JPH04107521A - 斜め投射型表示装置 - 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） 本発明は斜め投射型表示装置にかかり、特にビデオ映像
やコンピュータ画像等を拡大して投射するに適する斜め
投射型表示装置に関する。

（従来の技術） 近時、透過型または反射型ドツトマトリクス液晶等を用
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いう要望に応
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イスプレィ型の表
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号公報にもみられる
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影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、上記従来のデイスプレィ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
とキーストン歪などにより画像に歪みが生じるので反射
ミラーの設置条件に大きな制約を受け、これに基因して
投射光学系か占める容積、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、それ放蕩
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。この斜め投射方式は、第３図に示すように第ルン
ズａの光軸すに対して結像面Ｃ（例えば反射手段）にお
いて屈曲される光軸ｄを有する第２レンズｅが前記結像
面Ｃを間にして配置され、第ルンズａと第２レンズｅと
が「ハ」の字状配置とされる。そしてこの第２レンズｅ
は前記第ルンズａにより結像面Ｃに結像された画像を光
軸ｄに対する結像面Ｃの傾斜とは反対側に傾斜して配置
されるスクリーンＳに斜め投射して拡大画像を得るよう
になされる。この場合、第２レンズｅからスクリーンＳ
へ至る光路途中で反射ミラーにより折曲し、キャビネッ
トの前面にスクリーンを設けてその背面に導くようにす
れば、コンパクトな光学系として背面投射による表示装
置が得られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記投射光学系を用いて拡大投射する表示
装置を構成した場合、第ルンズａにより結像面Ｃに結像
される像に台形歪が生じ、この歪を第２レンズｅにより
強制したスクリーンＳ上に結像させる際に、台形歪を補
正するとき縦長の矩形状となっていわゆる間伸びした画
像となり、見苦しい画像となって忠実な再現性が得られ
ない。

本発明はこれに鑑み、斜め投射光学系を用いてコンパク
トな楕−成で大画面を得る際にスクリーン上で画像に間
伸びが生じることのない投射光学系とした斜め投射型表
示装置を提供することを目的としてなされたものである
。

（課題を解決するための手段） 上記従来技術が有する問題点を解決するため、本発明は
、光を透過または反射可能な原画像の面に対し所要角度
傾斜して配置され前記原画像をＸ方向に所定の間伸び率
をもって拡大して結像させる第１のアフォーカルレンズ
系と、この第１のアフォーカルレンズ系による結像位置
に配置され球面乃至球面近似のフレネル反射ミラーと、
この反射ミラーに結像されたＸ方向間伸び像をＸ方向に
前記第１のアフォーカルレンズ系と同等の間伸び率をも
って所要角度傾斜して配置したスクリーン上へ拡大して
結像させる第２のアフォーカルレンズ系とを備え、前記
第１．第２のアフォーカルレンズ系によりＸ方向および
Ｘ方向を相似形に拡大してスクリーンに斜め投射するよ
うにしたことを特徴とするするものである。

（作　用） 原画像に作られている画像は、これに対しての照明によ
って第１のアフォーカルレンズ系によりＸ方向に間伸び
した拡大像がフルネル反射ミラーに結像され、このＸ方
向に間伸びした拡大像を第２のアフォーカルレンズ系に
よりＹ方向に間伸びさせた拡大像かスクリーンに斜め投
射される。この場合、フレネル反射ミラーに第１のアフ
ォーカルレンズ系によりＸ方向に間伸びして結像された
Ｘ方向間伸び像が第２のアフォーカルレンズ系によりＹ
方向に相似形状に拡大されてスクリーンに投射されるの
で、スクリーン上での拡大画像は現画像の縦横の長さに
対し相似の縦横比の画像となる。

（実施例） 以下、本発明を第１図乃至第１０図に示す実施例を参照
して説明する。

第１図は本発明による斜め投射表示装置を移動可能な形
態とした場合の一実施例を示し、第２図はその縦断面を
示している。

この実施例では、奥行きＤか薄い箱形のキャビネット１
を有し、このキャビネット１内に投射光学系２と、キャ
ビネット１の前面に設けられた背面投射型のスクリーン
３と、前記投射光学系２からの出射光束を前記スクリー
ン３の背面に導くため第１　第２反射ミラー４．５とを
備えている。

本発明において使用される投射光学系２は、照明装置６
、原画像を得る手段としての一例のライトバルブ７、第
１のアフォーカルレンズ系８、結像面としてのフレネル
反射ミラー９、および第２のアフォーカルレンズ系］０
からなっている。上記ライトバルブ７は、透過型または
反射型のドツトマトリックス液晶を用いている。

第１のアフォーカルレンズ系８はライトバルブ７に作ら
れる像をＸ方向に所定の間伸び率を有する光学系であり
、第２のアフォーカルレンズ系１０はフレネル反射ミラ
ー９に結像された画像をＹ方向に所定の間伸び率をもっ
てスクリーン３へ結像させる光学系とされている。

ライトバルブ７は第１のアフォーカルレンズ系８の光軸
１１に対し所要の角度をもって傾斜して設置され、この
第１のアフォーカルレンズ系８によるライトバルブ７の
画像を結像する位置に前記光軸１１に対しライトバルブ
７とは反対側に傾斜してフレネル反射ミラー９の微小反
射面９ａが向くように設置されている。

またフレネル反射ミラー９の微小反射面９ａ。

９ａ・・・の反射光路面上に第２のアフォーカルレンズ
系１０が配置されている。

スクリーン３は、このスクリーン３の背面から斜め（例
えば入射角６０°）に投射される光束かその延長方向へ
透過しないよう、第１０図に一部を拡大示するように、
入射される光束をスクリーン３の前面はぼ直角方向に向
かわせるようにするプリズム全反射スクリーンを用いる
ことが望ましい。

アフォーカルレンズ系８，１０は、入射される平行光束
を所定の倍率で平行光束として出光する光学系であり、
第４図（Ａ）のように第１．第２レンズを凸レンズとす
る場合、第４図（Ｂ）のように第ルンズを凹レンズ、第
２レンズを凸レンズとする場合がある。いずれも第ルン
ズの焦点で集められた光を第２レンズから平行光束とし
て出光する。

いま、アフォーカルレンズ系を凸レンズで構成した場合
の間伸び率σについて考察すると、第６図において倍率
ｍおよび間伸び率σは、ｆｌ・ｆ２ である。

第ルンズ８　の焦点距離ｆ１、第２レンズ８　の焦点路
ｆｎの比をｍ。するとき、ｍ＝ｍｏσ である。

傾き角ａ　ｉ　、　　ａ　２ つと、 ａ　　（−ａ２）、ａ４を使 であるから、 フレネル反射ミラー９は、平板状のフレネルレンズから
なり、好ましくはフレネル溝が楕円とされる。このフレ
ネル反射ミラー９の設置位置を選択することにより、第
１のアフォーカルレンズ系８を通じて入射される画像を
任意の方向に反射させて第２のアフォーカルレンズ系１
０に入射させることかできる。

このフレネル反射ミラー９のフレネル溝の光軸線Ｃの傾
き角ψは次のようにして求められる。

第７図において、 となる。

したがって第１のアフォーカルレンズ系８でＸ方向にｍ
　６倍、Ｙ方向はｍ。倍の倍率で拡大し、第２のアフォ
ーカルレンズ系１０でＹ方向にによりスクリーン３上で
の画像を両辺（ＸＳＹ方向）ともライトバルブ７に相似
の間伸びのないｍｏσ倍の画像が得られる。

となる。したかって上記ψの方向にフレネル溝の中心か
あるようにフレネル反射ミラー９を配置すればよい。

第１図および第２図は本発明を具体的にデイスプレィ構
造とした場合の実施例を示している。この場合はキャビ
ネット１の内部上方に投射光学系２を置き、この投射光
学系２から出射する光束を中継ミラー２１を介してキャ
ビネット１の底部に設置された第１反射ミラー４に導き
、この第１反射ミラー４からの反射光を受ける第２反射
ミラー５をスクリーン３に相対向する後部内面にスクリ
ーン３の背面とはソ平行に置いてこの第２反射ミラー５
からスクリーン３の背面に斜め方向から投射することに
より、ライトバルブ７に作られる画像がスクリーン３上
に拡大画像として投射される。

上記のような配置構造を採用してスクリーン３の背面か
ら斜め投射しても、スクリーン３上に形成される拡大画
像に間伸びを生じることがなく、正規の画像を写し出す
ことができながらキャビネット１の奥行き寸法りを大幅
に短縮することができ、超薄型で大画面の斜め投射型表
示装置を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、スクリーンへの投
射光学系に斜め投射方式を採用しても、スクリーン上に
おける画像に間伸びを生しることがなく、スクリーン上
での画像の質を著しく高めることができる。またスクリ
ーンに対し斜め投射しても画像に間伸びが生じないので
、キャビネットに組込んでデイスプレィ型の表示装置と
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、コンパクトな斜め投射型表示
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同具
体的実施例の縦断面図、第３図は投射光学系の説明図、
第４図（Ａ）、　　（Ｂ）はアフォーカルレンズ系の説
明図、第５図は本発明による投射光学系の説明図、第６
図はアフオーカルレンズ系の幾何光学的解析図、第７図
乃至第９図はフレネル反射ミラーの人、反射の解析図、
第１０図はスクリーンの一部拡大断面図である。 １・・・キャビネット、２・・・投射光学系、３・・・
スクリーン、４・・・第１反射ミラー、５・第２反射ミ
ラ、７・・・ライトバルブ、８・・・第１のアフォーカ
ルレンズ系、９・・・フレネル反射ミラー、１０・・・
第２のアフォーカルレンズ系。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光を透過または反射可能な原画像の面に対し所要角度
   傾斜して配置され前記原画像をＸ方向に所定の間伸び率
   をもって拡大して結像させる第１のアフォーカルレンズ
   系と、この第１のアフォーカルレンズ系による結像位置
   に配置され球面乃至球面近似のフレネル反射ミラーと、
   この反射ミラーに結像されたＸ方向間伸び像をＹ方向に
   前記第１のアフォーカルレンズ系と同等の間伸び率をも
   って所要角度傾斜して配置されたスクリーン上へ拡大し
   て結像させる第２のアフォーカルレンズ系とを備え、前
   記第１、第２のアフォーカルレンズ系によりＸ方向およ
   びＹ方向を相似形に拡大してスクリーンに斜め投射する
   ようにしたことを特徴とする斜め投射型表示装置。