JP2000002933A - ディスプレイ装置 - Google Patents

ディスプレイ装置

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JP2000002933A
JP2000002933A JP11067824A JP6782499A JP2000002933A JP 2000002933 A JP2000002933 A JP 2000002933A JP 11067824 A JP11067824 A JP 11067824A JP 6782499 A JP6782499 A JP 6782499A JP 2000002933 A JP2000002933 A JP 2000002933A
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JP
Japan
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display
lens group
screen
lens
light
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JP11067824A
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English (en)
Inventor
Takashi Tsunoda
隆史 角田
Shigeru Mori
繁 森
Takesuke Maruyama
竹介 丸山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】薄形構成で、画面につなぎ目や、色むら、輝度
むらのないディスプレイ装置の提供。 【解決手段】光を拡大かつ画像歪み補正するレンズ素子
により液晶パネル透過後の画像を拡大かつ歪み補正した
状態で透過形スクリーンに投影する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル等を透
過した後の画像をスクリーンに投影するディスプレイ装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ディスプレイには薄形化に適する
液晶表示装置等光透過形ディスプレイを応用した装置が
種々提案されている。例えば、National Te
chnical Report Vol.33 No.
1 Feb.1987には図2に示すような構成のもの
が開示されている。図2において、1は光源、3は光透
過形ディスプレイである。本提案技術では、光源1から
の光により画面を表示する光透過ディスプレイ3を隣接
密着させて配置し、薄形構成の装置としている。
【0003】また、特開昭61−138288号公報に
は図3に示した構成のものが記載されている。図3にお
いて、1は光源、3は光透過形ディスプレイ、5はスク
リーンであり、該光源1からの光を光透過形ディスプレ
イ3に照射し、光透過形ディスプレイ3の拡大画面をス
クリーン5上に投影する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のNationa
l Technical Report Vol.33
No.1 Feb.1987に記載されている技術で
は、光透過形ディスプレイ間につなぎ目が生じるため、
不自然な画面となる問題があった。例えば、光透過形デ
ィスプレイを64個(縦8個,横8個)つなぎ合わせ、
画面サイズ縦1.6m,横2.1mの大画面を得る場
合、光透過形ディスプレイ間のつなぎ目が約10mmに
なる。これは縦1.6m、横2.1mの画面の中に幅1
0mmの直線が縦横それぞれ7本ずつ存在して、つなぎ
目が目立つ不自然な画面となる。このように光透過形デ
ィスプレイを単純につなぎ合わせる方法ではこのような
つなぎ目が生ずる。
【0005】また、特開昭61−138288号公報に
記載されている技術では光透過形ディスプレイの画面を
拡大しつなぎ合わせているため、つなぎ目は生じない。
しかし、光透過形ディスプレイへは光源からの発散光が
入射するため、光透過形ディスプレイの高さによって入
射光線の角度が異なる。そのため、光透過形ディスプレ
イの画面に色むら、輝度むらが生じ、その結果、スクリ
ーン上の拡大画面にも色むら、輝度むらが生じてしま
い、前記と同様の不自然な画面となる。
【0006】本発明の目的は、前記従来技術の欠点を改
善し、薄形構成で、画面につなぎ目や、色むら、輝度む
らのないディスプレイ装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、第1の発明は、光を拡大かつ画像歪み
補正するレンズ素子により液晶パネル透過後の画像を拡
大かつ歪み補正した状態で透過形スクリーンに投影する
構成とする。第2の発明は、光を拡大かつ画像歪み補正
するレンズ素子により液晶パネル透過後の画像を拡大か
つ歪み補正した状態で透過形スクリーンに投影するユニ
ットディスプレイを複数備えた構成とする。
【0008】かかる本発明の1つの態様として、(1)
各ユニットディスプレイの表示画間のつなぎ目をなくす
ため、前記第1のレンズ群、もしくは前記第2のレンズ
群、もしくはこれら両群で前記光透過形ディスプレイの
表示画を拡大するとともに、拡大された表示画の図形歪
を前記第1のレンズ群、もしくは、前記第2のレンズ
群、もしくはこれら両群で補正する構成とする。さら
に、(2)色むら、輝度むらのない大画面を得るため
に、前記第1のレンズ群により、前記光源からの発散光
を平行光束とし、前記第2のレンズ群により前記ユニッ
トディスプレイの表示画を拡大する構成とする。(3)
光源からの発散光は、第1のレンズ群、光透過形ディス
プレイ、第2のレンズ群の順に通過し、スクリーン上に
到達する。第1のレンズ群は正の屈折力を有し、光源は
第1のレンズ群の光源側の焦点位置近傍に配置されてい
る。これによって、光源からの発散光は第1のレンズ群
通過後平行光束となり光透過形ディスプレイへ照射する
ので光透過形ディスプレイの画面には色むら、輝度むら
がない。第2のレンズ群は負の屈折力を有し、光透過形
ディスプレイの表示画面を拡大するため、スクリーン上
には色むら、輝度むらのない光透過形ディスプレイの拡
大画面が得られるようにする。本発明は光源と第1のレ
ンズ群と光透過形ディスプレイと第2のレンズ群とによ
りユニットディスプレイを構成し、該ユニットディスプ
レイを隣接配置するための結合手段により、ユニットデ
ィスプレイを複数個並べて配置し、その前面にスクリー
ンを配置して各ユニットディスプレイの表示画をスクリ
ーン上でつなぎあわせて大画面を得たので機構的なつな
ぎ目は生じない。さらに、第1のレンズ群、もしくは第
2のレンズ群、もしくはこれら両群はユニットディスプ
レイの表示画の歪を補正する作用も有している。それに
よって、各ユニットディスプレイの表示画は歪がないの
で、この表示画をつなぎ合わせて1つの画面を形成する
際に、各表示画間につなぎ目がなく違和感のない自然な
画面が得られる。
【0009】また、本発明の上記態様において第1のレ
ンズ群もしくは、第2のレンズ群を少なくとも一面が非
球面のレンズを含む構成としたり、フレネルレンズとす
ることによって、レンズ枚数を減らしたりまたは軽量化
したりできる効果がある。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。図1は本発明のディスプレイ装置の一実
施例である。図1(a)においては、1は光源、2は第
1のレンズ群、3は光透過形ディスプレイ、4は第2の
レンズ群、5はスクリーンであり、光源1から第2のレ
ンズ群4まででユニットディスプレイ(6)を構成して
いる。光源1には、ハロゲンランプあるいはキセノンラ
ンプを使用している。第1のレンズ群は正の屈折力を有
するレンズ2枚で構成されている。光透過形ディスプレ
イは有効画面サイズ5インチ(対角方向長さ125m
m)の液晶表示パネルを用いている。第2のレンズ群4
は負の屈折力を有するレンズ1枚で構成している。スク
リーン5は画面サイズ100インチ(対角方向長さ2.
5m)である。
【0011】光源1は第1のレンズ群2の光源側の主点
位置近傍に配置され、これにより光源1から射出した発
散光は第1のレンズ群2通過後、ほぼ平行光束となり光
透過形ディスプレイ3へ照射する。そのため、色むら、
輝度むらのない画面を得る。光透過形ディスプレイ3通
過後の平行光束は第2のレンズ群4により偏向されスク
リーン5に到達する。これにより、スクリーン5上には
光透過形ディスプレイ3の拡大画面が得られる。本実施
例のユニットディスプレイ6では光透過形ディスプレイ
3として対角画面サイズ5インチの液晶表示パネルを用
い、第2のレンズ群4により約2倍に拡大し、10イン
チの画面を得る。さらに、本実施例では、上記ユニット
ディスプレイ6を、縦方向に10個、横方向に10個配
列し、全体として100個のユニットディスプレイで1
00インチ画面のディスプレイ装置を形成している。
【0012】図1(b)は、本発明の実施例のディスプ
レイ装置の外観を示したものであり、100インチの大
画面を奥行0.3m〜0.5mの超薄形で実現してい
る。
【0013】図4は本発明の実施例装置におけるユニッ
トディスプレイ6のレンズ構成例を示したものである。
図4の構成における数値例を以下に示す。
【0014】数値例において、Riは光源側より順に第
i番目のレンズ面Siの曲率半径、Diはレンズ面Si
からレンズ面Si+1の間の光軸上の距離、NjとVjは
各々光源側より順に第j番目のレンズの屈折率とアツべ
数、Lは光源1とスクリーン5の間の距離、Mは第2の
レンズ群4による拡大倍率、hOは光透過形ディスプレ
イの対角サイズである。
【0015】 図4に対応した数値例 L=236mm,M=1.96倍,h=5インチ S R D N V 1 ∞ 53.0 2 −140.000 21.0 1.67270 32.10 3 −66.802 1.0 4 1270.000 21.0 1.67270 32.10 5 −130.98 10.0 6 ∞ 20.0 7 −212.79 5.0 1.84666 23.88 8 324.28 105.0 9 ∞ ただし、S1は光源、S6は光透過ディスプレイ、S9
スクリーンに相当するダミー面である。
【0016】次に、本実施例構成を用いて色むらにつき
説明する。図5は光源1から射出し第1のレンズ群2を
介して光透過形ディスプレイ3へ入射する光線の角度を
示したものであり、光透過形ディスプレイ3の対角方向
の高さについて示した。同図に示すように、本実施例で
は光透過形ディスプレイの入射光線角度を3度以下とほ
ぼ平行光束となっており、光透過形ディスプレイ3上で
色むら、輝度むらは生じない。これにより、色むら、輝
度むらのない画面を得ることができる。
【0017】次に、ユニットディスプレイ6の図形歪に
起因するつなぎ目について説明する。図6はスクリーン
5上での画面の歪を示したものであり、(a)は縦方向
の光透過形ディスプレイ3上の高さに対する図形歪み、
(b)は横方向の光透過形ディスプレイ3上の高さに対
する図形歪みである。(c)は4個のユニットディスプ
レイの各々の短形状の画面をスクリーン5上でつなぎあ
わせ一つの画面を構成した様子を模式的に示したもので
ある。本実施例では縦、横方向とも光透過形ディスプレ
イ3の最周辺に相当するスクリーン5上の画面の図形歪
みが0.01%であり、このとき、各画面間のずれ量は
約0.1mmである。そのため、本実施例ではユニット
ディスプレイ6のつなぎ目のない画面となる。
【0018】次に、第1のレンズ群、もしくは第2のレ
ンズ群に非球面レンズを適用した実施例について示す。
図7は、図2のレンズ群を負の屈折力を有し両面が非球
面である1枚のレンズで構成した実施例のレンズ構成例
であり、4´は非球面レンズを用いた第1のレンズ群で
ある。以下、図7に対応した数値例をあげる。数値例に
おいてDi,Di,Nj,Vj,L,Mは図4に対応し
た数値例の場合の定義と同じである。
【0019】 図7に対応した数値例 L=210〔mm〕,M=2.0〔倍〕,hO=5〔インチ〕 S R D N V 1 ∞ 55.0 2 −197.10 19.0 1.84666 23.88 3 −74.21 1.0 4 −1096.0 17.0 1.84666 23.88 5 −132.70 10.0 6 ∞ 14.0 7 −145.81* 5.0 1.84666 23.88 8 252.76* 89.0 9 ∞ また、曲率半径に*印を付したレンズ面は非球面であ
り、形状は次式の非球面係数により次のように示され
る。
【0020】
【数1】
【0021】Z:光軸から高さYにおける非球面上の非
球面頂点の接平面からの距離 C:基準球面の曲率(1/r) K:円錐定数 Y:光軸からの高さ A4〜A10:非球面係数 7面 K=0.1750 A4=-1.2341×10-7 A6 =4.2798×10
-11 A8=1.6446×10-15 A10=3.2262×10-19 8面 K=1.3789 A4=-1.3979×10-8 A6 =-1.2810×10
-11 A8=3.7944×10-15 A10=4.9950×10-19 また、本実施例における縦方向、横方向のユニットディ
スプレイ最周辺の図形歪はそれぞれ0.01%であり、
本ユニットディスプレイによれば図形歪みに起因したつ
なぎ目がないディスプレイ装置が得られる。
【0022】次に、第1のレンズ群もしくは第2のレン
ズ群にフレネルレンズを適用した実施例について示す。
図8は第1のレンズ群を正の屈折力を有する1枚のフレ
ネルレンズ、第2レンズ群を負の屈折力を有する1枚の
フレネルレンズで構成した実施例のレンズ構成であり、
2´はフレネルレンズを用いた第1のレンズ群、4″は
フレネルレンズを用いた第2のレンズ群である。
【0023】次に、第1のレンズ群2の中のレンズに色
温度変換効果あるいは熱吸収効果及びこれらいずれの効
果をも有するレンズを貼り合わせた実施例について示
す。
【0024】図9に示す実施例において、7は色温度変
換効果あるいは熱吸収効果及びこれらいずれの効果もあ
る貼り合わせレンズである。光源として、ハロゲンラン
プやキセノンランプを用いるディスプレイ装置において
は色温度変換フィルタ、あるいは熱吸収ファイルが必要
となることが多い。本実施例においては、第1のレンズ
群2の一部のレンズが色温度変換効果、あるいは熱吸収
効果及びこれらのいずれの効果もあるため、色温度変換
フィルタ、あるいは熱吸収フィルタを新たに設ける必要
がないため簡易な構成とすることができる。
【0025】次に、第1のレンズ群2の中のレンズの表
面に、色温度変換効果あるいは熱吸収効果及びこれらの
いずれの効果もある薄膜処理を施した実施例を示す。
【0026】図10の実施例において、8は色温度変換
効果あるいは熱吸収効果及びこれらいずれの効果もある
薄膜である。本実施例によれば第1のレンズ群2の一部
に色温度変換効果あるいは熱吸収効果及びこれらのいず
れの効果もある薄膜処理を施しているため、色温度変換
フィルタ、熱吸収フィルタを新たに設置する必要がなく
簡易な構成とすることができる。
【0027】次に、ユニットディスプレイを縦方向、横
方向異なる配列として縦長あるいは横長といった特殊な
画面を構成した実施例を示す。
【0028】図11は、図1に示したユニットディスプ
レイを用いマルチディスプレイを構成したときの画面の
例である。図11(a)では、縦方向、横方向にそれぞ
れ3個のユニットディスプレイを配し、全体としては縦
18インチ、横24インチの縦横比:3:4の通常の放
送規格に対応した画面を得ている。対して、図11
(b)では縦方向に3個、横方向に4個のユニットディ
スプレイを配し、全体としては縦18インチ、横32イ
ンチの縦横比9:16のハイビジョンテレビ放送に対応
した横長な画面を得ている。さらに、縦方向、横方向の
ユニットディスプレイの個数を増やせばこれ以上大きな
サイズの画面が得られる。
【0029】次に、第1のレンズ群あるいは第2のレン
ズ群中のレンズをモールド成形もしくは射出成形等の形
成方法により複数個同時に成形し各レンズの接合部分を
ユニットディスプレイ配置の際の結合手段とした場合の
実施例を示す。図12(a)は図1に示したユニットデ
ィスプレイを4個用いて、第1のレンズ群及び第2のレ
ンズ群の各レンズを4個同時に成形し、その接合部分を
ユニットディスプレイ配置の際の結合手段としたときの
ディスプレイ装置をの構成例を示しており、図12
(b)は成形時のレンズを示したものである。本構成に
よればユニットディスプレイを隣接配置する際に光集束
レンズ群及び光偏向レンズ群の各レンズを結合させる手
段が不要となる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、色むら、つなぎ目のな
い高画質画面を薄形構成の装置で実現でき、また、画面
サイズ及び画面アスペクト比も自由に選択できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディスプレイ装置の一実施例の構成図
である。
【図2】従来のディスプレイ装置の構成例図である。
【図3】従来のディスプレイ装置の構成例図である。
【図4】ユニットディスプレイのレンズ構成例図であ
る。
【図5】ユニットディスプレイの光透過形ディスプレイ
への入射光線角度を示す特性図である。
【図6】ユニットディスプレイの図形歪の特性例図であ
る。
【図7】非球面レンズを適用した実施例図である。
【図8】フレネルレンズを適用した実施例である。
【図9】色温度変換効果もしくは熱吸収効果のあるレン
ズを用いた実施例図である。
【図10】色温度変換効果もしくは熱吸収効果のある薄
膜処理をしたレンズを用いた実施例図である。
【図11】ユニットディスプレイを縦方向もしくは横方
向異なる配列としたときの画面の構成例図である。
【図12】レンズ間接合部分をユニットディスプレイ間
結合手段とした場合の実施例図である。
【符号の説明】
1…光源、2…第1のレンズ群、2′…フレネルレンズ
を用いた第1のレンズ群、3…光透過形ディスプレイ、
4…第2のレンズ群、4′…非球面レンズを用いた第2
のレンズ群、4″…フレネルレンズを用いた第2のレン
ズ群、5…スクリーン、6…ユニットディスプレイ、7
…貼り合わせレンズ、8…フィルタ膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G09F 9/40 G09F 9/40 C H04N 5/74 H04N 5/74 K

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光を拡大かつ画像歪み補正するレンズ素子
    により液晶パネル透過後の画像を拡大かつ歪み補正した
    状態でスクリーンに投影することを特徴とするディスプ
    レイ装置。
  2. 【請求項2】光を拡大かつ画像歪み補正するレンズ素子
    により液晶パネル透過後の画像を拡大かつ歪み補正した
    状態で透過形スクリーンに投影するユニットディスプレ
    イを複数備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
  3. 【請求項3】上記レンズ素子が負の屈折力を有する構成
    である請求項2に記載のディスプレイ装置。
  4. 【請求項4】上記レンズ素子が非球面部を有する構成で
    ある請求項2に記載のディスプレイ装置。
  5. 【請求項5】上記レンズ素子がフレネルレンズを有する
    構成である請求項2または3に記載のディスプレイ装
    置。
  6. 【請求項6】上記複数のユニットディスプレイそれぞれ
    が隣接配置される請求項2、3、4または5に記載のデ
    ィスプレイ装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002049335A (ja) * 2000-08-01 2002-02-15 Olympus Optical Co Ltd 画像表示装置
CN114778339A (zh) * 2022-04-11 2022-07-22 江苏鼎盛检测中心有限公司 一种基于大数据的可降低误差的高低温耐久测试分析方法

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