JPS6033023B2 - Projection image display device - Google Patents

Projection image display device

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Publication number
JPS6033023B2
JPS6033023B2 JP52137548A JP13754877A JPS6033023B2 JP S6033023 B2 JPS6033023 B2 JP S6033023B2 JP 52137548 A JP52137548 A JP 52137548A JP 13754877 A JP13754877 A JP 13754877A JP S6033023 B2 JPS6033023 B2 JP S6033023B2
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JP
Japan
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front glass
light
ray tube
cathode ray
optical medium
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Expired
Application number
JP52137548A
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Japanese (ja)
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JPS5470062A (en
Inventor
理 鴻巣
望 有元
治 吉田
正則 高川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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  • Lenses (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はテレビジョン等の画像を投写スクリーン上に拡
大峡出する投写形画像表示装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a projection type image display device for enlarging and projecting an image of a television or the like onto a projection screen.

テレビジョン画像を、投写スクリーン上に拡大峡出させ
る投写形テレビジョンには種々の方式があり、それぞれ
一長一短を有している。
There are various projection television systems for enlarging and projecting a television image onto a projection screen, each of which has advantages and disadvantages.

光東利用率のもっとも高い凹面鏡反射式は、通常、第1
図に示すように構成され、ブラウン管1のスクリーン2
の上に映出されたテレビジョン画像は、球面状の凹面鏡
3および収差補正レンズ4によって、投写スクリーン5
の上に拡大鏡として投写される。この場合、ブラウン管
1のスクリーン2から発せられた光東の利用率は、凹面
鏡3の周辺を見込む角度を大きくすればよくなり、投写
スクリーン5における明るさは向上する。
The concave mirror reflection type with the highest usage rate is usually the first
The screen 2 of the cathode ray tube 1 is constructed as shown in the figure.
The television image projected onto the projection screen 5 is projected onto the projection screen 5 by a spherical concave mirror 3 and an aberration correction lens 4.
projected onto the screen as a magnifying glass. In this case, the utilization rate of the light emitted from the screen 2 of the cathode ray tube 1 can be improved by increasing the angle at which the periphery of the concave mirror 3 is viewed, and the brightness on the projection screen 5 can be improved.

しかし、凹面鏡の収差は、光軸6を離れるにしたがって
急激に増大するので、ブラウン管1のスクリーン2の中
央7から凹面鏡の周辺8を望む半角a,が50o前後に
なるところで収差補正の限界となり、実際上、光束利用
率を50%以上にすることはきわめて困難である。本発
明は、ブラウン管スクリーンから発せられる光東を凹面
鏡の面内に効率よく集束ごせて光東利用率を高めること
のできる投写形画像表示装置の提供を目的としたもので
ある。
However, since the aberration of the concave mirror increases rapidly as it moves away from the optical axis 6, the limit of aberration correction is reached when the half angle a, viewed from the center 7 of the screen 2 of the cathode ray tube 1 to the periphery 8 of the concave mirror, becomes around 50 degrees. In reality, it is extremely difficult to increase the luminous flux utilization rate to 50% or more. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a projection type image display device that can efficiently focus light emitted from a cathode ray tube screen onto the surface of a concave mirror, thereby increasing the efficiency of light use.

本発明の説明に先立ち、まず、光東の集東手段について
説明する。
Prior to explaining the present invention, first, the concentrating means of Koto will be explained.

第2図は、ブラウン管スクリーンから光線が出射する状
態を示したものである。
FIG. 2 shows the state in which light rays are emitted from the cathode ray tube screen.

ブラウン管内で電子11によって励起された蛍光体12
から発する光線13は、前面ガラス14の面の法線とな
す角のこ対して、10=1。
Phosphor 12 excited by electrons 11 in a cathode ray tube
The angle of the light ray 13 emitted from the plane with the normal to the surface of the front glass 14 is 10=1.

cos8 ………【1}なる光東
密度分布をしているものと考えられ、光東は、一90o
くひく90oの範囲で前面ガラスに向って分布している
。ここで1。は法線方向の光東密度値である。しかるに
、本発明者らの実験したところによると、ブラウン管ス
クリーンにおける蛍光体12と前面ガラス14との光学
的接触は、一般にきわめて悪く、前面ガラス14の中に
光線13が入射する際に屈折し、蛍光体12から前面ガ
ラス14に向って発する全光東は、前面ガラス14の屈
折率n,と真空の屈折率比との比で定まる臨界角8c以
内に集東される。
It is thought that Koto has a density distribution of cos8......[1}, and Koto is 190o
It is distributed toward the front glass in a range of 90 degrees. 1 here. is the Koto density value in the normal direction. However, according to experiments conducted by the present inventors, the optical contact between the phosphor 12 and the front glass 14 in a cathode ray tube screen is generally very poor, and when the light rays 13 are incident on the front glass 14, they are refracted. All the light emitted from the phosphor 12 toward the front glass 14 is concentrated within a critical angle 8c determined by the ratio of the refractive index n of the front glass 14 to the refractive index ratio of vacuum.

ここで8cはけC=Sin−1(帯) ‐‐‐‐
‐‐‐‐‐■で与えられる。
Here, 8c brush C = Sin-1 (band) ---
‐‐‐‐‐■ is given.

したがって、たとえば、比二1,n,=1.5とすれば
8=41.80となり、このままの光東発角を維持でき
るならば、第1図における、凹面鏡の周辺を望む半角8
,の限界値である50oの中に集中してしまう。
Therefore, for example, if ratio 21, n, = 1.5, then 8 = 41.80, and if the light east departure angle can be maintained as it is, then the half angle 8 that looks around the concave mirror in Fig.
, which is the limit value of 50o.

それにもかかわらず、従来の凹面鏡反射式投写形・テレ
ビジモン受像機においては、一旦、臨界角ac内に集光
された光東を再び前面ガラス14から空中に取り出すた
めに、その境界面17でおきる屈折により第【1}式で
示す全くもとのの光東密度分布にもどってしまうという
欠点があった。本発明は、少なくともブラウン管前面ガ
ラスから凹面鏡に至る間において、屈折の変化を少なく
、またはまったくなくすることによって上述のような蛍
光体とガラスとの光学的接触がない場合において、蛍光
体が発する光がブラウン管の前面ガラスで受ける光の集
東効果を、光線が凹面鏡に到達するまで維持できるのが
第1の利点である。
Nevertheless, in the conventional concave mirror reflection type projection type television receiver, the boundary surface 17 is used to take out the light that has been once focused within the critical angle ac from the front glass 14 into the air. There is a drawback that the resulting refraction returns to the original Koto density distribution shown in equation [1}. The present invention reduces the amount of light emitted by the phosphor in the case where there is no optical contact between the phosphor and the glass by reducing or eliminating changes in refraction at least from the front glass of the cathode ray tube to the concave mirror. The first advantage is that the focusing effect of the light received by the front glass of the cathode ray tube can be maintained until the light rays reach the concave mirror.

以下本発明を図面を用いて実施例ととももこ説明する。
第3図は本発明の一実施例を示したものである。
The present invention will be described below with reference to the drawings and embodiments.
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention.

発光面としてのブラウン管21の前面ガラス22内面に
塗布された蛍光体23から発する光は、前述のように、
前面ガラス22に入射する際に屈折し、真空の屈折率叱
と前面ガラスの屈折率n,とで定まる臨界角8c内に集
東される。ブラウン管の前面ガラス22の屈折率n,は
1.5に近い値をもっているが、一般的にガラスの屈折
率は1.4から1.7の間にあり、真空の屈折率n,=
1に対して、8cが380から45o の範囲の値をと
る。ブラウン管の前面ガラス22の外側には、前面ガラ
スの屈折率n,と等しいか、またはそれに近い値の屈折
率〜をもった透明の光媒体24を、光学的に密着させる
。この光媒体24の具体的な例としては、ガラス,アク
リル樹脂等の透明な固体を適切な形状に成形したもので
ある。このような光媒体24を備えることによって、前
面ガラス22の外側境界面25における光東の発散を抑
制して、前面ガラス22から出射する全光東を、この光
媒体24のブラウン管21と対向する面にあって、この
投写光学系を構成するのに適切な位置に設けられた凹面
反射鏡27に照射することが可能となる。このようにす
れば、ブラウン管21の取付部分28による光東損失を
受けてもなお85〜90%の光東利用率を得ることがで
きる。
As mentioned above, the light emitted from the phosphor 23 coated on the inner surface of the front glass 22 of the cathode ray tube 21 as a light emitting surface is as follows.
When it enters the front glass 22, it is refracted and concentrated within a critical angle 8c determined by the refractive index of the vacuum and the refractive index n of the front glass. The refractive index n, of the front glass 22 of a cathode ray tube has a value close to 1.5, but the refractive index of glass is generally between 1.4 and 1.7, and the refractive index n, =
1, 8c takes values in the range of 380 to 45o. A transparent optical medium 24 having a refractive index ~ equal to or close to the refractive index n of the front glass is optically brought into close contact with the outside of the front glass 22 of the cathode ray tube. A specific example of the optical medium 24 is a transparent solid such as glass or acrylic resin molded into an appropriate shape. By providing such an optical medium 24, the divergence of light at the outer boundary surface 25 of the front glass 22 is suppressed, and all the light emitted from the front glass 22 is directed to face the cathode ray tube 21 of this optical medium 24. It becomes possible to irradiate the concave reflecting mirror 27 provided on the surface at an appropriate position to constitute this projection optical system. In this way, even if there is a light loss due to the mounting portion 28 of the cathode ray tube 21, a light light utilization rate of 85 to 90% can be obtained.

なお、この光媒体24は、構成部品の加工・組立ての都
合、あるいは光学特性設計の都合によっては、複数個の
光媒体の組合せから成っていても差支えない。
Note that this optical medium 24 may be composed of a combination of a plurality of optical media depending on the processing/assembly of the component parts or the optical characteristic design.

また、凹面鏡27で反射した光29は光媒体24から空
中に出射される際に屈折作用を受けるので、その出射面
30の形状を適切な曲面に選ぶことによって、従釆の凹
面反射鏡式の投写形テレビジョン受像機における収差補
正レンズ(第1図の4参照)と全く同様な効果をもたせ
ることができる。
In addition, since the light 29 reflected by the concave mirror 27 is refracted when it is emitted into the air from the optical medium 24, by selecting the shape of the emitting surface 30 to be an appropriate curved surface, it is possible to It is possible to achieve exactly the same effect as the aberration correction lens (see 4 in FIG. 1) in a projection television receiver.

この曲面30の形状は、光学系の軸をz軸に、それと直
交方向をr軸にとり、凹面鏡を球面とした時の曲率中心
31を原点0にとると、なるrのイ再関数の形で表現さ
れるものである。
The shape of this curved surface 30 is in the form of an i-refunction of r, where the axis of the optical system is the z-axis, the direction perpendicular to it is the r-axis, and the center of curvature 31 when the concave mirror is a spherical surface is taken as the origin 0. It is something that is expressed.

第‘3}式中anおよびmの値は、従来の収差補正レン
ズの設計と全く同様に、光線追跡法によって、任意の蛍
光体塗布面の位置と投写スクリーンの位置との組合せに
対して定めることができる。ただし袖は一般式には○で
あることが望ましい。第4図は本発明の他の実施例を示
すものである。
The values of an and m in formula '3' are determined for any combination of the position of the phosphor-coated surface and the position of the projection screen by the ray tracing method, just as in the design of conventional aberration correction lenses. be able to. However, it is preferable that the sleeves be ○ for general ceremonies. FIG. 4 shows another embodiment of the invention.

この場合、光束利用率の増大効果については第3図の場
合とまった〈同機であるが、透明な光媒体33のブラウ
ン管34の取付部分35の近傍をよぎり、凹面鏡36の
軸37に対して煩斜した平面鏡38を設置することによ
って、光線の照射方向を変え、偏向ョWク39などのブ
ラウン管周辺の部品の取付空間を広げ、また光媒体33
の占める体積を小さくしたものである。以上は、蛍光体
と前面ガラスとの光学的接触がほとんどない場合につい
て説明したが、発明者らが実験したところによると、蛍
光体をガラス面に塗布する際に特殊な方法を用いると、
両者の光学的接触を増大させることが可能であり、この
場合、光東利用率をより一層向上させることができる。
In this case, the effect of increasing the luminous flux utilization rate stopped in the case shown in FIG. By installing the slanted plane mirror 38, the irradiation direction of the light beam can be changed, the installation space for components around the cathode ray tube such as the deflection bracket 39 can be expanded, and the optical medium 33 can be installed.
The volume occupied by is reduced. The above explanation is based on the case where there is almost no optical contact between the phosphor and the front glass, but according to the inventors' experiments, if a special method is used when applying the phosphor to the glass surface,
It is possible to increase the optical contact between the two, and in this case, the light east utilization rate can be further improved.

なぜなら、第5図のaに示すように、屈折率n,なる板
状の透明な前面ガラス41に対して発光体42が光学的
に接触している場合、発光体42から出射した光東のう
ち臨界角以上の発散角をもつ光線43が前面ガラス41
の界面44において完全反射され、前面ガラス41外に
とり出されない。
This is because, as shown in FIG. Among them, the light ray 43 with a divergence angle greater than the critical angle is the front glass 41.
It is completely reflected at the interface 44 and is not taken out of the front glass 41.

一方、同図のbに示すように発光体45が前面ガラス4
6に光学的接触していない場合には、前面ガラス46中
に臨界角以上の発散角をもつ光線は入射していないから
、入射した光東のすべてが前面ガラス46外にとり出さ
れることになる。したがって、同じ発光体42,45を
同一条件で励起発光させると、前面ガラス41,46を
透過した後の光東密度分布は等しく、見かけ上は、光学
的接触の有無による光東量差はない。しかし、前面ガラ
ス41と凹面反射鏡との間に前述のような光媒体24を
介在させると、前面ガラス41の中で完全反射していた
光線43の分だけ多くの光東をとり出し得るからである
。光学的接触によって増大する発光体からの光東出射量
の比は第1}式と第2〕式の関係から、で、接触してい
る前面ガラスの屈折率の2案に比例する。
On the other hand, as shown in FIG.
6, no rays with a divergence angle greater than the critical angle are incident on the front glass 46, so all of the incident light is taken out of the front glass 46. . Therefore, when the same light emitters 42 and 45 are excited and emit light under the same conditions, the light density distribution after passing through the front glasses 41 and 46 is the same, and there appears to be no difference in the amount of light depending on the presence or absence of optical contact. . However, if the optical medium 24 as described above is interposed between the front glass 41 and the concave reflecting mirror, more light can be extracted by the amount of light ray 43 that was completely reflected in the front glass 41. It is. The ratio of the amount of light emitted from the light emitting body that increases due to optical contact is expressed by the relationship between equations 1 and 2, and is proportional to the refractive index of the front glass in contact.

このことは、前面ガラスの光出射面において、完全反射
が生じないように形成すれば、光学的接触のある場合は
、ない場合に比べて光東利用率が屈折率の2案倍になる
ことを意味する。本発明において蛍光体とブラウン管前
面ガラスとが光学的に接触されていれば、従来の方式に
比べて前面ガラスの屈折率nlの2案倍の光東利用率が
得られる。たとえばn,=1.5とすれば、2.25倍
だけ投写スクリーン上での輝度を上げることができる。
以上説明したように、本発明の投写形画像表示装置は発
光面から出射した光が屈折率が1より大なる光媒体の内
部を通過して反射鏡で反射されるため、発光面から発す
る光の集東効果を反射鏡に到達するまで維持することが
できる。
This means that if the light exit surface of the front glass is formed so that complete reflection does not occur, the optical efficiency will be twice as high as the refractive index when there is optical contact compared to when there is no optical contact. means. In the present invention, if the phosphor and the front glass of the cathode ray tube are brought into optical contact, a light utilization rate twice as high as the refractive index nl of the front glass can be obtained compared to the conventional system. For example, if n,=1.5, the brightness on the projection screen can be increased by 2.25 times.
As explained above, in the projection type image display device of the present invention, the light emitted from the light emitting surface passes through the interior of the optical medium with a refractive index greater than 1 and is reflected by the reflecting mirror. The Shuto effect can be maintained until it reaches the reflector.

さらに本発明においては、前面ガラスに向き合う凹面反
射鏡を光媒体の凸状端面に有せしめるとともに、光煤体
の光出射面目体を収差補正のためのレンズ曲面となすた
め、光媒体を凹面反射鏡の基台に兼用できるのみならず
、独立した収差補正レンズを要せず、装置をコンパクト
に構成できるという利点がある。
Furthermore, in the present invention, a concave reflecting mirror facing the front glass is provided on the convex end surface of the optical medium, and the light exit surface of the optical soot body is made into a lens curved surface for aberration correction. Not only can it be used as a base for a mirror, but it also has the advantage of not requiring an independent aberration correction lens, allowing the device to be configured compactly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の投写形画像表示装置の構成の一例を示す
図、第2図は発光面から出射する光線の状態を示す図、
第3図は本発明の投写形画像表示装置の一実施例の構成
を示す図、第4図は本発明の他の実施例の構成を示す図
、第5図a,bは発光体と前面ガラスとの光学的接触に
よる光東出射の差異を説明する図である。 21,34・・・・・・ブラウン管、22…・・・前面
ガラス、23,42,45・・…・蛍光体、24,33
,41,46・・・・・・前面ガラス、27,36・・
・・・・反射鏡、38・・・・・・平面鏡。 第5図 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional projection image display device, and FIG. 2 is a diagram showing the state of light rays emitted from a light emitting surface.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of one embodiment of the projection type image display device of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention, and FIGS. FIG. 3 is a diagram illustrating the difference in light output due to optical contact with glass. 21, 34... Braun tube, 22... Front glass, 23, 42, 45... Phosphor, 24, 33
, 41, 46... Front glass, 27, 36...
...Reflector, 38...Flat mirror. Figure 5 Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ブラウン管の前面ガラスの外面に屈折率が1よりも
大きい透明固体の光媒体を密着させるとともに、前記光
媒体の凸状端面に前記前面ガラスに向き合う凹面反射鏡
を有せしめ、かつ、前記光媒体の光出射面自体を収差補
正のためのレンズ曲面となしたことを特徴とする投写形
画像表示装置。
1. A transparent solid optical medium having a refractive index greater than 1 is brought into close contact with the outer surface of a front glass of a cathode ray tube, and a convex end surface of the optical medium is provided with a concave reflecting mirror facing the front glass, and the optical medium 1. A projection type image display device, characterized in that the light exit surface itself is a curved lens surface for correcting aberrations.
JP52137548A 1977-11-15 1977-11-15 Projection image display device Expired JPS6033023B2 (en)

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