JPH0480711A - 投射型表示装置 - 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） 本発明は投射型表示装置に関し、特に光源からの光束で
照明されたスライドフィルム等の被投影像（画像情報）
を投射レンズと、該投射レンズとスクリーンとの間に設
けた負の屈折力を有する負レンズとを用いて所定の拡大
率でスクリーン上に拡大投射して観賞するようにした例
えばビデオプロジェクタ等に好適なコンパクトな投射型
表示装置に関するものである。

（従来の技術） 従来より例えばビデオプロジェクタやスライドプロジェ
クタ等の投射型表示装置においては、大画面映像を得る
為にフィルム等の比較的小さな画像情報を投射レンズに
より例えば反射型スクリーン面上に拡大投射して、該ス
クリーン面上に投射された拡大投影像を投影側より観賞
するようにした所謂反射投射型表示装置が知られている
。

又、近年では透過型のスクリーン等の性質向上によりキ
ャビネット内に画像情報、投射レンズそして電気回路系
等を配置して、これらの各要素により透過型のスクリー
ン面上に画像情報を拡大投射し、該キャビネットの反対
側の空間からスクリーン面上に拡大投射された投影像を
観賞するようにした所謂背面投射型表示装置も知られて
いる。

第４図は従来の背面投射型表示装置の光学系の要部概略
図である。

同図において照明装置４１で照明された画像情報を投射
レンズ４２により平面反射ｌ！４３を介して透過型のス
クリーン４４面上に拡大投射して照明装置４１に対して
反対側の空間からスクリーン４４面上に投射された投影
像を観賞している。

同図における平面反射！ｉ４３は投射レンズ４２からの
画像情報に基づく光束をスクリーン４４の方向に折り曲
げることによって奥行きを薄くする作用を有している。

このような構成の背面投射型表示装置においては投影像
の拡大率（画像情報とスクリーン上に投射された投影像
の比であり、投射レンズの近軸横倍率の絶対値）は投射
レンズの倍率のみにより決められている。

（発明が解決しようとする問題点） 近年においては手軽に使用できる小型てしかも軽量の投
射型表示装置が要求されており、その為光学性能を良好
に維持したまま装置全体のコンパクト化を図ることが重
要視されている。

従来の背面投射型表示装置において装置全体のコンパク
ト化を図るには例えばスクリーンと投射レンズとの間の
距離（以下「投射距離」と称す）を短くして構成する必
要がある。

しかしながら従来の背面投射型表示装置は投射レンズの
みで所定の拡大率を得ている為に、該所定の拡大率を保
ちながら投射距離を短くするには投射レンズの最大画角
を大きくしなければならなかった。

その為、多くの場合投射レンズを構成するレンズ枚数を
増やして構成しなければならず、これにより装置全体の
重量及びコストが増加するという問題点が新たに生じて
きた。

例えばカラー画像用の多眼式による背面投射型表示装置
になると投射レンズ１本の重量及びコストの増加はその
本数分だけ増加することになり軽量化、コスト化を図る
には大きな障害となっている。

本発明はスクリーンと投射レンズとの間の光路中に例え
ばプラスチック材より成る負の屈折力を有する負レンズ
を適切に配置することにより、良好なる光学性能を維持
したまま装置全体の小型化、軽量化を図ることができる
例えばビデオプロジェクタ等に好適な投射型表示装置の
提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の投射型表示装置は、画像情報を投射レンズによ
りスクリーン上に拡大投射する投射型表示装置において
、該スクリーンと該投射レンズとの間の光路中に負の屈
折力を有する負レンズを設け、該負レンズの該投射レン
ズ側からみた近軸横倍率をβｓとしたとき １　〈　βｓ＜１．５　　　・・・・・・・・（１）な
る条件を満足し、該負レンズから射出した最大画角の光
束が該スクリーン面に入射する際の入射角なωとしたと
き ω　〈　５００　　　　　　・・・・・・・・（２）な
る条件を満足することを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の光学系の要部概略図である
。

同図において１は照明装置であり、スライドフィルム等
の被投影像が内部に設けた光源からの光束で照明されて
いる。２は焦点路Ｒｔ　ｐの投射レンズであり、照明装
置１で照明された被投影像を後述する負レンズ３と共に
スクリーン４面上に拡大投射している。

３は本発明に係る焦点距離ｆｓの負の屈折力を有する負
レンズであり、投射レンズ１と後述するスクリーン４と
の間の光路中に配置されている。

本実施例における負レンズ３の材質はポリカーボネイト
等のプラスチック材料より形成されている。

４はフレネルレンズ等を有する透過型のスクリーンであ
る。Ｙは投影像の最大像高、ｅ′は投射レンズ２と負レ
ンズ３との間の距離、Ｓは負レンズ３とスクリーン４と
の間の距離、Ｋは投射距離、ωは負レンズ３から射出し
た最大画角の光束かスクリーン４面に入射する際の入射
角である。

本実施例においては装置全体の小型化を図りながら良好
なる光学性能を維持するために前述の条件式（１）　、
　（２）を満足させるように負レンズ３を投射レンズ２
とスクリーン４との間の光路中に適切に配置している。

このような構成により照明装置１で照明された被投影像
は投射レンズ２そして負レンズ３によりスクリーン４面
上に投射路ｌ１ｌＩＫの短縮化を図りつつ拡大投射され
、そしてスクリーン４面上に拡大された投影像を照明装
置１と反対方向の空間から観賞している。

第２図は本発明の第１図の第１実施例の近軸屈折力配置
及び最大像高へ入射する光線の光路を示す説明図である
。同図において第１図で示した要素と同一要素には同一
符番を付している。

尚、投射レンズ２からみたときの負レンズ３及び全系の
近軸横倍率を順にβＳ、βとする。

第３図は従来の投射型表示装置の近軸屈折力配置を示す
説明図である。同図は第２図で示す本実施例と同し投射
レンズ２を用いて構成した場合を例として示しており、
全系の近軸横倍率βと最大像高Ｙは同じ値としている。

尚、Ｋ′は投射距離である。

ここで具体的な数値を用いて本発明の光学的作用につい
て説明する。例えば投射レンズ２の焦点距離ｆＰをｆＰ
＝１２０、全系の近軸横倍率βをβ＝−１０、最大像高
ＹをＹ＝７３０とする。ここで第３図に示した従来の装
置において全系の近軸横倍率β＝−１０を実現するため
には投射距離に′は次式で求められる。

に′＝（１−β）ｆＰ 上式よりβ＝−１０を実現する為には投射距離に′は１
３２０必要となる。

次に第２図に示すように負レンズ３を、その近軸横倍率
β５が前述の条件式（１）を満足するように設定してス
クリーン４と投射レンズ２との間の光路中に配置する。

このとき全系の近軸横倍率β＝−１０に維持するように
スクリーン４と負レンズ３との間の距離Ｓを式で表わす
と ５＝（１−β５）ｆｓ　　　　−−−−−−−−（３）
となる。又投射レンズ２と負レンズ３との間の距離ｅ′
は次式で表わすことができる。

ｅ　＝（１−β／βＳ　）　ｆＰ　−３／βｓ　”　（
４）ここで例えば負レンズ３を、その近軸横倍率βＳが
β、＝１．０５、焦点距１１　ｆｓがｆｓ−１０００と
なる数値のものを用いたとする。このとき前記の式（３
）　、　（４）に代入すると距離５＝５０、間隔ｅ′＝
１２１５．２となる。

即ち、全系の近軸横倍率β（β＝−１０）を維持する為
には投射距離Ｋ（に＝Ｓ＋ｅ”）は１２６５．２となる
。これは従来の投射距離に′と比較すると略５５投射距
離を短くすることができる。

又、前述した数値を用いるとき本実施例における全系の
焦点距離は５７．３、スクリーン４側主点の位置はスク
リーン４から６３０離れたところとなる。従って、最大
画角は４９．２°となり、これは条件式（２）を満足し
ている。

次に例えば負レンズ３をその近軸横倍率β５かβ、＝１
．４５、焦点距離ｆｓがｆｓ＝１０００となる数値のも
のを用いて前記の式（３）　、　（４）に代入すると距
離５＝４５０、間隔ｅ′−６３７，３となる。

即ち、全系の近軸横倍率β（β＝−１０）を維持する為
には投射距離に（に＝Ｓ＋ｅ′）は１０８７．３となる
。これは従来の投射距離に′と比較すると略２３２．７
投射距離を短くすることかできる。

又、前述した数値を用いるとき本実施例における全系の
焦点距離は７９．１．スクリーン４側の主点の位置はス
クリーン４から８７０１１１１れたところとなる。従っ
て最大画角は４０°となり、これは条件式（２）を満足
している。

このように本実施例においては所定の倍率を維持した状
態で投影像を観賞する際、前記条件式（］）を満足する
ようにプラスチック材より成る負レンズ３をスクリーン
４と投射レンズ２との間の光路中に適切に配置すること
により、良好なる光学性能を維持したままスクリーン４
と投射レンズ２との間の投射距離を従来の投射距離より
も短くすることができ、これにより装置全体の小型化や
薄型化を図っている。

尚、負レンズ３をフレネルレンズで構成しても良く、こ
れによれば−層の軽量化とコンパクト化が図れる。又、
負レンズ３を複数枚のレンズで構成しても良い。

次に前述の条件式（２）　、　（２）の技術的意味につ
いて説明する。

条件式（１）は負レンズの近軸横倍率に関し、横倍率が
１になると負レンズとスクリーンが重なりでしまうこと
になり良くない。又条件式（１）の下限値を越えると投
射距離が長くなりすぎコンパクト化を図ることが難しく
なる。

又、条件式（１）の上限値を越えると負レンズか映像に
与える影響（例えば像面弯曲やデイストレージョン等を
悪化させる）か大きくなりすき良好なる光学性能を維持
することができなくなるので良くない。

条件式（２）は負レンズから射出した最大画角の光束が
スクリーンに入射する際の入射角に関し、条件式（２）
を外れるとスクリーン面上のフレネルレンズの集束力が
足りなくなり投射された映像の明るさが中心と周辺で大
きく異なるシェーディングが起こることになるので良く
ない。特にカラー画像用の多眼式で構成した場合は色に
よってシェープインクの起こり方が異なる為にカラーシ
ェーディングとなフて現れるので良くない。

尚、本実施例においては背面投射型表示装置について説
明してきたか、勿論反射投射型表示装置においても同線
に本発明は適用することができる。

（発明の効果） 本発明によればスクリーンと投射レンズとの間の光路中
に前述の条件式を満足させる負の屈折力を有する負レン
ズを適切に配置することにより、良好なる光学性能を維
持したままスクリーンと投射レンズとの間の投射距離を
短くすることができ、装置全体の小型化や薄型化を図る
ことができる投射型表示装置を達成することができる。

更に本発明によれば投射レンズのみの拡大率を実質的に
小さくすることができるので投射レンズの最大画角を小
さくすることかでき、これにより投射レンズを構成する
レンズ枚数を削減し、口径を縮小すること等が可能にな
り小型化、軽量化、低コスト化が図ることができ、又負
の屈折力を有するレンズの材質をポリカーボネイト等の
プラスチック材を用いることにより、より軽量化を図る
ことができる。

更には前記の負レンズをフレネルレンズにすることでよ
り一層の軽量化とコンパクト化を図ることができる投射
型表示装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光学系の要部概略図、第２
図は本発明の第１図の一実施例の近軸屈折力配置を示す
説明図、第３図は従来の投射型表示装置の近軸屈折力配
置を示す説明図、第４図は従来の背面投射型表示装置の
光学系の要部概略図である。 図中、１は照明装置、２は投射レンズ、３は負レンズ、
４はスクリーン、ｅ′は投射レンズと負レンズとの間の
距離、Ｋ、に’は投射距離である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報を投射レンズによりスクリーン上に拡大
   投射する投射型表示装置において、該スクリーンと該投
   射レンズとの間の光路中に負の屈折力を有する負レンズ
   を設け、該負レンズの該投射レンズ側からみた近軸横倍
   率をβｓとしたとき１＜βｓ＜１．５ なる条件を満足し、該負レンズから射出した最大画角の
   光束が該スクリーン面に入射する際の入射角をωとした
   とき ω＜５０° なる条件を満足することを特徴とする投射型表示装置。
2. （２）前記負の屈折力を有するレンズの材質はポリカー
   ボネイト等のプラスチック材であることを特徴とする請
   求項１記載の投射型表示装置。