(57)【要約】【課題】  液晶プロジェクタ装置などの筐体内部の温度上昇を低減し、ファンを必要としない無騒音のプロジェクタ装置を提供し、また、それを用いて寝たきり者の部屋の天井に大型の画像を投影できるシステムを提供する。【解決手段】  電源回路と光源からなる光源室と、ダイクロイックミラーと液晶パネルとダイクロイックプリズムと投影レンズからなる密閉型の光路室とが空間的に分離されているプロジェクタ装置において、光源室および光路室に光透過窓を設け、かつ、光透過窓の外側に遮光板を配設し、不要光を光路室の外部に排出できる構成とすることにより、光学ブロックである光路室内で熱に変わる光を外部に排出する。また、光源室の形状を鉛直のダクト構造とし、光源室内部の空気の自然対流により、光源室内の温度上昇率を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源回路と光源からなる光源室と、ダイクロイックミラーと液晶パネルとダイクロイックプリズムと投影レンズからなる密閉型の光路室とが、空間的に分離され、光源室を出た光を画像情報を有する液晶パネルに透過させ、投影レンズを介して拡大されてスクリーン上に画像を投影再生する液晶画像投影装置において、前記光源室および光路室には光透過窓が設けられ、かつ、該光透過窓の外側に遮光板が配設され、不要光を光路室の外部に排出できることを特徴とする無騒音プロジェクタ装置。
【請求項２】
前記光路室に設けられた個々の３原色の液晶パネルの前後に配設される偏光板が、前記光路室の前後に共通の偏光板として配設されていることを特徴とする請求項１記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項３】
前記光源室が鉛直のダクト構造を有し、かつ、前記光源室の下部に空気流入口と上部に空気流出口が設けられ、空気の自然対流で光源を冷却できることを特徴とする請求項１記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項４】
前記ダクト構造が着脱若しくは伸縮できることを特徴とする請求項３記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項５】
前記光源室が密閉構造を有し、ケーシングの内側には光源に併設して吸熱体が設けられ、一方外側には放熱体が設けられ、該吸熱体と放熱体の間に伝熱体が連設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項６】
前記伝熱体が、ヒートパイプ又は水冷管であることを特徴とする請求項５記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項７】
前記放熱体が、高放熱アルミニウム材、若しくは、熱により形状変化し表面積を増加される材質であることを特徴とする請求項５記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項８】
前記光源室が光源の周囲に熱電変換素子を有し、該光源の熱を利用して発電できることを特徴とする請求項１に記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項９】
前記光源室と前記光路室の間に、平行光のみ透過し不要光を吸収する整光器が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項１０】
立方体のダイクロイックプリズムの３面に、それぞれＲＧＢの画像を表示する３枚の液晶パネルが配設され、前記液晶パネルの背面に、それぞれのＲＧＢの光を発する３個のＬＥＤ光源が設けられ、前記液晶パネルを透過させたＲＧＢ光を、前記ダイクロイックプリズムで一軸上に合成し、投影レンズを介してスクリーン上に投影する液晶画像投影装置において、３色のＬＥＤ光源の１乃至３個が着脱自在であることを特徴とする無騒音プロジェクタ装置。
【請求項１１】
偏光板が、前記各液晶パネル背面に１枚、ダイクロイックプリズムと投影レンズの間に１枚配設されていることを特徴とする請求項１０に記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項１２】
前記偏光板が着脱自在であることを特徴とする請求項１１に記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項１３】
前記ダイクロイックプリズムの前方に立方体の偏光ビームスプリッターが配置され、白色ＬＥＤ光源からの白色光を該偏光ビームスプリッターに直角に入射させ、Ｓ偏光のみ反射させて前記ダイクロイックプリズムに入射させ、ＲＧＢ光に分解した後に、それぞれ前記液晶パネルを透過、背面に配設された反射板で反射させられ、それぞれＲＧＢの画像情報を持って前記ダイクロイックプリズムに戻り１軸に合成され該偏光ビームスプリッターを透過し、投影レンズを介してスクリーン上に投影する液晶画像投影装置において、白色ＬＥＤ光源が着脱自在であることを特徴とする請求項１０に記載の無騒音プロジェクタ装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の無騒音プロジェクタ装置において、ＬＥＤ光源、液晶パネル、投影レンズと外部の設けられたスクリーンを結ぶ投影光軸が、液晶パネル、投影レンズ、スクリーンとが一定角度で傾いて配置されており、かつ、液晶パネル、投影レンズ、スクリーンが平行に保たれた状態で光軸を変化させることができることを特徴とする天井投影システム。
【請求項１５】
請求項１乃至１３のいずれかに記載の無騒音プロジェクタ装置が、天井の３以上の位置から繰り出される３本以上のケーブルにより懸架されており、天井面に正対して歪のない画像を天井面に投影することができることを特徴とする天井投影システム。
【請求項１６】
前記ケーブルが遠隔端末によりケーブルの巻き取り操作が行え、無騒音プロジェクタ装置の位置を任意に変えることができることを特徴とする請求項１５に記載の天井投影システム。
【請求項１７】
投影機の電源のＯＮ／ＯＦＦ、投影レンズの焦点調整、画像の調整（コントラスト、明度、彩度等）が前記遠隔端末で操作できることができることを特徴とする請求項１６に記載の天井投影システム。
【請求項１８】
前記ケーブルの少なくとも１本が電力線であり、無騒音プロジェクタ装置に電力を供給するできることを特徴とする請求項１５に記載の天井投影システム。
【請求項１９】
無騒音プロジェクタ装置にバッテリーが搭載されており、無騒音プロジェクタ装置用の電力が搭載されている該バッテリーから供給されることを特徴とする請求項１５に記載の天井投影システム。
【請求項２０】
前記ケーブルの駆動用の電力を前記バッテリーから供給されることを特徴とする請求項１９に記載の天井投影システム。
【請求項２１】
無騒音プロジェクタ装置の液晶パネルを駆動する画像情報が、無線若しくは有線ケーブルを介して供給されることを特徴とする請求項１５に記載の天井投影システム。
【請求項２２】
請求項１４乃至２１のいずれかに記載の天井投影システムにおいて、無騒音プロジェクタ装置の液晶パネルを駆動する画像情報が外部のカメラで捉えたリアルタイムの映像であることを特徴とする寝たきり者のバーチャルアクションシステム。
【請求項２３】
前記外部のカメラは移動体に取り付けられていることを特徴とする請求項２２に記載の寝たきり者のバーチャルアクションシステム。
【請求項２４】
前記移動体が外部に居る人物であることを特徴とする請求項２３に記載の寝たきり者のバーチャルアクションシステム。
【請求項２５】
室内の寝たきり者が、音声伝送により、外部にいる人物に行動指示することができることを特徴とする請求項２４に記載の寝たきり者のバーチャルアクションシステム。
【請求項２６】
前記外部のカメラは複数台、複数の場所に固定して設置されていることを特徴とする請求項２２に記載の寝たきり者のバーチャルアクションシステム。
【請求項２７】
複数台ある前記外部のカメラからの画像情報の中から、スイッチングにより１つの画像情報が選択でき、天井に投影することができることを特徴とする請求項２６に記載の寝たきり者のバーチャルアクションシステム。
【請求項２８】
複数台ある前記外部のカメラからの画像情報の中から、複数の画像情報が選択でき、天井に投影することができることを特徴とする請求項２６に記載の寝たきり者のバーチャルアクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクタ装置などの筐体内部の温度上昇を低減し、ファンレス化、無騒音化のプロジェクタ装置を提供し、また、それを用いた天井等への投影システム及び寝たきり者のバーチャルアクションシステムを提供する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の液晶プロジェクタの構成として、白色光源をダイクロイックミラーでＲ，Ｇ，Ｂの三原色に分離し、各色を２枚の偏光板を挟んだ液晶パネルを通して変調した後、ダイクロイックプリズムを通して色合成し、得られたカラー画像を投影レンズを介してスクリーン上に投写する方式が知られている（例えば、特許文献１）。
この方式の場合、液晶プロジェクタ装置に内蔵されている光源ランプが高温の熱を発生するため、また、偏光板および液晶パネル等は光源の光を吸収し熱エネルギーに変換するため、プロジェクタ装置の筐体内は高温となる。結果として性能保証ができなくなる。
そのため、筐体内を適度な温度以下に保持できるように、送風ファンによる空冷が普通である。また、送風ファンを設けて外気を取り入れて冷却した場合に、液晶パネルにゴミ、埃が付着するのを防止するため、エアフィルターが設けられている。  
【０００３】
しかし、送風ファンにより十分な冷却効果を与えるためには、ある程度の風量を確保する必要があり、そのために送風ファンを高速回転にすると風切り音が大きくなり、筐体の隙間等から漏れて騒音が大きな問題となってくる。この送風ファンによる騒音が問題となって、寝たきり者の耳元で長時間プロジェクタを稼動することができなかった。
【０００４】
また、空冷によりプロジェクタ装置内部に室内のほこりが侵入し、液晶パネルにゴミ、埃等が付着するとスクリーン上に色ムラとなって現れ、表示品質を落とし、画面を汚すことになる。このため、エアフィルターを用いてゴミ、埃を取り除く構造がとられているが、エアフィルターはゴミ、埃を取り除くにつれ目詰まりを起こし、送風ファンの風量低下を引き起こす。このため、長時間の投影は難しく、定期的に解体してエアフィルターの交換や、清掃等のメンテナンスを行う必要があった。 
【０００５】
このため、電源回路および光源ランプを含む発熱ブロックと、液晶パネルおよび光学ユニットを含む光学ブロックを空間的に分離して、光学ブロック側を密閉空間として外部からのゴミ、埃の進入を防止する構造や、また、冷却ファンにより密閉空間内の光学ブロックを冷却する構造とし、密閉空間内で空気を循環させて液晶パネル、偏光板等の光学部品を冷却する構造が知られている（特許文献２）。
【０００６】
しかし、上述したように、光学ブロックを形成する偏光板や液晶パネル等も光源ランプの光を吸収し熱エネルギーに変換する。このため、光学ブロック側を密閉空間とするだけでは、筐体壁からの対流放熱、放射放熱によっては密閉空間内の雰囲気温度をある一定温度以下に保つことが困難である。
【０００７】
図１１に従来の一体型プロジェクタ装置の光・熱移動モデルを示す模式図である。この例は、光源ランプを含む発熱ブロックと、偏光板や液晶パネル等を含む光学ブロックの一体型である。
図１１に示す模式図を用いて、プロジェクタ装置内部での熱損失について説明する。先ず、265Ｗの電力投入されることで、光源ランプから213Ｗの光が得られる。その光は、コンデンサーレンズを通過することにより52.1Ｗの有効な光となり、さらに熱線透過ミラーを反射し26Ｗの可視光線が得られる。265−26＝239Ｗの電力が発熱ブロック内で無駄なものとなり熱に変わるのである。
また、26Ｗの可視光線は、整光レンズを通過し、複数のダイクロイックミラーを透過・反射していくことによって、Ｒ，Ｇ，Ｂの三原色に分離され、２枚の偏光板を挟んだＲ，Ｇ，Ｂ各色の液晶パネルを通過し、ダイクロイックプリズムを通して色合成され、投影レンズを介して、最終的には、1.8Ｗが有効な投影光としてスクリーン上にカラー画像が形成されることになる。26−1.8＝24.2Ｗの電力が光学ブロック内で無駄なものとなり熱に変わるのである。
すなわち、265−1.8＝263.2Ｗ（投入電力265Ｗの99.3%）は無駄なものとなり、プロジェクタ装置内部で熱に変わるのである。従来は、このプロジェクタ装置内に発生する熱をファンによって冷却していたのである。
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−９４８１８号公報
【特許文献２】特開２０００−１４７４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、液晶プロジェクタ装置などの筐体内部の温度上昇を低減し、ファンを必要としない無騒音のプロジェクタ装置を提供し、また、それを用いて寝たきり者の部屋の天井に大型の画像を投影できるシステムを提供することを目的とする。
この無騒音プロジェクタ装置を用いて寝たきり者の部屋の天井に大型の画像を投影できるシステムを構築することにより、健常者がウェアラブルカメラを身につけ室外活動し、その状況をリアルタイムで寝たきり者の部屋に画像伝送して、現地のリアルタイム画像を天井面に表示することができる。寝たきり者は、リアルタイムの画像を見ながら音声伝送により、外部にいる健常者の行動を指示することも可能となる。
すなわち、本発明に係る無騒音のプロジェクタ装置を用いたシステムは、高齢等により寝たきり者が社会貢献できるツールとしての活用が期待でき、寝たきり者のバーチャルアクションシステムとなるのである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る無騒音プロジェクタ装置は、以下に言及する観点に示される構成とした。以下、各々の観点の内容をその目的と共に説明していく。
【００１１】
本発明の第１の観点からは、電源回路と光源からなる光源室と、ダイクロイックミラーと液晶パネルとダイクロイックプリズムと投影レンズからなる密閉型の光路室とが、空間的に分離され、光源室を出た光を画像情報を有する液晶パネルに透過させ、投影レンズを介して拡大されてスクリーン上に画像を投影再生する液晶画像投影装置において、前記光源室および光路室には光透過窓が設けられ、かつ、該光透過窓の外側に遮光板が配設され、不要光を光路室の外部に排出できることを特徴とする無騒音プロジェクタ装置が提供される。
発熱の大きい発電ブロックである光源室と液晶パネルのある光学ブロックである光路室を別体として、また、光学ブロックである光路室は密閉型として、冷却ファンを無くして、フィルタ交換などの定期的なメンテナンスを不要とするものである。本第１の観点では、光路室に光透過窓を設け、かつ、光透過窓の外側に遮光板を配設し、不要光を光路室の外部に排出できる構成とすることにより、光学ブロックである光路室内で熱に変わる光を外部に排出できるのである。その結果、光路室内の温度上昇率を大幅に低減することができ、光路室内をある一定温度以下に保持することが容易できることとなる。
【００１２】
ここで、好ましくは、光路室に設けられた個々の３原色の液晶パネルの前後に配設される偏光板が、光路室の前後に共通の偏光板として配設される構成とする。
【００１３】
次に、本発明の第２の観点からは、第１の観点において、光源室が鉛直のダクト構造を有し、かつ、光源室の下部に空気流入口と上部に空気流出口が設けられ、空気の自然対流で光源を冷却できることを特徴とする無騒音プロジェクタ装置が提供される。
発熱ブロックである光源室をファンレスとするため、光源室の形状を鉛直のダクト構造とし、光源室内部の空気の自然対流により、光源室内の温度上昇率を低減するものである。後述する実施例で示されるベルヌーイの定理から、ファン無しでも光源ランプでの発熱を除去できることが理論的に理解できるのである。
【００１４】
また、ダクト構造が着脱若しくは伸縮できることが好ましい。ダクト構造の高さを調整することで、自然対流の空気の上昇速度を調整することができるからである。
【００１５】
次に、本発明の第３の観点からは、第１又は第２の観点において、光源室が密閉構造を有し、ケーシングの内側には光源に併設して吸熱体が設けられ、一方外側には放熱体が設けられ、該吸熱体と放熱体の間に伝熱体が連設されていることを特徴とする無騒音プロジェクタ装置が提供される。
ここで、伝熱体は、ヒートパイプ又は水冷管であることが好ましい。また、放熱体は、高放熱アルミニウム材、若しくは、熱により形状変化し表面積を増加される材質であることが好ましい。さらに、好ましくは、光源室において光源の周囲に熱電変換素子を有することである。これにより、光源の熱を利用して発電できることができるためである。
【００１６】
次に、本発明の第４の観点からは、第１の観点において、光源室と光路室の間に、平行光のみ透過し不要光を吸収する整光器が設けられていることを特徴とする無騒音プロジェクタ装置が提供される。
光源室と光路室の間に整光器を設けることで、光路室内の温度上昇に起因する不要光を整光器で吸収させることができ、光路室に入る光量を最小限に抑えることができる。
【００１７】
次に、本発明の第５の観点からは、立方体のダイクロイックプリズムの３面に、それぞれＲＧＢの画像を表示する３枚の液晶パネルが配設され、液晶パネルの背面に、それぞれのＲＧＢの光を発する３個のＬＥＤ光源が設けられ、液晶パネルを透過させたＲＧＢ光を、ダイクロイックプリズムで一軸上に合成し、投影レンズを介してスクリーン上に投影する液晶画像投影装置において、３個のＬＥＤ光源の１乃至３個が着脱自在であることを特徴とする無騒音プロジェクタ装置が提供される。
液晶プロジェクタ装置の光源として、白熱電球等の光源ランプを用いるのではなく、発熱の少ない発光ダイオードＬＥＤを用いることにより、ファンによる冷却を不要にするものである。また、本観点による構成のように、３色のＬＥＤ光源の１乃至３個が着脱自在にすることで、携帯時及び収納時に液晶プロジェクタ装置を小型化できることになる。
【００１８】
また、第５の観点において、偏光板を、各液晶パネル背面に１枚、ダイクロイックプリズムと投影レンズの間に１枚配設することが好ましい。これにより、液晶パネルの加熱が低減できるからである。
【００１９】
ここで、偏光板は着脱自在であることが好ましい。偏光板を１枚外すことにより不可視画像（偏光保持スクリーン）を構成することが可能であり、偏光メガネ等を利用することにより画像を可視化することができることになる。また、偏光板を全て外せば、プロジェクタ装置を照明装置として利用することができることになる。
例えば、図８に、ベットで横になっている寝たきり者が、本発明の無騒音プロジェクタを利用する様子を示す。図８（ａ）は偏光板を液晶パネルに２枚挟んで天井に画像を投影しているところを示しており、また図８（ｂ）は、偏光板を液晶パネルに１枚だけ（片面だけ）挟んで画像は見えないのであるが、偏光メガネを装着することで見える様子を示しており、さらに図８（ｃ）は、偏光板を無しで、単に室内照明として利用している様子を示している。
【００２０】
また、本発明の第６の観点からは、第１乃至５の観点において、ダイクロイックプリズムの前方に立方体の偏光ビームスプリッターが配置され、白色ＬＥＤ光源からの白色光を偏光ビームスプリッターに直角に入射させ、Ｓ偏光のみ反射させてダイクロイックプリズムに入射させ、ＲＧＢ光に分解した後に、それぞれ液晶パネルを透過、背面に配設された反射板で反射させられ、それぞれＲＧＢの画像情報を持ってダイクロイックプリズムに戻り１軸に合成され偏光ビームスプリッターを透過し、投影レンズを介してスクリーン上に投影する液晶画像投影装置において、白色ＬＥＤ光源が着脱自在であることを特徴とする無騒音プロジェクタ装置が提供される。
白色ＬＥＤ光源を着脱自在とすることにより、携帯時などに小型化できるとともに、光源には携帯用などの懐中電灯を用いることも可能となる。
【００２１】
次に、本発明の第７の観点からは、第１乃至６の観点において、ＬＥＤ光源、液晶パネル、投影レンズと外部の設けられたスクリーンを結ぶ投影光軸が、液晶パネル、投影レンズ、スクリーンとが一定角度で傾いて配置されており、かつ、液晶パネル、投影レンズ、スクリーンが平行に保たれた状態で光軸を変化させることができることを特徴とする天井投影システムが提供される。
本発明に係る無騒音でメンテフリーの無騒音プロジェクタ装置を用いて、天井面に歪のない画像を投影表示し、寝た状態で楽に画像を鑑賞できるシステムを提供するものである。本システムでは、寝た状態で楽に環境映像などのリラクゼーション画像を鑑賞できるとともに、偏光板を調整することにより室内照明装置としても利用可能となる。
【００２２】
次に、本発明の第８の観点からは、第１乃至６の観点において、無騒音プロジェクタ装置が、天井の３以上の位置から繰り出される３本以上のケーブルにより懸架されており、天井面に正対して歪のない画像を天井面に投影することを特徴とする天井投影システムが提供される。
図９に、無騒音プロジェクタ装置を天井の３以上の位置から繰り出される３本以上のケーブルにより懸架し、天井面に正対して歪のない画像を天井面に投影している様子を示す。
ここで、ケーブル（８２，８３，８４）は、遠隔リモコン端末８７などによりケーブルの巻き取り操作が行え、無騒音プロジェクタ装置の位置を任意に変えることができるのが好ましい。また、投影機の電源のＯＮ／ＯＦＦ、投影レンズの焦点調整、画像の調整（コントラスト、明度、彩度等）も遠隔リモコン端末８７で操作できることが好ましい。
【００２３】
また、ケーブルの少なくとも１本は電力線であり、無騒音プロジェクタ装置に電力を供給するできることが好ましい。若しくは、無騒音プロジェクタ装置にバッテリーが搭載されており、無騒音プロジェクタ装置用の電力が搭載されているバッテリーから供給されるべきである。さらに、好ましくは、バッテリーから供給される電力はケーブル駆動用の電力であることである。
【００２４】
また、無騒音プロジェクタ装置の液晶パネルを駆動する画像情報は、無線若しくは有線ケーブルを介して供給される。
【００２５】
次に、本発明の第９の観点からは、第７又は第８の観点のいずれかの天井投影システムにおいて、無騒音プロジェクタ装置が、天井の３以上の位置から繰り出される３本以上のケーブルにより懸架されており、天井面に正対して歪のない画像を天井面に投影することを特徴とする寝たきり者のバーチャルアクションシステムが提供される。
本発明に係る無騒音でメンテフリーの無騒音プロジェクタ装置を用いて、天井面に歪のない画像を投影表示し、寝た状態で楽に画像を鑑賞できるシステムに、外部のリアルタイム映像を送り、寝たものがあたかも外部に居る気分になれるという意味を有する。
【００２６】
ここで、外部のカメラは移動体に取り付けられているのが好ましい。また、移動体は外部に居る人物であるのが良い。さらに、室内の寝たきり者が、音声伝送により、外部にいる人物に行動指示することが好ましい。高齢などを理由に身体が不自由なために寝たきりになっている者が社会参加できることによって、精神的なストレスから開放されることになる。
【００２７】
また、外部のカメラは複数台、複数の場所に固定して設置されているのが好ましい。また、これらは外部のカメラからの画像情報の中から、複数の画像情報が選択でき、天井に投影することができる方が好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る無騒音プロジェクタ装置は、冷却ファンによる騒音がなく、寝たきり者の耳元でも長時間稼動できるため、寝たきり者の部屋の天井などに大型の画像を投影することができる。また、これを用いて、健常者がウェアラブルカメラなどを身につけ室外活動し、その状況をリアルタイムで寝たきり者の部屋に画像伝送、天井面に表示することが可能となる。これにより寝たきり者は、リアルタイムの画像を見ながら音声伝送により、外部にいる健常者の行動を指示することもでき、寝たきり者の社会貢献ができるという効果がある。
【００２９】
例えば、本発明に係る寝たきり者のバーチャルアクションシステムを用いると、寝たきりの女性が、娘にウェアラブルカメラをつけて買い物に行かせ、スーパー内からのリアルタイムの画像を見ながら、新鮮な果物を買うように娘の行動に支持を与えることが可能となる。寝たきりの女性はあたかも、自身が買い物をしたかのように感じ、社会参加ができるのである。また、買い物を行う娘は、母親（寝たきり）の生活習慣（買い物のノウハウ）を学ぶことができる。
【００３０】
また、例えば、寝たきりの男性が、自身が長年通いなれたゴルフに息子を行かせ、ウェアラブルカメラを身につけさせてプレイさせ、ゴルフコースのリアルタイムの画像を見ながら、息子に音声で指示を与え、自分の思ったようにプレイさせる。寝たきりの男性はあたかも、自分がゴルフをプレイしているように感じ、社会参加できるのである。また、ゴルフをプレイする息子は、父親（寝たきり）のゴルフのプレイのノウハウを学ぶことができる。
図１０に、寝たきりの男性が、ゴルフに自分の代わりの者を行かせ、ウェアラブルカメラを身につけさせてプレイさせ、自分はインタネット等で送られてくるゴルフコースのリアルタイムの画像を無騒音プロジェクタで投影し、ベットで横になり天井を見ながら、息子にマイクロフォンを用いて音声で指示を与えている様子を表している。
同様に、高齢で寝たきりの外科医が、工場技能者が、飛行機パイロット等、後継者に、遠隔で技能伝承することができるのである。
【００３１】
この他、例えば、視覚障害者がウェアラブルカメラを身につけて街の中を歩き、寝たきり者はリアルタイムで天井の画像を見ながら、音声で視覚障害者に指示を与え、安全に歩行が出来るように指導することも可能である。視覚障害者は、寝たきり者の音声の支援を受けて、安心に街中を移動することができる。また、寝たきり者は、身障者の生活支援をすることで自らが社会貢献できるようになり、それが生きがいとなっていくことも期待できるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明していく。
【実施例１】
【００３３】
本実施例１の無騒音プロジェクタ装置は、電源回路と光源からなる光源室と、ダイクロイックミラーと液晶パネルとダイクロイックプリズムと投影レンズからなる密閉型の光路室とを空間的に分離し、前記光源室および光路室に光透過窓を設け、かつ、光透過窓の外側に遮光板を配設して、不要光を光路室の外部に排出できる構造とした。また、光源室の形状を鉛直のダクト構造を有する構造とした。
また、従来、光路室に設けられた個々の３原色の液晶パネルの前後に配設されていた偏光板を、光路室の前後に共通の偏光板として配設する構造とした。
また、光源室のダクト構造は着脱できる構造とし、さらに、光源室は光源の周囲に熱電変換素子を有する構造とした。
また、光源室と光路室の間に、不要光を吸収する整光器を設ける構造とした。
【００３４】
以下、図１、図２を用いて、実施例１の無騒音プロジェクタ装置を説明する。図１は本発明に係る実施例１の無騒音プロジェクタ装置の平面図である。また、図２は本発明に係る実施例１の無騒音プロジェクタ装置の正面図である。わかりやすくするため主要な部品構成を示すことにしている。
【００３５】
図１の平面図を用いながら、先ず、図１１の従来の一体型プロジェクタ装置と比較して、光・熱移動モデル計算による装置筐体内部の発熱がどの程度削減可能であるのかを示すことにする。
電源回路１に投入された電力 265Ｗは、光源２から 213Ｗの光として変換されて照射される。光源２からの光はコンデンサーレンズ５を通過した段階で、52.1Ｗまでエネルギーが減少している。これは、光源２の周囲で放射熱、伝導熱として消費されるためであり、光源２の周囲に熱電変換素子３を有し、光源の熱を利用して発電できるようにしているのである。
また、この熱損失によって光源室内の温度が上昇するため、光源室の下部に空気流入口と上部に空気流出口が設けられ、光源２の上方に取り付けられたダクト４を用いて空気の自然対流で光源を冷却できるようにしている。図２に、光源室の下部に空気流入口と上部に空気流出口３９が設け、ダクト４を用いて空気の自然対流を行う様子を示している。
また、熱電変換素子を用い、光源の熱を利用して発電した電力は、光源室のダクト４に必要に応じて取り付けるファン３８の電力やバッテリー電源（図示しない）の充電に利用される。  
【００３６】
光源室の自然対流による冷却能力について、ベルヌーイの定理を用いて検討した。高さｈ、温度差ΔＴの仮想自然対流を想定した場合に、光源室内の空気の温度を90℃（外気は30℃）とし、高さ30cmのダクトを光源の上に置いた場合は、
U=(2ghβ△T) 1/2＝（2x9.8x0.3x60/363）1/2＝1.00m/sの流量が得られることがわかる。光源の上のダクトの直径が5cmとすると、運ばれる熱量Qは、100Ｗ程度となり、ほぼ光源での発熱を除去できることがわかる。
【００３７】
次に、コンデンサーレンズ５を通過した光は、熱線透過ミラー６により熱線部分の光は透過し、可視光線部分は反射して整光レンズ７に進む。熱線透過窓９の外側に遮光板８を配設しているので、不要な熱線部分の光（26.1Ｗ）を光路室の外部に排出できるため、光源室の温度上昇を防ぐことが可能なのである。
【００３８】
整光レンズ７に進んだ可視光線部分は、整光器１１を通ることによって光の向きを揃える。整光器１１を通過できなかった光の吸収による発熱を有効に活用し、また、筐体の温度上昇を防止すべく、整光器１１の周辺に熱電変換素子１３を設けている。
【００３９】
光路室に入る光のエネルギーは、図示するように13.0Ｗである。ここで、光取入窓２０は、光路室の密閉空間を形成するための壁面となっている。取り入れられた光は、ダイクロイックミラー２１〜２４を透過若しくは反射していき、３原色の光に分離され、それぞれの液晶パネル２６〜２８を通して色ごとの画像が形成される。
ダイクロイックプリズム３１は各色に分離された画像を合成してカラー画像を得るための色合成手段で、合成された画像は投射レンズ３２を通して投影光となり、スクリーン上に拡大投写される。
【００４０】
ここで、光路室に光透過窓３４を設け、かつ、光透過窓の外側に遮光板３５を配設しているため、不要光を光路室の外部に排出でき、光路室内で熱に変わる光を外部に排出することができている。
その結果、図１１と比較して、大幅に内部で発熱する量を削減することができた。すなわち、図１と図１１から共に、コンデンサーレンズを通過した光のエネルギー52.1Ｗのうち、投影光1.8Ｗを得ていることがわかる。図１１では、差のエネルギーは壁面吸収などにより熱に変換され、筐体内部の温度上昇につながっている。これに対し、図１では、熱線透過窓９，光透過窓３４，熱電変換素子１３により、熱の発生の要因となる不要光を外部へ排出したり、発生する熱を電力に変換したりして、差のエネルギーは筐体内部の温度上昇に使われていないのである。
【実施例２】
【００４１】
次に、実施例２の無騒音プロジェクタ装置について説明する。図３は、本実施例２の無騒音プロジェクタ装置の構造模式図である。実施例２の無騒音プロジェクタ装置は、図３に示すように、立方体のダイクロイックプリズム５７の３面に、それぞれＲＧＢの画像を表示する３枚の液晶パネル（５２，５４，５６）を配設し、前記液晶パネルの背面に、それぞれのＲＧＢの光を発する３個のＬＥＤ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ）を設ける構造としている。液晶パネルを透過させたＲＧＢ光は、ダイクロイックプリズム５７で一軸上に合成され、投影レンズ５８を介してスクリーン上に投影される。本実施例２では、この３色のＬＥＤ光源の１〜３個が着脱自在である構造とすることにより、携帯時及び収納時に液晶プロジェクタ装置を小型化でき利便性に優れたものになる。
【００４２】
また、実施例２は、液晶パネルの加熱を低減するために、偏光板が、各液晶パネル背面に１枚、ダイクロイックプリズムと投影レンズの間に１枚配設する構造とすることが好ましい。さらに、偏光板を自在に着脱できる構造とすることにより、照明装置にも使えるようにすることが好ましい。図４に、実施例２の無騒音プロジェクタ装置の構造模式図（偏光板着脱式）を示す。
図４に示されるように、偏光板（光源側）は、各液晶パネル背面に１枚づつあり、偏光板（投影側）は、ダイクロイックプリズムと投影レンズの間に１枚配設されている。
【実施例３】
【００４３】
次に、実施例３の無騒音プロジェクタ装置について説明する。図５は、本実施例３の無騒音プロジェクタ装置の懐中電灯型の構造模式図である。実施例３の無騒音プロジェクタ装置は、ダイクロイックプリズム６５の前方に立方体の偏光ビームスプリッター６８を配置する構造を有する。以下、投影原理について説明する。
【００４４】
先ず、白色ＬＥＤ光源６７からの白色光を偏光ビームスプリッター６８に直角に入射させられる。次に、入射した白色光はＳ偏光のみ反射し、ダイクロイックプリズム６５に入射する。入射した白色光はダイクロイックプリズム６５でＲＧＢ光に分解された後に、それぞれ液晶パネル６４を透過、背面に配設された反射板ミラー６３で反射させられ、それぞれＲＧＢの画像情報を持って再びダイクロイックプリズム６５に戻る。最後に、それぞれＲＧＢの画像情報はダイクロイックプリズム６５で１軸に合成され、偏光ビームスプリッター６８を透過し、投影レンズ６９を介してスクリーン上に投影する。ここで、白色ＬＥＤ光源６７が自在に着脱できることにより、携帯時及び収納時に液晶プロジェクタ装置を小型化でき利便性に優れたものになる。
【実施例４】
【００４５】
次に、実施例４の無騒音プロジェクタ装置を用いた天井投影システムについて説明する。図６は、本実施例４の天井投影システムにおける無騒音プロジェクタ装置の構造模式図である。
光源（ＬＥＤ）と液晶パネルとの間にミラーが介設されて、該ミラーから先の液晶パネル、投影レンズ、天井のスクリーンとは平行に保たれるように配設されている。液晶パネルと投影レンズと天井のスクリーンとを結ぶ投影光軸が、床面に垂直方向から所定の角度で傾いている。ミラーは傾動自在なあおり機構をもった構造（あおり機構については、特公平３−５１３５５を参照）で、電子回路にて制御される。
また、ミラーは赤外を吸収し、ミラーに取り付けた伝熱体（図示せず）により、プロジェクタ装置筐体外部にある放熱体（図示せず）から熱を外部に放出する構造としている。これにより、装置内部の温度上昇を削減している。
【００４６】
また、実施例２で示された無騒音プロジェクタ装置を用いて天井投影システムを構築する場合は、図７にように、ミラーを用いることはなく、３原色の各単色ＬＥＤ光源から出た単色光では、ダイクロイックプリズムを挟んで、光源、液晶パネル、投影レンズの投影光軸が所定の角度で傾いている。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、液晶プロジェクタ装置のファンレス化を行い、無騒音のプロジェクタ装置を提供できる可能性がある。また無騒音のプロジェクタ装置を用いて天井等への投影システムや、外部の画像情報とインターラクティブにやり取りすることにより寝たきり者のバーチャルアクションシステムを構築し、高齢者福祉に寄与する可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例１の無騒音プロジェクタ装置の平面図
【図２】実施例１の無騒音プロジェクタ装置の正面図
【図３】実施例２の無騒音プロジェクタ装置の構造模式図
【図４】実施例２の無騒音プロジェクタ装置の構造模式図（偏光板着脱式）
【図５】実施例３の無騒音プロジェクタ装置の懐中電灯型の構造模式図
【図６】実施例４の無騒音プロジェクタ装置（１）
【図７】実施例４の無騒音プロジェクタ装置（２）
【図８】ベットで横になっている寝たきり者が無騒音プロジェクタを利用するイメージ図を示す。（ａ）は偏光板を液晶パネルの両面に挟んで天井に画像を投影している様子。（ｂ）は偏光板を液晶パネルの片面に取り付けた見えない画像を偏光メガネで見ている様子。（ｃ）は偏光板を無しで、単に室内照明として利用している様子。
【図９】無騒音プロジェクタ装置を天井の３以上の位置から繰り出される３本以上のケーブルにより懸架し、天井面に正対して歪のない画像を天井面に投影している様子を示す。
【図１０】寝たきりの男性が、ゴルフに自分の代わりの者を行かせ、ウェアラブルカメラを身につけさせてプレイさせ、自分はインタネット等で送られてくるゴルフコースのリアルタイムの画像を無騒音プロジェクタで投影し、ベットで横になり見ながら、息子にマイクロフォンを用いて音声で指示を与えている様子を示す図
【図１１】従来の一体型プロジェクタ装置の光・熱移動モデルを示す模式図
【符号の説明】
【００４９】
１  電源回路  
２  光源
３  熱電変換素子
４  ダクト
５  コンデンサーレンズ
６  熱線透過ミラー
７  整光レンズ
８  遮光板
９  熱線透過窓
１１  整光器
１２  偏光板
１３  熱電変換素子
２０  光取入窓
２１，２２，２３，２４  ダイクロイックミラー
２５  反射ミラー
２６，５２  液晶パネル（青）
２７，５４  液晶パネル（緑）
２８，５６  液晶パネル（赤）
３１，５７  ダイクロイックプリズム
３２，５８  投影レンズ
３３  偏光板
３４  光透過窓
３５  遮光板
３８  ファン
３９  空気流出口
５１，５３，５５  偏光板（液晶パネルを挟むもの）
６１  液晶駆動用電池
６２  電子回路
６３  反射板ミラー
６４  液晶パネル
６５  ダイクロイックプリズム
６６  懐中電灯用電池
６７  白色光源（ＬＥＤ）
６８  偏光ビームスプリッター
６９  投影レンズ
８０  無騒音プロジェクタ装置
８１  天井
８２，８３，８４  ケーブル
８５  巻き取り装置
８６  画像
８７  遠隔リモコン装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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