JP3335008B2

JP3335008B2 - 画像投射装置

Info

Publication number: JP3335008B2
Application number: JP21156394A
Authority: JP
Inventors: 尊文大原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1994-09-05
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 2002-10-15
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: JPH0876055A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像投射装置に関し、
より詳細には、ビデオ映像やコンピュータ画像を投射す
る薄型画像投射装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、約４０インチ以上の画面の大きい
画像を再生する画像再生装置として、投射型方式のもの
が重畳、価格、大きさ、生産性、保守の点で有望視され
ている。中でも、原画像を液晶で透過光路を制御して形
成する方式は、ブラウン管（ＣＲＴ）を用いるものに比
べて上記の特徴を発揮するのに適している。従来の画像
投射装置では、原画像をスクリーンに投射結像させるに
当たり、レンズや平面反射鏡をたくみに用いて拡大に必
要な光路長を稼ぎながら、装置の大きさ、特に、奥行き
を薄く設計している。

【０００３】図５は、従来の液晶を用いた背面投射装置
の構成図で、図中、３１は液晶パネル、３２は収束レン
ズ系、３３は光源及び集光鏡、３４，３５は平面反射
鏡、３６．３７は虚像、３８．３９は光路、４０はスク
リーンである。液晶パネル３１には原画像が形成され
る。Ａ，Ｂは該液晶パネル３１の縁端部分であり、Ｃは
光学系の光軸部分にある画素である。収束レンズ系３２
は、光学系の収束レンズ系を代表するものである。光源
はハロゲンランプである。

【０００４】光源３３からでた光は、光軸にほぼ平行に
進み、液晶パネル３１に入射する。画素Ａ，ＢおよびＣ
から透過した光は、以下の投射光学系により、スクリー
ン４０上のＡ′，Ｂ′，Ｃ′に結像する。ここで、投射
光学系は、例えば、装置全体の奥行きを薄くするため、
平面反射鏡３４、３５からなっている。ここで、虚像３
６および３７は、スクリーン４０から見た液晶パネル３
１および収束レンズ系３２の虚像である。画素Ａ，画素
Ｂからでた光線は光路３８，３９を通りスクリーン４０
に結像する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、テレビジョンや
画像表示装置はますます大きな画角や高品位な再生画像
が要求されている。大型のスクリーンを有する画像投射
装置では、投射光学系に用いる反射鏡も大きくなり、特
に、スクリーンにむけて反射する平面反射鏡（図５の３
５）は、かなりの大きさの面積で、かつスクリーンに対
して平行でないため、画像投射装置の奥行きを薄くでき
ない。また、スクリーンの中央部分Ｃ′と縁端部分
Ａ′，Ｂ′に入射する光線の角度や光量が大きく異なる
ため、スクリーン上での輝度は非常に不均一であるとい
う問題点があった。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、投射光学系の反射鏡を分割することにより、
投射装置の形状を薄くし、スクリーン上での投射画像の
輝度の不均一を軽減するようにした画像投射装置を提供
することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、原画像をスクリーンに投射する画像投射
装置において、中心に寄った部分に重畳部をもつ原画像
が形成される液晶パネルと、前記原画像を構成する複数
の分割原画像群を、スクリーン上に結像させる光学系
と、前記液晶パネルの画素から来た光線を反射させると
共に、結像光学系での平面反射を複数に分割する複数の
平面反射鏡からなる平面分割反射鏡群と、前記複数の分
割原画像群のうち、一部の分割原画像からの光路長を残
りの分割原画像からの光路長と一致させるために、一部
の分割原画像の光路系に配置された光学素子群と、前記
平面分割反射鏡群からの光線が結像されるスクリーンと
を備え、前記平面分割反射鏡群の一部は隣接する平面反
射鏡の延長面よりスクリーン側に折れている分割面であ
ることを特徴とする。さらに、分割原画像群からの光線
群により構成される投射光路において、分割原画像間の
光線が互いに干渉しないように、複数の平面反射鏡間に
光路遮蔽板が配置されてなることを特徴とする。さらに
好ましい形態としては、前記分割原画像群をスクリーン
上に結像した、分割投射画像群を合成するために、前記
平面反射鏡群を併進、回転させる調整用機構系や、前記
分割原画像間の接合部分が、互いに重畳する部分につい
ては同一画素にフィルタをかけた構成としても良い。

【０００８】

【作用】前記構成を有する本発明の画像投射装置は、原
画像をスクリーンに投射し、結像光学系の平面反射を複
数の平面反射鏡群に分割して反射させる前記画像投射装
置において、平面反射鏡群の境界と対応させて分割した
原画像を構成する分割原画像群を、スクリーン上に結像
させる光学系を有し、また、分割原画像群をスクリーン
上に結像した分割投射画像群を補完合成するために、平
面反射鏡群を併進、回転させる調整用機構系を有し、ま
た、分割原画像間の接合部分が、互いに重畳する部分に
ついては同一画素にフィルターのかかった値とし、さら
に、投射光路において、分割原画像間の光線が互いに交
わった時に、原画像と比較して、再現性がわるい不要な
事象を引き起こす干渉をしないように光路遮蔽板を有し
ているので、画角が大きいにもかかわらず薄型で画面の
輝度が均一な実用的な表示装置が得られる。

【０００９】

【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１は、本発明による画像投射装置の一実施例を
説明するための構成図で、図中、１は液晶パネル、２は
収束レンズ系、３は光源及び集光鏡、４，５は平面反射
鏡（分割反射鏡）で群をなし、６，７は虚像、８は光
線、９は光学素子群、１０はスクリーン、１１，１５は
平面反射鏡（分割反射鏡）で別の群を成し、１２，１３
は虚像、１４，１６は光線である。

【００１０】液晶パネル１には原画像が形成される。
Ａ，Ｂは該液晶パネル１の縁端部分であり、Ｃは光学系
の光軸部分にある画素である。収束レンズ系２は光学系
の収束レンズ系を代表するものである。光源はハロゲン
ランプである。例えば、２分割した平面反射鏡４，１１
で、液晶原画像の画素Ａ−Ｃ、Ｂ−Ｃ間の画素から来た
光線を、次の例えば、２分割した平面反射鏡５と１５に
向けて反射する。平面反射鏡５により反射した液晶原画
像からの光線は、原画像の虚像６および収束光学系の虚
像７からの光線として、スクリーン１０に結像する。こ
こで原画像の画素Ａ，Ｃはスクリーン上でＡ′，Ｃ１′
に対応する。

【００１１】同様に、平面反射鏡１５により反射した液
晶原画像からの光線１４は、原画像の虚像１２および収
束光学系の虚像１３からの光線として、スクリーン１０
に結像する。ここで原画像の画素Ｂ，Ｃはスクリーン上
でＢ′，Ｃ２′に対応する。このように、平面反射鏡
５，１５を分割平面鏡にすることにより装置の奥行きを
薄型にでき、また光線８，１４の入射角をより垂直にで
きるので、スクリーン上での再生画像の輝度は均一にで
きる。

【００１２】光学素子群９は、画素Ａ−Ｃ間の分割原画
像群とスクリーンまでの光路長と、画素Ｂ−Ｃ間の分割
原画像とスクリーンまでの光路長を同じにするもので、
特定の分割原画像とスクリーンとの光路長のみに影響を
与えるものである。光学素子群９は、レンズ群や反射鏡
群でもよい。

【００１３】図２は、分割反射鏡を併進、回転させる機
構の実施例を示す図で、原画像の画像Ｃの結像Ｃ１′，
Ｃ２′を一致させるためのものである。図中、２０はピ
ニオン、２１はラック、２２はピニオン、２３はラッ
ク、２４は回転軸、２５はピニオン、２６はラック、２
７は光路遮蔽板で、その他、図１と同じ作用をする部分
は同一の符号を付してある。

【００１４】本実施例では、液晶分割原画像からの光線
群Ａ−ＣＣ１，ＣＣ２−Ｂは分割反射鏡４，１１に明確
に分かれて反射され、たがいに干渉しないように、光路
遮蔽板２７で分離されている。本実施例の説明では分割
反射鏡４，１１に適用しているが、分割反射鏡５，１５
に適用できることはもちろんである。図中、ピニオン２
０とラック２１は、分割反射鏡４を面に垂直に併進さ
せ、ピニオン２２とラック２３は、分割反射鏡４を面に
平行に併進させる。しかる後に、分割反射鏡１１に対し
ては回転軸２４を中心にピニオン２５とラック２６で別
の平面反射鏡群を構成する分割反射鏡４に相対的に回転
させることができる。

【００１５】図中のこれらの併進、回転機構は必ずしも
ピニオン、ラックを用いるものに限定するものではな
い。かかる併進、回転機構を用いて液晶分割原画像から
の光路群Ａ−ＣＣ１，ＣＣ２−Ｂの投射画像を互いに独
立に変えることが出来、スクリーン１０での分割投射画
像群を合成し、もとに原画像に相似な画像として再生す
ることができる。

【００１６】図３は、本発明の液晶原画像の形成に関す
る実施例を示す図である。ここで、Ａ−Ｂは代表的な水
平走査線上の点で、原画像は二つ以上の原画像群に分割
されており、Ｄ１線とＤ２線上の画素は同じ成分であ
る。分割原画像をスクリーン上でＤ１線とＤ２線に対応
する投射画像で一致させやすくするために、スクリーン
上で互いに重複する画像部分Ｄ１−ＣＣ１，ＣＣ２−Ｄ
２を有する。

【００１７】図４（ａ）〜（ｃ）は、分割原画像を作成
する液晶板断面図及びフィルタを示す図で、図４（ａ）
は原画像を作成する液晶板のうちのガラス板に挟まれた
液晶部分の断面図、図４（ｂ）は原画像Ａ−ＣＣ１にか
けるフィルタ、図４（ｃ）は原画像ＣＣ２−Ｂにかける
フィルタを各々示している。ここで、図２に示した分離
される光線群Ａ−ＣＣ１，ＣＣ２−Ｂは、各々点Ａから
点ＣＣ１までの画素からの光、及び点ＣＣ２から点Ｂま
での画素からの光により構成される。

【００１８】図４（ｂ），図４（ｃ）には、点Ａから点
ＣＣ１までの画素にかける光学的あるいは電気的な滑ら
かに変化するフィルタ、及び点ＣＣ２から点Ｂまでの画
素にかける光学的あるいは電気的な滑らかに変化するフ
ィルタを示す。ここで二つの光線群からの光が投射画像
としてスクリーン上で一致するのは液晶原画像の点Ｄか
らの光りである。点Ａ−ＣＣ１のあいだにある点Ｄ１の
像と、点ＣＣ２−Ｂの間にある点Ｄ２の像の光の強度
は、原画像を分割しないで投射してできた像の光の強度
と同じにする。このような構成の原画像とフィルタを用
いることにより、スクリーン上で違和感なく、分割投射
画像群を重畳することが出来る。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、原画像を分割し、分割投射画像群をスクリー
ン上で重畳合成する構造であるから、液晶画像投射装置
の奥行きを薄くすることが出来、また、スクリーン上に
投射する原画像の映像を分散させるので、スクリーン上
での再生画像の光の強度分布をより均一にすることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像投射装置の一実施例を説明す
るための構成図である。

【図２】本発明における分割反射鏡を併進、回転させる
機構を示す図である。

【図３】本発明における液晶原画像の形成に関する実施
例を示す図である。

【図４】本発明における分割原画像を作成する液晶板の
断面図及びフィルタを示す図である。

【図５】従来の液晶を用いた背面投射装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１…液晶パネル、２…収束レンズ系、３…光源及び集光
鏡、４，５…平面反射鏡（分割反射鏡）、６，７…虚
像、８…光線、９…光学素子群、１０…スクリーン、１
１，１５…平面反射鏡（分割反射鏡）、１２，１３…虚
像、１４，１６…光線。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原画像をスクリーンに投射する画像投射
装置において、中心に寄った部分に重畳部をもつ原画像が形成される液
晶パネルと、前記原画像を構成する複数の分割原画像群を、スクリー
ン上に結像させる光学系と、前記液晶パネルの画素から来た光線を反射させると共
に、結像光学系での平面反射を複数に分割する複数の平
面反射鏡からなる平面分割反射鏡群と、前記複数の分割原画像群のうち、一部の分割原画像から
の光路長を残りの分割原画像からの光路長と一致させる
ために、一部の分割原画像の光路系に配置された光学素
子群と、前記平面分割反射鏡群からの光線が結像されるスクリー
ンとを備え、前記平面分割反射鏡群の一部は隣接する平
面反射鏡の延長面よりスクリーン側に折れている分割面
であることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】分割原画像群からの光線群により構成さ
れる投射光路において、分割原画像間の光線が互いに干
渉しないように、複数の平面反射鏡間に光路遮蔽板が配
置されてなることを特徴とする請求項１記載の画像投射
装置。