JPH04366936A - 投写型表示装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は投写型表示装置に関し、
フロント投写とリア投写の２種の投写方式が切り替え可
能な装置の構成を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の液晶パネルを用いたフロン
ト方式の投写型表示装置の光学系の説明図であり、例え
ば特開平１ー１２０１９２号公報に開示された装置であ
る。図において、１は光源、１２０はランプ、１３０は
反射鏡、２は光源１から出射する照明光束、１４Ｂ，１
４Ｇはダイクロイックミラー、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
はミラー、３Ｒ，３Ｇ，３Ｂは液晶パネル、１５はダイ
クロイックプリズム、４は投写レンズ、５Ｆは反射形ス
クリーンである。

【０００３】次に動作について説明する。光源１はラン
プ１２０と反射鏡１３０から成り、照明光束２を出射す
る。ランプ１２０としては、例えばメタルハライドラン
プ，キセノンランプ，ハロゲンランプ等の白色光源が用
いられる。又、反射鏡１３０の反射面は典型的には放物
面であり、公知のように放物面の焦点位置にランプ１２
０の発光中心を配置することにより、平行照明光束２が
得られる。照明光束２は青色光を反射し緑・赤色光を透
過するダイクロイックミラー１４Ｂ、および緑色光を反
射し赤色光を透過するダイクロイックミラー１４Ｇによ
って赤・緑・青の３原色に分解され、ミラー１１ａ，１
１ｂ，１１ｃによって折り曲げられて各原色に対応する
モノクロ画像を表示する液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに
照射される。液晶パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに画像を表示
させる駆動回路については図示を省略している。液晶パ
ネルに形成された画像で変調された光束は赤・青色光を
選択的に反射し、緑色光を選択的に透過するダイクロイ
ックプリズム１５によって再び１本の光束に合成されて
、投写レンズ４により投写光１１０に変換され、反射形
スクリーン５Ｆ上に拡大結像される。投写レンズ４は良
好な投写画像を得るために各種収差を小さく抑える必要
があり、公知のように複数枚の単レンズ（図示せず）を
組み合わせて構成される。そして、スクリーン上の投写
画像の焦点を合わせは、投写レンズ４を構成する単レン
ズの１部もしくは投写レンズ４全体を光軸方向に駆動し
て行なう。２００は投写レンズ４、および投写レンズ４
以前の光学系を保持する箱体であり、箱体２００と投写
レンズ４とで投写器３００が構成されている。なお、フ
ロント方式の投写型表示装置では、観察者４００は反射
形スクリーン５Ｆに対して投写器３００の配置された方
向よりスクリーン上の表示画像を鑑賞する。

【０００４】以上の説明はフロント方式の装置について
であるが、この他に光学系全体をキャビネットに納めた
、いわゆるリア方式の投写型表示装置も公知であった。 次に、第２の従来例として、例えば実開平１ー１１５７
７８に開示されたリア方式の投写型表示装置の構成を図
５に示す。図において、３００は箱体２００と投写レン
ズ４より構成される投写器、１５０，１６０は折り曲げ
ミラー、５Ｒは透過形スクリーン、１７０はキャビネッ
トである。次に図５に示した装置の動作について述べる
。投写器３００は図４に示した投写器３００と同様の構
成であり、箱体２００の内部には光源１からダイクロイ
ックプリズム１５に至る光学系が保持されているが、簡
単のために図示を省略している。投写レンズ４を出射し
た投写光１１０は折り曲げミラー１５０，および１６０
で反射された後、透過形スクリーン５Ｒに拡大画像とし
て結像される。なお、折り曲げミラー１５０，１６０は
、投写レンズ４の先端から透過形スクリーン５Ｒに至る
光路を折り曲げて、比較的小さなキャビネット１７０内
にコンパクトに収納するために用いられている。 そして、観察者４００は透過形スクリーンに対して、投
写器３００とは反対の方向から拡大画像を鑑賞する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上、図４および図５
により従来のフロント方式およびリア方式の投写型表示
装置について説明した。フロント方式の投写型表示装置
はキャビネットの大きさの制約が無いので、投写距離（
図４で投写レンズ４の出射端より反射形スクリーン５Ｆ
に至る距離）が大きくとれる。このため、フロント方式
は投写倍率（液晶パネルの原画像をスクリーン上に拡大
投写する倍率）がリア方式よりも大きい大画面表示に適
している。しかし、本方式には以下の問題点があった。 （１）　画像の表示中は、投写器３００と反射形スクリ
ーン５Ｆの間の空間　（投写光１１０の範囲内）に自由
に人が出入り出来ない。また、投写器３００を室内に常
設する場合、投写器３００とスクリーン５Ｆの間に家具
等を配置すると投写光路を妨げるので、画像を表示する
際に投写光１１０の範囲外に移動しなければならず不便
である。 （２）　スクリーン５Ｆは高輝度な画像を得るように一
般的に高反射率の材料を使用してある。このために、画
像鑑賞中に室内の照明（図示せず）を明るくすると、画
像中で暗く表示されるべき箇所が明るくなってコントラ
ストが劣化する。フロント方式で良好な画像を得るには
、映画館の如く室内照明のない暗い環境でしか鑑賞でき
ず、他の作業（例えばメモ書き、家事等）をしながら大
画面映像を見るには不便である。 （３）　反射形スクリーン５Ｆを壁ぎわに設置すると、
投写器３００は部屋の中央付近に設置せざるを得ない場
合があり、部屋の自由なレイアウトを考えるうえで障害
になる。

【０００６】上記問題点に対してリア方式は有利である
。なぜならば、（１）項に対してはリア方式の光学系は
すべてキャビネット１７０内に納まっているので、投写
光１１０が人間や家具によって遮られることがない。 （２）　項に対しては、従来より透過形スクリーン５Ｒ
の表面にブラックストライプを設けたり、投写光１１０
のスペクトル成分のみを選択的に透過させる材料でスク
リーン５Ｒを作成したりする方法で通常の室内照明下で
もコントラスト劣化が小さい装置が開発されている。ま
た、（３）　項についても、比較的小さなキャビネット
１７０を壁ぎわや部屋の隅に設置することにより、部屋
の中央部のレイアウトの障害となることはない。リア方
式の装置で大画面を得るためには、投写距離を長くする
か、投写レンズ４の画角を大きくする必要がある。しか
し、前者には一般的にキャビネット１７０が大型（特に
奥行き）になって設置スペースが大きくなる問題があり
、後者には投写レンズの広角化に対応するために、レン
ズ構成枚数が増加して高価格になるという問題があった
。一方、フロント方式はキャビネットを使用しないので
、大画面化には有利であった。以上のような両方式の特
性を考慮して、例えば家庭用のビデオプロジェクタの場
合、リア方式は４０〜７０インチ対角の映像を表示する
装置が主流であり、フロント方式では６０〜２００イン
チ対角の大画面映像を表示する装置が主流であった。

【０００７】以上に説明したように、フロント方式は設
置上の制約は多いが特に大画面映像を鑑賞するのに適し
ている。また、リヤ方式はフロント方式よりは画像は小
さいが、通常の照明環境で中規模の大画面映像を鑑賞す
るのに適している。従来は、これら両方式の特性を考慮
して、使用者がより適した方式の装置を使用していた。 しかし、一般家庭で使用状況に応じて両方式を使い分け
ることは設置スペース、および２台の装置を購入する費
用の点で問題があり、いずれか一方の方式の装置で画像
を鑑賞せざるを得なかった。本発明は、１台の装置でリ
ア方式、およびフロント方式の両方式が切り替えでき、
上記両方式の特性を使用者が容易に選択し使い分けられ
る投写型表示装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による投写型表示
装置は、キャビネット内で投写器の直後に配置された折
り曲げミラーの姿勢を変化させる機構を設け、投写光を
反射して折り曲げる状態と反射せずに直進させる状態に
光路切り替えることができる。フロント方式の投写を行
なう際には、投写光が直進する状態にミラーを設定し、
キャビネットに設けた出射開口より投写光を出射させて
、反射型スクリーンに画像を形成する。また、リア方式
の投写を行なう際には、ミラーが投写光を反射して折り
曲げる姿勢とし、キャビネット内で投写光を透過形スク
リーンに導いて画像を形成する。

【０００９】

【作用】本発明の装置では、上記折り曲げミラーの駆動
機構により、投写光の光路を出射開口を通してキャビネ
ット外に導くか、キャビネット内に閉じ込めるかが選択
できるので、フロント方式／リア方式が切り替え可能で
ある。

【００１０】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の一実施例による投写型表示装
置の構成図である。図において３００は箱体２００と投
写レンズ４より構成された投写器、１５０，１６０は折
り曲げミラー、５Ｒは透過形スクリーン、５Ｆは反射形
スクリーン、１７０はキャビネット、１５１は折り曲げ
ミラー１５０の一端に設けられた回動支軸、１５２はミ
ラー１５０の駆動機構、１５３はミラー駆動機構１５２
に動作を指示するボタン、４１は投写レンズ４を構成す
る複数の単レンズ（図示せず）の一部もしくは投写レン
ズ４全体を光軸方向に駆動してスクリーン上の投写画像
の焦点合わせを行なうフォーカス駆動機構、４２はフォ
ーカス駆動機構４１に動作を指示するボタン、５００Ａ
はキャビネット１７０の一部に設けられた出射開口、５
００は出射開口５００Ａを覆う遮光板である。

【００１１】まず、実施例１の動作について説明する。 図１は本発明の投写型表示装置をリア方式で用いる場合
の光路を示している。投写器３００の内部構成は第１の
従来例を示す図４と同様なので、図示および説明を省略
する。投写レンズ４を出射した投写光１１０は、第２の
従来例である図５の場合と同様に折り曲げミラー１５０
，１６０によってキャビネット１７０内で折り曲げられ
、透過型スクリーン５Ｒ上に投写されて拡大画像を形成
し、鑑賞に供せられる。この際、キャビネット１７０内
部の不要光が外部にもれて画像鑑賞のじゃまにならない
ように、キャビネットに設けられた開口５００Ａは遮光
板５００によって覆われるている。また、ミラー１５０
は折り曲げ位置１５５にセットされている。

【００１２】次に、本発明の装置をフロント方式で用い
る場合の動作について説明する。フロント方式への切り
替えの際には、ボタン１５３の操作で駆動機構１５２を
起動し、折り曲げミラー１５０を回動支軸１５１の回り
に回転させ、はね上げ位置１５４に固定する。このよう
にミラー１５０をはね上げて、遮光板５００を取り除い
た状態を図２に示す。図２の状態ではミラー１５０が投
写光１１０を反射せず、また出射開口５００Ａより投写
光１１０が出射して、キャビネット１７０の外部に置か
れた反射形スクリーン５Ｆに拡大画像が形成され鑑賞に
供される。前述のリア方式の状態とは投写距離が異なる
ので、適宜ボタン４２を操作してフォーカス駆動機構４
１を起動してレンズ４を構成する複数の単レンズの一部
もしくは投写レンズ４全体を光軸方向に駆動し、スクリ
ーン５ｆ上の拡大画像を合焦状態に調節する。

【００１３】さらに、図２に示したフロント方式の状態
から図１に示したリア方式の状態に切り替える場合の動
作について述べる。ボタン１５３の操作に応じてミラー
駆動機構１５２が起動し、回動支軸１５１の回りにミラ
ー１５０が回転し、図１中に破線で示したはね上げ位置
１５４から折り曲げ位置１５５に設定し直される。リア
方式で投写する場合には、遮光板５００は出射開口５０
０Ａを覆うように設定されるのが好ましいが、画像の鑑
賞に有害でなければ開口５００Ａが開いた状態でも問題
ない。以上の操作で、図１の如くリア方式の光路に切り
替えが行われる。拡大画像のフォーカス調整の為には、
ボタン４２を操作してフォーカス駆動機構４１を起動し
て、投写レンズの１部もしくは全体を駆動すればよい。

【００１４】なお、図２のような構成によってフロント
方式で大画面画像を得る場合、反射形スクリーン５Ｆは
垂直（重力方向；図２左上の矢印参照）に立っている方
が鑑賞者に対する圧迫感が少ない。そのためには、投写
レンズ４の光軸（図２中に１点鎖線で図示）は水平方向
（重力方向と直交する方向）に一致するように設定され
ているのが好ましい。また、図１，図２の構成では投写
器３００を透過形スクリーン５Ｒよりも上部に配置して
いる。投写器３００を、透過形スクリーン５Ｒよりも下
側に配置する構成は図１のキャビネットの上下を反転さ
せることで実現できる。しかしこの場合、出射開口５０
０Ａがキャビネット１７０の底面に近い位置になり、フ
ロント方式投写の際にキャビネット１７０が置かれた床
面で光路がさえぎられやすくなる。このため、図１，２
の如く投写器３００を透過型スクリーン５Ｒの上部に配
置する方がフロント方式投写で大画面を得る上で有利で
ある。

【００１５】実施例２．図３は本発明の実施例２による
投写型表示装置の構成図である。図３はリア方式投写の
場合の光路図を示している。実施例１からの変更点は、
折り曲げミラーが１５０，１６０，１８０の３枚になっ
たことである。それ以外の構成は図１と同様であり説明
を省略する。

【００１６】次にリア方式投写の動作について述べる。 投写器３００の投写レンズ４を出射した投写光１１０は
、投写レンズ４の直後に配置された折り曲げミラー１５
０によってキャビネットの底面に向かって反射され、続
いて折り曲げミラー１６０によって右上方向に反射され
、さらに折り曲げミラー１８０によって左方向に反射さ
れ透過形スクリーン５Ｒに拡大投写される。図３の構成
では、図１，２の構成に比べて折り曲げミラーが１枚ふ
えて３枚使用されている。このため、実施例１の光路に
比べて、同じ大きさのキャビネット１７０を使用しても
投写距離（レンズ４の出射端からスクリーン５Ｒに至る
光路長）が長くとれるので、より大きなリア投写画像を
得ることができる。フロント方式に切り替えるには、ボ
タン１５３を操作することによりミラー駆動機構１５２
を起動して、ミラー１５０を回動支軸１５１の回りに回
転駆動してはね上げ位置１５４に設定する。そして、開
口５００Ａを覆っている遮光板５００を取り除くことに
よって実施例１の場合と同様に反射形スクリーン５Ｆへ
の拡大投写ができる。また、フロント方式からリア方式
への切り替え，スクリーン５Ｆ，５Ｒ上のフォーカス調
整については、実施例１と同様であるので、説明を省略
する。

【００１７】なお、以上の各実施例では、フロント／リ
ア方式の光路切り替えはミラー１５０の回動によって行
なっているが、これ以外に駆動機構１５２によってミラ
ー１５０を所定の方向に平行移動させるような構成とし
、投写光１１０を折り曲げる状態と直進させる状態とを
切り替えてもよい。又、ボタン１５３，ミラー駆動機構
１５２を設けずに、ミラー１５０を手動で着脱出来る構
造とし、リア方式の場合にはミラー１５０を装着して投
写光１１０を折り曲げ、フロント方式の場合にはミラー
１５０をキャビネット１７０から取り出すことによって
投写光１１０を直進させてもよい。

【００１８】また、投写器３００を構成する投写レンズ
４は１本の例（１レンズ方式）につき説明した。すなわ
ち、図４で述べた通り、３原色の投写光は投写レンズに
入射する段階で合成される構成になっている。このため
１レンズ方式では、投写レンズ以降は共通の光路でスク
リーンに投写され、投写距離が変わっても３原色の画像
が互いにずれて投写される事はない。一方、原色ごとに
別個の投写レンズを設けて投写光をスクリーン上で合成
する方式（３レンズ方式）も公知である。しかし、３レ
ンズ方式は投写レンズ以降の３原色の光路が異なる為に
、投写距離が変わると３原色の画像がずれることが知ら
れている。このために、複雑なコンバージェンス調整（
３原色の画像を互いに正しく重ね合わせる調整）が必要
になる。この調整は、投写距離の変化するフロント方式
の場合に特に必要である。本発明の投写型表示装置がフ
ロント方式投写に切り替わることを考慮すれば、１レン
ズ方式の投写器３００を用いる方がコンバージェンス調
整の機構が不要である点で有利である。しかし、公知の
コンバージェンス調整の機構を設けておけば、本発明は
３レンズ方式の投写器を使用しても適用可能である。

【００１９】また、投写器３００内部の液晶パネルは３
枚の場合（図４）を前提として説明したが、１枚の液晶
パネルのモノクロもしくはカラー画像を投写する方式，
２枚または４枚以上の表示画像を合成投写する方式も公
知である。本発明は液晶パネルの枚数にかかわらず適用
できることもちろんである。

【００２０】また、原画像を表示するデバイスとして液
晶を用いた場合にについてのみ説明したが、ＣＲＴの表
示画像を拡大投写する投写器も公知であり、本発明はこ
のような投写器に対しても有効に適用できる。

【００２１】また、実施例では投写レンズ４をフォーカ
ス駆動機構４１により駆動して、フォーカス調整ができ
る構成を説明した。一方、投写レンズ４をズームレンズ
とすれば、投写画像の大きさを変えられることも公知で
ある。フロント方式による投写時には、反射形スクリー
ン５Ｆの大きさがキャビネット１７０の大きさとは独立
に選べるので、ズームレンズによる拡大倍率調整が特に
有用である。本発明は、投写レンズ４がズームレンズで
あっても問題なく適用できることはもちろんであるが、
この場合図１〜図３に示したフォーカス調整用のボタン
４２，フォーカス駆動機構４１とは別に、ズーム調整の
指令を発するボタンと、該ボタンの指令に応じてレンズ
を駆動するズーム駆動機構を設ければ操作性が向上する
（図示せず）。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば１台の装
置でリア方式とフロント方式の投写光路を容易に切り替
えられるので、使用者が状況に応じて両方式を使い分け
ることができる。具体的には、特に大画面の画像を鑑賞
する時にはフロント方式で投写でき、室内の照明をつけ
たまま中規模の大画面の画像を鑑賞する時にはリア方式
で投写できる。また、従来のフロント方式，リア方式の
装置を１台づつ設置するのに比べて投写器を共通に用い
ているので、設置スペースが小さくて済み、又装置の導
入に必要なコストが低下できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す構成図である。

【図２】本発明の実施例１をフロント方式で使用する場
合の動作説明図である。

【図３】本発明の実施例２を示す構成図である。

【図４】従来の第１の投写型表示装置（フロント方式）
の構成図である。

【図５】従来の第２の投写型表示装置（リア方式）の構
成図である。

【符号の説明】

１５０　　　　第１のミラー １５２　　　　ミラー駆動機構 １６０　　　　ミラー １７０　　　　キャビネット ３００　　　　投写器 ５Ｆ　　　　　　反射形スクリーン ５Ｒ　　　　　　透過形スクリーン ５００Ａ　　出射開口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画像表示デバイスを内蔵し、該画像表
   示デバイスに表示された画像を拡大投写する投写器と、
   前記投写器の出射部に設けられた投写レンズと、前記投
   写レンズから出射する投写光の光路を折り曲げて導く複
   数のミラー手段と、前記複数のミラー手段によって導か
   れた投写光が入射して、拡大画像を形成する透過形スク
   リーンと、前記投写器，複数のミラー手段，投写レンズ
   を内蔵し、かつ前記透過形スクリーンを保持するキャビ
   ネット手段とを有する投写型表示装置において、前記複
   数のミラー手段のうちで前記投写レンズからの出射光が
   最初に入射する第１のミラー手段を駆動するミラー駆動
   機構と、前記キャビネットから投写光が外部に出射する
   ための出射開口と、前記キャビネット手段の外部に配置
   された反射形スクリーンとを有し、リヤ方式で投写する
   際には、前記ミラー駆動機構によって前記第１のミラー
   手段が投写光を反射するような姿勢に設定して、投写光
   が前記透過形スクリーンに導かれ、フロント方式で投写
   する際には、前記ミラー駆動機構によって前記第１のミ
   ラー手段が投写光を反射しないで直進するような姿勢に
   し、直進した投写光が前記出射開口から前記キャビネッ
   ト手段の外部に出射し、前記反射形スクリーンに導かれ
   、フロント方式の投写とリア方式の投写が切り替えられ
   るように構成したことを特徴とする投写型表示装置。
2. 【請求項２】　　前記ミラー駆動機構によって前記第１
   のミラー手段の一端に設けられた支軸を中心として該第
   １のミラー手段を回転せてフロント方式とリア方式の投
   写光路を切り替えることを特徴とする請求項第１項記載
   の投写型表示装置。
3. 【請求項３】　　前記ミラー駆動機構によって前記第１
   のミラー手段を平行移動させてフロント方式とリア方式
   の投写光路を切り替えることを特徴とする請求項第１項
   記載の投写型表示装置。
4. 【請求項４】　　第１の操作ボタンを有し、該第１の操
   作ボタンを操作することによって前記ミラー駆動機構を
   起動してフロント方式とリア方式の投写光路を切り替え
   ることを特徴とする請求項第１項記載の投写型表示装置
   。
5. 【請求項５】　　前記投写レンズが複数枚のレンズ要素
   で構成されており、第２の操作ボタンと、前記第２の操
   作ボタンの操作で起動されるフォーカス駆動機構を有し
   、前記第２の操作ボタンの操作によって前記投写レンズ
   を構成する複数のレンズ要素の１部または前記投写レン
   ズ全体を駆動し、前記透過形スクリーンまたは前記反射
   形スクリーン上の投写画像のフォーカス調整を行なうこ
   とを特徴とする請求項第１項記載の投写型表示装置。