JP2001051347A - 背面投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示装置自体の奥行きの薄型化を図るととも
に、映像光が映像投写装置等に遮られるこなく拡大投写
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。 【解決手段】 光源と、３板式液晶パネルからなる映像
投写装置２からの映像光を曲面反射ミラー４，５，６の
組み合わせからなる投写光学系を用いて拡大してスクリ
ーン８の背面側から投影表示する背面投写型表示装置に
おいて、映像光の光軸をスクリーン８の左右方向と平行
又は略平行になるように映像投写装置２を配置するとと
もに、映像投写装置２からの映像光の光軸を変更させる
光反射手段３を設け、光反射手段３を用いて曲面反射ミ
ラー４に映像光を案内し、映像投写装置２と投写光学系
との干渉を避ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、映像投写装置か
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８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】ただし、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】そこで、特開平１−５９２２６号公報に
は、反射面を曲面形状とすることによって拡大機能を持
たせた反射体を用い、この反射体にて映像光をスクリー
ンの背面側に斜め投影するとともに、この斜め投影によ
る不具合をスクリーンの背面側に配置したプリズムの屈
折作用を利用することによって解決することが開示され
ている。

【０００５】また、国際公開番号ＷＯ９７／０１７８７
号には、複数枚のミラーで拡大投写光学系を構成し、光
変調素子としての液晶パネルの表示映像を拡大投写する
背面投写型表示装置において、表示装置自体の奥行き薄
型化を実現するため、光軸から離れた位置の液晶パネル
を投写する斜め投写方式と、投写距離を短くする超短焦
点光学系を実現する方法が開示されている。この斜め投
写方式と、超短焦点光学系を実現するため、このミラー
として曲面反射ミラーが用いられている。

【０００６】従来の曲面反射ミラーを拡大投写光学系に
用いた背面投写型表示装置は、図９及び図１０に示すよ
うに構成されている。この背面投写型表示装置は、筺体
２０１内の画面左右方向のほぼ中央部に配置された映像
投写装置２０２、投写光学系を構成する３つの曲面反射
ミラー２０３、２０４、２０５、平面反射ミラー２０６
及び透過型の拡散スクリーン２０７により構成されてい
る。前記映像投写装置２０２は、図１１に示すように、
内部に光源と、この光源から放射された光を３原色に分
離する色分離手段と、この色分離手段により分離された
３原色の光を各々光変調する３枚の液晶パネル２２１，
２２２，２２３と、これら液晶パネルをそれぞれ通過し
た光を合成する色合成手段２２４と、を備えている。

【０００７】映像投写装置２０２から出射された投影映
像光は、曲面反射ミラー２０３，２０４，２０５によっ
て拡大投影され、平面反射ミラー２０６により反射さ
れ、透過型の拡散スクリーン２０７の背面側に入射され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記した背面投写型表
示装置においては、図１１に示すように薄型化を実現す
るために、拡大投写系を構成する曲面反射ミラーのう
ち、映像投写装置２０２に近い２枚の曲面反射ミラー２
０３、２０４を映像投写装置２０２の色合成手段２２４
に接近して配置する必要がある。しかし、２枚の曲面反
射ミラー２０３，２０４間の光路を色合成手段２２４な
どの映像投写装置２０２が遮るという問題を回避するた
めに、色合成手段２２４とその出射光を反射する第１の
曲面反射ミラー２０３との間隔を離す必要があり、薄型
化を妨げる要因になる。また、これは同時に、色合成手
段２２４と第１の曲面反射ミラー２０３の間隔が広がる
ことにより、液晶パネルの１点からの光が第１曲面反射
ミラー２０３に入射するスポット領域が大きくなり、表
示品質を確保するため広い領域での高い面精度が要求さ
れ、コストが高くなるという問題があった。

【０００９】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
の薄型化を図るとともに、映像光が映像投写装置等に遮
られるこ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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明は、光源と、この光源から放射された光を
３原色に分離する色分離手段と、この色分離手段により
分離された３原色の光を各々光変調する光変調素子と、
これら光変調素子をそれぞれ通過した光を合成する色合
成手段と、を備えた映像投写装置からの映像光を曲面反
射ミラーの組み合わせからなる投写光学系を用いて拡大
してスクリーンの背面側から投影表示する背面投写型表
示装置において、前記映像光の光軸を前記スクリーンの
左右方向と平行又は略平行になるように前記映像投写装
置を配置するとともに、前記映像投写装置からの映像光
の光軸を変更させる光反射手段を設け、この光反射手段
を用いて前記投写光学系の曲面反射ミラーに映像光を案
内し、前記映像投写装置とこの投写光学系との干渉を避
けることを特徴とする。

【００１１】上記のように構成することで、色合成手段
を含む映像投写装置と拡大投写系との干渉を避けること
ができるとともに、光反射手段と色合成手段と拡大投写
系を構成する最も色合成手段に近い曲面反射ミラーとの
距離が近くできる。このため、薄型化を実現すると同時
に、色合成手段と曲面反射ミラーとの間隔を短縮するこ
とにより、ミラーに求められる面精度を緩和し、低コス
ト化を実現できる。

【００１２】また、この発明は、前記光反射手段とし
て、平面反射ミラーを用い、前記映像投写装置からの映
像光の光軸を斜め上方に曲げるように構成することがで
きる。

【００１３】更に、この発明は、前記光反射手段とし
て、偏光ビームスプリッタを用い、この投写光学系を構
成する複数枚の曲面反射ミラーの中で映像投写装置側に
近い、２つの曲面反射ミラー間の光路上に前記偏光ビー
ムスプリッタを配置するとともに、偏光ビームスプリッ
タと第１の曲面反射ミラーの間にλ／４位相差板を配置
したことを特徴とする。

【００１４】上記した構成によれば、色合成手段と第１
ミラーとの距離を短くし、ミラーに要求される面精度を
軽減できる。更に、映像光が偏光ビームスプリッタを透
過するように構成されるので、偏光ビームスプリッタと
曲面反射ミラーとをより近接させることができ、更に、
薄型化が図れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
き、図面を参照して説明する。図１は、この発明にかか
る背面投写型映像表示装置の第１の実施の形態における
概略構成を示す側面図、図２は、同上面図である。

【００１６】この発明の第１の実施の形態は、図１及び
図２に示すように構成されている。この背面投写型表示
装置は、筺体１内の左端又は右端に配置された映像投写
装置２、この映像投写装置２からの映像光を反射させる
光反射手段３、拡大投写光学系を構成する３つの曲面反
射ミラー４、５、６、平面反射ミラー７及び透過型の拡
散スクリーン８により構成されている。

【００１７】図３は、この発明に用いられる三板（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）式の映像投写装置２を示した平面図である。こ
の映像投写装置２は、ランプ（ハロゲンランプ又はメタ
ルハライドランプ）１０から出射された不定偏光の光
は、集光リフレクタ１１にて反射され、ＵＶ／ＩＲフィ
ルタ１２にて紫外線及び赤外線を除去されて光源装置か
ら出射し、第１のインテグレータ１３及び第２のインテ
グレータ１４、ＰＢＳレンズアレイ１５及びλ／２位相
差板を通過し、Ｓ偏光光となり、コンデンサレンズ系７
を経てダイクロイックミラー２１に入射する。このダイ
クロイックミラー２１は、赤色光（Ｒ）を透過し、緑色
光（Ｇ）と青色光（Ｂ）を反射する。ダイクロイックミ
ラー２１で分離された赤色光は、全反射ミラー２２で反
射されて赤色の映像を表示する赤色用液晶パネル２３に
与えられる。赤色光は、この液晶パネル２３で透過率を
変化させられて通過した後、光合成手段としてのダイク
ロイックプリズム２４に与えられる。

【００１８】一方、ダイクロイックミラー２１で反射さ
れた緑色光と青色光はダイクロイックミラー２５に与え
られる。このダイクロイックミラー２５は、青色光
（Ｂ）を透過し、緑色光（Ｇ）を反射する。ダイクロイ
ックミラー２５で分離された緑色光は、緑色の映像を表
示する緑色用液晶パネル２６に与えられる。緑色光は、
この液晶パネル２６で透過率を変化させられて通過した
後、ダイクロイックプリズム２４に与えられる。

【００１９】また、ダイクロイックミラー２５を透過し
た青色光は、全反射ミラー２７，２８で反射されて青色
の映像を表示する青色用液晶パネル２９に与えられる。
青色光は、この液晶パネル２９で透過率を変化させられ
て通過した後、ダイクロイックプリズム２４に与えられ
る。

【００２０】ダイクロイックプリズム２４に入射した各
色光は、合成され、カラー映像光（Ｒ，Ｇ，Ｂ）として
出射される。そして、出射されたカラー映像光は光反射
手段３に与えられる。

【００２１】前記光反射手段３は、この第１の実施の形
態においては、平面反射ミラー３が用いられ、平面反射
ミラー３が画面の左右方向のほぼ中央部に配置される。
そして、映像投写装置２から映像光の光軸を斜め上方に
曲げて第１の曲面反射ミラー４へ案内し入射させる構成
になっている。第１の曲面反射ミラー４に入射した映像
光は、第２の曲面反射ミラー５へ反射される。このと
き、第１の曲面反射ミラー４から第２の曲面反射ミラー
６へ至る映像光を遮らない位置に平面反射ミラー３が配
置される。第２の曲面反射ミラー５から第３の曲面反射
ミラー６、平面反射ミラー７を経て拡散スクリーン８へ
結像される。

【００２２】このように構成することで、曲面反射ミラ
ーと映像投写装置２とを空間的に離間させることができ
るので、２枚の曲面反射ミラー４，５間の光路を色合成
手段２９などの映像投写装置２が遮るという問題が回避
できる。また、平面反射ミラー３と第１の曲面反射ミラ
ー４の間隔はあまり広げる必要がないので、ミラーに要
求される面精度を軽減できる。

【００２３】ところで、上記した第１の実施の形態にお
いても、反射手段としての平面反射ミラー３の配置の関
係によっては、平面反射ミラー３により映像光が遮られ
る場合がある。そこで、この発明の第２の実施の形態
は、映像光が反射手段に遮られることをなくし、より装
置の小型化を図るものである。図４は、この発明にかか
る背面投写型映像表示装置の第２の実施の形態における
概略構成を示す側面図、図５は、同上面図である。

【００２４】この第２の実施の形態においては、映像投
写装置２の色合成手段であるダイクロイックプリズム２
４に隣接して反射手段として手段として偏光ビームスプ
リッタ３ａを設けている。映像投写装置２は第１の実施
の形態に比して、筺体１の中央部近傍に配置している。

【００２５】図４及び図５に示すように、筺体１内に配
置された映像投写装置２からはＳ偏光された映像光が出
射される。そして、この映像光が偏光ビープスプリッタ
３ａに与えられる。偏光ビームスプリッタ３ａはＳ偏光
を反射し、Ｐ偏光を透過する作用を有する。映像投写装
置２からのＳ偏光された映像光は偏光ビームスプリッタ
３ａで光路を９０度折り曲げた隣接する主面より出射す
る。この出射した光は、λ／４位相差板３ｂを通り円偏
光に変化した後、第１曲面反射ミラー４で反射する。こ
の反射した円偏光の光は、再度、λ／４位相差板４ｂを
通り、Ｐ偏光に変化した後、前述の偏光ビームスプリッ
タ３ａを通過し、第２曲面反射ミラー５へ入射する。そ
の後、第３の曲面反射ミラー６、平面反射ミラー７を経
て透過型の拡散スクリーン８に映像光が結像される。

【００２６】図６は、この第２の実施の形態にかかる背
面投写装置のうち、色合成手段と、光反射手段、投写系
を構成する曲面反射ミラーとの配置を示した斜視図、図
７は、図６に示す背面投写装置の一部の配置を示した上
面図である。図６及び図７に従いこの第２の実施の形態
につき更に説明する。

【００２７】図６で、色分離手段により分離されたＲＧ
Ｂの３原色の光は、色合成手段であるダイクロイックプ
リズム２４に入射し合成される。この合成光は、全てＳ
偏光に統一されている。このＳ偏光の光は、ダイクロイ
ックプリズム２４の４つの主面のうち、光変調素子であ
る液晶パネルの面していない残りの１面より出射し、隣
接する偏光ビームスプリッタ３ａに入射する。この偏光
ビームスプリッタ３ａに入射したＳ偏光の光は界面で反
射し、光路を９０度折り曲げた隣接する主面より出射す
る。この出射した光は、λ／４位相差板３ｂを通り円偏
光に変化した後、第１の曲面反射ミラー４で反射する。

【００２８】この反射した円偏光の光は、再度、λ／４
位相差板３ｂを通り、Ｐ偏光に変化した後、前述の偏光
ビームスプリッタ３ａを通過し、第２曲面反射ミラー５
へ入射する。

【００２９】この第２の実施の形態のように、光反射手
段として偏光ビームスプリッタ３ａを用いることによ
り、第１、第２曲面反射ミラー４，５間の光路と色合成
手段との干渉を避ける必要がなくなり、薄型化を実現で
きる。また、偏光ビームスプリッタ３ａは、第１の曲面
反射ミラー４からの反射映像光を透過するので、映像光
を遮ることがなくなり、第１曲面反射ミラー４との間隔
を短縮することが出来、更に小型化が図れる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、色合成手段を含む映像投写装置と拡大投写系との干
渉を避けることができるとともに、光反射手段と色合成
手段と拡大投写系を構成する最も色合成手段に近い曲面
反射ミラーとの距離が近くできる。このため、薄型化を
実現すると同時に、色合成手段と曲面反射ミラーとの間
隔を短縮することにより、ミラーに求められる面精度を
緩和し、低コスト化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる背面投写型映像表示装置にお
ける第１の実施の形態の概略構成を示す側面図である。

【図２】この発明にかかる背面投写型映像表示装置にお
ける第１の実施の形態の概略構成を示す上面図である。

【図３】この発明に用いられる三板（Ｒ，Ｇ，Ｂ）式の
映像投写装置を示した平面図である。

【図４】この発明にかかる背面投写型映像表示装置にお
ける第２の実施の形態の概略構成を示す側面図である。

【図５】この発明にかかる背面投写型映像表示装置にお
ける第２の実施の形態の概略構成を示す上面図である。

【図６】この発明の第２の実施の形態にかかる背面投写
装置のうち色合成手段と、光反射手段、投写系を構成す
る曲面反射ミラーとの配置を示した斜視図である。

【図７】図６に示す背面投写装置の一部の配置を示した
上面図である。

【図８】従来の背面投写型表示装置を示した概略構成図
である。

【図９】従来の曲面反射ミラーを拡大投写系に用いた背
面投写型映像表示装置の概略構成を示す側面図である。

【図１０】従来の曲面反射ミラーを拡大投写系に用いた
背面投写型映像表示装置の概略構成を示す上面図であ
る。

【図１１】従来の背面投写装置のうち色合成手段と、拡
大投写系を構成する曲面反射ミラーとの配置を示した斜
視図である。

【符号の説明】 １ 筺体 ２ 映像投写装置 ３ 反射手段 ３ａ 偏光ビームスプリッタ ４ 第１の曲面反射ミラー ５ 第２の曲面反射ミラー ６ 第３の曲面反射ミラー ７ 平面反射ミラー ３ 拡散スクリーン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、この光源から放射された光を３
   原色に分離する色分離手段と、この色分離手段により分
   離された３原色の光を各々光変調する光変調素子と、こ
   れら光変調素子をそれぞれ通過した光を合成する色合成
   手段と、を備えた映像投写装置からの映像光を曲面反射
   ミラーの組み合わせからなる投写光学系を用いて拡大し
   てスクリーンの背面側から投影表示する背面投写型表示
   装置において、前記映像光の光軸を前記スクリーンの左
   右方向と平行又は略平行になるように前記映像投写装置
   を配置するとともに、前記映像投写装置からの映像光の
   光軸を変更させる光反射手段を設け、この光反射手段を
   用いて前記投写光学系の曲面反射ミラーに映像光を案内
   し、前記映像投写装置とこの投写光学系との干渉を避け
   ることを特徴とする背面投写型表示装置。
2. 【請求項２】 前記光反射手段として、平面反射ミラー
   を用い、前記映像投写装置からの映像光の光軸を斜め上
   方に曲げることを特徴とする請求項１に記載の背面投写
   型表示装置。
3. 【請求項３】 前記光反射手段として、偏光ビームスプ
   リッタを用い、この投写光学系を構成する複数枚の曲面
   反射ミラーの中で映像投写装置側に近い、２つの曲面反
   射ミラー間の光路上に前記偏光ビームスプリッタを配置
   するとともに、偏光ビームスプリッタと第１の曲面反射
   ミラーの間にλ／４位相差板を配置したことを特徴とす
   る請求項１に記載の背面投写型表示装置。