JPH10260474A - 背面投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、筺体の薄型化と共に高さも低く
し、全体の大きさを小型にできる背面投写型表示装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 この発明は、光源３２と液晶パネル３５
を備えた映像投影装置３からの映像光を投写レンズ４で
拡大してスクリーン７の背面側から投影表示する背面投
写型表示装置において、映像光の光軸がスクリーン７の
長手方向と平行又は略平行になるように映像投影装置３
を配置すると共に、映像投影装置３から出射する映像光
の光軸と直交又は略直交方向に映像を投射するように投
写レンズ４を配置し、スクリーン７の長手方向に平行又
は略平行な映像光を直交又は略直交方向に反射させる反
射手段５を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、背面投写型表示
装置に関し、詳しくは、映像投影装置からの投影映像を
スクリーンの背面側に受け、スクリーンの正面側に位置
する観察者に向けて映像光を発するようにした背面投写
型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、従来の背面投写型表示装置を示
した概略の構成図であり、この背面投写型表示装置は、
筺体１０１内に配置された投影装置１０２、投写レンズ
１０３、反射ミラー１０４、１０５及び透過型の拡散ス
クリーン１０６により概略構成されている。投影装置１
０２からの投影映像光は投写レンズ１０３を介して反射
ミラー１０４、１０５により反射され、この投影映像光
が透過式スクリーン１０６の背面側に入射され、スクリ
ーン１０６の前面側から拡散出射されることにより、観
察者はスクリーン１０６の前面位置で映像を鑑賞するこ
とができる。

【０００３】上記した従来の背面投写型表示装置の画面
を大きくするためには、拡大投写率の大きい投写レンズ
１０３を使用するか、或いは投影装置１０２からスクリ
ーン１０６までの光路距離を長くしなければならない。

【０００４】しかしながら、現状では、投写レンズ１０
３による拡大投写率には限界があり、一方、かかる拡大
投写率の大きな投写レンズ１０３を設けた場合には、反
射ミラーの配置や構成によって筺体１０１の奥行きが大
きくなり、薄型化できないという問題があった。

【０００５】また、投影装置１０２からスクリーン１０
６までの光路距離を長くする場合には、同様に筺体１０
１の奥行きが大きくなり、薄型化できないという問題が
あった。

【０００６】特開平５−１６１１５１号公報（ＩＰＣ：
Ｈ０４Ｎ ９／３１）には、液晶プロジェクタからスク
リーンに至るまでの光線軸を立体的に折り返し、筺体を
薄型化した背面投写型表示装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した背面投写型表
示装置においては、投写レンズを本体の横方向または斜
め方向に配置し、投写レンズから出射された映像光を複
数のミラーで反射させるように構成しているので、筺体
は薄型化できるが、高さ方向に対しては十分な小型化が
図れていない。

【０００８】この発明は、上述した従来の問題点に鑑み
なされたものにして、筺体の薄型化と共に高さも低く
し、全体の大きさを小型にできる背面投写型表示装置を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、光源と少な
くとも１つの液晶パネルを備えた映像投影装置からの映
像光を投写レンズで拡大してスクリーンの背面側から投
影表示する背面投写型表示装置において、前記映像光の
光軸がスクリーンの長手方向と平行又は略平行になるよ
うに前記映像投影装置を配置すると共に、前記映像投影
装置から出射する映像光の光軸と直交又は略直交方向に
映像を投射するように前記投写レンズを配置し、前記ス
クリーンの長手方向に平行又は略平行な映像光を直交又
は略直交方向に反射させる反射手段を、映像投影装置の
映像光の出射位置から投写レンズの映像光出射位置まで
の間に配置させたことを特徴とする。

【００１０】この発明は、スクリーンの横方向により規
制される横方向のスペースを有効に利用し、映像投影装
置を横方向に配置することで、縦方向並びに奥行き方向
の寸法を小さくできる。

【００１１】前記反射手段が投写レンズ内に設けられて
いることを特徴とする。

【００１２】上記ように構成することで、投写レンズの
全体の長さは直交する水平、垂直部分の長さで確保すれ
ばよく投写レンズの高さ方向の長さを短くでき、高さ方
向を更に小さくすることができる。

【００１３】前記投写レンズからの映像光を前記スクリ
ーン背面側へ反射する手段を備え、この反射手段で映像
光を複数回以上反射させることを特徴とする。

【００１４】上記した構成によれば、スクリーンと反射
手段との間で光路距離を稼ぐことができ、筺体の奥行き
を小さくできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き図面を参照して説明する。図１は、この発明の背面投
写型表示装置の第１の実施の形態を背面側から示す概略
構成図、図２は同側面図である。

【００１６】この背面投写型表示装置１は、筺体２内に
配置された映像投影装置３、投写レンズ４、全反射ミラ
ー５、６及び透過型の拡散スクリーン７により構成され
ている。

【００１７】図３は、映像投影装置３として、単板方式
の液晶パネルを用いた映像投影装置の一例を示した構成
図である。この投影装置３は、リフレクタ３１と、光源
としてのメタルハライドランプ３２と、ＵＶ／ＩＲフィ
ルタ３３と、コンデンサレンズ３４と、液晶パネル３５
と、カラーフィルタ３６とをこの順に配置してなるもの
である。メタルハライドランプ３２から照射された白色
光は、ＵＶ／ＩＲフィルタ３３を透過し、コンデンサレ
ンズ３４で集光された後、液晶パネル３５に入射する。
液晶パネル３５は、液晶層を挟み込むように、入射側偏
光板及び出射側偏光板を備えてなるものであり、この液
晶パネル３５に入射した光がこれを透過して、映像光と
なるときには、特定の振動方向の偏光成分による映像光
となる。

【００１８】カラーフィルタ３６は、前記液晶パネル３
５にマトリックス状に形成された赤色（Ｒ）用画素、緑
色（Ｇ）用画素、及び青色（Ｂ）用画素にそれぞれ対応
した赤色光フィルタ部、緑色光用フィルタ部、及び青色
用フィルタ部を有しており、液晶パネル３５を透過した
白色の映像光をカラー映像光に変換する。

【００１９】映像投影装置３のカラーフィルター３６よ
り出射されたカラー映像光は全反射ミラー５により直交
方向に反射され、投写レンズ４に与えられる。投写レン
ズ４は、カラーフィルター３６にて得られたカラー映像
光を拡大投影するようになっている。

【００２０】この発明の背面投写型表示装置は、上記し
た映像投影装置３から出射されるカラー映像光の光軸が
スクリーン７の長手方向と平行または略平行になるよう
に、図１に示すように、スクリーン７の正面（または背
面）側から見て横方向に映像投影装置３が配置される。
そして、投写レンズ４はこの映像投影装置３から出射さ
れる映像光の光軸と直交する方向に配置されている。こ
のため、映像投影装置３からの映像光は全反射ミラー５
によりその方向を９０°変更し、反射されて投写レンズ
４に与えられる。投写レンズ４で拡大された映像光は全
反射ミラー６により反射され、この投影映像光が透過型
の拡散スクリーン７の背面側に入射され、スクリーン７
の前面側から拡散出射されることにより、観察者はスク
リーン７の前面位置で映像を鑑賞することができる。

【００２１】ところで、上記した背面投写型表示装置に
おいては、スクリーン７の正面（または背面）側の横方
向（図１の左右方向）の寸法及び縦方向（図１の上下方
向）の寸法はスクリーン７が大きくなる程、筺体２の大
きさも大きくなる。筺体２の横方向の大きさは、スクリ
ーン７の横幅に規制され、筺体２の縦方向の寸法は、ス
クリーン７の縦方向の長さにスクリーン７の下部に位置
する映像投影装置３及び投写レンズ４などの光学的配置
寸法を考慮した高さになる。

【００２２】そこで、この発明は、スクリーン７の横方
向により規制される筺体２の横方向のスペースを有効に
利用し、筺体２の縦方向の寸法を筺体２の奥行き寸法を
できるだけ薄くした状態で小さくするように、映像投影
装置３を筺体２の横方向に配置し、この投影装置３に直
交するように、投写レンズ４を配置している。従って、
映像投影装置３と全反射ミラー５及び投写レンズ４から
なる光学系は横方向には所定の寸法を必要とするが、縦
方向並びに奥行き方向の寸法は小さくできる。

【００２３】また、スクリーン７へ投写レンズ４から出
射した映像光を１つの全反射ミラー６で反射させてスク
リーン７に与えるためには、図１中後ろ側（全反射ミラ
ー６側）へ投写レンズ４を配置しなければならないが、
本発明の光学配置であれば、筺体２の奥行き寸法を大き
くすることなく容易に配置できる。

【００２４】次に、この発明の第２の実施の形態につき
説明する。図４は、この発明の背面投写型表示装置の第
２の実施の形態を背面側から示す概略構成図、図５は投
写レンズの構成を示す構成図である。

【００２５】この実施の形態の背面投写型表示装置１
は、筺体２内に配置された映像投影装置３、投写レンズ
４ｂ、全反射ミラー５、６及び透過型の拡散スクリーン
７により構成されている。上記した第１の実施の形態に
おいては、映像投影装置３から出射した映像光を全反射
ミラー５により直交方向にその方向を変えて投写レンズ
４に与えるように構成しているが、この第２の実施の形
態においては、投写レンズ４ｂの内部に映像光の方向を
変更する手段を設けている。即ち、この投写レンズ４ｂ
は、入射する映像光と出射する映像光が直交するように
構成されている。

【００２６】例えば、２０インチ程度の背面投写型表示
装置に用いる投写レンズ４としては内部に複数のレンズ
を備え、その長さが約１５ｃｍ程度のものが用いられて
いる。そこで、この第２の実施の形態における投写レン
ズ４ｂは入射側のレンズ群４１と出射側のレンズ群４２
との間の集光地点に全反射ミラー４３を設けている。入
射側レンズ群４１から入射した映像光を全反射ミラー４
３で直交方向に変換させ、出射側のレンズ群４２に与え
るように構成している。

【００２７】このように構成することで、投写レンズ４
ｂの全体の長さは直交する水平、垂直部分の長さで確保
すればよいので、投写レンズ４ｂの高さ方向の長さを短
くできる。従って、この投写レンズ４ｂを用いれば、高
さ方向を更に低くすることができる。

【００２８】上記した第１及び第２の実施の形態で説明
した映像投影装置３、全反射ミラー５（４３）及び投写
レンズ４（４ｂ）からなる光学系装置を２組用意し、ス
クリーン７の横方向にスクリーン７の中央部から対称に
配置して背面投写型表示装置を構成する。そして、一方
の映像装置３からは右眼用映像としてＳ偏光光の映像光
を出力し、他方の映像装置３からは左眼用映像としてＰ
偏光光の映像光を出力するように構成すれば、観察者が
偏光眼鏡を装着することにより、立体映像を観察する立
体映像表示装置にもこの発明を適用することができる。

【００２９】次に、この発明の第３の実施の形態につき
説明する。図６はこの発明の背面投写型表示装置の第３
の実施の形態を示す概略側面図である。

【００３０】この第３の実施の形態における背面投写型
表示装置においても映像投影装置３から出射されるカラ
ー映像光の光軸がスクリーン７の長手方向と平行または
略平行になるように、スクリーン７の正面（または背
面）側から見て横方向に映像投影装置３が配置される。
そして、投写レンズ４はこの映像投影装置３から出射さ
れる映像光の光軸と略直交する方向に配置されている。
このため、映像投影装置３からの映像光は全反射ミラー
５によりその方向を９０°より僅かに傾斜した角度に変
更、反射されて投写レンズ４に与えられる。

【００３１】この第３の実施の形態においては、映像投
影装置３からは振動方向の偏光成分がＳ波の映像光のみ
が照射されるように、液晶パネル３５の入射及び出射側
に所定の偏光板（図示せず）が配置されている。

【００３２】上記したように、この映像投影装置３から
の映像光が全反射ミラー５により直交方向より少し角度
を有して配置された投写レンズ４に映像光を案内する。
投写レンズ４からのＳ偏光光の映像光が第１反射ミラー
８で反射され、スクリーン７の背面側に配置された光分
離手段９に与えられる。

【００３３】光分離手段９は、Ｐ波の偏光映像光のみを
透過してスクリーン７の背面側へ投影表示すると共に、
その他の映像光を反射する平面偏光ミラーで構成されて
おり、第１反射ミラー８から照射されたＳ波の偏光映像
光は、この平面偏光ミラーの下部領域で反射され、その
Ｓ波の偏光映像光が反射手段１０のほぼ全領域に照射さ
れる。

【００３４】反射手段１０は、１／４波長板１０ａと全
反射ミラー１０ｂとから構成されており、前記の光分離
手段９にて反射されたＳ偏光光の映像光をスクリーン７
に向けて反射するように配置されている。前記光分離手
段９にて反射されたＳ偏光光の映像光が反射手段１０の
１／４波長板１０ａを透過すると、その振動方向はＳ偏
光光に対して４５°回転される。そして、この光が全反
射ミラー１０ｂに反射されて再び１／４波長板１０ａを
透過すると、更に振動方向が４５°回転されることによ
りＰ偏光光（図６の実線参照）となる。即ち、Ｓ偏光光
の映像光は、反射手段１０にて反射されることによって
Ｐ偏光光の映像光に変換されることになる。

【００３５】そして、Ｐ偏光光化された映像光は、スク
リーン７に向けて進むが、このスクリーン７の光入射面
側（背面側）に設けられている前記光分離手段９は、前
述の如く、Ｐ偏光光は透過するので、Ｐ偏光光化された
映像光は、スクリーン７に到達し、映像表示がなされる
ことになる。

【００３６】この第３の実施の形態では、映像光の偏光
を利用することにより、スクリーン７と反射手段１０と
の間の配置間隔を短くして装置の奥行きを小さくしつ
つ、映像光がスクリーン７に至るまでの光路を長く稼ぐ
ことができる。このように、この実施の形態では、筺体
２の奥行きを更に小さくでき、また高さ方向の増加も上
記した第１の実施の形態とに比べてほとんどなく、小型
で大画面の背面投写型表示装置を提供することができ
る。

【００３７】上記した各実施の形態においては、映像投
影装置３として単板方式の液晶パネルを用いているが、
３板方式の液晶パネルを有する映像投影装置を用いても
同様に構成することができる。図７は、映像投影装置と
して、３板方式の液晶パネルを用いた映像投影装置の一
例を示した構成図である。

【００３８】この映像投影装置３’においては、光源と
してのハロゲンランプまたはメタルハライドランプ３２
を有する集光リフレクタ３１から白色光がＵＶ／ＩＲフ
ィルタ３３で紫外線及び赤外線が除去された後、ダイク
ロイックミラー５１に与えられる。このダイクロイック
ミラー５１は赤色光（Ｒ）を透過し、緑色光（Ｇ）、青
色光（Ｂ）を反射する。ダイクロイックミラー５１で分
離された赤色光は全反射ミラー５２で反射されて赤色の
映像を表示する赤色用液晶パネル５３に与えられる。赤
色光は、この液晶パネル５３で透過率を変化させて通過
した後、色合成手段としてのダイクロイックプリズム５
４に与えられる。

【００３９】一方、ダイクロイックミラー５１で反射さ
れた緑色光、青色光はダイクロイックミラー５５に与え
られる。このダイクロイックミラー５５は緑色光（Ｇ）
を透過し、青色光（Ｂ）を反射する。ダイクロイックミ
ラー５５で分離された緑色光は緑色の映像を表示する緑
色用液晶パネル５６に与えられる。緑色光は、この液晶
パネル５６で透過率を変化させて通過した後、ダイクロ
イックプリズム５４に与えられる。

【００４０】また、ダイクロイックミラー５５を透過し
た青色光は全反射ミラー５７、５８で反射されて青色の
映像を表示する青色用液晶パネル５９に与えられる。青
色光は、この液晶パネル５９で透過率を変化させて通過
した後、色合成手段としてのダイクロイックプリズム５
４に与えられる。

【００４１】ダイクロイックプリズム５４に入射した各
色光は合成され、カラー映像光（Ｒ、Ｇ、Ｂ）光として
出射される。

【００４２】そして、映像投影装置３’のダイクロイッ
クプリズム５４より出射されたカラー映像光は全反射ミ
ラー５により直交方向に反射され、投写レンズ４に与え
られる。投写レンズ４は、ダイクロイックプリズム５４
にて得られたカラー映像光を拡大投影するようになって
いる。

【００４３】上記のように、３板式液晶パネルを用いた
映像投影装置３’を用いてもスクリーンの横方向により
規制される横方向のスペースを有効に利用し、高さ及び
奥行き方向の寸法を小型化できる。

【００４４】

【発明の効果】上記したように、この発明によれば、ス
クリーンの横方向により規制される横方向のスペースを
有効に利用して映像投影装置を横方向に配置すること
で、縦方向並びに奥行き方向の寸法を小さくできる。

【００４５】また、反射手段を投写レンズ内に設けらる
ことで、投写レンズの全体の長さは直交する水平、垂直
部分の長さで確保すればよく投写レンズの高さ方向の長
さを短くでき、高さ方向を更に小さくすることができ
る。

【００４６】更に、投写レンズからの映像光を前記スク
リーン背面側へ反射する手段を備え、この反射手段で映
像光を複数回以上反射させることで、スクリーンと反射
手段との間で光路距離を稼ぐことができ、筺体の奥行き
を小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の背面投写型表示装置の第１の実施の
形態を背面側から示す概略構成図である。

【図２】この発明の背面投写型表示装置の第１の実施の
形態を示す側面図である。

【図３】単板式の液晶パネルを用いたこの発明の映像投
影装置の一例を示す構成図である。

【図４】この発明の背面投写型表示装置の第２の実施の
形態を背面側から示す概略構成図である。

【図５】この発明の背面投写型表示装置の第２の実施の
形態に用いられる投写レンズを示す構成図である。

【図６】この発明の背面投写型表示装置の第３の実施の
形態を示す概略側面図である。

【図７】３板式の液晶パネルを用いたこの発明の映像投
影装置の一例を示す構成図である。

【図８】従来の背面投写型表示装置の概略の構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 背面投写型表示装置 ２ 筺体 ３ 映像投影装置 ４ 投写レンズ ５ 全反射ミラー ６ 全反射ミラー ７ スクリーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と少なくとも１つの液晶パネルを備
   えた映像投影装置からの映像光を投写レンズで拡大して
   スクリーンの背面側から投影表示する背面投写型表示装
   置において、 前記映像光の光軸がスクリーンの長手方向と平行又は略
   平行になるように前記映像投影装置を配置すると共に、
   前記映像投影装置から出射する映像光の光軸と直交又は
   略直交方向に映像を投射するように前記投写レンズを配
   置し、前記スクリーンの長手方向に平行又は略平行な映
   像光を直交又は略直交方向に反射させる反射手段を、映
   像投影装置の映像光の出射位置から投写レンズの映像光
   出射位置までの間に配置させたことを特徴とする背面投
   写型表示装置。
2. 【請求項２】 前記反射手段が投写レンズ内に設けられ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の背面投写型表
   示装置。
3. 【請求項３】 前記投写レンズからの映像光を前記スク
   リーン背面側へ反射する手段を備え、この反射手段で映
   像光を複数回以上反射させることを特徴とする背面投写
   型表示装置。