JPH0470807A - 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、ビデオ映像やコンピュータ画像等を表示する
投射型表示装置に関する。なかでも、液晶ライトバルブ
等を背面より斜めに投射する表示装置に関する。

〔従来の枝術〕

近時、透過型または反射型ドツトマトリックス液晶等を
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の要望に応え
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号公報にも見られる
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射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
と台形歪などにより画像に歪みが生ずるので反射ミラー
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、それ故薄型のキ
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。一般に傾いた物のレンズによる像はＵＳパテン
ト７５１，３４７号にＴ、Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇが示
したように台形歪が発生する。第１２図において傾いた
物面１３はレンズ１４により傾いた像面１５に結像する
。その傾きの関係は第１２図に示めされたように物面１
３とレンズ１４と、像面１５の延長線が一致するように
なる。レンズ１４の像側焦点Ｆの光軸Ｚに対する垂線と
像面１５との交点をｇとすると、第１３図に示される正
方形の物面上の偉はレンズ１４により第１４図に示され
る台形に像面１５上に結像する。

そこで、この台形歪を除去するために、第１５図に示す
ようにライトバルブ１６と第一の投射レンズ１７と第二
の投射レンズ１９とスクリーン２０を光軸Ｚに対して傾
けて配置する。ここで、第一の投射レンズ１７の像側焦
点Ｆ＋を通り第一の投射レンズ１７と平行な面と台形歪
のある像面１８との交点ｇ１と、第二の投射レンズ１９
の物側焦点Ｆｔ’を通り第二の投射レンズ１９と平行な
面と台形歪のある像面１８との交点ｇ２′とを一致させ
る。

この時、例えば第１６図で示される正方形のライトバル
ブの像は第一の投射レンズ１７で第１７図に示される台
形歪のある像になるが、第二の投射レンズ１９でスクリ
ーン２０上に第１８図に示す台形歪のない像を結像する
。そこで、この投射光学系を第２図に示すように第一の
ミラー９と第二のミラー１０により折曲して、キャビネ
ット７に納めれば、薄梨の背面投射型表示装置が構成で
きる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記投９・１光学系では台形歪を除去すること
ができるが、たて方向と横方向の倍率の差、すなわち像
の間伸びが生ずる問題点がある。

そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、像の間伸びのない斜め投射の表
示装置を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の投射型表示装置は、透過型あるいは反射型の光
変調手段と、光変調手段の像をスクリーンに投射する投
射手段と、スクリーンを有し、スクリーンに対して投射
手段の光軸は斜めに入射され、前配光変調手段の台形歪
のある像を結像する第一の投射光学手段と前記台形歪の
ある像をスクリーンに台形歪なく投射する第二の投射光
学手段と、スクリーン上の投射像の間伸びを補正する第
三の投射光学手段により構成され、前記第三の投射光学
手段は少なくとも一つのプリズムより成ることを特徴と
する。

〔作用〕

本発明の上記構成によれば、透過型あるいは反射型の光
変調手段の像は、第一の投射光学手段により台形歪のあ
る像として結像し、前記台形歪のある像は第二の投射光
学手段によりスクリーン上に台形歪のない像を結像し、
少なくとも一つのプリズムより成るアナモルフィック光
学系により、スクリーン上の投射像の間伸びは補正され
る。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に基づいて説明する。第１図は本発
明による斜め投射の光学系配置の実施例を示し、第３図
はライトバルブの像の例を示し、第４図は台形歪のある
中間像を示し、第５図は台形歪のないスクリーン上の像
を示している。第１図においてライトバルブ１と第一の
投射レンズ２と第二の投射レンズ４とスクリーン６が、
それぞれ光軸Ｚに対してφ箪、φ２．φ３．φ４だけ傾
いている。第三の投射光学系５は第二の投射レンズ４の
近傍に光軸にそってまたは、傾けて配置される。

透過型または反射型のライトバルブ１の像はライトバル
ブに対して傾いた第一の投射レンズ２により台形歪のあ
る中間像３に結像する。中間像３の傾きは第１２図と同
様にして求まる。その時、第３図に示されるライトバル
ブ１上の正方形の像は、第一の投射レンズ２により第４
図に示された台形に結像する。この台形歪のある中間像
３に対して第二の投射レンズ４とスクリーン６の傾きを
第１５図と同様にして決め、第一の投射レンズ２の像側
焦点Ｆ１を通り第一の投射レンズ２と平行な面と台形歪
のある中間像３との交点ｇＩと、第二の投射レンズ４の
物側焦点Ｆ２’を通り第二の投射レンズ４と平行な面と
台形歪のある中間像３との交点ｇ２′とを一致させる。

この時、台形歪のある中間像３は第二の投射レンズ４に
よりスクリーン６上に台形歪のない像として結像され、
第三の投射光学系５によりＸ方向とＸ方向の倍率の差す
なわち像の間伸びが補正され、スクリーン６上に台形歪
も間伸びもない像が第５図のように結像される。

第一の投射レンズ２および第二の投射レンズ４は第１０
図に示したごとく傾いた組合せレンズにより構成し、収
差の補正を行うこともできる。スクリーン６は背面投射
型テレビジョン等に使用されているリアスクリーンが使
用できる。これは拡散剤入り樹脂基材にレンチキュラー
レンズおよびフレネルレンズのシートを組み合わせて配
光特性を良好にしているものである。しかし、本発明の
ごとく斜めに投射する場合は、スクリーン６に投射され
る光束がその延長方向へ透過しないように、第１１図に
一部を拡大表示するように、プリズムの全反射を用いて
入射される光束をスクリーン１２の前面はぼ直角方向に
向かわせるシートをレンチキュラーレンズのシートと組
み合せて配光特性を斜め投射に対して良好にしたスクリ
ーンを用いることが望ましい。

第６図および第７図は第三の投射光学系５の第１実施例
である。第６図のように主断面内において平行光線束が
プリズムに入射するとき、入射光線の輻すなわち光線に
垂直な光線束の大きさをｈ、射出光線束の幅をｈ′とす
ると、ｈとｈ′の比ｒは次式で与えられる。

プリズムでは主断面に垂直な面内では、平行光線の幅は
変化しない、したがって、第７図のように断面が直径Ｅ
の円の光線束がプリズムに入射すると、射出光線束は楕
円となり、楕円の主断面内の直径Ｅ′は Ｅ　′　：　□ となる、主断面に垂直な方向の直径はＥである。

プリズムのこの性質を用いれば、Ｘ方向とＸ方向の倍率
が違うアナモルフィック光学系を実現できる。ｒを第一
の投射レンズ２および第二の投射レンズ４による像のＸ
方向とＸ方向の倍率の比にほぼ等しくすれば、第三の投
射光学系５によるスクリーン６上の像の間伸びを補正す
ることができる。

第８図は第三の投射光学系５の第２実施例である、プリ
ズムが１個の場合、入射光と屈折光の方向は互いに異な
り、光学系の設計に不便なことが多いが、本実施例のご
とく、プリズムを２個用いると、入射光と射出光を平行
にできる１例えば、第８図に示す如く、同じ頂角、屈折
率のプリズム２個を、稜線を平行にして逆向きに配置し
、各々の入射角をほぼ等しくすればよい、この場合各々
の主断面内の倍率をｒとすれば組み合せの倍率はｒをと
なる。

第９図は第三の投射光学系５の第３実施例である。プリ
ズム単体では光の分散により、色収差、特に倍率の色収
差がきわめて大きいので、本実施例の如く、色消しプリ
ズムとするのが望ましい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、台形歪はないが像の
間伸びのある斜め投射の表示装置に少なくとも一つのプ
リズムより成るアナモルフィック光学系を付加すること
により、スクリーン上の像の間伸びを補正する効果を有
する。また斜め投射しても画像に歪が生じないので、キ
ャビネットに組み込んで背面投射型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、コンパクトな表示装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による斜め投射の光学系配置図。 １・・・ライトバルブ ２・・・第一の投射レンズ ３・・・台形歪のある中間像 ４・・・第二の投射レンズ ５・・・第三の投射光学系 ６・・・スクリーン 第２図は本発明による斜め投射光学系による背面投射型
表示装置の構成例の断面図。 ７・・・キャビネット ８・・・投射光学ユニット ９・・・第一のミラー １０・・・第二のミラー １１・・・スクリーン 第３図、第４図、第５図は本発明により第１図の各々ラ
イトバルブ、中間像、スクリーン上での結像の説明図。 第６図および第７図は本発明による第三の投射光学系の
第１実施例の説明図。 第８図は本発明による第三の投射光学系の第２実施例の
断面図。 第９図は本発明による第三の投射光学系の第３実施例の
断面図。 第１０図は本発明に使用する第一の投射レンズおよび第
二の投射レンズの実施例の断面図。 第１１図は本発明に使用するプリズムの全反射によるス
クリーンの断面の一部拡大図。 １２・・・スクリーン 第１２図は傾いた物面の結像の説明図である。 １３・・・傾いた物面 １４・・・レンズ １５・・・傾いた像面 第１３図および第１４図は第１２図の物面および像面の
結像の説明図。 第１５図は斜め投射光学系の断面図。 １６・・・ライトバルブ １７・・・第一の投射レンズ １８・・・台形歪のある像面 １９・・・第二の投射レンズ ２０・・・スクリーン 第１６図、第１７図、第１８図は各々第１５図のライト
バルブ、台形歪のある像面、スクリーンの結像の説明図
。 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木　喜三部　他１名第４図 ■ 第５図 第８図 第１３図 ン′ 第１４図 第１６図 ン 第１７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）透過型あるいは反射型の光変調手段と、光変調手
   段の像をスクリーンに投射する投射手段とスクリーンを
   有し、スクリーンに投射手段の光軸が斜め入射する投射
   型表示装置に於て、前記投射手段は、前記光変調手段の
   台形歪のある像を結像する第一の投射光学手段と、前記
   台形歪のある像をスクリーンに台形歪なく投射する第二
   の投射光学手段と、スクリーン上の投射像の間伸びを補
   正する第三の投射光学手段により構成され、前記第三の
   投射光学手段は少なくとも一つのプリズムより成るアナ
   モルフィック光学系であることを特徴とする投射型表示
   装置。