JPH0470806A - Projection type display device - Google Patents
Projection type display deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ビデオ映像やコンピュータ画像等を表示する
投射型表示装置に関する。なかでも、液晶ライトバルブ
等を背面より斜めに投射する表示装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a projection type display device for displaying video images, computer images, etc. In particular, the present invention relates to a display device that projects a liquid crystal light valve or the like obliquely from the back surface.
近時、透過型または反射型ドツトマトリックス液晶等を
用いた表示袋a<以下ライトバルブと称する)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
いるに
れはブラウン管(CRT)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
大型化を伴ない、実用上は40インチ程度の大きさが限
度となるためそれ以上の画像を得たいとの要求に応える
ためである。Recently, display bags a (hereinafter referred to as light valves) using transmissive or reflective dot matrix liquid crystals have been used.
The enlarged projection method that enlarges and projects the image displayed on the light bulb onto a screen to make it appear as a large screen is attracting attention. In order to do this, the size of the cathode ray tube itself has to be increased, and since the practical size is limited to about 40 inches, this is to meet the demand for obtaining larger images.
一方、ライトバルブ自体を大面積化するには、製作のう
え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。On the other hand, in order to increase the area of the light valve itself, it is not easy to obtain a large-sized liquid crystal display device that is free from manufacturing defects, and even if it could be obtained, it would be extremely expensive.
このようなことから、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。For this reason, if you use a transmissive (or reflective) light bulb to enlarge and project the image displayed on it, you will be able to get an impressive large screen without being restricted by the screen size. It is possible.
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
キャビネット内に納め、キャトネットの前面に設けたス
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イスプレィ型の表
示装置が提供されるに至っている。Therefore, the optical system that uses a light valve to enlarge and project the image is housed inside the cabinet, and the rear projection is performed on the screen installed on the front of the catnet, making it possible to view the enlarged image from the front of the cabinet. has now been provided.
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1−85778号公報にも見られる
ように、透過型液晶パネルに光源から照明を与え、この
液晶パネルに表示される画像を投射レンズにより拡大し
て反射ミラーにより光路を変換させ、スクリーンの背面
に導く構造である。こうすることにより投射光学系はす
べてキャビネッI・内に納められ、任意の場所へ移動が
可能であり、かつ明るい室内であってもスクリーン上の
画像を見ることができる。Conventional rear projection display devices using this type of light valve provide illumination from a light source to a transmissive liquid crystal panel, and display images on this liquid crystal panel, as seen in, for example, Japanese Utility Model Application Publication No. 1-85778. The structure is such that the image is magnified by a projection lens, the optical path is changed by a reflection mirror, and the image is guided to the back of the screen. By doing so, the projection optical system is all housed within the cabinet I, and can be moved to any location, and the image on the screen can be viewed even in a bright room.
しかし、上記従来のデイスプレィ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ー
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ー
の設置条件に大きな制約を受け、これに基因して投射光
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(キャビネットの厚さ)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。However, in the above-mentioned conventional display-type rear projection display device, the light flux that passes through the light valve is converted into an optical path by a reflecting mirror and guided to the back of the screen, so it is necessary to project the light with the optical axis perpendicular to the screen. Since image distortion occurs due to trapezoidal distortion, etc., there are significant restrictions on the installation conditions of the reflecting mirror, and this increases the volume occupied by the projection optical system, especially the dimension in the depth direction (cabinet thickness) relative to the screen. Therefore, it is not possible to use a rear projection type display device with a thin cabinet.
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をよUSパテン
ト751,347号にT、Scheimpflugが示
したように台形歪が発生する。Therefore, an oblique projection method can be considered as a means to solve this problem. Generally, when an image of a tilted object is captured by a lens, trapezoidal distortion occurs, as shown by T. Scheimpflug in US Pat. No. 751,347.
第12図において傾いた物面13はレンズ14により傾
いた像面15に結像する。その傾きの関係は第12図に
示されたように物面13とレンズ14と、像面15の延
長線が一致するようになる。In FIG. 12, a tilted object surface 13 is imaged by a lens 14 onto a tilted image plane 15. As shown in FIG. 12, the relationship between the inclinations is such that the object plane 13, the lens 14, and the extension line of the image plane 15 coincide.
レンズ14の像側焦点Fの光軸Zに対する垂線と像面1
5との交点をgとすると、第13図に示される正方形の
物面上の像はレンズ14により第14図に示される台形
に像面15上に結像する。Perpendicular to the optical axis Z of the image-side focal point F of the lens 14 and the image plane 1
5, the square image on the object plane shown in FIG. 13 is formed by the lens 14 into a trapezoidal shape shown in FIG. 14 on the image plane 15.
そこでこの台形歪を除去するために、第15図に示すよ
うにライトバルブ16と第一の投射レンズ17と第二の
投射レンズ19とスクリーン20を光軸Zに対して傾け
て配置する。ここで、第一の投射レンズ17の像側焦点
F1を通り第一の投射レンズ17と平行な面と台形歪の
ある像面18との交点gIと、第二の投射レンズ19の
物側焦点F2’を通り第二の投射レンズ19と平行な面
と台形歪のある像面18との交点g2′ とを一致させ
る。Therefore, in order to eliminate this trapezoidal distortion, the light valve 16, the first projection lens 17, the second projection lens 19, and the screen 20 are arranged at an angle with respect to the optical axis Z, as shown in FIG. Here, the intersection point gI of a plane passing through the image side focus F1 of the first projection lens 17 and parallel to the first projection lens 17 and the image plane 18 with trapezoidal distortion, and the object side focus of the second projection lens 19 The intersection point g2' of the plane passing through F2' and parallel to the second projection lens 19 and the image plane 18 having trapezoidal distortion is made to coincide.
この時、例えば第16図で示される正方形のライトバル
ブの像は第一の投射レンズ17で第17図に示される台
形歪のある像になるが、第二の投射レンズ19でスクリ
ーン20上に第18図に示す台形歪のない像を結像する
。そこで、この投射光学系を第2図に示すように第一の
ミラー9と第二のミラー10により折曲して、キャビネ
ット7に納めれば、薄型の背面投射型表示装置が構成で
きる。At this time, for example, the image of the square light valve shown in FIG. 16 becomes an image with trapezoidal distortion shown in FIG. An image without trapezoidal distortion shown in FIG. 18 is formed. Therefore, by folding this projection optical system into a first mirror 9 and a second mirror 10 and storing it in a cabinet 7 as shown in FIG. 2, a thin rear projection type display device can be constructed.
しかし、上記投射光学系では台形歪を除去することがで
きるが、たて方向と横方向の倍率の差、すなわち像の間
伸びが生ずる問題点がある。However, although the above-mentioned projection optical system can eliminate trapezoidal distortion, there is a problem in that a difference in magnification in the vertical direction and the horizontal direction, that is, an elongation between images occurs.
そこで本発明はこのような問題点を解決するもので、そ
の目的とするところは、像の間伸びのない斜め投射の表
示装置を提供するところにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is intended to solve these problems, and its object is to provide an oblique projection display device with no image elongation.
本発明の投射型表示装置は、透過型あるいは反射型の光
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
手段の光軸は斜めに入射され、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第一の投射光学手段
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
る第二の投射光学手段と、スクリーン上の投射像の間伸
びを補正する第三の投射光学手段により構成され、前記
第三の投射手段は少なくとも一組のトーリックレンズ又
は円柱レンズより成るアナモルフィック光学系であるこ
とを特徴とする。The projection display device of the present invention includes a transmission type or reflection type light modulation means, a projection means for projecting an image of the light modulation means onto the screen, and a screen, and the optical axis of the projection means is oblique with respect to the screen. and the projection means includes a first projection optical means for forming an image of the light modulating means with trapezoidal distortion, and a second projection optical means for projecting the image with trapezoidal distortion onto a screen without trapezoidal distortion. , comprising a third projection optical means for correcting elongation of the projected image on the screen, the third projection means being an anamorphic optical system comprising at least one set of toric lenses or cylindrical lenses. shall be.
本発明の上記構成によれば、透過型あるいは反射型の光
変調手段の像は、第一の投射光学手段により台形歪のあ
る像として結像し、前記台形歪のある像は第二の投射光
学手段によりスクリーン上に台形歪のない像を結像し、
少なくとも一組のトーリックレンズ又は円柱レンズより
成るアナモルフィック光学系である第三の投射光学系に
より、スクリーン上の投射像の間伸びは補正される。According to the above configuration of the present invention, the image of the transmissive or reflective light modulating means is formed as an image with trapezoidal distortion by the first projection optical means, and the image with trapezoidal distortion is formed by the second projection optical means. An image free from trapezoidal distortion is formed on a screen by optical means,
The third projection optical system, which is an anamorphic optical system including at least one set of toric lenses or cylindrical lenses, corrects the elongation of the projected image on the screen.
以下、本発明を図面に基づいて説明する。第1図は本発
明による斜め投射の光学系配置の実施例を示し、第3図
はライトバルブの像の例を示し、第4図は台形歪のある
中間像を示し、第5図は台形歪のないスクリーン上の像
を示している。第1図においてライトバルブ1と第一の
投射レンズ2と第二の投射レンズ4とスクリーン6が、
それぞれ光軸Zに対してφ1.φ?、φ3.φ4だけ傾
いている。第三の投射光学系5は第二の投射レンズ4の
近傍に光軸にそってまたは、傾けて配置される。Hereinafter, the present invention will be explained based on the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the optical system arrangement for oblique projection according to the present invention, FIG. 3 shows an example of an image of a light valve, FIG. 4 shows an intermediate image with trapezoidal distortion, and FIG. 5 shows a trapezoidal image. It shows the image on the screen without distortion. In FIG. 1, a light valve 1, a first projection lens 2, a second projection lens 4, and a screen 6 are
φ1. φ? , φ3. It is tilted by φ4. The third projection optical system 5 is arranged near the second projection lens 4 along the optical axis or at an angle.
透過型または反射型のライトバルブ1の像はライトバル
ブに対して傾いた第一の投射レンズ2により台形歪のあ
る中間像3に結像する。 中間(*3の傾きは第12図
と同様にして求まる。その時、第3図に示されるライト
バルブ1上の正方形の像は、第一の投射レンズ2により
第4図に示された台形に結像する。この台形歪のある中
間像3に対して第二の投射レンズ4とスクリーン6の傾
きを第15図と同様にして決め、第一の投射レンズ2の
像側焦点F+を通り第一の投射レンズ2と平行な面と台
形歪のある中間像3との交点g+と、第二の投射レンズ
4の物側焦点F2’を通り第二の投射レンズ4と平行な
面と台形歪のある中間像3との交点g2′ とを一致さ
せる。この時、台形歪のある中間像3は第二の投射レン
ズ4によりスクリーン6上に台形歪のない像として結像
され、第三の投射光学系5によりX方向とy方向の倍率
の差すなわち像の間伸びが補正され、スクリーン6上に
台形歪も間伸びもない像が第5図のように結像される。An image of a transmissive or reflective light valve 1 is formed into an intermediate image 3 with trapezoidal distortion by a first projection lens 2 tilted with respect to the light valve. The slope of the middle (*3) is determined in the same way as in Fig. 12. At that time, the square image on the light valve 1 shown in Fig. 3 is transformed into the trapezoid shown in Fig. 4 by the first projection lens 2. The inclinations of the second projection lens 4 and the screen 6 are determined in the same manner as shown in FIG. An intersection point g+ between a plane parallel to the first projection lens 2 and the intermediate image 3 with trapezoidal distortion, and a plane parallel to the second projection lens 4 passing through the object side focal point F2' of the second projection lens 4 and the trapezoidal distortion. The intersection point g2' with a certain intermediate image 3 is made to coincide with the intersection point g2'.At this time, the intermediate image 3 with trapezoidal distortion is formed on the screen 6 by the second projection lens 4 as an image without trapezoidal distortion, and the third The projection optical system 5 corrects the difference in magnification in the X and Y directions, that is, the elongation of the image, and an image without trapezoidal distortion or elongation is formed on the screen 6 as shown in FIG.
第一の投射レンズ2および第二の投射レンズ4は第10
図に示したごとく傾いた組合せレンズにより構成し、収
差の補正を行うこともできる。スクリーン6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が使
用できる。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トを組み合わせて配
光特性を良好にしているものである。しかし、本発明の
ごとく斜めに投射する場合は、スクリーン6に投射され
る光束がその延長方向へ透過しないように、第11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12の前面はぼ直角方向に
向かわせるシートをレンチキュラーレンズのシートと組
み合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。The first projection lens 2 and the second projection lens 4 are the tenth
As shown in the figure, it is also possible to correct aberrations by using a combination of tilted lenses. As the screen 6, a rear screen used in a rear projection type television or the like can be used. This has good light distribution characteristics by combining a lenticular lens and a Fresnel lens sheet with a resin base material containing a diffusing agent. However, when projecting obliquely as in the present invention, total reflection of the prism is used to prevent the light beam projected onto the screen 6 from passing through in the extending direction, as shown in FIG. It is desirable to use a screen that has good light distribution characteristics for oblique projection by combining a sheet that directs the incident light beam in a direction substantially perpendicular to the front surface of the screen 12 with a lenticular lens sheet.
第6図および第7図は第三の投射光学系5の第1実施例
で、第6図はyz断面図、第7図はxz断面図である。6 and 7 show a first embodiment of the third projection optical system 5, with FIG. 6 being a yz sectional view and FIG. 7 being an xz sectional view.
二つのトーリックレンズをyz面およびXZ面でほぼ共
焦点に成るように配置することにより、y方向とX方向
の倍率が違うアナモルフィック光学系を実現できる。こ
の第三の投射光学系5のy方向とX方向の倍率の比を第
一の投射レンズ2及び第二の投射レンズ4による像のy
方向とX方向の倍率の比の逆数にすれば、第三の投射光
学系5によりスクリーン6上の像の間伸びを補正するこ
とができる。By arranging two toric lenses so that they are almost confocal in the yz plane and the XZ plane, an anamorphic optical system with different magnifications in the y direction and the x direction can be realized. The ratio of the magnification of the third projection optical system 5 in the y direction and the
By using the reciprocal of the ratio of the magnification in the direction and the X direction, the elongation of the image on the screen 6 can be corrected by the third projection optical system 5.
第8図および第9図は第三の投射光学系5の第2実施例
である。二つの円柱レンズをほぼ共焦点に成るように配
置する0本実施例のごとく、一方を正の屈折力を持つレ
ンズ、他方を負の屈折力を持つレンズにすることにより
、レンズの間隔を短かくすることができる。8 and 9 show a second embodiment of the third projection optical system 5. FIG. As in this example, in which two cylindrical lenses are arranged almost confocal, one lens has a positive refractive power and the other has a negative refractive power, so that the distance between the lenses can be shortened. It is possible to do this.
以上述べたように本発明によれば台形歪はないが、像の
間伸びのある斜め投射の表示装置に少なくとも一組のト
ーリックレンズまたは1円柱レンズより成るアナモルフ
ィック光学系を付加することにより、スクリーン上の像
の間伸びを補正する効果を有する。また、斜め投射して
も画像に歪みが生じないので、キャビネットに組み込ん
で背面投射型表示装置とするとき、キャビネットの容積
、特に奥行きを大幅に低減することが可能となり、コン
パクトな表示装置を提供することができる。As described above, according to the present invention, there is no trapezoidal distortion, but by adding an anamorphic optical system consisting of at least one set of toric lenses or one cylindrical lens to an oblique projection display device with image spacing. , has the effect of correcting the elongation of the image on the screen. In addition, since there is no image distortion even when projected diagonally, when built into a cabinet to create a rear projection display device, it is possible to significantly reduce the volume of the cabinet, especially the depth, providing a compact display device. can do.
第1図は本発明による斜め投射の光学系配置図。
1・・・ライトバルブ
2・・・第一の投射レンズ
3・・・台形歪のある中間像
4・・・第二の投射レンズ
5・・・第三の投射光学系
6・・・スクリーン
第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。
7・・・キャビネット
8・・・投射光学ユニット
9・・・第一のミラー
10・・・第二のミラー
11・・・スクリーン
第3図、第4、第5図は本発明による第1図の各々ライ
トバルブ、中間像、スクリーン上での結像の説明図。
第6図および第7図は本発明による第三の投射光学系の
第1実施例の断面図。
第8図および第9図は本発明による第三の投射光学系の
第2実施例の断面図。
第10図は本発明に使用する第一の投射レンズおよび第
二の投射レンズの実施例の断面図。
第11図は本発明に使用するプリズムの全反射によるス
クリーンの断面の一部拡大図。
12・・・スクリーン
第12図は傾いた物面の結像の説明図である。
13・・・傾いた物面
14・・・レンズ
15・・・傾いた像面
第13図および第14図は第12図の物面および像面の
結像の説明図。
第15図は斜め投射光学系の断面図。
16・・・ライトバルブ
17・・・第一の投射レンズ
18・・・台形歪のある像面
19・・・第二の投射レンズ
20・・・スクリーン
第16図、第17図、第18図は各々第15図のライト
バルブ、台形歪のある像面、スクリーンの結像の説明図
。
以 上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 鈴木 喜三部 他1名第3図
y
第4図
第5図
第6図
第7図
第10図
第11区
第13区
〉′
第14図
第16図
yFIG. 1 is a layout diagram of an optical system for oblique projection according to the present invention. 1...Light valve 2...First projection lens 3...Intermediate image with trapezoidal distortion 4...Second projection lens 5...Third projection optical system 6...Screen number FIG. 2 is a sectional view of a configuration example of a rear projection display device using an oblique projection optical system according to the present invention. 7... Cabinet 8... Projection optical unit 9... First mirror 10... Second mirror 11... Screen Figures 3, 4, and 5 are the same as Figure 1 according to the present invention. An explanatory diagram of the light valve, intermediate image, and image formation on the screen, respectively. 6 and 7 are cross-sectional views of a first embodiment of a third projection optical system according to the present invention. 8 and 9 are cross-sectional views of a second embodiment of the third projection optical system according to the present invention. FIG. 10 is a sectional view of an embodiment of the first projection lens and the second projection lens used in the present invention. FIG. 11 is a partially enlarged view of a cross section of a screen caused by total reflection of a prism used in the present invention. 12...Screen FIG. 12 is an explanatory diagram of imaging of an inclined object surface. 13...Tilted object surface 14...Lens 15...Tilted image surface FIGS. 13 and 14 are explanatory views of the image formation of the object surface and image surface in FIG. 12. FIG. 15 is a sectional view of the oblique projection optical system. 16...Light valve 17...First projection lens 18...Image plane 19 with trapezoidal distortion...Second projection lens 20...Screen FIGS. 16, 17, and 18 are explanatory diagrams of the light valve, the image plane with trapezoidal distortion, and the image formation of the screen in FIG. 15, respectively. Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent Attorney Kizobe Suzuki and 1 other person Figure 3 y Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 10 Ward 11 Ward 13' Figure 14 Figure 16y
Claims (1)
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、スクリーンに投射手段の光軸が斜め入射する投射
型表示装置に於て、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第一の投射光学手段と、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二
の投射光学手段と、スクリーン上の投射像の間伸びを補
正する第三の投射光学手段により構成され、前記第三の
投射光学手段は少なくとも一組のトーリックレンズまた
は、円柱レンズより成るアナモルフイツク光学系である
ことを特徴とする投射型表示装置。(1) In a projection type display device that has a transmission type or reflection type light modulation means, a projection means for projecting an image of the light modulation means onto the screen, and a screen, and the optical axis of the projection means is obliquely incident on the screen. , the projection means includes a first projection optical means for forming an image of the light modulation means with trapezoidal distortion, and a second projection optical means for projecting the image with trapezoidal distortion onto a screen without trapezoidal distortion; It is composed of a third projection optical means for correcting the elongation of the projected image on the screen, and the third projection optical means is an anamorphic optical system consisting of at least one set of toric lenses or cylindrical lenses. Projection type display device.
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JP2184807A JP2956149B2 (en) | 1990-07-12 | 1990-07-12 | Projection display device |
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JPH0470806A true JPH0470806A (en) | 1992-03-05 |
JP2956149B2 JP2956149B2 (en) | 1999-10-04 |
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JP (1) | JP2956149B2 (en) |
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1990
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