JP2002196417A - マルチディスプレイ装置 - Google Patents

マルチディスプレイ装置

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JP2002196417A
JP2002196417A JP2000393115A JP2000393115A JP2002196417A JP 2002196417 A JP2002196417 A JP 2002196417A JP 2000393115 A JP2000393115 A JP 2000393115A JP 2000393115 A JP2000393115 A JP 2000393115A JP 2002196417 A JP2002196417 A JP 2002196417A
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JP2000393115A
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Kazuya Yamanaka
一哉 山中
Hiromasa Kobayashi
裕昌 小林
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Olympus Corp
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Olympus Optical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より一層の小型化を図ることができるマルチ
ディスプレイ装置を提供する。 【解決手段】 複数の画像表示装置1からスクリーン5
上に投影される複数の画像を組み合わせることにより一
画像を構成するマルチディスプレイ装置であって、上記
画像表示装置1は光軸O1 がスクリーン5と平行となる
ように左向きに配置され、この画像表示装置1から投影
される光束を上向きに反射させる第1の反射ミラー2
と、その後に右向きに反射させる第2の反射ミラー3
と、さらにスクリーン5に垂直に入射するように反射さ
せる第3の反射ミラー4と、を備え、上記画像表示装置
1の光軸O1 ,O2 ,O3 ,O4 が立体的な配置となる
ように各ミラー2,3,4により折曲したマルチディス
プレイ装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチディスプレ
イ装置、より詳しくは、複数の画像投影装置により各投
影された複数の画像を組み合わせることにより一画像を
構成するマルチディスプレイ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】画像投影装置から画像をスクリーンに投
影して観察可能とするディスプレイ装置は、従来より、
種々のものが提案されているが、表示する画像を高精細
化しようとする際に、単一の画像投影装置に内蔵した表
示素子を多画素化するのみで対応するのはコスト的に不
利である。また、表示する画像を大画面化しようする際
に、単一の画像投影装置のみで対応しようとすると、表
示素子を照明する光源を高輝度化する必要があって、光
源としての例えば電球の短命化をもたらしたり、該電球
の発熱が無視できないために特別の放熱機構を確保しな
ければならなくなったりするなどの課題が生じることに
なる。
【0003】そこで、こうした課題を克服しながら、精
細で大画面の画像表示を低コストで実現するための技術
として、複数の表示素子により部分画像を表示し、これ
らの部分画像をスクリーンに投影する際に、隣接する部
分画像同士がその辺縁部において互いに重畳領域をもっ
て重ね合わせられるように投影し、これら複数の部分画
像を組み合わせることにより一画像を構成するマルチデ
ィスプレイ装置が開発されている。
【0004】このようなマルチディスプレイ装置は、ス
クリーン上における同一サイズの画面を投影する場合
に、単一の画像投影装置のみを用いる場合に比べて焦点
距離の短い投影光学系を用いることが可能であるため
に、各画像投影装置とスクリーンとの距離を近接させる
ことが可能であり、装置自体の小型化や、設置場所の省
スペース化を図ることが可能となっている。
【0005】こうした小型化、薄型化をさらに進展させ
る技術として、例えば特開平6−160794号公報に
は、光源からの光を液晶パネルに照射することにより該
液晶パネルから投写される該パネル上の映像光を投写レ
ンズで拡大投写する投写部と、スクリーンと、上記投写
部からの映像光を受け反射させて上記スクリーンの背面
に入射させる反射ミラーと、をキャビネット内に収納し
てなり、上記スクリーンの背面に入射した映像光を、該
キャビネットの外で、該スクリーンの前面から観視する
ようにした表示装置において、上記投写レンズのレンズ
中心軸上の光が上記ミラーに反射して上記スクリーンの
その背面から入射して交わる際に、その交わる位置が上
記スクリーンの中心位置から偏倚するように、上記投写
レンズ、ミラー、およびスクリーンの相互間の相対位置
を定めた表示装置が記載されている。
【0006】すなわち、画像投影装置から投射される光
を、1つ以上の反射ミラーを用いて反射した後にスクリ
ーン上に導くことにより、光路が折曲されるためにより
一層の小型化を図ることができるようになっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平6−160794号公報に記載の技術は、反射ミラ
ーによって折曲される画像投影装置の投影光学系の光軸
は、スクリーンに略垂直な平面内に乗っており、空間的
な配置を十分に生かしたものとはなっていない。加え
て、画像投影装置は、一般的に、その光軸方向の長さが
左右の幅よりも大きい構成であると考えられるために、
光軸がスクリーンに略垂直となるように画像投影装置を
配置すると、同方向の小型化を制限することになってし
まう。
【0008】このように、従来の技術では、さらにより
一層の小型化、薄型化を図る余地が残されていると考え
られる。
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、より一層の小型化を図ることができるマルチディ
スプレイ装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第1の発明によるマルチディスプレイ装置は、表
示素子の画像を投影光学系によりスクリーン上に拡大し
て投影する画像投影装置を複数備え、これら複数の画像
投影装置により各投影された複数の画像を組み合わせる
ことにより一画像を構成するマルチディスプレイ装置で
あって、上記画像投影装置から投影される光束を当該画
像投影装置からスクリーンに至る光路上において一回以
上反射させる反射手段を備え、上記画像投影装置の投影
光学系の光軸がこの反射手段により折曲されるときの折
曲点で区分される各線分を全て含む一平面が存在しない
ように構成したものである。
【0011】また、第2の発明によるマルチディスプレ
イ装置は、上記第1の発明によるマルチディスプレイ装
置において、上記複数の画像投影装置の内の少なくとも
1つの画像投影装置は、自己が投影する画像に係る光束
の通過範囲と、自己に隣接する画像投影装置が投影する
画像に係る光束の通過範囲と、の間となる空間に配置さ
れている。
【0012】さらに、第3の発明によるマルチディスプ
レイ装置は、上記第1の発明によるマルチディスプレイ
装置において、上記画像投影装置が、上記投影光学系の
光軸が上記スクリーンの投影面と略平行となるように配
置されている。
【0013】第4の発明によるマルチディスプレイ装置
は、上記第3の発明によるマルチディスプレイ装置にお
いて、上記画像投影装置は、上記折曲点で区分される各
線分の全てが、上記スクリーンの投影面の法線ベクトル
と、上記投影光学系の光軸方向ベクトルと、これら法線
ベクトルと光軸方向ベクトルとの外積をとったベクトル
と、の何れか一のベクトルに略平行となるように構成さ
れている。
【0014】第5の発明によるマルチディスプレイ装置
は、上記第4の発明によるマルチディスプレイ装置にお
いて、上記画像投影装置は、上記各線分の内の最後段と
なるスクリーンに入射する光線に係る線分が、上記法線
ベクトルと略平行となるように構成されている。
【0015】第6の発明によるマルチディスプレイ装置
は、上記第1の発明によるマルチディスプレイ装置にお
いて、上記画像投影装置は、上記折曲点で区分される各
線分の内の2以上の線分が上記スクリーンと略平行とな
るように構成されている。
【0016】第7の発明によるマルチディスプレイ装置
は、上記第1の発明によるマルチディスプレイ装置にお
いて、上記画像投影装置が、上記表示素子を照明するた
めの光源として、重力方向に対して所定方向となるよう
に配置されたときに最大寿命となるように設計された光
源を有してなるものであり、該画像投影装置を、上記光
源の寿命が最大となるような方向に配置している。
【0017】第8の発明によるマルチディスプレイ装置
は、上記第1の発明によるマルチディスプレイ装置にお
いて、上記反射手段が、上記画像投影装置から上記スク
リーンに向かって次第に拡大して行くように投影される
光束を、反射するのに十分であってかつほぼ必要最小限
なだけの有効反射面を有してなるものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1から図6は本発明の第1の実
施形態を示したものであり、図1はマルチディスプレイ
装置の構成を示す(A)正面図、(B)平面図、(C)
右側面図、図2はマルチディスプレイ装置の光路を展開
したときの様子を示す(A)正面図、(B)平面図、
(C)右側面図、図3はマルチディスプレイ装置におけ
る一画像投影装置の光路を示す(A)正面図、(B)平
面図、(C)右側面図、図4はマルチディスプレイ装置
における一画像投影装置の光路を示す斜視図、図5はマ
ルチディスプレイ装置において上下に隣接する画像投影
装置の光束の通過範囲を示す右側面図、図6は画像投影
時のマルチディスプレイ装置における画像投影装置の配
置を示す図である。
【0019】このマルチディスプレイ装置は、図1
(A)、図1(B)、図1(C)に示すように、例えば
3×3に配列された画像投影装置1の各々から部分画像
を拡大して投影する際に、スクリーン5上において隣接
する部分画像5a同士がその辺縁部において互いに重畳
領域5bをもって重ね合わせられるように投影し、これ
ら複数の部分画像5aを組み合わせることにより一画像
を構成するものである。
【0020】上記画像投影装置1は、投影光学系14
(図6参照)の光軸Oが、上記スクリーン5と略平行と
なるように配設されていて、例えば左方向に投影される
光束は、反射手段たる第1の反射ミラー2により上方向
に反射され、さらに反射手段たる第2の反射ミラー3に
より右方向に反射され、さらに反射手段たる第3の反射
ミラー4によりスクリーン5の投影面に垂直な方向に反
射されて、該スクリーン5に到達するようになってい
る。
【0021】このようなマルチディスプレイ装置におい
て、上記反射ミラー2,3,4を用いない場合の、光路
を展開した様子を示すのが図2(A)、図2(B)、図
2(C)であり、図1(A)、図1(B)、図1(C)
と比較すると容易に分かるように、スクリーン5の投影
面に垂直な方向に、小型化、薄型化した構成となってい
る。
【0022】上述したような画像投影装置1の投影光学
系14の光軸Oが折曲される様子について、図3および
図4を参照してさらに詳しく説明する。
【0023】光軸Oは、画像投影装置1から第1の反射
ミラー2による折曲点までの第1の線分O1 と、第1の
反射ミラー2による折曲点から第2の反射ミラー3によ
る折曲点までの第2の線分O2 と、第2の反射ミラー3
による折曲点から第3の反射ミラー4による折曲点まで
の第3の線分O3 と、第3の反射ミラー4による折曲点
からスクリーン5までの第4の線分O4 と、の4つに区
分される。
【0024】これらの内の線分O1 は、図3(A)、図
3(B)に示すように、画像投影装置1の投影光学系1
4の光軸方向ベクトルBと当然にして平行である。
【0025】また、上記各線分の内の最後段となるスク
リーン1に入射する光線に係る線分O4 は、図3
(B)、図3(C)に示すように、スクリーンの投影面
の法線ベクトルAと略平行となっている。
【0026】さらに、上記線分O2 は、図3(A)、図
3(C)に示すように、上記法線ベクトルAと光軸方向
ベクトルBとの外積をとったベクトルCと略平行であ
る。
【0027】加えて、上記線分O3 は、図3(A)、図
3(B)に示すように、上記光軸方向ベクトルBと略平
行である。
【0028】こうして、全ての線分O1 ,O2 ,O3 ,
O4 が、上記法線ベクトルAと、光軸方向ベクトルB
と、ベクトルCと、の何れか一のベクトルに略平行とな
るように構成されている。
【0029】さらに、これらの内の、線分O1 ,O2 ,
O3 は同一の平面上にのることができるが、線分O4 は
この平面上には存在せず、また、線分O3 ,O4 がのる
平面を考えた場合には、この平面上に線分O1 ,O2 は
存在しない。
【0030】このように、画像投影装置1の投影光学系
14の光軸Oが各反射ミラー2,3,4により折曲され
るときの折曲点で区分される各線分O1 ,O2 ,O3 ,
O4を、全て含む一平面は存在せず、つまり、投影され
る光束が通過する光路を立体的に配設することにより、
より一層の小型化、薄型化を達成することが可能となっ
ている。
【0031】このとき、上述したように、3つの線分O
1 ,O2 ,O3 がのる同一の平面は、上記スクリーン5
の投影面と略平行な平面であり、すなわち、スクリーン
5の投影面と略平行な光路をなるべく長くとることによ
り、スクリーン5の投影面に垂直な方向の長さを短縮す
ることができるように構成している。
【0032】ここで、画像投影装置1により投影される
光束の通過範囲と、該画像投影装置1の配置との関係に
ついて、図5を参照して説明する。
【0033】画像投影装置1は、上記「発明が解決しよ
うとする課題」の項でも説明したように、一般的に、そ
の光軸方向の長さが左右の幅よりも大きい構成となる場
合が多い。
【0034】そこで、スクリーン5の投影面に垂直な奥
行き方向を少しでも小さくするために、このマルチディ
スプレイ装置においては、投影光学系14の光軸が該ス
クリーン5の投影面と略平行となるように、いわゆる横
向きに、画像投影装置1が配設されている。
【0035】そして、画像投影装置1は、図5のハッチ
ング部分に示すように、自己が投影する画像に係る光束
の通過範囲と、自己に隣接する画像投影装置1が投影す
る画像に係る光束の通過範囲と、の間となる空間に配置
されていて、光束が通過する隙間の空間に巧みに配置し
たものとなっている。
【0036】また、上記反射ミラー2,3,4は、この
図5に分かり易く示されているように、上記画像投影装
置1から上記スクリーン5に向かって次第に拡大して行
くように投影される光束を、反射するのに十分であって
かつほぼ必要最小限な有効反射面となるように、極力小
さく形成されている。
【0037】すなわち、光束は次第に拡大していくため
に、第1の反射ミラー2よりも第2の反射ミラー3の面
積が大きく、第2の反射ミラー3よりも第3の反射ミラ
ー4の面積が大きくなるように構成されていて、特に第
3の反射ミラー4は、3つの反射ミラーの内で最大面積
を有するものであるために、長方形に形成する代わりに
台形に形成して、到達する有効光束を反射するのに必要
最小限の反射面となるように構成されている。なお、第
1の反射ミラー2と第2の反射ミラー3は、ほぼ必要最
小限の反射面となっているが、その大きさが比較的小さ
いことから、これらの配置スペースには多少の余裕があ
るために、通常の長方形の反射ミラーとしている。
【0038】さらに、マルチディスプレイ装置における
画像投影装置1の内部構造と、該内部構造に起因する配
置について、図6を参照して説明する。
【0039】上記画像投影装置1は、図6に示すよう
に、画像を表示する例えば透過型LCD等でなる表示素
子13と、この表示素子13を照明するための光を発光
する光源11と、この光源11から発光された光を上記
表示素子13に照射する照明光学系12と、照明された
表示素子13の画像を投影する投影光学系14と、を有
して構成されている。
【0040】このとき、上記光源11は、重力に対して
所定の方向となるように配置されたときに、その寿命が
最大となるように設計されており、例えば、画像投影装
置1の投影光学系14の光軸が地面と略平行となるよう
に配置した場合に、寿命が最大となるように設計されて
いる。
【0041】そこで、画像を投影する際のマルチディス
プレイ装置内における画像投影装置1の方向が、該光源
11の最大寿命を達成することができる方向となるよう
に、、各画像投影装置1は、地面と略平行となる向きで
マルチディスプレイ装置内に配置されている。
【0042】なお、上述では反射手段として反射ミラー
を用いているが、これに限らず、例えばプリズム等を用
いることも可能である。
【0043】また、上述では画像投影装置1を3×3に
配列した例を示しているが、勿論、これに限るものでは
ないことはいうまでもない。
【0044】このような第1の実施形態によれば、空間
的な配置を考慮して光路を折曲するようにしたために、
マルチディスプレイ装置のより一層の小型化を図ること
が可能である。このとき、スクリーンの投影面に略平行
な方向の光路がなるべく多くなるように設計すること
で、より一層の小型化、薄型化を図ることが可能とな
る。
【0045】また、光束の通過領域同士の間に画像投影
装置を横向きに配設することにより、さらなる小型化、
薄型化を図ることができる。
【0046】そして、画像投影装置の配置を、光源の寿
命を考慮して設計することにより、より長時間の使用に
耐えるマルチディスプレイ装置とすることができる。
【0047】図7は本発明の第2の実施形態を示したも
のであり、マルチディスプレイ装置の構成を示す(A)
平面図および(B)右側面図である。この第2の実施形
態において、上述の第1の実施形態と同様である部分に
ついては同一の符号を付して説明を省略し、主として異
なる点についてのみ説明する。
【0048】この第2の実施形態は、折曲させる光路を
上述した第1の実施形態と異ならせたものである。
【0049】すなわち、画像投影装置1は、図7
(A)、図7(B)に示すように、投影光学系12の光
軸がスクリーン5の投影面と平行となるように配置され
ているが、この第2の実施形態においては、上向きに配
設されている。
【0050】つまり、上記画像投影装置1は、地面と平
行になるような横向きに配置されたとき(第1の実施形
態参照)、または地面に対して上向きに配置されたとき
に、内部の光源の寿命が最大となるように設計されてい
るが、この第2の実施形態においては、これらの内の上
向きを選択して光学系を設計したものである。
【0051】上記画像投影装置1から投影された光束
は、反射手段たる第1の反射ミラー21により上記スク
リーン5の投影面と平行な左方に反射され、さらに、反
射手段たる第2の反射ミラー22により、スクリーン5
の投影面の法線方向に反射されて、該スクリーン5に到
達するようになっている。
【0052】こうして、折曲される光軸Oを全て含む一
平面が存在しないように、つまり、光路が立体的となる
ように設計されているのは、上述した第1の実施形態と
同様である。
【0053】このような第2の実施形態によれば、上述
した第1の実施形態とほぼ同様の効果を奏するととも
に、反射ミラーの個数を減らしたい場合に、効果を発揮
する構成となっている。
【0054】図8は本発明の第3の実施形態を示したも
のであり、マルチディスプレイ装置の構成を示す(A)
平面図および(B)右側面図である。この第3の実施形
態において、上述の第1,第2の実施形態と同様である
部分については同一の符号を付して説明を省略し、主と
して異なる点についてのみ説明する。
【0055】この第3の実施形態は、折曲させる光路を
上述した第1の実施形態や第2の実施形態と異ならせた
ものである。
【0056】すなわち、画像投影装置1は、図8
(A)、図8(B)に示すように、投影光学系12の光
軸がスクリーン5の投影面と平行であって、右向きとな
るように配設されており、この画像投影装置1から投影
された光束は、反射手段たる第1の反射ミラー31によ
り後方に反射され、さらに、反射手段たる第2の反射ミ
ラー32により上方に反射され、その後、反射手段たる
第3の反射ミラー33により前方に反射されて、該スク
リーン5に到達するようになっている。
【0057】この構成では、光路が一旦後方に折曲され
るために、第2の反射ミラー32と第3の反射ミラー3
3が画像投影装置1よりもやや後方に突出することにな
るが、その突出量がなるべく小さくなるようにしてい
る。
【0058】このような第3の実施形態によっても、上
述した第1の実施形態とほぼ同様の効果を奏することが
できる。
【0059】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように本発明のマルチディ
スプレイ装置によれば、画像投影装置から投影される光
束の光路が空間的な配置となるように折曲したために、
より一層の小型化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるマルチディス
プレイ装置の構成を示す(A)正面図、(B)平面図、
(C)右側面図。
【図2】上記第1の実施形態におけるマルチディスプレ
イ装置の光路を展開したときの様子を示す(A)正面
図、(B)平面図、(C)右側面図。
【図3】上記第1の実施形態のマルチディスプレイ装置
における一画像投影装置の光路を示す(A)正面図、
(B)平面図、(C)右側面図。
【図4】上記第1の実施形態のマルチディスプレイ装置
における一画像投影装置の光路を示す斜視図。
【図5】上記第1の実施形態のマルチディスプレイ装置
において上下に隣接する画像投影装置の光束の通過範囲
を示す右側面図。
【図6】上記第1の実施形態において、画像投影時のマ
ルチディスプレイ装置における画像投影装置の配置を示
す図。
【図7】本発明の第2の実施形態におけるマルチディス
プレイ装置の構成を示す(A)平面図および(B)右側
面図。
【図8】本発明の第3の実施形態におけるマルチディス
プレイ装置の構成を示す(A)平面図および(B)右側
面図。
【符号の説明】
1…画像表示装置 2,21,31…第1の反射ミラー(反射手段) 3,22,32…第2の反射ミラー(反射手段) 4,33…第3の反射ミラー(反射手段) 5…スクリーン 11…光源 12…照明光学系 13…表示素子 14…投影光学系 A…法線ベクトル B…光軸方向ベクトル C…法線ベクトルと光軸方向ベクトルとの外積をとった
ベクトル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C058 AB06 BA35 EA03 EA11 EA13 EA26 5C094 AA15 AA31 AA48 BA16 BA43 CA19 DA01 EA04 EA05 EB02 ED11 FA01 FA02 FA03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表示素子の画像を投影光学系によりスク
    リーン上に拡大して投影する画像投影装置を複数備え、
    これら複数の画像投影装置により各投影された複数の画
    像を組み合わせることにより一画像を構成するマルチデ
    ィスプレイ装置であって、 上記画像投影装置から投影される光束を、当該画像投影
    装置からスクリーンに至る光路上において一回以上反射
    させる反射手段を具備し、 上記画像投影装置の投影光学系の光軸がこの反射手段に
    より折曲されるときの折曲点で区分される各線分を、全
    て含む一平面が存在しないことを特徴とするマルチディ
    スプレイ装置。
  2. 【請求項2】 上記複数の画像投影装置の内の少なくと
    も1つの画像投影装置は、自己が投影する画像に係る光
    束の通過範囲と、自己に隣接する画像投影装置が投影す
    る画像に係る光束の通過範囲と、の間となる空間に配置
    されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチデ
    ィスプレイ装置。
  3. 【請求項3】 上記画像投影装置は、上記投影光学系の
    光軸が上記スクリーンの投影面と略平行となるように配
    置されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチ
    ディスプレイ装置。
  4. 【請求項4】 上記画像投影装置は、上記折曲点で区分
    される各線分の全てが、上記スクリーンの投影面の法線
    ベクトルと、上記投影光学系の光軸方向ベクトルと、こ
    れら法線ベクトルと光軸方向ベクトルとの外積をとった
    ベクトルと、の何れか一のベクトルに略平行となるよう
    に構成されていることを特徴とする請求項3に記載のマ
    ルチディスプレイ装置。
  5. 【請求項5】 上記画像投影装置は、上記各線分の内の
    最後段となるスクリーンに入射する光線に係る線分が、
    上記法線ベクトルと略平行となるように構成されている
    ことを特徴とする請求項4に記載のマルチディスプレイ
    装置。
  6. 【請求項6】 上記画像投影装置は、上記折曲点で区分
    される各線分の内の2以上の線分が、上記スクリーンと
    略平行となるように構成されていることを特徴とする請
    求項1に記載のマルチディスプレイ装置。
  7. 【請求項7】 上記画像投影装置は、上記表示素子を照
    明するための光源として、重力方向に対して所定方向と
    なるように配置されたときに最大寿命となるように設計
    された光源を有してなるものであり、 該画像投影装置を、上記光源の寿命が最大となるような
    方向に配置したことを特徴とする請求項1に記載のマル
    チディスプレイ装置。
  8. 【請求項8】 上記反射手段は、上記画像投影装置から
    上記スクリーンに向かって次第に拡大して行くように投
    影される光束を、反射するのに十分であってかつほぼ必
    要最小限なだけの有効反射面を有してなるものであるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のマルチディスプレイ装
    置。
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