JPH0261945A - High efficiency projection type display - Google Patents
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Landscapes
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- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光利用効率の改善された投写形ディスプレイ
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a projection display with improved light utilization efficiency.
第１図に投写光学系の基本構成を示す。同図で１はＣＲ
Ｔ、２はレンズ、５はスクリーンである。FIG. 1 shows the basic configuration of the projection optical system. In the same figure, 1 is CR
T, 2 is a lens, and 5 is a screen.
レンズは通常３枚以上で構成されるが図の繁雑を避ける
都合上、１枚のみ示しである。Although the lens is usually composed of three or more lenses, only one lens is shown to avoid cluttering the diagram.
レンズによる光集光率には、・ＣＲＴ上の原像からレン
ズのひとみを見込む角θ。によって決ま夛、次式の関係
がある。The light condensing efficiency of a lens is: - Angle θ of viewing the lens pupil from the original image on the CRT. The relationship is determined by the following equation.
Ｋ牛血２θユ ・・・・・・・・・・・・・・・■式
■は、螢光面からの光の発散の指向特性が無指向性、即
ち、Ｌａｍｂｅｒｔｉｏｎであるという実際的な仮定の
もとに成立する。レンズの収差を最小限に抑えて、７オ
ーカス性の良い画像を得るためには、θヨの値は、約２
７度以下に制約される。従って、集光率には、約２０％
以下に制約されているのが現状である。これを克服突破
する手段として、
ｕａＰ４，６８３，３９８号には、螢光面からの光発散
特性を、面の法線方向に集中する技術が記述されている
。その手段を第２図に示す。同図で１はＣＲ’ｌ’、４
はフェースプレートガラスで約１゜■厚、６は螢光体層
で約３０〜５０Ａｍ厚、７は光反射用メタルバックで約
［１２〜１１５μｍ厚、６は要部であるところの多層膜
である。該要部は、高屈折率層と低屈折率層を交互に約
２０層積層したもので、各層の光学的厚みは、約１５波
長に選定される。該多層膜の効果は、８０指向性に示さ
れる。即ち、フェースプレート内面の法線方向に出射光
を集中する作用がある。これによって、レンズ集光率を
約２倍化できる。K Ox Blood 2θ Yu ・・・・・・・・・・・・・・・ ■Equation It is established based on assumptions. In order to minimize lens aberrations and obtain images with good acuity, the value of θyo should be approximately 2.
It is restricted to 7 degrees or less. Therefore, the light collection rate is approximately 20%
Currently, the following restrictions apply. As a means to overcome this problem, UAP 4,683,398 describes a technique for concentrating the light divergence characteristics from a fluorescent surface in the normal direction of the surface. The means for doing so is shown in FIG. In the same figure, 1 is CR'l', 4
6 is a face plate glass approximately 1° thick, 6 is a phosphor layer approximately 30 to 50 Am thick, 7 is a light reflecting metal back approximately 12 to 115 μm thick, and 6 is a multilayer film which is the main part. be. The main part consists of about 20 layers of high refractive index layers and low refractive index layers laminated alternately, and the optical thickness of each layer is selected to be about 15 wavelengths. The effect of the multilayer film is shown in the 80 directivity. That is, it has the effect of concentrating the emitted light in the normal direction of the inner surface of the face plate. As a result, the lens condensing efficiency can be approximately doubled.
該技術を実際の投写光学系に適用した場合の問題点を、
第５図に示す。同図で９は、画面中央対応の元で、該技
術によって約２倍に強調、これは極めて重要な利点であ
る。しかし、一方、画面隅部に対応する元＝１０．１１
は、該指向特性によって却って減衰されてしまう、これ
が問題点であった。The problems when applying this technology to an actual projection optical system are as follows:
It is shown in FIG. In the same figure, 9 is emphasized approximately twice as much by this technique based on the correspondence to the center of the screen, which is an extremely important advantage. However, on the other hand, the element corresponding to the screen corner = 10.11
is rather attenuated by the directional characteristics, which is a problem.
既述ｕｓＰ４．６８！ｉ、５９８号には、７工−スプレ
ート内面の形状を外側から見て凹面状となし、はソレン
ズ中心を中心とする球面状に近づけることによって、こ
の問題を克服する手段も記されている。このような手段
は、第１図、第５図の画角αが約１５度以内の狭画角光
学系においては、極めて有効であるが、画角が２０度を
越える広画角光学系においては、適用困難であるという
問題があった。何故なら、ＣＲＴの電子ビームの軌道幾
何学上、フェースプレート内面の曲がシは約１５度以内
に抑えたいからである。Already mentioned USP4.68! I, No. 598 also describes a means to overcome this problem by making the shape of the inner surface of the sprate concave when viewed from the outside, and making it closer to a spherical shape centered on the center of the solens. . Such means are extremely effective in narrow-angle optical systems in which the angle of view α shown in FIGS. had the problem of being difficult to apply. This is because the curve of the inner surface of the face plate should be kept within about 15 degrees due to the geometry of the trajectory of the CRT's electron beam.
奥行の小さいコンパクトが外形の大画面投写形ディスプ
レイを構成するには、相対的に投写距離を小さく構成す
ることが必要で、このためには、画角αを約２５度以上
とする必要がある。In order to configure a large-screen projection display with a small compact exterior, it is necessary to configure the projection distance to be relatively small, and for this purpose, the angle of view α must be approximately 25 degrees or more. .
本発明の目的は、画面隅に対応する周辺光量の相対劣化
の少ない、広画角にしてコンパクトな、投写形ディスプ
レイを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a compact projection display with a wide viewing angle and little relative deterioration in the amount of peripheral light corresponding to the corners of the screen.
上記目的を達成するために、ＣＲＴの７工−スプレート
内面を、フレネル面で構成する。In order to achieve the above object, the inner surface of the CRT's seven-split plate is made of a Fresnel surface.
該フレネル面の法線方向は、投写レンズの元集光方向に
沿うように選定する。The normal direction of the Fresnel surface is selected to be along the original light collection direction of the projection lens.
該フレネル面は、法線方向に光を集中的に出射する。該
出射方向は、投写用レンズの集光方向に沿っている。従
って、該フレネル面から、出射された大部分のエネルギ
ーがスクリーンへと伝達される。従って相対的周辺光量
劣化が最小限に抑えられる。The Fresnel surface emits light intensively in the normal direction. The output direction is along the condensing direction of the projection lens. Therefore, most of the energy emitted from the Fresnel surface is transmitted to the screen. Therefore, the relative peripheral light amount deterioration can be suppressed to a minimum.
本発明の第１の実施例を第４図に示す、１はＣＲＩＩｌ
、２はレンズ、５はスクリーンである。ＣＲＴの７エー
スプレートからの光出射方向をレンズ２０党集光方向と
はソ合致させることが要点である。A first embodiment of the present invention is shown in FIG.
, 2 is a lens, and 5 is a screen. The important point is to make the direction of light emitted from the 7 ace plate of the CRT coincide with the direction of condensing light from the 20 lenses.
第５図に、第１図のＣＲＴのフェースプレートの詳細構
造を示す、同図で４はフェースプレートガラスで、その
内面にはフレネル面１２が形成される。５は、既述多重
膜の層で、該フレネル面１２に沿って形成される。６は
螢光体層で約５０μｍ〜５０μｍ厚である。７はメタル
バック層で、元を効率良く反射するアルミニラＡ−！！
たけ銀で構成され、その厚みは約ｆ１２〜［１にμｍ′
ｔｌある。FIG. 5 shows the detailed structure of the face plate of the CRT shown in FIG. 1. In the figure, 4 is a face plate glass, and a Fresnel surface 12 is formed on the inner surface of the face plate glass. Reference numeral 5 denotes the multilayer film layer described above, which is formed along the Fresnel surface 12. 6 is a phosphor layer having a thickness of about 50 μm to 50 μm. 7 is the metal back layer, which is aluminum A-! which reflects the original efficiently! !
It is composed of bamboo silver, and its thickness is about f12~[1μm'
There is tl.
該フレネル面１２の微細構造は、同志円状または、スパ
イラル状として形成し、そのピッチは、ディスプレイの
再生すべき最小画素サイズ程度ま九はこれより小さ目に
選定する０例えば、有効螢光面の外形がよこ１００■、
たて７５−の通常の投写用ＯＲ’！’であって、よこ１
０００ドツト、たて７５０ドツトのものにあっては、フ
レネルピッチを、約０．１ ｍｓ以下に選定する。The fine structure of the Fresnel surface 12 is formed in a circular or spiral shape, and its pitch is selected to be smaller than the minimum pixel size to be reproduced on the display. The external shape is 100cm wide,
Vertical 75- normal projection OR'! ', horizontal 1
000 dots and 750 dots vertically, the Fresnel pitch is selected to be approximately 0.1 ms or less.
フレネル面の詳細を拡大して第６図に示す。同図テ、４
はフェースプレートガラス、５は多重膜層である。フレ
ネル面１２の傾斜角βは、フェースプレート面中央部で
は０度に選定され、周辺部では、第４図のレンズの画角
αに応じて正の角度に選定される。フェースプレートガ
ラス内では、該フレネル面１２からの法線方向に、出射
光の主エネルギーは集中される。これを光線１５に示す
。The details of the Fresnel surface are shown in an enlarged scale in FIG. Same figure Te, 4
5 is a face plate glass, and 5 is a multilayer film. The inclination angle β of the Fresnel surface 12 is selected to be 0 degrees at the center of the face plate surface, and is selected to be a positive angle at the periphery according to the angle of view α of the lens shown in FIG. Within the face plate glass, the main energy of the emitted light is concentrated in the normal direction from the Fresnel surface 12. This is shown in ray 15.
フェースプレートガラスを経て空気層へ出る時、この光
は、光線１４に示すように屈折される。Upon exiting through the faceplate glass to the air space, this light is refracted as shown in ray 14.
フレネルの法則に基き、次式が成立する。Based on Fresnel's law, the following formula holds true.
ｎ血β＝ 血β ・・・・・・・・・・・・■、゛
、βキβ’／ｎ
ここにｎはフェースプレートガラスの屈折率で約１．５
〜１．６の値である。n blood β = blood β ・・・・・・・・・・・・■、゛、βkiβ'/n where n is the refractive index of the face plate glass and is approximately 1.5
The value is ~1.6.
この光線１４が、レンズ２によって、効率良く伝送され
るように、フレネル面１２の傾斜角βは選定される。通
常、βの値は周辺部において、 約２０度以下の値であ
る。The inclination angle β of the Fresnel surface 12 is selected so that this light ray 14 is efficiently transmitted by the lens 2. Typically, the value of β is approximately 20 degrees or less in the peripheral region.
一方、フレネル面１２の不連続部の角度ｒは、約９デよ
υ小さくαより大きな角度に選定される。On the other hand, the angle r of the discontinuous portion of the Fresnel surface 12 is selected to be approximately 9 degrees υ smaller than α.
フレネル面１２への多層膜５の付加は、周知の真空蒸着
技術によって遂行される。真空蒸着の際の粒子の飛来方
向は、第５因において左方から右方に向うはソ水平方向
である。従って、フレネル面部の多層膜の厚みｔ、に比
べて、フレネル面不連続部の多層膜の厚みｔ２を薄く形
成することができる。既述υ、ＳＰ４，６８１．９８号
に記されているように、多層膜５には、スペクトラム選
択特性が存在し、その性質は、各層の膜厚で決まるカッ
トオフ波長よりも短波長側を通過し、長波長側を選択的
に阻止する性質である。従って、フレネル面の不連続部
の多層膜の厚み ｔ２をｔ、に比べて小となるように形
成できることから、この不連続面からの光の無駄な放出
を防ぐことができる。The application of multilayer film 5 to Fresnel surface 12 is accomplished by well-known vacuum deposition techniques. The flying direction of particles during vacuum deposition is the horizontal direction from the left to the right in the fifth factor. Therefore, the thickness t2 of the multilayer film at the Fresnel surface discontinuity portion can be formed thinner than the thickness t of the multilayer film at the Fresnel surface portion. As stated in SP4,681.98, the multilayer film 5 has a spectrum selection characteristic, and its property is that it selects the wavelength side shorter than the cutoff wavelength determined by the thickness of each layer. It has the property of passing light and selectively blocking the long wavelength side. Therefore, since the thickness t2 of the multilayer film at the discontinuous portion of the Fresnel surface can be made smaller than t, unnecessary emission of light from this discontinuous surface can be prevented.
尚、第５図の５．６ ＋ ７ ＋ １２の部分は、フェ
ースプレートとは別の透明基体上に形成し、然る後、該
基体をフェースプレート内面側に接して配置しても良い
。Note that the portion 5.6 + 7 + 12 in FIG. 5 may be formed on a transparent substrate separate from the face plate, and then the substrate may be placed in contact with the inner surface of the face plate.
以上で、本発明の第１の実施例についての説明を終ジ、
次に本発明の変形例について記す。This concludes the explanation of the first embodiment of the present invention.
Next, a modification of the present invention will be described.
第２の実施例を第７図に示す、第５図の第１の実施例と
の相違点は、７レネシート１５が新たに追加され、その
出射面にフレネルレンズ面１６が設けられている点であ
る。The second embodiment is shown in FIG. 7, and the difference from the first embodiment shown in FIG. It is.
第３の実施例を第８図に示す、第５図の第１の実施例と
の相違点は、ガラスシート１７が新たに追加すれ、フレ
ネルレンズ面が、フェースプレートガラス４の内面に存
在することである。第５因のフレネル面１２０機能は、
光屈折機能ではなく、光を主として法線方向に出射する
機能であったのに対し、第７図、第８図のフレネルレン
ズ面の機能は、光を屈折する機能である０周知の通り、
フレネルレンズのプリズム角をβとすると、屈折角〆と
の間には次式の関係がある。The third embodiment is shown in FIG. 8. The difference from the first embodiment shown in FIG. 5 is that a glass sheet 17 is newly added and a Fresnel lens surface is present on the inner surface of the face plate glass 4. That's true. The Fresnel surface 120 function of the fifth factor is
As is well known, the function of the Fresnel lens surface in FIGS. 7 and 8 is to refract light.
When the prism angle of the Fresnel lens is β, there is a relationship between it and the refraction angle as shown in the following equation.
β’＝（ｎ−１）β ・・・・・・・・・・・・■これ
を式■に比べると、□ 中５倍
のプリズム角が必要とされることが判る。β'=(n-1)β ・・・・・・・・・・・・■ Comparing this with equation (■), it can be seen that a prism angle five times larger than □ is required.
即ち、第２．第３の実施例においては、ｊｇｌの実施例
に比べて、約３倍のプリズム角が必要とされる。即ち、
第１の実施例のフレネル面の方が第２゜第３の実施例の
フレネルレンズ面に比べて効率良く、小なさプリズム角
βによって、所望の効果を得ることができる。That is, the second. In the third embodiment, approximately three times as much prism angle is required as compared to the jgl embodiment. That is,
The Fresnel surface of the first embodiment is more efficient than the Fresnel lens surface of the second and third embodiments, and the desired effect can be obtained by the small prism angle β.
尚、フレネルレンズ面１６を、第９図に示すようにフェ
ースプレートガラス４の出射面側に配置することは、フ
レネルレンズ面における寄生的光散乱作用によって、ス
クリーン上の再生画像の解像度及びコントラスト比を劣
化させるので好ましくない、この光散乱作用の影響は、
フレネルレンズ面が螢光面に近い程軽度であって、第１
の実施例が最も優れている。Note that arranging the Fresnel lens surface 16 on the exit surface side of the face plate glass 4 as shown in FIG. The influence of this light scattering effect, which is undesirable because it degrades the
The closer the Fresnel lens surface is to the fluorescent surface, the milder the condition.
This example is the best.
次に第４の実施例を第１０図に示す、同図と第５図との
相違点は、第５因においては、フェースプレート内面は
、マクロに平面状、ミクロにフレネル状であるのに対し
て、第１０図では、マクロに凹面状、ミクロにフレネル
状であることである。Next, the fourth embodiment is shown in FIG. 10. The difference between this figure and FIG. On the other hand, in FIG. 10, the surface has a concave shape on a macroscopic scale and a Fresnel shape on a microscopic scale.
このマクロ凹面形状の度合は、同図１８に示す通り、対
角隅部の角ψを約１０度以内とする。こうすることによ
りて、既述ＣＲＴ電子電子ビーム軌道幾何学制約条件を
満たすことができる。凹面の形状はレンズの像面収差改
善の目的で１８′に示すように非球面状であって良い。As shown in FIG. 18, the degree of this macro-concave shape is such that the angle ψ of the diagonal corner is within about 10 degrees. By doing so, the above-mentioned CRT electron beam trajectory geometry constraints can be satisfied. The shape of the concave surface may be aspherical as shown at 18' for the purpose of improving the field aberration of the lens.
以上、いくつかの実施例を間隙した。第４図において、
レンズ２は表現の簡潔性の目的で、１個の要素で代表し
九が、実際には、少く共１個のレンズ要素の組み合わせ
によって構成される。その場合、ＣＲＴのフェースプレ
ート４と、これに最も近接したレンズ要素とは、冷媒用
液体によって直接結合することが、一般に行れている。Above, some examples have been described. In Figure 4,
Although the lens 2 is represented by one element for the purpose of simplicity of presentation, it is actually constituted by a combination of at least one lens element. In this case, the face plate 4 of the CRT and the lens element closest to it are generally directly coupled by a coolant liquid.
このような用途へ、本実を適用できることが明白である
。It is clear that the present invention can be applied to such uses.
奥行の小さいコンパクトな、投写形ディスプレイを構成
するに適した本発明の諸元の一例を次に記す。An example of the specifications of the present invention suitable for constructing a compact projection display with a small depth will be described below.
スクリーンサイズ二 対角５０インチ
螢光面サイズ 二 対角 ５インチレンズの画角
： α ＝５５＠
レンズの焦点距離 ： ＢＯｍ
７工−スプレート内面のプリズム角β
二 対角隅にて、β中２２゜
〔発明の効果〕
本発明によれば、マクロな螢光面形状をはソ平面に近い
状態に保って、かつ、ミクロにフェースプレートからの
光放出特性に指向性を付与できる。Screen size 2 diagonal 50 inches Fluorescent surface size 2 diagonal 5 inch lens angle of view
: α = 55@ Lens focal length: BOm 7 Prism angle β of the inner surface of the plate 22° in β at the diagonal corner [Effect of the invention] According to the present invention, the macroscopic fluorescent surface shape can be can be maintained in a state close to a plane, and at the same time, directivity can be imparted to the light emission characteristics from the face plate in a microscopic manner.
従って、画面の隅々に至るまで明るい効率の良い投写形
ディスプレイを具現化できる。Therefore, it is possible to realize an efficient projection display that is bright even to every corner of the screen.
第１図は、投写形ディスプレイの基本構成を示す図、第
２図は、従来のＣＲＴの断面図、第Ｓ図は、従来の問題
点を示す図、第４図は、本発明の投写形ディスプレイの
構成を示す図、第５図は、本発明の第１の実施例のＣＲ
Ｔ断面図、第６図は、本発明の第１の実施例の要部拡大
図、第７図は、本発明の第２の実施例のＣＲ’ｌ’断面
図、第８図は、本発明の第５の実施例のＣＲＴ断面図、
第９図は、非すいしよう例を示す断面図、第１０図は、
本発明の第４の実施例のＣＲＴ断面図である。
１・・・・・・ＣＲ’Ｉ’、 ２・・・・・・Ｉ
、ＥＮＳ。
５・・・・・・５ＣＲＥＥＮ。
４・・・・・・７エースプレートカラス、５・・・・・
・多層膜、 ６・・・・・・螢光体層、７・・・・
・・メタルバック、 ８・・・・・・指向性、９．１
０．１１・・・・・・光線方向、１２・・・・・・フレ
ネル面、
１６…・・・フレネルレンズ面。
Ｔ ： ＣＲＴ
第］Ｏ口FIG. 1 is a diagram showing the basic configuration of a projection type display, FIG. 2 is a sectional view of a conventional CRT, FIG. A diagram showing the configuration of the display, FIG. 5, shows the CR of the first embodiment of the present invention.
6 is an enlarged view of essential parts of the first embodiment of the present invention, FIG. 7 is a CR'l' sectional view of the second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an enlarged view of the main part of the first embodiment of the present invention. A cross-sectional view of a CRT according to a fifth embodiment of the invention,
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a non-watering example, and FIG. 10 is a
FIG. 4 is a sectional view of a CRT according to a fourth embodiment of the present invention. 1...CR'I', 2...I
,ENS. 5...5CREEN. 4...7 Ace plate crow, 5...
・Multilayer film, 6... Fluorescent layer, 7...
...Metal back, 8...Directivity, 9.1
0.11... Light ray direction, 12... Fresnel surface, 16... Fresnel lens surface. T: CRT No.] O port
Claims (1)
てなる投写形ディスプレイにおいて、該ＣＲＴフェース
プレートガラスの内側に、フレネル面を形成し、該フレ
ネル面より内側に高屈折率膜と低屈折率膜の交互のくり
返しからなる多重膜層を形成し、更にその内側に螢光体
層を形成し、更にその内側にメタルバック膜が形成され
、 該フレネル面のプリズム角は、該レンズ画角の増大に応
じて大となるように形成してなる投写形ディスプレイ。[Claims] 1. In a projection display consisting of at least a CRT, a lens, and a screen, a Fresnel surface is formed inside the CRT face plate glass, and a high refractive index film is formed inside the Fresnel surface. A multilayer film consisting of alternating repetitions of and low refractive index films is formed, a phosphor layer is further formed inside the multilayer film, and a metal back film is further formed inside the multilayer film, and the prism angle of the Fresnel surface is as follows. A projection display that is formed to increase in size as the lens angle of view increases.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63212455A JPH0261945A (en) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | High efficiency projection type display |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63212455A JPH0261945A (en) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | High efficiency projection type display |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0261945A true JPH0261945A (en) | 1990-03-01 |
Family
ID=16622909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63212455A Pending JPH0261945A (en) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | High efficiency projection type display |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0261945A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0715332A2 (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-05 | Texas Instruments Incorporated | Image display devices with reduced reflection |
| EP0731486A2 (en) * | 1995-03-06 | 1996-09-11 | Texas Instruments Incorporated | Image display device |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP63212455A patent/JPH0261945A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0715332A2 (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-05 | Texas Instruments Incorporated | Image display devices with reduced reflection |
| EP0715332A3 (en) * | 1994-11-30 | 1997-08-06 | Texas Instruments Inc | Image display devices with reduced reflection |
| EP0731486A2 (en) * | 1995-03-06 | 1996-09-11 | Texas Instruments Incorporated | Image display device |
| EP0731486A3 (en) * | 1995-03-06 | 1997-07-30 | Texas Instruments Inc | Image display device |
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