JP2001092006A - Projection display device - Google Patents

Projection display device

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JP2001092006A
JP2001092006A JP27168699A JP27168699A JP2001092006A JP 2001092006 A JP2001092006 A JP 2001092006A JP 27168699 A JP27168699 A JP 27168699A JP 27168699 A JP27168699 A JP 27168699A JP 2001092006 A JP2001092006 A JP 2001092006A
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JP
Japan
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projection
display device
projection lens
screen
lcd
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JP27168699A
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Japanese (ja)
Inventor
正一 ▲吉▼居
Shoichi Yoshii
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the depth of a back projection display device by realizing oblique projection without requiring expansion of an image circle of a projection lens. SOLUTION: In the projection display device which magnifies a display picture on a LCD 1 by a projection lens 2 to project it on a screen 4, a back glass 5 of which the thickness is changed like a wedge is inserted between the projection lens 2 and the LCD 1 to continuously change the optical path length between the projection lens 2 and the LCD 1, and a picture is projected on the screen 4 from a direction inclined to the optical axis of the projection lens 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、投写型表示装置
に関し、装置の薄型化が図れる背面投写型表示装置に関
する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a projection type display device, and more particularly to a rear projection type display device capable of reducing the thickness of the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】表示デバイスとして、液晶表示パネル
(以下、LCDという。)を用い、LCDに表示した表
示画像を投写レンズで拡大表示する背面投写型表示装置
が大画面化が図れる装置として注目されている。
2. Description of the Related Art A rear projection display device using a liquid crystal display panel (hereinafter referred to as an LCD) as a display device and enlarging and displaying a display image displayed on the LCD with a projection lens has attracted attention as a device capable of increasing the screen size. ing.

【0003】この種の背面投写型表示装置は、図7に示
すように、筺体100内部に、LCD、光源及び投写レ
ンズを備えた光学エンジン101から出射された映像光
を筺体全面に設けられた投影スクリーン103に背面側
から投影する。これら装置においては、全反射ミラー1
02により、光路を折り曲げ筺体100の薄型化を図っ
ている。
In this type of rear projection display device, as shown in FIG. 7, an image light emitted from an optical engine 101 having an LCD, a light source and a projection lens is provided on the entire surface of a housing 100 inside the housing 100. The image is projected onto the projection screen 103 from the rear side. In these devices, a total reflection mirror 1
02, the optical path is bent to reduce the thickness of the housing 100.

【0004】上記した装置のさらなる筐体薄型化を図る
には、投写レンズを広角化する、あるいは、特開平7−
151994号公報(G02B 27/18)に開示さ
れているように、表示デバイスサイズより大きいイメー
ジサークルを確保しておき、レンズ光軸に対して表示デ
バイスをオフセット配置することにより斜め投写構成と
する等の方法がある。しかしながら、これらは共に投写
レンズが大型化し、コスト的にも不利である。
In order to further reduce the thickness of the housing of the above-described apparatus, the angle of the projection lens must be increased, or
As disclosed in Japanese Patent Application No. 151994 (G02B 27/18), an image circle larger than the display device size is secured, and the display device is offset from the lens optical axis to form an oblique projection configuration. There is a method. However, both of these are disadvantageous in terms of cost because the projection lens becomes large.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の投写光学系にお
いては、通常スクリーン等の表示面とLCD等の表示用
デバイスが平行に配置されており、斜め投写を実現する
には表示デバイスサイズよりも大きなイメージサークル
を確保し、レンズ光軸に対して表示デバイスをオフセッ
ト配置する、いわゆるレンズシフトを行う必要がある。
しかしながら、大きなイメージサークルの投写レンズで
は、投写レンズが大型化し、コストが高くなるという問
題がある。
In a conventional projection optical system, a display surface such as a screen and a display device such as an LCD are usually arranged in parallel. It is necessary to perform a so-called lens shift in which a large image circle is secured and the display device is offset from the lens optical axis.
However, a projection lens having a large image circle has a problem that the projection lens becomes large and the cost increases.

【0006】この発明は、上記した従来の問題点に鑑み
なされたものにして、投写レンズのイメージサークルの
拡大を必要とせずに斜め投写を実現し、背面投写型表示
装置の奥行き低減を図ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and realizes oblique projection without requiring an enlargement of an image circle of a projection lens, thereby reducing the depth of a rear projection display device. With the goal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、表示デバイ
スの表示画像を投写レンズにより拡大してスクリーン面
に投写する投写型表示装置において、投写レンズと表示
デバイスの間に楔形あるいは階段状に厚みが変化する光
学的透明体を挿入することにより、投写レンズと表示デ
バイス間の光路長を連続的に変化させ、投写レンズの光
軸に対して斜め方向からスクリーン面に投写することを
特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a projection type display apparatus for enlarging a display image of a display device by a projection lens and projecting the image on a screen surface. The optical path length between the projection lens and the display device is continuously changed by inserting an optical transparent body that changes, and the image is projected onto the screen from an oblique direction with respect to the optical axis of the projection lens. .

【0008】また、この発明は、上記投写レンズの中心
軸の半分側に表示用デバイスの表示画像を投写するよう
に構成する。
Further, the present invention is configured such that a display image of a display device is projected on a half side of a center axis of the projection lens.

【0009】両面が平行なガラス等の光学的透明部材を
光束が通過する場合、全光束が一様に等しい長さだけ光
路長が延び、表示用デバイスと平行な平面上に最適結像
する。これに対して、この発明は、光学的透明部材の一
方の面が他方の面に対し傾斜した楔形状あるいは階段状
に厚みを変化させた場合、通過した光学的厚みに応じて
光路長が異なり、最適結像面は表示用デバイスに対し傾
斜することになる。
When a light beam passes through an optically transparent member such as glass having two parallel surfaces, the light path length of the light beam is uniformly extended by an equal length, and an optimum image is formed on a plane parallel to the display device. On the other hand, according to the present invention, when the thickness of one surface of the optically transparent member is changed in a wedge shape or a step shape inclined with respect to the other surface, the optical path length varies depending on the optical thickness that has passed. The optimal image plane will be inclined with respect to the display device.

【0010】さらに、斜め投写光学系にて発生する台形
歪みに対応して、表示画面自体を台形形状とするとよ
い。このように、表示画面を台形とすることで、台形歪
みを相殺させることができる。
Further, it is preferable that the display screen itself has a trapezoidal shape corresponding to the trapezoidal distortion generated in the oblique projection optical system. In this manner, by making the display screen a trapezoid, it is possible to cancel the trapezoidal distortion.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0012】まず、例として、表示用デバイスとして対
角1.3インチ、有効表示領域が水平方向(H)26m
m、垂直方向(V)20mmの透過型LCD1を投写距
離600mmで投写画面サイズ40インチのスクリーン
4に拡大するf20mmの投写レンズ2を考える。光源
3からの光をLCD1で変調し、投写レンズ2で拡大し
て、スクリーン4に投影する。
First, as an example, as a display device, the diagonal is 1.3 inches, and the effective display area is 26 m in the horizontal direction (H).
Consider a projection lens 2 of f20 mm, which enlarges a transmission LCD 1 of m, vertical direction (V) 20 mm to a screen 4 having a projection screen size of 40 inches at a projection distance of 600 mm. The light from the light source 3 is modulated by the LCD 1, enlarged by the projection lens 2, and projected on the screen 4.

【0013】この投写レンズ2により、レンズの光軸の
中央にLCD1のセンターを一致させたレンズシフト量
0状態にて、全反射ミラーを用いて、1回反射する構成
による筐体奥行きは、図1に示すように、光学系のみで
約300mmとなる。
The depth of the housing is such that the projection lens 2 reflects once using a total reflection mirror in a state where the center of the LCD 1 coincides with the center of the optical axis of the lens and the lens shift amount is 0. As shown in FIG. 1, the length is about 300 mm only with the optical system.

【0014】次に、図2に示すように、この投写状態よ
りスクリーン4の投影面を60°傾斜させた状態を考え
る。
Next, as shown in FIG. 2, consider a state in which the projection surface of the screen 4 is inclined by 60 ° from this projection state.

【0015】4:3の表示面を60°傾斜したスクリー
ン4の投影面に投写した場合、垂直方向が2倍に拡大さ
れた台形が表示される。投写画面サイズは同じ40イン
チであるから、光軸上、投写レンズ2のセンター部(図
中O)に画面下端を一致させ、そこより40インチ画面
の垂直(V)サイズ610mmの位置が画面上端にな
る。この場合の必要投写光束は、図中の斜線部となる。
When the 4: 3 display surface is projected onto the projection surface of the screen 4 inclined at 60 °, a trapezoid whose vertical direction is doubled is displayed. Since the projection screen size is the same 40 inches, the lower end of the screen is made coincident with the center of the projection lens 2 (O in the figure) on the optical axis, and the vertical (V) size 610 mm of the 40 inch screen is located at the upper end of the screen. become. The required projection light flux in this case is indicated by the hatched portion in the figure.

【0016】次に、この60°傾斜したスクリーン4上
でフォーカスが合うための具体的方法について、図2な
いし図4を参照して説明する。なお、ここではレンズの
結像式による概略を示すことにとめる。
Next, a specific method for focusing on the screen 4 inclined at 60 ° will be described with reference to FIGS. Here, an outline based on the lens imaging system will be shown.

【0017】スクリーン4の画面下端部は、投写距離
は、この例では600mmであるので、投写レンズ2の
物側主面よりLCD1までの空気換算距離は20.7m
mである。次に、画面上端部は投写距離1120mmで
あり、投写レンズ2の物側主面よりLCD1までの空気
換算距離は20.37mmである。
Since the projection distance of the lower end of the screen of the screen 4 is 600 mm in this example, the air-equivalent distance from the object side main surface of the projection lens 2 to the LCD 1 is 20.7 m.
m. Next, the projection distance of the upper end of the screen is 1120 mm, and the air-equivalent distance from the object side main surface of the projection lens 2 to the LCD 1 is 20.37 mm.

【0018】そこで、投写レンズ2とLCD1の間に楔
形あるいは階段状に厚みが変化する光学的透明体、たと
えば、バックガラス5を挿入すればよい。すなわち、両
面が平行なガラス等の光学的透明部材を光束が通過する
場合、全光束が一様に等しい長さだけ光路長が延び、L
CD1の表示画面と平行な平面上に最適結像する。しか
し、光学的透明部材の一方の面が他方の面に対し傾斜し
た楔形状または階段状に厚みが変化する場合、通過した
光学的厚みに応じて光路長が異なり、最適結像面はLC
D1の表示画面に対して傾斜することになる。
Therefore, an optically transparent body whose thickness changes in a wedge-like or step-like manner, for example, a back glass 5 may be inserted between the projection lens 2 and the LCD 1. That is, when a light beam passes through an optically transparent member such as glass whose surfaces are parallel to each other, the light path length is extended by the same length as the total light beam, and L
An optimal image is formed on a plane parallel to the display screen of CD1. However, when the thickness of one surface of the optically transparent member changes in a wedge shape or a stepped shape inclined with respect to the other surface, the optical path length varies depending on the optical thickness that has passed, and the optimal image formation surface is LC
It will be inclined with respect to the display screen of D1.

【0019】図2及び図3には、バックガラス5とし
て、楔形のガラスを配置した例を示ししている。楔形バ
ックガラス5を用いて、光路差0.37mmを発生させ
るには、バックガラス5の空気換算距離(nd)を1.
51とすると、0.56mmの肉厚差を与えればよいこ
とになる。図に示すように、投写レンズ2のセンター部
(O)を薄くして図中下側に向かって徐々に厚くしてゆ
き、センター部と最も下側の位置との厚みの差を0.5
6mmにすればよい。
FIGS. 2 and 3 show an example in which a wedge-shaped glass is arranged as the back glass 5. In order to generate an optical path difference of 0.37 mm using the wedge-shaped back glass 5, the air-equivalent distance (nd) of the back glass 5 is set to 1.
If it is set to 51, a thickness difference of 0.56 mm may be given. As shown in the figure, the center portion (O) of the projection lens 2 is made thinner and gradually thicker toward the lower side in the figure, and the difference in thickness between the center portion and the lowermost position is reduced by 0.5.
What is necessary is just to make it 6 mm.

【0020】図4に示す例では、バックガラス5とし
て、階段状に厚みを変化させている。センター部(O)
に位置する段部から図中下側に向かって段部を徐々に厚
くしてゆき、センター部と最も下側の位置の段部との厚
みの差を0.56mmにしている。
In the example shown in FIG. 4, the thickness of the back glass 5 is changed stepwise. Center (O)
The thickness of the step portion is gradually increased from the step portion located at the bottom to the lower side in the figure, and the difference in thickness between the center portion and the step portion at the lowest position is 0.56 mm.

【0021】次に、60°傾斜したスクリーン上に、台
形歪みのない4:3のラスターを表示する方法について
説明する。垂直方向は2倍に拡大されるので、垂直方向
は10mmとなる。投写距離1120mmの画面上辺、
投写距離600mmの画面下辺共に40インチ水平サイ
ズ813mmに拡大するには、LCD1の表示画面を上
底14mm、下底26mmの台形形状にする必要があ
る。
Next, a method of displaying a 4: 3 raster without trapezoidal distortion on a screen inclined at 60 ° will be described. Since the vertical direction is doubled, the vertical direction is 10 mm. The top side of the screen with a projection distance of 1120 mm,
In order to enlarge the screen to a 40-inch horizontal size of 813 mm at the lower side of the screen with a projection distance of 600 mm, the display screen of the LCD 1 needs to have a trapezoidal shape with an upper base of 14 mm and a lower base of 26 mm.

【0022】この台形内であおり補正と同様に、画素配
置密度を変化させて、LCD1の表示画面に対して60
°傾斜したスクリーン4上に投写された状態で、正方配
置となる表示デバイスを用いれば、パーソナルコンピュ
ータ(PC)等のドット対応表示も可能である。
In the trapezoid, similarly to the correction, the pixel arrangement density is changed, and the display screen of the LCD 1
If a display device having a square arrangement is used while being projected on the screen 4 inclined at an angle, a dot-compatible display such as a personal computer (PC) is also possible.

【0023】図5に示すように、1.3インチのLCD
1に対しては、最低でも投写レンズ2のイメージサーク
ルはφ33mm分必要としているが、この実施の形態で
は、必要投写光束は半分であり、図に示すように、LC
D1の台形表示画面に対しては、イメージサークルがφ
26mm分でよいことになる。このように、イメージサ
ークルが20%程低減したことによる余裕を楔形または
階段状バックガラス5の挿入により発生する収差補正に
あてることが可能となる。
As shown in FIG. 5, 1.3 inch LCD
1 requires at least the image circle of the projection lens 2 for φ33 mm, but in this embodiment, the required projection light flux is half, and as shown in FIG.
For the trapezoidal display screen of D1, the image circle is φ
26 mm is sufficient. In this way, the margin due to the image circle being reduced by about 20% can be used for correcting the aberration generated by inserting the wedge-shaped or step-shaped back glass 5.

【0024】図6は、図2に示す斜線部有効光束をミラ
ー6,7を用いて反射させて折り曲げた場合を示す。こ
の構成によれば、40インチサイズにしたときの光学系
奥行きは約140mmであり、図1の1/2以下とな
る。
FIG. 6 shows a case where the shaded effective light beam shown in FIG. According to this configuration, when the size of the optical system is set to 40 inches, the depth of the optical system is about 140 mm, which is equal to or less than 1/2 of FIG.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、この発明により、
投写レンズのイメージサークル拡大を必要とせず急峻な
斜め投写が可能となり、背面投写型表示装置における筐
体の大幅な薄型化を実現する。
As described above, according to the present invention,
This makes it possible to perform steep oblique projection without requiring an enlargement of the image circle of the projection lens, thereby realizing a significant reduction in the thickness of the housing of the rear projection display device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】レンズセンターでLCDと平行なスクリーン面
に拡大投写した状態及び反射により折り曲げた状態を示
す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a state where an image is enlarged and projected on a screen surface parallel to an LCD at a lens center and a state where the image is bent by reflection.

【図2】この発明によりLCDの表示画面に対して60
°傾斜させた場合の有効投写光束を示す模式図である。
FIG. 2 shows an example of a display screen of an LCD according to the present invention;
FIG. 6 is a schematic diagram showing an effective projection light beam when tilted by an angle of °.

【図3】この発明にかかるLCDと投写レンズの間に挿
入されるバックガラスとの関係を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between an LCD according to the present invention and a back glass inserted between a projection lens.

【図4】この発明にかかるLCDと投写レンズの間に挿
入されるバックガラスとの関係を示す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between an LCD according to the present invention and a back glass inserted between a projection lens.

【図5】1.3インチLCDに必要な従来のイメージサ
ークル及びこの発明における投写状態に対しスクリーン
上に矩形が投写されるための表示画面形状及と必要なイ
メージサークルを示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional image circle required for a 1.3-inch LCD, a display screen shape for projecting a rectangle on a screen in a projection state in the present invention, and an image circle required.

【図6】この発明にかかる投写光束を反射により折り曲
げた状態を示す模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which a projection light beam according to the present invention is bent by reflection.

【図7】従来の背面投写型表示装置を示す概略側面図で
ある。
FIG. 7 is a schematic side view showing a conventional rear projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LCD 2 投写レンズ 3 スクリーン 5 バックガラス 1 LCD 2 Projection lens 3 Screen 5 Back glass

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表示デバイスの表示画像を投写レンズに
より拡大してスクリーン面に投写する投写型表示装置に
おいて、投写レンズと表示デバイスの間に楔形あるいは
階段状に厚みが変化する光学的透明体を挿入することに
より、投写レンズと表示デバイス間の光路長を連続的に
変化させ、投写レンズの光軸に対して斜め方向からスク
リーン面に投写することを特徴とする投写型表示装置。
1. A projection display device for enlarging a display image of a display device by a projection lens and projecting the enlarged image on a screen surface, wherein an optical transparent body having a wedge-shaped or step-like thickness change is provided between the projection lens and the display device. A projection display device wherein the optical path length between the projection lens and the display device is continuously changed by being inserted, and the projection is performed on the screen surface in an oblique direction with respect to the optical axis of the projection lens.
【請求項2】 上記投写レンズの中心軸の半分側に表示
用デバイスの表示画像を投写することを特徴とする請求
項1に記載の投写型表示装置。
2. The projection display apparatus according to claim 1, wherein a display image of a display device is projected on a half side of a center axis of the projection lens.
【請求項3】 斜め投写光学系にて発生する台形歪みに
対応して、表示画面自体を台形形状として相殺すること
を特徴とする請求項1または2に記載の投写型表示装
置。
3. The projection display device according to claim 1, wherein the display screen itself is canceled out as a trapezoidal shape in response to trapezoidal distortion generated in the oblique projection optical system.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003015214A (en) * 2001-06-27 2003-01-15 Namco Ltd Image display device
US7408727B2 (en) 2004-09-17 2008-08-05 Nittoh Kogaku K.K. Lens holder and lens unit
JP2010156978A (en) * 2010-01-19 2010-07-15 Sanyo Electric Co Ltd Projection type video display device

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