(57)【要約】【課題】画像表示装置において、装置構成を小型化し、狭い場所にも設置することを可能とし、周囲を暗くする必要をなくし、また、画像鑑賞者に対する肉体的負担を与えることなく臨場感のある画像表示が行えるようにし、さらに、不使用時においてはコンパクトに収納することを可能として、搬送や保管を容易とする。【解決手段】凸面状スクリーン１と、凸面状スクリーン１上に表示画像の実像を結像させるプロジェクタ２と、凸面状スクリーン１上に結像された表示画像の実像の虚像を形成する凹面鏡３と、凸面状スクリーン１に入射する外光を遮光、または、減光する調光部材４とを備えた。また、調光部材４は、凹面鏡３を覆い、凹面鏡３が形成する虚像の観察を可能とする窓部５を有している。【選択図】図１
2009014962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸面状スクリーンと、
前記凸面状スクリーン上に表示画像の実像を結像させる画像投射手段と、
前記凸面状スクリーン上に結像された表示画像の実像の虚像を形成する凹面鏡と、
前記凸面状スクリーンの画像投射面へ入射する外光を遮光、または、減光する調光部材と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記凹面鏡は、焦点距離が１００ｍｍ乃至５００ｍｍである
ことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記凸面状スクリーンと前記凹面鏡との間の距離は、調節可能となっている
ことを特徴とする請求項１、または、請求項２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記凹面鏡は、前記調光部材に対して進退可能となっており、使用時には前記調光部材から外方側に露出され、不使用時には前記調光部材の内方に収納される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記凸面状スクリーンは、半透過式となっており、
前記調光部材には、前記スクリーンの背面側を外方に臨ませる開口部が形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記調光部材は、前記凹面鏡を覆うとともに、前記凹面鏡が形成する虚像の観察を可能とする窓部を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭い場所でも良好な画像表示が行えるようになされた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオテープレコーダや「ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）」プレーヤなどから供給される画像信号を再生して、高臨場感の画像を表示する種々の画像表示装置が提案されている。このような画像表示装置としては、例えば、いわゆる「ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ・パネル）」、「ＳＥＤ（サーフェイスコンダクション・エレクトロンエミッタ・ディスプレイ：表面伝導型電子放出素子ディスプレイ）」、液晶テレビジョン、リアプロジェクトテレビジョンなどの大画面テレビジョン装置や、フロントプロジェクタ、「ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）」等、種々の方式のものが提案されている。これらのうち、フロントプロジェクタ（フロント投射システム）は、他の方式のものに比較して、高精細な大画面表示を安価に実現することができ、また、表示画面のサイズを自由に変えることができるという特徴を有している。
【０００３】
特許文献１には、図１６に示すように、スクリーン１０２に投射された画像を、凹面鏡１０３を用いて拡大して鑑賞するようにした画像表示装置が記載されている。この画像表示装置は、プロジェクタ１０１によりスクリーン１０２に投射された画像を、大型の凹面鏡１０３によって反射させ、画像鑑賞者１０４に対して拡大された虚像を表示するようにしたものである。この画像表示装置は、臨場感のある画像表示を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３２７７４８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述したようなフロントプロジェクタにおいては、表示画面の大きさに対応した大きなスクリーンを設置する必要があり、このスクリーンの設置が可能なスペースが必要となるという問題がある。また、フロントプロジェクタにおいては、スクリーンと画像観賞者との間に十分に長い距離を確保する必要があり、このような距離が確保できるスペースが必要である。さらに、フロントプロジェクタにおいては、表示画像の輝度が十分に高いとはいえず、スクリーンの周囲を暗くしなければならないという問題がある。
【０００６】
一方、「ＨＭＤ（ヘッドマウントディスプレイ）」においては、液晶表示デバイス等の画像表示デバイスが画像観賞者の頭部に装着されるので、設置のためのスペースは不要であり、また、画像表示デバイスと画像鑑賞者の眼との間が遮光部材で覆われているので、周囲を暗くする必要もない。しかし、この「ＨＭＤ」においては、画像鑑賞者の頭部に画像表示デバイスを含む表示システムを装着するため、圧迫感があり、特に、高精細の画像を表示しようとすると、装置が大型化し重量も大きくなるため、画像鑑賞者に対する肉体的負担が大きいものとなってしまう。
【０００７】
また、特許文献１に記載された画像表示装置においては、大型の凹面鏡を用いているため、装置構成が大型化し、製造コストの低廉化も困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、装置構成の小型化が可能であって、狭い場所にも設置することが可能であり、周囲を暗くする必要がなく、また、画像鑑賞者に対する肉体的負担を与えることなく、臨場感のある画像表示を行うことができ、さらに、不使用時においてはコンパクトに収納することが可能で、搬送や保管が容易な画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る画像表示装置は、以下のいずれか一の構成を有するものである。
【００１０】
〔構成１〕
凸面状スクリーンと、凸面状スクリーン上に表示画像の実像を結像させる画像投射手段と、凸面状スクリーン上に結像された表示画像の実像の虚像を形成する凹面鏡と、凸面状スクリーンの画像投射面へ入射する照明などの外光が直接当たらないように遮光、または、減光する調光部材とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
なお、画像投射手段における投射光学系のピント面は、凸面状スクリーンに適合させて凸面形状とすることが好ましい。また、凸面状スクリーンに投射する画像の大きさは、光学的に可変とすることが望ましい。さらに、画像投射手段の照明系には、レーザ光源を用いることが好ましい。スクリーンはグレースクリーンであるとさらに好ましい。
【００１２】
〔構成２〕
構成１を有する画像表示装置において、画像投射手段における投射光学系は、通常は従来の仕様でも十分であるが、ハイビジョンを超える高精細な表示ではＦ値が５．６乃至１１が好ましく、凹面鏡は、焦点距離が１００ｍｍ乃至５００ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１３】
〔構成３〕
構成１、または、構成２を有する画像表示装置において、凸面状スクリーンと凹面鏡との間の距離は、調節可能となっていることを特徴とするものである。
【００１４】
〔構成４〕
構成１乃至構成３のいずれか一を有する画像表示装置において、凹面鏡は、調光部材に対して進退可能となっており、使用時には調光部材から外方側に露出され、不使用時には調光部材の内方に収納されることを特徴とするものである。
【００１５】
なお、凸面状スクリーンは、使用時には、調光部材より１／３程度は外部にはみ出すようにしてもよい。凹面鏡は、使用時には、調光部材の下方に露出されることが望ましい。また、調光部材全体を可動として角度調整ができるようにしてもよい。また凸面状スクリーンは純白である必要はなく、グレースクリーンを使用することにより、非常に高いコントラスト比の映像が鑑賞できるほか、調光部材を減らすことができる。
【００１６】
〔構成５〕
構成１乃至構成４のいずれか一を有する画像表示装置において、凸面状スクリーンは、半透過式となっており、調光部材には、凸面状スクリーンの背面側を外方に臨ませる開口部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
〔構成６〕
構成１乃至構成５のいずれか一を有する画像表示装置において、調光部材は、凹面鏡を覆うとともに、この凹面鏡が形成する虚像の観察を可能とする窓部を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
構成１を有する本発明に係る画像表示装置においては、凸面状スクリーンと、凸面状スクリーン上に表示画像の実像を結像させる画像投射手段と、凸面状スクリーン上に結像された表示画像の実像の虚像を形成する凹面鏡と、凸面状スクリーンの画像投射面へ入射する外光を遮光、または、減光する調光部材とを備えたので、周囲を暗くすることなく良好な画像を観察することができ、また、装置構成を大型化することなく臨場感のある表示画像を得ることができる。
【００１９】
すなわち、この画像表示装置は、狭い場所にも設置することが可能であり、高解像度で臨場感のある表示画像を得ることができる。また、凸面状スクリーンのサイズが小さいため、画像投射手段における消費電力を小さくすることができる。また、スクリーンの反射率を下げる（グレースクリーンを使用する）ことにより暗部の白浮きが小さくなり、暗い部屋でなくともプロジェクタのもつ最大のコントラスト比の映像を堪能することができる。  なお、凸面状スクリーンに投射する画像の大きさを光学的に可変とすることにより、表示画像の大きさを画像鑑賞者の使い方に適合させることが可能となる。また、画像投射手段の照明系にレーザ光源を用いることによっても、光学系に負担をかけずに高精細の表示画像を得ることができる。
【００２０】
構成２を有する本発明に係る画像表示装置においては、画像投射手段における投射光学系は通常は従来の仕様でも十分であり、凹面鏡は、焦点距離が１００ｍｍ乃至５００ｍｍであるので、最も効果的に小型の画像表示装置が構成できるよう凹面鏡の焦点距離が最適化されており、また、ハイビジョンを超える高精細な表示では投射光学系のＦ値が５．６乃至１１であることにより、光学系に負担をかけずに（よりシンプルな光学系で）精鋭な表示画像を得ることができる。
【００２１】
構成３を有する本発明に係る画像表示装置においては、凸面状スクリーンと凹面鏡との間の距離は、調節可能となっているので、臨場感を画像鑑賞者の好みにより設定できる。
【００２２】
構成４を有する本発明に係る画像表示装置においては、凹面鏡は、調光部材（遮光、または、減光を兼ねたケース）に対して進退可能となっており、使用時には調光部材から外方側に露出され、不使用時には調光部材の内方に収納されるので、不使用時の設置や持ち運びが容易であり、また、航空機内や車両内などの狭い場所ヘの設置も可能である。
【００２３】
なお、凸面状スクリーンは、使用時には、調光部材より１／３程度は外部にはみ出すようにしてもよい。また、反射率の低い（光吸収性のある）グレースクリーンを用いれば、外光の影響はより小さくなり、遮光部の大きさは最小限にすることができる。凹面鏡は、使用時には、調光部材の下方に露出されることが望ましい。また、調光部材全体を可動として角度調整ができるようにしてもよい。
【００２４】
構成５を有する本発明に係る画像表示装置においては、凸面状スクリーンが半透過式となっており、調光部材には凸面状スクリーンの背面側を外方に臨ませる開口部が形成されているので、凸面状スクリーンを透過した画像を複数の人にも見えるようにすることが簡単に、コストアップなしにできる。
【００２５】
構成６を有する本発明に係る画像表示装置においては、調光部材は、凹面鏡を覆うとともに、この凹面鏡が形成する虚像の観察を可能とする窓部を有するので、観察者は、窓部を介して凹面鏡により形成される凸面状スクリーン上の表示画像の虚像を観察することができる。
【００２６】
すなわち、本発明に係る画像表示装置においては、十分なスペースのない場所でも高解像度で大迫力の映像を楽しむことができる。また、投影サイズが小さくてといことから、投射ランプの電力も小さくて済み省エネルギーな表示装置となる。また、本システムは、使用者以外はほとんど映像を見ることができないので、人目を気にせずに鑑賞することができる。その一方、複数の人にも見えるようにすることが簡単に、コストアップなしにできる効果もある。
【００２７】
このように、本発明は、装置構成の小型化が可能であって、狭い場所にも設置することが可能であり、周囲を暗くする必要がなく、また、画像鑑賞者に対する肉体的負担を与えることなく、低コストに臨場感のある画像表示を行うことができ、さらに、不使用時においてはコンパクトに収納することが可能で、搬送や保管が容易な画像表示装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る画像表示装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る画像表示装置の構成を示す側面図である。
【００３０】
本発明に係る画像表示装置は、図１に示すように、凸面状スクリーン１と、この凸面状スクリーン１上に表示画像の実像を結像させる画像投射手段となるプロジェクタ２とを有している。プロジェクタ２からの投射画像は、凸面状スクリーン１に投射され、この凸面状スクリーン１上に実像を結像させる。プロジェクタ２の投射光学系は、凸面状スクリーン１に適合して、焦点面が凹面状となっている。
【００３１】
そして、この画像表示装置は、凸面状スクリーン１に対向する凹面鏡３を有している。この凹面鏡３は、凸面状スクリーン１上に結像された表示画像の実像の虚像を形成する。
【００３２】
また、この画像表示装置は、凸面状スクリーン１の画像投射面へ入射する外光を遮光、るたは、減光するとともに、凹面鏡３を覆う調光部材となるケース４を有している。このケース４には、凹面鏡３が形成する虚像をケース４の外方から観察することを可能とするため、窓部５を有している。この窓部５は、ケース４の下面部分に形成されている。凸面状スクリーン１とプロジェクタ２との間は、上方及び側方がケース４によって覆われているため、外光が凸面状スクリーン１の画像投射面に入射することはなく、または、凸面状スクリーン１の画像投射面に入射する外光が減光される。このケース４は、遮光材料、または、半透過材料により形成されている。
【００３３】
この画像表示装置においては、鑑賞者６は、窓部５を介して、凹面鏡３により形成される凸面状スクリーン１上の表示画像の虚像を観察することができる。
【００３４】
図２は、本発明に係る画像表示装置の原理を示す平面図である。
【００３５】
図２に示すように、一枚の大きな凸レンズ（または、凹面鏡）２０１を用いて物体２０２を両目で観察すると、この物体２０２が実際の位置より遠くにあるように見える。これは、物体２０２が単に拡大されて見えるだけでなく、虚像２０３が両眼の視差により遠方に位置するように見えるためである。
【００３６】
この効果は、物体２０２と凸レンズ２０１との距離が、ほぼ凸レンズ２０１の焦点距離に一致したときに最大となる。「ＨＭＤ」では、左右それぞれの目に対応するレンズ系を備えているので、装着者の目幅に合わせて光軸を調整しなければならないが、一枚の凸レンズ２０１を用いる場合には、このような調整は不要である。
【００３７】
表示画像の臨場感は、小さなものでも遠方にあると感じるときに得られる。一方、実際に遠くにあるものは、大きいほど臨場感が得られる。従来の画像表示装置では、大きな凹面鏡を画像鑑賞者から遠方に置くことにより、両眼視差の効果というよりは、実際に大きく見せることによって臨場感を高めている。しかし、このような大きなミラーを用いることは、装置構成が大型化し、製造コストも高騰化するという問題がある。
【００３８】
ここで、画像鑑賞者から凹面鏡までの距離を縮め、凹面鏡の焦点距離を短くしていくと、拡大の効果よりも、両眼視差の効果が大きくなることがわかった。そして、凹面鏡の焦点距離が５００ｍｍ以下になると、大きな光学系を用いなくとも、十分な臨場感が得られることを見出した。さらに凹面鏡までの距離を短くし、凹面鏡の焦点距離を１００ｍｍ以下にすると、凸面状スクリーンや投射光学系の設置が困難となり、ハーフミラー等の他の光学装置を併用しなければならなくなる。また、凹面鏡の焦点距離を１００ｍｍ以下にすると、顔の位置（目の位置）をわずかにずらしただけで画像がケラレたり、像が見えにくくなったりして快適さが失われる問題が発生する。
【００３９】
図３は、本発明に係る画像表示装置の光学系の構成を示す平面図である。
【００４０】
そこで、本発明に係る画像表示装置においては、図３に示すように、凹面鏡３の焦点距離を１００ｍｍ乃至５００ｍｍとすることにより、小型の１枚の凹面鏡３と小さな凸面状スクリーン１だけで表示画像（虚像７）に臨場感を与えることができ、極めて低コストでコンパクトなシステムとして構成できる。また、小型であることにより、外光の遮断が容易となり、明るい部屋での鑑賞が可能となっている。プロジェクタの光源も小さくすることができるので、省エネルギーなシステムとして構成でき、電池での駆動も可能である。
【００４１】
ここで、凸面状スクリーン１と凹面鏡３について説明する。凹面鏡３を拡大鏡として作用させた場合において、両眼で平面を拡大してみると、像の歪よりも遠近感の異常が気になってくる。この原因は、反射面が中心に向かって凹んでいることから左目と右目との視差が小さくなり、中心部が最も遠方にあり周辺部が近くにあるように感じ、すなわち、平面の中心付近が凹んで見えてしまうからである。これは本発明のように凹面鏡の焦点距離が５００ｍｍ以下と小さい場合、近距離で観察するため視差の変化も大きいことから顕著に現れるものである。画像が歪んで見えるだけであれば、画像歪曲補正回路を用いて、投射画像に予め逆歪みを与えておくことで改善することが可能である。しかし、この方法では、両眼でひとつの画像を見る場合においては遠近感を改善することはできない。
【００４２】
図４は、本発明に係る画像表示装置の実際の光学系の構成を示す平面図である。
【００４３】
本発明に係る画像表示装置においては、図４に示すように、凸面状スクリーン１が凸面であることによって、前述したような遠近感の異常を改善している。遠近感の平坦化には、凸面状スクリーン１の曲率半径をｒ、凹面鏡３の曲率半径をＲ、凸面状スクリーン１と凹面鏡との距離をｄとすると、〔Ｒ＝ｒ＋ｄ〕が成立していることが好ましい。
【００４４】
ただし、この画像表示装置を、例えば、フライトシミュレータや乗り物ゲームのディスプレイなどとして用いる場合には、画像の中心付近が遠くに感ずるほうが、より立体感を感じる。そのため、このような場合には、凸面状スクリーン１が平面に近づくようにして、〔Ｒ＜ｒ＋ｄ〕が成立していることが好ましい。ただし、凸面状スクリーン１の曲率半径ｒが、凸面状スクリーン１と凹面鏡との距離ｄに対して極端に大きい場合〔ｄ＜＜ｒ〕では、大きな効果が得られない。
【００４５】
図５は、本発明に係る画像表示装置におけるプロジェクタを示す側面図である。
【００４６】
この画像表示装置におけるプロジェクタ２は、図５に示すように、表示面が平坦である液晶表示デバイスやＤＭＤデバイスなどの表示デバイス２ａを有している。この表示デバイス２ａの実像を結像させる投射光学系２ｂは、一般には、平面状のスクリーンに画像を投射するように設計されている。すなわち、一般的なプロジェクタの投射光学系は、球面収差等を補正するため複数のレンズを用いて構成されており、ピントの合う位置が平面になるよう補正されている。本画像表示装置ではスクリーンが平坦でないため、正確にはスクリーン全体にピントが合わないことになる。特に広角近距離投影時（至近距離から大きく投影するとき）や高解像度画像表示の場合は問題になる場合がある。この画像表示装置におけるプロジェクタ２の投射光学系２ｂは、このような補正を平面ではなく、使用する凸面状スクリーン１の球面に適合させることにより、周辺部における焦点ずれを防止できる。
【００４７】
実際のシステムでは、凸面状スクリーン１の曲率半径は、それほど小さくない。したがって、プロジェクタ２の投射光学系２ｂ、または、プロジェクタ２の照明光学系の明るさを暗く（Ｆ値を大きく）することにより、例えば、Ｆ５．６乃至Ｆ１１とすることにより、焦点深度が十分に深くなるため、平面用に設計された投射光学系を用いても、周辺部における焦点ずれを小さくすることができる。さらに、プロジェクタ２の光源として、平行度の優れたレーザ光源（照明系のＦ値が大きい）を用いることによっても、Ｆ値の大きい光学系でも明るさを落とさずに焦点深度を深くすることができる。
【００４８】
ただし、ハイビジョン以下の解像度レベルであれば、わずかな焦点ずれは実用上問題なく、通常の投射レンズの設計でも使用可能である。これは本発明の特徴でもある。それは拡大によって臨場感を大きくするのではなく、距離感によって臨場感を得ているためである。そのため拡大倍率は比較的小さく、その分光学系（投射レンズの解像度）の負担が軽くなるのである。
【００４９】
この画像表示装置において凸面状スクリーン１に投射される画像は、従来のフロントプロジェクタに比較すると、１／１０乃至１／１００程度の大きさである。したがって、プロジェクタ２における光源の明るさも、１／１０乃至１／１００程度で十分である。プロジェクタ２の光源としてＬＥＤ光源を用いれば、消費電力は数乃至数十ワットで済み、バッテリーによる使用も可能である。
【００５０】
この特徴の別な使い方としては、プロジェクタの輝度はあまり下げずに、スクリーンを低反射スクリーン（グレースクリーン）にすることである。外光だけでなく投映像の照り返しによる白浮きも改善できるので、非常に高いコントラスト比の映像を鑑賞できる。
【００５１】
従来、フロント投射で１００００：１のコントラストを堪能するのは、部屋を完全に遮光するのはもとより天井や床までも黒くして、スクリーンからの照り返しを防止する必要があった。本発明によりプロジェクタの性能を容易に引き出すことができる。
【００５２】
〔第２の実施の形態〕
図６は、本発明に係る画像表示装置の第２の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００５３】
ところで、画像表示装置の鑑賞者６は、像の大きさや臨場感を好みによって変えたい場合がある。この画像表示装置においては、図６に示すように、凸面状スクリーン１と凹面鏡３との距離ｄを移動機構８を用いて変化させることにより、臨場感や像の大きさを変化させることができる。
【００５４】
一方、鑑賞者６と凹面鏡３との間の距離Ｄを変えても、臨場感や像の大きさはほとんど変化しない。
【００５５】
凸面状スクリーン１と凹面鏡との距離ｄを変化させるには、凸面状スクリーン１の位置を変化させるようにしてもよいが、この場合には、焦点ずれを生じきせないために、凸面状スクリーン１に追従させてプロジェクタ２の位置も変化させる必要がある。
【００５６】
〔第３の実施の形態〕
図７は、本発明に係る画像表示装置の第３の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００５７】
この画像表示装置において、凹面鏡３により拡大された画像を観賞するとき、画像が凹面鏡３いっぱいに見える場合には、顔の位置をわずかにずらしてもケラレが生ずる。ゲーム画面のように、表示画像中の特定の位置に視点が集中する場合にはケラレの問題は小さな問題であるが、映画鑑賞のように、画像全体が観察される場合には、顔の位置をずらしてもよいという余裕がほしくなる。表示画像を電気的に小さくすることによりケラレを解消できるが、解像度が劣化するという問題が生ずる。
【００５８】
また、凸面状スクリーン１と凹面鏡との距離ｄを変化させると、表示画像の大きさを変えることができ、この距離ｄを小さくすることにより、ケラレを解消できる。しかし、この場合には、表示画像の臨場感が減少することになる。
【００５９】
そこで、この実施の形態においては、図７に示すように、プロジェクタ２の投射光学系２ｂとしてズームレンズを用いることにより、臨場感を変化させずに、表示画像の大きさを変化させるようにして、鑑賞者の要求を満たすことができる。なお、投射光学系２ｂとして電動ズームレンズを用いることにより、使い勝手を高めることができる。
【００６０】
〔第４の実施の形態〕
図８は、本発明に係る画像表示装置の第４の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００６１】
また、この画像表示装置は、図８に示すように、前述の移動機構８により凹面鏡３を移動操作可能とするとともに、プロジェクタ２の投射光学系２ｂとしてズームレンズを用いるようにしてもよい。
【００６２】
〔第５の実施の形態〕
図９は、本発明に係る画像表示装置の第５の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００６３】
この画像表示装置においては、凸面状スクリーン１に投射される画像の大きさは、プロジェクタ２の投射光学系２ｂとしてズームレンズを用いること以外でも変えることができる。すなわち、図９に示すように、プロジェクタ２を前後に移動操作する移動機構９と、ピント合わせ機構を設け、プロジェクタ２を前後に移動操作することにより、凸面状スクリーン１に投射される画像の大きさを変化させることができる。この場合には、移動機構９を電動式にすることにより、使い勝手を高めることができる。
【００６４】
〔第６の実施の形態〕
図１０は、本発明に係る画像表示装置の第６の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００６５】
この実施の形態における画像表示装置においては、図１０に示すように、凸面状スクリーン１及びプロジェクタ２がケース４内の下方側に位置しており、凹面鏡３がケース４内の上方側に位置して配置されている。ケース４は、これら各部材のほぼ全体を覆っている。鑑賞者が表示画像を観賞するための窓５は、ケース４の前面部の上方側に設けられている。
【００６６】
この実施の形態においては、装置全体の重心位置が低くなるため、この画像表示装置の設置を容易とすることができる。
【００６７】
〔第７の実施の形態〕
図１１は、本発明に係る画像表示装置の第７の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００６８】
この実施の形態における画像表示装置は、図１１に示すように、凸面状スクリーン１及び凹面鏡３の支持部に、それぞれヒンジ１０，１１を設けることにより、これら凸面状スクリーン１及び凹面鏡３をケース４内に収納することができるようにしたものである。この画像表示装置においては、ケース４を固定するための支持金具１３にも、ヒンジ１２を設けて、使用時の角度調整を可能とするようにしてもよい。
【００６９】
この画像表示装置は、不使用時には、凸面状スクリーン１、凹面鏡３及び支持金具１３をそれぞれケース４に対して収納、または、沿わせることにより、コンパクトに収納することができる。
【００７０】
この画像表示装置において、凸面状スクリーン１は、使用時においては、ケース４から一部がはみ出してもかまわない。凸面状スクリーン１は、プロジェクタ２の方向を向いており、外光を受けにくいためである。
【００７１】
なお、従来のフロントプロジェクタでは、鑑賞者とプロジェクタとはスクリーンに対して同じ側に存在していたため、スクリーンを遮光することは難しかった。本発明に係る画像表示装置においては、凸面状スクリーン１をケース４によって遮光することは容易である。しかし、凸面状スクリーン１がケース４からあまり大きくはみ出すと、遮光が不十分となるので、凸面状スクリーン１のはみ出し長は、全体の１／３以下とすることが好ましい。また、ここでプロジェクタの輝度はやや高めにして、反射率の低い（光吸収性のある）グレースクリーンを用いれば、外光の影響はより小さくなり、遮光部の大きさは最小限にすることができる。
【００７２】
また、この画像表示装置において、凹面鏡３は、ケース４の下方に向けて展開する構造になっている。このような配置とすることにより、この画像表示装置をゲームなどに使用する場合には、鑑賞者は、操作盤を手元に置き易くなる。また、このような配置により、ケース４の下方側に大きな空間を確保することかできるため、飲食をしながらの映画鑑賞なども容易にできる。
【００７３】
〔第８の実施の形態〕
図１２は、本発明に係る画像表示装置の第８の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００７４】
この実施の形態は、前述の第７の実施の形態における画像表示装置を、航空機や列車等、座席が配列された場所において使用する態様を示すものである。
【００７５】
この実施の形態においては、図１２中の（ａ）に示すように、画像表示装置のケース４は、ヒンジ１２を介して、前席の背凭れ１４の背面部に取付けられている。使用時においては、図１２中の（ａ）に示すように、ケース４が水平状態となされ、このケース４から凹面鏡３が下方に展開され（引出され）、後席に着席した鑑賞者６は、表示画像の鑑賞ができる。
【００７６】
そして、不使用時には、図１２中の（ｂ）に示すように、凹面鏡３はケース４内に収納され、ケース４が前席の背凭れ１４の背面部に沿う状態となされる。このとき、凹面鏡３のケース４への収納とケース４の背凭れ１４に対する回動とが連動するようにしてもよい。
【００７７】
この実施の形態においては、航空機や列車等の座席のような狭い場所においても、不使用時には、コンパクトに折り畳むことができるため、不都合を生じさせない。
【００７８】
〔第９の実施の形態〕
図１３は、本発明に係る画像表示装置の第９の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００７９】
この実施の形態は、前述の第７の実施の形態における画像表示装置を、机上において使用する態様を示すものである。
【００８０】
この実施の形態においては、図１３に示すように、画像表示装置のケース４は、ヒンジ１２を介して、デスク１６上に設置されたスタンド１５に取付けられている。この画像表示装置には、デスク１６上に設置されたディスクプレーヤ１７等から、画像信号を供給される。使用時においては、ケース４がほぼ水平状態となされ、このケース４から凹面鏡３が下方に展開され（引出され）、鑑賞者６は、表示画像の鑑賞ができる。
【００８１】
この実施の形態においては、画像表示装置の使用時において、ケース４の鑑賞者６側がやや上方を向いており、鑑賞者６は、視線を僅かに下方に向けて、表示画像を鑑賞することになる。従来のプロジェクタにおいては、スクリーンが鑑賞者よりも高い位置に設置されることが多く、首が疲れやすいことがあった。しかし、本発明に係る画像表示装置においては、視線を僅かに下方に向けて鑑賞できるので、リラックスした姿勢を維持することができる。
【００８２】
また、前述したように、画像表示装置の下方側に大きな空間が確保されているため、この画像表示装置と鑑賞者とが接近しても、飲食をしながらの映画鑑賞なども容易にできる。
【００８３】
なお、スタンド１５は、画像表示装置を鑑賞者に対して前後に移動可能とする機構や、伸縮機構を有しているものとしてもよい。また、スタンド１５は、不使用時には、画像表示装置が取付けられるポール部分１５ａと、このポール部分１５ａを支持するべース板１５ｂとが取り外せることが好ましい。この場合には、べース板１５ｂと画像表示装置とを一体的に取り扱うことにより、搬送時における画像表示装置の保護や、ケース４の内部への塵挨の侵入防止を図ることができる。
【００８４】
〔第１０の実施の形態〕
図１４は、本発明に係る画像表示装置の第１０の実施の形態における構成を示す側面図である。
【００８５】
本発明に係る高臨場感表示装置は、使用者は所定の位置から鑑賞すると高い臨場感が得られる一方、他の人にはほとんど全く見えないという特徴がある。そのため不特定多数の人が集まる場所でも、他人に見られず鑑賞に集中できるメリットがある。
【００８６】
ところで、本システムをパーソナルではなく、たとえばアーケードゲーム機や博物館の解説用機器などに使用する場合、使用者以外の人にも何が表示されているか見えるほうが好ましい場合がある。フラットパネルディスプレイなどを追加すればよいわけだが、コストアップにつながる問題がある。
【００８７】
そこで、図１４に示すように、本発明に係る表示装置においては、凸面状スクリーン１を半透過式にすることにより、反射画像は凹面鏡３で拡大して鑑賞し、凸面状スクリーン１を透過した画像は、ケース４に設けた開口部４ａを介して直接見ることができるようにするとよい。反射画像は、凹面鏡３で折り返されるので、どちらも正しい向き（左右反転のない）の像を見ることができる。
【００８８】
図１５は、第１０の実施の形態において使用する凸面状スクリーンの構成を示す断面図である。
【００８９】
この実施の形態において使用する凸面状スクリーン１は、図１５に示すように、透明支持体のプロジェクタ２側にスクリーン材料（拡散材）１ａが塗布されている。スクリーン材料１ａは、凹面ミラーで拡大視されるので、ゲインが小さい、すなわち、拡散性の高い部材のほうが、ざらつきがなく美しく見える。投射光はそこに結像し画像として見えるが、ふつうのスクリーンでは透過光の一部は、図１５中（ａ）に示すように、部材内を導波し再度スクリーン材料に入射するためフレアーが発生し、そのままではコントラスト比の低下を招く。スクリーンの拡散性が高いほどコントラスト比の低下も大きいことがわかる。
【００９０】
本発明では、図１５中（ｂ）に示すように、スクリーン基材に光吸収剤を混ぜることにより、導波中の散乱光の多くを吸収させることができる。この透明支持体に吸収を与えると別な効果もある。すなわち、背面から入射する外部光によって凹面鏡３で見る側の画像についてもコントラスト比低下がありうるのだが、それを軽減することができるのである。光の吸収率は大きいほど効果が高いが、基材内を光が斜めに通過または往復するので、垂直方向に２０％乃至５０％の吸収率でも大きな効果がある。
【００９１】
このような凸面状スクリーン１を用いることにより、表示品質の優れた画像を凸面状スクリーン１の両側で得ることができる。もちろん用途によっては他人に見せる必要がない場合もあり、そのときは開口部４ａにカバーをするなどすればよい。
【００９２】
なお、前述した各実施の形態においては、本発明に係る画像表示装置をプロジェクタ２を含む構成として説明しているが、この画像表示装置は、プロジェクタ２を着脱可能とし、プロジェクタ２を含まないものとして構成することもできる。この場合には、プロジェクタ２は、画像表示装置から取り外して、単独で使用することもできる。この場合には、本発明に係る画像表示装置は、プロジェクタ２と、凸面状スクリーン１、凹面鏡３及びケース４等を含むアダプタとから構成されるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る画像表示装置の構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係る画像表示装置の原理を示す平面図である。
【図３】本発明に係る画像表示装置の光学系の構成を示す平面図である。
【図４】本発明に係る画像表示装置の実際の光学系の構成を示す平面図である。
【図５】本発明に係る画像表示装置におけるプロジェクタを示す側面図である。
【図６】本発明に係る画像表示装置の第２の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図７】本発明に係る画像表示装置の第３の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図８】本発明に係る画像表示装置の第４の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図９】本発明に係る画像表示装置の第５の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図１０】本発明に係る画像表示装置の第６の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図１１】本発明に係る画像表示装置の第７の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図１２】本発明に係る画像表示装置の第８の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図１３】本発明に係る画像表示装置の第９の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図１４】本発明に係る画像表示装置の第１０の実施の形態における構成を示す側面図である。
【図１５】本発明に係る画像表示装置の第１０の実施の形態において使用するスクリーンの構成を示す断面図である。
【図１６】従来の画像表示装置の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  凸面状スクリーン
２  プロジェクタ
３  凹面鏡
４  ケース
５  窓部
【図１】
2009014962.tif 000003
【図２】
2009014962.tif 000004
【図３】
2009014962.tif 000005
【図４】
2009014962.tif 000006
【図５】
2009014962.tif 000007
【図６】
2009014962.tif 000008
【図７】
2009014962.tif 000009
【図８】
2009014962.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009014962.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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