JPH0427928A - 背面投射型表示装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は背面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背面投射型表
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
大きさに限界かあり、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。

しかし通常の投影方式によりスクリーンの正面から投射
すると、暗い室内でしか使用することができず、利用範
囲が限られるばかりでなく、別置きのスクリーンを用意
しなければならないため手軽に使用するうえにおいて難
がある。

上記のような事情から、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。

（発明か解決しようとする課題） しかるに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
投射光学系が占める容積、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
ができないという問題かあった。

本発明はこれに鑑み、ライトバルブを用い、その画像を
キャビネットの前面のスクリーンに背面投射して拡大画
像を得るに当り、キャビネットの奥行きを可能な限り薄
型に構成することかできる背面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。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記従来技術の問題点を解決することを課題として、本
発明はキャビネット内に照明手段により照明されるよう
に配置されるライトバルブの面に対し所要角度傾斜して
配置された第１レンズと、この第１レンズの結像位置に
配置された反射手段と、この反射手段に対し所要角度傾
斜して配置され前記第１レンズにより生じた像の歪みを
矯正する第２レンズとを有する投射光学系を備え、この
第２レンズにより拡大された画像光束をキャビネットの
前面に設置されたスクリーンの背面に導きスクリーンの
背面に対し所要角度をもって斜めに入射させる第１、お
よび第２反射ミラーをキャビネット内に配置し、最終反
射ミラーは前記スクリーンとほぼ平行に配置したことに
よりキャビネットの薄型化を達成したものである。

（作　用） ライトバルブに作り出される画像は、これに対しての照
明により第１レンズを通じて反射手段に実像を結び、こ
の像を第２レンズにより光路か屈曲され、この第２レン
ズにより拡大されて２つの反射ミラーを通じスクリーン
の背面に導かれ、このスクリーン上で第１レンズによる
像の歪みが矯正されて正規の画像となり、キャビネット
の前面側から歪みのない画像を見ることができる。

このときスクリーンの背面に投射される画像の光束は、
該スクリーンの背面に対し傾斜した角度をもって入射す
るので、スクリーンへ至る光路の変換用反射ミラーの設
置位置に限定を受けず、キャビネットの奥行きを縮める
ことができながら所望拡大率の映像をスクリーン上に作
り出すことができる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説明する。

本発明による背面投射型表示装置は、第２図に具体的実
施例の縦断側面を銘水するように、奥行きＤが薄い箱形
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、このキャビネット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の背面に導く第１、第２反射
ミラー４．５とを備えている。

投射光学系２は、第３図（Ａ）に透過型の場合を、第３
図（Ｂ）に反射型の場合の一例の原理的説明図を示すよ
うに、照明装置ｔ６、ライトバルブ７、第１レンズ８、
反射手段９、第２レンズ１０からなっている。

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
クス液晶を用いたもので、第１レンズ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レン
ズ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反
射手段９が設置されている。

透過型の場合は、第３図（Ａ）のように第１レンズ８の
光軸１１に対し反射手段９において屈曲される光軸１２
を有する第２レンズ１０が前記反射手段９を間にして配
置され、第１レンズ８と第２レンズ１０とは「ハ」の字
状配置とされている。

そしてこの第２レンズ１０は、前記第１レンズ８により
反射手段９に結像された画像を光軸１２に対する反射手
段９の傾斜とは反対側に傾斜して配置されるスクリーン
３に拡大投射する光学系を有している。また反射型の場
合は、第３図（Ｂ）のように反射手段９を反射ミラーと
し、その反射光路上に第２レンズ１０を配置してスクリ
ーン３に斜め投射する光学系を有している。

第１反射ミラー４上の画像光束は反射して第２反射ミラ
ー５に導かれ、この第２反射ミラー５でさらに反射した
画像光束はスクリーン３の背面に傾斜角α（例えば６０
’）をもって入射されるスクリーン３は、このスクリー
ン３の背面から斜め投射（６０’）される光束がその延
長方向へ透過しないよう、例えば第９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
角方向に向かうようにするプリズム全反射スクリーンか
用いられる。

透過型において用いられる反射手段つとしては、例えば
第４図に一部を示しているように横方向に長く奥行き方
向には幅狭な微小反射面１３．１３・・か縦方向に多数
配列された構造のものが用いられ、第１レンズ８からの
光が微小反射１Ｉｊｌｉ１３゜１３・・で反射して第２
レンズ１０に向かうようになっている。このような反射
手段９を用いれば反射による光量損失が少なく、好まし
いか、スクリーン３の面積がさほど大型でない場合（拡
大率が小さい場合）や照明装置６の光量が大きい場合に
は透過型スクリーンを用いることもできる。

上記の投射光学系２を幾何光学的にみると、第１レンズ
８側は第５図に示すように、ライトバルブ７、反射手段
９は第１レンズ８の結像位置Ａ１゜Ａ２におかれ、ライ
トバルブ７の延長線１４と反射手段９の延長線１５が、
第１レンズ８の中心を通りかつ光軸１１に直角な線１６
上の０点で交わる。このとき拡大率ｍは、 ｍ＝　ｆ／　Ｃｘ　　−ｆ）　＝　（χ２　　ｆ）　／
　ｆ一′２／χ１ である。これを云い代えれば ｍ−ｔａｎα　／ｌａｎαｌ　（シャインプルフの法則
）で表わされる。

上記の条件を満すことにより、ライトバルブ７の画像を
第１レンズ８により反射手段９上に結像させることがで
きる。ただしこの反射手段９上に結像される画像は第６
図に示すように原画像が正四角形の例でみるとこれが台
形に歪んだ画像となる。

第２レンズ１０も、反射手段９とスクリーン３との配置
関係を前記第１レンズ８の場合と同様な関係をもって配
置することにより、反射手段９上の画像が第２レンズ１
０により拡大されてスクリーン３上に結像される。この
画像は、第１レンズ８により生じた歪みが第２レンズ１
０によって矯正されるので第７図のように正規の画像と
なり、第１レンズ８の倍率と第２レンズ１０の倍率とを
乗じた倍率の画像が結像される。

第１反射ミラー４上で反射される画像光束をスクリーン
３の背面に導くための光路変換用の反射系は、第８図に
その原理的説明図を示すように三角形ＡＢＣを考えると
き、線分ＡＢを底辺とする二等辺三角形となるように光
路を折り曲げることが最小奥行きとなることが分る。す
なわち、Ｘは反射ミラーなしの場合、Ｙは１回反射の場
合、２は２回反射の場合の光路を示している。

このとき線分ＡＢとＢＣのなす角度φは、ψ−π／２−
α−θ　　　　　・・・・・・（１）で表わされる。

ｔａｎψ−１／１ａｎ（α＋θ）　・・・・・・（２）
図からＨ／２Ｄ−ｊａｎ　（（２＋θ）　　　−・・−
（３）、’、　　ｔａｎψ−２Ｄ／Ｈ いまＨ／Ｄを３、すなわち奥行きＤを高さＨの１７３と
するには、θ−１２″とすると、（３）式％式％ ４４．３’　となる。第２図のようにα−６０″とすれ
ば、奥行き寸法りをさらに小さくでき、薄型に構成する
ことができる。

したがって第１図示のようにキャビネット１内の上部に
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１７により導き、第１反射ミラー４をキ
ャビネット１の底部に置き、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の背面とほぼ平行に置
くことができ、これによりキャビネット１の奥行き寸法
を大幅に短縮することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、投射光学系に光軸
を屈曲させた斜め投射方式を用い、スクリーンの背面に
斜め方向から入射させる構造としたことにより、ライト
バルブを用いた背面投射表示装置のキャビネットの奥行
き寸法を従来のものに比し大幅に短縮することかでき、
超薄型の液晶投写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
体的実施例の縦断拡大側面図、第３図（Ａ）、（Ｂ）は
第１図における投射光学系の原理を示す光学配置図、第
４図は第３図における反射手段の一部の拡大銘水断面図
、第５図は第３図の投射光学系の第１レンズとライトバ
ルブ、反射手段との関係を幾何光学的に示す説明図、第
６図は第１レンズによる結像画像の歪みを示す説明図、
第７図は第２レンズにより矯正された画像を示す説明図
、第８図は第１、第２反射ミラーの配置関係の原理的説
明図、第９図はスクリーンの一部の拡大断面図である。 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、６・・・照明装置、７・・・ライトバルブ、８
・・・第１レンズ、９・・・反射手段、１０・・・第２
レンズ、１１゜１２・・・光軸。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第２図 第３図（Ｂ） ％５図 第８図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. キャビネット内に照明手段により照明されるように配置
   されるライトバルブの面に対し所要角度傾斜して配置さ
   れた第１レンズと、この第１レンズの結像位置に配置さ
   れた反射手段と、この反射手段に対し所要角度傾斜して
   配置され前記第１レンズにより生じた像の歪みを矯正す
   る第２レンズとを有する投射光学系を備え、この第２レ
   ンズにより拡大された画像光束をキャビネットの前面に
   設置されたスクリーンの背面に導き、スクリーンの背面
   に対し所要の傾斜角度をもって斜めに入射させる第１、
   および第２反射ミラーをキャビネット内に配置し、最終
   反射ミラーは前記スクリーンとほぼ平行に配置されてい
   ることを特徴とする背面投射型表示装置。