JPH06276465A - 投写型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 画像表示装置と表示画像を拡大する光学装置
とを備えた複数の投写光学系と、スクリーンとを有する
投写型画像表示装置において、歪みが少なく、しかも明
るい映像で、また視野角が広く、設置場所の制限を少な
くすることを目的にしている。 【構成】 画像表示装置６と表示画像を拡大する光学装
置７とを備えた複数の投写光学系と、この投写光学系か
らの映像を表示する高利得スクリーン８を有する投写型
画像表示装置において、高利得スクリーン８に対する投
写光学系の方向に応じて投写される映像の歪みを補正す
る手段を設けている。これにより、歪みが少なく、明る
い映像が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置と表示画
像を拡大する光学装置とを組み合わせて、スクリーンに
映像を投写して表示する投写型画像表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビジョン画像、ハイビジョン
画像、ビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）に録画された映
像信号などを４０インチ以上の大画面映像表示するため
の大画面映像表示装置として、画像表示装置と表示画像
を拡大する光学装置とスクリーンを有する投写型画像表
示装置が種々提案されている。

【０００３】以下、従来の投写型画像表示装置につい
て、図を用いて説明する。図１０は、従来例における１
つの画像表示装置及び表示画像を拡大する光学装置を備
えた投写光学系と高利得スクリーンよりなる投写型画像
表示装置の図である。図１０において、１は高利得スク
リーン、２は投写光学系である。ここでは、投写光学系
２からの映像は高利得スクリーン１に対して垂直に投写
される。

【０００４】図１１は、従来例における画像表示装置及
び表示画像を拡大する光学装置からなる２台の投写光学
系とスクリーンよりなる投写型画像表示装置の図であ
る。図１１において、３はスクリーン、４は第１の投写
光学系、５は第２の投写光学系である。ここで、第１の
投写光学系４と第２の投写光学系５からの映像はスクリ
ーンに対してそれぞれ同じ入射角で斜めに投写され、重
なり合う。

【０００５】また、液晶技術の進歩に伴い、画像表示装
置に、液晶パネルを用いるものが注目されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、明るさを改善するために一つの投写光学系
による映像を高利得スクリーンに投写させる方法では、
スクリーンの利得を大きくすることで指向性が鋭くな
り、視野角が狭くなってしまう。

【０００７】また、２つの投写光学系を用いる投写型画
像表示装置では、２つの映像がスクリーンに対して斜め
に投写されることから明るい映像は得られるが、それぞ
れ歪んだ映像が重ね合わせられることになるので、得ら
れる映像は見にくいものとなる。これを解決するため、
スクリーンに対してなるべく垂直に投写するように、第
１，第２の投写光学系を近づけ、これらのスクリーンか
らの距離を長くすると、設置場所の制限を受けてしま
う。

【０００８】また、画像表示装置にドットマトリックス
型の液晶パネルを用いると投写される映像の格子縞が干
渉して別の縞模様（以下モワレと称す）が、発生した
り、液晶パネルの画素構造が表示されてしまうという課
題がある。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、映像の明るさの向上、視野角の拡大を図り、歪みが
少なく、鮮明な映像を可能にし、設置場所の制限の少な
い投写型画像表示装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の投写型画像表示装置は、画像表示装置と表示
画像を拡大する光学装置を有する複数の投写光学系と複
数の投写光学系からの映像を表示するスクリーンを有す
る投写型画像表示装置とで構成し、かつスクリーンに対
する投写光学系の方向に応じて投写される映像の歪みを
補正する手段を設けたものである。また、本発明におい
ては、画像表示装置と表示画像を拡大する光学装置との
間に位相型回折格子を備えたものである。

【００１１】

【作用】この構成により歪みが少なく、明るい映像が可
能になる。

【００１２】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて図面を用いて説明する。

【００１３】図１は、本発明の第１の実施例における投
写される映像の歪みを補正する回路を設けた画像表示装
置と光学装置とを備えた２台の投写光学系と、２台の投
写光学系からの映像を表示する高利得スクリーンを有す
る投写型画像表示装置の配置を示す図である。図１にお
いて、６は映像の歪みを補正する回路を設けた画像表示
装置、７は光学装置、８は複数の投写光学系からの映像
を表示する高利得スクリーンである。

【００１４】次に、図２を用いて、投写される映像の歪
みを補正する回路について説明する。図２において、９
は入力されるアナログ信号である映像信号をデジタル信
号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路、１０は映像信号の
有する歪みを矯正するための座標演算回路、１１は入力
映像の座標を割り出す入力アドレス座標発生回路、１２
は歪みを補正する変換関数Ｆ演算回路、１３は座標演算
回路１０を制御する制御回路、１４はデジタル信号をア
ナログ信号に変換するＤ／Ａ変換回路である。

【００１５】次に、図２のブロック図の動作について説
明する。入力映像はＡ／Ｄ変換回路９によってデジタル
信号に変換される。このデジタル信号が入力アドレス座
標発生回路１１によって入力映像のアドレス座標か発生
し、スクリーンに対する投写光学装置の方向のデータ角
度φ、角度θによって、制御回路１３が映像信号の歪み
を矯正する度合いを座標演算回路１０に指示し、座標演
算回路１０の有する変換関数Ｆ演算回路１２が歪みを補
正した座標を導出する。このように変換されたデジタル
信号である座標の映像信号は再びＤ／Ａ変換回路１４に
よってアナログ信号として出力される。

【００１６】ここで、座標演算回路１０が行う動作を回
転座標変換Ｒを用いて原理的に説明する。

【００１７】まず、回転座標変換Ｒについて説明する。
図３は歪みの発生を原理的に示す図である。図３におい
て、１５は視点となる原点Ｏ，１６は原点Ｏから投写距
離Ｚの位置でＸＹ平面に平行なスクリーン面である。図
３に示すように原点Ｏから投写距離Ｚの位置でＸＹ平面
に平行なスクリーン面を考える。原点Ｏからスクリーン
平面に垂直に立てた主光線ベクトルを図３において、左
右方向に角度φ、上下方向に角度θだけ回転した時、原
点Ｏからスクリーンに放射する主光線ベクトルＯＰは回
転座標変換Ｒにより変換されベクトルＯＰ｀となる。ベ
クトルＯＰ｀とスクリーン平面が交わる点をＰ｀｀とす
るとスクリーン平面上で点ＰがＰ｀｀に移動する。以上
のように、点Ｐの集合としての長方形は点Ｐ｀｀の集合
としての台形に変換され、台形の歪みが発生する。台形
の歪みの補正は、点Ｐ｀｀の集合としての形状が通常の
形で見られるように、つまり回転座標変換Ｒにより変換
された後でも歪みのない画像を視聴できるように、画像
表示装置上の表示（回転座標変換Ｒ前の点Ｐの集合体の
形状）を変換することで行うことができる。

【００１８】次に、座標演算回路１０の歪みの補正につ
いて説明する。図４は、歪みの補正を原理的に示す図で
ある。図４において、１５は視点となる原点Ｏ，１６は
原点Ｏから投写距離Ｚの位置でＸＹ平面に平行なスクリ
ーン面である。台形の歪みの補正の座標変換は、図４に
示すように角度φ、角度θだけ回転した位置で点Ｑの集
合が歪みのない長方形であるものとしてベクトルＯＱを
逆回転座標変換Ｒ^-1によりベクトルＯＱ｀に回転する。
ベクトルＯＱ｀スクリーン平面との交差をＱ｀｀とする
点Ｑ｀｀の集合は所望の逆の台形形状となる。

【００１９】以上の点Ｑ｀｀を求める変換を行う回路が
歪みを補正する変換関数Ｆ演算回路８である。

【００２０】なお、ズーム倍率を検出する倍率センサを
表示画像を拡大する光学装置に組み込み、ズーム倍率変
化に対する歪み形状の変化を上記のように補正するよう
にすれば、複数の投写光学系をスクリーンに対して垂直
または斜方に違う距離に設置することが可能である。

【００２１】なおまた、前面投写だけでなく、背面投写
も可能である。 （実施例２）以下、本発明の第２の実施例について図面
を用いて説明する。

【００２２】図５は本発明の第２の実施例における投写
型画像表示装置の図である。図５において１７は画像表
示装置、１８は位相型回折格子、１９は光学装置、２０
はスクリーンである。位相型回折格子１８は、画像表示
装置１７と表示画像を拡大するための光学装置１９の間
に設けられている。

【００２３】次に、この回折格子について詳しく説明す
る。図６は垂直方向に回折する位相型回折格子の図であ
る。この図６に示すように回折格子１８に入射した光は
回折されて０次光、±１次光、±２次光・・・・のよう
に分離する。その回折角は、回折の次数をｍとすると、
次のように表すことができる。

【００２４】ｓｉｎα＝ｍλ／Λ 但し、Λは回折格子のピッチ、λは光の波長である。画
像表示装置（図示せず）と回折格子１８が光学的光路長
をＬ隔てて、配置されているとき、光学装置（図示せ
ず）上にもともとの画素構造から垂直方向に次の式に比
例してシフトした位置に画素構造の虚像ができる。

【００２５】Δ＝Ｌｔａｎα したがって得られる投写画像は、それぞれの次数の回折
効率に応じた強度の画素構造の像が重畳されたものとな
る。よって、投写画像の格子縞の干渉によるモワレの発
生をおさえることが可能である。

【００２６】図７は、液晶パネルの画素構造の図であ
る。図７において２１はブラックマトリクス、２２は画
素開口である。このような画素開口を持つ液晶パネルに
よる画像表示装置を回折格子を用いて投写したときの映
像について説明する。

【００２７】図８は、図７の画素構造を持つ液晶パネル
による画像表示装置を位相型回折格子を用いて投写した
ときの映像を示す図である。図７のような画素構造を持
つ液晶パネルによる画像表示装置を用いると、位相型回
折格子（図示せず）用いた場合、図８のような投写画像
を得ることになる。図８のＡ−Ｂ断面におけるスクリー
ンに投写される像の輝度分布について説明する。

【００２８】図９は図８のＡ−Ｂ断面におけるスクリー
ンに投写される像の輝度分布を示す図である。図９にお
いて、水平方向に延びるブラックマトリックスが目立ち
にくくなっている。水平方向のブラックマトリックス
は、ボケずに残っているので、水平方向の解像度は低度
が無く、全体としても画像の先鋭度の低下が少ない。な
お、水平方向の位相型回折格子を用いても同様の効果が
得られる。なおまた、ボケを生じさせるため、１つの画
素の投写ピークは低下し、輝き感が薄れる可能性がある
が、表示画像を回路的に輪郭強調してやれば、シャープ
で輝き感のある画像が得られる。

【００２９】なお、位相型回折格子は液晶パネルだけの
使用に限定されず、画素が格子構造を持つ場合や投写さ
れる映像が干渉する場合に用いることが可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明は、画像表示装置と
表示画像を拡大する光学装置を備えた複数の投写光学系
と、この複数の投写光学系からの映像を表示するスクリ
ーンとで構成し、かつスクリーンに対する投写光学系の
方向に応じて投写される映像の歪みを補正する手段を設
けたものであり、画像表示装置と表示画像を拡大する光
学装置との間に回折格子を備えているので視野角が広
く、歪みが少なく、鮮明な映像が可能であり、また設置
条件に制限が少ない投写型画像表示装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における投写型画像表示
装置を示す概略図

【図２】同実施例において投写される映像の歪みを補正
するための回路のブロック図

【図３】歪みの発生を原理的に示す説明図

【図４】歪みの補正を原理的に示す説明図

【図５】本発明の第２の実施例における投写型画像表示
装置を示す概略図

【図６】同実施例において、垂直方向に回折する位相型
回折格子を示す説明図

【図７】同実施例における液晶パネルの画素構造を示す
概略図

【図８】図７の画素構造を持つ液晶パネルによる画像表
示装置を位相型回折格子を用いて投写したときの映像を
示す説明図

【図９】図８のＡ−Ｂ断面におけるスクリーンに投写さ
れる像の輝度分布を示す特性図

【図１０】従来の投写型画像表示装置の概略図

【図１１】従来の投写型画像表示装置の概略図

【符号の説明】

６ 画像表示装置 ７ 光学装置 ８ 高利得スクリーン ９ Ａ／Ｄ変換回路 １０ 座標演算回路 １１ 入力アドレス座標発生回路 １２ 変換関数Ｆ演算回路 １３ 制御回路 １４ Ｄ／Ａ変換回路 １７ 画像表示装置 １８ 位相型回折格子 １９ 光学装置 ２０ スクリーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像表示装置と表示画像を拡大する光学
   装置とを備えた複数の投写光学系と、この複数の投写光
   学系からの映像を表示するスクリーンとで構成し、かつ
   前記スクリーンに対する前記投写光学系の方向に応じて
   投写される映像の歪みを補正する手段を設けたことを特
   徴とする投写型画像表示装置。
2. 【請求項２】 画像表示装置と表示画像を拡大する光学
   装置との間に位相型回折格子を備えた請求項１記載の投
   写型画像表示装置。