JP4063538B2 - 背面投写型表示装置 - Google Patents
背面投写型表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4063538B2 JP4063538B2 JP2001516020A JP2001516020A JP4063538B2 JP 4063538 B2 JP4063538 B2 JP 4063538B2 JP 2001516020 A JP2001516020 A JP 2001516020A JP 2001516020 A JP2001516020 A JP 2001516020A JP 4063538 B2 JP4063538 B2 JP 4063538B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- reflection mirror
- optical engine
- reflecting
- reflection
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 70
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 18
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 11
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 4
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 3
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
- G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
- G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
- G02B17/0647—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors
- G02B17/0657—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors off-axis or unobscured systems in which all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/10—Projectors with built-in or built-on screen
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
- H04N5/7408—Direct viewing projectors, e.g. an image displayed on a video CRT or LCD display being projected on a screen
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Lenses (AREA)
- Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像投写装置（光学エンジン）からの投影映像をスクリーンの背面側で受け、スクリーンの正面側に位置する観察者に向けて映像光を発するようにした背面投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の背面投写型表示装置を示した概略構成図である。この背面投写型表示装置は、筺体１０１内に配置された映像投写装置（光学エンジン）１０２、投影レンズ１０３、反射ミラー１０４及び透過型の拡散スクリーン１０５により構成されている。映像投写装置１０２から出射された投影映像光は、投影レンズ１０３によって拡大投影され、反射ミラー１０４により反射され、透過型の拡散スクリーン１０５の背面側に入射される。観察者は、拡散スクリーン１０５の正面位置で映像を見ることができる。この種の背面投写型表示装置は、ブラウン管を画面とする構造に比べて、大画面化が容易であるという利点を有している。
【０００３】
上記構成において、大画面化を実現するためには、大きな拡大投写率を有する投影レンズ１０３を使用するか、あるいは映像投写装置１０２からスクリーン１０５間での光路距離を長くする必要がある。現状では投影レンズによる拡大投写には限界があり、また、拡大投写率の大きな投影レンズを設けた場合、反射ミラーの配置構成によっては筺体１０１の奥行きが大きくなり、薄型化が困難になるという問題を招来する。更に、映像投写装置１０２からスクリーン１０５までの光路距離を長くする場合には、同様に筺体１０１の奥行きが大きくなり薄型化できないという問題があった。
【０００４】
一方、従来の背面投写型表示装置の一例として、特開平１０−１１１４５８号公報（Ｉｎｔ．Ｃｌ Ｇ０２Ｂ１７／００）には、３枚の曲面形状の反射ミラーから構成される結像系を備えたものが記載されている。
【０００５】
この結像系は、球面凹形状の反射面を有する第１の反射ミラーと、非球面凸形状の反射面を有する第２の反射ミラーと、非球面凸形状の反射面を有する第３の反射ミラーとから構成されており、液晶パネルにて光学的に変調された映像光が、第１〜第３の反射ミラーにて順次反射されてスクリーンに照射される。
【０００６】
これにより、第１〜第３の反射ミラーにより光路が折りたたまれるため、薄型化を図ることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、更なる薄型化を図ることを目的に、映像光をスクリーンに対して斜め、すなわち、映像光の主光線をスクリーンの法線に対して傾けて照射させる構成とする場合には、第２及び第３の反射ミラーの非球面成分だけでは非点収差やコマ収差などの収差を補正するに十分なパワー配置を行うことが困難になる。
【０００８】
また、前記第１〜第３の反射ミラーからなる結像投写ミラー部は一般的な投写レンズと同様の作用を持つ光学部品であるため、本装置の組み立て工程での調整作業効率、各ミラー取り付け位置精度の保持及び、防塵効果を考えた場合、各ミラー間隔を短縮させ、一体型支持体にて保持することが望ましい。
【０００９】
しかしながら、各第１〜第３の反射ミラーは装置の筐体前面あるいは背面に近接して設置されるため、各反射ミラーを一体型機構で保持することを鑑みた場合、保持機構が大型化するため一体型機構を用いた保持並びに防塵のための機構の配置は困難であった。
【００１０】
例えば、光学エンジン内に配置される映像表示用液晶パネルを対角サイズ１インチ前後のものを用い、５０インチのスクリーンに拡大投写を行う背面投写型表示装置では、各反射ミラーパワー配置及びＭＴＦ等の結像性能を考慮したときの各反射ミラー間隔は２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度となるため、各反射ミラーの一体型保持が困難である。更に、背面投写型表示装置の組み立て時の効率、ミラー取り付け精度の維持及び防塵効果を考えた場合、問題があった。
【００１１】
さらに、一般的に反射ミラーを組み合わせた反射結像光学系における最大の問題の１つに、反射光束による装置内部材との干渉という点がある。３枚の反射ミラー構成の場合、第１の反射ミラーと第２の反射ミラー間を通過する光束が光学エンジン部上部と近接するため前記画像形成部保持機構と干渉する可能性があり、これが機構設計及びミラー光学系設計上の制約となっていた。
【００１２】
この発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものにして、表示装置自体の奥行きの薄型化を図ることを目的とする。
【００１３】
さらに、この発明は、映像光が光学エンジン等に遮られることなく拡大投写系に与えることができる背面投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、この発明は、第１の反射ミラーを製造の困難な非球面形状にすることなく、スクリーンに対する斜め投写を実現し、薄型化を図ることが可能な背面投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光源を含む照明部からの光束を空間的に強度変調することにより映像情報を形成する画像形成部を備える光学エンジン部と、この光学エンジン部からの光束を取り込むために光学エンジン部に対向して配置された凹面形状を有する第１の反射ミラーと、この第１の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第２の反射ミラーと、この第２の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第３の反射ミラーと、この第３の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第４の反射ミラーと、第４の反射ミラーと対向して配置された平面反射ミラーと、前記平面反射ミラーからの画像を表示するためのスクリーンと、を備え、前記第２の反射ミラーを前記光学エンジンより第１の反射ミラー側で且つ光学エンジン部の上部近傍に設置するとともに、前記第１、第２、第３の反射ミラーを一体型の支持機構によって保持することを特徴とする。
【００１６】
上記したように、この発明は、光学エンジンの上部近傍位置に新たな曲面ミラーを設置し、全４枚の曲面ミラー構成としたので、ミラー間を反射する光束と前記光学エンジンとの干渉を回避することが可能となる。また、新たに設置した光学エンジン近傍のミラーとその前後を構成するミラーを一体型機構により保持することにより、装置の組み立て効率、ミラー取り付け精度の向上、防塵作用が図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明を添付の図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１はこの発明の背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図、図２は図１の背面投写型表示装置における光学エンジンの概略構成を示す構成図、図３は、第１から第３の反射ミラーを一体に支持部材に保持した状態の一例を示す斜視図、図４は図１の背面投写型表示装置におけるスクリーンの構成を表す拡大断面図である。
【００１９】
この実施例１における背面投写型表示装置は、図１に示すように、映像光を生成する光学エンジン２と、その映像光が照射されて像が形成されるスクリーン８と、光学エンジン２から出射された映像光をスクリーン８に導く投写光学系と、これらを一体に保持する筐体１とを備えている。
【００２０】
投写光学系は、拡大投写及び結像性能を持つ同一軸上に配置された非球面反射ミラーからなる第１ないし第４の反射ミラー３、４、５、６と、折り返しのために光軸と垂直に配設された平面反射ミラーからなる第５の反射ミラー７と、で構成される。
【００２１】
この実施例１の特徴は、拡大投写及び結像性能を２枚の凸面形状の非球面反射ミラーと１枚の凹面形状の非球面反射ミラーで構成していたものを最適なパワー配分により３枚の非球面反射ミラー及び一枚の球面反射ミラーに分割したことである。
【００２２】
第１の反射ミラー３の反射面は非球面の凹面形状をなし、その反射面が光学エンジン２における映像光の出射と対向するように配置されている。第２の反射ミラー４は球面の凸面形状をなし、筐体１内において第１の反射ミラー３と対向する位置に配置されている。第３の反射ミラー５は非球面の凸面形状をなし、筐体１内において第２の反射ミラー４と対向する位置に配置されている。第４の反射ミラー６は第３の反射ミラー５同様非球面の凸面形状をなし、第３の反射ミラー５とスクリーン８との間に配置されている。第５の反射ミラー７は平板形状をなし、第３の反射ミラー５の上方においてスクリーン８と平行に配置されている。
【００２３】
光学エンジン２は、図２に示すように、いわゆる三板式のものであり、リフレクタ２１ａを有するメタルハライドランプ２１と、赤色に対応する波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過する第１のダイクロイックミラー２２と緑色に対応する波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過する第２のダイクロイックミラー２３と、これら第１及び第２のダイクロイックミラー２２、２３にて色分離された各色光を映像情報に基づいて光学的に変調する第１ないし第３の液晶パネル２７ｒ、２７ｇ、２７ｂと、これら第１ないし第３の液晶パネル２７ｒ、２７ｇ、２７ｂにて変調された各色光を合成するダイクロイックプリズム２８と、を備えている。
【００２４】
そして、メタルハライドランプ２１から出射された白色光は、リフレクタ２１ａにて反射され、ＵＶ／ＩＲフィルタ（図示省略）にて紫外線及び赤外線が除去された後、第１のダイクロイックミラー２２に対して４５度の角度で照射される。
【００２５】
第１のダイクロイックミラー２２では、照射された白色光のうち赤色成分の光（以下、赤色光と称する）が選択的に反射される。反射された赤色光は、第１の反射ミラー２４にて反射された後、第１の液晶パネル２７ｒに照射される。この赤色光は、第１の液晶パネル２７ｒで、赤色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用のダイクロイックプリズム２８に入射される。
【００２６】
一方、第１のダイクロイックミラー２２を透過した残りの色成分の光は、第２のダイクロイックミラー２３に対して４５度の角度で照射される。
【００２７】
第２のダイクロイックミラー２３では、照射された色光のうち緑色成分の光（以下、緑色光と称する）が選択的に反射されて、第２の液晶パネル２７ｇに照射される。この緑色光は、第２の液晶パネル２７ｇで、緑色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用のダイクロイックプリズム２８に入射される。
【００２８】
また、第２のダイクロイックミラー２３を透過した青色成分の光（以下、青色光と称する）は、第２及び第３のミラー２５、２６にて順次反射された後、第３の液晶パネル２７ｂに照射される。第３の液晶パネル２７ｂでは、青色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用ダイクロイックプリズム２８に照射される。
【００２９】
そして、ダイクロイックプリズム２８に入射した各色光が色合成され、カラーの映像光として出射される。
【００３０】
ダイクロイックプリズム２８から出射された映像光は、図１に示すように、右斜め上方に向けて出射され、非球面凹形状の第１の反射ミラー３に照射される。第１の反射ミラー３に照射された映像光は、球面凸形状の第２反射ミラー４、非球面凸形状の第３反射ミラー５、非球面凸形状の第４の反射ミラー６にて順次反射されて、平板形状の第５の反射ミラー７に照射される。このとき、第５の反射ミラー７に照射された映像光は、第１ないし第４の反射ミラー３〜６に応じたレンズ作用により映像光の非点収差やコマ収差などの収差補正が行われると同時に、拡大されている。そして、第５の反射ミラー７にて反射された映像光は、スクリーン８の裏面側に照射されて、そこに像が形成される。
【００３１】
スクリーン８は、図４に示すように、アクリル樹脂からなるフレネルレンズスクリーン８１とレンチキュラレンズスクリーン８２とから構成されている。フレネルレンズスクリーン８１は、映像光の入射側の面がフラットに形成され、出射側の面に複数の輪体状の突起が形成されたものである。レンチキュラレンズスクリーン８２は、映像光の入射側の面がフラットに形成され、出射側の面に複数の蒲鉾形状の突起が形成されたものである。
【００３２】
そして、第５のミラー７にて反射された映像光は、フレネルレンズスクリーン８１の裏面に対し斜めに照射された後、そのレンズ作用により角度が修正されて出射される。フレネルレンズから出射された映像光は、レンチキュラレンズスクリーン８２の裏面に照射され、その拡散作用により像が形成される。
【００３３】
上述したように、３枚の非球面ミラー構成の場合、第１ミラーと第２ミラー間を通過する光束が光学エンジン部２の上部と近接するために、画像形成部保持機構と干渉する可能性があり、これが機構設計及びミラー光学系設計上の制約となっていた。
【００３４】
そこで、この実施例１においては、投写ミラー部の性能を維持しながら、最適なパワー配分により反射ミラーを４枚構成とし、前記課題を解決している。上記課題を実現する為の制限条件を以下に示す。
【００３５】
Ｄ／Ｈ≦０．６５ …（１）
３．２≦ｆ123／ｆａ≦４．３ …（２）
ｄ１＋ｄ２≦Ｄ …（３）
ここで、
Ｄ：背面ミラーからスクリーン間距離
Ｈ：スクリーン高さ
ｆ123：第１，第２，第３の反射ミラーの合成焦点距離
ｆａ：全焦点距離（第１〜第４の反射ミラーの合成焦点距離）
ｄ１：第１の反射ミラー〜第２の反射ミラー間距離
ｄ２：第２の反射ミラー〜第３の反射ミラー間距離
【００３６】
上記の条件式（１）、（２）はこの投写ミラー方式の薄型化を可能とするものである。条件式（３）は第１、第２、第３の反射ミラー３、４、５を近接することにより、一体保持可能な配置とするものである。
【００３７】
上記した構成により、３つの反射ミラー３、４、５が近接した配置となるため、図３に示すような一体型支持機構３０を用いることが可能となる。支持本体３０に第１の反射ミラー３、第２の反射ミラー４、第３の反射ミラー５の３つの反射ミラーを固定する。
【００３８】
支持本体３０は、光学エンジン２からの光束を通す窓部３１を有している。この窓部に対向して光束が取り込まれる位置に非球面凹面形状を有する第１の反射ミラー３を取り付けるための支持部３０ａが設けられている。この第１の反射ミラー３と対向して配置され、前記光学エンジン２の上部に位置するように、球面凸面形状を有する第２の反射ミラー４を取り付ける支持部３０ｂが設けられている。この第２の反射ミラー４と対向して配置された非球面凸面形状を有する第３の反射ミラー５を取り付ける支持部３０ｃが設けられている。
【００３９】
この支持本体３０の各支持部３０ａ、３０ｂ、３０ｃにそれぞれ３つの反射ミラー３、４、５を固定することで、各ミラーが精度良く取り付けられる。
【００４０】
このように、支持本体３０を用いることは、装置の組み立て効率及び反射ミラーの取り付け位置精度維持のために有利である。
【００４１】
また、この構成により、第１の反射ミラー３からの反射光を光学エンジン２に到達する直前に第２の反射ミラー４で再び反射するため、光学エンジン２上部を通過する光束が更に上方へ移動し、光学エンジン２上部の機構クリアランスが大幅に確保できる。一般的に光学エンジン２には画像形成素子を取り付けるための調整機構などが備えられ、多くは光学エンジン２の上部に突出している。本実施例１により前記調整機構等の機構設計、及び光束を制御し干渉回避を考慮した反射ミラー設計において有利である。
【００４２】
また、図３の一体型保持機構上部に透明材質の防塵板を配置することにより光路を遮ることなく、ほこり等の付着による映像のコントラスト低下を防ぐことが可能となる。
【００４３】
また、本実施例１において、これまで曲面反射ミラー形状について言及しなかったが、本来ミラー形状は光束を反射させる有効なエリアサイズであればよいが、反射ミラーの加工上、矩形であるよりは円形状である方がコスト的には望ましい。
【００４４】
以上、この発明の実施形態について述べたが、この発明に基づき設計された図１の具体的な結像系の構成データを図５に示す。ｆａは全系の焦点距離、ｄ１、ｄ２、ｄ３は各第１〜第２、第２〜第３、第３〜第４の反射ミラーの中心の直線距離である。各面データにおいて面番号は各第１、２、３、４の反射ミラーに対応しており、ｆは各ミラーの焦点距離である。またＫ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは非球面反射ミラー形状を表す数式１の非球面式の各係数に対応する。この図５に示すものは、ｆａ＝１０．６、ｄ１＝７４．５、ｄ２＝１０４．５、ｄ３＝２５２．５、ＦNo＝６．３とした場合の構成データである。
【数１】
【００４５】
以上説明したように、この実施例１によれば、反射型結像光学系を備えた背面投写型表示装置において、反射ミラー間を反射する光束と光学エンジンとの干渉を回避することが可能となる。また、光学エンジン近傍の反射ミラーとその前後で構成する反射ミラーを一体保持することにより、装置の組み立て効率や反射ミラーの取り付け精度の向上及び防塵機構の配置が可能となる。
【００４６】
（実施例２）
図６はこの発明の実施例２に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【００４７】
本実施例２における背面投写型表示装置は、図６に示すように、映像光を生成する光学エンジン２と、その映像光が照射されて像が形成されるスクリーン８と、光学エンジン２から出射された映像光をスクリーン８に導く投写光学系と、これらを一体に保持する筐体１とを備えている。
【００４８】
投写光学系は、第１番目、第２番目及び第３番目の反射ミラー３ａ、５ａ、６ａと、補助レンズ９とから構成されている。
【００４９】
第１番目の反射ミラー３ａの反射面は球面の凹面形状をなし、その反射面が光学エンジン２における映像光の出射と対向するように配置されている。第２番目の反射ミラー５ａ（実施例１の第３の反射ミラー５に相当）は非球面の凸面形状をなし、筐体１内において第１の反射ミラー３ａと対向する位置に配置されている。第３番目の反射ミラー６ａ（実施例１の第４の反射ミラー６に相当）は第２番目の反射ミラー５ａ同様非球面の凸面形状をなし、筐体１内において第１の反射ミラー３ａとスクリーン８との間に配置されている。第４番目の反射ミラー７（実施例１の第５の反射ミラー７に相当）は平板形状をなし、第２番目の反射ミラー５ａの上方においてスクリーン８と平行に配置されている。
【００５０】
光学エンジン２は、上記した実施例１と同様図２に示すように、いわゆる三板式のものである。
【００５１】
ダイクロイックプリズム２８から出射された映像光は、図６に示すように、左斜め上方に向けて出射され、非球面形状の補助レンズ９を透過して、球面凹形状の反射ミラー３ａに照射される。第１番目の反射ミラー３ａに照射された映像光は、非球面凸形状の第２番目及び第３番目の反射ミラー５ａ、６ａにて順次反射されて、平板形状の第４番目の反射ミラー７に照射される。このとき、第４番目の反射ミラー７に照射された映像光は、第１番目、第２番目、第３番目の反射ミラー３ａ、５ａ、６ａと補助レンズ９の形状に応じたレンズ作用により映像光の非点収差やコマ収差などの収差補正が行われると同時に、拡大されている。ここでは、図７に示すような光学的構成を有するように、第１番目、第２番目、第３番目の反射ミラー３ａ、５ａ、６ａと補助レンズ９とが設計されている。
【００５２】
そして、第４番目の反射ミラー７にて反射された映像光は、スクリーン８の裏面側に照射されて、そこに像が形成される。
【００５３】
第４番目の反射ミラー７にて反射された映像光は、フレネルレンズスクリーン８１の裏面に対し斜めに照射された後、そのレンズ作用により角度が修正されて出射される。フレネルレンズから出射された映像光は、レンチキュラレンズスクリーン８２の裏面に照射され、その拡散作用により像が形成される。
【００５４】
このように、本実施例２によれば、最も面精度の厳しい第１番目の反射ミラー３ａに求められる非球面成分を補助レンズ９にもたせたため、第１番目の反射ミラー３ａを研磨などにより精度よく形成することが可能となる。
【００５５】
また、光学エンジン２から出射された後順次拡大されていく映像光の中で、光束の細い光学エンジン２と第１番目の反射ミラー３ａとの間に補助レンズ９を配置したため、補助レンズ９を比較的小さな形状とすることができ、研磨などにより精度よく形成することが可能となる。
【００５６】
なお、本実施例２においては、投写光学系として、球面凹形状の第１番目の反射ミラー３ａ及びそれを補助する非球面形状の補助レンズ９と、非球面凸形状の第２番目及び第３番目の反射ミラー５ａ、６ａとを用いて構成したが、それに限定されることなく、３枚以上の曲面反射ミラーを用いてもよい。
【００５７】
また、本実施例２においては、第１番目の反射ミラー３ａの球面成分を補助するために補助レンズ９を光学エンジン２と第１番目の反射ミラー３ａとの間に配置したが、第１番目の反射ミラー３ａと第２番目の反射ミラー５ａとの間に配置してもよいし、両方に配置してもよい。
【００５８】
この実施例２によれば、面精度の厳しい曲面反射ミラーに求められる非球面成分を補助レンズにもたせたために、その曲面反射ミラーを研磨などにより精度よく形成することができ、装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５９】
次に、実施例１を５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置に適用した場合と、実施例１の第１ないし第３の反射ミラー３、４、５が有する拡大投写及び結像性能をレンズで構成した光学エンジンを用いて構成した５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置の寸法の関係につき説明する。図８は、実施例１を５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置に適用した場合の概略断面図、図９はレンズで構成した光学エンジンを用いて構成した５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置の概略断面図である。図９に示すように、第１ないし第３の反射ミラー３、４、５が有する拡大投写及び結像性能をレンズで構成した光学エンジン２ａからの映像光を平面反射ミラー２ｂで反射させ、非球面凸形状の第４の反射ミラー６にて反射させて、平板形状の第５の反射ミラー７に照射する。そして、第５の反射ミラー７にて反射された映像光は、スクリーン８の裏面側に照射されて、そこに像が形成される。この図８に示す背面投写型表示装置と図９に示す背面投写型表示装置において、奥行きを３２０ｍｍと同じにした場合、図８に示す構成のものにおいては、高さが１４００ｍｍになるのに対して、図９に示すものにおいては、高さが１６００ｍｍになる。このように、４枚の反射ミラーで構成したこの実施例１のものの方が小型化が図れる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、映像投写装置（光学エンジン）からの投影映像をスクリーンの背面側で受け、スクリーンの正面側に位置する観察者に向けて映像光を発するようにした薄型の表示装置に用いるのに適しており、大型で薄型のディスプレイ装置、大型で薄型のテレビジョン装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図２】 図１の背面投写型表示装置における光学エンジンの概略構成を示す構成図である。
【図３】 第１から第３の反射ミラーを一体に支持部材に保持した状態の一例を示す斜視図である。
【図４】 図１の背面投写型表示装置におけるスクリーンの構成を表す拡大断面図である。
【図５】 図１の背面投写型表示装置における反射ミラーの光学的構成を示す表図である。
【図６】 この発明の実施例２に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図７】 図６の背面投写型表示装置における反射ミラーと補助レンズの光学的構成を示す表図である。
【図８】 実施例１を５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置に適用した場合の概略断面図である。
【図９】 レンズで構成した光学エンジンを用いて構成した５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置の概略断面図である。
【図１０】 従来の背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【符号の説明】
２ 光学エンジン
３ 第１の反射ミラー
４ 第２の反射ミラー
５ 第３の反射ミラー
６ 第４の反射ミラー
７ 平面反射ミラー
８ スクリーン
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像投写装置（光学エンジン）からの投影映像をスクリーンの背面側で受け、スクリーンの正面側に位置する観察者に向けて映像光を発するようにした背面投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の背面投写型表示装置を示した概略構成図である。この背面投写型表示装置は、筺体１０１内に配置された映像投写装置（光学エンジン）１０２、投影レンズ１０３、反射ミラー１０４及び透過型の拡散スクリーン１０５により構成されている。映像投写装置１０２から出射された投影映像光は、投影レンズ１０３によって拡大投影され、反射ミラー１０４により反射され、透過型の拡散スクリーン１０５の背面側に入射される。観察者は、拡散スクリーン１０５の正面位置で映像を見ることができる。この種の背面投写型表示装置は、ブラウン管を画面とする構造に比べて、大画面化が容易であるという利点を有している。
【０００３】
上記構成において、大画面化を実現するためには、大きな拡大投写率を有する投影レンズ１０３を使用するか、あるいは映像投写装置１０２からスクリーン１０５間での光路距離を長くする必要がある。現状では投影レンズによる拡大投写には限界があり、また、拡大投写率の大きな投影レンズを設けた場合、反射ミラーの配置構成によっては筺体１０１の奥行きが大きくなり、薄型化が困難になるという問題を招来する。更に、映像投写装置１０２からスクリーン１０５までの光路距離を長くする場合には、同様に筺体１０１の奥行きが大きくなり薄型化できないという問題があった。
【０００４】
一方、従来の背面投写型表示装置の一例として、特開平１０−１１１４５８号公報（Ｉｎｔ．Ｃｌ Ｇ０２Ｂ１７／００）には、３枚の曲面形状の反射ミラーから構成される結像系を備えたものが記載されている。
【０００５】
この結像系は、球面凹形状の反射面を有する第１の反射ミラーと、非球面凸形状の反射面を有する第２の反射ミラーと、非球面凸形状の反射面を有する第３の反射ミラーとから構成されており、液晶パネルにて光学的に変調された映像光が、第１〜第３の反射ミラーにて順次反射されてスクリーンに照射される。
【０００６】
これにより、第１〜第３の反射ミラーにより光路が折りたたまれるため、薄型化を図ることが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、更なる薄型化を図ることを目的に、映像光をスクリーンに対して斜め、すなわち、映像光の主光線をスクリーンの法線に対して傾けて照射させる構成とする場合には、第２及び第３の反射ミラーの非球面成分だけでは非点収差やコマ収差などの収差を補正するに十分なパワー配置を行うことが困難になる。
【０００８】
また、前記第１〜第３の反射ミラーからなる結像投写ミラー部は一般的な投写レンズと同様の作用を持つ光学部品であるため、本装置の組み立て工程での調整作業効率、各ミラー取り付け位置精度の保持及び、防塵効果を考えた場合、各ミラー間隔を短縮させ、一体型支持体にて保持することが望ましい。
【０００９】
しかしながら、各第１〜第３の反射ミラーは装置の筐体前面あるいは背面に近接して設置されるため、各反射ミラーを一体型機構で保持することを鑑みた場合、保持機構が大型化するため一体型機構を用いた保持並びに防塵のための機構の配置は困難であった。
【００１０】
例えば、光学エンジン内に配置される映像表示用液晶パネルを対角サイズ１インチ前後のものを用い、５０インチのスクリーンに拡大投写を行う背面投写型表示装置では、各反射ミラーパワー配置及びＭＴＦ等の結像性能を考慮したときの各反射ミラー間隔は２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度となるため、各反射ミラーの一体型保持が困難である。更に、背面投写型表示装置の組み立て時の効率、ミラー取り付け精度の維持及び防塵効果を考えた場合、問題があった。
【００１１】
さらに、一般的に反射ミラーを組み合わせた反射結像光学系における最大の問題の１つに、反射光束による装置内部材との干渉という点がある。３枚の反射ミラー構成の場合、第１の反射ミラーと第２の反射ミラー間を通過する光束が光学エンジン部上部と近接するため前記画像形成部保持機構と干渉する可能性があり、これが機構設計及びミラー光学系設計上の制約となっていた。
【００１２】
この発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものにして、表示装置自体の奥行きの薄型化を図ることを目的とする。
【００１３】
さらに、この発明は、映像光が光学エンジン等に遮られることなく拡大投写系に与えることができる背面投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また、この発明は、第１の反射ミラーを製造の困難な非球面形状にすることなく、スクリーンに対する斜め投写を実現し、薄型化を図ることが可能な背面投写型表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、光源を含む照明部からの光束を空間的に強度変調することにより映像情報を形成する画像形成部を備える光学エンジン部と、この光学エンジン部からの光束を取り込むために光学エンジン部に対向して配置された凹面形状を有する第１の反射ミラーと、この第１の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第２の反射ミラーと、この第２の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第３の反射ミラーと、この第３の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第４の反射ミラーと、第４の反射ミラーと対向して配置された平面反射ミラーと、前記平面反射ミラーからの画像を表示するためのスクリーンと、を備え、前記第２の反射ミラーを前記光学エンジンより第１の反射ミラー側で且つ光学エンジン部の上部近傍に設置するとともに、前記第１、第２、第３の反射ミラーを一体型の支持機構によって保持することを特徴とする。
【００１６】
上記したように、この発明は、光学エンジンの上部近傍位置に新たな曲面ミラーを設置し、全４枚の曲面ミラー構成としたので、ミラー間を反射する光束と前記光学エンジンとの干渉を回避することが可能となる。また、新たに設置した光学エンジン近傍のミラーとその前後を構成するミラーを一体型機構により保持することにより、装置の組み立て効率、ミラー取り付け精度の向上、防塵作用が図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明を添付の図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１はこの発明の背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図、図２は図１の背面投写型表示装置における光学エンジンの概略構成を示す構成図、図３は、第１から第３の反射ミラーを一体に支持部材に保持した状態の一例を示す斜視図、図４は図１の背面投写型表示装置におけるスクリーンの構成を表す拡大断面図である。
【００１９】
この実施例１における背面投写型表示装置は、図１に示すように、映像光を生成する光学エンジン２と、その映像光が照射されて像が形成されるスクリーン８と、光学エンジン２から出射された映像光をスクリーン８に導く投写光学系と、これらを一体に保持する筐体１とを備えている。
【００２０】
投写光学系は、拡大投写及び結像性能を持つ同一軸上に配置された非球面反射ミラーからなる第１ないし第４の反射ミラー３、４、５、６と、折り返しのために光軸と垂直に配設された平面反射ミラーからなる第５の反射ミラー７と、で構成される。
【００２１】
この実施例１の特徴は、拡大投写及び結像性能を２枚の凸面形状の非球面反射ミラーと１枚の凹面形状の非球面反射ミラーで構成していたものを最適なパワー配分により３枚の非球面反射ミラー及び一枚の球面反射ミラーに分割したことである。
【００２２】
第１の反射ミラー３の反射面は非球面の凹面形状をなし、その反射面が光学エンジン２における映像光の出射と対向するように配置されている。第２の反射ミラー４は球面の凸面形状をなし、筐体１内において第１の反射ミラー３と対向する位置に配置されている。第３の反射ミラー５は非球面の凸面形状をなし、筐体１内において第２の反射ミラー４と対向する位置に配置されている。第４の反射ミラー６は第３の反射ミラー５同様非球面の凸面形状をなし、第３の反射ミラー５とスクリーン８との間に配置されている。第５の反射ミラー７は平板形状をなし、第３の反射ミラー５の上方においてスクリーン８と平行に配置されている。
【００２３】
光学エンジン２は、図２に示すように、いわゆる三板式のものであり、リフレクタ２１ａを有するメタルハライドランプ２１と、赤色に対応する波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過する第１のダイクロイックミラー２２と緑色に対応する波長域の光を選択的に反射し、それ以外の波長域の光を透過する第２のダイクロイックミラー２３と、これら第１及び第２のダイクロイックミラー２２、２３にて色分離された各色光を映像情報に基づいて光学的に変調する第１ないし第３の液晶パネル２７ｒ、２７ｇ、２７ｂと、これら第１ないし第３の液晶パネル２７ｒ、２７ｇ、２７ｂにて変調された各色光を合成するダイクロイックプリズム２８と、を備えている。
【００２４】
そして、メタルハライドランプ２１から出射された白色光は、リフレクタ２１ａにて反射され、ＵＶ／ＩＲフィルタ（図示省略）にて紫外線及び赤外線が除去された後、第１のダイクロイックミラー２２に対して４５度の角度で照射される。
【００２５】
第１のダイクロイックミラー２２では、照射された白色光のうち赤色成分の光（以下、赤色光と称する）が選択的に反射される。反射された赤色光は、第１の反射ミラー２４にて反射された後、第１の液晶パネル２７ｒに照射される。この赤色光は、第１の液晶パネル２７ｒで、赤色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用のダイクロイックプリズム２８に入射される。
【００２６】
一方、第１のダイクロイックミラー２２を透過した残りの色成分の光は、第２のダイクロイックミラー２３に対して４５度の角度で照射される。
【００２７】
第２のダイクロイックミラー２３では、照射された色光のうち緑色成分の光（以下、緑色光と称する）が選択的に反射されて、第２の液晶パネル２７ｇに照射される。この緑色光は、第２の液晶パネル２７ｇで、緑色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用のダイクロイックプリズム２８に入射される。
【００２８】
また、第２のダイクロイックミラー２３を透過した青色成分の光（以下、青色光と称する）は、第２及び第３のミラー２５、２６にて順次反射された後、第３の液晶パネル２７ｂに照射される。第３の液晶パネル２７ｂでは、青色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、色合成用ダイクロイックプリズム２８に照射される。
【００２９】
そして、ダイクロイックプリズム２８に入射した各色光が色合成され、カラーの映像光として出射される。
【００３０】
ダイクロイックプリズム２８から出射された映像光は、図１に示すように、右斜め上方に向けて出射され、非球面凹形状の第１の反射ミラー３に照射される。第１の反射ミラー３に照射された映像光は、球面凸形状の第２反射ミラー４、非球面凸形状の第３反射ミラー５、非球面凸形状の第４の反射ミラー６にて順次反射されて、平板形状の第５の反射ミラー７に照射される。このとき、第５の反射ミラー７に照射された映像光は、第１ないし第４の反射ミラー３〜６に応じたレンズ作用により映像光の非点収差やコマ収差などの収差補正が行われると同時に、拡大されている。そして、第５の反射ミラー７にて反射された映像光は、スクリーン８の裏面側に照射されて、そこに像が形成される。
【００３１】
スクリーン８は、図４に示すように、アクリル樹脂からなるフレネルレンズスクリーン８１とレンチキュラレンズスクリーン８２とから構成されている。フレネルレンズスクリーン８１は、映像光の入射側の面がフラットに形成され、出射側の面に複数の輪体状の突起が形成されたものである。レンチキュラレンズスクリーン８２は、映像光の入射側の面がフラットに形成され、出射側の面に複数の蒲鉾形状の突起が形成されたものである。
【００３２】
そして、第５のミラー７にて反射された映像光は、フレネルレンズスクリーン８１の裏面に対し斜めに照射された後、そのレンズ作用により角度が修正されて出射される。フレネルレンズから出射された映像光は、レンチキュラレンズスクリーン８２の裏面に照射され、その拡散作用により像が形成される。
【００３３】
上述したように、３枚の非球面ミラー構成の場合、第１ミラーと第２ミラー間を通過する光束が光学エンジン部２の上部と近接するために、画像形成部保持機構と干渉する可能性があり、これが機構設計及びミラー光学系設計上の制約となっていた。
【００３４】
そこで、この実施例１においては、投写ミラー部の性能を維持しながら、最適なパワー配分により反射ミラーを４枚構成とし、前記課題を解決している。上記課題を実現する為の制限条件を以下に示す。
【００３５】
Ｄ／Ｈ≦０．６５ …（１）
３．２≦ｆ123／ｆａ≦４．３ …（２）
ｄ１＋ｄ２≦Ｄ …（３）
ここで、
Ｄ：背面ミラーからスクリーン間距離
Ｈ：スクリーン高さ
ｆ123：第１，第２，第３の反射ミラーの合成焦点距離
ｆａ：全焦点距離（第１〜第４の反射ミラーの合成焦点距離）
ｄ１：第１の反射ミラー〜第２の反射ミラー間距離
ｄ２：第２の反射ミラー〜第３の反射ミラー間距離
【００３６】
上記の条件式（１）、（２）はこの投写ミラー方式の薄型化を可能とするものである。条件式（３）は第１、第２、第３の反射ミラー３、４、５を近接することにより、一体保持可能な配置とするものである。
【００３７】
上記した構成により、３つの反射ミラー３、４、５が近接した配置となるため、図３に示すような一体型支持機構３０を用いることが可能となる。支持本体３０に第１の反射ミラー３、第２の反射ミラー４、第３の反射ミラー５の３つの反射ミラーを固定する。
【００３８】
支持本体３０は、光学エンジン２からの光束を通す窓部３１を有している。この窓部に対向して光束が取り込まれる位置に非球面凹面形状を有する第１の反射ミラー３を取り付けるための支持部３０ａが設けられている。この第１の反射ミラー３と対向して配置され、前記光学エンジン２の上部に位置するように、球面凸面形状を有する第２の反射ミラー４を取り付ける支持部３０ｂが設けられている。この第２の反射ミラー４と対向して配置された非球面凸面形状を有する第３の反射ミラー５を取り付ける支持部３０ｃが設けられている。
【００３９】
この支持本体３０の各支持部３０ａ、３０ｂ、３０ｃにそれぞれ３つの反射ミラー３、４、５を固定することで、各ミラーが精度良く取り付けられる。
【００４０】
このように、支持本体３０を用いることは、装置の組み立て効率及び反射ミラーの取り付け位置精度維持のために有利である。
【００４１】
また、この構成により、第１の反射ミラー３からの反射光を光学エンジン２に到達する直前に第２の反射ミラー４で再び反射するため、光学エンジン２上部を通過する光束が更に上方へ移動し、光学エンジン２上部の機構クリアランスが大幅に確保できる。一般的に光学エンジン２には画像形成素子を取り付けるための調整機構などが備えられ、多くは光学エンジン２の上部に突出している。本実施例１により前記調整機構等の機構設計、及び光束を制御し干渉回避を考慮した反射ミラー設計において有利である。
【００４２】
また、図３の一体型保持機構上部に透明材質の防塵板を配置することにより光路を遮ることなく、ほこり等の付着による映像のコントラスト低下を防ぐことが可能となる。
【００４３】
また、本実施例１において、これまで曲面反射ミラー形状について言及しなかったが、本来ミラー形状は光束を反射させる有効なエリアサイズであればよいが、反射ミラーの加工上、矩形であるよりは円形状である方がコスト的には望ましい。
【００４４】
以上、この発明の実施形態について述べたが、この発明に基づき設計された図１の具体的な結像系の構成データを図５に示す。ｆａは全系の焦点距離、ｄ１、ｄ２、ｄ３は各第１〜第２、第２〜第３、第３〜第４の反射ミラーの中心の直線距離である。各面データにおいて面番号は各第１、２、３、４の反射ミラーに対応しており、ｆは各ミラーの焦点距離である。またＫ、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは非球面反射ミラー形状を表す数式１の非球面式の各係数に対応する。この図５に示すものは、ｆａ＝１０．６、ｄ１＝７４．５、ｄ２＝１０４．５、ｄ３＝２５２．５、ＦNo＝６．３とした場合の構成データである。
【数１】
以上説明したように、この実施例１によれば、反射型結像光学系を備えた背面投写型表示装置において、反射ミラー間を反射する光束と光学エンジンとの干渉を回避することが可能となる。また、光学エンジン近傍の反射ミラーとその前後で構成する反射ミラーを一体保持することにより、装置の組み立て効率や反射ミラーの取り付け精度の向上及び防塵機構の配置が可能となる。
【００４６】
（実施例２）
図６はこの発明の実施例２に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【００４７】
本実施例２における背面投写型表示装置は、図６に示すように、映像光を生成する光学エンジン２と、その映像光が照射されて像が形成されるスクリーン８と、光学エンジン２から出射された映像光をスクリーン８に導く投写光学系と、これらを一体に保持する筐体１とを備えている。
【００４８】
投写光学系は、第１番目、第２番目及び第３番目の反射ミラー３ａ、５ａ、６ａと、補助レンズ９とから構成されている。
【００４９】
第１番目の反射ミラー３ａの反射面は球面の凹面形状をなし、その反射面が光学エンジン２における映像光の出射と対向するように配置されている。第２番目の反射ミラー５ａ（実施例１の第３の反射ミラー５に相当）は非球面の凸面形状をなし、筐体１内において第１の反射ミラー３ａと対向する位置に配置されている。第３番目の反射ミラー６ａ（実施例１の第４の反射ミラー６に相当）は第２番目の反射ミラー５ａ同様非球面の凸面形状をなし、筐体１内において第１の反射ミラー３ａとスクリーン８との間に配置されている。第４番目の反射ミラー７（実施例１の第５の反射ミラー７に相当）は平板形状をなし、第２番目の反射ミラー５ａの上方においてスクリーン８と平行に配置されている。
【００５０】
光学エンジン２は、上記した実施例１と同様図２に示すように、いわゆる三板式のものである。
【００５１】
ダイクロイックプリズム２８から出射された映像光は、図６に示すように、左斜め上方に向けて出射され、非球面形状の補助レンズ９を透過して、球面凹形状の反射ミラー３ａに照射される。第１番目の反射ミラー３ａに照射された映像光は、非球面凸形状の第２番目及び第３番目の反射ミラー５ａ、６ａにて順次反射されて、平板形状の第４番目の反射ミラー７に照射される。このとき、第４番目の反射ミラー７に照射された映像光は、第１番目、第２番目、第３番目の反射ミラー３ａ、５ａ、６ａと補助レンズ９の形状に応じたレンズ作用により映像光の非点収差やコマ収差などの収差補正が行われると同時に、拡大されている。ここでは、図７に示すような光学的構成を有するように、第１番目、第２番目、第３番目の反射ミラー３ａ、５ａ、６ａと補助レンズ９とが設計されている。
【００５２】
そして、第４番目の反射ミラー７にて反射された映像光は、スクリーン８の裏面側に照射されて、そこに像が形成される。
【００５３】
第４番目の反射ミラー７にて反射された映像光は、フレネルレンズスクリーン８１の裏面に対し斜めに照射された後、そのレンズ作用により角度が修正されて出射される。フレネルレンズから出射された映像光は、レンチキュラレンズスクリーン８２の裏面に照射され、その拡散作用により像が形成される。
【００５４】
このように、本実施例２によれば、最も面精度の厳しい第１番目の反射ミラー３ａに求められる非球面成分を補助レンズ９にもたせたため、第１番目の反射ミラー３ａを研磨などにより精度よく形成することが可能となる。
【００５５】
また、光学エンジン２から出射された後順次拡大されていく映像光の中で、光束の細い光学エンジン２と第１番目の反射ミラー３ａとの間に補助レンズ９を配置したため、補助レンズ９を比較的小さな形状とすることができ、研磨などにより精度よく形成することが可能となる。
【００５６】
なお、本実施例２においては、投写光学系として、球面凹形状の第１番目の反射ミラー３ａ及びそれを補助する非球面形状の補助レンズ９と、非球面凸形状の第２番目及び第３番目の反射ミラー５ａ、６ａとを用いて構成したが、それに限定されることなく、３枚以上の曲面反射ミラーを用いてもよい。
【００５７】
また、本実施例２においては、第１番目の反射ミラー３ａの球面成分を補助するために補助レンズ９を光学エンジン２と第１番目の反射ミラー３ａとの間に配置したが、第１番目の反射ミラー３ａと第２番目の反射ミラー５ａとの間に配置してもよいし、両方に配置してもよい。
【００５８】
この実施例２によれば、面精度の厳しい曲面反射ミラーに求められる非球面成分を補助レンズにもたせたために、その曲面反射ミラーを研磨などにより精度よく形成することができ、装置の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５９】
次に、実施例１を５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置に適用した場合と、実施例１の第１ないし第３の反射ミラー３、４、５が有する拡大投写及び結像性能をレンズで構成した光学エンジンを用いて構成した５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置の寸法の関係につき説明する。図８は、実施例１を５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置に適用した場合の概略断面図、図９はレンズで構成した光学エンジンを用いて構成した５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置の概略断面図である。図９に示すように、第１ないし第３の反射ミラー３、４、５が有する拡大投写及び結像性能をレンズで構成した光学エンジン２ａからの映像光を平面反射ミラー２ｂで反射させ、非球面凸形状の第４の反射ミラー６にて反射させて、平板形状の第５の反射ミラー７に照射する。そして、第５の反射ミラー７にて反射された映像光は、スクリーン８の裏面側に照射されて、そこに像が形成される。この図８に示す背面投写型表示装置と図９に示す背面投写型表示装置において、奥行きを３２０ｍｍと同じにした場合、図８に示す構成のものにおいては、高さが１４００ｍｍになるのに対して、図９に示すものにおいては、高さが１６００ｍｍになる。このように、４枚の反射ミラーで構成したこの実施例１のものの方が小型化が図れる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、映像投写装置（光学エンジン）からの投影映像をスクリーンの背面側で受け、スクリーンの正面側に位置する観察者に向けて映像光を発するようにした薄型の表示装置に用いるのに適しており、大型で薄型のディスプレイ装置、大型で薄型のテレビジョン装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施例１に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図２】 図１の背面投写型表示装置における光学エンジンの概略構成を示す構成図である。
【図３】 第１から第３の反射ミラーを一体に支持部材に保持した状態の一例を示す斜視図である。
【図４】 図１の背面投写型表示装置におけるスクリーンの構成を表す拡大断面図である。
【図５】 図１の背面投写型表示装置における反射ミラーの光学的構成を示す表図である。
【図６】 この発明の実施例２に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【図７】 図６の背面投写型表示装置における反射ミラーと補助レンズの光学的構成を示す表図である。
【図８】 実施例１を５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置に適用した場合の概略断面図である。
【図９】 レンズで構成した光学エンジンを用いて構成した５０インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置の概略断面図である。
【図１０】 従来の背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。
【符号の説明】
２ 光学エンジン
３ 第１の反射ミラー
４ 第２の反射ミラー
５ 第３の反射ミラー
６ 第４の反射ミラー
７ 平面反射ミラー
８ スクリーン
Claims (1)
- 光源を含む照明部からの光束を空間的に強度変調することにより映像情報を形成する画像形成部を備える光学エンジン部と、この光学エンジン部からの光束を取り込むために光学エンジン部に対向して配置された凹面形状を有する第１の反射ミラーと、この第１の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第２の反射ミラーと、この第２の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第３の反射ミラーと、この第３の反射ミラーと対向して配置された凸面形状を有する第４の反射ミラーと、第４の反射ミラーと対向して配置された平面反射ミラーと、前記平面反射ミラーからの画像を表示するためのスクリーンと、を備え、前記光学エンジン部からの光束を通す窓部と、この窓部に対向して光束が取り込まれる位置に設けられた前記第１の反射ミラーを取り付けるための第１の支持部と、前記第１の反射ミラーと対向して配置され、前記光学エンジン部の上部に位置する箇所に設けられた前記第２の反射ミラーを取り付ける第２の支持部と、前記第２の反射ミラーと対向して配置された位置に設けられた前記第３の反射ミラーを取り付ける第３の支持部とからなる一体型支持機構を有し、前記支持機構の各支持部に、前記第１、第２、第３の反射ミラーをそれぞれ固定し、前記第２の反射ミラーを前記光学エンジンより第１の反射ミラー側で且つ光学エンジン部の上部近傍に設置することを特徴とする背面投写型表示装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22125199 | 1999-08-04 | ||
| JP2000096563 | 2000-03-31 | ||
| PCT/JP2000/005277 WO2001011425A1 (fr) | 1999-08-04 | 2000-08-04 | Dispositif de projection de type retroprojecteur |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007289586A Division JP2008102536A (ja) | 1999-08-04 | 2007-11-07 | 背面投写型表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP4063538B2 true JP4063538B2 (ja) | 2008-03-19 |
Family
ID=26524185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001516020A Expired - Fee Related JP4063538B2 (ja) | 1999-08-04 | 2000-08-04 | 背面投写型表示装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6752500B1 (ja) |
| EP (1) | EP1205791A4 (ja) |
| JP (1) | JP4063538B2 (ja) |
| KR (1) | KR100726921B1 (ja) |
| CN (1) | CN1178102C (ja) |
| CA (1) | CA2381093C (ja) |
| TW (1) | TW436662B (ja) |
| WO (1) | WO2001011425A1 (ja) |
Families Citing this family (64)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003161885A (ja) * | 2001-11-29 | 2003-06-06 | Minolta Co Ltd | 斜め投影光学系 |
| DE10127620A1 (de) | 2001-06-07 | 2002-12-12 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Anordnung zum Projizieren eines mehrfarbigen Bildes auf eine Projektionsfläche |
| JP2003149744A (ja) | 2001-11-09 | 2003-05-21 | Mitsubishi Electric Corp | 画像表示システム |
| JP2004012749A (ja) * | 2002-06-06 | 2004-01-15 | Canon Inc | プロジェクタ装置 |
| US20070165192A1 (en) * | 2006-01-13 | 2007-07-19 | Silicon Optix Inc. | Reduced field angle projection display system |
| EP1512283B1 (en) * | 2002-06-12 | 2008-05-21 | Silicon Optix Inc. | Short throw image projection system and method |
| US7714943B2 (en) | 2002-06-12 | 2010-05-11 | Geo Semiconductor Inc. | Ultra-thin image projection system |
| US6984044B2 (en) * | 2002-07-30 | 2006-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Projection optical system, projection type image display apparatus, and image display system |
| US7009765B2 (en) * | 2002-08-16 | 2006-03-07 | Infocus Corporation | Wide angle lens system having a distorted intermediate image |
| US7102820B2 (en) * | 2002-08-16 | 2006-09-05 | Infocus Corporation | Flat valley fresnel lens for a display device |
| US6896375B2 (en) * | 2002-08-16 | 2005-05-24 | Infocus Corporation | Rear projection display device having multiple mirrors that are substantially parallel to a screen |
| US7175287B2 (en) * | 2002-08-16 | 2007-02-13 | Infocus Corporation | Wide angle projection lens |
| US7341353B2 (en) * | 2002-08-16 | 2008-03-11 | Infocus Corporation | Variable fresnel screen for use in projection device |
| US7150537B2 (en) | 2002-08-16 | 2006-12-19 | Infocus Corporation | Projection television device and screen |
| KR20040020330A (ko) * | 2002-08-30 | 2004-03-09 | 엘지전자 주식회사 | 투사 시스템 |
| JP4538598B2 (ja) * | 2003-01-08 | 2010-09-08 | ジーイーオー セミコンダクター インコーポレイテッド | 軸外れ投影システムおよび方法 |
| JP2004271726A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-09-30 | Seiko Epson Corp | 背面投射型表示装置 |
| JP4123025B2 (ja) * | 2003-03-28 | 2008-07-23 | コニカミノルタオプト株式会社 | 斜め投影光学系及び画像投影装置 |
| WO2004111699A1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-23 | Thomson Licensing | Objective for a projection or backprojection apparatus |
| FR2856156A1 (fr) * | 2003-06-11 | 2004-12-17 | Thomson Licensing Sa | Objectif pour appareil de projection ou de retroprojection |
| TWM245695U (en) * | 2003-07-14 | 2004-10-01 | Coretronic Corp | Rear projection display apparatus |
| US7080910B2 (en) * | 2003-08-19 | 2006-07-25 | Infocus Corporation | Method and system for a thermal architecture and user adjustable keystone in a display device |
| US7259912B2 (en) | 2004-01-06 | 2007-08-21 | Infocus Corporation | Fresnel lens having reduced distortions |
| BRPI0509037A (pt) * | 2004-03-30 | 2007-08-07 | Thomson Licensing | módulo de projeção e projetor incorporado ao mesmo |
| US7055969B2 (en) * | 2004-04-29 | 2006-06-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Reflective optical assembly |
| KR100601674B1 (ko) * | 2004-05-11 | 2006-07-14 | 삼성전자주식회사 | 화상 표시 장치 및 이를 채용한 프로젝션 ｔｖ 세트 |
| KR100612010B1 (ko) * | 2004-05-14 | 2006-08-11 | 삼성전자주식회사 | ２단 구조의 화상 형성 장치 및 이를 채용한 프로젝션ｔｖ 세트 |
| JP2006099071A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-04-13 | Konica Minolta Opto Inc | 画像投影装置 |
| KR100677138B1 (ko) * | 2004-10-05 | 2007-02-02 | 삼성전자주식회사 | 배면 투사형 프로젝터 |
| JP2006138882A (ja) * | 2004-11-10 | 2006-06-01 | Konica Minolta Opto Inc | 斜め投影光学系 |
| JP2006178406A (ja) | 2004-11-25 | 2006-07-06 | Konica Minolta Opto Inc | 投影光学系 |
| EP1681862A1 (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-19 | Inshon Inc. | Optic projecting method and structure of rear projection TV for dual projecting system |
| JP2006208553A (ja) * | 2005-01-26 | 2006-08-10 | Tohoku Univ | プロジェクタ光出射角度を限定したリアプロジェクションディスプレイ光学系 |
| JP2006285044A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Konica Minolta Opto Inc | 投射型画像表示装置 |
| US20060221309A1 (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-05 | Konica Minolta Opto, Inc. | Projection type of image displaying apparatus |
| JP4718883B2 (ja) | 2005-04-11 | 2011-07-06 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置 |
| KR20060117072A (ko) * | 2005-05-12 | 2006-11-16 | 삼성전기주식회사 | 회절형 광변조기를 이용한 배면투사형 디스플레이 장치 |
| JP2006322981A (ja) * | 2005-05-17 | 2006-11-30 | Konica Minolta Opto Inc | 投射光学系ユニット及びそれを用いた投射型画像表示装置 |
| KR20060131081A (ko) * | 2005-06-15 | 2006-12-20 | 삼성전자주식회사 | 프로젝터용 착탈식 후면 투사 장치 |
| JP4655813B2 (ja) * | 2005-08-09 | 2011-03-23 | 株式会社日立製作所 | リフレクタ及びそれを用いた投射型画像表示装置 |
| US8092329B2 (en) | 2005-08-31 | 2012-01-10 | Wick Werks, LLC | Bicycle chain rings with ramps |
| US20070085980A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-19 | Scott Lerner | Projection assembly |
| US7611250B2 (en) * | 2005-10-27 | 2009-11-03 | Chunghwa Picture Tubes, Ltd. | Projector |
| JP2007212517A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Konica Minolta Opto Inc | 画像投影装置 |
| JP4584160B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2010-11-17 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 投写型表示装置 |
| KR100811178B1 (ko) | 2006-05-26 | 2008-03-07 | 삼성전자주식회사 | 화상 투사 장치 |
| US7660037B2 (en) | 2006-06-06 | 2010-02-09 | Seiko Epson Corporation | Screen, projector, and image display device |
| EP1939663A1 (en) * | 2006-12-29 | 2008-07-02 | Thomson Licensing | Projection display with an aspheric mirror |
| DE102007006094B4 (de) * | 2007-02-07 | 2017-06-01 | Young Optics Inc. | Rückprojektionsvorrichtung und Verfahren für eine Rückprojektionsvorrichtung |
| JP5166847B2 (ja) * | 2007-12-14 | 2013-03-21 | 三洋電機株式会社 | 投写型映像表示装置 |
| TW200931155A (en) * | 2008-01-02 | 2009-07-16 | Young Optics Inc | Display device and design method thereof |
| US8416482B2 (en) * | 2008-03-19 | 2013-04-09 | Mezmeriz, Inc. | Micro electro-mechanical system (MEMS) based high definition micro-projectors |
| JP5202167B2 (ja) * | 2008-08-01 | 2013-06-05 | 三菱電機株式会社 | 投写型画像表示装置 |
| US7738190B2 (en) | 2008-09-27 | 2010-06-15 | Meistream International Optical Ltd. | Optical engine and wide angle projection lens module thereof |
| GB2463733B (en) * | 2008-09-29 | 2010-10-13 | Meistream Internat Optical Ltd | Wide angle projection lens module |
| TW201033637A (en) * | 2009-03-12 | 2010-09-16 | Young Optics Inc | Fixed-focus lens and apparatus integrating optical projection and image detection |
| DE102010010328A1 (de) * | 2010-03-04 | 2011-09-29 | Jos. Schneider Optische Werke Gmbh | Planares Abbildungssystem |
| WO2012132294A1 (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | 富士フイルム株式会社 | 投写光学系および投写型表示装置 |
| JP5727591B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2015-06-03 | 富士フイルム株式会社 | 投写光学系および投写型表示装置 |
| CN107295283B (zh) * | 2016-03-30 | 2024-03-08 | 芋头科技（杭州）有限公司 | 一种机器人的显示系统 |
| KR102479811B1 (ko) | 2016-06-13 | 2022-12-23 | 삼성전자주식회사 | 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어방법 |
| CN107015427A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-08-04 | 联想(北京)有限公司 | 投影装置以及电子设备 |
| DE202018106156U1 (de) | 2018-10-26 | 2018-11-08 | E-Lead Electronic Co., Ltd. | Eingebettetes Head-up-Displaygerät |
| CN113031238A (zh) * | 2021-04-14 | 2021-06-25 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 多镜一体的大视场长焦距离轴四反光学系统 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5251538Y2 (ja) * | 1972-04-25 | 1977-11-22 | ||
| JP2786796B2 (ja) | 1993-06-23 | 1998-08-13 | シャープ株式会社 | プロジェクター |
| US5410434A (en) * | 1993-09-09 | 1995-04-25 | Ultratech Stepper, Inc. | Reflective projection system comprising four spherical mirrors |
| JPH07109820B2 (ja) * | 1994-03-14 | 1995-11-22 | キヤノン株式会社 | 回路の製造方法及び露光装置 |
| EP0778483A4 (en) * | 1995-06-26 | 1998-09-30 | Nissho Giken Kk | PROJECTION APPARATUS |
| JPH09138349A (ja) * | 1995-09-11 | 1997-05-27 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 表示装置 |
| US5677788A (en) | 1996-03-28 | 1997-10-14 | Hughes Electronics | Two-stage projection system |
| JPH10111458A (ja) | 1996-10-03 | 1998-04-28 | Nissho Giken Kk | 反射型結像光学系 |
| FR2764081B1 (fr) * | 1997-06-03 | 1999-08-20 | Reosc | Systeme catoptrique grand angulaire a miroirs |
| US6002826A (en) * | 1998-08-28 | 1999-12-14 | Brookhaven Science Associates | Thin display optical projector |
| US6561649B1 (en) * | 1999-07-09 | 2003-05-13 | Sarnoff Corporation | Compact rear projection system using birefringent optics |
| JP3808293B2 (ja) * | 2000-07-28 | 2006-08-09 | Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社 | 反射型結像光学系 |
| JP3538128B2 (ja) * | 2000-08-08 | 2004-06-14 | Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社 | 投写装置 |
-
2000
- 2000-08-04 JP JP2001516020A patent/JP4063538B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-04 US US10/048,449 patent/US6752500B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-04 CN CNB008137536A patent/CN1178102C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-04 KR KR1020027001512A patent/KR100726921B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-08-04 TW TW089115892A patent/TW436662B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-08-04 EP EP00951892A patent/EP1205791A4/en not_active Withdrawn
- 2000-08-04 CA CA002381093A patent/CA2381093C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-08-04 WO PCT/JP2000/005277 patent/WO2001011425A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2381093C (en) | 2008-02-05 |
| CN1377476A (zh) | 2002-10-30 |
| US6752500B1 (en) | 2004-06-22 |
| KR20020021807A (ko) | 2002-03-22 |
| CA2381093A1 (en) | 2001-02-15 |
| CN1178102C (zh) | 2004-12-01 |
| KR100726921B1 (ko) | 2007-06-14 |
| WO2001011425A1 (fr) | 2001-02-15 |
| EP1205791A4 (en) | 2006-09-13 |
| TW436662B (en) | 2001-05-28 |
| EP1205791A1 (en) | 2002-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4063538B2 (ja) | 背面投写型表示装置 | |
| US8777421B2 (en) | Projection optical system | |
| US8087789B2 (en) | Projection optical system and projection display device | |
| US6461001B2 (en) | Illumination apparatus and projection type display apparatus | |
| JP3538128B2 (ja) | 投写装置 | |
| JP2003029339A (ja) | リアプロジェクション光学系 | |
| JPH08327900A (ja) | 反射光変調器用オフセット・ズーム・レンズ | |
| JPH09218379A (ja) | 広画角液晶プロジェクションレンズシステム | |
| JP4041700B2 (ja) | 照明光学系およびこれを用いた投写型表示装置 | |
| JP5544711B2 (ja) | プロジェクタ | |
| KR100657338B1 (ko) | 투사형 화상표시장치 | |
| JP2008102536A (ja) | 背面投写型表示装置 | |
| US8529074B2 (en) | Projector having projection optical system with inclined light blocking member | |
| US6097546A (en) | Projection optical unit and projection display | |
| JP6012656B2 (ja) | 表示装置用ユニットおよび投射型表示装置 | |
| CN113406847B (zh) | 投影仪 | |
| KR100856415B1 (ko) | 투영 광학계 및 이를 이용한 화상 투영 장치 | |
| JP2001042461A (ja) | 背面投写型表示装置 | |
| JPH11102014A (ja) | 投写光学ユニット | |
| US7365907B2 (en) | Rear projection image display apparatus | |
| US20210333700A1 (en) | Projection optical apparatus and projector | |
| WO2024080170A1 (ja) | 光学システムおよび虚像方式映像表示装置 | |
| US7798654B2 (en) | Image display apparatus | |
| US8182098B2 (en) | Projection optical system | |
| JP2801308B2 (ja) | 投射型表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041206 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070619 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070820 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070911 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071107 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041206 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071127 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071225 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110111 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |