JP2003156797A

JP2003156797A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2003156797A
Application number: JP2001354847A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Hanano; 和成花野; Shin Nakamura; 紳中村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】画質を損なうことなく大画像を表示すること
ができる薄型で低コストの画像表示装置。【解決手段】複数の表示素子１９と、これら複数の表
示素子１９の像をスクリーン上に投影して全体として１
枚の画像を生成するべく、各表示素子１９に対応して配
置された拡大投影光学系２０とを具備し、拡大投影光学
系２０は、光学倍率βが、３≦β≦８、である画像表示
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、表示素子の画像を
大画面に拡大投影する画像表示装置、特に大画面な表示
装置において、表示素子サイズを大きくするにつれて急
激に歩留まりが悪くなることから、複数の表示素子を用
いた画像表示装置、より詳しくは、複数の表示素子の像
をスクリーン上に投影して１枚の画像を生成する画像表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、表示素子の画像をスクリーン
上に拡大して投影する画像表示装置は多数提案されてお
り、とりわけ、表示素子の歩留まり対策として複数のＬ
ＣＤ等でなる表示素子により部分画像を表示して、各表
示素子に対応した拡大投影光学系によりスクリーン上に
各部分画像を投影し、全体として１枚の画像を観察する
ことができるように構成された画像表示装置は、種々の
ものが提案されている。

【０００３】このような画像表示装置においては、拡大
投影光学系として、複数枚のレンズを組み合わせた光学
系を採用したものがあり、例えば特許第２，８１０，５
７２号には、透過型の液晶パネルと、この液晶パネルを
照明する照明手段と、上記液晶パネルにおける所定数の
画素を１単位として画素ブロックとなし、スクリーン上
に繋ぎ目なく結像されるように、各画素ブロック毎に画
像を投影する結像手段とを備えた投写型表示装置が記載
されている。ここでスクリーンに画像を投影するのに用
いられている結像手段は、ＬＣＤ等の表示素子における
ドライバＩＣ等に対応する非表示部をスクリーンに投影
せず、画像表示部の画像のみを拡大投影し、連続的な大
画面表示を行うものであり、拡大率としては高々２倍以
下のものである。

【０００４】一方、特開平９−１５９９８５号には、比
較的小型の液晶パネルをスクリーンに拡大投影するユニ
ットを複数組み合わせて１枚の大画面を生成する技術例
が開示されている。ここで開示されているのは、例えば
０．７インチの液晶パネルを１０インチ〜２０インチに
拡大した画像を数１０枚並べることにより、数１０イン
チの大画面を薄型で構成する装置である。

【０００５】同様に、特開２０００−２９３３号におい
ても、数インチの小型液晶パネルを用いて、拡大投影す
る光学ユニットを複数配列することにより大画面化を図
る旨が開示されている。ここでは５インチのパネルを光
学倍率２倍程度でスクリーンに投影し、やはり数１０枚
並べることで薄型な１００インチの大画面映像表示装置
を実現しようとするものである。

【０００６】また、特開平９−１５９９８５号の図３０
に見られるように、投写レンズ系を射出した光は平面ミ
ラーにて光路を折り曲げられてスクリーンに到達する。
この折り曲げによって装置の厚みを制限している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の特許第２，８１
０，５７２号に掲載されている画像表示装置は、スクリ
ーン上に画素数の多い精細な画像を表示するために、比
較的大きく画素数の多いＬＣＤ等の表示素子を少数枚程
度用いているが、こうした比較的画素数の多い表示素子
はコストが高いために、装置全体として安価に構成する
ことは困難である。

【０００８】したがって、比較的小型の表示素子を用い
ることが望ましいが、小型すぎるパネルを使用する場
合、所定のサイズの大画面を達成するには、光学系の拡
大率が小さい場合はユニット数も多くなり、その結果、
電気処理や機械系調整が煩雑になる。ユニット数をある
数に抑えるべく光学系の拡大率を大きくした場合、物像
間関係に有るパネルとスクリーン間の共役長が長くな
り、装置として薄型化に不適である。また、収差補正も
難しくなるため、レンズ枚数が増えコスト高になる。さ
らに、スクリーン上での輝度を確保したい場合、単位面
積当たりの照射光量が大きくなり、パネルもダメージを
受けやすい。

【０００９】パネルとスクリーン上の画像との物像間距
離、すなわち共役長は、光学倍率が低い程短い。したが
って、等倍に近づく程薄型にしやすそうであるが、実際
には、図１５に示すように、大きい（長い）共役側（図
１５（ａ））にミラー等を配設する（図１５（ｂ））こ
とにより光路を折り曲げ、装置としての薄型化を図るこ
とが可能である。しかしながら、倍率が低すぎる場合、
ミラーを配設するスペースがなかったり、例え配設した
としても全体の系におけるレンズが大きいため、隣と干
渉し合ったり等で、かえって薄型化し難いケースも有
る。２倍という比較的光学倍率が小さい実施例が特開２
０００−２９３３号の明細書中にあるが、５インチのパ
ネルを投影する場合、投影レンズのレンズ径はパネルサ
イズに応じて大きくなり、プラスチックのモールド等で
低コスト化を図ろうとする場合に好適ではない。

【００１０】また、レンズ系が長く大きくなった場合、
鏡枠が大型化し鏡枠からスクリーンまでの光路を平面ミ
ラー、プリズムで折り曲げて画像表示装置の厚さ、大き
さをコンパクトにしようとしても、鏡枠が大きすぎてレ
イアウトの自由度が制約される。特に多ユニットで画面
を構成する場合、隣のユニットとの干渉を避けなければ
ならない。

【００１１】本発明は以上のような状況に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、画質を損なうことなく大画
像を表示することができる薄型で低コストの画像表示装
置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による第１の発明の画像表示装置は、表示素
子と、その表示素子に表示された画像を拡大し投影する
拡大投影光学系とを具備し、前記拡大投影光学系は、光
学倍率βが、３≦β≦８、であることを特徴とするもの
である。

【００１３】０．５型〜３型程度の小型表示素子を用い
る場合、上記拡大投影光学系の光学倍率を３倍以上とす
ることにより、画像を投影するスクリーンと、スクリー
ンに一番近いレンズ面との間隔にミラーを配することが
でき、光路を折り曲げることによって画像表示装置の装
置厚を常識的な厚みに抑えることができる。また、上記
光学倍率を８倍以内とすることにより、レンズ枚数が比
較的少ない枚数で拡大投影することができ、コストを抑
えることができる。

【００１４】第２の発明の画像表示装置は、複数の表示
素子と、これら複数の表示素子の像をスクリーン上に投
影して全体として１枚の画像を生成するべく、各表示素
子に対応して配置された拡大投影光学系とを具備し、前
記拡大投影光学系は、光学倍率βが、３≦β≦８、であ
ることを特徴とするものである。

【００１５】上記範囲にある光学倍率の拡大投影光学系
を用いることにより、表示素子数が極端に多くなく、そ
のため電気的にも複雑でなく、また、レンズ枚数も比較
的少なく薄型で、大画面を達成することができる。

【００１６】第３の発明の画像表示装置は、複数の表示
素子と、これら複数の表示素子の像をスクリーン上に投
影して全体として１枚の画像を生成するべく、各表示素
子に対応して配置された拡大投影光学系とを具備し、前
記表示素子の対角線上の長さをＳ（インチ）とした場
合、前記拡大投影光学系は、光学倍率βとＳとの積が、
６≦Ｓ・β≦１６、であることを特徴とするものであ
る。

【００１７】任意のサイズや画素数の小型の表示素子を
用いて、薄型で大画面を実現することができる。

【００１８】第４の発明の画像表示装置は、上記第１又
は第２又は第３の発明における拡大投影光学系が、表示
素子と投影した画像のアスペクト比を変換するアナモル
フィック光学系であることを特徴とするものである。

【００１９】ここで言うアナモルフィック光学系とは、
光学系全体として水平方向と垂直方向のパワーが異なる
光学系を意味し、アナモルフィック面である必要はな
い。

【００２０】上記拡大投影光学系をアナモルフィック光
学系とすることにより、表示素子のアスペクト比がどん
なものであっても、画像を所望のアスペクト比にてスク
リーン上に拡大投影することができる。また、図１に示
された拡大投影光学系のＸ方向、Ｙ方向の定義、すなわ
ち、光軸方向をＺ方向とし、それに直交する主要な方向
をＸ方向、Ｙ方向とするとき、表示素子のＸ方向とＹ方
向の画素数がどんな値であっても、複数の表示素子を組
み合わせてスクリーン上に拡大投影して１つの大画面を
構成する際に、例えばＨＤＴＶのような所望の画像フォ
ーマットを任意のアスペクト比の大画面で出力する場
合、構成するＬＣＤの枚数において、図１のスクリーン
上のＸ方向、Ｙ方向に対応した枚数の自由度を高くする
ことができる。

【００２１】第５の発明の画像表示装置は、アスペクト
比の変換は、Ｘ方向の光学倍率がβx 、Ｙ方向の光学倍
率がβy とした場合、βy ／βx ＜１. ６、であること
を特徴とするものである。

【００２２】小型表示素子の画素ピッチの縦横比が最大
１. ６倍程度であり、縦横比を１：１にする場合、光学
倍率の比が最大１. ６となるが、これ以上の光学倍率の
差を与えると、非点収差が大きくなる不具合が生じる。
光学倍率のＸ方向、Ｙ方向の比を上記範囲にすることに
より、非点収差を大きくすることなくアスペクト比変換
が可能となる。

【００２３】第６の発明の画像表示装置は、上記アナモ
ルフィック光学系が自由曲面を含む光学系であることを
特徴とするものである。

【００２４】アナモルフィック光学系を自由曲面で構成
することにより、光学収差を十分に抑えて拡大投影する
ことができる。

【００２５】ここで、自由曲面とは、例えば特開２００
１−１６６２０９号の式（ａ）あるいは式（ｂ）あるい
は（ｄ）で表現されるような自由曲面であり、アナモル
フィック光学系に自由曲面を用いる場合は、その式
（ａ）のＸの奇数次項、Ｙの奇数次項を全て０にするこ
とによって、ＹＺ面と平行な対称面とＸＺ面と平行な対
称面との相互に直交する２つの対称面を持つ自由曲面が
用いられる。

【００２６】第７の発明の画像表示装置は、上記拡大投
影光学系がシリンドリカルレンズが含むものであること
を特徴とするものである。

【００２７】シリンドリカルレンズを使用することによ
り、レンズ構成を複雑にすることなく上記アスペクト比
変換が可能になる。

【００２８】第７の発明の画像表示装置は、上記拡大投
影光学系が同方向のパワーを有する２枚のシリンドリカ
ルレンズを含むことを特徴とするものである。

【００２９】シリンドリカルレンズを用いることによ
り、簡単にアスペクト比変換を実現でき、かつ、同方向
のパワーを有する２枚のシリンドリカルレンズを用いる
ことにより、収差を抑えてのアスペクト比変換が可能と
なる。

【００３０】第９の発明の画像表示装置は、そのシリン
ドリカルレンズが拡大投影光学系の光学倍率の大きい成
分側にパワーを有するシリンドリカルレンズであること
を特徴とするものである。

【００３１】アスペクト比変換を行う拡大投影光学系に
おいて、光学倍率が大きい方により面数を多くした方が
トータルでの収差を抑えて表示素子の画像をスクリーン
上に結像することができるため、シリンドリカルレンズ
のシリンドル面、すなわちパワーを上記拡大投影光学系
の光学倍率の大きい成分側に持たせることによって、収
差を抑えてのアスペクト比変換が可能となる。

【００３２】第１０の発明の画像表示装置は、上記拡大
投影光学系が、大きな共役側のレンズから表示素子の間
に、少なくとも１枚の平面ミラーが配設されていること
を特徴とするものである。

【００３３】拡大投影光学系の表示素子に一番近い、す
なわち小さい共役側のレンズから、スクリーンに一番近
い、すなわち大きな共役側のレンズまでの距離が大きい
場合、画像表示装置の装置厚が大きくなってしまうが、
レンズ間に平面ミラーを配することによって光路を折り
曲げれば、レイアウトを工夫することによって画像表示
装置の装置厚を薄くすることが可能になる。

【００３４】第１１の発明の画像表示装置は、上記平面
ミラーは上記拡大投影光学系中のレンズとレンズの間に
配され、そのレンズ間の間隔ｄは、向かい合うレンズ面
を通過する光線の中最軸外の光線高（最軸外の光線がレ
ンズを通過する位置の拡大投影光学系の光軸からの距
離：このとき光線高はミラーで光路を折り曲げる前の光
軸と後の光軸が張る断面方向において一番光軸からの距
離が大きい光線高）で、どちらか一方の面の中大きな値
をｈとした場合、比ｄ／ｈが、２＜ｄ／ｈ＜３、を満足
することを特徴とするものである。

【００３５】平面ミラーによって光路を折り曲げる場
合、レイアウト上簡便なのは、元の光路から光軸を±９
０°折り曲げる方法、すなわち光軸に対してミラーを±
４５°に配する方法であり、この場合、上記レンズ間の
間隔ｄは全光束がケラレなく光路を折り曲げるのに必要
最小限の間隔として２は必要である。実際には、レン
ズ、ミラーの保持等を考えればこれより大きい値が望ま
しく、かといって大きすぎても、結局、拡大投影光学系
の表示素子に一番近い、すなわち小さい共役側のレンズ
から、スクリーンに一番近い、すなわち大きな共役側の
レンズまでの距離が大きくなってしまい、装置中におけ
るレイアウトが難しくなってしまい、装置厚が厚くなっ
てしまう。したがって、比ｄ／ｈが、２＜ｄ／ｈ＜３に
あれば、レイアウトが比較的簡単に装置厚を薄くするこ
とができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の画
像表示装置の実施の形態を説明する。

【００３７】図１〜図２は、本発明の第１の実施形態で
ある複数の画像表示ユニットによりスクリーン上で画像
を並べて１つの大画面を構成する例を示したものであ
る。図１は画像表示装置の１ユニットｕの光学系及びミ
ラー３、４の配置例を示す図、図２はスクリーン２上に
投影される画像の様子を示す図である。

【００３８】この画像表示装置は、複数のＬＣＤ等の表
示素子により部分画像を表示し、これら複数の表示素子
の部分画像を各表示素子に対応して設けられた拡大投影
光学系によりスクリーン２上に画像ブロックａ（図２）
として投影して、この画像ブロックａの周縁部を重畳さ
せながら全体として１枚の画像をスクリーン２上に生成
するようにしたものである。例えば、縦方向５列、横方
向１０列、の計５０枚の画像ブロックを並べたときに、
スクリーン２上に投影される画像の様子を示すのが図２
である。

【００３９】したがって、図１に示すように、ユニット
ｕを９０°折り曲げミラー３、平面ミラー４等で光路を
折り返し、ユニットｕの大きさを小さくすることによっ
て、画像表示装置の厚さを抑える構成になっている。

【００４０】ここで、座標軸について説明すると、図１
において、平面ミラー４で光路を折り曲げているので、
表示素子がある拡大投影光学系部分１とスクリーン２上
とでは座標系が異なる。また、その途中は勿論、後述す
るような拡大投影光学系中に平面ミラーが存在するケー
スでは、当然光路の方向の変化に応じて座標系も変わ
る。

【００４１】基本的に、表示素子から垂直に射出する方
向をＺ軸とし、画像の縦方向がＹ軸方向、横方向がＸ軸
方向に対応している。光学系のレンズが共軸系ならば光
軸がＺ軸と考えてよい。

【００４２】本実施態様では、スクリーン２上に投影さ
れる画像の全画素数に比して、少数画素でなる小型なＬ
ＣＤを表示素子として用いるようになっており、比較的
多数、すなわちこの例では、５×１０＝５０枚のＬＣＤ
を用い、それぞれに照明光学系、拡大投影光学系を配設
して、５０ユニットで１枚の大画面を構成する。

【００４３】小型で少数画素のＬＣＤを比較的多数用い
ることは、トータルの画素数が同じである大型で多画素
のＬＣＤよりも、全体としてコストを安価に抑えること
ができるという利点がある。

【００４４】次に、画像表示装置の輝度や色、画素の位
置ズレにおける電気的な調整について簡単に説明する。
図２の画像表示装置に予め作成してあるテストパターン
やチャートを表示し、図示しないデジタルカメラやライ
ンスキャナにより撮像することにより、その測定データ
を元に輝度や色、幾何的な補正データをパソコン等で作
成する。補正データの作成は、測定データを元に、５０
枚のＬＣＤ毎の色度と輝度がスクリーン２上で統一され
るように、また、ＬＣＤ１枚つまりそれぞれのユニット
ｕ毎に表示される画像面内でも均一になるように、さら
に、拡大投影光学系による歪曲収差等によりスクリーン
２上で発生している画素の位置ズレを補正するように、
幾何変換アドレスデータ、画素の明るさに関する補正を
行う際に用いられる輝度補正値としてのシェーディング
補正データ等を生成する。それぞれの補正値を生成した
後、この補正値に基づいて画像信号を補正演算すること
により、画面全体で統一した色度や輝度、位置ズレのな
い画像を表示することができる。

【００４５】図３に示すのは、光源から光ファイバーで
導光し、詳細に図示しない照明光学系１８によってＬＣ
Ｄ１９を均一に照明する様子である。ユニットｕの数だ
け照明光学系１８、ＬＣＤ１９、拡大投影光学系２０が
設けられており、ユニット数が多いため、各ユニットが
光源を保有しているとユニット間の輝度、色を揃えるの
は困難である。また、光源の経時変化も異なる可能性が
あるし、あるユニットの光源のみが切れるケースも当然
考えられる。図示している分岐型光ファイバーバンドル
による照明法ではそれらの問題はない。

【００４６】光源には、メタルハライドや高圧水銀、キ
セノンといったアークタイプの輝度の高いランプ１１を
複数用いる。ランプ１１から楕円形状のリフレクターや
放物面状のリフレクターと集光レンズ１２を組み合わ
せ、対応する光ファイバーバンドル１４の入光側端部に
集光するが、このときアーク付近の光量分布やリフレク
ター、レンズ等の集光性により、端部において強度分布
が生ずる。この強度分布が出光側の分岐間光量差になる
のを抑制するため、光ファイバーバンドル１４は図示し
ないミックス処理がなされる。光源はアーク放電タイプ
等では、アーク部分では光強度分布が存在する。このミ
ックス処理は、光ファイバーバンドル１４をランダムに
編むことによって、ある出光側の光ファイバーバンドル
１６の光ファイバー素線が入射側において光源の強度分
布の高いところばかりにならないように、あるいは、セ
パレータ１５で分岐される複数の出光側の光ファイバー
バンドル１６において特定の光ファイバーバンドル１６
がある光源に偏って分岐されることなく、全光源から略
均等に分配されるように光ファイバーバンドル１４にす
る処理である。また、入光側の強度分布を均一にする手
法として、バンドル径と同一のコア径を有する単一光フ
ァイバー１３や同一径を有するロッドを配することによ
り、全反射して入光側光ファイバーバンドル１４端部で
は射出光の端面内の強度分布をある程度均一にすること
ができる。図３では、単一光ファイバー１３を光ファイ
バーバンドル１４端部に配した例を図示してある。

【００４７】複数のランプ１１からの照明光は、対応す
る光ファイバーバンドル１４で１か所のセパレータ１５
に導かれ、ここでユニット数に対応する数の出光側の光
ファイバーバンドル１６に分岐され、その出光端からの
光を個々のユニットの照明光学系１８に入射させる。

【００４８】分岐された光ファイバーバンドル１６の出
光側端部は、表示素子であるＬＣＤ１９と同様なアスペ
クト比を有する矩形形状にバンドル化され、バンドル面
内の強度分布をフラットにするため、同じく同一形状、
同一サイズの角型ロッド１７やファイバー構造を有する
角型単一光ファイバーを配することによって、各ユニッ
トの画面内の輝度ムラ等を低減する。図３では、角型ロ
ッド１７を光ファイバーバンドル１６端部に配した例を
図示してある。

【００４９】以上のようにして、照明系における各ユニ
ット間輝度差、色差等、すなわち大画面内の輝度ムラ、
色ムラを防止する。電気的な補正により、画面内の輝度
差、色差等は補正することは可能であるが、純粋の光学
系がイニシャルで保有しているの輝度差、色差を防止し
ておくことは、補正した結果の画像のダイナミックレン
ジの確保という点で重要である。

【００５０】次に、拡大投影光学系２０の具体的な説明
をする。図４は、本発明の第１実施例装置における１ユ
ニットｕの拡大投影光学系２０のレンズ構成を示したも
のである。

【００５１】図４（ａ）は画面横方向に相当するＸＺ断
面図であり、図４（ｂ）は縦方向のＹＺ断面図である。

【００５２】ＬＣＤ１９のコントラスト確保のため、Ｌ
ＣＤ１９側テレセントリック光学系として構成してあ
り、光学系の前段（逆光線追跡での前側：スクリーン２
側）には、ＬＣＤ１９のアスペクト比とスクリーンに投
影された画像のアスペクト比を変換するためのシリンド
リカルレンズ２１、２２が２枚配されている。ここで使
用するＬＣＤ１９は、１枚当たりの単価を低く抑えるた
め、例えば２インチ前後の数万〜２０万画素程度のデジ
タルカメラの表示モニタ用等に用いられている比較的低
画素数のタイプを用いるが、配列する縦方向と横方向の
ＬＣＤ１９の枚数とＬＣＤ１９の１枚当たりの横方向と
縦方向の画素数との関係から、最終的にスクリーン２上
で表示する画素数によっては、アスペクト比変換が必要
になる。本実施例では、例えば３６．７ｍｍ×２７．５
ｍｍの１. ８型、５６０×２２０画素のカラーフィルタ
タイプのＬＣＤを使用し、横１０列、縦５列の５０枚を
使用して１枚の１６：９のワイドアスペクト比、７０イ
ンチの大画面を構成したときに、横：縦のアスペクト比
が０. ９：１の１６９ｍｍ×１８９ｍｍに変換して投影
することによって、ＨＤＴＶをフルスペックで表示する
ことが可能になる。結果として、本実施例の拡大光学系
の光学倍率は横（Ｘ）方向が４. ６０倍、縦（Ｙ）方向
が６. ８７倍である。アスペクト比の変換は、βy ／β
x ＝１. ４９３である。

【００５３】シリンドリカルレンズ２１、２２を２枚使
用するのは、光学収差補正の観点からであり、アスペク
ト比変換率が高くなければ、１枚でも構わない。また、
シリンドリカルレンズでなくその他のアナモルフィク光
学系でもよいことは言うまでもない。

【００５４】投影レンズ系２０の第１数値実施例の構成
パラメータを後記する。ただし、非球面の各係数の定義
は、以下の非球面の定義式（Ａ）よる。

【００５５】Ｚ＝（Ｃ・Ｙ）／［１＋｛１−（ｋ＋１）Ｃ²・Ｙ²｝^1/2］＋A₄Ｙ⁴＋A₆Ｙ⁶＋A₈Ｙ⁸＋ A₁₀Ｙ¹⁰ ・・・（Ａ）Ｚ：光軸から高さＹにおける非球面上の非球面頂点の接
平面からの距離Ｃ：基準球面の曲率（１／r ）ｋ：円錐定数Ｙ：光軸からの高さ A₄、A₆、A₈、A₁₀：それぞれ４次、６次、８次、１０次
の非球面係数。

【００５６】この数値実施例で、物体面はスクリーン
２、像面は表示素子（ＬＣＤ）１９に相当し、スクリー
ン２側から第１面、第２面、…という順番でレンズ面を
定める。第２面、第４面はＹ方向のみパワーを有するシ
リンドリカルレンズ２１、２２のシリンドリカルレンズ
面である。第５面は非球面であり、上述の式（Ａ）に基
づき、非球面[1] で提示している係数により定義される
面である。

【００５７】また、各ユニットｕにより映像をスクリー
ン２に表示した状態を示した図が図２であるが、図２の
ように、各々互いにオーバーラップしながら１枚の画像
を形成するように、部分画像ａを表示する。

【００５８】このとき、オーバーラップ部を設ける理由
は、前述の画面全体で統一した色度や輝度、位置ズレの
ない画像を表示するための画像補正において、より精度
高く補正するためであるが、このとき、画像の合わせ目
であるオーバーラップ部は非オーバーラップ部よりも光
量が高いため、このまま画像処理を行うと、表現できる
ダイナミックレンジが狭くなってしまうので、オーバー
ラップ部とそうでないところとでの光量差を抑えるため
に、図５に示すような部分的かつ段階的なＮＤフィルタ
２３を表示素子１９近傍に配する。また、ＮＤフィルタ
２３の代わりに、スクリーン２に近い所定位置に画像周
辺部の光量を落とすために遮光板を設けてもよい。これ
により、繋ぎ目の目立ちにくいダイナミックレンジの広
い画像表示を行うことが可能になる。

【００５９】次に、スクリーン２について説明を行う。
各ユニットｕにより画像が並列に表示され、スクリーン
２上にて画像全体が一様な輝度、色度になるように画像
補正を行うが、このとき、画像補正を行う観点はある地
点から観察（撮影）したとき（例えば、スクリーン２に
対して垂直方向) であり、その観察（撮影）ポイントか
ら外れると、要するに画像補正を行った条件から外れた
場所から観察すると、スクリーン２の指向性により、画
面が一様でなかったり、繋ぎ目が目立ってしまったりす
る。

【００６０】これを防ぐため、図６に示すような指向性
改善効果を有するレンズ効果を持った両面レンチキュラ
ーレンズ２４をスクリーン２に使用する。図６では、１
次元すなわち一方向のみしか描いていないが、図１のス
クリーン２側のＸ方向、Ｙ方向の両方向において指向性
改善するため、図６のレンチキュラーレンズ２４を２枚
直交させればよい。また、指向性改善効果があれば、ビ
ーズスクリーン、マイクロレンズスクリーン、ホログラ
フィックスクリーン等を用いてもよい。レンチキュラー
スクリーン２４では、ピッチと厚みの関係から、入射角
が大きすぎると、向かい合うレンズではなく、隣のレン
ズに入射してしまういわゆるクロストークを生じてしま
い、不要光を発生してしまうため、指向性改善効果を有
する許容入射角が存在する。上記数値実施例に示した光
学系では、許容入射角を±１４°として、光学系の最外
角を１４°としている。

【００６１】映像表示素子や光学系、ミラー等の各パー
ツは、組み立て性、メンテンナンス性の観点から完全ユ
ニット化が望ましいが、薄型化の観点からミラーを両面
ミラーにしたり、上下のユニットｕは対称形になるよう
にしたりと、必ずしも完全ユニット化にしなくてもよい
が、部品交換のしやすさへの配慮から、さらに、図７
（ａ）、（ｂ）に例示するように、画像表示装置全体の
形状のアスペクト比を自由に設定できるようにするため
に、やはり完全ユニット化が好適である。

【００６２】次に、装置全体の薄型化のため、大きい
（長い）共役側、すなわち、ここではスクリーン２側に
ミラー２５を配設し、光路を折り曲げるが、その例を図
８（ａ）、（ｂ）に示す。この光路の折り曲げにおいて
重要なのが、如何に薄型化するかであるため、前述の光
ファイバーも含めた照明光学系（図３）や表示素子の電
装系等を上手くレイアウトする必要がある。光学系の共
役長に対し、ミラー２５により折り畳んだ装置全体の奥
行きを小さくするためには、スクリーン２に対しての光
線の入射角において小さな入射角を有する方向の光路を
折り曲げるように、大きなミラーを配設する方がミラー
の面積を小さくでき、ユニットｕ間のレンズやレンズと
ミラー等の干渉を避けることができ、結果として奥行き
を小さくできる。

【００６３】例えば図１の座標軸で投影された画像は、
スクリーン２上ＸＹ面内においてＹ方向に長辺を持つア
スペクト比を有するが、スクリーン側から１枚目のミラ
ー４（２５）の折り返し方向を図１におけるＸ方向に折
り返した様子を示したのが図８（ａ）で、Ｙ方向に折り
返したのが図８（ｂ）である。図８の斜線ハッチで示さ
れた矩形はそのミラー４（２５）後（逆光線追跡で）の
光学系を省略して示してある。スクリーン２に対して小
さな入射角である、すなわち画像の短辺方向と画像の主
光線によって張られる面内で光路を折り曲げた図８
（ａ）の方が、両矢符で示した奥行きも小さくなり、ま
た、斜線ハッチで示した面積も小さいため、隣のユニッ
トｕと干渉し難く、レイアウトがしやすくなる。

【００６４】本実施例では、ユニット当たりのスクリー
ン２上での画像表示サイズａが１６９ｍｍ×１８９ｍｍ
で（図２）、横（Ｘ）方向の方が小さいため、スクリー
ン２に一番近い大きなミラー４（２５）は、横（Ｘ）方
向に光路を折り曲げるようにミラー４（２５）を配設し
ている。通常のアスペクト比のように横方向が長い画像
サイズの状態で表示するならば、スクリーン２に近いミ
ラー４（２５）は上下方向に光路が折れ曲がるように配
設すれば、奥行きが短くできる。

【００６５】以上は、装置の薄型化のための平面ミラー
２５による光路の折り曲げの説明であるが、投影光学系
２０のレンズ長自体が長い場合、レンズ間にも平面ミラ
ー２６を配して光路を折り曲げることによって、装置の
薄型化が図れたり、装置内でのレイアウトの自由度が増
す。平面ミラー２６を配するためには、レンズ間にはス
ペースが必要である。レンズ間の間隔をｄとし、向かい
合うレンズ面を通過する光線の中最軸外の光線高（最軸
外の光線がレンズを通過する位置の拡大投影光学系２０
の光軸からの距離）で、どちらか一方の面の中大きな値
をｈとする。このとき、光線高ｈはミラー２６で光路を
折り曲げる前の光軸と後の光軸が張る断面方向におい
て、一番光軸からの距離が大きい光線高である（図４
（ｂ）に図示）。平面ミラー２６によって光路を折り曲
げる場合、レイアウト上簡便なのは、元の光路から光軸
を±９０°折り曲げる方法、すなわち、光軸に対してミ
ラー２６を±４５°の角度に配する方法であり、この場
合、レンズ間の間隔ｄは全光束がケラレなく光路を折り
曲げるのに必要最小限の間隔として２ｈは必要である。
実際には、レンズ、ミラーの保持等を考えれば、これよ
り大きい値が望ましく、かといって大きすぎても、結局
拡大投影光学系２０の表示素子１９に一番近い、すなわ
ち、小さい（短い）共役側のレンズから、スクリーン２
に一番近い、すなわち、大きな（長い）共役側のレンズ
までの距離が大きくなってしまい、装置中におけるレイ
アウトが難しくなってしまい、装置厚が厚くなってしま
う。そのため、ｄ／ｈの値は５未満であることが好適で
ある。ｄ／ｈの値が５になると、光路を垂直に曲げる平
面ミラー２６が２枚置けてしまうことになるため、その
分レンズ間隔が狭いものに対する利点が乏しいからであ
る。したがって、比ｄ／ｈが、２＜ｄ／ｈ＜５にあれ
ば、レイアウトが比較的簡単に装置厚を薄くすることが
できる。

【００６６】本実施例では、第２面と第３面との間、第
１１面と第１２面との間の２箇所にミラー挿入が可能で
あり、何れもＹＺ面内において光路を折り曲げている。
第２面と第３面との間の比ｄ／ｈの値は４．０８で、第
１１面と第１２面との間の比ｄ／ｈの値は２．６６であ
り、何れも上記関係を満足する。

【００６７】以上、１．８型（インチ）のＬＣＤ１９を
５０枚用いて、光学倍率は横方向が４．６０倍、縦方向
が６．８７倍の拡大投影光学系２０を用いて７０型（イ
ンチ）の大画面を構成する例を示した。

【００６８】次に、投影レンズ系２０の第２数値実施例
の構成パラメータを後記する。

【００６９】第１数値実施例と同様、物体面はスクリー
ン２、像面は表示素子１９に相当する。第２面、第４面
はＹ方向のみパワーを有するシリンドリカルレンズ２
１、２２のシリンドリカルレンズ面である。第１０面は
非球面であり、前記の式（Ａ）に基づき、非球面[2] で
提示している係数により定義される面である。この実施
例の光学系断面図を図９（ａ）（ＸＺ断面図）と図９
（ｂ）（ＹＺ断面図）に示す。

【００７０】ここでは、１．５型の表示素子１９を用い
た場合を考えており、スクリーン２側のレンズ面から表
示素子１９までのレンズ長が１００ｍｍとコンパクトで
ある。やはり５０枚のＬＣＤ１９を用い、スクリーン２
上で７０型を達成する。

【００７１】ＬＣＤ１９のサイズ：３０．５ｍｍ×２
３．７ｍｍをスクリーン２上でのサイズ：１６９ｍｍ×
１８９ｍｍに投影するので、光学倍率はＸ（横）方向は
５．５４倍、Ｙ（縦）方向は７．９７倍である。

【００７２】次に、拡大投影光学系２０の光学倍率につ
いて説明する。説明を簡単にするため、２型（インチ）
の表示素子を用いて７０型（インチ）の大画面を達成す
るため、いろいろの光学倍率の拡大投影光学系を考えて
みる。２型の表示素子の画素数としては、コストを考え
カラーフィルタを具備した比較的少ない画素数：５６０
画素（ＲＧＢ含）×２２０画素のデジタルカメラの表示
モニタに用いられているようなオーソドックスなＬＣＤ
を取り上げる。

【００７３】拡大投影光学系２０の光学倍率２倍とすれ
ば、スクリーン２上では４型（インチ）になる。７０型
（インチ）にするには、オーバーラップ分も見越して、
縦横方向それぞれ１８枚必要になる。したがって、計３
２４枚の表示素子１９が必要となり、画素数も約１００
０万画素以上で、電気的な処理も負荷が大きく、枚数も
非現実的な多さで、パネル間の調整や部品点数が多くな
り、かえってコスト高になってしまう。仮に、画素数を
現実的になものにするため、少し話が外れるが、２型
（インチ）からノートブックＰＣに用いられているよう
な１２型（インチ）のＶＧＡのＬＣＤパネルを考えてみ
ると、光学倍率２倍でスクリーン２上で２４型となり、
横方向３枚、縦方向３枚、計９枚で７０型、約２５０万
画素となる。垂直方向も約１４００画素となるが、近年
多画素化されてきており、ＳＶＧＡやＸＧＡが主流であ
る。そういった多画素のＬＣＤパネルを用いると、やは
りトータル画素数が多くなりすぎて電気処理が複雑困難
になってしまう。したがって、１２型のＬＣＤパネルを
用いることは得策ではないし、拡大投影光学系２０自体
が巨大なものとなってしまう。ＬＣＤパネルの画像を複
数の画像ブロックに分割して、画像ブロック毎に低倍率
でスクリーン２上に結像させる方法もあるが、それこそ
ブロック数が多くなり、結局電気処理が大変であり、ま
た、ブロック数が多い分、画像の重畳部（オーバーラッ
プ部）も多くなり、総画素数の低下、補正処理の複雑
化、また、レンズ点数の増加に繋がってしまう。

【００７４】以上のように、何れにしても光学倍率２倍
というのは、大型の画像表示装置を構成する上で不都合
が多い。

【００７５】光学倍率３倍の例を見てみる。２型のＬＣ
Ｄパネル１９がスクリーン２上で６型になるため、１２
枚×１２枚の計１４４枚用いることによって、７０型、
総画素数５００万画素が実現できる。ここで、画素数が
多すぎるのを防ぐため、垂直方向（縦方向）間引き処理
（２ライン同じ情報を出力）をすることによって１２０
０ラインとなり、水平方向（横方向）も適宜間引くこと
により、例えばＵＸＧＡ（１６００×１２００）等の表
示が可能となる。

【００７６】次に、光学倍率３倍の拡大投影光学系２０
の第３数値実施例の構成パラメータを後記する。

【００７７】第１実施例と同様、物体面はスクリーン
２、像面は表示素子１９に相当する。第２面、第１２面
は非球面であり、前記の定義式（Ａ）に基づき、非球面
[3] 、非球面[4] で提示している係数により定義される
面である。光学系の断面図を図１０（ａ）（ＸＺ断面
図）と図１０（ｂ）（ＹＺ断面図）に示す。ＸＺ断面図
は左右対称なため、半画角分しか光線を描いていない。
図１１〜図１３においても同じ。

【００７８】次に、光学倍率８倍の拡大投影光学系２０
の例を示す。２型のＬＣＤパネル１９がスクリーン２上
で１６型になるため、重畳部を考えれば５枚×５枚の計
２５枚用いることによって、７０型、総画素数１００万
画素となり、垂直方向が約１０００ラインとなり、例え
ばＨＤＴ等の表示が可能となる。光学倍率８倍の拡大投
影光学系２０の第４数値実施例の構成パラメータを後記
する。

【００７９】第１実施例と同様、物体面はスクリーン
２、像面は表示素子１９に相当する。第２面、第３面は
非球面であり、前記の定義式（Ａ）に基づき、非球面
[5] 、非球面[6] で提示している係数により定義される
面である。図１１（ａ）（ＸＺ断面図）と図１１（ｂ）
（ＹＺ断面図）に光学系断面図を示す。

【００８０】次に、光学倍率９倍の拡大投影光学系２０
の例を示す。２型のＬＣＤパネル１９がスクリーン２上
で１８型となる。４枚×４枚の計１６枚用いることによ
って７０型（インチ）となるが、垂直方向が１０００ラ
インに満たずに、総画素数も６４万画素と少ない。光学
倍率９倍の拡大投影光学系２０の第５数値実施例の構成
パラメータを後記するが、共役長が８２５ｍｍと長くな
り、図１のようなミラー３、４の折り返しにした場合、
９０°折り曲げミラー３からＬＣＤ１９までの長さが長
くなり、左右隣のユニットｕとの干渉が生じやすく、薄
型化にも一層の配慮が必要になってしまう。この実施例
の拡大投影光学系２０の図１０、図１１と同様の光学系
断面図を図１２に示す。

【００８１】以上のように、光学倍率２倍と３倍、８倍
と９倍とでは、装置構成上、仕様に大きな隔たりが出て
しまい、システム構成の自由度や製品としてのコストを
考えた場合、拡大投影光学系２０の光学倍率は３倍〜８
倍が望ましい。

【００８２】これまでは、表示素子１９として２型（イ
ンチ）を主に考えて説明をしてきたが、スクリーン２上
での最終的な大画面のサイズにある所望値がある場合、
上記のような光学倍率は、表示素子１９のサイズが変わ
った場合、必ずしも最適とは言えない。画像表示装置全
体の仕様を考えた場合、画素数や画像サイズ、コストや
装置厚等いろいろな要素があり、どの仕様を重視するか
によって最適な表示素子１９も異なる。ここではやはり
コストを考え、比較的画素数の少ない、ビデオカメラ等
のビューファンダに用いられている０．４４型、８００
画素（ＲＧＢ含）×２２５画素の１８万画素のＬＣＤを
取り上げた例を示し、拡大投影光学系２０の最適な光学
倍率を考える。

【００８３】表示素子１９のサイズは８．９６ｍｍ×
６．６６ｍｍであり、横８列、縦５列の５０枚使用し
て、１枚の１６：９のワイドアスペクト、７０インチの
大画面を構成したときに、横：縦のアスペクト比が０．
９：１の２１２ｍｍ×１８９ｍｍに変換して投影するこ
とによって、ＨＤＴＶがフルスペックで表示することが
可能になる。結果として、第６実施例の拡大投影光学系
２０の光学倍率は、横方向が２３．７倍、縦方向が２
８．４倍である。この第６数値実施例の拡大投影光学系
２０の構成パラメータを後記する。

【００８４】第６実施例の図１０〜図１２と同様の光学
系断面図を図１３に示す。第１実施例と同様、物体面は
スクリーン２、像面は表示素子１６に相当する。第７面
はＸ方向のみパワーを有するシリンドリカルレンズ２７
のシリンドリカルレンズ面であり、第１２面はＹ方向の
みパワーを有するシリンドリカルレンズ２８のシリンド
リカルレンズ面である。第２面、第３面は非球面であ
り、前記の式（Ａ）に基づき、非球面[9] 、非球面[10]
で提示している係数により定義される面である。なお、
第１３面と第１４面で与えられている平行平面板はロー
パスフィルタ２９である。

【００８５】ここで、表示素子１９のサイズと光学倍率
との関係に目を向ければ、表示素子１９のサイズによっ
て画素数が極端に変わらなければ、最終的な大画面の所
望のサイズに対する枚数は表示素子１９のサイズに余り
依存しない。すなわち、表示素子１９のサイズが小さけ
れば光学倍率は大きくなり、表示素子１９のサイズが大
きければ光学倍率は小さくなる。したがって、表示素子
１９のサイズと光学倍率には相関関係があり、表示素子
１９のサイズ（型；インチ）をＳ、拡大投影光学系２０
の光学倍率をβとした場合、Ｓとβの積、Ｓ・βには最
適範囲が存在する。

【００８６】２型の表示素子１９の光学倍率の最適値を
そのまま流用すると、６≦Ｓ・β≦１６という条件が導
かれる。

【００８７】上記０．４４型の実施例の場合、Ｓ・β
は、Ｘ（横）方向が１０．４、Ｙ（縦）方向が１２．５
であり、この条件を満足する。

【００８８】ここで、像面に相当する部分に配されてい
るＬＣＤ等の表示素子１９は、コスト的な面において、
また、画像表示装置全体の電気的な処理の負荷の観点か
ら、比較的少ない画素のものを用いる。しかしながら、
表示サイズが小さくスクリーン２上で画素構造としての
ブラックマトリクスが目立ってしまったりするため、滑
らかに表示されるようにデフォーカスした位置に表示素
子１９を配設するか、図１４（ａ）、（ｂ）に示したよ
うな、回折や複屈折を用いた種々のローパスフィルタ等
を用いることにより、より自然な映像表示が可能にな
る。図１４（ａ）は回折を用いたローパスフィルタ３１
を、図１４（ｂ）は複屈折を用いたローパスフィルタ３
２を示しており、入射光が回折や複屈折により複数の射
出光に分離されてズレのある像が重なって結像すること
によりローパスフィルタ効果を奏するものである。第６
実施例では、表示素子１９の直前にそのためのローパス
フィルタ２８を配置している。

【００８９】以上のように、比較的低画素の表示素子１
９を用いて、大画面の画像表示装置を構成する場合、拡
大投影光学系２０の光学倍率に最適な値の範囲が存在す
ることが分かる。

【００９０】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、発明の趣旨を逸脱しない範囲内にお
いて等価な光学性能を発揮するように構成してもよい
し、種々の変形や応用が可能であることは言うまでもな
い。

【００９１】以下に、上記の第１〜第６の数値実施例の
構成パラメータを示す。

【００９２】（第１数値実施例）面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ 380.25 1 ∞ 3.00 1.51633 64.1 2 Ｙ方向 57.62 60.00 Ｘ方向 ∞ 3 ∞ 4.53 1.51633 64.1 4 Ｙ方向 -117.62 0.20 Ｘ方向 ∞ 5 非球面[1] 5.40 1.51633 64.1 6 -380.77 0.20 7 18.90 4.48 1.51633 64.1 8 63.18 4.95 9 ∞（絞り面） 0.20 10 101.34 4.91 1.78470 26.3 11 11.00 37.50 12 -444.78 11.63 1.80518 25.4 13 -38.84 5.03 像面 ∞ 非球面[1] Ｃ = 0.040681 ｋ = 0.29229 A₄ =-5.14255×10^-4 A₆ =-3.22693×10^-6 A₈ = 2.07029×10^-8 A₁₀=-8.50585×10^-11 。

【００９３】（第２数値実施例）面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ 396.80 1 ∞ 2.43 1.51633 64.1 2 Ｙ方向 39.67 36.23 Ｘ方向 ∞ 3 ∞ 3.36 1.51633 64.1 4 Ｙ方向 -70.22 0.20 Ｘ方向 ∞ 5 39.87 4.30 1.48700 70.0 6 -317.15 0.20 7 12.08 5.38 1.48700 70.0 8 24.15 2.98 9 ∞（絞り面） 7.75 10 非球面[2] 1.50 1.58349 29.8 11 15.18 21.61 12 -145.88 10.05 1.80518 25.4 13 -27.13 4.00 像面 ∞ 非球面[2] Ｃ =-0.02981 ｋ =25.503 A₄ =-1.96129×10^-4 A₆ = 7.03950×10^-6 A₈ =-3.28462×10^-7 A₁₀=-5.43740×10^-9 。

【００９４】（第３数値実施例）面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ 220.00 1 11.85 5.00 1.51633 64.1 2 非球面[3] 12.42 3 -10.72 4.00 1.51633 64.1 4 -13.45 0.20 5 ∞（絞り面） 0.20 6 146.26 4.00 1.51633 64.1 7 -18.13 10.00 8 -15.99 1.50 1.80610 33.3 9 -77.86 8.00 1.71300 53.9 10 -21.58 59.89 11 95.61 7.00 1.51633 64.1 12 非球面[4] 7.78 像面 ∞ 非球面[3] Ｃ = 0.104651 ｋ = 0.138946 A₄ = 1.14289×10^-5 A₆ =-2.43428×10^-7 A₈ = 3.98745×10^-9 A₁₀=-2.52293×10^-11 非球面[4] Ｃ =-0.020 ｋ =-10.00 A₄ = 7.17403×10^-6 A₆ =-5.20456×10^-9 。

【００９５】（第４数値実施例）面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ 627.00 1 13.22 6.00 1.51633 64.1 2 非球面[5] 11.17 3 非球面[6] 4.00 1.51633 64.1 4 -18.37 0.20 5 ∞（絞り面） 0.20 6 104.29 4.00 1.51633 64.1 7 -18.59 0.20 8 28.35 2.71 1.80610 33.3 9 12.82 10.00 1.71300 53.9 10 20.22 51.12 11 186.73 5.40 1.51633 64.1 12 -50.00 5.00 像面 ∞ 非球面[5] Ｃ = 0.105282 ｋ = 0.046838 A₄ = 4.05217×10^-6 A₆ =-1.17959×10^-7 A₈ = 1.15706×10^-11 A₁₀= 7.30535×10^-12 非球面[6] Ｃ =-0.083069 ｋ =-0.011502 A₄ =-1.13759×10^-6 A₆ = 9.14895×10^-8 A₈ = 2.07833×10^-10 A₁₀=-4.27293×10^-12 。

【００９６】（第５数値実施例）面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ 715.00 1 14.55 6.00 1.51633 64.1 2 非球面[7] 12.80 3 非球面[8] 4.50 1.51633 64.1 4 -17.58 0.20 5 ∞（絞り面） 0.20 6 192.91 4.50 1.51633 64.1 7 -20.52 0.20 8 34.56 2.74 1.80610 33.3 9 14.86 11.25 1.71300 53.9 10 25.61 54.83 11 178.19 6.08 1.51633 64.1 12 -56.25 6.70 像面 ∞ 非球面[7] Ｃ = 0.095633 ｋ = 0.039270 A₄ = 3.34006×10^-6 A₆ =-7.83827×10^-8 A₈ = 1.66492×10^-10 A₁₀= 1.94613×10^-12 非球面[8] Ｃ =-0.079678 ｋ =-0.021072 A₄ =-1.52551×10^-7 A₆ = 5.90876×10^-8 A₈ = 1.68809×10^-10 A₁₀= 4.75328×10^-13 。

【００９７】（第６数値実施例）面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数物体面 ∞ 413.72 1 4.89 2.20 1.51633 64.1 2 非球面[9] 4.52 3 非球面[10] 2.00 1.51633 64.1 4 -3.32 0.10 5 ∞（絞り面） 0.50 6 ∞ 2.00 1.51633 64.1 7 Ｙ方向 ∞ 11.19 Ｘ方向 -84.38 8 47.88 1.50 1.80610 33.3 9 9.75 5.00 1.71300 53.9 10 -16.01 0.10 11 ∞ 2.70 1.51633 64.1 12 Ｙ方向 -28.15 1.00 Ｘ方向 ∞ 13 ∞ 5.75 1.51633 64.1 14 ∞ 4.44 像面 ∞ 非球面[9] Ｃ = 0.224091 ｋ =-0.483562 A₄ = 6.11842×10^-4 A₆ =-6.38789×10^-5 A₈ = 5.89310×10^-6 A₁₀= 6.36412×10^-7 非球面[10] Ｃ =-0.342841 ｋ =-7.663954 A₄ =-3.92228×10^-2 A₆ = 8.36646×10^-3 A₈ =-1.94470×10^-3 A₁₀= 1.88353×10^-4 。

【００９８】以上の本発明の画像表示装置は、例えば次
のように構成することができる。

【００９９】〔１〕表示素子と、その表示素子に表示
された画像を拡大し投影する拡大投影光学系とを具備
し、前記拡大投影光学系は、光学倍率βが、３≦β≦
８、であることを特徴とする画像表示装置。

【０１００】〔２〕複数の表示素子と、これら複数の
表示素子の像をスクリーン上に投影して全体として１枚
の画像を生成するべく、各表示素子に対応して配置され
た拡大投影光学系とを具備し、前記拡大投影光学系は、
光学倍率βが、３≦β≦８、であることを特徴とする画
像表示装置。

【０１０１】〔３〕複数の表示素子と、これら複数の
表示素子の像をスクリーン上に投影して全体として１枚
の画像を生成するべく、各表示素子に対応して配置され
た拡大投影光学系とを具備し、前記表示素子の対角線上
の長さをＳ（インチ）とした場合、前記拡大投影光学系
は、光学倍率βとＳとの積が、６≦Ｓ・β≦１６、であ
ることを特徴とする画像表示装置。

【０１０２】〔４〕前記拡大投影光学系は、表示素子
と投影した画像のアスペクト比を変換するアナモルフィ
ック光学系であることを特徴とする上記１から３の何れ
か１項記載の画像表示装置。

【０１０３】〔５〕前記アスペクト比の変換は、Ｘ方
向の光学倍率がβx 、Ｙ方向の光学倍率がβy とした場
合、βy ／βx ＜１. ６、であることを特徴とする上記
４記載の画像表示装置。

【０１０４】〔６〕前記アナモルフィック光学系は、
自由曲面を含む光学系であることを特徴とする上記４記
載の画像表示装置。

【０１０５】〔７〕前記拡大投影光学系は、シリンド
リカルレンズを含むことを特徴とする上記１から３の何
れか１項記載の画像表示装置。

【０１０６】〔８〕前記拡大投影光学系は、同方向の
パワーを有する２枚のシリンドリカルレンズを含むこと
を特徴とする上記７記載の画像表示装置。

【０１０７】

〔９〕前記シリンドリカルレンズは、前
記拡大投影光学系の光学倍率の大きい成分側にパワーを
有するシリンドリカルレンズであることを特徴とする上
記７に記載の画像表示装置。

【０１０８】〔１０〕前記拡大投影光学系は、大きな
共役側のレンズから表示素子の間に、少なくとも１枚の
平面ミラーが配設されていることを特徴とする上記１か
ら３の何れか１項記載の画像表示装置。

【０１０９】〔１１〕前記拡大投影光学系は、前記平
面ミラーは前記拡大投影光学系中のレンズとレンズの間
に配され、前記レンズ間の間隔ｄは、向かい合うレンズ
面を通過する光線の中最軸外の光線高（前記最軸外の光
線がレンズを通過する位置の前記拡大投影光学系の光軸
からの距離：このとき光線高はミラーで光路を折り曲げ
る前の光軸と後の光軸が張る断面方向において一番光軸
からの距離が大きい光線高）で、どちらか一方の面の中
大きな値をｈとした場合、比ｄ／ｈが、２＜ｄ／ｈ＜
３、を満足することを特徴とする上記１０記載の画像表
示装置。

【０１１０】

【発明の効果】以下、本発明の第１から第１１の発明の
効果を説明する。

【０１１１】以上を説明したように、第１の発明の画像
表示装置によれば、拡大投影光学系の光学倍率βを３倍
〜８倍とすることにより、レンズ枚数が少なく、コスト
を抑えたかたちで薄型の画像表示装置の達成が可能とな
る。

【０１１２】第２の発明の画像表示装置によれば、第１
の発明に加えて表示素子を複数用いることにより、薄型
で大画面の画像表示装置を実現することができる。

【０１１３】第３の発明の画像表示装置によれば、表示
素子の対角線上の長さをＳ（型；インチ）とした場合、
拡大投影光学系の光学倍率βとの積Ｓ・βが６以上１６
以下とすることにより、任意の小型パネルを使用した場
合でも、薄型で低コストな大画面画像表示装置の達成が
可能となる。

【０１１４】第４の発明の画像表示装置によれば、拡大
投影光学系がアナモルフィック光学系であることによ
り、表示素子の画素数の縦方向と横方向の比がどんなも
のであっても、任意のアスペクト比での画像表示装置が
達成できる。

【０１１５】第５の発明の画像表示装置によれば、拡大
投影光学系のアナモルフィック光学系の光学倍率が、Ｘ
方向βx 、Ｙ方向βy とした場合、βy ／βx ＜１. ６
とする場合、結像性良く任意のアスペクト比でのスクリ
ーンへの投影が可能となる。

【０１１６】第６の発明の画像表示装置によれば、自由
曲面を含むアナモルフィック光学系とすることにより、
結像性良く、また、レンズ枚数を少なく、任意のアスペ
クト比変換を行っての投影が可能となる。

【０１１７】第７の発明の画像表示装置によれば、拡大
投影光学系がシリンドリカルレンズを含むことにより、
製作性が良い、簡単なレンズ構成で、任意のアスペクト
比変換をおこ行っての投影が可能となる。

【０１１８】第８の発明の画像表示装置によれば、拡大
投影光学系が同方向のパワーを有する２つのシリンドリ
カルレンズを含むことにより、製作性が良く、かつ、結
像性良く、任意のアスペクト比変換を行っての投影が可
能となる。

【０１１９】第９の発明の画像表示装置によれば、拡大
投影光学系がシリンドリカルレンズが拡大投影光学系の
光学倍率の大きい成分側にパワーを有するものであるこ
とにより、パワーの大きい成分側の面数を多くすること
ができるため、収差を補正しやすく、任意のアスペクト
比変換を行っての投影が可能となる。

【０１２０】第１０の発明の画像表示装置によれば、拡
大投影光学系の大きな共役側のレンズから表示素子の間
に少なくとも１枚の平面ミラーを配設することにより、
装置内でのレイアウトの自由度が向上し、薄型で大画面
の画像表示装置を実現することが可能となる。

【０１２１】第１１の発明の画像表示装置によれば、平
面ミラーが拡大投影光学系中のレンズとレンズの間に設
けられ、レンズ間の間隔ｄは、向かい合うレンズ面を通
過する光線の中最軸外の光線高（最軸外の光線がレンズ
を通過する位置の拡大投影光学系の光軸からの距離：こ
のとき光線高はミラーで光路を折り曲げる前の光軸と後
の光軸が張る断面方向において一番光軸からの距離が大
きい光線高）で、どちらか一方の面の中大きな値をｈと
した場合、比ｄ／ｈが、２＜ｄ／ｈ＜３であることによ
り、合理的なレイアウトが可能となり、比較的簡単に薄
型の大画面画像表示装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の画像表示装置の１ユ
ニットの光学系及びミラーの配置例を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施形態の画像表示装置のスク
リーン上に投影される画像の様子を示す図である。

【図３】光源から光ファイバーで導光し照明光学系によ
ってＬＣＤを均一に照明する様子を示す図である。

【図４】本発明の第１実施例における拡大投影光学系の
レンズ構成を示す図である。

【図５】表示素子近傍に配するＮＤフィルタの構成を示
す図である。

【図６】スクリーンに使用する両面レンチキュラーレン
ズの構成を示す図である。

【図７】画像表示装置のアスペクト比の自由度を示すた
めに画像表示装置の形状の例を示す図である。

【図８】光路折り曲げミラーの配設例を示す図である。

【図９】本発明の第２実施例における拡大投影光学系の
レンズ構成を示す図である。

【図１０】本発明の第３実施例における拡大投影光学系
のレンズ構成を示す図である。

【図１１】本発明の第４実施例における拡大投影光学系
のレンズ構成を示す図である。

【図１２】本発明の第５実施例における拡大投影光学系
のレンズ構成を示す図である。

【図１３】本発明の第６実施例における拡大投影光学系
のレンズ構成を示す図である。

【図１４】ローパスフィルタの例を示す図である。

【図１５】画像表示装置を薄型化するための光路折り曲
げミラーの配設位置を説明するための図である。

【符号の説明】

ｕ…ユニットａ…画像ブロック１…拡大投影光学系部分２…スクリーン３…９０°折り曲げミラー４…平面ミラー１１…ランプ１２…集光レンズ１３…単一光ファイバー１４…光ファイバーバンドル１５…セパレータ１６…光ファイバーバンドル１７…角型ロッド１８…照明光学系１９…ＬＣＤ（表示素子）２０…拡大投影光学系２１、２２…シリンドリカルレンズ２３…ＮＤフィルタ２４…両面レンチキュラーレンズ２５…光路折り曲げミラー２６…平面ミラー２７、２８…シリンドリカルレンズ２９…ローパスフィルタ３１…回折を用いたローパスフィルタ３２…複屈折を用いたローパスフィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５２０ 1/13357 1/13357 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 ＥＨ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 ＡＦターム(参考） 2H087 KA06 KA07 LA28 NA02 PA05 PA06 PA17 PA18 PB06 QA02 QA05 QA12 QA14 QA21 QA22 QA25 QA26 QA32 QA38 QA41 QA42 QA45 RA05 RA07 RA12 RA13 RA32 RA43 2H088 EA14 EA18 HA21 HA24 HA28 MA20 2H091 FA14X FA26X FA26Z FA41Z LA11 LA30 5C058 AA06 AB06 BA22 BA35 EA01 EA12 EA26 EA31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示素子と、その表示素子に表示された
画像を拡大し投影する拡大投影光学系とを具備し、前記
拡大投影光学系は、光学倍率βが、３≦β≦８、である
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】複数の表示素子と、これら複数の表示素
子の像をスクリーン上に投影して全体として１枚の画像
を生成するべく、各表示素子に対応して配置された拡大
投影光学系とを具備し、前記拡大投影光学系は、光学倍
率βが、３≦β≦８、であることを特徴とする画像表示
装置。
【請求項３】複数の表示素子と、これら複数の表示素
子の像をスクリーン上に投影して全体として１枚の画像
を生成するべく、各表示素子に対応して配置された拡大
投影光学系とを具備し、前記表示素子の対角線上の長さ
をＳ（インチ）とした場合、前記拡大投影光学系は、光
学倍率βとＳとの積が、６≦Ｓ・β≦１６、であること
を特徴とする画像表示装置。