JPH0457013A - 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） 本発明は投射型表示装置に係り、特に間延びを除去して
スクリーン上にビデオ映像やコンピュータ画像等を拡大
して投射できるようにした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ために、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。

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４図に示すように第ルン
ズ１８の光軸１９に対して結像面９（例えば反射手段）
において屈曲される光軸２４を有する第２レンズ２１が
前記結像面９を間にして配置されている。そしてこの第
２レンズ２１は前記第ルンズ１８により結像面９に結像
された画像を光軸２４に対する結像面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２
１からスクリーン３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表示装置を構成す
ると、第ルンズ１８により結像面９に結像される像に間
延びが生じ、これを第２レンズ２１により矯正してスク
リーン３上へ結像させる際に間延びが良好に補正されな
いと歪んだ画像となって見苦しい画面となり、忠実な再
現性が得られない。

そこで、本発明の目的は、投射光学系を用い、コンパク
トな構成で大画面を得るにあたり、スクリーン上で画像
の間延びが生じることのない投射光学系を有する投射型
表示装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記従来技術が有する課題を解決するための手段として
本発明は光源と、この光源からの光を変調し原画像を一
方向に圧縮もしくは伸長したライトバルブと、これと同
一光軸上に配置された凸レンズにより作られた実像の一
方向を圧縮もしくは伸長した補正中間画像を形成するシ
リンドリカルレンズ系と、このシリンドリカルレンズ系
のレンズの像空間側に配置され、上記補正中間画像を縮
小して結像する縮小倍率のレンズを有する第１光学系と
、この第１光学系による結像位置に配置された結像面と
、この結像面に結像された縮小像を拡大してスクリーン
に結像する拡大倍率のレンズを有する第２光学系とを備
えたことを特徴とするものである。

（作　用） 光源からの光を変調するライトバルブを通過した光は凸
レンズにより一方向に圧縮もしくは伸長した実像を結び
、その前後に配置されたシリンドリカルレンズ系に導か
れて、さらに一方向を圧縮もしくは伸長された一方向補
正中間画像を結像し、この補正中間画像は第ルンズを通
じて結像面上に縮小された実像を結び、反射手段を介し
て第２レンズによりスクリーン上に拡大投射される。こ
のようにして、原画像を得る手段としてライトバルブと
、シリンドリカルレンズ系と縮小拡大系レンズのそれぞ
れの手段を通じて段階的に画像が修正され、最終段のス
クリーン上には間延びのない正規画像を得ることができ
る。

（実施例） 以ド、本発明を第１図乃至第３図に示す実施例を参照し
て説明する。

第１図は本発明を斜め投射表示装置に対して適用した例
を示しており、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、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の背面に導くための第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、第３図に示
されるように、光源６、この光源からの光を変調して原
画像を得る手段としてのライトバルブ７、第１光学系８
、結像面９、および第２光学系１０を有している。上記
ライトバルブ７は、透過型または反ｎ・ｊ型のドツトマ
トリクス液晶を用いている。ここで得られる画像はあら
かじめ一方向に圧縮もしくは伸長された画像である。本
発明によれば、光軸」二に凸レンズ１１が配置され、こ
の凸レンズ１１が実像１２を結ぶ。この実像１２を挟む
ようにして、アナモフィックレンズ１Ｂが配置されてい
る。このアナモフィックレンズ１３は共通の光軸上に焦
点を共有するように配置されたシリンドリカル凸レンズ
１４と、シリンドリカル凹レンズ１５とから成っている
。これらのシリンドリカルレンズによれば、画像の一方
向を圧縮した補正中間画像１２を得ることができる。こ
の補正中間画像１２が形成される位置は、シリンドリカ
ル凹レンズ１５の主点位置から補正中間画像１２の形成
位置までの距離をＸ１シリンドリカル凹レンズ１５の焦
点距離をｆ１中間画像１２の補正率をｍとしたとき、Ｘ
＝　（ｍ−１）ｆ／　（ｍ＋１）の関係を満たす位置で
ある。

そして、この条件を満たすことにより、非点収差を除去
することができる。

上記投射光学系２を幾何光学的にみると、第１光学系８
側においては、補正中間画像１２と結像面９とは第ルン
ズ１８の結像位置Ａ　ｔ　、　Ａ　２におかれ、補正中
間像１２の延長線１６と結像面９の延長線１７が、第ル
ンズ１８の中心を通りかつ光軸１９に直角な線２０上の
０点で交わる。このとき拡大率ｍは、 ｍ＝　ｆ／　（Ｚ　　　ｆ）　＝　（χ２　　ｆ）　／
　ｆ＝χ２／χ１ である。これを云い代えれば ｍ　−ｔａｎα　／ｌａｎα１で表わされる。

上記の条件を満たすことにより、補正中間画像］２を第
１光学系８により結像面９上に結像させることかできる
。ただし、この結像面９上に結像される画像は原画像が
正四角形の例で見るとこれが台形に歪んた画像となる。

第２光学系］Ｏも、結像面９とスクリーン３との配置関
係を前記第１光学系８の場合と同様な関係をもって配置
することにより結像面９上の画像が第２光学系１０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光学系８のレンズ１８の倍率と第２光学系１０のレ
ンズ２１の倍率とを乗じた倍率の画像として結像される
。

ここにおいて、上記のように発生する台形歪みを除去す
るために、投射光学系２の第１光学系８および第２光学
系１０の各レンズ１８．２１の配置に下記の条件を付与
することによって解消することができる。

すなわち、第１光学系８のレンズ１８の像空間側の焦点
位置ｆ１における光軸］９に対する垂線２３と結像面９
の延長線１７との交わる点Ｃ２と、第２光学系１０のレ
ンズ２１の物体空間側の焦点位置ｆ２における光軸２４
に対する垂線２５と結像面９の延長線１７との交わる点
Ｃ３が一致するように構成される。

上記条件を満たすことにより、スクリーン３上に台形歪
みのない正規の画像を得ることができる。

しかして、本発明によれば、第１光学系８のレンズ１８
は縮小レンズとされ、かつその間延び率が第２光学系１
０の拡大レンズ２１による間延び率によりキャンセルす
るように定められている。

この間延び率σは、この間延び率σと主倍率ｍＯが与え
られると、第３図における角度α１、α２が定まり、 間延び率σは、主倍率ｍ□を越えることはないので、ｍ
ｏ〉σである。

したがって、第１光学系８においては、−旦間延び率を
１／σに縮小しておき、ついて、第２光学系１０により
間延び率をσに戻すことでスクリーン３上に台形歪みお
よび間延びのない画像が得られる。

本発明においては第１光学系８のレンズ１１を縮小レン
ズとしかつその間延び率が第２光学系１０の拡大レンズ
１２による間延び率によりキャンセルするように定めら
れている。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、ライト
バルブの原画像自体を一方向に圧縮もしくは伸長するこ
とに加え、シリンドリカルレンズ系でさらに同方向に圧
縮もしくは伸長し、さらに縮小拡大系で補正するように
したから、各段における補正に無理がなく、スクリーン
上へ拡大投射される画像の間延びを解消することができ
、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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による投射表示装置の一実施例を示した
斜視図、第２図は同具体的実施例の縦断面図、第３図は
本発明の投写光学系のうち透過型の例を示した説明図、
第４図は従来の斜め投射光学系の説明図である。 ３・・・スクリーン、６・・・光源、７・・・ライトバ
ルブ、８・・・第１光学系、９・・・結像面、１０・・
・第２光学系、１１・・・凸レンズ、１２・・・補正中
間像、１４・・・シリンドリカル凸レンズ、１５・・・
シリンドリカル凹レンズ、１８・・・第ルンズ、２１・
・・第２レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光源と、この光源からの光を変調し原画像を一方向に
   圧縮もしくは伸長したライトバルブと、これと同一光軸
   上に配置された凸レンズにより作られた実像の一方向を
   圧縮もしくは伸長した補正中間画像を形成するシリンド
   リカルレンズ系と、このシリンドリカルレンズ系のレン
   ズの像空間側に配置され、上記補正中間画像を縮小して
   結像する縮小倍率のレンズを有する第１光学系と、この
   第１光学系による結像位置に配置された結像面と、この
   結像面に結像された縮小像を拡大してスクリーンに結像
   する拡大倍率のレンズを有する第２光学系とからなる投
   射型表示装置。