JP2004519875A - 背面投射型テレビジョン受信機の薄型化のための光学的配置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばテレビジョン受信機である映像投射装置は、前面部と背面部を有する筐体（３６）と、映像を投射する投射陰極線管（３０）とを備える。スクリーン（３２）は、筐体の前面部に配設され、映像が投射される第１の面と、視聴者に見えるように映像を映し出す第２の面とを有する。ミラー（３５）は、筐体内に配設され、スクリーンの第１の面に光を反射する。投射陰極線管は、筐体の背面方向を向いてミラーに映像を投射する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、背面投射型テレビジョン受信機に関し、詳しくは、背面投射型テレビジョン受信機の筐体の厚さ（ｃａｂｉｎｅｔ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を薄くする（ｒｅｄｕｃｅ）光学部品の配置（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
背面投射型テレビジョン受信機（ｒｅａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ ｒｅｃｅｉｖｅｒ）は、特別な設置（ｓｐｅｃｉａｌ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）又は広い視聴空間（ｖｉｅｗｉｎｇ ａｒｅａｓ）を必要とすることなく、大きな表示画面を実現できるため、広く普及している。これらの背面投射型テレビジョン受信機においては、３つの陰極線管（赤、緑、青）がミラーに画像を投射し、この画像が反射（及び拡大）されて、表示スクリーン上に映し出される。この表示スクリーンは、例えば、散光器（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）と組み合わせられたフレネルレンズを備える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、スクリーン上の画像の明度及び解像度が改善され、背面投射型テレビジョン受信機を以前より近い距離から視聴することができるようになった。この結果、背面投射型テレビジョン受信機をより狭い部屋に設置することができるようになったが、このような環境では、背面投射型テレビジョン受信機の筐体の寸法の小型化が重要となっている。特に、筐体の奥行き（ｄｅｐｔｈ）が深いと、多くの環境において、背面投射型テレビジョン受信機を設置できなくなる。筐体の奥行きは、スクリーンと陰極線管との間の水平距離によって制限される。すなわち、筐体の奥行きを浅くするためには、陰極線管とスクリーンとを可能な限り近く配設する必要がある。
【０００４】
したがって、背面投射型テレビジョン受信機において、陰極線管とスクリーンとの間の距離を短くできる光学部品の配置（ｏｐｔｉｃａｌ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の実現が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る映像投射装置は、前面部と背面部を有する筐体と、映像を投射する投射陰極線管とを備える。更に、映像投射装置は、筐体の前面部に配設され、映像が投射される第１の面と、視聴者に見えるように映像を映し出す第２の面とを有するスクリーンを備える。ミラーは、筐体内に配設され、スクリーンの第１の面に光を反射する。投射陰極線管は、筐体の背面方向を向いてミラーに映像を投射する。
【０００６】
本発明の一具体例においては、ミラーと投射陰極線管は、互いに一致する光軸を有する。
【０００７】
また、本発明の他の具体例においては、ミラーの光軸とスクリーンの光軸は、互いに４５°の角度を形成する。
【０００８】
これに代えて、ミラーの光軸とスクリーンの光軸は、互いに４５°より小さい角度を形成してもよい。
【０００９】
更に、本発明の一具体例においては、投射陰極線管の少なくとも一部は、スクリーンより前方に突き出ていてもよい。
【００１０】
更に、本発明の一具体例においては、投射陰極線管とミラーとの間の光路上に発散レンズを配設してもよい。
【００１１】
また、本発明の一具体例においては、投射陰極線管は、テレビジョン画像信号が供給され、テレビジョン画像を投射するテレビジョン投射陰極線管であってもよい。
【００１２】
ミラーは、平面ミラーであってもよく、球面ミラーであってもよく、非球面ミラーであってもよい。球面ミラー又は非球面ミラーは、フレネルミラーであってもよい。
【００１３】
また、本発明の他の具体例として示される映像投射装置は、前面部と背面部を有する筐体と、映像を投射する投射陰極線管とを備える。更に、この映像投射装置は、筐体の前面部に配設され、映像が投射される第１の面と、視聴者に見えるように映像を映し出す第２の面とを有するスクリーンを備える。第１のミラーは、筐体内に配設され、スクリーンの第１の面に光を反射する。第２のミラーは、筐体内に配設され、第１のミラーに光を反射する。投射陰極線管は、筐体の前面方向を向いて第２のミラーに映像を投射する
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、従来の投射型テレビジョン受信機を示している。投射陰極線管１０は、投射陰極線管１０の前方に配設されている平凸光学レンズ（ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ ｏｐｔｉｃａｌ ｌｅｎｓ）１１（以下、単に光学レンズ１１という。）を介して画像を投射する。図１では、１個の陰極線管のみを示しているが、通常、３個の陰極線管が用いられていることは当業者に周知である。投射陰極線管１０には、周知の手法により投射陰極線管１０に動作電圧及びビデオ情報を供給するシャーシ（図示せず）が接続されている。光学レンズ１１の焦点距離は、投射陰極線管１０により生成された画像がスクリーン１２上に（反転して）映し出されるように選択されている。図１に示すように、投射陰極線管１０、光学レンズ１１及びスクリーン１２のそれぞれの光軸は、全て互いに一致している。スクリーン１２は、光学レンズ１１からの光が入射され、透過する。このように、投射陰極線管１０によって生成された画像を表す光は、光学レンズ１１を介してスクリーン１２に投射され、これによりスクリーン１２に画像が表示される。このような光学部品の従来の配置において、スクリーン１２に映し出される画像の寸法を大きくするためには、光学レンズ１１とスクリーン１２の間の距離を大きくしなくてはならず、したがって、筐体の奥行きを深くする必要がある。
【００１５】
図２は、本発明の理解を助けるために、周知の平面ミラー（ｐｌａｎａｒ ｍｉｒｒｏｒ）の動作原理を説明する図である。オブジェクト２１は、ミラー２０の前方に距離ｘ離れた位置に位置している。ミラー２０は、オブジェクト２１の虚像（ｖｉｒｔｕａｌ ｉｍａｇｅ）２２を形成する。図２に示すように、虚像２２は、ミラー２０の後方に距離ｘ離れた位置に位置し、オブジェクト２１と同じ寸法を有している。幾何光学の原理に基づいて像の位置を特定するために、虚像を元のオブジェクトと同等に取り扱うことができる。すなわち、虚像は、後続のミラー又はレンズに対して、仮想オブジェクトとして振る舞う。
【００１６】
図３は、本発明に従って配置された光学部品の第１の配置例を有する投射型テレビジョン受信機の構成を示している。筐体３６内には平面ミラー３５が配設されており、平面ミラー３５の反射面は、スクリーン３２の方向に向けられている。平面ミラー３５によって画定される平面は、スクリーン３２によって画定される平面に対して、４５°の角度を形成している。投射陰極線管３０は、平面ミラー３５の鏡面に画像を投射するように、平面ミラー３５の鏡面に向けて配設されている。投射陰極線管３０は、投射陰極線管３０（関連する光学レンズを含む）の光軸は、平面ミラー３５の鏡面の光軸に平行となるように配設されている。更に、投射陰極線管３０は、平面ミラー３５が図１に示す投射陰極線管１０に対応する位置に投射陰極線管３０の虚像３４を形成するような位置に配設されている。したがって、図２を用いて説明したように、投射陰極線管３０と平面ミラー３５によってスクリーン３２上に映し出される画像は、スクリーンの光軸に一致した光軸を有する投射陰極線管とレンズの配置で形成される画像と同一の画像である。すなわち、スクリーン３２にとって、平面ミラー３５から入射される投射陰極線管３０の虚像３４は、仮想オブジェクトとして機能する。
【００１７】
本発明の主な利点は、図３に示すような構成では、図１に示すような構成に比べて、スクリーンと投射陰極線管間の水平距離が短くなるため、図３に示すような構成によって、筐体の奥行きを図１に示す構成より浅くできるという点である。勿論、図３に示すように、虚像３４は、筐体３６の外部に位置することができる。
【００１８】
本発明の第２の具体例を図４に示す。この具体例は、平凸レンズ又は発散レンズ４３をミラー４５と投射陰極線管４０の間に配設した点を除いて、図３に示す具体例と同様の構成を有する。発散レンズ４３は、スクリーン４２と、投射陰極線管４０の仮想オブジェクト４４との間の距離を大きくする効果を有する。したがって、発散レンズ４３を設けることにより、発散レンズ４３を設けない場合に比べて、投射陰極線管４０をその光軸に沿って、ミラー４５により近づけて配設することができる。
【００１９】
図３に示す具体例における筐体の奥行きは、ミラー３５とスクリーン３２の間の最大水平距離によって決定される。この距離は、ミラー３５とスクリーン３２との間の角度を小さくすることにより、ミラー３５をスクリーン３２に近づけて、短くすることができる。このような具体例を図５に示す。この具体例では、ミラー５５の面とスクリーン５２の面とによって形成される角度が４５°より小さい。投射陰極線管５０の虚像５４がスクリーン５２の光軸に沿った位置にくるようにするためには、投射陰極線管５０の少なくとも一部をスクリーン５２の前方に位置させる必要があり、したがって、スクリーン５２の下側の筐体部分を、スクリーン５２より前方に突き出すように厚くする必要がある。このため、この具体例では、投射陰極線管５０が収納されている筐体５６の底部５６ｂの奥行きを厚くすることにより、スクリーン５２を含む筐体５６の上部５６ａの厚みを図３に示す具体例より薄くすることができる。空間的な考慮においては、主にスクリーン５２と、筐体５６が設置される壁面との間の距離が重要であるため、このような構成は、多くの場合において有益である。視聴者は、スクリーン５２の間近に座ることはないため、投射陰極線管５０を収納する筐体５６の底部５６ｂが前方に突き出ていることは、大きな問題にならない。
【００２０】
図６に示す具体例では、先の具体例における平面ミラーが球面ミラー６５に置き換えられている。図７は、平面ミラーを球面ミラーに置き換えることによる、投射陰極線管とこれに付随する光学レンズの虚像への影響を説明する図である。虚像（破線により示す）７３は、平面ミラーが採用された場合の投射陰極線管７０の虚像の位置を示している。一方、虚像７３’は、平面ミラーを球面ミラー７５に置き換えた場合の、投射陰極線管７０の虚像の位置を示している。図７に示すように、球面ミラー７５を採用することにより、球面ミラー７５と虚像７３’の間の距離が大きくなる。したがって、図６に示すように球面ミラー６５を採用することにより、スクリーン６２と、投射陰極線管６０の仮想オブジェクト６４との間の距離が大きくなる。したがって、球面ミラー６５を採用することにより、平面ミラーを採用した場合に比べて、投射陰極線６０を球面ミラー６５の光軸に沿って球面ミラー６２に近づけることができる。ここでは、図６に示すミラー６５を球面ミラーとして説明したが、ミラー６５は、スクリーン上の画像のデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓｉｎｇ）を最小化するように選択された曲率を有する非球面レンズであってもよい。
【００２１】
図８に示す具体例では、第２のミラー８６を設けている。第２のミラー８６は、投射陰極線８０の像を第１のミラー８５に反射するために設けられており、このため、この具体例では、投射陰極線８０を後方ではなく、前方に向けて配設することができる。第２のミラー８６と投射陰極線８０は、第２のミラー８６が図５に示す投射陰極線管５０に対応する位置に投射陰極線８０の虚像８７を形成するように配設されている。この具体例では、投射陰極線８０のために、筐体８８の一部の奥行きを厚くする必要がないため、図５に示す筐体５６のように、突き出た底部５６ｂを設けなくてもよい。このような構成により、虚像８７の一部又は全部を筐体の外側に位置させることができる。尚、図８に示す第１のミラー８５は、平面ミラーであるが、これに代えて、図６を用いて説明したような球面ミラー又は非球面ミラーを採用してもよい。幾つかの具体例においては、図６を用いて説明した球面ミラー又は非球面ミラーをフレネルミラー（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｍｉｒｒｏｒ）に置き換えてもよい。当業者に周知のように、フレネルミラーは、凸面ミラー又は凹面ミラーとして振る舞う平面ミラーであり、フレネルミラーを用いることにより、比較的大きな球面ミラーに付随する寸法、重量及び製造の困難性に関する問題を回避することができる。
【００２２】
以上、本発明の具体例を例示的に説明したが、上述の開示によって、本発明の具体例の修正例及び変形例が容易に想到され、これらの修正例及び変形例は、本発明の趣旨及び意図された範囲から逸脱することなく、添付の請求の範囲に包含される。例えば、本発明は、液晶表示装置を採用した映像投射装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来の投射型テレビジョン受信機を示す図である。
【図２】
平面ミラーと、実体オブジェクト及び仮想オブジェクトを示す図である。
【図３】
本発明に基づく光学的構成体の第１の具体例を含む投射型テレビジョン受信機を示す図である。
【図４】
本発明の変形例を示す図である。
【図５】
本発明の変形例を示す図である。
【図６】
本発明の変形例を示す図である。
【図７】
平面ミラーを球面ミラーに置き換えた場合における、虚像の位置への影響を説明する図である。
【図８】
本発明の変形例を示す図である。

Claims (37)

1. 前面部と背面部を有する筐体３６と、
   映像を投射する投射陰極線管３０と、
   上記筐体の前面部に配設され、映像が投射される第１の面と、視聴者に見えるように該映像を映し出す第２の面とを有するスクリーン３２と、
   上記筐体内に配設され、上記スクリーンの第１の面に光を反射するミラー３５とを備え、
   上記投射陰極線管は、上記筐体の背面方向を向いて上記ミラーに映像を投射することを特徴とする映像投射装置。
2. 上記ミラーと上記投射陰極線管は、互いに一致する光軸を有することを特徴とする請求項１記載の映像投射装置。
3. 上記ミラーの光軸と上記スクリーンの光軸は、互いに４５°の角度を形成することを特徴とする請求項１記載の映像投射装置。
4. 上記ミラーの光軸と上記スクリーンの光軸は、互いに４５°より小さい角度を形成することを特徴とする請求項１記載の映像投射装置。
5. 上記投射陰極線管の少なくとも一部は、上記スクリーンより前方に突き出ていることを特徴とする請求項４記載の映像投射装置。
6. 上記投射陰極線管と上記ミラーとの間の光路上に配設された発散レンズ４３を備える請求項１記載の映像投射装置。
7. 上記投射陰極線管は、テレビジョン画像信号が供給され、テレビジョン画像を投射するテレビジョン投射陰極線管であることを特徴とする請求項１記載の映像投射装置。
8. 上記ミラーは、平面ミラーであることを特徴とする請求項１記載の映像投射装置。
9. 上記ミラーは、球面ミラーであることを特徴とする請求項１記載の映像投射装置。
10. 上記ミラーは、非球面ミラーであることを特徴とする請求項１記載の映像投射装置。
11. 上記球面ミラーは、フレネルミラーであることを特徴とする請求項９記載の映像投射装置。
12. 上記非球面ミラーは、フレネルミラーであることを特徴とする請求項１０記載の映像投射装置。
13. 前面部と背面部を有する筐体８８と、
    映像を投射する投射陰極線管８０と、
    上記筐体の前面部に配設され、映像が投射される第１の面と、視聴者に見えるように該映像を映し出す第２の面とを有するスクリーン８２と、
    上記スクリーンの第１の面に光を反射する第１のミラー８５と、
    上記筐体内に配設され、上記第１のミラーに光を反射する第２のミラー８６とを備え、
    上記投射陰極線管は、上記筐体の前面方向を向いて上記第２のミラーに映像を投射することを特徴とする映像投射装置。
14. 上記第１のミラーの光軸と上記スクリーンの光軸は、互いに４５°の角度を形成することを特徴とする請求項１３記載の映像投射装置。
15. 上記第１のミラーの光軸と上記スクリーンの光軸は、互いに４５°より小さい角度を形成することを特徴とする請求項１３記載の映像投射装置。
16. 上記投射陰極線管と上記第１のミラーとの間の光路上に配設された発散レンズ４３を備える請求項１３記載の映像投射装置。
17. 上記投射陰極線管は、テレビジョン画像信号が供給され、テレビジョン画像を投射するテレビジョン投射陰極線管であることを特徴とする請求項１３記載の映像投射装置。
18. 上記第１のミラーは、平面ミラーであることを特徴とする請求項１３記載の映像投射装置。
19. 上記第１のミラーは、球面ミラーであることを特徴とする請求項１３記載の映像投射装置。
20. 上記第１のミラーは、非球面ミラーであることを特徴とする請求項１３記載の映像投射装置。
21. 上記球面ミラーは、フレネルミラーであることを特徴とする請求項１９記載の映像投射装置。
22. 上記非球面ミラーは、フレネルミラーであることを特徴とする請求項２０記載の映像投射装置。
23. 前面部と背面部を有する筐体８８と、
    第１の光軸を有し、映像を投射する投射陰極線管８０と、
    上記筐体の前面部に配設され、映像が投射される第１の面と、視聴者に見えるように該映像を映し出す第２の面と、該第１及び第２の面に直交し、上記第１の光軸一致しない第２の光軸を有するスクリーン８２と、
    上記筐体内に配設され、上記スクリーンの第２の光軸に一致する第３の光軸を有する上記投射陰極線管の虚像を形成する虚像形成手段８６とを備える映像投射装置。
24. 上記虚像形成手段は、上記筐体内に配設され、上記スクリーンの第１の面に光を反射するミラーを備え、上記投射陰極線管は、上記筐体の背面方向を向いて該ミラーに映像を投射することを特徴とする請求項２３記載の映像投射装置。
25. 上記ミラーは、第４の光軸を有し、上記投射陰極線管の第１の光軸と上記ミラーの第４の光軸は、互いに一致することを特徴とする請求項２４記載の映像投射装置。
26. 上記ミラーの第４の光軸と上記スクリーンの第１の光軸は、互いに４５°の角度を形成することを特徴とする請求項２４記載の映像投射装置。
27. 上記ミラーの第４の光軸と上記スクリーンの第１の光軸は、互いに４５°より小さい角度を形成することを特徴とする請求項２４記載の映像投射装置。
28. 上記投射陰極線管の少なくとも一部は、上記スクリーンより前方に突き出ていることを特徴とする請求項２４記載の映像投射装置。
29. 上記投射陰極線管と上記ミラーとの間の光路上に配設された発散レンズを備える請求項２４記載の映像投射装置。
30. 上記投射陰極線管は、テレビジョン画像信号が供給され、テレビジョン画像を投射するテレビジョン投射陰極線管であることを特徴とする請求項２４記載の映像投射装置。
31. 上記ミラーは、平面ミラーであることを特徴とする請求項２４記載の映像投射装置。
32. 上記ミラーは、球面ミラーであることを特徴とする請求項２４記載の映像投射装置。
33. 上記ミラーは、非球面ミラーであることを特徴とする請求項２４記載の映像投射装置。
34. 上記球面ミラーは、フレネルミラーであることを特徴とする請求項３２記載の映像投射装置。
35. 上記非球面ミラーは、フレネルミラーであることを特徴とする請求項３３記載の映像投射装置。
36. 上記虚像の少なくとも一部は、上記筐体の外部に位置していることを特徴とする請求項２３記載の映像投射装置。
37. 上記虚像形成手段は、上記筐体内に配設され、上記スクリーンの第１の面に光を反射する第１のミラーと、上記筐体内に配設され、上記第１のミラーに光を反射する第２のミラーとを備え、上記投射陰極線管は、上記筐体の背面方向を向いて上記第２のミラーに映像を投射することを特徴とする請求項２３記載の映像投射装置。