JPH10136291A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充分な投射距離を確保して良好な画像表示特
性が得られ、且つ小型化，薄型化を可能とした投写型表
示装置を提供する。 【解決手段】 投射装置１１から出射された映像に対応
する光は、スクリーン１２における光の入射側の直前の
位置に配置されたハーフミラー１３のＡ１〜Ａ２の領域
に入射し、少なくとも一部が反射されて全反射ミラー１
４に向かい、全反射ミラー１４のＢ１〜Ｂ２の領域で反
射される。全反射ミラー１４で反射された光は、ハーフ
ミラー１３のＣ１〜Ｃ２の領域に入射し、少なくとも一
部が透過して、スクリーン１２に投射され、スクリーン
１２に映像が表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクリーンに映像
を拡大投影する投写型表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】投写型表示装置は、液晶パネルやＣＲＴ
（陰極線管）等の対角寸法０．５ないし１４インチの小
型画面を、投射レンズによってスクリーンに拡大投影し
て、元の画面の３ないし１００倍程度の大画面を得る装
置である。この投写型表示装置のうち、スクリーンの後
ろ側からスクリーンに映像を投影するのが、リアプロジ
ェクションテレビジョンである。このリアプロジェクシ
ョンテレビジョンでは、液晶パネル等によって表示され
る小さい映像を投射レンズによってスクリーンに拡大投
影するため、投射レンズからスクリーンまで、数十〜数
千ｍｍの投射距離が必要となる。この投射距離を確保し
つつ、リアプロジェクションテレビジョンのセットの小
型化を図るために、従来より、投射レンズからスクリー
ンまでの投射光路をミラーによって１回以上折り返すの
が一般的な手法になっている。従来のリアプロジェクシ
ョンテレビジョンでは、投射レンズからスクリーンまで
の投射光路を、途中で光を１回反射させる光学系や、光
が３回以上重ならないように２回反射させる光学系を用
いて形成していた。このような従来のリアプロジェクシ
ョンテレビジョンの構成例を図３および図４に示す。

【０００３】図３に示したリアプロジェクションテレビ
ジョン１１０は、映像に対応する光を出射する投射装置
１１１と、映像が拡大投影されるスクリーン１１２と、
投射装置１１１から出射された光を１回反射してスクリ
ーン１１２に投影する全反射ミラー１１３とを備えてい
る。全反射ミラー１１３は、スクリーン１１２の後ろ側
において、スクリーン１１２に対して斜めに配置され、
投射装置１１１は、出射した光が全反射ミラー１１３で
反射されてスクリーン１１２に向かうように配置されて
いる。このリアプロジェクションテレビジョン１１０で
は、投射装置１１１から出射された光は、全反射ミラー
１１３で反射されてスクリーン１１２に投射され、スク
リーン１１２に映像が表示される。

【０００４】図４に示したリアプロジェクションテレビ
ジョン１２０は、投射装置１１１とスクリーン１１２と
の間の投射光路内に２枚の全反射ミラー１１４，１１５
を設けたものである。全反射ミラー１１５は、スクリー
ン１１２の後ろ側において、スクリーン１１２に対して
斜めに配置されている。全反射ミラー１１４と投射装置
１１１は、全反射ミラー１１５の下方に配置され、且
つ、投射装置１１１から出射された光が全反射ミラー１
１４で反射されて全反射ミラー１１５に向かい、更にこ
の全反射ミラー１１５で反射された光がスクリーン１１
２に向かうように配置されている。このリアプロジェク
ションテレビジョン１２０では、投射装置１１１から出
射された光は、全反射ミラー１１４，１１５で２回反射
されてスクリーン１１２に投射され、スクリーン１１２
に映像が表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示したような構
成の場合にはセットの高さが大きくなり、図４に示した
ような構成の場合にはセットの奥行きが大きくなり、い
ずれの場合もセットが大きくなるという問題点がある。

【０００６】また、リアプロジェクションテレビジョン
において、セットの大きさを小さくすることは、投射距
離を短くすることによっても実現することができる。し
かしながら、充分とは言えないような短い投射距離の場
合には、スクリーンに表示される画像に種々の歪みが発
生し、良好な画像表示特性を得ることが困難になる。ま
た、投射距離が短く、拡大率が大きく、且つ様々な収差
の少ない投射レンズを作成しようとすると、その構成枚
数が多くなり、莫大なコストがかかってしまうという問
題点がある。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、充分な投射距離を確保して良好な画
像表示特性が得られ、且つ小型化，薄型化を可能とした
投写型表示装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の投写型表示装置
は、映像に対応する光を出射する投射装置と、映像が拡
大投影されるスクリーンと、このスクリーンに向かう光
を反射するための反射手段と、投射装置から出射された
光の少なくとも一部を反射手段に向けて反射すると共
に、反射手段からスクリーンに向かう光の少なくとも一
部を透過させる光路分割手段とを備えたものである。

【０００９】この投写型表示装置では、投射装置から出
射された光は、光路分割手段に入射して少なくとも一部
が反射手段に向けて反射される。この光は、反射手段に
よって反射され、再度、光路分割手段に入射し、少なく
とも一部が透過してスクリーンに向かう。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の第
１の実施の形態に係る投写型表示装置としてのリアプロ
ジェクションテレビジョンの構成を示す説明図である。
このリアプロジェクションテレビジョン１０は、映像に
対応する光を出射する投射装置１１と、映像が拡大投影
されるスクリーン１２と、このスクリーン１２における
光の入射側の直前の位置に配置された光路分割手段とし
てのハーフミラー１３と、このハーフミラー１３の後ろ
側において、スクリーン１２に対して斜めに配置された
反射手段としての全反射ミラー１４とを備えている。投
射装置１１、ハーフミラー１３および全反射ミラー１４
は、投射装置１１から出射された光がハーフミラー１３
で少なくとも一部反射されて全反射ミラー１４に向か
い、更にこの全反射ミラー１４で反射された光がハーフ
ミラー１３に向かうように配置されている。また、投射
装置１１、ハーフミラー１３および全反射ミラー１４
は、投射装置１１からの光がハーフミラー１３に入射す
る際の入射角α１〜α２が、全反射ミラー１４からの光
がハーフミラー１３に入射する際の入射角β１〜β２よ
りも大きくなるように配置されている。なお、α１は投
射装置１１からの光がハーフミラー１３に入射する範囲
の上端Ａ１における入射角、α２は投射装置１１からの
光がハーフミラー１３に入射する範囲の下端Ａ２におけ
る入射角である。また、β１は全反射ミラー１４からの
光がハーフミラー１３に入射する範囲の上端Ｃ１におけ
る入射角、β２は全反射ミラー１４からの光がハーフミ
ラー１３に入射する範囲の下端Ｃ２における入射角であ
る。

【００１１】投射装置１１は、ランプおよび液晶パネル
や、ＣＲＴ等を用いた画像出力装置と、この画像出力装
置から出射される映像に対応する光を拡大して投射する
投射レンズとを含んでいる。

【００１２】次に、本実施の形態に係るリアプロジェク
ションテレビジョン１０の作用について説明する。投射
装置１１から出射された光は、ハーフミラー１３のＡ１
〜Ａ２の領域に入射し、少なくとも一部が反射されて全
反射ミラー１４に向かい、全反射ミラー１４のＢ１〜Ｂ
２の領域で反射される。全反射ミラー１４で反射された
光は、ハーフミラー１３のＣ１〜Ｃ２の領域に入射し、
少なくとも一部が透過して、スクリーン１２に投射さ
れ、スクリーン１２に映像が表示される。

【００１３】このように本実施の形態に係るリアプロジ
ェクションテレビジョン１０によれば、ハーフミラー１
３が、全反射ミラー１４からスクリーン１２に至る光路
中に挿入された構成となっているので、図４に示したよ
う従来のリアプロジェクションテレビジョン１２０と同
様に光を２回反射させる光学系を採用しながら、図４に
示した従来のリアプロジェクションテレビジョン１２０
に比べて、充分な投射距離を確保しながらセットの小型
化が可能となる。また、本実施の形態に係るリアプロジ
ェクションテレビジョン１０では、光を２回反射させる
光学系を採用しているので、図３に示した従来のリアプ
ロジェクションテレビジョン１１０に比べても、充分な
投射距離を確保しながらセットの小型化が可能となる。
従って、本実施の形態に係るリアプロジェクションテレ
ビジョン１０によれば、充分な投射距離を確保して良好
な画像表示特性を得ることができると共に、小型化，薄
型化が可能となる。

【００１４】なお、本実施の形態では、ハーフミラー１
３に対して二度、光が入射するが、投射装置１１からの
光がハーフミラー１３に入射する際の入射角α１〜α２
は比較的大きく（例えば、４５〜６０°程度）、一方、
全反射ミラー１４からの光がハーフミラー１３に入射す
る際の入射角β１〜β２はかなり小さい（垂直入射に近
い）。一般に、入射角が大きいほど反射率が大きく、透
過率が小さくなり、入射角度が小さいほど反射率が小さ
く、透過率が大きくなる。従って、本実施の形態に係る
リアプロジェクションテレビジョン１０によれば、投射
装置１１からの光がハーフミラー１３に入射する際には
反射率が大きく、全反射ミラー１４からの光がハーフミ
ラー１３に入射する際には透過率が大きくなり、ハーフ
ミラー１３における反射と透過を効率良く行うことがで
きると共に、投影装置１１側からの光がハーフミラー１
３を透過してスクリーン１２に達する光量を小さくする
ことができ、良好な画像表示特性を得ることができる。

【００１５】なお、一般に、入射角度がある程度大きく
なると、Ｓ偏光（電場の振動方向が入射平面に垂直な方
向の偏光）の方がＰ偏光（電場の振動方向が入射平面に
平行な方向の偏光）よりも反射率が大きくなるので、本
実施の形態において、投射装置１１が偏光を出射する場
合、投影装置１１側からハーフミラー１３に入射する光
がＳ偏光となるようにすれば、投影装置１１側からハー
フミラー１３に入射する光の反射率を高めることがで
き、光の利用効率を高めることができると共に、投影装
置１１側からの光がハーフミラー１３を透過してスクリ
ーン１２に達する光量をより小さくすることができ、よ
り良好な画像表示特性を得ることができる。

【００１６】図２は、本発明の第２の実施の形態に係る
投写型表示装置としてのリアプロジェクションテレビジ
ョンの構成を示す説明図である。本実施の形態に係るリ
アプロジェクションテレビジョン２０は、第１の実施の
形態に係るリアプロジェクションテレビジョン１０にお
いて、全反射ミラー１４の前面に、光が往復２回通過す
ることによってＳ偏光成分をＰ偏光成分に変える位相差
板（λ／４板）２１を設けた構成になっている。また、
投射装置１１は、この投影装置１１側からハーフミラー
１３に入射する光がＳ偏光となるように光を出射するよ
うになっている。

【００１７】本実施の形態に係るリアプロジェクション
テレビジョン２０では、投射装置１１から出射された光
は、ハーフミラー１３のＡ１〜Ａ２の領域に入射し、少
なくとも一部が反射されて全反射ミラー１４に向かう
が、その途中で、位相差板２１を通過して円偏光とな
る。この光は、全反射ミラー１４のＢ１〜Ｂ２の領域で
反射され、再度、位相差板２１を通過してＰ偏光とな
る。この光は、ハーフミラー１３のＣ１〜Ｃ２の領域に
入射し、少なくとも一部が透過して、スクリーン１２に
投射され、スクリーン１２に映像が表示される。

【００１８】このように、本実施の形態に係るリアプロ
ジェクションテレビジョン２０では、投影装置１１側か
らハーフミラー１３に入射する光がＳ偏光、全反射ミラ
ー１４側からハーフミラー１３に入射する光がＰ偏光と
なるようにしている。一般に、Ｐ偏光よりもＳ偏光の方
が反射率が大きく、Ｓ偏光よりもＰ偏光の方が透過率が
大きいので、本実施の形態に係るリアプロジェクション
テレビジョン２０によれば、投影装置１１側からハーフ
ミラー１３に入射する光の反射率を高めると共に、全反
射ミラー１４側からハーフミラー１３に入射する光の透
過率を高めることができ、光の利用効率を高めることが
できると共に、投影装置１１側からの光がハーフミラー
１３を透過してスクリーン１２に達する光量を小さくす
ることができ、良好な画像表示特性を得ることができ
る。

【００１９】なお、本実施の形態において、ハーフミラ
ー１３の代わりに、Ｓ偏光を反射しＰ偏光を透過する偏
光ビームスプリッタを用いれば、より一層、光の利用効
率を高めることができると共に、投影装置１１側から偏
光ビームスプリッタを透過してスクリーン１２に達する
光をなくすことができ、より良好な画像表示特性を得る
ことができる。

【００２０】また、図２に示した構成のリアプロジェク
ションテレビジョン２０では、投影装置１１側から出射
される光が偏光ではない場合にも効果がある。すなわ
ち、投影装置１１側から出射された光がハーフミラー１
３で反射した場合、Ｐ偏光成分よりもＳ偏光成分の方が
反射率が大きいことから、反射光はＰ偏光成分に比べて
Ｓ偏光成分が多くなる。この反射光が、位相差板２１を
通過し、全反射ミラー１４で反射され、再度、位相差板
２１を通過してハーフミラー１３に入射する際には、Ｓ
偏光成分に比べてＰ偏光成分が多くなり、透過率が大き
くなる。

【００２１】本実施の形態におけるその他の構成，作用
および効果は、第１の実施の形態と同様である。

【００２２】なお、本発明は上記各実施の形態に限定さ
れず、例えば、上記各実施の形態では、ハーフミラー１
３をスクリーン１２における光の入射側の直前の位置に
配置したが、ハーフミラー１３等の光路分割手段は、投
射装置１１の投射レンズからスクリーン１２までの投射
光路内の任意の箇所に配置可能である。このように、投
射装置１１の投射レンズからスクリーン１２までの投射
光路内の任意の箇所に、ハーフミラー１３および全反射
ミラー１４と同様な光路折り返しの光学系を設けること
により、投射距離を変えずにセットを小型化することが
可能となる。

【００２３】また、本発明は、少なくとも反射手段（全
反射ミラー１４）と光路分割手段（ハーフミラー１３）
とを備えていれば良く、必要応じて更なるミラーを設け
て反射回数を３回以上とした構成も含む。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし７の
いずれかに記載の投写型表示装置によれば、投射装置か
ら出射された光が、光路分割手段に入射して少なくとも
一部が反射手段に向けて反射され、この光が反射手段に
よって反射され、再度、光路分割手段に入射し、少なく
とも一部が透過してスクリーンに向かうようにしたの
で、充分な投射距離を確保して良好な画像表示特性を得
ることができると共に、小型化，薄型化が可能となると
いう効果を奏する。

【００２５】また、請求項３記載の投写型表示装置によ
れば、投射装置、反射手段および光路分割手段を、投射
装置からの光が光路分割手段に入射する際の入射角が、
反射手段からの光が光路分割手段に入射する際の入射角
よりも大きくなるように配置したので、請求項１記載の
投写型表示装置の効果に加え、投射装置からの光が光路
分割手段に入射する際の反射率を大きく、また、反射手
段からの光が光路分割手段に入射する際の透過率を大き
くすることができ、光路分割手段における反射と透過を
効率良く行うことができると共に、投影装置側からの光
が光路分割手段を透過してスクリーンに達する光量を小
さくすることができ、良好な画像表示特性を得ることが
できるという効果を奏する。

【００２６】また、請求項４記載の投写型表示装置によ
れば、投射装置が、この投影装置側から光路分割手段に
入射する光がＳ偏光となるように光を出射するようにし
たので、請求項３記載の投写型表示装置の効果に加え、
投影装置側から光路分割手段に入射する光の反射率を高
めることができ、光の利用効率を高めることができると
共に、投影装置側からの光が光路分割手段を透過してス
クリーンに達する光量をより小さくすることができ、よ
り良好な画像表示特性を得ることができるという効果を
奏する。

【００２７】また、請求項５記載の投写型表示装置によ
れば、光路分割手段と反射手段との間に、光が往復２回
通過することによってＳ偏光成分をＰ偏光成分に変える
位相差板を設けたので、請求項３記載の投写型表示装置
の効果に加え、反射手段からの光が光路分割手段に入射
する際の透過率を高めることができ、光の利用効率を高
めることができるとという効果を奏する。

【００２８】また、請求項６記載の投写型表示装置によ
れば、光路分割手段と反射手段との間に、光が往復２回
通過することによってＳ偏光成分をＰ偏光成分に変える
位相差板を設けると共に、投射装置が、この投影装置側
から光路分割手段に入射する光がＳ偏光となるように光
を出射するようにしたので、請求項１記載の投写型表示
装置の効果に加え、投射装置からの光が光路分割手段に
入射する際の反射率を大きく、また、反射手段からの光
が光路分割手段に入射する際の透過率を大きくすること
ができ、光路分割手段における反射と透過を効率良く行
うことができると共に、投影装置側からの光が光路分割
手段を透過してスクリーンに達する光量を小さくするこ
とができ、良好な画像表示特性を得ることができるとい
う効果を奏する。

【００２９】また、請求項７記載の投写型表示装置によ
れば、光路分割手段を、Ｓ偏光を反射しＰ偏光を透過す
る偏光ビームスプリッタとしたので、請求項６記載の投
写型表示装置の効果に加え、より光の利用効率を高める
ことができると共に、投影装置側から偏光ビームスプリ
ッタを透過してスクリーンに達する光をなくすことがで
き、より良好な画像表示特性を得ることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投写型表示装
置としてのリアプロジェクションテレビジョンの構成を
示す説明図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る投写型表示装
置としてのリアプロジェクションテレビジョンの構成を
示す説明図である。

【図３】従来のリアプロジェクションテレビジョンの構
成の一例を示す説明図である。

【図４】従来のリアプロジェクションテレビジョンの構
成の他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…リアプロジェクションテレビジョン、１１…投射
装置、１２…スクリーン、１３…ハーフミラー、１４…
全反射ミラー

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像に対応する光を出射する投射装置
   と、 映像が拡大投影されるスクリーンと、 このスクリーンに向かう光を反射するための反射手段
   と、 前記投射装置から出射された光の少なくとも一部を前記
   反射手段に向けて反射すると共に、前記反射手段から前
   記スクリーンに向かう光の少なくとも一部を透過させる
   光路分割手段とを備えたことを特徴とする投写型表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記光路分割手段は、前記スクリーンに
   おける光の入射側の直前の位置に配置されていることを
   特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
3. 【請求項３】 前記投射装置、前記反射手段および前記
   光路分割手段は、前記投射装置からの光が前記光路分割
   手段に入射する際の入射角が、前記反射手段からの光が
   前記光路分割手段に入射する際の入射角よりも大きくな
   るように配置されていることを特徴とする請求項１記載
   の投写型表示装置。
4. 【請求項４】 前記投射装置は、この投影装置側から前
   記光路分割手段に入射する光がＳ偏光となるように光を
   出射することを特徴とする請求項３記載の投写型表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記光路分割手段と前記反射手段との間
   に設けられ、光が往復２回通過することによってＳ偏光
   成分をＰ偏光成分に変える位相差板を更に備えたことを
   特徴とする請求項３記載の投写型表示装置。
6. 【請求項６】 前記光路分割手段と前記反射手段との間
   に設けられ、光が往復２回通過することによってＳ偏光
   成分をＰ偏光成分に変える位相差板を更に備えると共
   に、前記投射装置は、この投影装置側から前記光路分割
   手段に入射する光がＳ偏光となるように光を出射するこ
   とを特徴とする請求項１記載の投写型表示装置。
7. 【請求項７】 前記光路分割手段は、Ｓ偏光を反射しＰ
   偏光を透過する偏光ビームスプリッタであることを特徴
   とする請求項６記載の投写型表示装置。