JP2956149B2 - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JP2956149B2 JP2184807A JP18480790A JP2956149B2 JP 2956149 B2 JP2956149 B2 JP 2956149B2 JP 2184807 A JP2184807 A JP 2184807A JP 18480790 A JP18480790 A JP 18480790A JP 2956149 B2 JP2956149 B2 JP 2956149B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオ映像やコンピュータ画像等を表示す
る投射型表示装置に関する。なかでも、液晶ライトバル
ブ等を背面より斜めに投射する表示装置に関する。
〔従来の技術〕
近時、透過型または反射型ドットマトリックス液晶等
を用いた表示装置(以下ライトバルブと称する)を用
い、このライトバルブに表示される画像をスクリーンに
拡大投射して大画面として見せる拡大投射方式が着目さ
れている。
これはブラウン管(CRT)による画像表示には自ずと
大きさに限界があり、大画面化するにはブラウン管自体
の大型化を伴ない、実用上は40インチ程度の大きさが限
度となるためそれ以上の画像を得たいとの要求に応える
ためである。
一方、ライトバルブ自体を大面積化するには、製作の
うえで欠陥のない大型液晶表示装置を得ることは容易で
なく、仮に得られたとしてもきわめて高価になる。
このようなことから、透過型(または反射型)のライ
トバルブを用いてこれに表示される画像を拡大投射すれ
ば、画面の大きさに制約を受けず、迫力のある大画面を
得ることが可能である。
したがってライトバルブを用いて拡大投射する光学系
をキャビネット内に納め、キャビネットの前面に設けた
スクリーンに背面投射して、キャビネットの前面から拡
大画像を見ることができるようにしたディスプレイ型の
表示装置が提供されるに至っている。
この種のライトバルブを用いた従来の背面投射型表示
装置は、例えば実開平1−85778号公報にも見られるよ
うに、透過型液晶パネルに光源から照明を与え、この液
晶パネルに表示される画像を投射レンズにより拡大して
反射ミラーにより光路を変換させ、スクリーンの背面に
導く構造である。こうすることにより投射光学系はすべ
てキャビネット内に納められ、任意の場所へ移動が可能
であり、かつ明るい室内であってもスクリーン上の画像
を見ることができる。
しかし、上記従来のディスプレイ型の背面投射による
表示装置では、ライトバルブを透過した光束を反射ミラ
ーにより光路変換してスクリーンの背面に導く構造であ
るため、スクリーンに対し垂直な光軸をもって投射しな
いと台形歪などにより画像に歪みが生ずるので反射ミラ
ーの設置条件に大きな制約を受け、これに基因して投射
光学系が占める容積、特にスクリーンに対して奥行き方
向の寸法(キャビネットの厚さ)が増し、それ故薄型の
キャビネットによる背面投射型表示装置とすることがで
きない。
そこでこれを解決する手段として斜め投射方式が考え
られる。一般に傾いた物のレンズによる像はUSパテント
751,347号にT.Scheimpflugが示したように台形歪が発生
する。第12図において傾いた物面13はレンズ14により傾
いた像面15に結像する。その傾きの関係は第12図に示さ
れたように物面13とレンズ14と、像面15の延長線が一致
するようになる。レンズ14の像側焦点Fの光軸Zに対す
る垂線と像面15との交点をgとすると、第13図に示され
る正方形の物面上の像はレンズ14により第14図に示され
る台形に像面15上に結像する。
そこでこの台形歪を除去するために、第15図に示すよ
うにライトバルブ16と第一の投射レンズ17と第二の投射
レンズ19とスクリーン20を光軸Zに対して傾けて配置す
る。ここで、第一の投射レンズ17の像側焦点F1を通り第
一の投射レンズ17と平行な面と台形歪のある像面18との
交点g1と、第二の投射レンズ19の物側焦点F2′を通り第
二の投射レンズ19と平行な面と台形歪のある像面18との
交点g2′とを一致させる。
この時、例えば第16図で示される正方形のライトバル
ブの像は第一の投射レンズ17で第17図に示される台形歪
のある像になるが、第二の投射レンズ19でスクリーン20
上に第18図に示す台形歪のない像を結像する。そこで、
この投射光学系を第2図に示すように第一のミラー9と
第二のミラー10により折曲して、キャビネット7に納め
れば、薄型の背面投射型表示装置が構成できる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記投射光学系では台形歪を除去することが
できるが、たて方向と横方向の倍率の差、すなわち像の
間伸びが生ずる問題点がある。
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、
その目的とするところは、像の間伸びのない斜め投射の
表示装置を提供するところにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、光源からの光を変調する光変調手段と、前
記光変調手段の像を投射面に投射する投射手段とを備
え、前記投射手段の光軸と前記投射面とが垂直に交わら
ない投射型表示装置であって、前記投射手段は、前記光
変調手段により形成された像から台形歪のある像を形成
する第1の投射光学手段と、前記第1の投射手段により
形成された台形歪のある像から台形歪みのない像を形成
する第2の投射光学手段と、前記第2の投射手段により
形成された像の間伸びを補正する第3の投射光学手段と
を備え、前記第3の投射光学手段は、アナモルフィック
光学系であることを特徴とする。
〔作用〕
本発明の上記構成によれば、透過型あるいは反射型の
光変調手段の像は、第一の投射光学手段により台形歪の
ある像として結像し、前記台形歪のある像は第二の投射
光学手段により台形歪みのない像として結像され、少な
くとも一組のトーリックレンズ又は円柱レンズより成る
アナモルフィック光学系である第三の投射光学系によ
り、スクリーン上の投射像の間伸びは補正される。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。第1図は本
発明による斜め投射の光学系配置の実施例を示し、第3
図はライトバルブの像の例を示し、第4図は台形歪のあ
る中間像を示し、第5図は台形歪のないスクリーン上の
像を示している。第1図においてライトバルブ1と第一
の投射レンズ2と第二の投射レンズ4とスクリーン6
が、それぞれ光軸Zに対してφ123だけ傾い
ている。第三の投射光学系5は第二の投射レンズ4の近
傍に光軸にそってまたは、傾けて配置される。透過型ま
たは反射型のライトバルブ1の像はライトバルブに対し
て傾いた第一の投射レンズ2により台形歪のある中間像
3に結像する。中間像3の傾きは第12図と同様にして求
まる。その時、第3図に示されるライトバルブ1上の正
方形の像は、第一の投射レンズ2により第4図に示され
た台形に結像する。この台形歪のある中間像3に対して
第二の投射レンズ4とスクリーン6の傾きを第15図と同
様にして決め、第一の投射レンズ2の像側焦点F1を通り
第一の投射レンズ2と平行な面と台形歪のある中間像3
との交点g1と、第二の投射レンズ4の物側焦点F2′を通
り第二の投射レンズ4と平行な面と台形歪のある中間像
3との交点g2′とを一致させる。この時、台形歪のある
中間像3は第二の投射レンズ4によりスクリーン6上に
台形歪のない像として結像され、第三の投射光学系5に
よりx方向とy方向の倍率の差すなわち像の間伸びが補
正され、スクリーン6上に台形歪も間伸びもない像が第
5図のように結像される。
第一の投射レンズ2および第二の投射レンズ4は第10
図に示したごとく傾いた組合せレンズにより構成し、収
差の補正を行うこともできる。スクリーン6は背面投射
型テレビジョン等に使用されているリアスクリーンが使
用できる。これは拡散剤入り樹脂基材にレンチキュラー
レンズおよびフレネルレンズのシートを組み合わせて配
光特性を良好にしているものである。しかし、本発明の
ごとく斜めに投射する場合は、スクリーン6に投射され
る光束がその延長方向へ透過しないように、第11図に一
部を拡大表示するように、プリズムの全反射を用いて入
射される光束をスクリーン12の前面ほぼ直角方向に向か
わせるシートをレンチキュラーレンズのシートと組み合
せて配光特性を斜め投射に対して良好にしたスクリーン
を用いることが望ましい。
第6図および第7図は第三の投射光学系5の第1実施
例1で、第6図はyz断面図、第7図はxz断面図である。
二つのトーリックレンズをyz面およびxz面でほぼ共焦点
に成るように配置することにより、y方向とx方向の倍
率が違うアナモルフィック光学系を実現できる。この第
三の投射光学系5のy方向とx方向の倍率の比を第一の
投射レンズ2及び第二の投射レンズ4による像のy方向
とx方向の倍率の比の逆数にすれば、第三の投射光学系
5によりスクリーン6上の像の間伸びを補正することが
できる。
第8図および第9図は第三の投射光学系5の第2実施
例である。二つの円柱レンズをほぼ共焦点に成るように
配置する。本実施例のごとく、一方を正の屈折力を持つ
レンズ、他方を負の屈折力を持つレンズにすることによ
り、レンズの間隔を短かくすることができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば台形歪はないが、像
の間伸びのある斜め投射型表示装置に、間伸びを補正す
る投射光学手段を付加することにより、スクリーン上の
像の間伸びを補正する効果を有する。また、斜め投射し
ても画像に歪みが生じないので、キャビネットに組み込
んで背面投射型表示装置とするとき、キャビネットの容
積、特に奥行きを大幅に低減することが可能となり、コ
ンパクトな表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による斜め投射の光学系配置図。 1……ライトバルブ 2……第一の投射レンズ 3……台形歪のある中間像 4……第二の投射レンズ 5……第三の投射光学系 6……スクリーン 第2図は本発明による斜め投射光学系による背面投射型
表示装置の構成例の断面図。 7……キャビネット 8……投射光学ユニット 9……第一のミラー 10……第二のミラー 11……スクリーン 第3図、第4、第5図は本発明による第1図の各々ライ
トバルブ、中間像、スクリーン上での結像の説明図。 第6図および第7図は本発明による第三の投射光学系の
第1実施例の断面図。 第8図および第9図は本発明による第三の投射光学系の
第2実施例の断面図。 第10図は本発明に使用する第一の投射レンズおよび第二
の投射レンズの実施例の断面図。 第11図は本発明に使用するプリズムの全反射によるスク
リーンの断面の一部拡大図。 12……スクリーン 第12図は傾いた物面の結像の説明図である。 13……傾いた物面 14……レンズ 15……傾いた像面 第13図および第14図は第12図の物面および像面の結像の
説明図。 第15図は斜め投射光学系の断面図。 16……ライトバルブ 17……第一の投射レンズ 18……台形歪のある像面 19……第二の投射レンズ 20……スクリーン 第16図、第17図、第18図は各々第15図のライトバルブ、
台形歪のある像面、スクリーンの結像の説明図。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源からの光を変調する光変調手段と、 前記光変調手段の像を投射面に投射する投射手段とを備
    え、 前記投射手段の光軸と前記投射面とが垂直に交わらない
    投射型表示装置であって、 前記投射手段は、 前記光変調手段により形成された像から台形歪のある像
    を形成する第1の投射光学手段と、 前記第1の投射手段により形成された台形歪のある像か
    ら台形歪みのない像を形成する第2の投射光学手段と、 前記第2の投射手段により形成された像の間伸びを補正
    する第3の投射光学手段とを備え、 前記第3の投射光学手段は、アナモルフィック光学系で
    あることを特徴とする投射型表示装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の投射型表示装置において、
    アナモルフィック光学系は、少なくとも一組のトーリッ
    クレンズまたは円柱レンズを備えることを特徴とする投
    射型表示装置。
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