(57)【要約】  【課題】  斜め投写の場合においても台形歪のない投写画像と、一様なベストフォーカス性能とを両立でき、奥行きの薄いコンパクトなキャビネット構成を実現できるリア投写型表示装置を提供する。  【解決手段】  映像表示素子である液晶パネル１と、液晶パネル１に形成された光学像を拡大透写する投写レンズ２と、スクリーン３とを備え、液晶パネル１の有効表示領域の外形が台形状をなし、液晶パネル１の有効表示領域面と、投写レンズ２の主面４と、スクリーン面３のそれぞれ延長した面が、互いに１本の直線上で交差するように配置されようにした。【選択図】  図１
2005130335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像表示素子と、
前記映像表示素子上に形成された光学像を拡大透写する投写手段とを備え、
前記映像表示素子の有効表示領域の外形が台形状としていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
映像表示素子と、
前記映像表示素子上に形成された光学像を拡大透写する投写手段としての投写レンズと、
スクリーンとを備え、
前記映像表示素子の有効表示領域の外形が台形状をなし、
前記映像表示素子の有効表示領域面と、
前記投写レンズの主面と、
前記スクリーン面のそれぞれ延長した面が、互いに１本の直線上で交差するように配置されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】
前記投写レンズの光軸と前記スクリーン面とのなす角度は、３０゜以上６０゜以下であることを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
【請求項４】
前記映像表示素子の寸法は次の条件式を満足する請求項１記載の投写型表示装置。
【数１】
2005130335.tif 000013
【数２】
2005130335.tif 000014
但し、
ｈiは前記映像表示素子の任意の画角における水平方向表示サイズ、
ｖiは前記映像表示素子の任意の画角での垂直方向表示サイズにおける前記投写レンズの光軸からの距離、
Ｈはスクリーン水平方向サイズ、
ｆは前記投写レンズの焦点距離、
ｘiは任意の画角における投写レンズ主面からスクリーン面までの距離、
ｘcは前記投写レンズの光軸上の投写レンズ主面からスクリーン面までの距離、
ｙiは前記映像表示素子の任意の画角におけるスクリーン垂直方向近軸像高、
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてライトバルブ上に形成された光学像をスクリーン上に拡大投写する投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面映像を得るために、ライトバルブに映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を照射し、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よりよく知られている。
【０００３】
透過型スクリーンを用いたスクリーン一体型のリア投写型表示装置の構成例を図７に示す。投写型表示装置４１の投写レンズ４２が出力される光は２つの反射ミラー４３，４４を経て、スクリーン４５上に投写画像として拡大投影される。
【０００４】
このとき、キャビネット４７のサイズは、投写レンズの光軸４６とスクリーン４５面とが垂直に配置される必要がある前提条件下の中で、投写レンズの有効画角、ミラー配置条件及び使用面数、さらには投写型表示装置のサイズをそれぞれ最適化して設計されるが、特に奥行きの薄型化に関しては、上記制約条件によって制限される。
【０００５】
投写レンズの光軸４６とスクリーン４５面とのなす角度を９０゜に限定しなで斜め投写が可能となれば制約条件の１つが解消でき、キャビネット４７の薄型化が可能となる。
【０００６】
しかし、この場合投写画像に台形歪みが発生するという問題が発生する。さらに、斜めに傾けた方向で画角ごとに投写距離が異なるため、ベストフォーカスが一様ではなく、解像度の均一性を確保することが不可能となる。
【０００７】
一方、投写型表示装置とスクリーンとを分離させたフロント投写型表示装置の場合は、図８に示すように、斜め投写によって発生する台形歪みを信号処理によるリサイズによって電気的な補正を行っているのが主流となっている。
【特許文献１】特許第２９２５７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、図８に示した手段を用いた場合においても投写画像のベストフォーカスポイントが場所によって異なるという問題は解消されず、解像度の劣化は残存したままとなる。本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、斜め投写の場合においても投写画像が電気補正を施すことなく台形歪みが発生せず、かつ光学的ベストフォーカスポイントも投写画像のすべてのポイントにおいて一様とすることができる投写型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の投写型表示装置は、映像表示素子と、前記映像表示素子上に形成された光学像を拡大透写する投写手段とを備え、前記映像表示素子の有効表示領域の外形が台形状としていることを特徴とするものである。また、配置条件として、映像表示素子の有効表示領域面と、投写レンズの主面と、スクリーン面とが、互いに１点で交わるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、斜め投写の場合においても台形歪のない投写画像と、一様なベストフォーカス性能とを両立できる。また、本発明を用いてリア投写型表示装置を構成すれば奥行きが薄いコンパクトなキャビネット構成を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（発明の実施の形態１）
図１は、本発明の以降に述べる各実施の形態において適用される、映像表示素子としての液晶パネル１と、投写レンズ２と、スクリーン３との配置関係と示した側面図（断面図）である。
【００１２】
液晶パネル１の映像表示面とスクリーン３面は、投写レンズ２の光軸５に対して傾いて配置され、投写レンズ２の主面４と液晶パネル１の映像表示面とスクリーン３面のそれぞれ延長した面が、互いに１本の直線上で交差するように配置されている。図１は液晶パネル１と、投写レンズ２とその主面４、スクリーン３との配置関係を側面から示しており、液晶パネル１と投写レンズの主面４とスクリーン３の延長された各面が、図面に対して点Ｐを垂直に貫く直線上でそれぞれが交差するように配置されている。
【００１３】
この条件を満たして入れば、液晶パネル１上の表示画像の投写画像はスクルーン上において良好な解像度をえることができる（シャインプルーフの法則）。
【００１４】
但し、この場合、液晶パネル１の表示画像の外形が矩形の場合、スクリーン上での投写画像は台形歪みが発生し、外形が台形となる。
【００１５】
そこで、本発明においては、あらかじめ、投写条件から導かれる寸法仕様に応じて有効表示領域の外形状が台形となっている液晶パネル１を用い、スクリーン上においては斜め投写にもかかわらず矩形の投写画像を表示できるようにする。
【００１６】
以下に、図１を用いて、各種条件の詳細についての説明をする。
【００１７】
ここで、ｘ1は投写レンズ２の主面４からスクリーン３面までの最長距離（以下、投写レンズ２の主面４からスクリーン３面までの距離を投写距離と呼ぶ）、ｘ2は最短投写距離、ｘCは投写レンズ２の光軸５における投写距離、ｙ1は投写距離ｘ1となる画角におけるスクリーン３側近軸像高、ｙ2は投写距離ｘ2となる画角におけるスクリーン３側近軸像高、ｘ'1は投写レンズ２の主面４から液晶パネル１の映像表示面面までの最長距離、ｘ'2は投写レンズ２の主面４から液晶パネル１の映像表示面までの最短距離、ｘ'Cは投写レンズ２の光軸５における投写レンズ２の主面４から液晶パネル１の映像表示面までの距離、ｙ'1は投写距離ｘ1となる画角における液晶パネル１側物体高、ｙ2は投写距離ｘ2となる画角における液晶パネル１側物体高、θはスクリーン３面と投写レンズ２の光軸５とのなす角度（以下、投射角と呼ぶ）、θ'は液晶パネル１の映像表示面と投写レンズ２の光軸５とのなす角度である。
【００１８】
なお、符号は、紙面垂直方向については投写レンズ２の光軸５を０とし、上方向を（＋）、下方向を（−）とし、紙面水平法については投写レンズ２の主面４を０とし、右方向（＋）、左方向を（−）とする。
【００１９】
また、図２（ａ）にスクリーン３面、図２（ｂ）に液晶パネル１の有効表示面を示す。図２（ａ）のＨはスクリーン水平サイズ、Ｖはスクリーン垂直サイズ、Ｖ1は投写距離ｘ1となる画角における投写レンズ２の光軸５からの垂直方向サイズ、Ｖ2は投写距離ｘ2となる画角における投写レンズ２の光軸５からの垂直方向サイズ、図２（ｂ）のｈ1は投写距離ｘ1となる画角における液晶パネル１の有効水平表示サイズ、ｈ2は投写距離ｘ2となる画角における液晶パネル１の有効水平表示サイズ、ｈCは投写レンズ２の光軸５における液晶パネル１の有効水平表示サイズ、ｖは液晶パネル１の有効垂直表示サイズ、ｖ1は投写距離ｘ1となる画角における投写レンズ２の光軸５からの液晶パネル垂直方向有効表示サイズ、ｖ2は投写距離ｘ2となる画角における投写レンズ２の光軸５からの液晶パネル垂直方向有効表示サイズである。
【００２０】
まず、スクリーンサイズＨ，Ｖ，Ｖ1，Ｖ2、投射角θ、投写レンズ２の光軸５における投写距離ｘCを決めることにより、以下の式によってｘ1，ｘ2，ｙ1，ｙ2を求めることが出来る。
【００２１】
【数３】
2005130335.tif 000003
【００２２】
【数４】
2005130335.tif 000004
【００２３】
【数５】
2005130335.tif 000005
【００２４】
【数６】
2005130335.tif 000006
さらに、投写倍率をｍ1、投写レンズ２の焦点距離をｆ、とすると、液晶パネル１の水平サイズのうちいずれか１つ（ｈ1、またはｈ2、またはｈC）を決めることによって、投写レンズ２の焦点距離ｆが求められる（ここではｈ1を決めた場合として、以下の説明を続ける）。
【００２５】
【数７】
2005130335.tif 000007
【００２６】
【数８】
2005130335.tif 000008
であることから、
【００２７】
【数９】
2005130335.tif 000009
となる。
【００２８】
従って、液晶パネル１の表示サイズｈi、ｖiを、ｆ、ｙi、ｘiの関数で求めると次式のようになる（ここで、ｉ＝１，２，．．．であり、次式は図１に示した垂直方向及び水平方向の両端サイズに限らず、任意の各画角におけるサイズにも適用できる）。
【００２９】
【数１０】
2005130335.tif 000010
【００３０】
【数１１】
2005130335.tif 000011
また、以上の条件によって求められたサイズの液晶パネル１を用いた場合、投写レンズ２の光軸５に対する液晶パネル１の傾き角θ'は、次式で算出することができる。
【００３１】
【数１２】
2005130335.tif 000012
以上の条件式に基づき、構成した投写型表示装置の実施の形態１を図３に示す。
【００３２】
１１は投写型表示装置、１２は投写レンズ、１５はスクリーンである。投写レンズ１２は内部に反射ミラーを有し、本図面の上方向から見た場合には全体としてＬ字状をなしているものを用いている。
【００３３】
投写型表示装置１１から出力する光は、投写レンズ１２によって反射ミラー１３，１４を経てスクリーン１５上に投写画像を形成する。投射角θは５０゜であり、光軸１６上の投写距離ｘCを９００ｍｍに設定している。また、スクリーンサイズは対角５０インチでアスペクト比が１６：９（従って水平方向サイズＨ＝１１０６．９ｍｍ、垂直方向サイズＶ＝６２２．６３ｍｍとなる）、液晶パネル有効表示領域の水平方向最小サイズを１５．５ｍｍとしている。
【００３４】
以上の設定条件と、（数１〜１２）により、各寸法パラメータについて、それぞれ以下の値を導入できる。
最長投写距離ｘ1＝１１３８．４８ｍｍ
投写距離ｘ1となる画角におけるスクリーン１５側近軸像高ｙ1＝２００．１１ｍｍ
最短投写距離ｘ2＝６６１．５２ｍｍ
投写距離ｘ2となる画角におけるスクリーン１５側近軸像高ｙ2＝２００．１１ｍｍ
投写距離ｘ1となる画角における倍率ｍ1＝−０．０１４
焦点距離ｆ＝１５．７１９ｍｍ
液晶パネル水平方向最大有効サイズｈ2＝２６．９４２ｍｍ
液晶パネル光軸上水平方向有効サイズｈC＝１９．６８１ｍｍ
液晶パネル垂直方向有効サイズｖ1＋ｖ2＝７．６７４ｍｍ
液晶パネルの傾き角θ'＝１．２１３゜
以上の条件を満たした図３に示す構成においては、セット全体を薄型化が可能となるうえ、スクリーンに対して斜め投写であるにも関わらず、台形歪みがなく、しかも解像度の劣化も発生しない良好な投写画像を表示できる。
【００３５】
なお、投射角θについては、３０゜以上６０゜以下が好ましい。３０゜未満の場合、リア投写型表示装置を構成しようとすると、従来と比べて顕著な薄型化の効果が得られない。また、６０゜より大きい場合は、スクリーンに対する入射角依存性の影響が大きくなり、画面上に輝度傾斜が発生しやすくなる。この条件は以下に説明する他の実施の形態においても同様のことが言える。
【００３６】
また、図３の構成はスクリーン一体型のリア投写型表示装置の実施の形態を示したが、図４に示すようにスクリーンと分離したフロントタイプの投写型表示装置の場合においても、電気補正による歪み補正を行うことなく斜め投写が実現でき、台形歪や解像度の劣化が発生しない良好な投写画像を表示できる。こうすることによって、スクリーンの中心に対して投写レンズの光軸を垂直に配置する必要がないため、高解像度な映像を確保したまま映像観察者が投写光を遮らないような場所に投写型表示装置を設置できる。
【００３７】
また、本実施の形態においては、映像表示素子として液晶パネルを用いたが、ライトバルブとして投写型表示装置を構成できる表示素子であれば、全て適用できる。
【００３８】
（発明の実施の形態２）
次に、他の条件で構成した投写型表示装置の実施の形態２を図５に示す。
【００３９】
投写レンズ２２は内部に反射ミラーを有し、本図面の上方向から見た場合には全体としてＬ字状をなしているものを用いている。
【００４０】
投写型表示装置２１から出力する光は、投写レンズ２２によって反射ミラー２３，２４を経てスクリーン２５上に投写画像を形成する。投射角θは５０゜であり、光軸２６上の投写距離ｘCを６７２．２６ｍｍに設定している。また、スクリーンサイズは対角５０インチでアスペクト比が１６：９（従って水平方向サイズＨ＝１１０６．９ｍｍ、垂直方向サイズＶ＝６２２．６３ｍｍとなる）、液晶パネル有効表示領域の水平方向最小サイズを１５．５ｍｍとしている。
【００４１】
以上の設定条件と、（数１〜１２）により、各寸法パラメータについて、それぞれ以下の値を導入できる。
最長投写距離ｘ1＝９１０．７４ｍｍ
投写距離ｘ1となる画角におけるスクリーン１５側近軸像高ｙ1＝２００．１１ｍｍ
最短投写距離ｘ2＝４３３．７７ｍｍ
投写距離ｘ2となる画角におけるスクリーン１５側近軸像高ｙ2＝２００．１１ｍｍ
投写距離ｘ1の画角における倍率ｍ1＝−０．０１４
焦点距離ｆ＝１２．５７７ｍｍ
液晶パネル水平方向最大有効サイズｈ2＝３３．０５２ｍｍ
液晶パネル光軸上水平方向有効サイズｈC＝２１．１０９ｍｍ
液晶パネル垂直方向有効サイズｖ1＋ｖ2＝８．７８０ｍｍ
液晶パネルの傾き角θ'＝１．３０２゜
以上の条件を満たした図５に示す構成においても、セット全体を薄型化が可能となるうえ、スクリーンに対して斜め投写であるにも関わらず、台形歪みがなく、しかも解像度の劣化も発生しない良好な投写画像を表示できる。
【００４２】
（発明の実施の形態３）
他の条件で構成した投写型表示装置の実施の形態３を図６に示す。
【００４３】
投写型表示装置３１から出力する光は、投写レンズ３２によって反射ミラー３３を経てスクリーン３４上に投写画像を形成する。投射角θは５０゜であり、光軸３５上の投写距離ｘCを４６２．１８ｍｍに設定している。また、スクリーンサイズは対角５０インチでアスペクト比が１６：９（従って水平方向サイズＨ＝１１０６．９ｍｍ、垂直方向サイズＶ＝６２２．６３ｍｍとなる）、液晶パネル有効表示領域の水平方向最小サイズを１５．５ｍｍとしている。
【００４４】
以上の設定条件と、（数１〜１２）により、各寸法パラメータについて、それぞれ以下の値を導入できる。
最長投写距離ｘ1＝７００．６６ｍｍ
投写距離ｘ1となる画角におけるスクリーン１５側近軸像高ｙ1＝２００．１１ｍｍ
最短投写距離ｘ2＝２２３．７０ｍｍ
投写距離ｘ2となる画角におけるスクリーン１５側近軸像高ｙ2＝２００．１１ｍｍ
投写距離ｘ1の画角における倍率ｍ1＝−０．０１４
焦点距離ｆ＝９．６７６ｍｍ
液晶パネル水平方向最大有効サイズｈ2＝４９．９５４ｍｍ
液晶パネル光軸上水平方向有効サイズｈC＝２３．６６６ｍｍ
液晶パネル垂直方向有効サイズｖ1＋ｖ2＝１１．８５２ｍｍ
液晶パネルの傾き角θ'＝１．４２９゜
以上の条件を満たした図６に示す構成においても、前述した実施の形態と同様にセット全体を薄型化が可能となるうえ、スクリーンに対して斜め投写であるにも関わらず、台形歪みがなく、しかも解像度の劣化も発生しない良好な投写画像を表示できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように本発明によれば、斜め投写の場合においても台形歪のない投写画像と、一様なベストフォーカス性能とを両立できる。また、本発明を用いてリア投写型表示装置を構成すれば奥行きの薄いコンパクトなキャビネット構成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の作用を説明する概略構成図
【図２】本発明の作用を説明するための概略寸法図
【図３】本発明の実施の形態１の概略構成図
【図４】本発明の実施の形態１における他の応用例を示すの概略図
【図５】本発明の実施の形態２の概略構成図
【図６】本発明の実施の形態３の概略構成図
【図７】従来例の概略構成図
【図８】従来の手段を説明する概略図
【符号の説明】
【００４７】
１  液晶パネル
２、１２、２２、３２  投写レンズ
３、１５、２５、３４  スクリーン
４  主面
６、１６、２６、３５  光軸
１１、２１、３１  投写型表示装置
【図１】
2005130335.tif 000015
【図２】
2005130335.tif 000016
【図３】
2005130335.tif 000017
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005130335.tif 000021
【図８】
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