JPS62224171A - 投写型テレビジヨン装置 - 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 本発明は画像表示装置に映出される画像を投写レンズに
よりスクリーン上に拡大投写する投写型テレビジョン装
置に関するものであり、特に投写レンズから出る光束を
斜め方向からスクリーン上に投写する投写型テレビジョ
ン装置に関するものである。

従来の技術 大画面のテレビジョン画像を得るために、比較的小さな
映像管にテレビジョン画像を映出し、投写レンズにより
スクリーン上に拡大投写する方法が従来からよく知られ
ている。現在では、映像管、投写レンズ、透過型スクリ
ーンの性能向上により、キャビネット内に光学系、回路
系を配置し、透過型スクリーンの背後から画像を投写す
る方式の投写型テレビジョン装置の進歩が目ざましい。

さらに最近では、この方式の投写型テレビジョン装置の
奥行を非常に薄くすることを狙って、投写レンズから出
る光束を透過型スクリーンに対してかなり斜め方向から
入射させる方法が提案されている（例えば、特開昭５７
−１０９４８１号公報）。

このような投写型テレビジョン装置の概略構成を第６図
に示す。キャビネット１の上部前側に透過型のスクリー
ン２が配置され、上端に平面ミラー３が配置され、下部
にフェイスプレート４を上に向けて映像管５が配置され
、映像管５の上方に投写レンズ６が配置されている。映
像管５に映出される画像が投写レンズ６の結像作用と平
面ミラー３の反射作用によりスクリーン２上に拡大投写
されるが、投写レンズ６から出る光束はスクリーン２に
対してかなり斜め方向から入射するので、平面ミラー３
の奥行方向の長さが短くなり、キャビネット１の奥行を
非常に薄くすることが可能となる。

スクリーン２は、第７図に示すように、裏面に断面が三
角形で水平方向に細長い微小プリズム７を規制正しく配
列したものである。微小プリズム７の第１面８に入射し
た光線９は、第１面８を透過した後、第２面１０で全反
射され、全反射後の光ｖＡ１）はスクリーン２の法線１
２と平行になる。スクリーン２の内部には光拡散材が混
入されており、適当な視野角の範囲に光が拡散される。

このようにして、スクリーン２に対してかなり斜め方向
から光線が入射しても、微小プリズム７の光線折り曲げ
作用と光拡散作用により、スクリーン２の正面に位置す
る観察者に対して明るい投写画像を提供することができ
る。スクリーン２の観察者側の面１３にレンティキエラ
レンズを設ければ、水平方向の視野角範囲を広くするこ
ともできる。

発明が解決しようとする問題点 第６図に示した構成の投写型テレビジョン装置に従来の
投写レンズを使用するとスクリーン上で投写光路長の長
い領域では投写画像の解像度が良くないという問題を生
じる。

また、第６図に示した構成で、キャビネット１の大きさ
を小さくしようとすると長方形状のスクリーン２の投写
光路長の短い辺１４の両端における画角が例えば±３０
°と大きくなり、従来の投写レンズの有効画角（投写レ
ンズの画質が実用上十分であるとみなせる画角の範囲）
は±２５°程度であるので、有効画角の大きな投写レン
ズが必要となる。

さらに、スクリーン２上の場所により投写レンズ６から
の距離が異なるので、従来の投写レンズで言うなら投写
距離（投写レンズの先端からスクリーンまでの光軸上で
見た距離）がかなり大きく変化しても画質がほとんど変
化しない投写レンズが必要となる。

従来から赤、緑、青の映像管と、３本の投写レンズを用
いる方式が主流となっているが、隣接する投写レンズの
光軸のなす角度は６°〜１０″であり、従ってスクリー
ンの法線と投写レンズの光軸のなす角度も００〜ｉｏ’
であった。第６図に示す構成で光軸１５とスクリーン２
の法線１２のなす角度が１０″ではキャビネット１の奥
行を非常に薄くすることはできない。また、投写距離を
変えることにより、１つの投写レンズで複数の大きさの
スクリーンに対応させることも行われてきたが、投写距
離の範囲には限界があった。なお、この場合には有効画
角は投写距離にかかわらずほとんど同じであった。

このように、第６図に示したような投写型テレビジョン
装置に用いて好適な投写レンズは従来の投写レンズとは
全く異質であり、しかも要求される性能は従来の投写レ
ンズよりも厳しい。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、スクリーン
上の投写画像の場所による解像度の差を少な（し、スク
リーン上の全面にわたって画質の良好な投写型テレビジ
ョン装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の投写型テレビジョ
ン装置は、画像表示装置に映出される画像を投写レンズ
により斜め方向からスクリーン上に拡大投写するように
したものであって、投写レンズは逆投写した場合に近軸
倍率が小さくなるに従って解像度が高くなるような傾向
を有するようにしたものである。

作用 上記構成によれば、画像表示装置に映出される台形状画
像は長辺から短辺に近づくにつれて絵素のピンチまたは
走査線の間隔が狭くなるが、投写レンズには逆投写した
場合に近軸倍率が小さくなるに従って解像度が高くなる
ような性質を持たせ、間隔の狭い走査線を解像できるよ
うにしているので、スクリーン上の解像度の場所による
差を小さくすることができる。

実施例 本発明による投写型テレビジョン装置の一実施例につい
て添付図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における投写型テレビジョン
装置の光学系の断面図で、１６は映像管、１７は投写レ
ンズ、１８はスクリーンである。映像管１６の前方には
投写レンズ１７が配置され、投写レンズ１７から離れた
位置には投写レンズ１７の光軸１９に対し傾斜させてス
クリーン１８が配置されている。

投写レンズ１７の光軸１９とスクリーン１８の法線２０
とのなす角度は６０°である。光軸１９とスクリーン１
８の法線２０を含む平面はスクリーン１８の垂直方向に
一致している。映像管１６は、その螢光体面上に映出さ
れる画像がスクリーン１８上の全面にわたって合焦して
拡大投写されるように、光軸１９に対して管軸２１を傾
斜させている。映像管１６に映出される画像が投写レン
ズ１７によりスクリーン１８上に拡大投写されるが、投
写レンズ１７から出る光束はスクリーン１８に対してか
なり斜め方向から入射するので、光束の幅が細くなり、
キャビネットの奥行を非常に薄くすることができる。

第１図に示す構成において映像管１６に映出される画像
２２は第２図に示すような垂直方向に圧縮された台形状
の画像となる。この台形画像２２の長辺２３はスクリー
ン１８の投写レンズ１７に近い辺２４に対応し、短辺２
５はスクリーン１８の投写レンズ１７から遠い辺２６に
対応する。投写レンズ１７を逆投写で用いた場合、つま
りスクリーン１８の側に物点かあり、映像管１６の側に
像点があるとした場合、近軸倍率は台形画像２２の長辺
２３上で最も太き（、短辺２５上で最も小さくなる。台
形状画像２２の長辺２３から短辺２５に近づくにつれて
走査線の間隔が狭くなっていく。投写レンズ１７は逆投
写した場合の近軸倍率が小さくなるにつれて解像度が高
くなるような傾向を持たせているので、スクリーン１８
上における解像度は場所による差が小さくなり、スクリ
ーン１８上の全面にわたって良好な画質の投写画像が得
られる。

次に、第１図に示した光学系の性質と投写レンズとの関
係について説明する。

一般にレンズは解像度と有効画角とがトレードオフの関
係にある。従って、有効画角を大きくし、しかも有効画
角内の全体で解像度を高くすることは非常に困難であり
、これを実現するにはレンズ枚数の増大や、高屈折率材
料の使用が必要となり、投写レンズが高価になってしま
う。

ところで、投写レンズ１７にとって、台形画像２２の短
辺２５の近傍では、解像度を高くする必要があるが、有
効画角は小さくてもよい。一方、台形画像２２の長辺２
３の近傍では、有効画角を大きくする必要があるが、解
像度は低くてもよい。従って、有効画角を大きくし、し
かも有効画角内の全体で解像度を高くする必要はないわ
けである。このような条件であれば、従来の投写レンズ
と同様の構成で、安価な投写レンズを実現することも可
能である。

第１図に示した投写型テレビジョン装置に用いて好適で
、しかも安価な投写レンズ１７の一実施例の構成を第３
図に示す。この投写レンズ１７はスクリーン１８の側か
ら順に、凸面をスクリーン１８の側に向けた屈折力が正
の第ルンズ２７、両凸の第２レンズ２８、曲率の強い凹
面をスクリーン１８の側に向けた第３レンズ２９の３枚
で構成されている。第ルンズ２７と第３レンズ２９とは
共に両面が非球面で、アクリル樹脂で構成されている。

第２レンズ２８は周囲温度の変化による像面移動を実用
上さしつかえのない範囲におさえるためにガラスレンズ
としている。また、映像管１６としてフェイスプレート
３０の前方に前面ガラス板３１を配置し、フェイスプレ
ート３０と前面ガラス板３１との間の空間に透明液体３
２を充填した液冷式映像管を用いている。

第３レンズ２９と前面ガラス板３１との間には不要反射
を低減させるための透明なゲル状シリコーン樹脂３３が
充填されており、投写画像のコントラスト向上が図られ
ている。

以下に第３図に示した投写レンズ１７の具体的数値例を
示す。ただし、ｒｊは第１面の頂点曲率半径、ｄＪは第
１面から次の面までの面間隔、ｎｉ、ν、はそれぞれ第
ｉレンズのｅ線における屈折率およびアツベ数である。

ｎｓ　、、　ｎｃ　ｓ　ｒｌＬ％　ｎｐはそれぞれゲル
状シリコーン樹脂３３、前面ガラス板３１、透明液体３
２、ブエイスプレート３０のｅ線における屈折率である
。また、＊が印された面は非球面で、Ｘをレンズの光軸
１９から開口の半径距離Ｙの位置におけるレンズ頂点か
らの偏移量としたとき、非球面係数に、、Ｄ４、Ｅｊｓ
　Ｆ４　、Ｇ、を用いて、 ＋ｌ）、ｙ４　＋Ｅ、Ｙ’　＋Ｆ、Ｙ”　＋Ｑ、ｙｌＯ
で示される。

具体的数値例 ｒ、　＝　　９４．７９４　＊ ｔ、　　＝１５．ＯＯｎ、　　＝１．４９３８３　　　
ｖ、　　＝５７．２ｒ２＝　　　■ ｔｚ　＝６０．２３ ｒ　　３　　＝　　　１５１．２６３ ｔ　ｓ　　＝　１３．５０　　　ｎ　ｚ　　＝　１．５
９１４３　　　νｚ　　＝ｅｉ、。

ｒ　４＝　　−１５１，２６３ ｔ、　　＝５０．５６ ｒｓ　　＝　　−４７，４５５＊ ｔ　ｓ　　＝　　４．００　　　ｎ　３　　＝１．４９
３８３　　　ν３　　＝５７．２ｒ６　＝　　■ Ｌｂ　　＝　　８．０５　　　ｍｓ　　−１，４００ｒ
フ　＝　　■ ｔ、＝　　２，８５　　　ｎａ　　＝１．５２０ｒ　、
＝　　　■ ｔｓ　　＝　　３．９０　　　ｎＬ　＝ｌ、４ＱＱｒ　
９２　　　ｏＯ ｊ　＋ｏ＝　　８．３０　　　ｎｐ　　＝１．５０７ｒ
ｌｏ”’　　　″ 非球面係数 に、　＝−６，１７０３９Ｋ、　＝　−３，０４４１）
Ｘ　１０−”Ｄ、＝　　６．０９７３２ｘｌＯ−’　　
　Ｄｓ＝−１，５９３５９ｘｌＯ−’Ｅ＋＝−１．６３
２２７Ｘ１０−１０Ｅｓ＝　　２．８５０１７Ｘ１０−
９Ｆ＋＝　　１．１８０９２Ｘ１０−”　　　ＦＳ−−
１，７３４６７Ｘ１０−”Ｇｌ＝−３，７７３９５Ｘ１
０−’９　　　ＧＳ＝　　４．９７８２１Ｘ１０−１６
なお、投写レンズ１７の先端３４からスクリーン１８ま
での光軸１９上で図った距離は１）５０ｍｍ、光軸１９
とスクリーン１８の法線２０のなす角度は６０″、投写
レンズ１７の焦点距離は１０８．５９ｍｍ、口径比はＦ
ｌ、１２、スクリーン１８の対角長は１０１６１ｍであ
る。

投写レンズ１７の映像管１６の螢光体面上のＭＴＦ（Ｍ
ｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉ
ｏｎ）を第４図（ａ）〜（ｅ）に示す。第４図（ａ）〜
（ｅ）の各図の横軸はそれぞれ第５図に示すような映像
管１６の螢光体面上に映出される台形状画像２２上に設
定された直線Ａ−Ｅ上で中心軸３５から図った距離を示
している。第４図（ａｌ〜（ｅ）の実線と破線はそれぞ
れスクリーン１８の水平方向および垂直方向に対応する
螢光体面上におけるＭＴＦで、いずれの曲線もスクリー
ン１８上で１６０ＴＶ本となる空間周波数が選ばれてい
る。第４図（ａ）〜（ｅ）かられかるように、螢光体面
上のＬｉｎｅＰａｉｒｓ　／＊ｍで表した空間周波数が
水平方向、垂直方向とも場所により大きく異なるのにＭ
ＴＦの値はほぼ同じとなっている。つまり、投写レンズ
１７は逆投写した場合に近軸倍率が小さくなるに従って
解像度が高（なる傾向を存している。ＭＴＦの値が場所
によらずほぼ同じとなっているので、スクリーン１８上
の投写画像の解像度の場所による差は小さいということ
がわかる。また、第４図（ａ）〜（ｅ）の破線で表した
ＭＴＦは各図とも周辺端の直前まではほぼ平坦であり、
周辺端の近傍のみ低下している。これは、投写レンズ１
７は逆投写した場合に近軸倍率が小さくなるに従って有
効画角が小さくなることを意味している。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第１図に示した構成において、映像管１６は画像表示装
置であればよいので、例えば液晶ディスプレイ装置を用
いてもよい。光軸１９とスクリーン１８の法線２０との
なす角度は６０＠である必要はない。しかし、この角度
が小さい場合にはキャビネットの奥行が従来と同等にな
り、本発明の意義が薄れてしまうので、光軸１９とスク
リーン１８の法線２０とのなす角度は２０″以上にする
とよい。また、第３図には３枚構成投写レンズの例を示
したが、４枚以上の構成であってもよい。

発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、投写レンズから出る
光束を斜め方向からスクリーン上に投写することにより
キャビネットの奥行を非常に小さくした投写型テレビジ
ョン装置でありながら、投写レンズに逆投写した場合の
近軸倍率が小さくなるに従って解像度が高くなるような
傾向を持たせ、投写画像の解像度の均一化を図っている
ので、画質の良好な投写型テレビジョン装置を実現する
ことができ、非常に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における投写型テレビジョン
装置の光学系の断面図、第２図は同投写型テレビジョン
装置の映像管に映出すべき画像の形状を示す線図、第３
図は同投写型テレビジョン装置に用いて好適な投写レン
ズの一実施例の構成を示す断面図、第４図は第３図に示
した投写レンズのＭＴＦを示す特性図、第５図は第４図
に示したＭＴＦを補足説明するための線図、第６図は従
来の投写型テレビジョン装置の構成を示す断面図、第７
図は第６図に示した構成で用いるスクリーンの構成を示
す断面図である。 １６・・・・・・映像管、１７・・・・・・投写レンズ
、１８・・・・・・スクリーン。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ばか１名第１図 １６−−−状ａ肯 １７−−−投写レンズ ｌβ−ｍ−スクリーン 第２図 ２．１’　　　　ｚδ 第４図 ｔｏ　　　距ｗＬ４ａ 第５図 ■ 第６図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像表示装置に映出される画像を投写レンズによ
   り斜め方向からスクリーン上に拡大投写する投写型テレ
   ビジョン装置であって、投写レンズは逆投写した場合に
   近軸倍率が小さくなるに従って解像度が高くなるような
   傾向を有する投写型テレビジョン装置。
2. （２）投写レンズは逆投写した場合には近軸倍率が小さ
   くなるにつれて有効面角が小さくなるような傾向を有す
   る特許請求の範囲第（１）項記載の投写型テレビジョン
   装置。
3. （３）投写レンズの光軸とスクリーンの法線とのなす角
   度が２０°以上である特許請求の範囲第（１）項記載の
   投写型テレビジョン装置。
4. （４）画像表示装置は映像管である特許請求の範囲第（
   １）項記載の投写型テレビジョン装置。