JP4647500B2 - 背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置、及びこれに使用される集合スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、複数の画面を組み合わせて大画面を形成するようにした背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置、及びこれに使用される集合スクリーンに関する。

近年、プラズマディスプレイ等の大型の平面ディスプレイが開発されている。

このプラズマディスプレイや液晶ディスプレイの場合、画面サイズを大型にする程、製造過程における歩留りが低下するので、大きさには限界がある。このため、例えば１００インチの画面寸法を得ようとするときには、４台の５０インチ平面ディスプレイを並べて、４枚の画面により全体として一つの大きな画面を形成するようにしている。

しかしながら、このような平面ディスプレイには必ず枠が設けられているので、４枚の画面を接続して１枚の画像を表示すると、中心に十字形の枠が出てしまって、画像が見難く、表示対象によっては枠付の画面に適さない場合もあった。

このような問題点を解決する一手段として、１００インチあるいはそれ以上のサイズのスクリーンに複数のプロジェクターから画像を投影し、大きな画面を形成するマルチ画面ディスプレイが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１０７８３１号公報

しかしながら、このような従来公知のマルチ画面ディスプレイにおいては、複数のプロジェクターからスクリーン上に投影される各画像のオーバーラップ部分に、薄い帯状の境界線が発生し易いという問題点があり、このオーバーラップ部分にシェーディングを付ける等の特別な処理が必要であった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、スクリーンに複数のプロジェクターから画像を投影し、大きな画面を形成する場合に、画面中に境界線が形成されないようにした背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置、及びこれに使用される集合スクリーンを提供することを目的とする。

本発明は、スクリーン厚さ方向に少なくとも２種類の異なる長さの複数のユニットスクリーンを、その前端面である画像光出力面を隙間なく面一に並べた状態で接続して形成されてなる、単一の連続した集合画像光出力面を有する集合スクリーンを用い、前記複数のユニットスクリーンが、短ユニットスクリーンと、これよりもスクリーン厚さ方向に少なくとも１ｃｍ以上長い長ユニットスクリーンとの２種類とされ、これら短ユニットスクリーンと長ユニットスクリーンとが相互に隣接するように配置され、且つ、前記各ユニットスクリーンは、５ｍｍ乃至１００ｃｍの範囲で同一長さの複数の光ファイバーを、少なくともその前端及び後端で直径方向に実質的に接触させて並べた状態で一体的に連結してなり、前記各ユニットスクリーンの後端面は画像光入力面を構成したことによって、上記課題を解決したものである。

ここでは、隣接するユニットスクリーンにおける画像光出力面は面一であって、境界線のない集合画像光出力面を構成しているのに対して、隣接する画像光入力面は、相互に、光ファイバーの光軸方向にずれている。このため、これらの隣接する画像光入力面に投射された異なるプロジェクターからの投影画像のオーバーラップによる境界線が発生することがない。

本発明の背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置、及びこれに使用される集合スクリーンは、スクリーンに複数のプロジェクターから画像を投影し、大きな画面を形成する場合に、画面中に境界線が形成されないという効果を有する。

背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置は、プロジェクターを、縦３×横４の計１２台並べて構成された投射部と、この投射部から投射された画像光が出射される集合画像光出力面を有する集合スクリーンによって構成し、集合スクリーンは、前記１２台のプロジェクターにより投射された画像光の投射位置に各々設けられた６台の短ユニットスクリーンと、この短ユニットスクリーンよりもスクリーン厚さ方向の寸法が長い、６台の長ユニットスクリーンの計１２台のユニットスクリーンによって構成し、これらは、スクリーン正面から見て縦横に互い違いに配置し、前記短ユニットスクリーン及び長ユニットスクリーンは、５ｍｍ乃至１００ｃｍの範囲で同一長さの複数の光ファイバーを、その前端及び後端で直径方向に接触させて並べた状態で、一体的に連結することにより上記目的を達成する。

以下、本発明の実施例１を図面を参照して説明する。

図１に示されるように、この実施の形態の例に係る背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置１０は、各々が縦３、横４のノーマルサイズの画像光を出射する、例えばＤＬＰ（ディジィタル・ライト・プロセッシング：商標）型のプロジェクター１２を、縦３×横４の計１２台並べて構成された投射部１４と、この投射部１４から投射された画像光が出射される集合画像光出力面１６Ａを有する集合スクリーン１６によって構成されている。

この集合スクリーン１６は、前記１２台のプロジェクター１２により投射された画像光の投射位置に各々設けられた６台の短ユニットスクリーン１８と、この短ユニットスクリーン１８よりもスクリーン厚さ方向の寸法が長い、６台の長ユニットスクリーン２０の計１２台のユニットスクリーン２１（短ユニットスクリーン１８及び長ユニットスクリーン２０の総称としてユニットスクリーン２１とする）によって構成され、これら短ユニットスクリーン１８と長ユニットスクリーン２０とが、スクリーン正面から見て縦横に互い違いに配置されている。又、これら１２台のユニットスクリーン２１は、それぞれの前端面である画像光出力面１８Ａ、２０Ａを面一に隙間なく並べた状態で接続されており、これら複数の画像光出力面１８Ａ、２０Ａによって、単一の連続した縦９、横１６のハイビジョンサイズの前記集合画像光出力面１６Ａが構成されている。

又、集合スクリーン１６は、前記集合画像光出力面１６Ａを構成するように一体とされた状態の全ユニットスクリーン２１の前端部外周を拘束して固定する集合スクリーン支持枠２２を備えている。この集合スクリーン支持枠２２の内側には、図２（背面斜視図）に示されるように、長ユニットスクリーン２０の画像光入力面２０Ｂ近傍の外周を拘束して支持する支持フレーム２４が一体的に、且つ、スクリーン正面から見て縦横に互い違いに配置して形成されている。

これらの集合スクリーン支持枠２２及び支持フレーム２４によって支持された集合スクリーン１６は、集合スクリーン支持枠２２及び支持フレーム２４の図示を省略した状態では、図３（背面斜視図）及び図４（水平断面図）に示されるように、前記短ユニットスクリーン１８及び長ユニットスクリーン２０がスクリーン正面から見て縦横に互い違いの状態に配置されている。なお、各ユニットスクリーン２１の外周部は集合スクリーン支持枠２２又は支持フレーム２４に接触する部分ではこれらに、隔離シート２５を介して接着材によって接着され、固定されている。

図５に示されるように、前記支持フレーム２４は、長ユニットスクリーン２０の画像光入力面２０Ｂよりもプロジェクター１２側に突出する突出部２４Ａを有し、この突出部２４Ａにより画像光入力面２０Ｂを囲むことにより、ここに投射された画像光のうち、画像光入力面２０Ｂの外側に漏洩しようとする光を遮蔽するように構成されている。前記突出部２４Ａは、無反射コーティング等の光吸収層２５Ｂにより覆われている。

又、前記長ユニットスクリーン２０における、前記短ユニットスクリーン１８よりも後方（プロジェクター側）に突出した部分の外周は、図５に示されるように、隔離シート２５により囲まれ、この隔離シート２５を介して、前記支持フレーム２４により拘束されている。前記隔離シート２５は、その内側面が反射層２５Ａとされ、又内側面は無反射コーティング等の光吸収層２５Ｂとされ、反射光が生じないようにされている。

なお、光吸収層２５Ｂは、隣接する短ユニットスクリーン１８の画像光入力面１８Ｂから少なくとも５ｍｍの長さで、画像光入力面１８Ｂを囲む範囲で施されており、プロジェクター１２から短ユニットスクリーン１８の画像光入力面１８Ｂに投射された画像光のうち、画像光入力面１８Ｂの外側に漏洩しようとする光を遮蔽するように構成されている。

図４に示されるように、前記短ユニットスクリーン１８及び長ユニットスクリーン２０は、５ｍｍ乃至１００ｃｍの範囲で同一長さの複数の光ファイバー２８を、その前端及び後端で直径方向に隣接させて並べた状態で、一体的に連結されていると共に、長ユニットスクリーン２０を構成する光ファイバー２８は、短ユニットスクリーン１８を構成する光ファイバー２８よりも１ｃｍ以上長くされている。

ここで光ファイバー２８の長さを５ｍｍ乃至１００ｃｍとしたのは、長さが５ｍｍ未満のとき、光ファイバーを通る光が、充分にコアに集中しないためである。又、１００ｃｍとしたのは、これ以上長いとスクリーン全体の重量が過大となり、且つ、樹脂の光ファイバーの場合は、光の損失が大きくなるからである。

又、これら短ユニットスクリーン１８及び長ユニットスクリーン２０のプロジェクター１２側の端面が、画像光入力面１８Ｂ、２０Ｂ、他方の端面が前記画像光出力面１８Ａ、２０Ａとされ、画像光入力面１８Ｂ、２０Ｂから入力された画像光を、反対側の端面である画像光出力面１８Ａ、２０Ａからそのまま出力するようにされている。なお、ユニットスクリーン２１と、これに対応するプロジェクター１２との間の光路上には、フレネルレンズ２６がそれぞれ配置されている。

この実施例１では、フレネルレンズ２６は、画像光入力面１８Ｂ、２０Ｂから離間した位置で、前記支持フレーム２４に取り付けられている。又、フレネルレンズ２６と前記プロジェクター１２との距離は、図５に示されるように、フレネルレンズ２６の焦点距離よりもわずかに短く設定され、フレネルレンズ２６で屈折された画像光が平行光よりもわずかに発散して画像光入力面１８Ｂ、２０Ｂに入射するようにされている。

図６に、この背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置１０の画像信号処理回路を示す。

この処理回路は、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）、テレビ信号受像機、ビデオテープレコーダー、ハードディスク、等の画像情報源３０からの画像情報を分割して、或いは分割しないで前記１２台のプロジェクター１２に送る分割ボードを含む制御装置３２から構成されている。

制御装置３２における分割ボードは、画像情報源３０からの画像信号を、縦３、横４のノーマル画面の場合は背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置１０における右側又は左側の９台のプロジェクター１２に画像信号を送り、縦９、横１６のハイビジョン画面の場合は１２台全部のプロジェクター１２に画像信号を送り、それぞれ、集合画像光出力面１６Ａからノーマルサイズの画像表示又はハイビジョンサイズの画像表示をし、或いは必要であれば、各プロジェクター１２に同一の画像を表示するように切り換える。そして、プロジェクター１２は、ビーム断面形状が４角形の光ビームを、ユニットスクリーン２１の画像光入力面１８Ｂ、２０Ｂにおいて、各光ファイバー２８により形成される画素を順次走査しつつ、あるいは全画素を画像の１フレーム毎に切り替えて投射するようにされている。

本発明の実施例に係る背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置１０によれば、集合スクリーン１６を、異なる長さの短ユニットスクリーン１８と長ユニットスクリーン２０で構成した上で、この短ユニットスクリーン１８と長ユニットスクリーン２０の画像光出力面１８Ａ、２０Ａを集合画像光出力面１６Ａ位置で面方向に隣接するように配置し、且つ、各ユニットスクリーン２１の隣接する画像光出力面１８Ａ、２０Ａの境界位置でも、光ファイバー２８が隙間なく縦方向及び横方向に同一ピッチで連続的に並列しているため、集合スクリーン１６に複数のプロジェクター１２から画像を投影し、大きな画面を形成する場合でも、画面中に境界線が形成されることがない。又、長短のユニットスクリーンの長さの差を利用して支持フレーム２４により確実に集合スクリーン１６を支持することができる。

上記実施例に係る背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置１０は、１２台の短及び長ユニットスクリーン１８、２０及びプロジェクター１２によって構成したが、本発明はこれに限定されるものでなく、２種類の異なる長さの複数のユニットスクリーンと、これに対応して設けられる複数のプロジェクターとを有している場合に適用することができる。従って、例えば、図７に示される実施例２の背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置１１０のように、短及び長ユニットスクリーン１８、２０及びプロジェクター１２を、縦方向にのみ並べる場合にも適用されるものである。

又、図８に示される実施例３の背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置１２０のように、横方向にのみ短及び長ユニットスクリーン１８、２０及びプロジェクター１２を並べるようにしてもよい。

又、ユニットスクリーンを構成する光ファイバーは、上記各実施例における光ファイバー２８の断面形状や、構造等に限定されるものではない。もちろん、樹脂やシリカによって光ファイバーを形成してもよい。

例えば、図９に示されるように、端面が４角形（長方形）の樹脂製中実光ファイバー４０（符号４１はコアを示す）を用い、ユニットスクリーン４２の画像光出力面４２Ａ（又は画像光入力面４２Ｂ）を４角形の端面を集合させた４角形状としてもよい。

又、図１０に示されるような、端面が正４角形の樹脂製中実光ファイバー４４（符号４５はコアを示す）を用いたユニットスクリーン４６としてもよい。

更に、図１１に示されるように、端面が正６角形の樹脂製中実の光ファイバー４８（符号４９はコアを示す）を用い、ユニットスクリーン５０の画像光出力面５０Ａ（又は画像光入力面５０Ｂ）を、これら正６角形が最密充填構造となるように密着して集合させた形状としてもよい。

更に、図１２に示されるように、端面が円形の中実の光ファイバー５２（符号５３はコアを示す）を用い、ユニットスクリーン５４の画像光出力面５４Ａ（又は画像光入力面５４Ｂ）を、これら円形が最密充填構造となるように密着して集合させた形状としてもよい。

又、図１３に示されるユニットスクリーン５６のように、光ファイバー５２を、円形の端面がスクリーンの縦方向及び横方向に同一ピッチで配置された状態で集合させたものでもよい。

更に、前記ユニットスクリーン２１を、図１４（Ａ）〜（Ｄ）に示されるようなフラット光ファイバー６０Ａ〜６０Ｄで構成すれば、製造が容易となる。図１４（Ａ）のフラット光ファイバー６０Ａは、端面が４角形の前記光ファイバー４０を複数本並べて一体的にベルト状に形成したものである。他に、前述の、端面が正４角形の光ファイバー４４をベルト状に形成したフラット光ファイバー６０Ｂ（図１４（Ｂ））、端面が正６角形の光ファイバー４８をベルト状に形成したフラット光ファイバー６０Ｃ（図１４（Ｃ））、端面が円形の光ファイバー５２をベルト状に形成したフラット光ファイバー６０Ｄ（図１４（Ｄ））としてもよい。

なお、上記実施例においては、プロジェクター１２がＤＬＰ方式の場合について説明したが、これは透過型液晶パネルを用いたもの等の他のプロジェクターを用いてもよい。又、必要に応じて、集合画像光出力面１６Ａに光拡散シートを設けてもよい。

又、前記ユニットスクリーン２１と、これに対応するプロジェクター１２との間の光路上には、プロジェクター１２からの画像光の入射角を小さくするためにフレネルレンズ２６を配置したが、画像光投影角度が小さい場合は、フレネルレンズ２６は不要である。更に、図１５に示されるような、画像光入力面１００Ｂが凹球面のユニットスクリーン１００としてもよい。この場合、フレネルレンズを省略してもよく、又併用してもよい。

本発明の実施例１に係る背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置を前面から見た斜視図 同背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置を背面から見た斜視図 実施例１におけるユニットスクリーンのみを示す背面斜視図 図１におけるIV−IV線に沿う断面図 図４におけるＶ部を拡大して示す断面図 実施例１の背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置における画像信号処理系統を示すブロック図 実施例２に係る背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置を示す略示斜視図 実施例３に係る背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置を示す略示斜視図 実施例４に係るユニットスクリーンを示す略示正面図 実施例５に係るユニットスクリーンを示す略示正面図 実施例６に係るユニットスクリーンを示す略示正面図 実施例７に係るユニットスクリーンを示す略示正面図 実施例８に係るユニットスクリーンを示す略示正面図 実施例９におけるフラット光ファイバーを示す略示斜視図 実施例１０に係る背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置を示す略示斜視図

１０、１１０、１２０…背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置
１２…プロジェクター
１４…投影部
１６…集合スクリーン
１６Ａ…集合画像光出力面
１８…短ユニットスクリーン
２０…長ユニットスクリーン
２１、４２、４６、５０、５６、１００…ユニットスクリーン
１８Ａ、２０Ａ、４２Ａ、４６Ａ、５０Ａ、５６Ａ…画像光出力面
１８Ｂ、２０Ｂ、４２Ｂ、４６Ｂ、５０Ｂ、５６Ｂ、１００Ｂ…画像光入力面
２２…集合スクリーン支持枠
２４…支持フレーム
２６…フレネルレンズ
２８、４０、４４、４８、５２…光ファイバー
３０…画像情報源
３２…制御装置
６０Ａ〜６０Ｄ…フラット光ファイバー

Claims (20)

1. スクリーン厚さ方向に少なくとも２種類の異なる長さの複数のユニットスクリーンを、その前端面である画像光出力面を隙間なく面一に並べた状態で接続して形成されてなる、単一の連続した集合画像光出力面を有する集合スクリーンであって、前記複数のユニットスクリーンが、短ユニットスクリーンと、これよりもスクリーン厚さ方向に少なくとも１ｃｍ以上長い長ユニットスクリーンとの２種類とされ、これら短ユニットスクリーンと長ユニットスクリーンとが相互に隣接するように配置され、且つ、前記各ユニットスクリーンは、５ｍｍ乃至１００ｃｍの範囲で同一長さの複数の光ファイバーを、少なくともその前端及び後端で直径方向に実質的に接触させて並べた状態で一体的に連結してなり、前記各ユニットスクリーンの後端面は画像光入力面を構成したことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
2. 請求項１において、前記短ユニットスクリーンの画像光出力面と長ユニットスクリーンの画像光出力面とを前記集合画像光出力面の位置でスクリーン正面から見て縦横に互い違いに配置したことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
3. 請求項１又は２において、前記短ユニットスクリーンの画像光入力面に隣接する前記長ユニットスクリーンの外周面に、前記短ユニットスクリーンの画像光入力面から後端方向に少なくとも５ｍｍの範囲で、反射防止コーティングを施したことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記長ユニットスクリーンの少なくとも画像光入力面の外周を拘束して、該長ユニットスクリーンを支持する支持フレームを設けたことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
5. 請求項４において、前記支持フレームは、前記長ユニットスクリーンの画像光入力面に投射された画像光のうち該画像光入力面の外側に漏洩する光を遮蔽する構成とされたことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
6. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記長ユニットスクリーンの画像光入力面を、該長ユニットスクリーンの画像光入力面に投射される画像光のうち該画像光入力面の外側に漏洩する光を遮蔽するマスク部材により取り囲んだことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記単一の連続した集合画像光出力面を囲んで、該集合画像光出力面を構成して束ねられた状態のユニットスクリーンの前端部外周を拘束して固定する集合スクリーン支持枠を設けたことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
8. 請求項４または５において、前記単一の連続した集合画像光出力面を囲んで、該集合画像光出力面を構成して束ねられた状態のユニットスクリーンの前端部外周を拘束して固定する集合スクリーン支持枠を、前記支持フレームと一体的に設けたことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、前記光ファイバーは、後端面が４角形とされ、前記ユニットスクリーンの画像光入力面は、前記４角形の後端面を集合させた４角形状とされたことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
10. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、前記光ファイバーは、後端面が正６角形とされ、且つ、これら正６角形が最密充填構造となるように密着して集合されて、前記画像光入力面を構成していることを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
11. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、前記光ファイバーは、前端面が４角形とされ、且つ、これら４角形の前端面がスクリーンの縦方向及び横方向に同一ピッチで配置された状態で集合されて前記画像光出力面を構成していることを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
12. 請求項１乃至１１のいずれかにおいて、前記ユニットスクリーンを構成する光ファイバーは、樹脂又はシリカの一方から形成されていることを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
13. 請求項１乃至１２のいずれかにおいて、前記光ファイバーの端面から少なくとも３ｍｍの範囲で、前記光ファイバーにおける端部の外周面が、黒色のコーティング層により被覆されていることを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
14. 請求項１３において、前記光ファイバーの端部の外周面に被覆された黒色のコーティング層は、該光ファイバーの端部をその直径方向に接着固定する接着剤により形成されていることを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
15. 請求項１乃至１４のいずれかにおいて、前記ユニットスクリーンの後端面である画像光入力面を凹球面としたことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーン。
16. 請求項１乃至１５のいずれかの背面投射型マルチ画面ディスプレイ用集合スクリーンと
    、
    この集合スクリーンの背面側に、この集合スクリーンを構成する前記ユニットスクリーンに対応してこれと同数設けられ、対応するユニットスクリーンの後端面である画像光入力面に対して画像光を投射するプロジェクターと、を有してなることを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置。
17. 請求項１６において、前記プロジェクターと、これと対応する前記ユニットスクリーンの画像光入力面との間に、該プロジェクターから投射される画像光を平行光とするフレネルレンズを、各ユニットスクリーンごとに対応する支持フレームに取り付けて配置したことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置。
18. 請求項１６又は１７において、前記ユニットスクリーンの画像光入力面を凹球面とすると共に、該凹球面の球心位置に、前記プロジェクターの画像光出射中心を配置したことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置。
19. 請求項１６乃至１８のいずれかにおいて、前記プロジェクターと、これと対応する前記ユニットスクリーンの画像光入力面との間に、該プロジェクターから発散しつつ投射される画像光を平行光とするフレネルレンズを、各ユニットスクリーンごとに配置したことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置。
20. 請求項１６乃至１９のいずれかにおいて、前記プロジェクターは、ビーム断面形状が４角形の光ビームを、前記画像光入力面を走査しつつ投射するようにされたことを特徴とする背面投射型マルチ画面ディスプレイ装置。

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