JPH02130541A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ディスプレイデバイスからの画像光を投影レ
ンズなどの第１の光学的手段で拡大投影した後、更に光
ファイバ束などの第２の光学的手段で拡大する投射型画
像表示装置に関する。

［従来の技術］ 従来の投射型画像表示装置は、例えば、第７図に示すご
と（、キャビネットｌ、陰極線管（ＣＲＴ）２、投影レ
ンズ３、反射鏡４．５、及びスクリーン６から構成され
ている。ＣＲＴ２、投影レンズ３は、紙面垂直方向に、
赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（ＢＪ用のものが、夫々、３個
並設されている。こうして、各ＣＲＴ２の管面上の画像
光が、対応する各投影レンズ３により所定の倍率で、反
射鏡４．５を介してスクリーン６上に投影される。

この場合、２枚の反射Ｒ４，５による２回反射型である
が、１枚による１回反射型、或は３枚以上による３回反
射型等の構成もある。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、こうした従来例では、スクリーン６とほぼ対向
する反射鏡５がスクリーンと同程度の大きさを有し、且
つその反射光をスクリーン６に所定の角度（代表的には
垂直）で投射するために成る角度傾けである。その結果
、キャビネット１の奥行り。は一定の寸法以上小さくな
らない、詳述すると、奥行Ｄ０を小さくするために反射
鏡５をスクリーン６に近づけても、第７図の鎖線で示す
ように上記傾き角度が大きくなり且つ反射鏡５′のサイ
ズが太き（なりその効果は小さい。その上、反射鏡５を
スクリーン６に近づけるといっても限界があるので、こ
の考え方はあまり期待できない。

これにより、限られたスペースに設置するために奥行Ｄ
Ｉｌｌを小さくして薄型化が切望される家庭用の投射型
画像表示装置ないしテレビジョンに対して、期待に答え
ることができない。

一方、ＣＲＴ２の管面からスクリーン６迄を光ファイバ
束なとで繋ぎ画像光を導（方式も考えられているが、こ
れでは光ファイバ束の配置や構造が複雑になってしまう
。特に、Ｒ，Ｇ、Ｂ用の３個のＣＲＴ２を並設するもの
においては、このことが顕著になる。これを回避するた
めに、管面にカラー表示するＣＲＴ２を１個設けてこの
管面とスクリーン６を光ファイバ束で結ぶことも考えら
れるが、これでは今度は明るい画面が確保できな（なる
。

従って、本発明は、薄型化を可能としつつ構造も複雑化
しない明るい画面の投射型画像表示装置を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の投射型画像表示装
置においては、ディスプレイデバイスからの画像光を第
１の光学的手段で一旦拡大投影し、更に、この拡大され
た画像光を光ファイバ束などの複数の光伝送体で拡大し
てスクリーンで画像表示している。

第１の光学的手段としては投影レンズがあり、第２の光
学的手段としては複数の光ファイバを遣宜束ねた形態の
光ファイバ束があり、投影レンズからの画像光を少なく
とも１枚の反射鏡で反射して光ファイバ束の入射面に投
射してもよい。

また、光ファイバ束の入射面と出射面との距離に対する
光ファイバ東の拡大率の比を、投影レンズの投射距離に
対する投影レンズの倍率の比より大とする、すなわち 光ファイバ束の拡大率（＝出射面サイズ／入射サイズ 光ファイバ束の入射面と出射面との距離≦レンズの　５ 〉　投影レンズの投射距離 とするのが好ましい。

〔作用〕

上記の如（構成された投射型画像表示装置では、ディス
プレイデバイスからの画像光を先ず第１の光学的手段で
拡大投影し、続いて１束状に配列された複数の光伝送体
の各々により画像光の各対応部分が導光されて束状光伝
送体群の出ｔｔ面で全画像光が拡大されて出射して（る
。

よって、２段構えで画像光が拡大される結果、画像光光
路が薄型のキャビネット内でも無理なく納め込まれて大
スクリーンないし大出肘面にも良好な画像表示ができる
。

例久ば、第１と第２の光学的手段との間の画像売先路内
に反射鏡などを配置しても、スクリーンないし出射面の
サイズに比して反射鏡のサイズが第２の光学的手段の拡
大倍率分小さくできてキャビネットの′４型化が可能と
なる。また、キャビネットの奥行寸法に大きく関係する
第２の光学的手段も、上記の如き構成としたので、これ
の拡大倍率に比して厚さを適当な小ささに設定でき、従
来例では達成できない薄型化が可能となる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例を示し、１１は投射型画像表
示装置のキャビネット、１２はＣＲＴ、１３は投影レン
ズ、１４は反射鏡、１５は第１のスクリーン、１６は光
ファイバ束、１７は第２のスクリーンである。

ＣＲＴ１２、投影レンズ１３は、第２図に示す如く、Ｒ
，Ｇ、Ｂ用のＣＲＴ１２ｒ、１２ｇ１２ｂ％Ｒ１Ｇ、Ｂ
用のレンズ１３ｒ、１３ｇ、１３ｂが夫々３個ずつ並設
されている。第２図は第１図を上から見た様子を示すが
、ただし反射ｍ　ｌ　４による反射を考慮しない同等な
光路として示しである。ＲとＢ用のレンズ１３ｒ１３ｂ
の光軸１８ｒ、１８ｂは、Ｇ用のレンズ１３ｇの光軸１
８ｇに対して所定角θを有して第１のスクリーン１５に
交差するよう配置されている。こうして、レンズ１３ｒ
、１３ｇ。

１３ｂにより、ＣＲＴ１２ｒ、１２ｇ１１２ｂの管面上
の画像光は第１のスクリーン１５上に重ね合わされて拡
大結像される。

第１のスクリーン１５は、第３図に示すように、人材ｆ
ｕｌｌの面にフレネルレンズ１５ａが形成され、これに
よりスクリーン面に対して所定の角度φ１、ψ１．φ１
、を有して入射して（る光線１８ｒ’　、１８ｇ’　、
１８ｂ’　がスクリーン面に対してほぼ垂直な方向に偏
向されて光フアイバ１６ａ内に入射するようになってい
る。

光ファイバ束１６は、第２図に示すように。

多数の光ファイバ１６ａを２次元的に東上に配列して成
るものである。光ファイバ１６ａは水平方向（矢印Ｈ）
及び唾直方向（矢印Ｖ）に、夫々、所定のピッチで配列
されている１例えば、ＣＲＴ１２において、走査線数５
００、走査線画素数５００にて画像光が形成されている
とすると、良好な画像表示が行なわれるためにナイキス
トの定理より光ファイバ束１６は、例えば、垂直方向１
０００、水平方向１０００、総数１００万本の光ファイ
バ１６ａから構成される。

第１のスクリーン１５に結像された画像光を更に拡大す
るために、光ファイバ１６ａのピッチは、入射面から出
射面に向けて、水平方向、垂直方向とも漸次大きくなる
様に設定される（第４図（ｄ））、光ファイバ１６ａの
径を略均一とすれば、入射面での光ファイバ１６ａの水
平方向及び垂直方向のピッチをＰＭ、ＰＶとするとき（
第４図（ａ）を矢印へ方向から見た第４図（ｂ））、出
射面では夫々ｎ　ｐｎ　、　ｎ　ｐｖとなる（第４図（
ａｌを矢印Ｂ方向から見た第４図（Ｃ））。このとき、
出射面の画像光は、入射面の画像光に対し、面積比でｎ
２倍に拡大される。

光ファイバ１６ａは、それらの間を充填する接着部１６
ｂにより相互位置関係が固定されて光ファイバ束１６を
形成している。接着部１６ｂは光フアイバ１６間の光の
クロストークをより確実に防止するために黒色に染色さ
れている光ファイバ束１６の出射面前方に置かれた第２
のスクリーン１７は１表示画像の視野特性をよくするた
めに拡散剤を混入した透明アクリル樹脂から形成されて
いる。

以上の構成の本実施例の作用について説明する。

ＣＲＴ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂからの画像光は、レンズ
＋３ｒ、１３ｇ、１３ｂにより、所定の倍率で、第１の
スクリーン１５に対して所定の角度傾けられこれとほぼ
同じ大きさを有する反射鏡１４を介して第１のスクリー
ン１５上に結像合成される。第１のスクリーン１５に結
像された合成画像光は、複数部分に分割されて光ファイ
バ束１６により拡大されつつ導光され、第２のスクリー
ン１７上に再び全画像光として現われる。この画像光が
観察者により歓察される。

次にキャビネット１１の奥行りについて説明する。

上記構成において、奥行りは光ファイバ束１６の厚さｄ
（第５図）と反射Ｒｌ　４のサイズにほぼ依存する。こ
こにおいて、厚さｄは、上記の拡大面積比ｎ２を適宜設
定することで、同じ拡大面積比を実現するレンズ系によ
る光路の長さｌよりも小さくできる（第５図、すなわち
ｄ〉ｌ）、また、反射鏡１４のサイズも従来例に比べ上
記拡大面積比ｎ２のほぼ逆数倍だけ小さ（なる、こうし
て、従来例では不可能であった薄型化が可能となる。

光ファイバ１６の効果は、レンズ１３の倍率を上げ、最
大画角を大きくすることでも理論上は得られるが、像面
湾曲、非点収差、コマ収差等の収差が発生するので所、
定の最大画角以上大きくすることは困難である。その為
、光ファイバ東などの束状に配列された光伝送体と同等
の効果をレンズ系で達成することは難しい。

ところで、上記実施例の各要素ないし形態は以下の様に
変更することができる。

ＣＲＴ１２は、管面に夫々赤、緑、青の蛍光体を塗布し
た３個のＣＲＴ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの３管式であっ
たが、単管式、６管式等でも本発明は有効である。

反射鏡１４は１枚に限らず、２枚以上の構成としてもよ
い。

第１のスクリーン１５は入射側の面をフレネルレンズ面
としているが、出射側すなわち光フアイバ束１６側の面
でもよいし、両面にフレネルレンズを形成してもよい、
また、第１のスクリーン１５に入射する光線の角度φ７
、ψ１、φ。が十分小さければ、第１のスクリーン１５
はガラス、樹脂等でできた単に透明なだけのシートでも
よいし、更には省略してもよい。

光ファイバ束１６を構成する光ファイバ１６ａは均一な
径を有していたが、径が変化してもよい。例えば、第６
図の如く、入射面から出射面に向かって徐々に径が太き
（なるようにしてもよい。これにより、光ファイバ１６
ａの光出射端の大きさすなわち画素の大きさが出射面サ
イズに合わせたものとなる。また、光ファイバ１６ａは
直線状に設けな（とも、この特性な生かして曲率を持た
せてもよい。更に、光ファイバ束の出射面のピッチは、
入射面のそれに対して水平、垂直方向ともｎ倍としたが
、両方向のピッチ倍率は異ならせてもよい。

第２のスクリーン１７としては、光拡散性を有するすり
ガラス等でもよいし、また光ファイバ１６ａからの出射
光が十分な大きさの出射角を有していれば、拡散性を有
しない単に透明なプラスチック、ガラスなどのシートで
もよい。

更には、第２のスクリーン１６は省略してもよい、この
場合、黒色接着部１６ｂにより、外来光の反射による画
像の劣化が防止できる。

反対に、光ファイバ１６ａの出射光の出射角が大き過ぎ
るときは、第２のスクリーン１７にレンチキュラーレン
ズ、ダブルレンチキュラーレンズ等を形成してこの出射
角を弱めても良い、この場合、レンチキュラーレンズ、
ダブルレンチキュラーレンズ面にブラックストライプを
形成して外光の映り込み防止や視野特性の向上を図って
もよい、第２のスクリーン１７がない場合は、各光ファ
イバ１６ａの出射端にレンズを設けて同様の機能を果た
してもよい。

光ファイバ１６ａの相互位置関係を固定する接着部１６
ｂについても、これに替わって光ファイバ１６ａの光入
射端、光出射端を夫々板状のもので単に固定するだけで
もよい。

［効果Ｊ 本発明は、以上説明したように構成されているので、構
造を複雑とすることなく装置の薄型化を可能とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図は第１図を
上から見た様子を説明する図、第３図は第１のスクリー
ンの拡大図、第４図（ａ）乃至（ｄ）は光ファイバ束の
構造を説明する図、第５図は光ファイバ束の効果を説明
する図、第６図は光ファイバ束の変更例を示す拡大側面
図、第７図は従来例を説明する概略図である１１・・・
・キャビネット、１２・・・・ＣＲＴ％　１３・・・・
投影レンズ、１４・・・・反射鏡、１５・・・・第１の
スクリーン、１６・・・・・光ファイバ束、１７・・・
・第２のスクリーン 出　　　願 人 キャノン株式会社 代　　理 人 加　　藤 男 第３図 第５霞 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ディスプレイデバイスと、該ディスプレイデバイス
   からの画像光を拡大投影する第１の光学的手段と、該第
   １の光学的手段により拡大された画像光を更に拡大する
   第２の光学的手段とを有し、該第２の光学的手段が、光
   入射端と光出射端を有する光伝送体を複数個束状に配列
   して成る投射型画像表示装置。 ２、前記第１の光学的手段が投影レンズから成り、前記
   第２の光学的手段が複数の光ファイバから形成される光
   ファイバ束から成る請求項１記載の投射型画像表示装置
   。 ３、前記複数の光伝送体の光入射端と光出射端により夫
   々形成される入射面と出射面との距離に対する前記束状
   の光伝送体の拡大率（すなわち前記入射面のサイズに対
   する前記出射面のサイズの比）の比が、前記第１の光学
   的手段の投射距離に対する第１の光学的手段の倍率の比
   より大である請求項１記載の投射型画像表示装置。 ４、前記第１の光学的手段により拡大された画像光が前
   記複数の光伝送体の光入射端により形成される入射面の
   近傍に結像される請求項１記載の投射型画像表示装置。 ５、前記複数枚の光伝送体の光入射端により形成される
   入射面の近傍に、第１のスクリーンが配置されている請
   求項１記載の投射型画像表示。 ６、前記第１のスクリーンにフレネルレンズが形成され
   ている請求項５記載の投射型画像表示装置。 ７、前記複数枚の光伝送体の光出射端により形成される
   出射面の近傍に、第２のスクリーンが配置されている請
   求項１記載の投射型画像表示装置。 ８、前記第２のスクリーンは、前記第２の光学的手段か
   らの出射光の出射角を小さくする光学的手段を有する請
   求項７記載の投射型画像表示装置。 ９、前記第１の光学的手段と前記第２の光学的手段との
   間の画像光光路に少なくとも１枚の反射鏡が設けられて
   いる請求項１記載の投射型画像表示装置。 １０、前記第２の光学的手段を形成する光伝送体の径が
   、光入射端から光出射端に至るまで略均一である請求項
   １記載の投射型画像表示装置。 １１、前記第２の光学的手段を形成する光伝送体の径が
   、光入射端から光出射端に至るに従つて漸次大きくなる
   請求項１記載の投射型画像表示装置。 １２、前記光伝送体が、光入射端から光出射端に至るま
   で略直線的に伸びている請求項１記載の投射型画像表示
   装置。 １３、前記複数枚の光伝送体は、それらの間を充填する
   接着部により相互位置関係が固定されている請求項１記
   載の投射型画像表示装置。 １４、前記ディスプレイデバイスは、管面に、夫々、赤
   、緑、青の蛍光体を塗布した３個の陰極線管から成り、
   ３個の陰極線管からの画像光は前記第２の光学的手段の
   入射面に重ね合わされて拡大投影される請求項１記載の
   投射型画像表示装置。