(57)【要約】【課題】狭い空間において、画像を視認し易いように投射位置を容易に調整可能な投射型表示装置及びプロジェクションシステムを提供すること。【解決手段】投射型表示装置１０は、光源１４を有する本体１２と、本体１２に接続された画像投射管２０とを備える。画像投射管２０は、本体１２に接続された可撓性管３０と、可撓性管３０の、本体１２とは反対側に取り付けられ、内部に液晶装置を備えるヘッド部４０と、可撓性管３０の内部に設けられ、光源１４から出射された光を液晶装置へ導く光ファイバーと、ヘッド部４０のうち、液晶装置の光出射側に配置された投射レンズと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源を有する本体と、
前記本体に接続された画像投射管と、を備え、
前記画像投射管は、
前記本体に接続された可撓性管と、
前記可撓性管の、前記本体とは反対側に取り付けられ、内部に液晶装置を備えるヘッド部と、
前記可撓性管の内部に設けられ、前記光源から出射された光を前記液晶装置へ導く光ファイバーと、
前記ヘッド部のうち、前記液晶装置の光出射側に配置された投射レンズと、を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投射型表示装置であって、
前記本体に配置された、前記液晶装置を駆動するための駆動回路と、
前記可撓性管の内部に設けられ、前記駆動回路と前記液晶装置とを電気的に接続させる、可撓性配線と、
前記本体に、前記駆動回路と電気的に接続された状態で設けられたデータ入力部と、を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の投射型表示装置であって、
前記データ入力部を複数有し、
任意の一の前記データ入力部と前記駆動回路とを電気的に接続させ、かつ他の前記データ入力部と前記駆動回路とを絶縁させる切換回路を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の投射型表示装置であって、
複数の前記画像投射管を備えることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の投射型表示装置と、
前記投射型表示装置からの投射光を投影するためのスクリーンと、を備えることを特徴とするプロジェクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る一態様は、投射型表示装置及びプロジェクションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型表示装置を用いたプロジェクションシステムの一例として、光源と液晶装置とを内蔵する投射型表示装置から出射された光を、数ｍ先のスクリーンに投射させて表示を行うものが知られている。こうした構成においては、投射型表示装置とスクリーンとの間に、障害物のない広い空間が必要となるという課題がある。
【０００３】
このような課題に対し、スクリーンに取り付けられたアームの先に光源及び液晶装置等のイメージャを配置することにより、スクリーンと投射型表示装置とを一体的に構成し、投射距離を短くすることが可能なプロジェクションシステムが知られている（特許文献１参照）。こうした構成によれば、例えば机上のような小さな空間においてもスクリーンに画像を投射して表示を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５３８５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記構成においては、スクリーンと投射型表示装置とが一体となっているため、画像を投射する位置や角度を変えるためにはスクリーンと投射型表示装置の全体を移動させなければならず、画像の投射位置を変更しにくいという課題がある。このため、スクリーンに対して角度を有して位置する観察者に対し、画像を視認し易いように投射位置を容易に調整することができない。このことは、例えば机上にプロジェクションシステムを構成し、観察者が当該机を囲んで着座するような場合等にしばしば問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］光源を有する本体と、前記本体に接続された画像投射管と、を備え、前記画像投射管は、前記本体に接続された可撓性管と、前記可撓性管の、前記本体とは反対側に取り付けられ、内部に液晶装置を備えるヘッド部と、前記可撓性管の内部に設けられ、前記光源から出射（「射出」と同義）された光を前記液晶装置へ導く光ファイバーと、前記ヘッド部のうち、前記液晶装置の光出射側に配置された投射レンズと、を備える投射型表示装置。
【０００８】
このような構成によれば、画像投射管のヘッド部は、画像投射管に含まれる可撓性管によって本体と接続されているため、その方向を自由に変えることができる。ここで、光源から出射された光は、可撓性管の形状によらず、可撓性管内の光ファイバーによって導かれてヘッド部内の液晶装置に入射する。この光は、液晶装置によって変調され、投射レンズを介してヘッド部から出射される。したがって、上記投射型表示装置によれば、ヘッド部の方向を変えることで、出射光の投射方向を容易に変えることができる。これにより、簡単な操作で、観察者が画像を視認しやすい位置に投射を行うことができる。また、液晶装置と光源とが互いに離れた位置に配置されているため、光源の熱による液晶装置の特性劣化を抑えることができる。
【０００９】
［適用例２］上記投射型表示装置であって、前記本体に配置された、前記液晶装置を駆動するための駆動回路と、前記可撓性管の内部に設けられ、前記駆動回路と前記液晶装置とを電気的に接続させる、可撓性配線と、前記本体に、前記駆動回路と電気的に接続された状態で設けられたデータ入力部と、を備える投射型表示装置。
【００１０】
このような構成によれば、パーソナル・コンピュータ（以下ＰＣと略す）等からデータ入力部に入力されたデータに応じて、液晶装置により光源からの光を変調し、前記データに基づく画像を投射することができる。
【００１１】
［適用例３］上記投射型表示装置であって、前記データ入力部を複数有し、任意の一の前記データ入力部と前記駆動回路とを電気的に接続させ、かつ他の前記データ入力部と前記駆動回路とを絶縁させる切換回路を備える投射型表示装置。
【００１２】
このような構成によれば、各データ入力部に入力されたデータに基づく複数の画像のうち１つを選んで投射することができ、また当該画像を他の画像に容易に切り換えることができる。ここで、上記のように画像の投射方向は容易に変えることができるため、画像の切り換えと投射方向の変更とを適宜組み合わせることにより、所望の画像を所望の方向に投射することができる。
【００１３】
［適用例４］上記投射型表示装置であって、複数の前記画像投射管を備える投射型表示装置。
【００１４】
このような構成によれば、各画像投射管からの出射光の投射方向と投射画像とを適宜組み合わせることにより、多様な視覚的効果を有する画像を投射することができる。
【００１５】
［適用例５］上記投射型表示装置と、前記投射型表示装置からの投射光を投影するためのスクリーンと、を備えるプロジェクションシステム。
【００１６】
このような構成によれば、画像の投射方向を容易に変更可能なプロジェクションシステムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、投射型表示装置及びプロジェクションシステムの実施形態について説明する。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、投射型表示装置１０の斜視図である。投射型表示装置１０は、本体１２と、本体１２に接続された画像投射管２０と、を備えている。本体１２の内部には、光源１４が配置されている。画像投射管２０は、本体１２に接続された可撓性管３０と、可撓性管３０の先に（すなわち本体１２とは反対側に）取り付けられたヘッド部４０と、を有している。本体１２の形状は、本実施形態では円錐台であるが、これは一例であり、任意の形状とすることができる。
【００１９】
図２は、画像投射管２０のうちヘッド部４０近傍の部分断面図である。画像投射管２０に含まれる可撓性管３０は、同軸の多層構造を有している。より詳しくは、可撓性管３０は、可撓性を有する管状の光ファイバー３４と、光ファイバー３４を取り巻くように螺旋状に整形された金属の薄板からなる螺旋管３１と、螺旋管３１の外側を覆うように設けられたネット３２と、ネット３２の外側を覆う外皮層３３とを有している。ネット３２は、例えば硬質ステンレス繊維、アモルファス金属繊維、タングステン繊維等の弾性のある微細な金属繊維を編み込んで構成される。外皮層３３は、例えばウレタン樹脂等の軟性の樹脂からなる。
【００２０】
可撓性管３０を構成する上記要素はいずれも可撓性を有している。このうちネット３２は、外力を受けて変形し、外力の印加を止めた後は、変形された形状を維持する。したがって、可撓性管３０に外力を印加して所望の状態に変形させると、ネット３２の作用によりその状態が維持される。これにより、可撓性管３０を任意の形状に変形させることができ、ひいてはヘッド部４０を任意の方向に向けることができる。なお、可撓性管３０の構造は上記に限られず、外力の印加により変形し、外力の印加を止めた後も形状を保つものであれば、任意の構造を採用することができる。
【００２１】
可撓性管３０の先端に取り付けられたヘッド部４０は、中空の円筒状の外装４１と、外装４１の内部に取り付けられた液晶装置５０、一対の偏光板４５、投射レンズ４２を備えている。偏光板４５は、液晶装置５０を挟むように液晶装置５０に対向して配置されている。液晶装置５０には、光源１４からの光が入射する。より詳しくは、光源１４から出射された光は、可撓性管３０の内部に設けられた光ファイバー３４により導かれてヘッド部４０内の偏光板４５の一方に入射し、このうち偏光板４５を透過した直線偏光が液晶装置５０に入射する。液晶装置５０は、入射光の進行方向に対して略垂直に配置されている。液晶装置５０は透過型であり、入射した光を変調して入射側とは反対方向に出射する。液晶装置５０の光出射側（より詳しくは、液晶装置５０の光出射側に配置された偏光板４５を挟んで液晶装置５０の反対側）には、投射レンズ４２が配置されている。液晶装置５０には、可撓性配線としてのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）４３が電気的に接続されている。ＦＰＣ４３は、可撓性管３０の内部のいずれかの層に引き回されており、本体１２の内部に配置された駆動回路１５（図１）に電気的に接続されている。駆動回路１５は、液晶装置５０を駆動するための信号等をＦＰＣ４３を介して液晶装置５０に入力する。
【００２２】
ここで、図３を用いて液晶装置５０の構成について説明する。図３は、液晶装置５０を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ線における断面図である。液晶装置５０は、矩形の素子基板５１と、素子基板５１にシール材５７を介して対向した状態で貼り合わされた矩形の対向基板５２とを有している。シール材５７は、対向基板５２の外形に沿った枠状に配置されている。素子基板５１、対向基板５２、シール材５７によって形成される空間には、液晶５９が封入されている。液晶５９の層の厚さは、数μｍ程度である。
【００２３】
素子基板５１は、平面視で対向基板５２より一回り大きくなっている。素子基板５１のうち対向基板５２に対して張り出した領域の対向面には、素子基板５１の１つの辺に沿ってデータ線駆動回路５３、端子部５４が形成されており、当該辺に交差する２辺に沿って走査線駆動回路５５が形成されている。また、対向基板５２の四隅には、素子基板５１と対向基板５２との間で電気的な導通を取るための上下導通材５６が配設されている。
【００２４】
図３には示されていないが、素子基板５１の対向面（液晶５９側表面）には、液晶５９に駆動電圧を印加するための画素電極と、画素電極に電気的に接続された回路素子が形成されている。回路素子は、画素電極に電気的に接続されたトランジスタと、トランジスタに駆動信号を印加するための走査線、データ線、及び容量素子等からなる。回路素子は、データ線駆動回路５３及び走査線駆動回路５５から供給される信号により駆動される。データ線駆動回路５３及び走査線駆動回路５５は、端子部５４に電気的に接続されている。端子部５４には、上述の駆動回路１５に接続されたＦＰＣ４３が実装され、データ線駆動回路５３及び走査線駆動回路５５を動作させるための信号が入力される。画素電極の液晶５９側表面には、液晶５９を配向させるための配向膜が形成されている。
【００２５】
また、対向基板５２の液晶５９側表面には、画素ごとに赤、緑、又は青の光を透過するカラーフィルタが形成されている。これにより、液晶装置５０は、カラー画像を構成する光を出射することができる。カラーフィルタの液晶５９側表面には、画素電極に対向する共通電極が形成されている。共通電極の液晶５９側表面には、液晶５９を配向させるための配向膜が形成されている。
【００２６】
液晶５９は、画素電極と共通電極との間に印加される駆動電圧に応じて配向状態が変化する。そして、液晶５９は、その配向状態に応じて透過光の偏光状態を変えることができる。液晶装置５０は、液晶５９の偏光変換機能と、液晶装置５０を挟んで配置された２枚の偏光板４５の偏光選択機能とを用いて入射光を変調することで表示を行う電気光学装置である。
【００２７】
図１に戻り、投射型表示装置１０の本体１２には、外部から画像データ等が入力されるデータ入力部１６が設けられている。本実施形態では、本体１２の円錐台の外部に露出するように４つのデータ入力部１６が設けられており、これらのデータ入力部１６は、本体１２内部の配線１８と電気的に接続されている。また、本体１２の内部には、データ入力部１６から入力された信号の切り換えを行う切換回路１７が配置されている。切換回路１７は、配線１８を介して４つのデータ入力部１６と電気的に接続されており、また配線１９を介して駆動回路１５と電気的に接続されている。切換回路１７は、４つのデータ入力部１６のうち任意の１つと駆動回路１５とを、配線１８，１９を介して電気的に接続させ、かつ他のデータ入力部１６と駆動回路１５とを絶縁させることができる。また、切換回路１７は、駆動回路１５と電気的に接続されるデータ入力部１６を任意に切り換えることができる。
【００２８】
このような構成の投射型表示装置１０によれば、パーソナル・コンピュータ（以下ＰＣと略す）等からデータ入力部１６に入力されたデータに応じて、液晶装置５０により光源１４からの光を変調し、上記データに基づく画像を画像投射管２０のヘッド部４０から投射することができる。また、切換回路１７の作用により、各データ入力部１６に入力されたデータに基づく複数の画像のうち１つを選んで投射することができ、また当該画像を他の画像に容易に切り換えることができる。
【００２９】
また、上述のように、画像投射管２０のヘッド部４０は、画像投射管２０に含まれる可撓性管３０によって本体１２と接続されているため、その方向を自由に変えることができる。ここで、光源１４から出射された光は、可撓性管３０の形状によらず、可撓性管３０内の光ファイバー３４によって導かれてヘッド部４０内の液晶装置５０に入射するため、ヘッド部４０の方向を変えることで、出射光の投射方向を容易に変えることができる。したがって、レンズシフト機構を持たない構成であっても投射方向や投射の高さを調整可能であり、装置の構成を簡略化することができる。これにより、簡単な操作で、観察者が画像を視認しやすい位置に投射を行うことができる。ここで、投射型表示装置１０は、上記のように投射画像を容易に切り換えることができるため、画像の切り換えと投射方向の変更とを適宜組み合わせることにより、所望の画像を所望の方向に投射することができる。
【００３０】
また、液晶装置５０と光源１４とが互いに離れた位置に配置されているため、光源の熱による液晶装置５０の特性劣化を抑えることができる。
【００３１】
続いて、図４を用いて、投射型表示装置１０を用いたプロジェクションシステム１について説明する。図４は、プロジェクションシステム１の構成を示す平面図である。プロジェクションシステム１は、机２の上に構成されており、投射型表示装置１０と、投射型表示装置１０からの投射光を投影するためのスクリーン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（以下まとめてスクリーン４とも呼ぶ）とを備えている。
【００３２】
図４は、プロジェクションシステム１を、机２の法線方向（上方）から見た図である。机２上の略中央には、画像投射管２０を有する投射型表示装置１０が配置されている。机２上には、４つのＰＣ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ（以下まとめてＰＣ６とも呼ぶ）が置かれており、ＰＣ６のデータ出力部は、投射型表示装置１０の４つのデータ入力部１６にそれぞれ接続されている。ＰＣ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの近傍には、それぞれスクリーン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが配置されている。スクリーン４は、入射光を散乱反射する素材を表面に有していればよく、白色の紙、布、板等、種々のものを用いることができる。机２の周囲には、観察者Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが着座しており、それぞれＰＣ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの操作を行う。
【００３３】
こうした構成のプロジェクションシステム１によれば、いずれかのＰＣ６から投射型表示装置１０に入力されたデータに基づく画像を、いずれかのスクリーン４に投射して表示させることができる。
【００３４】
例えば、画像投射管２０をスクリーン４ｂに向けた状態に変形させて固定し、観察者Ｂが操作するＰＣ６ｂによるデータを、スクリーン４ｂに投射することができる。このようにすれば、観察者Ｂは当該画像をＰＣ６ｂ上で視認することができる一方で、残る観察者Ａ，Ｃ，Ｄは、スクリーン４ｂに投射された画像を視認することができる。
【００３５】
ここで、他のＰＣ６、例えば観察者Ａが操作するＰＣ６ａからのデータに基づく画像を表示させたい場合には、投射型表示装置１０の切換回路１７を操作して、画像投射管２０から、ＰＣ６ａより入力されたデータに基づく画像を投射させるとともに、画像投射管２０をスクリーン４ａに向けた状態に変形させて固定すればよい。このとき、観察者Ａは当該画像をＰＣ６ａ上で視認することができる一方で、残る観察者Ｂ，Ｃ，Ｄは、スクリーン４ａに投射された画像を視認することができる。
【００３６】
このように、投射型表示装置１０を用いたプロジェクションシステム１によれば、大きなスクリーンや、スクリーンとの間の広いスペースが不要であり、机２の上のような狭い空間においても短い投射距離で画像を投射することができる。また、画像投射管２０の方向を変えることにより、投射型表示装置１０の本体１２の方向を変えることなく画像の投射方向を任意の方向に変更することができる。よって、観察者が机２を囲んで着座しているような場合であっても、各観察者に対し、画像を視認し易いように投射を行うことができる。例えば複数のＰＣ６からのデータを切り換えて表示する場合において、いずれの観察者も、当該データに基づく画像をＰＣ６及びスクリーン４の少なくとも一方において視認することが可能な状態で投射を行うことができる。
【００３７】
上記実施形態は、投射型表示装置１０の本体１２を机２の上に設置する構成であるが、本体１２を机２の下に設置し、画像投射管２０のみを机２の上に出す構成としてもよい。このようにすれば、本体１２の光源１４を冷却させるための送風ファンの騒音を低減させることができる。
【００３８】
上記実施形態に対しては、様々な変形を加えることが可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００３９】
（変形例１）
図５に示すように、プロジェクションシステム１は、投射型表示装置１０が設置された机２の表面に画像を投射するように構成してもよい。本変形例では、机２の表面がスクリーンに対応する。このようにすれば、机２の周囲に位置するすべての観察者（図５では観察者Ａ，Ｂ）が視認可能な状態で画像を投射して表示を行うことができる。
【００４０】
（変形例２）
投射型表示装置１０は、複数の画像投射管２０を備える構成としてもよい。図６は、このような投射型表示装置１０、及びこの投射型表示装置１０を用いて構成されたプロジェクションシステム１の例を示す模式図である。複数の画像投射管２０を備える投射型表示装置１０によれば、各画像投射管２０から独立した画像を投射することが可能であり、また各画像の投射方向を任意に調整することができる。これにより、例えば図６に示すように、壁面を利用したスクリーン４に、種々の演出効果、視覚効果を奏する画像を投射することができる。
【００４１】
（変形例３）
上記実施形態の液晶装置５０は透過型のものであるが、投射型表示装置１０のヘッド部４０には反射型の液晶装置を組み込んでもよい。
【００４２】
（変形例４）
上記実施形態の投射型表示装置１０は、４つのデータ入力部１６を備えているが、これに限定する趣旨ではなく、２つ、３つ、又は５つ以上の複数のデータ入力部１６を備えていてもよく、また単一のデータ入力部１６を備える構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】投射型表示装置の斜視図。
【図２】画像投射管のうちヘッド部近傍の部分断面図。
【図３】液晶装置を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ−Ｅ線における断面図。
【図４】プロジェクションシステムの構成を示す平面図。
【図５】変形例１に係るプロジェクションシステムの構成を示す模式図。
【図６】変形例２に係る投射型表示装置及びプロジェクションシステムの構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００４４】
１…プロジェクションシステム、２…机、４…スクリーン、６…ＰＣ、１０…投射型表示装置、１２…本体、１４…光源、１５…駆動回路、１６…データ入力部、１７…切換回路、１８，１９…配線、２０…画像投射管、３０…可撓性管、３１…螺旋管、３２…ネット、３３…外皮層、３４…光ファイバー、４０…ヘッド部、４１…外装、４２…投射レンズ、４３…ＦＰＣ、４５…偏光板、５０…液晶装置、５１…素子基板、５２…対向基板、５３…データ線駆動回路、５４…端子部、５５…走査線駆動回路、５６…上下導通材、５７…シール材、５９…液晶。
【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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