JPH0279037A - 投影型表示装置 - 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、投影型表示装置に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、液晶表示パネルやブラウン管または原画フィルム
等の表示体を用いて画像を表示する表示装置として、表
示体の表示画像を大きく拡大して見れるようにした投影
型表示装置が開発されている。

第１０図はこの種の投影型表示装置として従来一般に知
られているものを示したもので、ここでは表示体として
液晶表示パネルを使用しているものを示している。第１
０図において、１は表示装置本体であり、この装置１の
前面には表示窓が開口され、この表示窓には投影面とし
て透過型スクリーン２が設けられている。３は装置本体
１内の後部側に配置された透過型の液晶表示パネル、４
は投影レンズであり、この投影レンズ４はその光軸Ｏを
スクリーン２面に対して垂直にしてスクリーン２に対向
配置され、液晶表示パネル３はその中心を投影レンズ４
の光軸Ｏ上に一致させてスクリーン２と平行に配置され
ている。５は液晶表示パネル３をその背面側から照明す
る光源である。

この投影型表示装置は、光源５からの光を液晶表示パネ
ル３に入射させ、この液晶表示パネル３を透過した光（
液晶表示パネル３の表示画像）を投影レンズ４により拡
大して装置前面の透過型スクリーン２に投影するもので
、スクリーン２に投影された画像は装置の前方から観察
される。なお、第１０図では、装置本体１の前面に投影
面として透過型スクリーン２を設け、装置本体１内に液
晶表示パネル３と投影レンズ４を設けたものを示したが
、この種の投影型表示装置には、装置本体とは別の外部
スクリーン等を投影面としてこの外部の投影面に画像を
投影するものもある。

ところで、上記投影型表示装置においては、投影レンズ
４からスクリーン２までの光路長が長いほど投影レンズ
４を通った光束が大きく広がってスクリーン２面に達す
るために、投影レンズ４をスクリーン２から遠く離して
投影レンズ４からスクリーン２までの光路長を大きくす
るほどスクリーン投影画像を大画面の画像とすることが
できる。

しかし、上記投影型表示装置では、スクリーン２面に対
して垂直な線上に投影レンズ４および液晶表示パネル３
を配置しているために、投影レンズ４からスクリーン２
までの光路長を大きくとってスクリーン投影画像を大画
面の画像とするには、それだけ投影レンズ４をスクリー
ン２の位置から遠く離して配置しなければならないし、
また特に、装置本体１の前面に投影面として透過型スク
リーン２を設け、装置本体１内に液晶表示パネル３と投
影レンズ４を設けた第１０図のような表示装置の場合は
、装置全体の奥行き長さがかなり大きくなってしまうと
いう問題をもっていた。

このため、従来から、第１１図に示すように投影レンズ
４をスクリーン２面に対して斜めに対向させて配置する
ことが考えられており、このように投影レンズ４を配置
して斜め方向からスクリーン２に画像を投影するように
すれば、投影レンズ４からスクリーン２までの光路長は
十分にとりながら、投影レンズ４をスクリーン２の位置
に近付けて配置することができるし、また装置本体１の
前面に投影面として透過型スクリーン２を設け、装置本
体１内に液晶表示パネル３と投影レンズ４を設けた表示
装置の場合には、装置全体の奥行き長さを小さくするこ
とができる。このように斜め方向からスクリーン２に画
像を投影する場合は、液晶表示パネル３を投影光軸（投
影レンズ４の光軸）Ｏに垂直な面に対し所定の傾斜角度
θをもたせて配置し、この液晶表示パネル３の表示面の
延長面３ａが、投影レンズ４の主平面４ａの延長面と、
スクリーン２面の延長面２ａとの交差線Ｐ上でほぼ交わ
るようにすればよく、このように液晶表示パネル３を傾
けて配置すれば、液晶表示パネル３の表示画像をスクリ
ーン２面にピントの合った画像として結像させることが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のように液晶表示パネル３の表示画
像をスクリーン２に斜め方向から投影する投影型表示装
置は、スクリーン２面に結像する投影画像が台形状に歪
んだ画像となってしまうという問題をもっている。この
ように投影画像が台形状に歪むのは、スクリーン２に投
影される画像の各点の倍率に差があるためである。

このスクリーン投影画像の台形状歪みを説明すると、第
１２図は上記従来の投影型表示装置の光学系を示したも
ので、図中Ａ。は液晶表示パネル３の表示画像、Ａはス
クリーン２面に投影された投影画像、Ｆ、Ｆ’は投影レ
ンズ４の焦点を示し、θは液晶表示パネル３面の延長面
３ａと投影レンズ主平面の延長面４ａとの交差角、θ′
は投影レンズ主平面の延長面４ａとスクリーン２面の延
長面２ａとの交差角を示している。なお、θ、θ′の正
負は、図の場合θく０．θ′　〉０とした。また、図に
おいて座標ｘ、ｙ、ｚの原点は焦点Ｆ、座標ｘ’、　　
’、ｚ’の原点は焦点Ｆ′である。

第１２図において、表示画像Ａ。の光軸０上の点Ｚｏの
２座標を２゜、投影画像Ａの光軸０上の点２０′の２′
座標を２゜′とし、投影レンズ４の焦点距離をｆとする
と、 が成立てば、液晶表示パネル３面の延長面３ａと投影レ
ンズ主平面の延長面４ａとスクリーン２面の延長面２ａ
とがＰにおいて交わり、スクリーン２面に投影された投
影画像Ａがピントの合った画像となる。

このとき、表示画像Ａ。に対する投影画像Ａ上の各点の
座標ｘ、ｙ方向の倍率ｍは、ｚｓ＋ｍｚｇ　＋ｙ　　ｔ
ａｎθ、ｚ’　−ｚｏ’　＋ｙ’　　ｔａｎθ′の関係
にあるから、 Ｙ方向の倍率Ｍは、 Ｙ’　　ｙ’　／　ｃｏｓθ′ Ｍ″″″バー、／。。、θ となる。

したがって第１１図に示したようなスクリーン２に斜め
下方から画像を投影する投影型表示装置の場合は、液晶
表示パネル３の表示画像Ａ０が第１３図（ａ）に示すよ
うな方形であっても、スクリーン２面に結像した投影画
像Ａは第１３図（ｂ）に示すような逆台形状に歪んだ外
形の画像となってしまうことになる。これは、表示体と
してブラウン管や原画フィルム等を使用する投影型表示
装置においても同様である。

本発明は、表示体の表示画像を投影レンズにより拡大し
て投影面に斜め方向から投影するものでありながら、投
影面に結像する投影画像を、台形状の歪みがない画像と
することができる投影型表示装置を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、投影レンズと表示
体との間に補助投影レンズを設け、かつ前記補助投影レ
ンズの主平面と前記表示体の表示面とを相対的に傾斜さ
せ、前記補助投影レンズによる像の像面と前記投影レン
ズの主平面とを相対的に傾斜させるとともに、前記補助
投影レンズと前記投影レンズを、 前記補助投影レンズの焦点距離をｆｌ 前記投影レンズの焦点距離をｆ２ 前記補助投影レンズの主平面の延長面と表示体の表示面
の延長面との交差角をθｌ 前記補助投影レンズの主平面の延長面と前記補助投影レ
ンズによる像の像面の延長面との交差角をθ１′ 前記補助投影レンズによる像の像面の延長面と前記投影
レンズの主平面の延長面との交差角をθ　２ 前記投影レンズの主平面の延長面と投影面の延長面との
交差角を０２′ としたとき、 が成立する条件で配置したものである。

ここで、望ましくは、 が成立することが理想的である。

また、本発明は、投影レンズから投影面への投影光路を
、投影レンズを通った画像光を直接投影する直線光路と
した投影型表示装置にも、前記投影光路を、投影レンズ
を通った画像光を少なくとも１枚の画像光反射ミラーで
反射させて投影面に投影する屈曲光路とした投影型表示
装置にも適用できるもので、投影面に投影された画像を
ピントの合った画像とするには、前記補助投影レンズを
、この補助投影レンズの主平面の延長面が前記表示体の
表示面の延長面と前記補助投影レンズによる像の像面の
延長面との交差線上でほぼ交わる条件で設けるとともに
、前記投影レンズを、この投影レンズの主平面の延長面
が前記補助投影レンズによる像の像面の延長面と前記投
影面の延長面（投影光路が直線光路δ場合は実際の投影
面の延長面、投影光路が画像光反射ミラーを備えた屈曲
光路の場合は投影レンズから投影面への前記屈曲光路を
直線状に展開したときの仮想の投影面の延長面）との交
差線上でほぼ交わる条件で設ければよい。

〔作用〕

すなわち、本発明の投影型表示装置は、表示体と投影レ
ンズとの間に補助投影レンズを設けることによって、投
影レンズにより投影面に投影される投影画像の台形状歪
みを矯正するようにしたものであり、前記補助投影レン
ズの主平面と前記表示体の表示面とを相対的に傾斜させ
、前記補助投影レンズによる像の像面と前記投影レンズ
の主平面とを相対的に傾斜させるとともに、前記補助投
影レンズと前記投影レンズを、上記の式が成立する条件
で配置しておけば、表示体の表示画像が補助投影レンズ
によって台形状に歪み、しかもこの画像の台形状歪みが
、投影レンズにより投影面に斜め方向から投影される投
影画像の台形状歪みと逆の歪みとなるために、補助投影
レンズによって歪ませた画像を投影レンズによって投影
面に投影すれば、補助投影レンズによる画像の歪みと、
投影レンズによる投影面投影画像の歪みとが互いに打消
し合うから、投影面に結像する投影画像は台形状の歪み
がない画像となる。

また、この投影型表示装置において、 が成立すれば、投影面に投影される画像は、表示体の表
示画像に対する縦方向の倍率と横方向の倍率がそれぞれ
等しい、表示体の表示画像と完全に相似形の画像となる
。

さらに、上記投影型表示装置において、前記補助投影レ
ンズを、この補助投影レンズの主平面の延長面が前記表
示体の表示面の延長面と前記補助・投影レンズによる像
の像面の延長面との交差線上でほぼ交わる条件で設ける
とともに、前記投影レンズを、この投影レンズの主平面
の延長面が前記補助投影レンズによる像の像面の延長面
と前記投影面の延長面（投影光路が直線光路の場合は実
際の投影面の延長面、投影光路が画像光反射ミラーを備
えた屈曲光路の場合は投影レンズから投影面への前記屈
曲光路を直線状に展開したときの仮想の投影面の延長面
）との交差線上でほぼ交わる条件で設ければ、投影レン
ズから投影面への投影光路を直線光路とした投影型表示
装置の場合も、前記投影光路を屈曲光路とした投影型表
示装置の場合も、投影面に投影された画像を、台形状の
歪みがなくしかもピントの合った画像とすることができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の投影型表示装置について、その実施例を
説明する。

まず、本発明の投影型表示装置の原理を説明すると、第
１図は本発明の投影型表示装置の基本光学系を示したも
ので、この光学系は、例えば液晶表示パネル等の表示体
１３の表示画像Ａ。を補助投影レンズ１７によって投影
して第１投影画像Ａ１をつくる第１の光学系と、前記第
１投影画像Ａ、を投影レンズ１４によって投影面例えば
スクリーン１２面に斜め方向から投影してスクリーン投
影画像Ａ２をつくる第２の光学系とからなっている。な
お、図では理解しやすくするために第１投影画像Ａ、を
実像としているが、この第１投影画像Ａ、は虚像であっ
てもよい。Ｆ　ｌ　ｒ　　Ｆ　ｌ′　は補助投影レンズ
１７の焦点、Ｆ　２　＋　　Ｆ　２′　は投影レンズ１
４の焦点を示し、θ１は表示体１３面の延長面１３ａと
補助投影レンズ１７の主平面の延長面１７ａとの交差角
、θ１′は補助投影レンズ主平面の延長面１７ａと第１
投影画像Ａ１面の延長面Ａ、ａとの交差角、θ２は第１
投影画像Ａ。

面の延長面Ａ、ａと投影レンズ１°４の主平面の延長面
１４　ａとの交差角、０２′は投影レンズ主平面の延長
面１４ａとスクリーン１２面の延長面１２ａとの交差角
を示している。なお、θ１゜０１′、θ２．θ２′の正
負は、図の場合θ１く０２０％＞０．θ２く０．θ２′
〉０とした。また、図において、座標ｘｌ　＋　　ｙ＋
　＋　　Ｚｌの原点は補助投影°レンズ１７の焦点Ｆ　
ｌ　、座標ｘ、’、ｙ＋’、ｚ、／の原点は補助投影レ
ンズ１７の焦点Ｆ、′、座標ｘ２　ｒ　　）’２　ｒ　
　Ｚ２の原点は投影レンズ１４の焦点Ｆ　２　、座標Ｘ
２′。

Ｙ２’＋Ｚ２′の原点は投影レンズ１４の焦点Ｆ２′で
ある。

この光学系は、基本的には第１２図に示した従来の投影
型表示装置の光学系を２つ組合わせたもので、第１の光
学系において、表示画像ＡＯの補助投影レンズ光軸０１
上の点２゜工の２１座標をＺｏ、、第１投影画像Ａ１の
前記光軸ｏ１上の点Ｚｏ、／のｚ　、　／座標を２゜１
′とし、補助投影レンズ１７の焦点距離をｆｌとすると
、 が成立てば、表示体１３面の延長面１３ａと補助投影レ
ンズ主平面の延長面１７ａと第１投影画像Ａ１面の延長
面Ａ、ａとがＰ、において交わり、第１投影画像Ａ、が
ピントの合った画像となる。

また、第２の光学系において、第１投影画像Ａ、の投影
レンズ光軸ｏ２上の点ｚ０２　（−２０１’　）の２２
座標を２゜２、スクリーン投影画像Ａ２の前記光軸０２
上の点２０２′のｚ　２／座標をＺ　０２’　とし、投
影レンズ１４の焦点距離をｆ２とすると、が成立てば、
第１投影画像Ａ、面の延長面Ａ、　ａと投影レンズ主平
面の延長面１４ａとスクリーン１２面の延長面１２ａと
がＰ２において交わり、スクリーン投影画像Ａ２がピン
トの合った画像となる。

ここで、第１の光学系と第２の光学系とが、ある交差角
（補助投影レンズ１７の光軸０１と投影レンズ１４の光
軸０．２との交差角）α（α−θ、′−θ２）で交わっ
ているとすると、このとき、 の関係が成立っているとすれば、表示画像Ａ。に対する
スクリーン投影画像Ａ２上の各点の座標Ｘ方向の倍率ｍ
（第１光学系での倍率ｍｌと第２光学系での倍率ｍ２と
の積）は、 となる。

そしてＹ方向の倍率Ｍは、 また、Ｙ　２ｍ　Ｙ　、　’であることを考えると、と
なる。

したがって、 が成立すれば、スクリーン投影画像Ａ２は台形状歪みの
ない画像となる。

第２図は表示体１３の表示画像Ａ。と第１投影画像Ａ１
とスクリーン投影画像Ａ２の外形を示しており、表示体
１３の表示画像Ａ。の外形が第２図（ａ）に示すような
方形である場合、第１投影画像Ａ１の外形は第２図（ｂ
）に示すように台形状に歪むが、スクリーン投影画像Ａ
２は、台形状に歪んだ第１投影画像Ａ１が逆の台形状に
歪むことによって、台形状の歪みのない第２図（Ｃ）に
示すような方、影画像となる。

また、第２図（Ｃ）に示したスクリーン投影画像Ａ２は
、表示体１３の表示画像Ａ。に対するＹ方向とＸ方向の
倍率が若干具なっており、僅かながら縦方向（Ｙ方向）
に伸びた画像となっているが、 となるようにすれば、スクリーン投影画像Ａ２は、表示
体１３の表示画像Ａ。に対するＹ方向とＸ方向の倍率が
等しい、表示体１３の表示画像ＡＯと完全に相似形な拡
大画像となる。

次に、本発明の具体的な実施例を説明する。

第３図および第４図は本発明の第１の実施例を示してい
る。第３図において、１１は表示装置本体であり、この
装置本体１１の前面には表示窓が開口され、この表示窓
には投影面として透過型スクリーン１２が設けられてい
る。１３は装置本体１内の後部側に前記スクリーン１２
よりも下方に位置させて配置された表示体例えば透過型
の液晶表示パネル、１４は投影レンズであり、この投影
レンズ１４はスクリーン１２面に斜めに対向させて配置
されている。１５は液晶表示パネル１３をその背面側か
ら照明する光源、１６は光源１５からの光を液晶表示パ
ネル１３に向けて反射させる光源光反射ミラーである。

一方、第３図および第４図において、１７は液晶表示パ
ネル１３と投影レンズ１４との間に配置された凸レンズ
からなる補助投影レンズであり、この補助投影１ノンズ
１７は、その先軸Ｏ１が投影レンズ１４の光軸０２と所
定の角度αで交差する姿勢で設けられており、液晶表示
パネル１３はこの補助投影レンズ１７に対向させて、補
助投影レンズ１７の光軸０１に垂直な面に対し所定の傾
斜角度θ１をもたせて配置されている。なお、第４図に
おいて％ＦｌｌＦ１′は補助投影レンズ１７の焦点、Ｆ
　２　＋　　Ｆ　２′　は投影レンズ１４の焦点を示し
ている。上記補助投影レンズ１７は、液晶表示パネル１
３の表示画像を台形状に歪ませて投影レンズ１４に入射
させるもので、この補助投影レンズ１７は、投影レンズ
１４と対向する位置に液晶表示パネル１３の表示画像を
投影して第１投影画像Ａ１をつくる。この第１投影画像
Ａ１は虚像であり、この虚像ＡＩは、液晶表示パネル１
３の表示面の延長面１３ａと、補助投影レンズ１７の主
平面の延長面１７ａとの交差線Ｐ、上において上記２つ
の面１３ａ＋１７ａと交差する面Ａ、　ａ上に結像する
。また、投影レンズ１４は、その主平面の延長面１４ａ
が、前記補助投影レンズ１７がつくる虚像Ａ１の像面の
延長面Ａ、ａと、スクリーン１２面の延長面１２ａとの
交差線Ｐ２上で交わる姿勢で設けられている。

この投影型表示装置は、光源１５からの光を光源光反射
ミラー１６を介して液晶表示パネル１３に入射させ、こ
の液晶表示パネル１３が表示するテレビジョン画像等の
表示画像を補助投影レンズ１７に入射させて液晶表示パ
ネル１３の表示画像の虚像Ａ、をつくり、この虚像Ａ１
を投影レンズ４により拡大して装置本体１１前面の透過
型スクリーン１２に投影するもので、スクリーン１２に
投影された画像は装置の前方から観察される。なお、こ
の透過型スクリーン１２は、その背面（装置本体内側の
光入射面）にスクリーン１２に対して斜め方向から投影
される画像光をスクリーン面に対して垂直な光に補正す
るサーキュラフレネルレンズを形成するとともに、スク
リーン表面にこのスクリーン１２を透過する光を拡散さ
せるレンチキュラーレンズを形成したものとされている
。

しかして、上記投影型表示装置においては、液晶表示パ
ネル１３を補助投影レンズ１７の光軸ＯＩに垂直な面に
対し所定の傾斜角度θ１をもたせて配置するとともに、
補助投影レンズ１７を投影レンズ１４と対向する位置に
前記液晶表示パネル１３の表示画像の虚像Ａ１をつくる
姿勢で設けているから、この補助投影レンズ１７がつく
る虚像Ａ１は、液晶表示パネル１３の表示画像Ａ。が第
２図（ａ）に示したような方形状外形であるのに対して
、画像の上側が大きく広がった第２図（ｂ）に示したよ
うな逆台形状に歪んだ像となる。

そして、液晶表示パネルの表示画像をそのまま投影レン
ズによりスクリーン面に拡大投影する従来の投影型表示
装置では、前述したようにスクリーン投影画像が逆台形
状に歪んだ像となるが、この実施例の投影型表示装置で
は、液晶表示パネル１３の表示画像を補助投影レンズ１
７により台形状に歪ませて投影レンズ１４に入射させる
ようにしているから、スクリーン１２に斜め方向から投
影される投影画像の台形状歪みを見込んで液晶表示パネ
ル１３の表示画像を補助投影レンズ１７により歪ませ、
この歪ませた像ＡＩを投影レンズ１４によりスクリーン
１２に投影するようにすれば、すなわち、補助投影レン
ズ１７と投影レンズ１４とを前述した（１）式の条件が
成立するように配置しておけば、補助投影レンズ１７に
よフて投影された第１投影画像（虚像）Ａ＋の歪みと、
投影レンズ１４によって投影されたスクリーン投影画像
の歪みとが互いに打消し合って、スクリーン１２に投影
される投影画像の台形状歪みが矯正され、したがってス
クリーン１２面に結像するスクリーン投影画像Ａ２は、
第２図（Ｃ）に示したような台形状歪みのない画像とな
る。また、この投影型表示装置において、前述した（２
）式の条件が成立するようにすれば、スクリーン投影画
像Ａ２は、表示体１３の表示画像Ａ。に対する縦方向（
Ｙ方向）と横方向（Ｘ方向）の倍率が等しい、表示体１
３の表示画像Ａ。と完全に相似形な拡大画像となる。

また、上記投影型表示装置では、液晶表示パネル１３と
補助投影レンズ１７とを上記のような条件で設けてスク
リーン投影画像Ａ２の台形状歪みをなくすとともに、補
助投影レンズ１７を、この補助投影レンズ１７の主平面
の延長面１７ａが液晶表示パネル１３の表示面の延長面
１３ａと補助投影レンズ１７かつくる虚像Ａ１の像面の
延長面Ａ、ａとの交差線Ｐ、上で交わるように設け、投
影レンズ１４を、この投影レンズ１４の主平面の延長面
１４ａが補助投影レンズ１７がつくる虚像Ａ、の像面の
延長面ＡＨａとスクリーン１２面の延長面１２ａとの交
差線Ｐ２上で交わる姿勢で設けているから、液晶表示パ
ネル１３の各点からの画像光は全てスクリーン１２面に
おいて結像することになり、したがって、スクリーン投
影画像Ａ１は、画像全域にわたってピントの合った画像
となる。

なお、上記実施例では、投影レンズ１４からスクリーン
１２への投影光路を、投影レンズ１４を通った画像光を
直接スクリーン１２に投影する直線光路としているが、
投影レンズ１４を通った画像光をミラーで反射させてス
クリーン１２に投影するようにすれば、装置の奥行き長
さを小さくすることができる。

すなわち、第５図は本発明の第２の実施例を示したもの
で、この実施例は、投影レンズ１４がらスクリーン１２
への投影光路を、投影レンズ１４を通った画像光をスク
リーン１２に向けて反射させる画像光反射ミラー１８を
備えた屈曲光路としたものであり、画像光反射ミラー１
８はスクリーン１２に対向させて配置され、投影レンズ
１４は画像光反射ミラー１８に斜めに対向させて配置さ
れている。そして、このように投影レンズ１４からスク
リーン１２への投影光路を屈曲光路とする場合は、液晶
表示パネル１３および補助投影レンズ１７を前記（１）
式の条件または（１）式と（２）式の条件を満足するよ
うにして配置するとともに、補助投影レンズ１７を、上
記第１の実施例と同様に、この補助投影レンズ１７の主
平面の延長面１７ａが液晶表示パネル１３の表示面の延
長面１３ａと補助投影レンズ１７がつくる虚像Ａ１の像
面の延長面Ａ、ａとの交差線Ｐ、上で交わるように設け
、投影レンズ１４を、その主平面の延長面１４ａが、補
助投影レンズ１７がつくる第１投影画像（虚像）Ａ１の
像面の延長面Ａ、ａと、投影レンズ１４からスクリーン
１２への屈曲光路を直線状に展開して考えたときの仮想
のスクリーン面１２′の延長面１２ａ′との交差線Ｐ２
′上で交わる姿勢で設ければよく、このようにすれば、
スクリーン１２面に、台形状の歪みがなく、かつピント
の合った画像を結像させることができる。なお、この実
施例では投影レンズ１４からスクリーン１２への投影光
路を、１枚の画像光反射ミラー１８を備えた屈諾光路と
しているが、この投影光路は２枚以上の画像光反射ミラ
ーを備えたジグザグの屈曲光路としてもよく、このよう
にすれば装置の奥行き長さをさらに小さくすることがで
きる。

さらに、上記実施例では、補助投影レンズ１７として凸
レンズを用いているが、補助投影レンズ１７がつくる虚
像Ａ、を投影レンズ１４によってスクリーン１２に投影
する場合は、前記補助投影レンズ１７を第６図に示す第
３の実施例のように凹レンズとしてもよい。

また、上記実施例では、補助投影レンズ１７がつくる第
１投影画像Ａ１を虚像とし、この虚像Ａ１を投影レンズ
１４によってスクリーン１２に投影するようにしている
が、補助投影レンズ１７と投影レンズ１４との間に実像
を結像させる第１画像結像面を設ければ、補助投影レン
ズ１７がつくる第１投影画像Ａ１を実像として、この実
像を投影レンズ１４によってスクリーン１２に投影する
ことも可能である。すなわち、第７図は本発明の第４の
実施例を示したもので、この実施例は、凸レンズからな
る補助投影レンズ１７と投影レンズ１４との間に光透過
性の第１画像結像面１９．を設けて補助投影レンズ１７
を通った画像光をこの第１画像結像面１９に台形状に歪
んだ実像として結像させ、この第１画像結像面１９に結
像した実像Ａ１を投影レンズ１４によってスクリーン１
２に投影するようにしたものである。なお、上記第１画
像結像面１９は、補助投影レンズ１７を通ってこの結像
画１９に入射した光を投影レンズ１４に向けて屈折させ
るものとする必要があるが、この第１画像結像面１９と
しては、微小幅のストライブ状プリズムを幅方向に連続
させて形成したプリズム板か、あるいは偏心レンズ等を
用いることが考えられる。

また、上記実施例では、補助投影レンズ１７を、その光
軸Ｏ８が投影レンズ１４の光軸ｏ２と交差する姿勢で設
けているが、液晶表示パネル１３の傾斜角度を適当に選
ぶとともに補助投影レンズ１７と投影レンズ１４とをそ
の焦点１’＋Ｆ２を一致させて配置すれば、第８図に示
す第５の実施例のように補助投影レンズ１７と投影レン
ズ１４とを、その先軸０１，０２を一致させて直線的に
配置することもできる。ただし、この場合は、投影レン
ズ１４として大口径のレンズが必要になる。

なお、第７図および第８図の実施例においても、補助投
影レンズ１７がつくる第１投影画像Ａ１は、液晶表示パ
ネル１３の表示面の延長面１３ａと、補助投影レンズ１
７の主平面の延長面１７ａとの交差線ＰＩ上において上
記２つの面１３ａ。

１７ａと交差する面Ａ、ａ上に結像し、また投影レンズ
１４は、その主平面の延長面１４ａが・前記補助投影レ
ンズ１７がつくる第１投影画像ＡＩ（第７図では第１画
像結像面１９に結像する実像、第８図では虚像）の像面
の延長面Ａｌ　ａと、スクリーン面（実際のスクリーン
面または投影レンズからスクリーンへの屈曲光路を展開
した仮想のスクリーン面）の延長面との交差線上で交わ
る姿勢で設けられている。

また、上記各実施例では、表示体として液晶表示パネル
１３を使用しているが、この表示体は、ブラウン管（こ
の場合は光源１５は不要である）や、リバーサルフィル
ム等の原画フィルムであってもよい。

さらに、本発明は、装置本体１１の前面に投影面として
透過型スクリーン１２を設け、装置本体１１内に液晶表
示パネル１３と補助投影レンズ１７および投影レンズ１
４を設けた投影型表示装置に限らず、装置本体とは別の
外部スクリーン等を投影面としてこの外部の投影面に画
像を投影する投影型表示装置にも適用することができる
。

第９図は本発明の第６の実施例として、外部の投影面に
画像を投影する投影型表示装置の一種であるオーバヘッ
ド・プロジェクタに本発明を適用した例を示している。

なお、オーバヘッド・プロジェクタには、表示体である
原稿にその下面側から光を照射して原稿を透過した画像
光を投影面に投影する透過型のものと、ＯＨＰシート等
の透過原稿にその上方から光を照射して原稿の下にある
フレネルミラー等のミラーで反射した光線が再び原稿冬
透過するときに形成される画像光を投影面に投影する反
射型のものとがあるが、ここでは、透過型オーバヘッド
・プロジェクタの例を示している。

この透過型オーバヘッド・プロジェクタの構成を説明す
ると、第９図において、２１は上面を透明な原稿ａ画面
としたプロジェクタ本体であり、このプロジェクタ本体
２１内には光源２５が設けられている。２３はプロジェ
クタ本体２１上の原稿載置面に載置された透明原画フィ
ルム等の原稿である。また、２４は投影レンズ、２７は
この投影レンズ２４と前記原稿、２３との間に配置され
た補助投影レンズ（図では凹レンズ）、２８は投影レン
ズ２４を通った画像光を外部の投影面例えばスクリーン
２２に向けて反射させる画像光反射ミラーであり、補助
投影レンズ２７と投影レンズ２４は、プロジェクタ本体
２１の上方に支柱を介して設けた投影ユニット（図示せ
ず）内に設けられ、画像光反射ミラー２８は上記投影ユ
ニットの上に角度調節可能に設けられている。

しかして、このオーバヘッド・プロジェクタにおいても
、上記のように投影レンズ２４と原稿２３との間に補助
投影レンズ２７を設け、かつ補助投影レンズ２７の主平
面と原稿２３面とを相対的に傾斜させ、補助投影レンズ
２７がつくる第１投影画像（図では虚像）Ａ＋の像面と
投影レンズ２４の主平面とを相対的に傾斜させるととも
に、補助投影レンズ２７と投影レンズ２４を、前述した
（１）式が成立する条件で配置すれば、スクリーン２２
面に結像するスクリーン投影画像を台形状歪みのない画
像とすることができるし、さらに前述した（２）式の条
件が成立するようにすれば、スクリーン投影画像は、原
稿２３の表示画像と完全に相似形な画像となる。また、
補助投影レンズ２７を、この補助投影レンズ２７の主平
面の延長面２７ａが原稿２３面の延長面２３ａと補助投
影レンズ２７がつくる第１投影画像Ａ１の像面の延長面
Ａ、ａとの交差線Ｐ、上で交わるように設け、投影レン
ズ２４を、その主平面の延長面２４ａが、前記第１投影
画像Ａ、の像面の延長面Ａ、ａと、投影レンズ２４から
スクリーン２２への屈曲光路を直線状に展開して考えた
ときの仮想のスクリーン面２２′の延長面２２ａ′との
交差線Ｐ２′上で交わるように設ければ、原稿２３の表
示画像をスクリーン２２面にピントの合った画像として
結像させることができる。

〔発明の効果〕

請求項１に記載の投影型表示装置によれば、投影レンズ
と表示体との間に補助投影レンズを設け、かつ前記補助
投影レンズの主平面と前記表示体の表示面とを相対的に
傾斜させ、前記補助投影レンズによる像の像面と前記投
影レンズの主平面とを相対的に傾斜させるとともに、前
記補助投影レンズと前記投影レンズを、 が成立する条件で配置しているから、表示体の表示画像
を投影レンズにより拡大してスクリーンに斜め方向から
投影するものでありながら、スクリーン面に結像する投
影画像を台形状の歪みがない画像とすることができる。

また請求項２に記載の投影型表示装置のように、上記請
求項１に記載の投影型表示装置において、ｓｉｎθ１　
　　ｆｌ ｓｉｎθ２　　　ｆ２ が成立すれば、スクリーン面に結像する投影画像を、台
形状の歪みがなく、しかも表示体の表示画像に対する縦
方向と横方向の倍率が等しい、表示体の表示画像と完全
に相似形な拡大画像とすることができる。

さらに、請求項３および４に記載の投影型表示装置によ
れば、上記請求項１または２に記載の投影型表示装置に
おいて、補助投影レンズを、この補助投影レンズの主平
面の延長面が前記表示体の表示面の延長面と前記補助投
影レンズによる像の像面の延長面との交差線上でほぼ交
わる条件で設け、前記投影レンズを、この投影レンズの
主平面の延長面が前記補助投影レンズによる像の像面の
延長面と投影面の延長面（投影レンズから投影面への投
影光路が、投影レンズを通った画像光を直接段〆面に投
影する直線光路である場合は実際の投影面の延長面、前
記投影光路が、投影レンズを通った画像光を少なくとも
１枚の画像光反射ミラーで反射させて投影面に投影する
屈曲光路である場合は前記屈曲光路を直線状に展開した
ときの仮想の投影面の延長面）との交差線上でほぼ交わ
る条件で設けているから、投影面に、台形状の歪みがな
く・かつピントの合った画像を結像させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の投影型表示装置の基本光学系を示す図
、第２図は表示体の表示画像と補助投影レンズかっ（る
第１投影画像とスクリーン投影画像の外形を示す図、第
３図および第４図は本発明の第１の実施例を示す投影型
表示装置の縦断側面図およびその光学系の拡大図、第５
図は本発明の第２の実施例を示す投影型表示装置の縦断
側面図、第６図〜第８図はそれぞれ本発明の第３〜第５
の実施例を示す液晶表示パネルと補助投影レンズと投影
レンズの配置図、第９図は本発明の第６の実施例を示す
投影型表示装置の側面図、第１０図は従来の投影型表示
装置の縦断側面図、第１１図および第１２図は従来の斜
め投影方式の投影型表示装置の縦断側面図およびその光
学系を示す図、第１３図は従来の斜め投影方式の投影型
表示装置における液晶体の表示画像とスクリーン投影画
像の外形を示す図である。 １２．２２・・・スクリーン（投影面）、１２ａ・・・
スクリーン面の延長面、１２’、２２’・・・仮想のス
クリーン面、１２ａ’　、２２ａ’　・・・仮想のスク
リーン面の延長面、１３・・・表示体（液晶表示パネル
）、２３・・・表示体（原稿）、八〇・・・表示画像、
１３ａ、２３ａ・・・表示体、の表示面の延長面、１４
゜２４・・・投影レンズ、１４ａ、２４ａ・・・投影レ
ンズの主平面の延長面、１７．２７・・・補助投影レン
ズ、１７ａ、　　２７ａ・・・補助投影レンズの主平面
の延長面、Ａ、・・・第１投影画像（補助投影レンズに
よる実像または虚像）、１９・・・第１画像結像面、Ａ
、ａ・・・第１投影画像の像面の延長面、１８゜２８・
・・画像光反射ミラー、Ａ２・・・投影画像。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 （ａ）　　　　　　　　（ｂ） （Ｃ） 第４図 １６図 ｔｓＢ図 第９図 第１０図 第１１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）表示体の表示画像を投影レンズにより拡大して投
   影面に斜め方向から投影する投影型表示装置において、
   前記投影レンズと表示体との間に補助投影レンズを設け
   、かつ前記補助投影レンズの主平面と前記表示体の表示
   面とを相対的に傾斜させ、前記補助投影レンズによる像
   の像面と前記投影レンズの主平面とを相対的に傾斜させ
   るとともに、前記補助投影レンズと前記投影レンズを、
   前記補助投影レンズの焦点距離をｆ＿１ 前記投影レンズの焦点距離をｆ＿２ 前記補助投影レンズの主平面の延長面と表示体の表示面
   の延長面との交差角をθ＿１ 前記補助投影レンズの主平面の延長面と前記補助投影レ
   ンズによる像の像面の延長面との交差角をθ＿１′ 前記補助投影レンズによる像の像面の延長面と前記投影
   レンズの主平面の延長面との交差角をθ＿２ 前記投影レンズの主平面の延長面と投影面の延長面との
   交差角をθ＿２′ としたとき、 （ｓｉｎθ＿１′／ｓｉｎθ＿２）＝−（ｆ＿１／ｆ＿
   ２）・（ｔａｎθ＿１′／ｔａｎθ＿１）・（ｔａｎθ
   ＿２′／ｔａｎθ＿２）が成立する条件で配置したこと
   を特徴とする投影型表示装置。
2. （２）請求項１に記載の投影型表示装置において、（ｓ
   ｉｎθ＿１／ｓｉｎθ＿２）＝−（ｆ＿１／ｆ＿２）が
   成立することを特徴とする投影型表示装置。
3. （３）投影レンズから投影面への投影光路は、投影レン
   ズを通った画像光を直接投影面に投影する直線光路であ
   り、前記補助投影レンズは、この補助投影レンズの主平
   面の延長面が前記表示体の表示面の延長面と前記補助投
   影レンズによる像の像面の延長面との交差線上でほぼ交
   わる条件で設けられ、前記投影レンズは、この投影レン
   ズの主平面の延長面が前記補助投影レンズによる像の像
   面の延長面と前記投影面の延長面との交差線上でほぼ交
   わる条件で設けられていることを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載の投影型表示装置。（４）投影レンズから
   投影面への投影光路は、投影レンズを通った画像光を少
   なくとも１枚の画像光反射ミラーで反射させて投影面に
   投影する屈曲光路であり、前記補助投影レンズは、この
   補助投影レンズの主平面の延長面が前記表示体の表示面
   の延長面と前記補助投影レンズによる像の像面の延長面
   との交差線上でほぼ交わる条件で設けられ、前記投影レ
   ンズは、この投影レンズの主平面の延長面が前記補助投
   影レンズによる像の像面の延長面と前記投影レンズから
   投影面への前記屈曲光路を直線状に展開したときの仮想
   の投影面の延長面との交差線上でほぼ交わる条件で設け
   られていることを特徴とする請求項１または２に記載の
   投影型表示装置。