JPS6033023B2 - 投写形画像表示装置 - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ここで８ｃはけＣ＝Ｓｉｎ−１（帯） ‐‐‐‐
‐‐‐‐‐■で与えられる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。