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JP2000067788A - 映像投射機構及び映像表示装置 - Google Patents

映像投射機構及び映像表示装置

Info

Publication number
JP2000067788A
JP2000067788A JP10240048A JP24004898A JP2000067788A JP 2000067788 A JP2000067788 A JP 2000067788A JP 10240048 A JP10240048 A JP 10240048A JP 24004898 A JP24004898 A JP 24004898A JP 2000067788 A JP2000067788 A JP 2000067788A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
screen
refractive index
liquid
optical coupling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10240048A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryuichi Okumura
隆一 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP10240048A priority Critical patent/JP2000067788A/ja
Publication of JP2000067788A publication Critical patent/JP2000067788A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般的な平面スクリーン用の光学部品を用い
て、曲面スクリーンにも良好な映像を投射することがで
きる映像投射機構及び映像表示装置を提供する。 【解決手段】 光学結合部4に、平面スクリーンに映像
を投射する場合における屈折率の設計値が同一波長及び
同一温度条件下で0.01以上異なる液体9を用いるよ
うにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、湾曲した曲面状の
スクリーンに良好な映像を投射するための映像投射機構
及び映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、陰極線管(CRT)等の映像表示
部に映出される映像を、映像表示部の映像表示面の前方
に配置された投射レンズ系によってスクリーンに拡大投
射するようにした映像投射機構、所謂プロジェクタを用
いた映像表示装置、例えば、民生用として、手軽に大型
の画面が楽しめる、スクリーンの背後から映像を投射す
る所謂リア型プロジェクションテレビ及び業務用やホー
ムシアター等のハイエンドの民生用として、スクリーン
の前面から映像を投射する高精細の所謂フロントプロジ
ェクタシステム等が、広く普及している。
【0003】上記リア型プロジェクションテレビやフロ
ントプロジェクタシステム等の映像表示装置に用いられ
るプロジェクタは、一般的に、平面スクリーンに映像を
投射するように設計され、当然のことながら、投射レン
ズ系等の光学部品も平面スクリーンへの投射時におい
て、最良の投射画質が得られるように設計されている。
従って、その光学部品は量産効果によって、比較的安価
に製造することができるものとなっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記映像表
示装置には、観視者に対し、より広い視野の映像を提供
すると共に臨場感を高めるため、球面の一部又は円筒の
一部を為す曲面状のスクリーンにプロジェクタによる投
射映像を表示するようにしたものが求められている。
【0005】尚、平面スクリーンへの投射用のプロジェ
クタによって、曲面スクリーンに映像を投射した時の映
像の歪みは、そのラスター形状を電気的に調整すること
によって補正することができる。
【0006】しかしながら、プロジェクタ自体が、本
来、平面のスクリーンに映像を投射するためのものなの
で、光学的な結像状態は依然として、平面スクリーンに
映像を投射したときに最良の結果が得られるようになっ
ており、曲面状のスクリーン全体で良好なフォーカスを
得ることは困難でった。
【0007】これを解決するためには、その特定の曲面
で良好な画質が得られるように専用の投射光学系を設計
すればよいのであるが、一般的な平面スクリーン用のプ
ロジェクタに用いられる光学部品に比べ、それぞれの曲
面に合わせた専用設計を必要とする特殊用途の曲面スク
リーン用のプロジェクタに用いるレンズ等の光学部品
は、当然のことながら少量生産となり、量産効果が期待
できないためプロジェクタが高価になってしまうという
問題があった。
【0008】また、上記高価なプロジェクタを使用する
映像表示装置も高価となり、その商品性も損なわれてし
まう。更に、上記したように、各種形状の曲面スクリー
ンに対応させるためには、それぞれ専用の光学部品を作
成しなければならず、光学部品の種類が多岐にわたっ
て、これらの管理上の問題も生じることとなる。
【0009】従って、本発明は、一般的な平面スクリー
ン用の光学部品を用いて、曲面スクリーンにも良好な映
像を投射することができる映像投射機構及び映像表示装
置を提供することを課題とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明映像投射機構及は、光学結合部に、平面スク
リーンに映像を投射する場合における屈折率の設計値が
同一波長及び同一温度条件下で0.01以上異なる液体
を用いるようにしたものである。
【0011】従って、曲面スクリーンに対応した良好な
投射映像を得ることが可能となる。
【0012】また、本発明映像表示装置は、光学結合部
に、平面スクリーンに映像を投射する場合における屈折
率の設計値が同一波長及び同一温度条件下で0.01以
上異なる液体を用い、スクリーンは観視者側から見て凹
面に形成された曲面を有するようにしたものである。
【0013】従って、曲面スクリーンに対応した良好な
投射映像投射することができるので、より広い視野を有
すると共に臨場感のある映像を表示する映像表示装置を
得ることが可能となる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に、本発明映像投射機構の各
実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【0015】最初に、本発明映像投射機構及び映像表示
装置の基本的事項について説明する。
【0016】本発明映像投射機構及び本発明映像表示装
置に用いられる映像投射機構は、本来平面スクリーンへ
映像を投射するために設計された光学系をそのまま用い
て、適宜な曲率を有する曲面スクリーンへフォーカスや
各種収差等が良好に補正された映像を投射することを可
能にするためのものである。
【0017】即ち、映像投射機構は、映像表示部と、該
映像表示部に表示された映像をスクリーンに投射する投
射レンズ系とを有し、上記映像表示部と投射レンズ系と
が、内部に液体が密封された光学結合部によって結合
し、該光学結合部に、平面スクリーンに映像を投射する
場合における屈折率の設計値が同一波長及び同一温度条
件下で0.01以上異なる液体を用いるようにしたもの
である。
【0018】また、映像表示装置は、上記映像投射機構
を用いて、映像を、観視者側から見て凹面に形成された
曲面を有するようにしたスクリーンに投射するようにし
たものである。
【0019】以下に、上記液体を、映像を投射する曲面
スクリーンの曲率に合わせて、平面スクリーンの場合と
異なる屈折率を有する液体とする原理について述べる。
【0020】即ち、3次収差を議論するため、k個の面
から成るレンズ系のスクリーンからi番目の面である第
i面の半径を「Ri」、その面の手前の媒質の屈折率を
「Ni」、その面の後方の媒質の屈折率を「N′i」とす
ると、像面の曲率に関係するパラメータであるペッツバ
ール和「P」は、以下の式にて求めることができる。
【0021】
【数1】
【0022】また、スクリーン側から最終面kの後方の
媒質の屈折率を「N′k」から「N″k」に変更すると、
そのペッツバール和「Pnew」は次式のようになる。
【0023】
【数2】
【0024】更に、湾曲した像面の半径を「Rscrn」と
すると、1/Rscrn=N″k/Pne wとなる。平面投射の
レンズの場合、P=0となるので、上記式よりRscrn
下記の式にて求められる。
【0025】
【数3】
【0026】以上のように、光学結合部の内部に充填さ
れている液体の屈折率を変動させることで、所定の曲率
に像面(=スクリーン)を湾曲させることができるよう
になる。
【0027】また、スクリーン側から最後面の発光部の
近くに強い凹レンズ(=光学結合部の内部空間に充填さ
れた液体)を配置した投射光学系においては、その凹レ
ンズが所謂フィールドフラットナーとして機能し、更
に、その前方の光学系において像面湾曲以外の収差がほ
ぼ補正される。従って、凹レンズ、即ち、液体の屈折率
を変えても、曲面スクリーンに投射される像質の崩れを
少なく保つことができる。
【0028】次に、本発明の具体的な実施の形態につい
て述べる。
【0029】図1及び図2は、本発明映像投射機構の第
1の実施の形態を示すものであり、曲面スクリーンへ映
像を投射するための映像投射機構(以下、「プロジェク
タ」という。)1は、図1に示すように、略円筒形をし
たレンズ鏡筒2、映像表示部として陰極線管(以下、
「CRT」という。)3、上記レンズ鏡筒2とCRT3
との間に配置され、これらを連結する光学結合部(カプ
ラ)4及びレンズ鏡筒2内に配置された複数のレンズか
ら成る投射レンズ系5等を有する。
【0030】投射レンズ系5は、図1に示すように、前
方側(スクリーン側)から順に、それぞれ適宜な形状を
為す複数の第1レンズL1、第2レンズL2、第3レン
ズL3、第4レンズL4、第5レンズL5、第6レンズ
L6、第7レンズL7及び第8レンズL8の8枚構成の
レンズを有する。
【0031】レンズ鏡筒2とCRT3とに適宜な手段に
よって接続された光学結合部4は、全体として略筒状を
為す主部6を有し、そのレンズ鏡筒2側の開口及びCR
T3側の開口がそれぞれ、投射レンズ系5の第8レンズ
L8及びCRT3の映像表示面7によって閉塞されて内
部空間8が画成され、該内部空間8には液体9が充填さ
れる。
【0032】液体9には、平面スクリーンに映像を投射
する場合には、通常、e線、25゜Cの条件条件下にお
いて、1.44程度の屈折率を有するグリコール混合溶
液が使用されるが、本実施の形態においては、上記屈折
率よりも0.01以上異なる屈折率を有する液体が使用
される。これは、もともと平面スクリーンへの投射用に
設計されたものである投射レンズ系5を、そのまま曲面
スクリーンへの投射用に用いると、スクリーン全体で良
好なフォーカスを得ることが難しいからである。
【0033】しかして、プロジェクタ1は、図2に示す
ように、プロジェクタシステム10に使用される。
【0034】具体的には、光学結合部4の内部空間8に
充填された液体9によって構成される凹レンズの曲率半
径が63mm、液体9として、屈折率が1.40のジメ
チルポリキシロサン構造を有する無色透明のシリコンオ
イルを使用し、投射スクリーンとして、半径3mのドー
ム状のスクリーン11を使用したものである。従って、
前記Rscrnは3003mmとなり、スクリーン11に対
して良好なフォーカスを得ることができる。
【0035】そして、映像表示装置であるプロジェクタ
システム10は、それぞれ、プロジェクタ1、1、1を
内包したプロジェクタ装置12、12、12を有し、こ
れら3台のプロジェクタ12、12、12によって、1
80度の視野でスクリーン11に映像を投射し、キャビ
ン13内に位置する観視者に現実に近い臨場感のある映
像を提供することができるようにしたものである。
【0036】図3及び図4は、本発明映像投射機構の第
2の実施の形態を示すものであり、プロジェクタ20
は、後述する一部を除いて、平面スクリーンに映像を投
射するために設計されたものであり、図3に示すよう
に、略円筒形をしたレンズ鏡筒21、CRT22、上記
レンズ鏡筒21とCRT22との間に配置され、これら
を連結する光学結合部(カプラ)23及びレンズ鏡筒2
1内に配置された複数のレンズから成る投射レンズ系2
4等を有する。
【0037】上記投射レンズ系24は、図3に示すよう
に、前方側(スクリーン側)から順に、それぞれ適宜な
形状を為す複数の第1レンズL1、第2レンズL2、第
3レンズL3及び第4レンズL4の4枚構成のレンズを
有する。
【0038】レンズ鏡筒21とCRT22とに適宜な手
段によって接続された光学結合部23は、全体として略
筒状を為す主部25を有し、そのレンズ鏡筒21側の開
口及びCRT22側の開口がそれぞれ、投射レンズ系2
4の第4レンズL4及びCRT22の映像表示面26と
によって閉塞されて内部空間27が画成され、該内部空
間27には液体28が充填される。
【0039】液体28には、平面スクリーンに映像を投
射する場合には、通常、e線、25゜Cの条件条件下に
おいて、1.44程度の屈折率を有するグリコール混合
溶液が使用されるが、本実施の形態においては、上記屈
折率よりも0.01以上異なる屈折率を有する液体が使
用される。
【0040】しかして、プロジェクタ20は、図4に示
すように、映像表示装置、例えば、ゲームセンター等で
使用される背面投射型(リア型)プロジェクターシステ
ム29に使用される。
【0041】具体的には、光学結合部23の内部空間2
7に充填された液体28によって構成される凹レンズの
曲率半径が41mm、液体28として、屈折率が1.5
0のメチルフェニルポリキシロサン構造を有する無色透
明のシリコンオイルを使用し、投射スクリーンとして、
観視者側湾曲したに半径840mmののスクリーン30
を使用したものである。 従って、前記Rscrnは−83
8mmとなり、曲面のスクリーン30に対して良好なフ
ォーカスを得ることができる。
【0042】そして、プロジェクタシステム29は、プ
ロジェクタ20、20、20を内包したプロジェクタ装
置31を有し、図4に示すように、スクリーン30の背
後から映像を投射し、スクリーン30が観視者側に湾曲
しているため、平面のスクリーンと比べて、同じ位置で
見たときの視野が依り角で愛され、依り臨場感のある映
像を楽しむことができる。
【0043】尚、上記各実施の形態において示した各部
の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施するに
当たっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、
これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈され
ることがあってはならないものである。
【0044】
【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に本発明映像投射機構は、光学結合部に、平面スクリー
ンに映像を投射する場合における屈折率の設計値が同一
波長及び同一温度条件下で0.01以上異なる液体を用
いるようにしたので、曲面スクリーンに対応した良好な
投射映像を得ることができる。
【0045】また、本発明映像表示装置は、光学結合部
に、平面スクリーンに映像を投射する場合における屈折
率の設計値が同一波長及び同一温度条件下で0.01以
上異なる液体を用い、スクリーンは観視者側から見て凹
面に形成された曲面を有するようにしたので、曲面スク
リーンに対応した良好な投射映像投射することができる
ようになって、より広い視野を有すると共に臨場感のあ
る映像を表示する映像表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2と共に本発明映像投射機構及び映像表示装
置の第1の実施の形態を示すものであり、本図は映像投
射機構を示す断面図である。
【図2】映像表示装置を概略的に示す図である。
【図3】図4と共に本発明映像投射機構及び映像表示装
置の第2の実施の形態を示すものであり、本図は映像投
射機構を示す断面図である。
【図4】映像表示装置を概略的に示す図である。
【符号の説明】
1…映像投射機構、3…映像表示部、4…光学結合部、
5…投射レンズ系、9…液体、10…映像表示装置、1
1…スクリーン、20…映像投射機構、22…映像表示
部、23…光学結合部、24…投射レンズ系、28…液
体、29…映像表示装置、30…スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 13/16 G02B 13/16 Fターム(参考) 2H087 KA07 LA01 PA04 PA08 PA18 PB05 PB09 QA02 QA05 QA14 QA15 QA21 QA22 QA25 QA26 QA38 QA41 QA45 UA09 5C036 EE03 EF01 EF07 EF09 EF11 EG42 EG43 EG50 EH11 5C058 AA01 BA23 BA27 EA12 EA33 EA43 EA45

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 映像表示部と、該映像表示部に表示され
    た映像をスクリーンに投射する投射レンズ系とを有し、
    上記映像表示部と投射レンズ系とが、内部に液体が密封
    たされた光学結合部によって結合された映像投射機構に
    おいて、 上記光学結合部に、平面スクリーンに映像を投射する場
    合における屈折率の設計値が同一波長及び同一温度条件
    下で0.01以上異なる液体を用いるようにしたことを
    特徴とする映像投射機構。
  2. 【請求項2】 光学結合部に用いる液体の平面スクリー
    ンに映像を投射する場合における屈折率の設計値が、e
    線、25°Cの条件下で1.42乃至1.44の時に、
    1.38乃至1.41又は1.45乃至1.51の屈折
    率を有するように調整されたジメチルポリキシロサン系
    又はメチルフェニルポリキシロサン系のシリコンオイル
    又はその混合液を光学結合部の液体に用いたことを特徴
    とする請求項1に記載した映像投射機構。
  3. 【請求項3】 映像表示部と、該映像表示部に表示され
    た映像をスクリーンに投射する投射レンズ系とを有し、
    上記映像表示部と投射レンズ系とが、内部に液体が密封
    たされた光学結合部によって結合された映像投射機構を
    有し、上記映像投射機構によって映像をスクリーンに投
    射するようにされた映像表示装置において、 上記光学結合部に、平面スクリーンに映像を投射する場
    合における屈折率の設計値が屈折率が同一波長及び同一
    温度条件下で0.01以上異なる液体を用い、 上記スクリーンは観視者側から見て凹面に形成された曲
    面を有するようにしたことを特徴とする映像表示装置。
  4. 【請求項4】 光学結合部に用いる液体の平面スクリー
    ンに映像を投射する場合における屈折率の設計値が、e
    線、25°Cの条件下で1.42乃至1.44の時に、
    1.38乃至1.41又は1.45乃至1.51の屈折
    率を有するように調整されたジメチルポリキシロサン系
    又はメチルフェニルポリキシロサン系のシリコンオイル
    又はその混合液を光学結合部の液体に用いたことを特徴
    とする請求項3に記載の映像表示装置。
JP10240048A 1998-08-26 1998-08-26 映像投射機構及び映像表示装置 Pending JP2000067788A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004534276A (ja) * 2001-07-06 2004-11-11 エクスプレイ エルティーディー 画像投影装置および方法
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US10142603B2 (en) 2015-03-02 2018-11-27 Seiko Epson Corporation Image display device, projector, and transmission type display device
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