ハッチング部１Ａの最も外側を通る２つの光線Ｌ１、Ｌ２のうち、左側（梁４ｂ側）の光線Ｌ２は、透明板３の裏面を通過する際に屈折し、その裏面を通過した光線Ｌ２は、透明板３内を進み、梁４ｂにより支持された端部のスクリーン３側の角部に到達する。同様に、右側（梁４ａ側）の光線Ｌ１も、透明板３の裏面を通過する際に屈折し、その裏面を通過した光線Ｌ１は、梁４ａにより支持された端部のスクリーン３側の角部に到達する。これにより、スクリーン２が透明板３と同じ大きさであれば、梁４ａ、４ｂと直交する方向については、スクリーン２の幅全体に渡って画像を表示することができる。

また、図５Ｂに示すように、梁４ｂにより支持された透明板３の端部には、断面形状がＬ字状の切り欠き３ｂが設けられている。同様に、梁４ａにより支持された透明板３の端部にも、Ｌ字状の切り欠き３ａが設けられている。これら切り欠き３ａ、３ｂがそれぞれ梁４ａ、４ｂの上端の角の部分に嵌る状態で、透明板３は支持部４により支持される。透明板３は、梁４ａ、４ｂに沿ってスライドすることができる。

切り欠き３ａ、３ｂは、ハッチング部１Ａ以外の領域に形成されているので、プロジェクター１からの投写光は、切り欠き３ａ、３ｂに入射しない。したがって、切り欠き３ａ、３ｂが画像の投写を妨げることはない。

図６は、図５Ａに示した画像表示装置の一点鎖線ＡＡにより切断した場合のプロジェクター１の投写状態を示す模式図である。図６において、斜線を用いたハッチング部１Ｂは、プロジェクター１からの投写光が通過する領域を示す。

図６に示すように、ハッチング部１Ｂは、投写光の進行方向に向かって、所定の角度で広がっている。ハッチング部１Ｂの最も外側を通る２つの光線Ｌ３、Ｌ４のうち、光線Ｌ３の透明板３の裏面に対する入射角度は、光線Ｌ４の透明板３の裏面に対する入射角度より大きい。ここで、光線Ｌ４は、透明板３の裏面のプロジェクター１側の縁より入射し、光線Ｌ３は、透明板３の裏面の反対の縁より入射する。

光線Ｌ３は、透明板３の裏面を通過する際に屈折し、その裏面を通過した光線Ｌ３は、透明板３内を進み、プロジェクター１側とは反対側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。

一方、光線Ｌ４は、透明板３の裏面を通過する際に屈折し、その裏面を通過した光線Ｌ４は、透明板３内を進み、プロジェクター１側の端部のスクリーン２側の面（角部から少し内側に位置する部分）に到達する。

スクリーン２が透明板３と同じ大きさである場合、スクリーン２に垂直な方向から見た場合のプロジェクター１の投写方向（具体的には、梁４ａ、４ｂと平行な方向）については、スクリーン２の幅の略全体に渡って画像を表示することができる。

以上説明した本実施形態の画像表示装置によれば、観察者は、スクリーン２上に乗ることができ、スクリーン２に表示された画像を観察することができる。この場合、観察者は、画像の表示面に立つことになるので、例えば地面の画像が表示された場合などのように、直接地面に立っているように感じることができ、画像が表示された面（スクリーン２）から自分が浮かんでいるように感じるといった、表示画像で意図されない違和感は生じない。

本実施形態の画像表示装置において、適宜、構成の変更や追加が行われてもよい。例えば、図７に示すように、スクリーン２の表面に保護部材７を設けてもよい。保護部材７には、少なくとも可視光に対して透明な部材、例えば強化ガラスを用いることができる。

スクリーン２の表面に保護部材７を設けることで、例えば、人が乗ることによりスクリーン２に傷がつくことを防止することができる。なお、保護部材７は薄くてよいため、上記の違和感を生じることはない。

また、スクリーン２上の人の有無または動きを検知するセンサー８を支持部４内に設置してもよい。センサー８には、例えば、赤外線センサーを用いることができる。例えば、プロジェクター１の動作を制御する制御装置（不図示）を設け、この制御装置が、センサー８の出力信号に応じてプロジェクター１により投写される画像の内容を変化させてもよい。これより、人の有無や動きに応じて表示画像を変化させることができる。

また、プロジェクター１として、画像形成領域の中心が投写レンズの光軸上に位置するもの（打ち上げ投写や打ち下ろし投写を行うように設計されていないもの）を用いることもできる。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態である画像表示装置の外観を示す斜視図である。

図８に示すように、本実施形態の画像表示装置は、２行２列に配置された４つのユニット１０＿１〜１０＿４からなる。ユニット１０＿１〜１０＿４のそれぞれは、第１の実施形態の画像表示装置と同様の構成であるが、透明板３の端部の構造が異なる。

ユニット１０＿１〜１０＿４の透明板３は、行方向及び列方向に接合されるように構成されている。

図９Ａは、図８に示した画像表示装置の投写状態を示す模式図である。図９Ｂは、図８に示した画像表示装置の行方向に並ぶ２つのユニット１０＿１、１０＿２をプロジェクター１が設置された側から見た場合の投写状態を示す模式図である。図９Ａ及び図９Ｂにおいて、斜線を用いたハッチング部１Ｃは、ユニット１０＿１、１０＿２におけるプロジェクター１からの投写光が通過する領域を示す。

ユニット１０＿１、１０＿２は、互いの透明板３の対向する端面が接合されるように構成されている。この接合面と透明板３の表面とのなす角度は略９０°である。

ハッチング部１Ｃは、図５Ａ及び図５Ｂに示した例（ハッチング部１Ａ）と同様、投写光の進行方向に向かって、所定の角度で広がっている。ハッチング部１Ｃの最も外側を通る２つの光線Ｌ１、Ｌ２の透明板３の裏面に対する入射角度も、略同じである。

図９Ｂに示すように、ユニット１０＿１、１０＿２それぞれにおいて、光線Ｌ１、Ｌ２は、透明板３の裏面を通過する際に屈折し、その裏面を通過した光線Ｌ１、Ｌ２は、透明板３内を進む。光線Ｌ１は梁４ａにより支持された端部のスクリーン３側の角部に到達し、光線Ｌ２は梁４ｂにより支持された端部のスクリーン３側の角部に到達する。

ユニット１０＿３、１０＿４も、上記のユニット１０＿１、１０＿２と同様の構造であり、上記の光線Ｌ１、Ｌ２と透明板３の関係を有する。

上記の構造によれば、ユニット１０＿１〜１０＿４のそれぞれにおいて、行方向については、スクリーン２の幅全体に渡って画像を表示することができる。よって、ユニット１０＿１のプロジェクター１からの投写画像と、ユニット１０＿２のプロジェクター１からの投写画像とを、隙間なく、隣接して表示することができる。同様に、ユニット１０＿３のプロジェクター１からの投写画像と、ユニット１０＿４のプロジェクター１からの投写画像とを、隙間なく、隣接して表示することができる。

ユニット１０＿１〜１０＿４のうち、プロジェクター１の投写方向（列方向）に隣接する２つのユニットは、プロジェクター１の投写方向に直交する、透明板３の隣接する端面が接合するように構成されており、該接合端面は、表面における接合部よりも裏面における接合部がプロジェクター１側に位置するように形成されている。

以下、具体的に上記接合面の構成を説明する。

図９Ｃは、図９Ａに示した画像表示装置の列方向に並ぶ２つのユニット１０＿２、１０＿３を一点鎖線ＢＢにより切断した場合の投写状態を示す模式図である。図９Ｃにおいて、斜線を用いたハッチング部１Ｄは、ユニット１０＿２、１０＿３それぞれのプロジェクター１からの投写光が通過する領域を示す。

ハッチング部１Ｄは、図６に示した例（ハッチング部１Ｂ）と同様、投写光の進行方向に向かって、所定の角度で広がっている。ユニット１０＿２において、ハッチング部１Ｄの最も外側を通る２つの光線Ｌ３、Ｌ４のうち、下側の光線Ｌ３の透明板３の裏面に対する入射角度は、上側の光線Ｌ４の透明板３の裏面に対する入射角度より大きい。ユニット１０＿３も同様である。

ユニット１０＿２において、光線Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ透明板３の裏面より入射し、裏面を通過する際に屈折する。裏面より入射した光線Ｌ３、Ｌ４は、透明板３内を進む。そして、光線Ｌ３は、ユニット１０＿３側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。一方、光線Ｌ４は、プロジェクター１側の端部のスクリーン２側の角部近傍に到達する。

なお、ユニット１０＿３側のプロジェクター１は、ユニット１０＿２側の透明板３と支持部４とにより囲まれる空間内に位置するが、ユニット１０＿２側のプロジェクター１からの投写光がユニット１０＿３側のプロジェクター１によって遮られることはない。

ユニット１０＿３においても、光線Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ透明板３の裏面より入射し、裏面を通過する際に屈折する。裏面より入射した光線Ｌ３、Ｌ４は、透明板３内を進む。そして、光線Ｌ３は、ユニット１０＿２とは反対側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。一方、光線Ｌ４は、プロジェクター１側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。

ユニット１０＿２の透明板３のユニット１０＿３側の端部３０は、斜めにカットされている。端部３０のカット面（端面）と透明板３の表面とのなす角度をθ１、ユニット１０＿２における透明板３内の光線Ｌ３と透明板３の表面とのなす角度をθ２、ユニット１０＿３における透明板３内の光線Ｌ４と透明板３の表面とのなす角度をθ３とすると、θ２≦θ１≦θ３の関係を満たす。

また、ユニット１０＿３の透明板３のユニット１０＿２側の端部、すなわち、ユニット１０＿２の透明板３の端部３０に接する端部も、斜めにカットされている。この端部のカット面（端面）と透明板３の表面とのなす角度をθ４とすると、θ４＝１８０°−θ１である。

上記のように、ユニット１０＿２、１０＿３それぞれの透明板３の互いに接する端面を構成することで、これら端面を隙間なく接することができ、しかも、ユニット１０＿２側の光線Ｌ３とユニット１０＿３側の光線Ｌ４とは、それら透明板３の表面の境界部より出射される。これにより、ユニット１０＿２のプロジェクター１の投写画像と、ユニット１０＿３のプロジェクター１の投写画像とを、隙間なく、隣接して表示することができる。

列方向に並ぶユニット１０＿１、１０＿４も、ユニット１０＿２、１０＿３と同様の構造であるので、ユニット１０＿１のプロジェクター１の投写画像と、ユニット１０＿４のプロジェクター１の投写画像とを、隙間なく、隣接して表示することができる。

また、本実施形態においても、ユニット１０＿１〜１０＿４それぞれにおいて、梁４ａ、４ｂにより支持された透明板３の両端部には、図５Ｂに示した切り欠き３ａ、３ｂが設けられている。これら切り欠き３ａ、３ｂがそれぞれ梁４ａ、４ｂの上端の角の部分に嵌る状態で、透明板３は支持部４により支持される。透明板３は、梁４ａ、４ｂに沿ってスライドすることができる。

上記のスライド構造によれば、ユニット１０＿１の透明板３にユニット１０＿４の透明板３を容易に接合させることができ、ユニット１０＿２の透明板３にユニット１０＿３の透明板３を容易に接合させることができる。

また、ユニット１０＿１〜１０＿４それぞれのプロジェクター１は、打ち上げ投写を行うように構成されている。このため、ユニット１０＿３のプロジェクター１は、ユニット１０＿２の支持部４内に配置され、ユニット１０＿４のプロジェクター１は、ユニット１０＿１の支持部４内に配置されている。プロジェクター１を支持部４内に配置すると、プロジェクター１から放出される熱によって支持部４内の温度が上昇し、その結果、透明板３やスクリーン２の温度が上昇し、プロジェクター１自体の温度も上昇する。本実施形態では、支持部４の梁４ａ、４ｂに複数の開口６が設けられているので、支持部４内の温度上昇を抑制することができる。

（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態である画像表示装置の外観を示す斜視図である。

図１０に示すように、本実施形態の画像表示装置は、３行３列に配置された９つのユニット２０＿１〜２０＿９からなる。ユニット２０＿１〜２０＿９のそれぞれは、第１の実施形態の画像表示装置と同様の構成であるが、透明板３の端部の構造が異なる。

ユニット２０＿１〜２０＿９の透明板３は、行方向及び列方向に接合されるように構成されている。

図１１Ａは、図１０に示した画像表示装置の投写状態を示す模式図である。図１１Ｂは、図１０に示した画像表示装置の行方向に並ぶ３つのユニット２０＿１〜２０＿３をプロジェクター１が設置された側から見た場合の投写状態を示す模式図である。図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、斜線を用いたハッチング部１Ｅは、ユニット２０＿１〜２０＿３それぞれにおけるプロジェクター１からの投写光が通過する領域を示す。

ユニット２０＿１、２０＿２は、互いの透明板３の対向する端面が接合されるように構成されている。この接合面と透明板３の表面とのなす角度は略９０°である。ユニット２０＿２、２０＿３も、同様の構造である。

ハッチング部１Ｅは、図５Ａ及び図５Ｂに示した例（ハッチング部１Ａ）と同様、投写光の進行方向に向かって、所定の角度で広がっている。ハッチング部１Ｅの最も外側を通る２つの光線Ｌ１、Ｌ２の透明板３の裏面に対する入射角度も、略同じである。

図１１Ｂに示すように、ユニット２０＿１〜２０＿３のそれぞれにおいて、光線Ｌ１、Ｌ２は、透明板３の裏面を通過する際に屈折し、その裏面を通過した光線Ｌ１、Ｌ２は、透明板３内を進む。光線Ｌ１は梁４ａにより支持された端部のスクリーン３側の角部に到達し、光線Ｌ２は梁４ｂにより支持された端部のスクリーン３側の角部に到達する。

ユニット２０＿４〜２０＿６及びユニット２０＿７〜２０＿９も、上記のユニット２０＿１〜２０＿３と同様の構造であり、上記の光線Ｌ１、Ｌ２と透明板３の関係を有する。

上記の構造によれば、ユニット２０＿４〜２０＿９のそれぞれにおいて、行方向については、スクリーン２の幅全体に渡って画像を表示することができる。よって、ユニット２０＿１〜２０＿９のうち、行方向に並ぶユニットにおいて、各ユニットのプロジェクター１からの投写画像を、隙間なく、隣接して表示することができる。

図１１Ｃは、図１１Ａに示した画像表示装置の列方向に並ぶ３つのユニット２０＿３、２０＿４、２０＿９を一点鎖線ＣＣにより切断した場合の投写状態を示す模式図である。図１１Ｃにおいて、斜線を用いたハッチング部１Ｆは、ユニット２０＿３、２０＿４、２０＿９それぞれのプロジェクター１からの投写光が通過する領域を示す。

ハッチング部１Ｆは、図６に示した例（ハッチング部１Ｂ）と同様、投写光の進行方向に向かって、所定の角度で広がっている。ハッチング部１Ｄの最も外側を通る２つの光線Ｌ３、Ｌ４のうち、下側の光線Ｌ３の透明板３の裏面に対する入射角度は、上側の光線Ｌ４の透明板３の裏面に対する入射角度より大きい。

ユニット２０＿３において、光線Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ透明板３の裏面より入射し、裏面を通過する際に屈折する。裏面より入射した光線Ｌ３、Ｌ４は、透明板３内を進む。そして、光線Ｌ３は、ユニット２０＿４側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。一方、光線Ｌ４は、プロジェクター１側の端部のスクリーン２側の角部近傍に到達する。

ユニット２０＿４においても、光線Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ透明板３の裏面より入射し、裏面を通過する際に屈折する。裏面より入射した光線Ｌ３、Ｌ４は、透明板３内を進む。そして、光線Ｌ３は、ユニット２０＿９側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。一方、光線Ｌ４は、ユニット２０＿３側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。

ユニット２０＿９においても、光線Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ透明板３の裏面より入射し、裏面を通過する際に屈折する。裏面より入射した光線Ｌ３、Ｌ４は、透明板３内を進む。そして、光線Ｌ３は、ユニット２０＿４とは反対側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。一方、光線Ｌ４は、ユニット２０＿４側の端部のスクリーン２側の角部に到達する。

ユニット２０＿３の透明板３のユニット２０＿４側の端部３０は、斜めにカットされている。端部３０のカット面（端面）と透明板３の表面とのなす角度をθ１、ユニット２０＿３における透明板３内の光線Ｌ３と透明板３の表面とのなす角度をθ２、ユニット２０＿４における透明板３内の光線Ｌ４と透明板３の表面とのなす角度をθ３とすると、θ２≦θ１≦θ３の関係を満たす。

また、ユニット２０＿４の透明板３のユニット２０＿３側の端部、すなわち、ユニット２０＿３の透明板３の端部３０に接する端部も、斜めにカットされている。この端部のカット面（端面）と透明板３の表面とのなす角度をθ４とすると、θ４＝１８０°−θ１である。

上記のように、ユニット２０＿３、２０＿４それぞれの透明板３の互いに接する端面を構成することで、これら端面を隙間なく接合することができる。しかも、ユニット２０＿３側の光線Ｌ３とユニット２０＿４側の光線Ｌ４とは、それら透明板３の表面の境界部より出射されるので、ユニット２０＿３のプロジェクター１の投写画像と、ユニット２０＿４のプロジェクター１の投写画像とを、隙間なく、隣接して表示することができる。

列方向に並ぶユニット２０＿４、２０＿９においても、上記のユニット２０＿３、２０＿４の場合と同様、θ２≦θ１≦θ３及びθ４＝１８０°−θ１の関係を満たす。これにより、ユニット２０＿４、２０＿９それぞれの透明板３の互いに接する端面を隙間なく接合することができ、ユニット２０＿４のプロジェクター１の投写画像と、ユニット２０＿９のプロジェクター１の投写画像とを、隙間なく、隣接して表示することができる。

他の列方向に並ぶユニットについても、θ２≦θ１≦θ３及びθ４＝１８０°−θ１の関係を満たすことで、上記と同様の効果を得られる。

また、本実施形態においても、ユニット２０＿１〜２０＿９それぞれにおいて、梁４ａ、４ｂにより支持された透明板３の両端部には、図５Ｂに示した切り欠き３ａ、３ｂが設けられている。これら切り欠き３ａ、３ｂがそれぞれ梁４ａ、４ｂの上端の角の部分に嵌る状態で、透明板３は支持部４により支持される。透明板３は、梁４ａ、４ｂに沿ってスライドすることができる。

上記のスライド構造によれば、例えば、列方向に並ぶユニット間で、透明板３を容易に接合させることができる。

また、ユニット２０＿１〜２０＿９それぞれの支持部４の梁４ａ、４ｂには複数の開口６が設けられているので、第２の実施形態と同様、プロジェクター１を収容した支持部４内の温度上昇を抑制することができる。

なお、第２又は第３の実施形態の画像表示装置において、ユニットの数及び配置形態は限定されることはない。２つ以上のユニットが、一列または行列状に並べられてもよい。

また、第２又は第３の実施形態の画像表示装置において、複数のユニットのうち、プロジェクター１の投写方向に隣接する２つのユニットは、互いの透明板３の端面が接合するように構成されているが、該端面に、反射防止膜が形成されてもよい。

上記の場合、反射防止膜は、隣接する２つのユニットの上記の接合端面のうちプロジェクター１が配置された側の端面に設けられてもよい。例えば、図９Ｃに示す隣接する２つのユニット１０＿２、１０＿３において、ユニット１０＿２側の端部３０の端面に反射防止膜が形成されてもよい。

上記の反射防止膜を有する構造によれば、以下のような効果を得ることができる。

例えば、ユニット１０＿２、１０＿３の互いの透明板３の端面が接合された部分では、それら端面の間に微小な空気層が介在する。このため、ユニット１０＿２において、迷光が透明板３の端部３０の端面に入射すると、その端面にて散乱光が生じ、この散乱光により、ユニット１０＿２、１０＿３の表示画像の境界部分が白くなる。プロジェクター１からの投写光には僅かながら迷光が存在し、また、投写光が透明板３等を通過する過程でも迷光が生じる。

端部３０の端面に反射防止膜を形成することで、迷光が反射防止膜により吸収され、上記の表示画像の境界部分が白くなることを防止することができる。

反射防止膜には、黒色又はグレーの材料よりなるものを用いることが望ましい。

なお、空気層が介在しないように、透明板３の端面を鏡面状に加工することは、製造コストが増大することになるため、実用的ではない。

また、ユニット１０＿３側の透明板３の、上記端部３０と接合される端部においては、投写光の入射角の関係から、入射する迷光の量は、上記端部３０と比較して少ない。よって、ユニット１０＿３側の透明板３の端部については、必要に応じて、反射防止膜を形成することが望ましい。

また、第２又は第３の実施形態の画像表示装置において、２つ以上のユニットの支持部４が一体的に形成されてもよい。

さらに、各ユニットのプロジェクター１の動作を制御する制御装置（不図示）を設け、この制御装置が、外部映像供給装置（映像機器やパーソナルコンピュータなど）からの映像信号に基づく画像を各ユニットのプロジェクター１により投写させてもよい。この場合、制御装置は、入力映像信号に基づく画像をユニットの数に応じた複数の分割画像に分割し、各分割画像を対応するユニットにて表示させてもよい。

さらに、ユニット毎に、スクリーン２上の人の有無または動きを検知するセンサーを支持部４内に設置してもよい。センサーには、例えば、赤外線センサーを用いることができる。この場合、上記制御装置が、各ユニットのセンサーの出力信号に応じて各ユニットのプロジェクター１により投写される画像の内容を変化させてもよい。

また、第１乃至第３の実施形態の画像表示装置のいずれかにおいて、１つのプロジェクター１に対して複数の透明板３が設けられてもよい。例えば、図１に示した画像表示装置において、梁４ａ、４ｂに平行な方向に透明板３を複数に分割してもよい。この場合、隣接する透明板において、互いの接する端面は斜めカットされる。この場合、例えば、端面の角度は、スネルの法則に基づき、プロジェクター１からの投写光の透明板３に入射する入射角と、透明板３の絶対屈折率および支持部４内の物質（空気）の絶対屈折率とに基づいて決定される。なお、絶対屈折率は、真空に対する物質固有の相対屈折率とする。

また、１つの透明板３に対して複数のプロジェクター１が設けられてもよい。

また、スクリーン２には、超短焦点プロジェクター用広視野角透過型リアスクリーン、例えば、三菱製紙株式会社のプロジェクター用スクリーンフィルム「彩美ｓ」を用いることができる。

また、スクリーン２は、複数のユニットに跨って設けられてもよい。

また、スクリーン２は、透明板３の表面に微小な凹凸を形成したものであってもよい。

また、透明板３のプロジェクター１側の端部を斜めにカットしても良い。例えば、図６に示した透明板３のプロジェクター１側の端部や、図９Ｃに示したユニット１０＿２、２０＿３のうち、ユニット１０＿２の透明板３のプロジェクター１側の端部を、光線Ｌ４に沿って斜めにカットしてもよい。これにより、スクリーン２全面に画像を投写することができる。

また、支持部４の梁４ａ、４ｂの開口部６の少なくとも１つにファンを設けてもよい。この場合、ファンにより、強制的に吸気又は排気を行うことができる。

また、本発明は、以下の付記１〜１１のような形態をとり得るが、これら形態に限定されない。
[付記１]
可視光を透過する透明板と、
前記透明板の一方の面上に設けられたスクリーンと、
前記透明板の他方の面側から前記スクリーンに向けて画像を投写するプロジェクターと、
前記透明板を前記他方の面側から支持する支持部と、を有し、
前記プロジェクターは、前記透明板と前記支持部により囲まれる空間の外側に配置されている、画像表示装置。
［付記２］
少なくとも前記プロジェクター及び透明板を含むユニットが、一列または行列状に複数配置されている、付記１に記載の画像表示装置。
［付記３］
複数の前記ユニットのうち、前記プロジェクターの投写方向に隣接する２つのユニットは、前記プロジェクターの投写方向に直交する、前記透明板の隣接する端面が接合するように構成されており、該接合端面は、前記一方の面における接合部よりも前記他方の面における接合部が前記プロジェクター側に位置するように形成されている、付記２に記載の画像表示装置。
［付記４］
前記２つのユニットの接合された端面の少なくとも１方に反射防止膜が形成されている、付記３に記載の画像表示装置。
［付記５］
前記反射防止膜は、前記２つのユニットの接合された端面のうちの前記プロジェクター側に位置する端面に形成されている、付記４に記載の画像表示装置。
［付記６］
前記スクリーンは、複数の前記ユニットに跨って設けられている、付記２から５のいずれか１つに記載の画像表示装置。
［付記７］
前記支持部は、前記プロジェクターの投写方向に沿って設けられた、互いに対向する第１及び第２の梁を備え、該第１及び第２の梁が、前記透明板の互いに対向する第１及び第２の端部を支持する、付記１から６のいずれか１つに記載の画像表示装置。
［付記８］
前記透明板の前記第１及び第２の端部に、前記第１及び第２の梁により支持するための切り欠きが形成されている、付記７に記載の画像表示装置。
［付記９］
前記第１及び第２の梁はそれぞれ、少なくとも１つの開口を有する、付記７または８に記載の画像表示装置。
［付記１０］
前記スクリーン上に保護部材を有する、付記１から９のいずれか１つに記載の画像表示装置。
［付記１１］
可視光を透過する透明板の一方の面上にスクリーンを形成し、前記透明板を他方の面側から支持部により支持し、前記透明板と前記支持部とにより囲まれる空間の外側に配置されたプロジェクターより、前記透明板の前記他方の面側から前記スクリーンに向けて画像を投写して前記スクリーンに画像を表示する画像表示方法。

Claims

可視光を透過する透明板と、
前記透明板の一方の面上に設けられたスクリーンと、
前記透明板の他方の面側から前記スクリーンに向けて画像を投写するプロジェクターと、
前記透明板を前記他方の面側から支持する支持部と、を有し、
前記プロジェクターは、前記透明板と前記支持部により囲まれる空間の外側に配置されている、画像表示装置。
少なくとも前記プロジェクター及び透明板を含むユニットが、一列または行列状に複数配置されている、請求項１に記載の画像表示装置。
複数の前記ユニットのうち、前記プロジェクターの投写方向に隣接する２つのユニットは、前記プロジェクターの投写方向に直交する、前記透明板の隣接する端面が接合するように構成されており、該接合端面は、前記一方の面における接合部よりも前記他方の面における接合部が前記プロジェクター側に位置するように形成されている、請求項２に記載の画像表示装置。
前記２つのユニットの接合された端面の少なくとも１方に反射防止膜が形成されている、請求項３に記載の画像表示装置。
前記反射防止膜は、前記２つのユニットの接合された端面のうちの前記プロジェクター側に位置する端面に形成されている、請求項４に記載の画像表示装置。
前記スクリーンは、複数の前記ユニットに跨って設けられている、請求項２から５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記支持部は、前記プロジェクターの投写方向に沿って設けられた、互いに対向する第１及び第２の梁を備え、該第１及び第２の梁が、前記透明板の互いに対向する第１及び第２の端部を支持する、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
前記透明板の前記第１及び第２の端部に、前記第１及び第２の梁により支持するための切り欠きが形成されている、請求項７に記載の画像表示装置。
前記第１及び第２の梁はそれぞれ、少なくとも１つの開口を有する、請求項７または８に記載の画像表示装置。
前記スクリーン上に保護部材を有する、請求項１から９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
可視光を透過する透明板の一方の面上にスクリーンを形成し、前記透明板を他方の面側から支持部により支持し、前記透明板と前記支持部とにより囲まれる空間の外側に配置されたプロジェクターより、前記透明板の前記他方の面側から前記スクリーンに向けて画像を投写して前記スクリーンに画像を表示する画像表示方法。