JP2007149403A - 投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
奥行き又は高さを低減し、コンパクトで薄型のプロジェクションＴＶを実現する。
【解決手段】
陰極線管６の蛍光面１の中心点１０１における法線（投射レンズ８の光軸１３と同軸）が、陰極線管６に内蔵された電子銃３の中心軸１２に対して所定角度θi傾斜しており、かつ蛍光面１の中心点１０１が電子銃３の中心軸１２の延長線に対してシフトするように配置する。蛍光面１で反抗された光はレンズ作用を有する凹形状の前面ガラス８４を透過して当社レンズ８に入射される。これにより、陰極線管を用いた投射型表示装置において、そのセットの寸法をコンパクト化することが可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、陰極線管の映像を投射レンズによってスクリーン上に拡大投射するプロジェクションＴＶ等の投射型表示装置に関し、特に装置（セット）の奥行き又は高さを好適に縮小化するための技術に関する。

従来の投射型表示装置は、例えば特許文献１に記載されているように、陰極線管である投射管の中心軸と投射レンズの光軸が一致し、夫々が同一直線上に配置されている。

特開2000-294174号公報

上記特許文献１に記載のものでは、陰極線管と投射レンズとが同一直線上に位置しているため、陰極線管及び投射レンズの大きさやそれぞれの相対位置関係等の制約を受けやすく、セットをコンパクト化することが困難であった。特に従来の陰極線管は全長が長く、セットのコンパク化を実現する上で最大の制約要因となっていた。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであって、その目的は、陰極線管を用いた投射型表示装置において、好適にセットをコンパク化することが可能な技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、陰極線管の蛍光面の中心部における法線を、陰極線管の電子銃の中心軸に対して所定角度傾斜させるとともに、蛍光面の中心部を電子銃の中心軸に対して（特に画面垂直方向に）シフトさせたことを特徴とするものである。

上記所定角度を約３０°〜６０°としてもよい。また上記パネル部は、蛍光体で発光された光が透過され、かつレンズ作用を持つ蛍光面側に凸形状の前面ガラスが配置されており、この前面ガラスで上記投射レンズの一部を構成してもよい。また、陰極線管に設けられる偏向ヨークの前面先端部における中心軸点と前記蛍光面の中心部とを結ぶ直線が、電子銃の中心軸に対して傾斜されていてもよい。

また本発明は、上記レンズ作用を有する前面ガラスの対角有効径をΦ１、前記蛍光面から前記前面ガラスまでの光軸上の間隔をＬ１としたとき、以下の関係を満足する。

０．１５≦Ｌ１／Φ１≦０．４
更に、上記蛍光面の中心点と上記偏向ヨークの前面先端部に於ける中心軸点とを結ぶ直線と、電子銃の中心軸との角度をθ_OFFSETとしたとき、以下の関係を満足するようにしてもよい
１０°≦θ_OFFSET≦３０°

本発明によれば、セットの奥行き又は高さを低減することが可能となる。このため、よりコンパクトで薄型のプロジェクションＴＶが実現できる。更に、解像度が劣化する事なくハイフォーカスなセットが実現できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る投射型表示装置であるプロジェクションＴＶの構成を示す概略図を示している。図１（ａ）は、かかるプロジェクションＴＶを正面から見た図、図１（ｂ）は、かかるプロジェクションＴＶの垂直方向断面を側面から見た図である。

図１（ａ）及び（ｂ）において、プロジェクションＴＶ１１は、陰極線管６、投射レンズ８で構成される光学エンジン９、反射ミラー１４及びスクリーン７を備えている。投射レンズ８は、陰極線管６に結合されており、陰極線管の蛍光面１で形成された映像を拡大する。投射レンズ８で拡大された映像は、反射ミラー１４で折り返されてスクリーン７の背面に投射される。これにより、スクリーン７上に拡大された映像が表示される。尚、図１においては、陰極線管６及び投射レンズ８の組を１つしか示していないが、ＲＧＢ各色の映像を得るための３組の陰極線管６及び投射レンズ８を設けてもよい。この場合は、スクリーン７上にＲＧＢ各色の映像が合成されて１つのフルカラー映像が表示される。

図２は、図１（ｂ）に示された、本実施例に係る陰極線管６及び投射レンズ８の詳細を示す図である。図２に示されるように、陰極線管６は、蛍光体が形成された蛍光面を有するパネル部２、電子銃３を内蔵するネック部４、及びパネル部２とネック部４とを結合するためのファンネル部５を備える。そして、パネル部２とファンネル部５とで真空外囲器を構成している。

更にパネル部２は、上記蛍光面１の他に、該蛍光面１と対向して配置された前面ガラス８４、及び蛍光面１の背面に設けられた、該蛍光面１を冷却するための放熱部１５とを備えている。上記蛍光面１に電子銃３から射出された電子ビームが照射されると、蛍光面１の蛍光体が励起して発光する。この光は、前面ガラス８４を透過して投射レンズ８に入射する。図２に示されるように、前面ガラス８４は、蛍光面１側に凹を向けたメニスカス形状を持ち、負のレンズ作用を有している。

一方、ネック部４は、電子ビームを発生し収束作用を有する電子銃３、電子ビームを主偏向する偏向ヨーク１６、及び電子ビームを微小に偏向してＲＧＢの各電子ビームをスクリーン７上で合致させるためのコンザーゼンスヨーク２０を備えている。

ここで、本実施例では、図２に示されるように、蛍光面１の中心点１０１は、電子銃３の中心軸１２の延長線に対して垂直方向（映像の垂直方向）にシフトしている。更に、蛍光面１の中心点１０１と投射レンズ８の光軸１３は同一軸上、すなわち蛍光面１の中心点１０１における法線と投射レンズ８の光軸１３は同一軸にあって、その軸は電子銃３の中心軸１２に対し所定角度θiをもって傾斜している。

このように本実施例は、蛍光面１の中心点１０１における法線（投射レンズ８の光軸１３）と電子銃３の中心軸１２とが互いに傾斜しており、かつ蛍光面１の中心点１０１が電子銃３の中心軸１２に対しシフトして配置されている点に大きな特長がある。従って、陰極線管６を下向き（すなわち電子ビームがプロジェクションＴＶの下方に向かって放出するように）配置しても映像の光は上向きに投射される。

図１（ｂ）に示される反射ミラー１４に向けて映像光を投射する場合、従来のように投射レンズの光軸と電子銃の中心軸が一致するものを用いると、陰極線管及び投射レンズの光軸方向の寸法が大きい（陰極線管の中心軸方向の寸法＋投射レンズの光軸方向の寸法）ため、スクリーンより下方に位置する筐体の高さ寸法を小さくすることはできない。すなわち、従来の構成ではセットの高さを小さくすることは困難であった。しかしながら本実施例では、上述のように蛍光面１の中心点１０１における法線（投射レンズ８の光軸１３）と電子銃３の中心軸１２とが互いに傾斜しているため、陰極線管６及び投射レンズ８の光軸１３方向の寸法を短くすることができる。従って、セットの高さを小さくすることができる。更に本実施例では、蛍光面１の中心点１０１が電子銃３の中心軸１２に対しシフトされているため、偏向ヨークの前面先端部１６と蛍光面１の中心点１０１との距離を短くしつつ、上記角度θiを小さくすることが可能となる。従って、このような構成によれば、よりセットをコンパクト化することができる。上記角度θiが小さいほどセットをコンパクト化することが容易となるが、画像の歪及び陰極線管６と投射レンズ８との干渉を考慮して、角度θiは約３０°〜６０°の範囲であることが好ましい。しかしながらこれ以外の角度としてもよく、セットをよりコンパクトにするために、より小さな角度（例えば２０°）としてもよい。

また図２に示されるように、前面ガラス８４は、陰極線管６の真空外囲器を構成する一要素とされる同時にレンズ作用を有しており、投射レンズ８の一部としての働きも有している。すなわち、本実施例に係る投射レンズ８は、図２に示されるように、投射レンズ８の光出射側から蛍光面１に向かって順に配列された、第１レンズ８１、第２レンズ８２、第３レンズ８３、及び上述した前面ガラス８４で構成される第４レンズを含んで構成される。

このような光学システムにおいて、図３に示されるように、レンズ作用を有する前面ガラス８４の対角有効径をΦ１、蛍光面１からパネル面（前面ガラス８４の光入射面）までの、光軸１３方向の間隔をＬ１としたとき、本実施例では次の条件を満足するように構成する。

０．１５≦Ｌ１／Φ１≦０．４・・・数１
このようにすれば、電子ビーム１７が陰極線管６のガラス部に蹴られる事無く、同時に投射レンズ８の性能も満足出来る光学システムが実現できる。上述したような、本実施例の特徴は、電子銃３の中心軸１２の延長線上に蛍光面１の中心点１０１が存在せず、蛍光面１の中心点１０１と偏向ヨーク１６の前面先端部に於ける中心点とを結ぶ直線と、電子銃３の中心軸１２とが互いに傾斜されている。この傾斜角は、図２においてはθ_OFFSETで示されている。すなわち、本実施例では、電子銃３から蛍光面１の中心点１０１に向かう電子ビームは、電子銃３の中心軸１２に対して傾斜角θ_OFFSETを以って蛍光面１の中心点１０１に入射される。

具体的には、電子銃３によって収束された電子ビーム１７は、偏向ヨーク１６で偏向される前に予めスタティックマグネット２１によって上述した角度θ_OFFSET分、偏向されている。これにより、ダイナミックフォーカス電圧やキーストン図形歪の補正量を小さく出来、回路設計の簡易さや電力損失の低減等の点でメリットを有する。従って、角度θ_OFFSETの値をより大きくすれば上記メリットは大きくなる。しかしながら、角度θ_OFFSETをあまり大きくすると、上記間隔Ｌ１を大きくする必要が生じ、投射レンズ８の性能が著しく劣化される。このためθ_OFFSETは次の関係を満たすことが好ましい。

１０°≦θ_OFFSET≦３０°・・・数２
このようにすれば、上記した性能に大きな影響が出ないようになる。

図４は、本実施例に係る投射レンズ８の概略を示している。投射レンズ８は、前述したように前面ガラス８４を含め４枚のレンズで構成されている。ここで、第１レンズ８１の蛍光面１から離れている面（光出射面）を８１１面、蛍光面１に近い面（光入射面）を８１２面、同様に第２レンズ８２の光出射面を８２１面、光入射面を８２２面、第３レンズ８３の光出射面を８３１面、光入射面を８３２面、前面ガラス８４の光出射面を８４１面、光入射面を８４２面とする。図４で示されるように、第１レンズ８１の８１１面、８１２面と第２レンズ８２の８２１面は蛍光面１側に凹形状であり、第３レンズ８３の８３２面、前面ガラス８４の８４１面、８４２面は蛍光面１側に凸形状となっている。そして、第１レンズ８１及び第２レンズ８２は正の屈折力を有し、第３レンズ８３、前面ガラス（第４レンズ）８４は、負の屈折力を有する。これらレンズ素子のレンズ形状は、通常下記の数３で表わされる。

上記数３に示された各係数（１／ｃ、ｋ、Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ）の、各レンズ面における具体的な数値の一例を図７に示す。

上述した凸形状とは、数１でｃが正の場合を、凹形状とは式１でｃが負の場合を表わし、ｃは近軸曲率半径の逆数の値を示す。数１でＺ座標はレンズの光軸１３を軸としており、半径方向をｈ軸としている。本実施例に係る投射レンズ８の各レンズ面における近軸曲率半径ｃの極性を図５に示す。各レンズを本実施例のような形状とした場合、スクリーン７における像面収差が低減され、スクリーン７が平面の場合に良好な光学システムが構築できる。また本実施例にかかる投射レンズは、図５に示すように、投射レンズ８の縦断面Ａ-Ａ‘を対称面にして、第１レンズ８１、第２レンズ８２の組は蛍光面１側に向けて凹形状となっており、第３レンズ８３、前面ガラス８４の組は蛍光面１側に向けて凸形状となっている。すなわち、本実施例にかかる投射レンズは、縦断面Ａ-Ａ‘を対称面として凹凸が対称な関係になっている。

図８は、本発明の他の実施例を示す。図８に示された実施例が図１〜６に示された実施例と異なる点は、蛍光面１の放熱板１５側に例えばAl等から成るメタルバック膜１１１を、又投射レンズ８側に導電膜１１２を配置している点である。導電膜１１２及び／またはメタルバック膜１１１には、電子ビームを蛍光面１へ導くためのアノード電圧（陽極電圧）が印加される。このような構成とする事により陽極電圧を効率良く蛍光体１に印加出来ると同時に、例えばメタルバック膜１１１によって、蛍光面１で発光した光を反射させて投射レンズ８側に導くことが可能となる。よって、蛍光面１で発光したほぼ全光量を投射レンズ８側に導くことができ、輝度をより向上させる効果を有する。

このように、本実施形態によれば、陰極線管を用いたプロジェクションＴＶにおいて、また画像の歪や、解像度、フォーカス性能の低下を抑制しつつセットをコンパクト化することが容易となる。

本発明に係るプロジェクションＴＶの概略図 本実施例に係る光学エンジンの断面図。 前面ガラス８４の光学領域を示した図。 本実施例に係る投射レンズ８の断面図。 本実施例に係る投射レンズ８の各レンズ面における係数ｃの符合の一覧を示す図。 本発明に係る他の実施例を示す図。 本実施例に係る投射レンズ８のレンズデータの一例を示す図。 本発明に係る他の実施例を示す図

符号の説明

１…蛍光面、２…パネル部、３…電子銃、４…ネック部、５ファンネル部，６…陰極線管、７…スクリーン、８…投射レンズ、９…光学エンジン、８４…前面ガラス、１１…プロジェクションＴＶ、１２…電子銃の中心軸、１３…投射レンズの光軸、１４…反射ミラー、１５…放熱部、１６…偏向ヨーク、１７…電子ビーム、２０…コンバーゼンスヨーク

Claims (14)

1. 投射型表示装置において、
   電子銃を有するネック部、及び該電子銃からの電子ビームが照射されて発光する蛍光面を含むパネル部を含み、該パネル面に映像を形成される陰極線管と、
   前記陰極線管の前記パネル部に形成された映像を拡大するための投射レンズと、
   前記投射レンズで拡大された映像が投射されるスクリーンと、を備え、
   前記陰極線管の前記蛍光面の中心部における法線が、前記電子銃の中心軸に対して所定角度傾斜されており、かつ前記蛍光面の中心部が前記電子銃の中心軸に対してシフトされていることを特徴とする投射型表示装置。
2. 請求項１に記載の投射型表示装置において、前記所定角度が約３０°〜６０°であることを特徴とする投射型表示装置。
3. 請求項１に記載の投射型表示装置において、前記パネル部は、前記蛍光体で発光された光が透過されるレンズ作用を有する前面ガラスが設けられることを特徴とする投射型表示装置。
4. 請求項３に記載の投射型表示装置において、前記レンズ作用を有する前面ガラスは、前記蛍光面側に凸のメニスカス形状を有することを特徴とする投射型表示装置。
5. 請求項３に記載の投射型表示装置において、前記陰極線管は、前記パネル部と前記ネック部とを結合するためのファンネル部を更に含み、前記パネル部に設けられた前面ガラスと前記ファンネル部とにより真空外囲器を構成することを特徴とする投射型表示装置。
6. 請求項１に記載の投射型表示装置において、前記陰極線管は、前記電子銃からの電子ビームを偏向するための偏向ヨークを更に含み、該偏向ヨークの前面先端部における中心軸点と前記蛍光面の中心部とを結ぶ直線が、前記電子銃の中心軸に対して傾斜されていることを特徴とする投射型表示装置。
7. 投射型表示装置において、
   電子銃を有するネック部と、該電子銃からの電子ビームが照射される蛍光面及び該蛍光面に対向して配置された前面ガラスを有するパネル部と、該パネル部と該ネック部とを結合するためのファンネル部とを含む陰極線管と、
   スクリーンと、
   該陰極線管の蛍光面を物点にして前記スクリーンに結像させる投射レンズと、
   を備え、
   前記陰極線管に内蔵された電子銃の中心軸が前記投射レンズの光軸に対して傾斜しており、前記蛍光面で発光された光束が前記前面ガラスを通過して前記投射レンズに入射され、
   以下の関係を満足することを特徴とする投射型映像表示装置。
   ０．１５≦Ｌ１／Φ１≦０．４
   但し、上式において、Φ１は、前記レンズ作用を有する前面ガラスの対角有効径を示し、Ｌ１は、前記蛍光面から前記前面ガラスまでの光軸上の間隔を示す。
8. 請求項７に記載の投射型表示装置において、前記蛍光面の中心点が、前記電子銃の中心軸の延長線上よりも、画面垂直方向にシフトされていることを特徴とする投射型表示装置。
9. 請求項８記載の投射型表示装置において、前記陰極線管は、前記電子銃からの電子ビームを偏向するための偏向ヨークを更に含み、前記蛍光面の中心点と前記偏向ヨークの前面先端部に於ける中心軸点とを結ぶ直線と、前記電子銃の中心軸との角度θ_OFFSETが、以下の関係を満足することを特徴とする投射型表示装置。
   １０°≦θ_OFFSET≦３０°
10. 請求項８に記載の投射型表示装置において、前記前面ガラスは、レンズ作用を有しており、前記投射レンズは、該レンズ作用を有する前面ガラスを含む４枚のレンズ素子を備えることを特徴とする、投射型表示装置。
11. 請求項１０に記載の投射型表示装置において、前記投射レンズの光軸方向の中央を境にして、各レンズ面の近軸曲率半径の符合が変化することを特徴とする投射型表示装置。
12. 請求項８に記載の投射型表示装置において、前記前面ガラスはレンズ作用を有しており、前記投射レンズは、その光出射側から前記蛍光面側に向かって順に配置された、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ及び第４レンズを含み、
    前記第４レンズは、前記レンズ作用を有する前面ガラスであり、
    前記第３レンズ及び前記第４レンズが有する４つのレンズ面のうち、少なくとも３つのレンズ面は、その近軸曲率半径の符合が正であり、
    前記第１レンズ及び前記第２レンズが有する４つのレンズ面のうち、少なくとも３つのレンズ面は、その近軸曲率半径の符合が負であることを特徴とする映像表示装置。
13. 請求項８に記載の投射型表示装置において、前記陰極線管は、前記パネル部の前面ガラスと前記ファンネル部とにより真空外囲器を構成することを特徴とする投射型表示装置。
14. 請求項８に記載の投射型表示装置において、前記投射レンズの一部が、前記前面ガラス部の前面に光学的に張り合わされていることを特徴とする投射型表示装置。
    

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