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1. WO1992016871 - PROJECTION TYPE DISPLAY DEVICE

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[ JA ]
明 細

投 射 型 表 示 装 置

技 術分野

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 に係 り、なかでも液晶ライトバルブ等 を用 いてスクリーンの背面より斜 'めに投射する投射型表 示装置 に関する。

背 景技術

近時、 透過型 または反射型ドットマトリックス液晶等 を用 いた表示装置 (以下ライ卜バルブと称する)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( C R T ) 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 自体の大型化を伴い、実用上は 4 0 インチ程度の大き さが限界 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。

—方、 ライトバルブ自体を大面 S 化するには、製作の 上で欠陥の 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 のようなこと力、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 ャビネッ卜内に納め、キャビネッ卜の前面に設け 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ィスプレイ型 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 一 8 5 7 7 8 号公報にも見られ る ように、透過型液晶ライトバルブに光源力、ら照明を与 え、 この液晶ライトバルブに表示される画像を投射レン ズに より拡大するとともに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 ヤビネット内に納められ 任怠の場所へ移動が可能であ り、かつ明るい室内であつ て もスクリーン上の画像を見ることができる。

しかし、上記従来のディスプレイ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 一 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 —の設置条件 に大きな制約を受け、 これに起因 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 (キャビネッ卜の厚さ)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 U S P 7 5 1 , 3 4 7 号に T . S c h e i m p Π u g 力《示したように台形 歪が発生す る 。第 1 3 図に示すように傾いた物面 4 3 は レ ンズ 4 4 により傾いた像面 4 5 に結像する。その傾き の関係 は同図 に示すように物面 4 3 とレンズ 4 4 と像面 4 5 との延長線が一致す るようになる。レンズ 4 4 の像 側焦点 f の光紬 Z に対する垂線と像面 4 5 との交点を g とすると、第 1 4 図に示される正方形の物面上の像 A B C D はレンズ 4 4 により第 1 5 図に示される台形 A B C D となって像面 4 5 上に結像する。

そ こでこの台形歪を除去するために、第 1 6 図に示す よ うにライトバルブ 4 6 と第 1 の投射レンズ 4 7 と第 2 の投射 レンズ 4 9 とスクリーン 5 0 とを Z 軸に対して角 度 0 i , Φ 2 , ø 。, 0 4 だけ傾けて配置するようにす る。ここで、第 1 の投射レンズ 4 7 の像側焦点 f 1 を通 り第 1 の投射レンズ 4 7 と平行な面と台形歪のある像面 4 8 との交線 g と、第 2 の投射レンズ 4 9 の物側焦点 f 2 を通り第 2 の投射レンズ 4 9 と平行な面と台形歪の あ る像面 4 8 との交線 g ' とを一致させるようにする。

こ のとき、例えば第 1 7 図に示される正方形 A B C D の ライトノくノレブ 4 6 の像は、第 1 の投射レンズ 4 7 によ り第 1 8 図に示されるような台形歪のある像 A B C D に なるが、笫 2 の投射レンズ 4 9 によりスクリーン 5 〇上 に第 1 9 図に示す台形歪のない像 A B C D に結像される そこで、この投射光学系を第 1 2 図に示すように、笫 1 の ミラー 4 ϋ と第 2 のミラ一 4 1 とにより折曲するよう に してキャビネット 3 8 に納めれば、薄型の背面投射型 表示装置を構成す ることができる。同図中 3 9 は投射光 学ュニ ットを示す。

しかしながら、上記投射光学系では、台形歪を除去す る ために第 1 6 図における第 1 の投射レンズ 4 7 の焦点 距離が短 くなり、レンズの口径が小さくなる。そのため に第 2 0 図のように光源 5 1 力、らコンデンサーレンズ 5 2 で集光 した光でライ卜バルブ 4 6 を照明すること力《 必要 となる。そのとき、第 2 0 図に示したようにライ卜 バル ブ 4 6 の上方と下方では異な った角度 0 i , Θ 0 で 光が入射す る ことになり、ライトバルブ 4 6 の光の透過 率は入射角 に より変化すること力、らスクリーン 5 0 上の 画像 に明るさにむらが生ずるという問題点がある。

一方、 この種の投射型表示装置に使用 される従来の照 明装置 は、第 3 0 図に示す断而図の ように、ランプ 5 3 と リフレクタ 5 4 とで構成され、ランプ 5 3 力、ら出射す る光束力《リフレクタ 5 4 で反-射して光束 H となり、これ を光源 として画像をスクリーンに投射していた。 . し力、し、前述の従来技術では、ランプ 5 3 から出射す

る光束が リフレク夕 5 4 で反射して出射される光朿 H に は、リフレクタ 5 4 の中心 F 部の反射光力なく、そのた め 平行性の高い光束の分布は、第 3 1 図に示すように中 心部が少 なく、スクリーンに投射した拡大画像の中心部 が暗いといつた問 ¾ を ^ していた。

ま たリフレクタ 5 4 の端から周辺に向かって出射する 光 K はそのまま逃げてしまい、有効に利用することがで き な力、つた

他方、 この種のライ卜バルブを用いた従来の背面投射 型表示装置 は、例えば特開平 3 - 0 5 1 2 5 1 号公報 に も見られように、光源から照明を与えられてライトバル ブ に表示される画像を投射レンズにより拡大投射して反 射 ミラーにより光路を変換させ、スクリーンの背面の斜 め方 向力、ら導くように構成されるが、その反射ミラーは 4 2 図に示すように平面の反射ミラー 5 5 が用いられ て いる。

し かし、平面の反射ミラー 5 5 を使用するがために投 射 レンズや反射ミラーによって第 4 3 図に示すようにス ク リーン 5 〇上の画像 5 6 に歪曲を生じたり、必要な拡 大率が得 られない場合がある。

ま た従来のこの種の透過型スクリーンとしては、第

5 0 図に示される構造のものがあり、同図( a ) はその 透過型 スクリーンを斜視図で示し、同図( b ) はこのス ク リーンの断面を示している。ビデオプロジヱクタ 5 7 から投射された光像は、 透過型ス クリーン 5 8 の背面に 形成さ れた微小プ リズムアレー 5 S a によって正面側に 集光さ れる。この微小プリズムアレー 5 8 a を構成する 各プ リズムのプリズム頂角は図示のように 5 2 ° に形成 されている。正面側に集光 された光像は人間の 眼 5 9 に 到達 し、ビデオプロジェクタ 5 7 から投射された光像が 認識さ れる。

しかしな力ら、上記のような構'造の透過型スクリーン 5 8 においては光洩れやゴーストが生じた。つまり、プ リズムアレー 5 8 a に入射する光の角度により、プリズ ム で屈折して人間の眼 5 9 に到達していた光の一部が透 過型ス クリーン 5 8 において洩れる現象が生 じる。その た め、透過型スクリーン 5 8 に写し出される像が暗くな り、視認しずら力、つた。

ま た、ゴース卜が生じるメカニズムは次のように考え られる 。すなわち、第 5 1 図に示されるように、透過型 ス クリーン 5 8 の光入射面側に遮蔽シート 6 0 を当てて お き、この遮蔽シート 6 0 が当てられた光入射面側には 上述の プリズムァレー 5 8 a が形成されている。矢示の 方向力、ら入射した光はスクリーン 5 8 の出射面 5 8 b で 全反射 し、さらに遮蔽シート 6 0 裏側のプリズムアレー で屈折 して曲げられる。この曲げられた光は出射面 5 8 b を介して人間の眼 5 9 に到達する。した力; つて、 黒い遮蔽 シート 6 0 で光入射面が覆われて本来暗 く ある べ き部分が、人間の眼 5 9 には明るく見えることになる 具体 的には、本来、黒色でなければならない部分が赤つ ぼ く明るく光って見え、大変に目立つものとなる。これ は、屈折の波長依存性により赤色ほど曲りにくいため、 赤色が洩れ やす いものと思われる。

こ のようなゴースト現象を防止する対策として、斜線 で図示されるブラックス卜ライプ 6 1 を透過型スクリ一 ン 5 8 に形成し、光洩れの原因になる光路を塞ぐことが 考 えられる。し力、しな力くら、このような対策によって一 応 ゴース卜の発生を抑制することは可能ではあるが、ゴ 一 ストを封じる本質的な対策ではなく、また、スクリ一 ン 5 8 にブラックストライプ 6 1 を形成するのに手間が か力、るという問题点がある。

本発明 は、投射型 ^示装置においてライトバルブを入 射角 が各部でほぼ一定な平行光で照明することにより、 明 るさにむらが少ない斜め投射の表示装置を提供するこ とを目的とする。

ま た光源のランプ力、ら出射されてリフレク夕によ.り反 射 して得られる平行光束の分布をほぼ均一にし、明るさ の ほぼ均一な画像を得ることができる照明装置を有する 投射型表示装 -匿 を提供す ることを目的とする。

さ らに光学系中の少なくとも 1 枚以上の反射ミラーを 部分 的もしくは一様に非平面とすることによりスクリー ン上の画像の歪曲の補正、拡大率の修正を可能とする表

示装置を提供す ることを目的とする。

そして光洩れや ゴーストの発生が無く、高品質画像を 観察す ることを可能とする透過型スクリーンを備える表 示装置を提供す ることを目的とする。

発明 の開示

すなわち本発明 は、光源と、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が斜めに入射 す る投射型表示装置 において、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 る笫 1 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 2 の投射光学手段に より構成され、前記第 1 の投 射光学手段は互い に平行でな い少な くとも 2 つのレンズ を有す ることを特徴とする。

ま た絞り機構を前記投射光学系内 に設け たことを特徴 と " 5 o

ラ ンプから出射した光束を反射するためのリフレク夕 の 出射側の空間上に、 片面ま たは両面の中央の 限られた 部分 に ra面または凸面の光透過性の光学素子を配置す る 二 と、またはリフレクタの端力、ら周辺に向かって出射す る光を利 するため、この光学尜子の周辺の 限られた部 分の 肉厚を薄 くした光学素子を配置する こと、さらには 円錐形光学素子を配置 した照明装置を備え ることを特徴 とする。

ま た、光源と、光変調手段と、光変調手段で生成され る 像をスクリーンに投射する投射手段と、投射手段より 出射させる投射光をスクリーンに入射させる反射ミラー と、スクリーンとを有し、前記投射手段で投射される投 射光の 中心光軸が前 記スクリーンに対して斜めに入射す る投射型 表示装 ^ において、前記反射ミラーを複数枚で 構成 し、少なくとも 1 枚以上の反射ミラーを非平面とし た ことを特徴とする。さらに背面側から角度をなして入 射 される光像が微小プリズムアレーにより正面側に集光 される 過型スクリーンを有するものにおいて、微小プ リ ズムアレーの各プリズ厶頂角が 4 0 度以上 5 ◦度以下 に設定されていること、または投射光の中心光軸力スク り一ンに対し入射角力く 6 0 。より大きい角度を有するこ とを特徴 とする。

図面 の簡 iji な説明

第 1 図は本発明による斜め投射光学系の配置図、第 2 図 は第 1 図におけるライトバルブの説明図、第 3 図は第 1 図における中間像の説明図、第 4 図は第 1 図における ス クリーン上での結像の説明図、第 5 図は本発明による 1 の投射光学系 を正のレンズで構成した場台の突施例 の光学系配 置図、 6 図は本発明による第 1 の投射光学 系を正のレンズと ί¾ のレンズで構成した場合の実施例の 光学系配置 図、第 7 図は本発明による、互いに平行でな い 2 つのレンズを 2 組いた第 1 の投射光学系の正レン

ズに よる突施例の光学系配置図、 笫 8 図は本発明 による 互いに平行でな い 2 つのレンズを 2 組用いた第 1 の投射 光学系の正 レンズと食レンズによる実施例の光学系配置 図、筇 9 図は本発明による、互いに平行でない 2 つのレ ンズを 2 組用いた第 1 の投射光学系の正 レンズと负レン ズによる第 2 の実施例の光学系配置図、 第 1 0 図は本発 明 に使用す るレンズの実施例の断面図、第 1 1 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断面の —部拡大図、 第 1 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、 第 1 3 図は 傾い た物面の結像の説明図、 第 1 4 図は第 1 3 図の物面 の説明図、 第 1 5 図は第 1 3 図の像面の結像の像の説明 図、 第 1 6 図は斜め投射光学系の断面図、 第 1 7 図は第 1 6 図のライトバルブの説明図、笫 1 8 図は笫 1 6 図の 台形歪のあ る 像面の説明図、 笫 1 9 図は第 1 6 図のスク リ ーンの結像の説明図、 第 2 0 図は照明系を含んだ斜め 投射光学系の光路図、 第 2 1 図は従来の投射光学系に お け るスポットダイアグラム図、笫 2 2 図は本発明による 絞 り機構を設けた投射光学系の断面図、 第 2 3 図( A ) 〜 ( C ) は絞り機構の形状例を示す説明図、 第 2 4 図は 本発明 による絞り機構を使用したときのスクリーン上の ス ポットダイアグラム図、第 2 5 図は本発明の投射型 ¾ 示装置の照明光学装置の断面図、 第 2 6 図は本発明の照 明光学装置の平行光束分布図、 第 2 7 図は本発明の他の

実施例 に ける投射型表示装置の照明光学装置の断面図 第 2 8 図 本発明のさらに他の実施例における投射型表 実面実本本照形、明のおは

示装置の 明光学装置の断面図、 第 2 9 図は本発明のさ ら に他の 施例における投射型表示装置の照明光学装置 の断面図 第 3 〇図は従来の投射型表示装置 の照明光学 装置の断 図、 第 3 1 図は従来の投射型表示装置の照明 光学装置 平行光朿分布図、 第 3 2 図〜第 3 6 図は光学 素子の変 例を示す断面図、 第 3 7 図は第 3 2 図〜第 3 6 図の 施例 による平行光束分布図、第 3 8 図( A ) ( B ) は 発明 の反射ミラ一の実施例 ¾:不 ^ 断面図、第 3 9 図は 発明による作用の方向を示す説明図、第 4 0 図 は本発 によるスクリーン上での結像の説明図、第 4 1 図は の反射 ミラーを用いた投射型表示装置の構成 例の断面 、第 4 2 囟は従来技術による最終の反射ミラ 一 の断面図、 第 4 3 図は第 4 2 図によるスクリーン上で の結像の 明図、第 4 4 図 ( A ) , ( B ) は本発明 によ る透過型 スクリーンの構造を示す一部の斜視図お よび断 面図、 第 4 5 図は本実施例による透過型スクリ―ン力く適 用 された背面投射型 プロジェク夕の斜視図、第 4 6 図は 本実施例 よる透過型スクリーンの有効性を確認する解 析 に使用されたスクリーンの断面図、第 4 7 図は第 4 6 図の透過型 ス クリーンを 4 0 インチ画面に適用した際の ス クリ一ン各位置における光洩れ率を示すグラフ、第 4 8 図は第 4 6 図の透過型 スクリーンを 5 0 インチ画面に — 1 つ一

適用 した際のスクリーン各位置における光洩れ率を示す グラ フ、第 4 9 図は指向性の高い光源に よってゴ一ス卜 の視認が防止 されることの説明図、第 5 0 図 A ) , C B ) は従来の透過型 ス クリーンを示す図、第 5 1 図は ゴ一 ストが生じるメカニズムの説明図、第 5 2 図は従来 技術に よる最終の反射 ミラーの断面図、第 5 3 図は外光 がスクリーンを透過する時の状態図、第 5 4 図は最終の 反射 ミラーで反射した外光がスクリ一ンを透過する時の 状態図、 第 5 5 図は従来技術に よるスクリーンの説明図 第 5 6 図は本発明の反射 ミラーの実施例であり、実施例 による断面図である。

発明を実施す るための ¾良の形態

本発明を よ り詳細に説明するため、添付図面を参照し て説明す る。

第 : I 図は本発明による斜め投射の光学系配置の一実施 例を示 し、第 2 図はライトバルブの像を、第 3 図は台形 歪の ある中間像を、そして第 4 図は台形歪のないスクリ 一 ン上の像をそれぞれ示 している。

筇 1 図において、笫 1 の投射光学系の笫 1 レンズ 3 の 光軸、 第 2 レンズ 4 の光軸、第 2 の投射光学系 6 の光軸、 ラ イ卜バノレブ 2 の法線およびスクリーン 7 の法線、同

—平面上に あ る。

第 1 図において光源 1 は、放物面の反射鏡付のキセノ ン ランプまたはメタルハイドランブカ用いられており、 ラ イ卜バルブ 2 は液品に格子状の電極を配置して各画素 の透過率 を制御できるようにしたものが用いられている 前記第 ] の投射光学系 の第 "!レンズ 3 と第 2 レンズ 4 は 互いに角度 5 だけ傾き、笫】レンズ 3 の像側焦平面と 第 2 レンズ 4 の物側 ^平面の交線がほぼ Z 軸上を通るよ う に配置される。中間像面 5 と第 2 の投射光学系 6 とス ク リーン 7 とは各々の延長面が同一直線上で交わるよう に配置されている。

光源 1 より出た光はライトバルブ 2 にほぼ平行に到達 し てこれを照明する。した力 < つてライトバルブ 2 に対し て光線 はほぼ同一の入射角で入り、ライトバルブ 2 の全 面で、 均一な明るさとコントラストを得ること力 <できる ラ イトバノレブ 2 の像は、互いに傾いた第 1 レンズ 3 と第 2 レンズ 4 により台形歪のある中間像を中間像面 5 に結 像す る。第 5 図に示したように、第 1 レンズ 9 の像側焦 平面 と第 2 レンズ 1 0 の主平面の交線を含み Z 軸に平行 な面と、中間像面 1 1 との交線を g とする。この交線 g と前述の 第 2 投射光学系 6 の物側焦点を通 り第 2 の投射 光学系 6 に平行な面と中間像面 5 の交線 g ' とを第 3 図 の ように一致させると、第 3 図に示すように台形に歪ん だ 中問像 A B C D は第 2 の投射光学系 6 により、第 4 図 の ように台形歪のない像 A B C D としてスクリーン 7 に 紡像 される。

笫 1 図における笫 1 の投射光学系の笫 1 レンズ 3 、第

2 レンズ 4 は、第:! 0 図のように角度 ø だけ傾いた組台 せレンズにより構成し、収差の捕正を行うことができる < スクリーン 7 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を使用すること力《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卜を組み合わせて、配光特性を良好 にしているものである。し力、し、本発明のように斜めに 投射す る場合は、スクリーン 7 に投射された光束がその 延長方向へ透過 しないように、第 1 1 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 7 の前面ほぼ直角方向に向かわせ る シ ー トを、レンチキユラ一レンズのシートと組み合わせて、 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。これらの具体的構成に関しては後 还す る。

第 1 2 図は背面投射表示装置の構成の実施例を示す も の で、上述した構成の投射光学ュニ ット 3 9 からの光束 を、 笫 1 のミラ一 4 0 と第 2 のミラ一 4 1 により反射さ せて スクリーン 7 に斜めに入射させることにより、キヤ ビネ ット 3 8 の厚み D を薄くすることができる。

b 図は第 1 投射光学系の第 2 レンズを負のレンズに し た ¾施例を示す もので、こうすることにより第 6 図に 示すよ うにレンズ間隔を f 1 c o s ø 丄 - ί 2 / . c o s φ 9 と短くでき、システムをコンノ、。クトにするこ とがで きる。第 5 図に示した第 1 の投射光学系の前記実 施例 と同様に、第 1 投射光学系の第 1 レンズ 1 3 の像側 ^ 平面と第 2 レンズ 1 4 の主平面の交線を含む Z 軸に平 行 な面と中 [ j像面 1 5 との交線を g とすると、前記実施 例 と同じように台形歪のない像としてスクリ一ン 7 に結 像 される。

7 図は第 1 の投射光学系を、互いに平行でない 2 つ の レンズ 2 組で構成したもので、こうすることにより各 レ ンズの傾きが少なくてすみ、容易に良好な結像が得ら れ る。すなわち第】の投射光学系の第 1 レンズ 1 7 と第 2 レンズ 1 8 は互いに角度(5 i だけ傾き、第 1 レンズ 1 7 の像側焦 . 面と第 2 レンズ 1 8 の物側焦平面の交線 が ほぼ Z ΐ由上にあるように配 ^ し、第 1 の投射光学系の 筇 3 レンズ 2 0 と第 4 レンズ 2 1 は互いに角度 5 2 傾き 第 3 レンズ 2 0 の像側焦平面と第 4 レンズ 2 1 の物側焦 平面 の交線がほぼ Ζ 軸上にあるように配置する。さらに . 第 2 の屮 ^ 像面 2 2 と第 2 の投射光学系 6 とスクリーン 7 を各々の延長面が同一直線上で交わるように配置する, 二 の ¾ 台のライ卜バルブ 1 6 の像は、第:!の投射光学 系 の第】レンズ ] 7 と第 2 レンズ 1 8 により、第 1 中間 像 ffij 1 9 に台形歪のある像として結像し、第 1 中間像は 第 1 の投射光学系の第 3 レンズ 2 ϋ と第 4 レンズ 2 1 に よ り、第 2 中間像! ί 2 2 に台形歪のある第 2 中間像とし て ¾像す る。笫 7 図に示されるように第 1 の投射光学系

の第 1 レンズ 1 7 の像側焦平面と第 2 レンズ 1 8 の主平 面の交線を とする。この g を含み Z 軸に平行な 面 と、第 1 の投射光学系の ^ 3 レンズ 2 ϋ の主平面との交 線を g 9 とする。笫 1 の投射光学系の第 3 レンズ 2 0 の 像側焦 ':面と Z 軸が交わ る点および g 2 を含む面と、第 4 レンズ 2 1 の主平面との交線を含み Z 軸に平行な面と 第 2 の中間像面 2 2 との交線を g とする。第 2 の投射光 学系 6 の物側焦平面 と第 2 の中間像面 2 2 との交線 g ' と g とを第 ': 図に示したように一致させると、第 3 図の よ うに台形に歪ん だ第 2 中間像は、第 2 の投射光学系 6 に より第 4 図のように台形歪のない像としてスクリーン 7 に結像される。

第 8 図は第 1 の投射光学系を、 互い に平行でな い 2 つ の レンズ 2 組で構成した他の実施例である。第 1 投射光 学系の第 2 レンズ 2 5 を負のレンズにすることにより、 図示の ようにレンズ間隔を f 1 / c o s φ χ 一 f 2 / c o s φ と短くでき、システムをコンノ、。クトにするこ と 力《できる。なお同図中 2 3 はライトバルブ、 2 4 は第 ] 投射系の第 1 レンズ、 2 6 は第 1 中間像面、 2 7 は第 3 レンズ、 2 8 は第 4 レンズ、 2 9 は第 2 中間像面を示 す。

さ らに第 9 図は第 ] の投射光学系を、互いに平行でな い 2 つのレンズ 2 組で構成した他の実施例である。第 1 投射光学系の第 4 レンズ 3 5 を負のレンズにすることに

よ り、図示のようにレンズ間隔を f 3 Z c o s 0 3 — f 4 / c o s ø A と短くでき、システムをコンパクトに す ることができる。なお同図中 ': 0 はライ卜バルブ、 3 1 は第 1 投射系の第 1 レンズ、 3 2 は同第 2 レンズ、 3 3 は第 1 中間像面、 3 4 は第 3 レンズ、 3 6 は第 2 中 像面を示す。

し たがって上記各実施例によれば、第 1 の投射光学手 段 により台形歪のある中間像をつくり、第 2 の投射光学 手段 により台形歪のない画像を作る斜め投射型表示装置 にお いて、第 1 の投射光学手段を互い に平行でな い少な く とも 2 つのレンズを使用することにより、光変調手段 を ほぼ平行光で照明す ることができ、全画面に対して明 る さ、コントラストのむらを少なくすること力《できる。 ま た、 ¾j 1 の投射光学系を互いに平行でない 2 つのレン ズを 2 組以上で構成す ることにより各レンズの傾きの少 な い、すなわち収差の少ない結像性能の良好な 投射表示 装置 を提供す ることができる。

さ らに、キャビネッ卜に組み込んで背面投射型表示装 置 とするとき、斜め投射によりキャビネッ卜の容積、特 に奥行きを大幅に低減させることが可能となり、コンパ ク 卜な表示装置を供すること力できる。

上 ¾の投射光学系 に よれば、ライ卜バルブにほぼ一定 な 入射角で照明することができるため、明るさにむらの 少な い斜め投射の表示装置を提供す ることができるが、

スクリーン上での解像度は、第 2 1 図のスポットダイァ グラム図に示す ように縦方向にバラツキがでる。

そこで本発明においては、前記斜め投射光学系内 に絞 り機構を配置す ることにより上記問題点の解決を図って いる o

第 2 2 図は上記絞 り機構を配置 した斜め投射光学系の 配置図を示 しており、第 2 3 図( A ) 〜( C ) は絞りの 形状例を示 している。

筇 2 2 図において、第 1 の投射光学系の第 1 レンズ 8 ϋ のの光軸、第 2 レンズ 8 1 の光軸、第 3 レンズ 8 2 の光軸、 第 4 レンズ 8 3 の光軸、絞り機構 8 4 の光軸、 第 2 の投影光学系 8 5 の光軸、ライトバルブ 8 6 の法線 及びス クリーン 7 の法線は、同一平面上にある。 8 7 は 第 1 中間像面、 8 8 は第 2 中間像面を示す。

第 2 2 図において光源 1 は、放物面の反射鏡付 きキセ ノ ンランプまたはメタルハイドランプで、ライトバルブ 8 6 は液品に格子状の電極を配 g して各画素の透過率を 制御で きるようにしたもので、絞り機構 8 4 は第 2 3 図 に示す形状の ものが使用 される。

第 :!の投射光学系の第 1 レンズ 8 0 と第 2 レンズ 8 1 は互 いに角度 5 1 だけ傾き、笫 1 レンズ 8 0 の像側焦平 面 と笫 2 レンズ 8 1 物側焦平面の交線力; ' Ζ 軸上にあるよ うに配置 し、第 1 レンズ 8 0 および第 2 レンズ 8 1 の焦 ώが Ζ 軸上で交わ る位置に絞 り機構を配置し、第 1 の

投射光学系の第 3 レンズ 8 2 と第 4 レンズ 8 3 は互いに 角度 <5 2 傾き、第 3 レンズ 8 2 の像側焦平面と第 4 レン ズ 8 3 の物側焦平面の交線が ほぼ Z 軸上にあるように配 置す る。さらに、第 2 中間像而 8 8 と第 2 投射光学系 8 5 とスクリ一ン 7 を各々の延長面が同一線上で交わるよ う に配置される。

光源 1 より出た光は、ライトバルブ 8 6 をほぼ平行に 照明 し、ライ卜バルブ 8 6 の全面で、均一な明るさとコ ン 卜ラスト力く得られる。ライ卜バルブ 8 6 の像は、第 1 の投射光学系の笫 1 レンズ 8 0 と第 2 レンズ 8 1 と第 2 3 図 ( A ) に示す形状の絞 り機構を通って、第 1 中間 像面 8 7 に台形歪のある像として結像し、第 1 の中間像 は第 1 の投射光学系の第 3 レンズ 8 2 と第 4 レンズ 8 3 に より、第 2 中間像面 8 8 に台形歪のある第 2 の中間像 と して結像し、第 2 中間像面 8 8 は、第 2 の投射光学系 8 5 により台形歪のない像としてスクリーン 7 に結像す る。このときのスクリーン 7 上のスポッ卜ダイアグラム 図 は第 2 4 図に示すようにバラツキが少なくなり、解像 度が良好で、 光 的 にも明るく、むらの少ない画像が得 ゥれる

第 2 3 図( B ) に示す絞り機構 8 4 はひし形形状にな つており、上 ffiの ^施例と同様に、第 2 2 図に示す光源 1 より出た光束について、解像度の悪い縱方向の光束を 絞 り機構 8 4 によって取り除き、解像度の良い横方向の

光束を より多く通すようにすることで、解像度を上げる ために絞り機構 8 4 で絞っても光量の損失の少ない画像 が得 られる。すなわち、笫 2 2 図に示す光学系に第 2 3 図 ( B ) に示す形状の ものを使用しても、スクリーン 7 上の スポットダイアグラム図は第 2 4 図に示すように、 バラ ツキが少な くなり、解像度が良好で、明るくむらの 少な い画像が得 られる。

第 2 3 図 ( C ) に示す絞 り機構 8 4 はひし形形状の各 内角 にアーノレを持たせたものであり、これによつても上 記実施例 と同様に解像度が良好で、 明るくむらの少ない 画像が得 られる 。

以上述べた よ うに、斜め投射光学系にお いて、高解像 度を得 るために絞り機構によって絞っても、明るさの損 失が少な い状態で解像度を上げる こ とができる。

そ して更にキャビネッ卜に組み込んだ背面投射型表示 装置 とするとき、斜め投射によりキャビネッ卜の容積、 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 トで、解像度が良好で、 明るさの損失の少ない表示装 置を提供する ことができる。

な お、上記の絞り機構の位置は、第 2 2 図に示した例 に限定されるわけではなく、互いに平行でない 2 つの正 レ ンズの焦平面とによる交線が Z 軸と交わる位置であれ ば、 本実施例で示 したのと '同様の効果が得られる。

すな わち、第 2 2 図に示した第 3 レンズ 8 2 の焦平面 と第 4 レンズ 8 3 の焦平面との交線力《 Z 幸由と交わる位置 で も、第 1 図に示した第 1 レンズ 3 の焦平面と第 2 レン ズ 4 との交線力く Z ΐ由と交わる位置でもよい。

さ らには第 8 図に示した第 ' 3 レンズ 2 7 の焦平面と第 2 レンズ 2 8 の焦平面との交線が Z 軸と交わる位置、あ る いは第 9 図に示した第 1 レンズ 3 1 の焦平面と第 2 レ ン ズ 3 2 の焦平 ffij との交線力《 Z 軸と交わる位置でもよい, 次 に照明装 S について説明する。

第 2 5 図は本発明における照明装置の第 1 の実施例の 主要断面 図を示している。

す なわち、ランプ 5 3 を回転放物面形状のリフレクタ 5 4 の焦点位置に配置し、リフレクタ 5 4 の前方に、光 学素 子 7 0 を配置する。光学素子 7 0 の一方の面は、中 央部が 凹面 7 ϋ a とされており周辺が光軸に垂直、他方 は光軸に垂直な面を持っている。光学索子 7 0 の凹面 7 0 a は中心部ほど傾斜が大きくなっている。

し た力くつてランプ 5 3 力、ら出射する光朿は、リフレク タ 5 4 で反射され、光学素子 7 0 に入射する。ここで、 リ フレク夕 5 4 の中心 F 部力、らは光束は出てこない。ま た 、ランプ 5 3 の発光部が非常に小さければ、ランプ

3 力、ら出た光束は、放物面形状のリフレク夕 5 4 によ り完全平行光 として出射するが、ランプ 5 3 の発光部は 数 ミリ程度の大きさがあるため、リフレクタ 5 4 の焦点. 位 g よりずれた位 S から出射した光束は、 0 〜数度の角

度で リフレクタ 5 4 力、ら出射する。

このように光束は 0 〜数度の角度成分を もっているの で、 リフレクタ 5 4 力、らある距離離れると、中心部にも ある角度をもった光束力《くるようになる。ここに光学素 子 7 ϋ を配置す ると、光学素子 7 ϋ の凹面 7 0 a により 屈折 し、ある角度成分の光束は光軸に平行に なる。光学 素子 7 0 に入射した光束のうち、周辺部に入射したもの は、そのまま光学素子 7 0 を通り抜ける。それ故、光学 素子 7 ϋ を通り抜けた光束は、中心部から周辺部 まで平 行成分を もつようになる。

これにより、第 3 1 図のように中心部が低く、中抜け 状態の光束分布を i i った照明でぁったものを、第 2 6 図 の ように中心部においても十分平行光束が得 られるよう な照明装置 と することができる。

第 2 7 図は第 2 の実施例を示す主要断面図であ り、前 記第 1 実施例と同様に、ランプ 5 3 、リフレクタ 5 4 、 光学素子 7 0 を配置 している。この実施例における光学 素子 7 0 は、一方の面は、 中央部が凸面 7 ◦ b であり、 周辺が光軸 に垂直、 他方は光軸 に垂直な面を持 っている。 光学素 了- 7 0 の凸而 7 0 b は中心部ほど傾斜が大きくな つ てい ο

し たがって前記笫 1 実施例と同様に、中央付近に 0 〜 数度の ft度成分を もって入射した光束は、光学素子 7 0 の凸面 7 0 b により屈折し、ある角度成分の光束は光軸

に 平行になる。光学素子 7 ϋ に入射した光束のうち、周 辺部に 入射 したものは、そのまま光学素子 7 0 を通り抜 け る。それ故、光学素子 7 0 を通り抜けた光束は、中心 部か ら周辺部まで平行成分をもつようになる。

こ れにより前記第】実施例と同様、第 3 1 図のように 中心部が低 く 中抜け状態の光束分布を持 った照明を、第 2 6 図のように中心部においても十分平行光束が得られ る ような照明装置とすることができる。

第 2 8 図は第 3 の実施例を示す主要断面図で あり、前 記第 1 ¾施例 と同様に、ランプ 5 3 、リフレクタ 5 4 、 光学素子 7 0 を配 g している。この実施例における光学 素子 7 0 は、両面の中央部が凹面 7 0 a , 7 0 a とされ . 周辺が光軸 に垂直な 面を持 っている。光学素子 7 0 の凹 面部 7 0 a , 7 0 a は中心部に近い ほど傾斜が大きくな つ い -S> o

し たがって前記第 1 実施例と同様に、中央付近に◦〜 数度の 角度成分を もって人射した光束は、光学素子 7 〇 の 凹面 7 ϋ a により屈折し、さらに反対側の凹面 7 〇 a に より)折し、ある角度成分の光朿は光 ίώ に平行になる < 光学尜子 7 0 に入射した光束のうち、周辺部に入射した も のは、そのまま光学 ¾子 7 0 を通り抜ける。それ故、 光学素子 7 ϋ を通り抜けた光束は、中心部から周辺部ま で平行成分を もつようになる。

二 れにより前,记実施例と同様に、第 3 1 図のように中 心部が低 く中抜け状態の光束分布を持 つた照明を、 第 2 6 図のように中心部においても十分平行光束が得られ るような照明装置とすることができる。

第 2 9 図は第 4 の突施例を示す主要断面図であ り 、前 記笫 ;!実施例と同様に、ランプ 5 3 、リフレクタ 5 4 、 光学素子 7 0 を配置 している。光学素子 7 0 の一方の面 は、中央部が凹面 7 0 a であり、そこ力、らリフレクタ 5 4 の直径と同じ径までは光軸に垂直、さらにそこ力、ら 周辺部 7 0 c は肉厚が次第 に薄くなっている。また他方 の面は光軸に垂直に な っている。光学素子 7 0 の凹面 7 0 a は中心部ほ ど傾斜が大 きくなっている。

したがって前記第 1 実施例と同様に、中央付近に 0 〜 数度の角度成分を もって入射した光束は、光学素子 7 0 の W面 7 0 a により iui折し、ある角度成分の光束は光軸 に 、4':行になる。光学素子 7 0 の周辺部 7 0 c に入射した 光朿の うち、外側にある角度をもった成分は、光軸に平 行 になるか、あるいはわずかばかり内側を向く。中間部 の光軸 に垂直な面に入射 したものは、そのまま光学素子 7 0 を通り抜ける。それ故、光学素子 7 0 を通り抜けた 光朿は、 中心部か ら周辺部 まで平行、あるいは平行に近 い成分を もつようになる。

これにより前記笫: L 実施例と同様に、第 3 1 図のよう に中心部が低 く中抜け状態の光束分布を持 つた照明を、

2 6 図のように中心部においても十分平行光束が得 ら

一 つ 5 —

れ るような照明装置とすることができる。またこれまで 利用 できなかった周辺の光である笫 3 1 図における K 部 の光 も利用できるようになる。

し た力《つて上記 %施例によれば、ランプ力、ら出射した 光朿は、 リフレクタにより反射して、中心部付近は平行 成分がな い状態で 出射す るが、リフレクタの前方に上述 の光学素子を 置くことにより、中心部にも平行成分を十 分持 つた光束とすることができる。

ま た第 4 実施例に示したように、周辺の限られた部分 の 肉厚が薄くなつている光学素子を使用すれば、これま で利用で きなかった周辺の光も、利用できるようになる, そ れ故、この照明装匿を使用 して、液晶等で形成 され る 画像をスクリーンに投射すれば、明るさがほぼ均一な 拡大投射画像を得 ることができる。

第 3 2 図〜第 3 7 図は上記光学素子 7 0 の他の実施例 を 示している。

第 3 2 図に示す実施例は、断面円錐形の 2 個の光学素 子 7 0 d , 7 0 e をその底面が向き台うように配置され た もので、例えばリフレクタ 5 4 の形状が放物面の場台 ラ ンプ 5 3 力、ら出射する光束力《リフレクタ 5 4 により略 -、1;-行光束となって 1 番の円維形光学素子 7 0 d に入射 し 、 折によって光朿の光軸に対して上下逆になる位置 に 2 番 t:i の円錐形光学索子 7 ϋ e を配置し、この円錐形 光学 ^子 7 0 e の W折によって略平行光束 Α となる。こ

れに より第 3 1 図における従来例のように中心部が暗い 光束分布であ っ たものが第 3 2 図に示す 2 個の円錐形光 学素子 7 0 d , 7 0 e により、第 3 7 図に示す光束分布 と る。

第 3 3 図に示す実施例は、 上記 2 個の光学素子 7 0 d ,

7 0 e のうち出射側の光学素子 7 0 e を凹形円錐面 7 0 f を有する構造としたものである。こうしたことにより 例え ばリフレクタ 5 4 の形状が放物面の場合、ランプ 5 3 力、ら出射した光束は、放物面形状のリフレクタ 5 4 により略平行光束となって 1 番目の円錐形光学素子 7 0 d に入射し、屈折する。屈折により光束は、最初平行成 分の なかった光軸付近に もくるようになる。この位置に 2 番目の円錐形光学素子 7 0 e を配置することにより該 素子 7 0 e の屈折によって略平行光束 B となる。これに よ り第 3 1 図における従来例の光束分布が円錐形光学素 子 丁 0 d 、 7 0 e 〖こより、第 3 7 図に示す光束分布とな o

第 3 4 図は第 3 2 図の 2 個の光学素子 7 0 d , 7 0 e を一体 としたものに相当し、第 3 5 図は第 3 3 図の 2 個 の光学素子 7 0 d , 7 0 e を一体化 したものに相当する も ので、いずれの場合 も第 3 2 図、第 3 3 図と同じ作用 が得 られる。

さ らに第 3 6 図は入射側の円錐形光学素子 7 0 d の入 射面を凹曲面 7 0 g としたもので、出射側の円錐形光学 素子 7 0 e は第 3 2 図ものと同じである。

上記実施例 に よっても、ランプ力、ら出射しリフレクタ で反射 した光束を前記円錐形光学素子に前記光束を通す こ とにより、分布の略均一な平行光束を得ることができ る。このことにより、この略平行光束を光源として画像 を スクリーンに投射した場合、明るさの略均一な画像と な る。

次 に反射ミラーについて説明する。

第 3 8 図( A ) , ( B ) は、本発明における反射ミラ — の断面図を示 しており、第 3 9 図示のような画像に歪 みがあ るとき、各矢印方向に歪補正を行 うものである。

第 4 1 図に本発明の投射型表示装置の一例を示す よう に、投射光学ュニ ッ卜 3 9 と、第 1 の反射ミラー 4 0 a と、第 2 の反射ミラー 4 1 a と、第 3 の反射ミラー 4 2 a と、スクリーン 7 力、らなり、投射光学ュニッ卜 3 9 は 第 1 図に示したように、光源 1 と、ライトバルブ 2 と、 第 1 の投射光学系の第 1 レンズ 3 と、第 2 レンズ 4 と、 第 2 の投射光学系 6 から構成された'投射型表示装置が用 い られる。前記投射光学ュニット 3 9 の作用は第 1 図に つ いての説明を援用する。

第 3 9 図に示すように、反射ミラー(総称して 4 〇 a を代表符号で示す) が平面の ときにおきるスクリーン 7 上の 画像 5 6 の歪曲 (第 4 3 図)において、①の方向の 歪曲袖正が必要な場合、 歪'曲補正の必要な部分 にあたる 反射 ミラー 4 0 a の部分を第 3 8 図( a ) に示すように、 部分的 に凸曲 ώίにすることで、第 4 ϋ 図に示すように歪 曲の ない画像 5 6 ' として、スクリーン 7 に結像させる 二とができる。また、②の方向の歪曲捕正が必要な場合、 歪曲補正の必要な部分 にあたる反射ミラー 4 0 a の部分 を第 3 8 図 b ) に示すよ うに、部分的に凹曲面にす る 二とで、第 4 0 図に示すように歪曲のない画像 5 6 ' と して、スクリーン 7 に結像させること力《できる。

すなわち、両像 5 6 を拡大したい部分は第 3 8 図( a ) に すよ うに反射ミラ一 4 0 a を凸方向の曲面にし、画 像 5 6 を縮小 したい部分は第 3 8 図( b ) に示すように 反射 ミラー 4 0 a を凹方向の曲面にす る。

上記 施例で説明 した投射型表示装置に お いて、スク U ―ン 7 上の画像 5 6 が必要な拡大率がな くスクリ一ン サ イズより小さくなつた場台、反射ミラー 4 0 a の全面 を:¾ 3 8 図 ( a ) に示す凸曲面の円柱形状にす ることで、 筇 4 ϋ に示すよ うに歪曲の ない画像 5 6 ' としてスク リーン 7 に結像させること力できる。また、スクリーン サ イズより大きくなつた場合、反射ミラー 4 0 a の全面 を第 3 8 図 b ) に示す凹曲面の 円柱形状にす る ことで、 第 4 ϋ 図に示すように歪曲のない画像 5 6 ' としてスク リ ーン 7 に結像させることがでぎる。

な お上記反射 ミラーの構造は上記光学系中の複数枚の 反射 ミラー 4 0 a 〜 4 2 a のうちの 1 枚乃至それ以上に 適 fflすること力《できる。

以上 のようにこの実施例によれば、斜め投射光学系を 使用 した投射型表示装置において、斜め投射光学系の投 射 レンズや反射ミラーによって生じる画像の歪曲や必要 な拡大率が得 られない場台でも、少なくとも 1 枚以上の 反射 ミラ一によって修正が容易にできる。このとき、投 射距離が部分 的に変わるが投射光学系の焦点深度が深い のでビン卜のずれは実用上問题がない。

次 にスクリーンについて説明する。

第 4 5 囟は本発明の一実施例による透過型スクリ一ン を 面投射型 プロジュク夕に適用した場台の斜視図を示 し ている。

投射光学 ュニ ッ卜 3 9 から出射された光は反射ミラ一 7 2, 7 3 , 7 4 , 7 5 によってその光路が変換され、 ϋ過型 ス クリーン 7 の背面に投影される。この透過型ス ク リーン 7 はポリカーボネイト( P C ) またはポリメチ ル メタァクリレート( P M M A ) を材料として形成され て おり、第 4 4 図( a ) および( b ) はこの透過型スク リ ーン 7 の斜視図および一部拡大断面図を示している。 ス クり一ン 7 の光入射面には微小プリズムアレー 7 a が 形成 され、光出射面にはレンチキュラー 7 b が形成され て いる。微小プリズムアレー 7 a は断面が三角形状に形 成 され、各プリズムのプリズム j は後述するように 4 し)。以上 5 0 ° 以下に形成されている。

本実施例 による透過型スクリーン 7 は、そのプリズム 頂角が従来よ り小さく形成されているため、プリズムァ レー 7 a から洩れる光量は減少し、入射した光量の損失 は低減 されている。そのため、従来のように光洩れゃゴ 一ストは発生しない。本実施例による上記透過型スクリ ーン 7 によって光洩れやゴーストの発生が有効に抑止さ れ ることは以下の解折により確 ^ された。この解折結果 を第 4 6 図〜第 4 8 図を参照して説明する。

4 6 図はこの解折に用いた透過型スクリーンの一部 拡大断面図を示 し 、この透過型スクリーンを上述した背 面投射型プ ロジェクタに適用する。なお、同図において 第 4 4 図と同一部分については同符号を用 いている。こ の第 4 6 図において、ミラー 7 5 によって反射してきた 投射光学ュニ ッ ト 3 9 力、らの光はプリズムアレー 7 a で Jtii折し、レンチキユラ一 7 b 力、ら出射される。またミラ — 丁 5 によって、反射してきた光はプリズムアレー 7 a で その一部が洩れ、 この洩れ光が光出射面 7 b で全反射 す る。全反射した光は 3〜 4 個のプリズムを通過した後、 臨界角 α を越え て入射したプリズムにおいて全反射し、 レ ンチキユラ一 7 b を介して観察側に出射する。

こ のような透過型スクリーン 7 において、スクリーン の 各点における光洩れ 2の割合を t算した結果を第 4 7 図お よび第 4 S 図の各グラフに示している。各グラフの 横軸 はスクリーン位置〔 m m〕を示している。位置 0 はフ レネルレンズ 7 a の縦方向の中心点を表し、他の数値は

こ の中心点から上ド各方向に移動した距離を表している ま た、各グラフの縱 ΐ由はミラ一 7 5 から反射してきた光 の うちの何割が洩れるかという洩れ率〔〕を示してい な o また、各グラフにおいて、実線で示される Ε線上の ブ ロットはブリズムアレーのプリズム頂角力《 5 0 ° の場 ! の解折結果を表し、点線で示される直線上のブロット は ブりズム頂角力《 4 7 。、プロッ卜のみはプリズム頂角 が 4 5 ° の場台の解析結粜を表している。また、' 各グラ フ における光入射角、つまり、入射光力《スクリーン面の 法線方向 に対して傾いている角度は中心において 6 0 ° で ある

.qj 4 7 図は透過型スクリーン 7 の大きさを 4 0 ィンチ 投 距離 L を: 1 2 ϋ ϋ m mとした場合の計算結粜を示し、 図 は透過型 スクリーン 7 の大きさを 5 ϋ ィンチ、 投射距離 L を 1 8 ϋ m.mとした場 ^ の計算結 ¾ を ¾ して い る。各グラフから、プリズム m角の角度が小さくな。 と光洩れ率が低下す ることが理解される。すなわち 、 33

4 7 図の 4 0 インチ画面の ¾5 には、プリズム頂角が

5 (1 ° のときには、スクリーンの中心点力、ら約 2 1 U (Π ΠΙ

F 7?、つた位置で光 ¾れが発生し始め、中、かり; ia さかる につれて光洩れ率は增加 し、中心力、ら 3 〔) ϋ m in 力〈つた ス クリ ―ン位!¾■で光洩れ率は約 2 4 % に達する。ト ブ リズ厶頂角が 4 7 ° のときには、スクリーンの中心点 力、ら約 2 7 0 m m 卜がつた位 gで光洩れが発生し始め

3 0 0 m πι下力《つたスクリ一ン端位置で光洩れ率はほぼ 1 0 ¾ になる。また、プリズム頂角力《 4 5 ° のときには 中心力、ら 3 0 0 in m下力《つたスクリ一ン端位置で極く僅か な 光洩れを生 じるのみである。 4 0 インチ画面の場合に は スクリーン 7 の縱方向の長さは 6 0 0 m inになり、中心 か ら上下各方向に 3 0 0 m mの範囲内で測定評価を行え ば よ い。また、第 4 5 図力、ら理解されるようにスクリーン 7 の下側の方が光人射角 が小さくなるため、上記解析結 果 に示されるようにスクリーンの中心力、ら下側の方が光 洩れ率が高 くなる。このため、スクリーン中心力、ら下側 の 画面位置で評価を行え ば足 りることになる。

した力《つて、第 4 8 図の 5 ϋ インチ画面の場台には、 ス クリーン 7 の縦方向の長さは 7 5 0 m raになるため、ス ク リーンの中心力、ら下方向に 3 7 5 m mの範囲内で解析評 価を行え ばよい。この場合、プリズム頃角力 5 0 ° のと き には、中心から約 2 9 0 ra m下がつた位置で光洩れが発 生 し始め、中心力、ら 3 7 5 m m下力くつたスクリーン端位置 で光洩れ率 は約 2 2 % に達する。また、プリズム頂角が 4 7 。のときには、中心力、ら約 3 6 0 m in下力《つたスクリ ― ン位置で光洩れが発生 し始め、中心から 3 7 5 m in下力;' つたスクリ一ン端位 gで光洩れ率は約 5 % になる。また、 プ リズム頂角力《 4 5 。のときには、光洩れは発生しない c このようにプリズムアレーのプリズム頂角力《 5 0 ° か ら減つていくと、光洩れ率は次第に低くなつていく。ブ リ ズム頂角力《 4 5 ° まで小さくなると、 4 0 インチ、 5 0 インチ画面では光洩れをほとんど生じなくなる。ま た、プリズム頂 ft 力《 5 0 。のときの光洩れ率は 4 0 イン チ画面のスクリーン端位置で 2 4 % になる力く、この程度 の洩れで あれば、 ¾用上差し障りのないものと考えられ る。し力、し、プリズム顶角が小さくなると頂角部が欠け やす くなり、また、樹脂成型時における成型性が悪くな るため、最低でも 4 0 ° 以上あることが望ましい。そこ で、プリズムアレー 7 a の各プリズム頂角を 4 ϋ ° 以上 5 0 ° 以下の範囲で形成す ることにより、光洩れゃゴ一 ス 卜の発生を有効に防止することができる。

ま た、本実施例による投射光学ュニット 3 9 の光源に は指向性 の高いキセノンランプが用いられている。この た め、第 4 9 図に示されるように、洩れた光の光路を人 問の眼 5 9 の視野 Α 力、ら外すことにより、ゴーストは人 問 に視 ^ されないようになる。

以上の ようにこの灾施例によれば、微小プリズムァレ —の各プリズム頂角を 4 0 度以上 5 0 度以下に設定し、 プ リズム頂角は小さくなつていることにより、プリズム ア レーから洩れる光≤が減少し、入射した光量の ί 失が 低減 される。した力《つて、この透過型スクリーンによれ ば、ゴーストや光洩れがなくなり、明るい高品 Κ な画像 を ί¾ ること力《 "J能になる。

—方、 この稻のライトバルブを ffl いた従来の背面投射

型表示装置 は薄型化を行 う ために第 5 2 図に示すように スクリ一ン 7 面に対して入射角 cr を持たせていた。この ときの入射角 α は 6 ϋ 。以下である。スクリーン 7 に投 射光 9 ϋ を人射させる最終の反射ミラー 9 1 をスクリー ン 7 と 行に配置 していた。

しかし、上記従来のディスプレイ型の背面投射による 表示装置では、 ス クリーン 7 への入射角ひ力 6 0 ° 以下 のために、スクリーン 7 と最終の反射ミラー 9 ] の高さ 方向で重な り部分がで き、部 ^の電灯等による外光 9 2 は第 5 3 図に示すように、例えば人射角 e i 力く 6 0 ° の 場合、 約 1 5 . 4 3 ° の出射角 3 ' となってスクリ一 ン 7 を透過して反射ミラー 9 1 により反射されて第 5 4 図 に示すよ うに、約 1 5 . 4 3 ° の入射角 0 3 ' でスク リーンに入射し、出射角 0 i 力く 6 0 ° となってスクリー ンを透過するために、第 5 5 図に示すようにスクリーン 7 面の斜線部分が白 っぽく光ったりして、コントラスト 低下を生 じさせる問題がある。

上記の点に対処す るため、図 5 6 に示すようにスクリ ー ン 7 に対して入射角 は 6 0 ° 以上の角度を もたせる こ とで、スクリーン 7 と、最終の反射ミラー 9 1 の高さ 方向の ^な り部分を少な くさせるので、外光 9 2 は第 5 3 1^1 に示すように、例えば人射角 e J 力《 6 ◦。の場合、 約 1 5 . 4 3 ° の出射角 ,、 ' となってスクリーン 7 を ϋ過 して反射ミラー 9 1 により反射されてもスクリーン 7 に入射しなくなる。

し たがって上記実施例によれば、斜め投射光学系を使 用 した投射型表示装置において、外光によるスクリーン の 白つぼく光る部分を削 '减できるので、コントラスト低 下を低減し、 a コントラストな映像がられる。

産業上の 利用可能性

明 るさにむらがなく、均一な明るさの画面が得られ、 幽像 の歪みや光もれのない投射型表示装置、特にキヤビ ネ ッ卜タイプの表示装置に禾 ij用するに適する。