JP2001075175A - 投写型表示装置 - Google Patents
投写型表示装置Info
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- JP2001075175A JP2001075175A JP24814099A JP24814099A JP2001075175A JP 2001075175 A JP2001075175 A JP 2001075175A JP 24814099 A JP24814099 A JP 24814099A JP 24814099 A JP24814099 A JP 24814099A JP 2001075175 A JP2001075175 A JP 2001075175A
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- micro
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- display device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 画像の加工をする光学系ユニットによって生
ずる輝度むらを補正することが可能な投写型表示装置を
提供すること。 【解決手段】 バックライトユニットと、同一平面状に
間隔を空けて設けられた複数の透過型の表示ユニット
と、スクリーンと、複数の透過型の表示ユニットに表示
された画像をスクリーン上に連続した画像になるように
加工して投写するフレネル凹レンズを含む光学系ユニッ
トを有し、バックライトユニットを、光源からの光をア
レイ状に配列されたマイクロ素子から出射する構成に
し、アレイ状に配列されたマイクロ素子の光通過有効面
積(光源4a〜4dから導光体3を通ってきた光をマイ
クロ素子を構成するマイクロプリズム10へ取り入れる
有効面積、すなわちマイクロプリズム10と導光体3と
の接触面積)に分布を持たせた。これにより、光学系ユ
ニットによって生ずる輝度むらを補正する。
ずる輝度むらを補正することが可能な投写型表示装置を
提供すること。 【解決手段】 バックライトユニットと、同一平面状に
間隔を空けて設けられた複数の透過型の表示ユニット
と、スクリーンと、複数の透過型の表示ユニットに表示
された画像をスクリーン上に連続した画像になるように
加工して投写するフレネル凹レンズを含む光学系ユニッ
トを有し、バックライトユニットを、光源からの光をア
レイ状に配列されたマイクロ素子から出射する構成に
し、アレイ状に配列されたマイクロ素子の光通過有効面
積(光源4a〜4dから導光体3を通ってきた光をマイ
クロ素子を構成するマイクロプリズム10へ取り入れる
有効面積、すなわちマイクロプリズム10と導光体3と
の接触面積)に分布を持たせた。これにより、光学系ユ
ニットによって生ずる輝度むらを補正する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バックライトユニ
ットと、透過型の表示ユニットと、該表示ユニットに表
示された画像を加工する光学系ユニットと、光学系ユニ
ットで加工された画像を投写するスクリーンを有する投
写型表示装置に係り、特に、光学系ユニットで拡大する
などの加工を行う際に生じる輝度むらを補正することが
可能な投写型表示装置に関する。
ットと、透過型の表示ユニットと、該表示ユニットに表
示された画像を加工する光学系ユニットと、光学系ユニ
ットで加工された画像を投写するスクリーンを有する投
写型表示装置に係り、特に、光学系ユニットで拡大する
などの加工を行う際に生じる輝度むらを補正することが
可能な投写型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、各種分野で電子化が進展し、特に
OA分野やCAD分野で表示装置を使用する場合、より
多くの情報をより明確に表示できるように大画面の表示
装置が強く要望されている。表示装置を大画面化する従
来の方法としては、例えば特開平5−188340号公
報に示されるような投写方式がある。以下、この投写方
式について、図6,図7を用いて説明する。
OA分野やCAD分野で表示装置を使用する場合、より
多くの情報をより明確に表示できるように大画面の表示
装置が強く要望されている。表示装置を大画面化する従
来の方法としては、例えば特開平5−188340号公
報に示されるような投写方式がある。以下、この投写方
式について、図6,図7を用いて説明する。
【0003】図6は投写方式の装置を前面すなわちスク
リーン側から見た図である。筐体52内に、全面に連続
した表示を行うことが可能なスクリーン51が設けられ
る。図7はこの装置の断面図であり、図6のA−A’で
切断したときの断面を示している。図6のB−B’で切
断したときの断面も同様である。本例は、バックライト
ユニット53a〜53d、透過型液晶パネル54a〜5
4d、結像手段55a〜55d、拡大手段56a〜56
dがそれぞれ隙間を空けて2行2列に配され、これらに
対応して連続した1枚のスクリーン57が配されている
場合である。図7では、バックライトユニットとして5
3aと53bが、透過型液晶パネルとして54aと54
bが、結像手段として55aと55bが、拡大手段とし
て56aと56bが示されている。
リーン側から見た図である。筐体52内に、全面に連続
した表示を行うことが可能なスクリーン51が設けられ
る。図7はこの装置の断面図であり、図6のA−A’で
切断したときの断面を示している。図6のB−B’で切
断したときの断面も同様である。本例は、バックライト
ユニット53a〜53d、透過型液晶パネル54a〜5
4d、結像手段55a〜55d、拡大手段56a〜56
dがそれぞれ隙間を空けて2行2列に配され、これらに
対応して連続した1枚のスクリーン57が配されている
場合である。図7では、バックライトユニットとして5
3aと53bが、透過型液晶パネルとして54aと54
bが、結像手段として55aと55bが、拡大手段とし
て56aと56bが示されている。
【0004】バックライトユニット53aからの光は透
過型液晶パネル54aに照射され、透過型液晶パネル5
4aに表示されている画像が結像手段55aにより、ス
クリーン57上に結像される。この時、拡大手段56a
により画像を拡大してスクリーン57に投写する。この
例では、透過型液晶パネルを4枚使用しているが、他の
バックライトユニット53b〜53dも同様であり、こ
の拡大処理により、並べられた4枚の透過型液晶パネル
54a〜54dの画像表示部間にあった隙間をスクリー
ン57上で無くし、連続した大画面を得ることが可能に
なる。
過型液晶パネル54aに照射され、透過型液晶パネル5
4aに表示されている画像が結像手段55aにより、ス
クリーン57上に結像される。この時、拡大手段56a
により画像を拡大してスクリーン57に投写する。この
例では、透過型液晶パネルを4枚使用しているが、他の
バックライトユニット53b〜53dも同様であり、こ
の拡大処理により、並べられた4枚の透過型液晶パネル
54a〜54dの画像表示部間にあった隙間をスクリー
ン57上で無くし、連続した大画面を得ることが可能に
なる。
【0005】ここで使用するバックライトユニットとし
ては、透過型液晶パネルに視覚特性(所定以上斜めに通
過する光線に対してコントラストが反転するなどの特
性)があるためなどの理由で、略平行光を出射するもの
が必要とされる。略平行光を出射する従来のバックライ
トユニットとしては、例えば特許第2706574号に
開示されたものがある。
ては、透過型液晶パネルに視覚特性(所定以上斜めに通
過する光線に対してコントラストが反転するなどの特
性)があるためなどの理由で、略平行光を出射するもの
が必要とされる。略平行光を出射する従来のバックライ
トユニットとしては、例えば特許第2706574号に
開示されたものがある。
【0006】次に、上記特許公報に開示された略平行光
を出射するバックライトユニットについて、図8,図9
を用いて説明する。図8は、バックライトユニットの斜
視図である。バックライトユニットは、導光体62上に
マイクロ素子を搭載してその上面を光出射面66とし、
導光体62の両側に光源61aおよび61bを具備して
いる。
を出射するバックライトユニットについて、図8,図9
を用いて説明する。図8は、バックライトユニットの斜
視図である。バックライトユニットは、導光体62上に
マイクロ素子を搭載してその上面を光出射面66とし、
導光体62の両側に光源61aおよび61bを具備して
いる。
【0007】図9は、バックライトユニットの断面図で
あり、図8のC−C’で切断したときの断面を詳しく示
している。図9(a)に示すように、バックライトユニ
ットは、光源61(61a,61b)、導光体62、ア
レイ状に複数個配置されたマイクロプリズム63、ベー
ス65、マイクロプリズム63に対応して配置されたマ
イクロレンズ64から構成され、導光体62、マイクロ
プリズム63、ベース65、マイクロレンズ64は光学
的に密着している。また、導光体62、マイクロプリズ
ム63、ベース65、マイクロレンズ64は同じ材料、
もしくは、屈折率が同じか、近い材料で作成されてい
る。また、マイクロプリズム63は、図9(b)に示す
ように、四角錐の頂点を平らにした形状を有し、この平
らにした部分が、導光体62と密着している。
あり、図8のC−C’で切断したときの断面を詳しく示
している。図9(a)に示すように、バックライトユニ
ットは、光源61(61a,61b)、導光体62、ア
レイ状に複数個配置されたマイクロプリズム63、ベー
ス65、マイクロプリズム63に対応して配置されたマ
イクロレンズ64から構成され、導光体62、マイクロ
プリズム63、ベース65、マイクロレンズ64は光学
的に密着している。また、導光体62、マイクロプリズ
ム63、ベース65、マイクロレンズ64は同じ材料、
もしくは、屈折率が同じか、近い材料で作成されてい
る。また、マイクロプリズム63は、図9(b)に示す
ように、四角錐の頂点を平らにした形状を有し、この平
らにした部分が、導光体62と密着している。
【0008】光源61aおよび61bから出た光の一部
は、導光体62に入る。導光体62をアクリル(屈折
率:1.49)、外部を空気(屈折率:1)とすると、
この入射した光が導光体62と外部の境界に当たった場
合の全反射の臨界角は42.15度となり、導光体62
の厚さを薄くすることにより、導光体62と外部の境界
に当たる光の大半が反射される。そのため、導光体62
に入射した光の大半は、反射を繰り返し、または直進に
より、入射面と反対の面に向かって導光体62内を進
む。
は、導光体62に入る。導光体62をアクリル(屈折
率:1.49)、外部を空気(屈折率:1)とすると、
この入射した光が導光体62と外部の境界に当たった場
合の全反射の臨界角は42.15度となり、導光体62
の厚さを薄くすることにより、導光体62と外部の境界
に当たる光の大半が反射される。そのため、導光体62
に入射した光の大半は、反射を繰り返し、または直進に
より、入射面と反対の面に向かって導光体62内を進
む。
【0009】導光体62内を反射を繰り返して進んでい
た光のうち、マイクロプリズム63が導光体62と密着
している部分に当たった光は、反射せずマイクロプリズ
ム63に入る。マイクロプリズム63の側壁には角度が
ついており、バックライトユニット出射面垂線に対して
角度の付いている光は、マイクロプリズム63の側壁に
当たった時に曲げられて反射され、出射面垂線に近い角
度となる。マイクロプリズム63に入った光は、さらに
ベース65、マイクロレンズ64を通過する。マイクロ
レンズ64の出射面は、通過する光がさらに出射面垂線
に近い角度となるように曲面となっている。
た光のうち、マイクロプリズム63が導光体62と密着
している部分に当たった光は、反射せずマイクロプリズ
ム63に入る。マイクロプリズム63の側壁には角度が
ついており、バックライトユニット出射面垂線に対して
角度の付いている光は、マイクロプリズム63の側壁に
当たった時に曲げられて反射され、出射面垂線に近い角
度となる。マイクロプリズム63に入った光は、さらに
ベース65、マイクロレンズ64を通過する。マイクロ
レンズ64の出射面は、通過する光がさらに出射面垂線
に近い角度となるように曲面となっている。
【0010】マイクロプリズム63およびマイクロレン
ズ64は、二次元アレイ状に配置されてバックライトユ
ニット出射面66を形成しており、このバックライトユ
ニットの出射面66から略平行光が出射される。
ズ64は、二次元アレイ状に配置されてバックライトユ
ニット出射面66を形成しており、このバックライトユ
ニットの出射面66から略平行光が出射される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の投写方式の
装置の拡大手段56a〜56dとして入射面に曲面をも
つ入射面フレネル凹レンズを使用すると、入射面で角度
のついた光が出射面でさらに屈折して曲がるので、装置
の薄型化に有利である。しかし、特開平9−96704
号公報に開示されているように、フレネルレンズを使用
するとゴーストを生じることがあるため、フレネル面の
突起部の頂部を平坦にして遮光する必要がある。
装置の拡大手段56a〜56dとして入射面に曲面をも
つ入射面フレネル凹レンズを使用すると、入射面で角度
のついた光が出射面でさらに屈折して曲がるので、装置
の薄型化に有利である。しかし、特開平9−96704
号公報に開示されているように、フレネルレンズを使用
するとゴーストを生じることがあるため、フレネル面の
突起部の頂部を平坦にして遮光する必要がある。
【0012】その理由を、図10〜図12を用いて詳細
に説明する。図10は、入射面フレネル凹レンズを説明
するための図である。画面を拡大するために通常は凹レ
ンズが用いられるが、同図(a)に示すように、拡大に
寄与する部分は入射側の凹曲面を形成している部分であ
り、厚さを均一に薄くする限り画像の拡大には影響しな
い。そこで、同図(b)に示すように、凹レンズを同心
円状に分割し、分割された各同心円レンズの厚さを、入
射側の曲面の傾きをそのままにしその高さ(厚さ)を変
えることにより、凹レンズ全体の厚さを薄くできる(同
図(c)参照)。このようにして作成されたものが入射
面フレネル凹レンズである。
に説明する。図10は、入射面フレネル凹レンズを説明
するための図である。画面を拡大するために通常は凹レ
ンズが用いられるが、同図(a)に示すように、拡大に
寄与する部分は入射側の凹曲面を形成している部分であ
り、厚さを均一に薄くする限り画像の拡大には影響しな
い。そこで、同図(b)に示すように、凹レンズを同心
円状に分割し、分割された各同心円レンズの厚さを、入
射側の曲面の傾きをそのままにしその高さ(厚さ)を変
えることにより、凹レンズ全体の厚さを薄くできる(同
図(c)参照)。このようにして作成されたものが入射
面フレネル凹レンズである。
【0013】図11(a)は入射面フレネル凹レンズ7
0の光軸を横から見た断面図である。入射面フレネル凹
レンズは、周期的な突起部を有し、出射面75に対して
垂直な壁面76と、角度がつけられている入射面74が
ある。ただし、入射面の中心部分は平らである。光軸を
軸に同心円状にピッチが切ってあり、外周にいく程、フ
レネル角θが大きくなっている。そのため、中心を通る
光71aは直進するが、外周を通る光71bは外側に曲
げられる。外周にいく程、フレネル角が大きくなってい
るため、光の曲げられる度合いも多くなる。これによ
り、拡大手段として利用できる。
0の光軸を横から見た断面図である。入射面フレネル凹
レンズは、周期的な突起部を有し、出射面75に対して
垂直な壁面76と、角度がつけられている入射面74が
ある。ただし、入射面の中心部分は平らである。光軸を
軸に同心円状にピッチが切ってあり、外周にいく程、フ
レネル角θが大きくなっている。そのため、中心を通る
光71aは直進するが、外周を通る光71bは外側に曲
げられる。外周にいく程、フレネル角が大きくなってい
るため、光の曲げられる度合いも多くなる。これによ
り、拡大手段として利用できる。
【0014】しかしながら、同図(b)の拡大図に示す
通り、所望の経路を通る光72は、入射面74で曲げら
れた後、出射面75へ直接進むが、所望の経路を通らな
い光73は、垂直な壁面76に当たり反射などして、不
所望の方向に進むようになり、これがゴーストの原因と
なる。
通り、所望の経路を通る光72は、入射面74で曲げら
れた後、出射面75へ直接進むが、所望の経路を通らな
い光73は、垂直な壁面76に当たり反射などして、不
所望の方向に進むようになり、これがゴーストの原因と
なる。
【0015】ゴーストを防止するためには、図12に示
す通り突起部の頂部を平坦にして遮光部77を設けると
良い。垂直な壁面76に当たる経路となる光をこの遮光
部77で吸収することにより、不所望の方向に進む光を
無くすことができ、結果的にゴーストを防止することが
できる。
す通り突起部の頂部を平坦にして遮光部77を設けると
良い。垂直な壁面76に当たる経路となる光をこの遮光
部77で吸収することにより、不所望の方向に進む光を
無くすことができ、結果的にゴーストを防止することが
できる。
【0016】ここで、特開平9−96704号公報に説
明されているように、この場合、遮光部の幅dは、フレ
ネルのピッチp、入射面の角度(フレネル角)θ、入射
した光線のレンズの光軸に対する角度γを用いると、次
の<数式1>で表わす幅dが効果的にゴーストを防止で
きる値である。 d=p・tanγ/{tan(90-θ)+tanγ} ・・・・・・・・<数式1>
明されているように、この場合、遮光部の幅dは、フレ
ネルのピッチp、入射面の角度(フレネル角)θ、入射
した光線のレンズの光軸に対する角度γを用いると、次
の<数式1>で表わす幅dが効果的にゴーストを防止で
きる値である。 d=p・tanγ/{tan(90-θ)+tanγ} ・・・・・・・・<数式1>
【0017】しかし、遮光部を設けると通過する光の量
が少なくなってしまう。そして、外周になるに従ってフ
レネル角が大きくなるため壁面に当たる経路の割合が多
くなり、その結果、遮光部の割合が多くなる。そのた
め、外周になる程、遮光される光が多くなり、輝度むら
となってしまう。このため、従来の技術で記述した投写
方式の装置では、アレイ状に並べられた透過型液晶パネ
ル毎に同心円状の輝度むらができ、表示が見難いものと
なってしまうという問題がある。
が少なくなってしまう。そして、外周になるに従ってフ
レネル角が大きくなるため壁面に当たる経路の割合が多
くなり、その結果、遮光部の割合が多くなる。そのた
め、外周になる程、遮光される光が多くなり、輝度むら
となってしまう。このため、従来の技術で記述した投写
方式の装置では、アレイ状に並べられた透過型液晶パネ
ル毎に同心円状の輝度むらができ、表示が見難いものと
なってしまうという問題がある。
【0018】本発明の目的は、画像の加工をする光学系
ユニットによって生ずる輝度むらを補正することが可能
な投写型表示装置を提供することにある。
ユニットによって生ずる輝度むらを補正することが可能
な投写型表示装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の投写型表示装置は、バックライトユニット
と、同一平面状に、画像表示部間に間隔を空けて設けら
れた複数の透過型の表示ユニットと、スクリーンと、前
記複数の透過型の表示ユニットに表示された画像を前記
スクリーン上に連続した画像になるように加工して投写
するための拡大手段(例えば、フレネル凹レンズ)を含
む光学系ユニットとを有し、バックライトユニット、ま
たはバックライトユニットからスクリーンの間に、画像
の加工をする光学系ユニットによって生ずる輝度むらを
補正する輝度むら補正手段を設けたことを特徴としてい
る。
に、本発明の投写型表示装置は、バックライトユニット
と、同一平面状に、画像表示部間に間隔を空けて設けら
れた複数の透過型の表示ユニットと、スクリーンと、前
記複数の透過型の表示ユニットに表示された画像を前記
スクリーン上に連続した画像になるように加工して投写
するための拡大手段(例えば、フレネル凹レンズ)を含
む光学系ユニットとを有し、バックライトユニット、ま
たはバックライトユニットからスクリーンの間に、画像
の加工をする光学系ユニットによって生ずる輝度むらを
補正する輝度むら補正手段を設けたことを特徴としてい
る。
【0020】この輝度むら補正手段は、バックライトユ
ニットを、少なくとも、光源と、当該バックライトユニ
ットの光出射面にアレイ状に配列されたマイクロ素子と
で構成し、マイクロ素子の光通過有効面積に分布を持た
せるか、あるいは、光源とマイクロ素子との間に光透過
率に分布を与える媒体(スリットなど)を設けることに
より実現できる。マイクロ素子は、マイクロプリズム、
または、マイクロプリズムとマイクロレンズの組合せに
より構成する。これにより、フレネル凹レンズの遮光に
よる輝度むらを補正することができる。
ニットを、少なくとも、光源と、当該バックライトユニ
ットの光出射面にアレイ状に配列されたマイクロ素子と
で構成し、マイクロ素子の光通過有効面積に分布を持た
せるか、あるいは、光源とマイクロ素子との間に光透過
率に分布を与える媒体(スリットなど)を設けることに
より実現できる。マイクロ素子は、マイクロプリズム、
または、マイクロプリズムとマイクロレンズの組合せに
より構成する。これにより、フレネル凹レンズの遮光に
よる輝度むらを補正することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明のバックラ
イトユニットを適用した投写型表示装置の構成図であ
る。この図は、画像の表示面の横から見た断面図であ
る。この装置は、従来の技術で述べた投写方式の表示装
置の一形態であり、前面は、図6で説明したものと同じ
である。後側から、2行2列のアレイ状に配列されたバ
ックライトユニット1a〜1d(図では1a,1bのみ
を示す),透過型液晶パネル9a〜9d(図では9a,
9bのみを示す),2枚1組のマイクロレンズアレイ5
a〜5h(図では5a〜5dのみを示す),入射面フレ
ネル凹レンズ6a〜6d(図では6a,6bのみを示
す),フレネル凸レンズ7a〜7d(図では7a,7b
のみを示す)、および1枚のレンチキュラーシート8か
ら構成されている。
面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明のバックラ
イトユニットを適用した投写型表示装置の構成図であ
る。この図は、画像の表示面の横から見た断面図であ
る。この装置は、従来の技術で述べた投写方式の表示装
置の一形態であり、前面は、図6で説明したものと同じ
である。後側から、2行2列のアレイ状に配列されたバ
ックライトユニット1a〜1d(図では1a,1bのみ
を示す),透過型液晶パネル9a〜9d(図では9a,
9bのみを示す),2枚1組のマイクロレンズアレイ5
a〜5h(図では5a〜5dのみを示す),入射面フレ
ネル凹レンズ6a〜6d(図では6a,6bのみを示
す),フレネル凸レンズ7a〜7d(図では7a,7b
のみを示す)、および1枚のレンチキュラーシート8か
ら構成されている。
【0022】マイクロレンズアレイ5a〜5dは、微細
な両面凸レンズをアレイ状に並べたもので、2枚のマイ
クロレンズアレイでは1個1個のレンズを対応させ、光
軸を合わせてある。これにより、2枚のマイクロレンズ
アレイは、透過型液晶パネル9a〜9dに表示された画
像の正立等倍の実像をレンチキュラーシート8に作る機
能を持つ。また、微細なレンズにより結像するため、ワ
ーキングディスタンスを短くすることができ、短い投写
距離で結像が可能であり、近距離投写型液晶表示装置に
適している。
な両面凸レンズをアレイ状に並べたもので、2枚のマイ
クロレンズアレイでは1個1個のレンズを対応させ、光
軸を合わせてある。これにより、2枚のマイクロレンズ
アレイは、透過型液晶パネル9a〜9dに表示された画
像の正立等倍の実像をレンチキュラーシート8に作る機
能を持つ。また、微細なレンズにより結像するため、ワ
ーキングディスタンスを短くすることができ、短い投写
距離で結像が可能であり、近距離投写型液晶表示装置に
適している。
【0023】入射面フレネル凹レンズ6a〜6dの各々
は、透過型液晶パネル9a〜9dの画像表示部の中心に
光軸を合わせてあり、中心から円周状外周に向かって除
々に外側に光線を曲げるようになっていて、透過型液晶
パネル9a〜9dに表示された画像をレンチキュラーシ
ート8に投写する際に拡大する機能を持つ。拡大率は、
レンチキュラーシート8上に画像が投写された際に、隣
接する画像との隙間が無くなるような画像の大きさとな
るよう設定しておく。一般に、透過型液晶パネル9a〜
9dの無表示部は、画像表示部に対して少ない面積であ
るため、1.03倍〜1.3倍の拡大率となる。
は、透過型液晶パネル9a〜9dの画像表示部の中心に
光軸を合わせてあり、中心から円周状外周に向かって除
々に外側に光線を曲げるようになっていて、透過型液晶
パネル9a〜9dに表示された画像をレンチキュラーシ
ート8に投写する際に拡大する機能を持つ。拡大率は、
レンチキュラーシート8上に画像が投写された際に、隣
接する画像との隙間が無くなるような画像の大きさとな
るよう設定しておく。一般に、透過型液晶パネル9a〜
9dの無表示部は、画像表示部に対して少ない面積であ
るため、1.03倍〜1.3倍の拡大率となる。
【0024】フレネル凸レンズ7a〜7dは、拡大のた
めに曲げられた光線を元の平行に戻す機能を持つ。レン
チキュラーシート8は、ここに結像された画像を拡散
し、装置の視野角を広げるスクリーンの機能を持つ。
めに曲げられた光線を元の平行に戻す機能を持つ。レン
チキュラーシート8は、ここに結像された画像を拡散
し、装置の視野角を広げるスクリーンの機能を持つ。
【0025】バックライトユニット1a〜1dは透過型
液晶パネル9a〜9dに光を照射するものであるが、透
過型液晶パネル9a〜9dには視覚特性があり、所定以
上に斜めに通過する光線に対しコントラストが反転する
といった問題がある。また、マイクロレンズには、取込
み角があり、その角度を超える光については、所望の位
置に結像せず、コントラストを落とす原因となる。これ
らの理由のため、コントラストを上げるためには、透過
型液晶パネル9a〜9dから出る光は所定の角度を越え
るものを少なくする必要があり、バックライトユニット
1は、所定角度内の光線が角度分布の大半となっている
略平行光を出射するものを用いることが望まれる。ここ
で、所定角度とは、透過型液晶パネル9a〜9dの視覚
特性、マイクロレンズアレイ5a〜5hの製造技術から
くる取込み角の制限、バックライトユニット1a〜1d
の実現性などを勘案して、±10°〜±20°が妥当で
あると考えられる。
液晶パネル9a〜9dに光を照射するものであるが、透
過型液晶パネル9a〜9dには視覚特性があり、所定以
上に斜めに通過する光線に対しコントラストが反転する
といった問題がある。また、マイクロレンズには、取込
み角があり、その角度を超える光については、所望の位
置に結像せず、コントラストを落とす原因となる。これ
らの理由のため、コントラストを上げるためには、透過
型液晶パネル9a〜9dから出る光は所定の角度を越え
るものを少なくする必要があり、バックライトユニット
1は、所定角度内の光線が角度分布の大半となっている
略平行光を出射するものを用いることが望まれる。ここ
で、所定角度とは、透過型液晶パネル9a〜9dの視覚
特性、マイクロレンズアレイ5a〜5hの製造技術から
くる取込み角の制限、バックライトユニット1a〜1d
の実現性などを勘案して、±10°〜±20°が妥当で
あると考えられる。
【0026】このようなバックライトユニットを用い、
また、1つの画像を液晶パネル毎に分割して表示するこ
とにより、レンチキュラーシート8上に大画面の連続し
た画像を得ることができる。なお、図1の例では、透過
型液晶パネル9a〜9dなどを2行2列で平面状に並べ
ているが、これらは、m行n列の任意の数を平面状に並
べても実現することができる。
また、1つの画像を液晶パネル毎に分割して表示するこ
とにより、レンチキュラーシート8上に大画面の連続し
た画像を得ることができる。なお、図1の例では、透過
型液晶パネル9a〜9dなどを2行2列で平面状に並べ
ているが、これらは、m行n列の任意の数を平面状に並
べても実現することができる。
【0027】本実施例の投写型表示装置では、拡大手段
として、入射面フレネル凹レンズ6a〜6dを使用して
いるが、この入射面フレネル凹レンズ6a〜6dには発
明が解決しようとする課題で述べたゴースト防止のため
遮光部を設けてある。ここで遮光部の大きさを算出して
みる。マイクロレンズアレイ5a〜5hと入射面フレネ
ル凹レンズ6a〜6dはそれぞれ近接しているので、合
わせて“レンズ群”と呼び、その厚みは無視することに
する。表示部として286mm×214mmの透過型液
晶パネル9a〜9dを使用し、拡大倍率を1.2倍と
し、レンズ群とレンチキュラーシート8の距離を50m
mとした場合、レンズの最外端では光は35.5度曲げ
られる必要がある。
として、入射面フレネル凹レンズ6a〜6dを使用して
いるが、この入射面フレネル凹レンズ6a〜6dには発
明が解決しようとする課題で述べたゴースト防止のため
遮光部を設けてある。ここで遮光部の大きさを算出して
みる。マイクロレンズアレイ5a〜5hと入射面フレネ
ル凹レンズ6a〜6dはそれぞれ近接しているので、合
わせて“レンズ群”と呼び、その厚みは無視することに
する。表示部として286mm×214mmの透過型液
晶パネル9a〜9dを使用し、拡大倍率を1.2倍と
し、レンズ群とレンチキュラーシート8の距離を50m
mとした場合、レンズの最外端では光は35.5度曲げ
られる必要がある。
【0028】アクリル(屈折率:1.49)を材料とし
た入射面フレネル凹レンズ6では、最外端のフレネル角
は57.3度になる。ここで、上記<数式1>に当ては
めると、遮光部の幅dは0.40pとなる。すなわち、
フレネルのピッチpに対して40%の幅である。フレネ
ルのピッチpは同心円状に切ってあるが、外周では、カ
ーブが緩やかであるので、面積比でも出射面の約40%
が遮光部となり、40%の光が遮られることになる。
た入射面フレネル凹レンズ6では、最外端のフレネル角
は57.3度になる。ここで、上記<数式1>に当ては
めると、遮光部の幅dは0.40pとなる。すなわち、
フレネルのピッチpに対して40%の幅である。フレネ
ルのピッチpは同心円状に切ってあるが、外周では、カ
ーブが緩やかであるので、面積比でも出射面の約40%
が遮光部となり、40%の光が遮られることになる。
【0029】本実施例では、この遮光による輝度むらを
防止するため、輝度分布を有するバックライトユニット
を使用する。つまり、遮光部によって減少される光量を
補正するようにバックライトユニットに輝度分布を持た
せ、入射面フレネル凹レンズの中心を通る部分より、周
辺を通る部分の出射光量を多くする。
防止するため、輝度分布を有するバックライトユニット
を使用する。つまり、遮光部によって減少される光量を
補正するようにバックライトユニットに輝度分布を持た
せ、入射面フレネル凹レンズの中心を通る部分より、周
辺を通る部分の出射光量を多くする。
【0030】図2は、本発明の一実施例であるマイクロ
素子2の有効面積を出射面上で分布を持たせたバックラ
イトユニット1(上記バックライトユニット1a〜1d
のうちの一つ)を出射面側から見た図である。本バック
ライトユニット1では、導光体3にマイクロ素子2を二
次元アレイ状に配置し、導光体3のサイドに光源4を設
けている。光源4としては、冷陰極管を使用する。出射
光は、マイクロ素子2の有効面積に比例するので、中心
部に比べ、同心円状に除々に有効面積を大きくしてい
き、最外部でマイクロ素子2の有効面積を1.67倍す
ると、完全に補正することができる。
素子2の有効面積を出射面上で分布を持たせたバックラ
イトユニット1(上記バックライトユニット1a〜1d
のうちの一つ)を出射面側から見た図である。本バック
ライトユニット1では、導光体3にマイクロ素子2を二
次元アレイ状に配置し、導光体3のサイドに光源4を設
けている。光源4としては、冷陰極管を使用する。出射
光は、マイクロ素子2の有効面積に比例するので、中心
部に比べ、同心円状に除々に有効面積を大きくしてい
き、最外部でマイクロ素子2の有効面積を1.67倍す
ると、完全に補正することができる。
【0031】ただし、人間の視覚では、輝度比80%程
度の輝度むらは気にならず、また、有効面積比を大きく
すると出射効率が落ちるので、輝度比80%まで補正す
ると、最外部でのマイクロ素子2の有効面積は中心部の
1.33倍となる。ここにおいて、有効面積を変えるた
め、位置によりマイクロ素子間に隙間ができ、微細な輝
度むらが生ずるが、略平行といえども、±10°〜±2
0°の拡散角があり、バックライトユニット1と透過型
液晶パネル9の間を、マイクロ素子2間の隙間に比べて
大きくとれば、微細な輝度むらは解消される。
度の輝度むらは気にならず、また、有効面積比を大きく
すると出射効率が落ちるので、輝度比80%まで補正す
ると、最外部でのマイクロ素子2の有効面積は中心部の
1.33倍となる。ここにおいて、有効面積を変えるた
め、位置によりマイクロ素子間に隙間ができ、微細な輝
度むらが生ずるが、略平行といえども、±10°〜±2
0°の拡散角があり、バックライトユニット1と透過型
液晶パネル9の間を、マイクロ素子2間の隙間に比べて
大きくとれば、微細な輝度むらは解消される。
【0032】マイクロ素子2としては、従来の技術で述
べたバックライトユニットのようにマイクロプリズムと
マイクロレンズを使用することができる。
べたバックライトユニットのようにマイクロプリズムと
マイクロレンズを使用することができる。
【0033】図3は、図2のD−D’で切断したバック
ライトユニットの断面図であり、マイクロプリズム10
とマイクロレンズ12を使用し、それらの間にベース1
1を挟み、導光体3に結合させた構成を示している。外
部は空気であり、また、マイクロプリズム10相互間も
空気である。図4は、1対のマイクロプリズム10とマ
イクロレンズ12について拡大した三面図であり、
(a)は平面図を、(b)は正面図を、(c)は側面図
を示している。
ライトユニットの断面図であり、マイクロプリズム10
とマイクロレンズ12を使用し、それらの間にベース1
1を挟み、導光体3に結合させた構成を示している。外
部は空気であり、また、マイクロプリズム10相互間も
空気である。図4は、1対のマイクロプリズム10とマ
イクロレンズ12について拡大した三面図であり、
(a)は平面図を、(b)は正面図を、(c)は側面図
を示している。
【0034】図3において、導光体3の両サイドに光源
4a,4bが設けられている。また、光源4a,4bか
らの光が導光体3に向かうように、リフレクタ13a,
13bが光源4a,4bを囲むように設けられている。
さらに、導光体3内を進み、マイクロプリズム10、マ
イクロレンズ12からなる出射面から出ず、両サイドに
向かった光はリフレクタ13a,13bで反射され、再
度導光体3に戻されて再利用される。これは光の有効利
用に効果的である。
4a,4bが設けられている。また、光源4a,4bか
らの光が導光体3に向かうように、リフレクタ13a,
13bが光源4a,4bを囲むように設けられている。
さらに、導光体3内を進み、マイクロプリズム10、マ
イクロレンズ12からなる出射面から出ず、両サイドに
向かった光はリフレクタ13a,13bで反射され、再
度導光体3に戻されて再利用される。これは光の有効利
用に効果的である。
【0035】本実施例では、マイクロプリズム10が導
光体3と密着している部分の面積を、中心部に比べ外周
部の方で大きくしてあり、出射する光の量を外周部でよ
り多くなるようにしている。また、マイクロプリズム1
0の大きさに合わせて、マイクロレンズ12も大きさを
変えてある。これにより、バックライトユニットの出射
面に輝度分布を持たせることができ、前述の入射面フレ
ネル凹レンズの遮光による輝度むらを補正することが可
能になる。
光体3と密着している部分の面積を、中心部に比べ外周
部の方で大きくしてあり、出射する光の量を外周部でよ
り多くなるようにしている。また、マイクロプリズム1
0の大きさに合わせて、マイクロレンズ12も大きさを
変えてある。これにより、バックライトユニットの出射
面に輝度分布を持たせることができ、前述の入射面フレ
ネル凹レンズの遮光による輝度むらを補正することが可
能になる。
【0036】また、図5のように、マイクロレンズ12
を用いないことも可能である。この場合、出射光の拡散
角度分布が広がることが考えられるが、マイクロレンズ
12の形成が不要な構成のため、製造が容易となるとい
う効果がある。
を用いないことも可能である。この場合、出射光の拡散
角度分布が広がることが考えられるが、マイクロレンズ
12の形成が不要な構成のため、製造が容易となるとい
う効果がある。
【0037】また、図3において、上述のものに加え、
導光体3にサイドの光源4a,4bから光を入射する場
合、光源長手方向中央部分付近の導光体3と光源4a,
4bの間にスリット状の部材(図示せず)を入れて入射
光を減少させることにより、結果的に、バックライトユ
ニットの出射面に光源長手方向の輝度分布(周辺部での
輝度を中央部での輝度より大きくする)を持たせること
も可能である。
導光体3にサイドの光源4a,4bから光を入射する場
合、光源長手方向中央部分付近の導光体3と光源4a,
4bの間にスリット状の部材(図示せず)を入れて入射
光を減少させることにより、結果的に、バックライトユ
ニットの出射面に光源長手方向の輝度分布(周辺部での
輝度を中央部での輝度より大きくする)を持たせること
も可能である。
【0038】また、上記実施例では、バックライトユニ
ットの出射面に輝度分布を持たせて、光学ユニットによ
って生じる輝度むらを補正するようにしているが、光学
ユニットによって生じる輝度むらを補正するには、これ
に限らず、バックライトユニットからスクリーンまでの
間にスリット状の部材などを入れて中央部より周辺部の
光強度を強くするように光強度に分布を持たせるように
してもよい。
ットの出射面に輝度分布を持たせて、光学ユニットによ
って生じる輝度むらを補正するようにしているが、光学
ユニットによって生じる輝度むらを補正するには、これ
に限らず、バックライトユニットからスクリーンまでの
間にスリット状の部材などを入れて中央部より周辺部の
光強度を強くするように光強度に分布を持たせるように
してもよい。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、画像の加工をする光学
系ユニット(入射面フレネル凹レンズの遮光)によって
生ずる輝度むらを補正することが可能な投写型表示装置
を実現できる。
系ユニット(入射面フレネル凹レンズの遮光)によって
生ずる輝度むらを補正することが可能な投写型表示装置
を実現できる。
【図1】本発明の投写型表示装置の一実施例の構成図で
ある。
ある。
【図2】本発明の投写型表示装置に係るバックライトユ
ニットの正面図である。
ニットの正面図である。
【図3】本発明の投写型表示装置に係るバックライトユ
ニットの断面図である。
ニットの断面図である。
【図4】1対のマイクロプリズムとマイクロレンズの三
面図である。
面図である。
【図5】本発明に係るバックライトユニットの他の実施
例の断面図である。
例の断面図である。
【図6】従来の投写型表示装置の正面図である。
【図7】従来の投写型表示装置の断面図である。
【図8】従来のバックライトユニットの斜視図である。
【図9】従来のバックライトユニットの断面図である。
【図10】フレネル凹レンズの形状を説明するための図
である。
である。
【図11】入射面フレネル凹レンズの遮光部の必要性を
説明する図である。
説明する図である。
【図12】入射面フレネル凹レンズの遮光部を説明する
図である。
図である。
1(1a〜1d)):バックライトユニット、2:マイ
クロ素子、3:導光体、4(4a〜4d):光源、5
(5a〜5h):マイクロレンズアレイ、6(6a〜6
d):入射面フレネル凹レンズ、7(7a〜7d):フ
レネル凸レンズ、8:レンチキュラーシート、9(9a
〜9d):透過型液晶パネル、10:マイクロプリズ
ム、11:ベース、12:マイクロレンズ、13(13
a〜13b):リフレクタ、52:筐体、53(53a
〜53d):バックライト、54(54a〜54d):
透過型液晶パネル、55(55a〜55d):結像手
段、56(55a〜55d):拡大手段、57:スクリ
ーン、61(61a,61b):光源、62:導光体、
63:マイクロプリズム、64:マイクロレンズ、6
5:ベース、66:出射面、70:入射面フレネル凹レ
ンズ、71:光線、72:所望の経路を通る光線、7
3:所望の経路を通らない光線、74:入射面、75:
出射面、76:壁面、77:遮光部。
クロ素子、3:導光体、4(4a〜4d):光源、5
(5a〜5h):マイクロレンズアレイ、6(6a〜6
d):入射面フレネル凹レンズ、7(7a〜7d):フ
レネル凸レンズ、8:レンチキュラーシート、9(9a
〜9d):透過型液晶パネル、10:マイクロプリズ
ム、11:ベース、12:マイクロレンズ、13(13
a〜13b):リフレクタ、52:筐体、53(53a
〜53d):バックライト、54(54a〜54d):
透過型液晶パネル、55(55a〜55d):結像手
段、56(55a〜55d):拡大手段、57:スクリ
ーン、61(61a,61b):光源、62:導光体、
63:マイクロプリズム、64:マイクロレンズ、6
5:ベース、66:出射面、70:入射面フレネル凹レ
ンズ、71:光線、72:所望の経路を通る光線、7
3:所望の経路を通らない光線、74:入射面、75:
出射面、76:壁面、77:遮光部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小泉 直久 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 鈴木 仁 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 (72)発明者 河野 直文 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所PC事業部内 Fターム(参考) 2H038 AA55 BA01 2H088 EA14 MA06 2H091 FA23Z FA27Z FA28Z FA29Z FB02 FC17 FD06 LA17 LA18 MA07
Claims (3)
- 【請求項1】 バックライトユニットと、同一平面状
に、画像表示部間に間隔を空けて設けられた複数の透過
型の表示ユニットと、スクリーンと、前記複数の透過型
の表示ユニットに表示された画像を前記スクリーン上に
連続した画像になるように加工して投写するための拡大
手段を含む光学系ユニットとを有する投写型表示装置で
あって、 前記バックライトユニット、または前記バックライトユ
ニットから前記スクリーンの間に、前記光学系ユニット
によって生ずる輝度むらを補正する輝度むら補正手段を
設けたことを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項2】 前記輝度むら補正手段は、バックライト
ユニットを、少なくとも、光源と、当該バックライトユ
ニットの光出射面にアレイ状に配列されたマイクロ素子
とで構成し、前記マイクロ素子の光通過有効面積に分布
を持たせるか、あるいは、前記光源と前記マイクロ素子
との間に光透過率に分布を与える媒体を設けることによ
り実現したことを特徴とする請求項1記載の投写型表示
装置。 - 【請求項3】 前記マイクロ素子は、マイクロプリズ
ム、または、マイクロプリズムとマイクロレンズの組合
せにより構成されることを特徴とする請求項2記載の投
写型表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24814099A JP2001075175A (ja) | 1999-09-02 | 1999-09-02 | 投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24814099A JP2001075175A (ja) | 1999-09-02 | 1999-09-02 | 投写型表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001075175A true JP2001075175A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17173829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24814099A Pending JP2001075175A (ja) | 1999-09-02 | 1999-09-02 | 投写型表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001075175A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104865782A (zh) * | 2014-02-20 | 2015-08-26 | 卡西欧计算机株式会社 | 以激光二极管为光源并具有微镜阵列的光源装置及投影仪 |
WO2017119238A1 (ja) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | シャープ株式会社 | 被験体の呼吸に起因する生体活動の計測システム |
-
1999
- 1999-09-02 JP JP24814099A patent/JP2001075175A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104865782A (zh) * | 2014-02-20 | 2015-08-26 | 卡西欧计算机株式会社 | 以激光二极管为光源并具有微镜阵列的光源装置及投影仪 |
WO2017119238A1 (ja) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | シャープ株式会社 | 被験体の呼吸に起因する生体活動の計測システム |
JP2017121383A (ja) * | 2016-01-07 | 2017-07-13 | シャープ株式会社 | 被験体の呼吸に起因する生体活動の計測システム |
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