JP2006189884A - 省スペースタイプの背面投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的浅い奥行きを維持しつつバックプロジェクタにおけるスクリーン下方の高さを低減させスペース効率を高めること。
【解決手段】 折返しミラーの表面と背面投写型スクリーンの間の角度が４５°以上であり、映像光の光軸は、投影レンズとは反対側縁部に隣接するゾーンにおいて前記背面投写型スクリーンに到達し、前記ゾーンは、前記背面投写型スクリーンの高さの１／４以下の高さ（ｈ′）を有するように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、所定のスクリーンサイズ用の省スペースタイプの背面投写型表示装置に関している。

従来技術によれば、図１に示されているようなバックプロジェクタ１は既に公知である。

このバックプロジェクタ１は、
ブース１７と、
映像光源１０と、
該映像光源１０によって生成された映像光に照らされる投影レンズ１１と、
前記投影レンズ１１から生じる入射ビーム１５を折返す第１の折返しミラー１２と、
前記第１の折返しミラー１２から生じる入射ビーム１５を折返しかつ垂直方向に対してほぼ３６゜の角度を成している第２の折返しミラー１３と、
ｈ１の高さを有している垂直な背面投写スクリーン１４を含んでいる。

前記ビーム１５は、光軸１６に対して対称的である。

図１に示されているように、投影レンズと映像光源はビームと交差しないようにするために、それらはスクリーン１４下方に配置しなければならない。すなわちそのようなバックプロジェクタでは、スクリーン（若しくは“chin”）下方の高さｈ２が比較的高いという欠点を有している。従って正面側視点からの所要スペースが比較的多大になるのに対して、従来型のブラウン管方式のテレビジョンあるいはＬＣＤ方式若しくはプラズマスクリーン方式のテレビにおいては、スクリーン下方の高さは比較的低い。

本発明の課題は、前述したような従来技術における欠点に鑑みこれを解消すべく改善を行うことである。より詳細には、比較的浅い奥行きを維持しつつバックプロジェクタにおける前記高さを低くすることである。

前記課題は本発明により、折返しミラーの表面と背面投写型スクリーンの間の角度が４５°以上であり、映像光の光軸は、投影レンズとは反対側縁部に隣接するゾーンにおいて前記背面投写型スクリーンに到達し、前記ゾーンは、前記背面投写型スクリーンの高さの１／４以下の高さを有する構成によって解決される。

本発明は、映像光源と、投影レンズと、折返しミラーと、背面投写スクリーンとを含んでおり、
前記映像光源は、前記投影レンズを介して映像光を前記折返しミラーの方向へ伝送し、前記折返しミラーは、映像光を前記背面投写型スクリーンの方向へ反射する背面投写型表示装置に関しており、本発明によれば、前記折返しミラーの表面と背面投写型スクリーンの間の角度が４５°以上であり、映像光の光軸は、投影レンズとは反対側縁部に隣接するゾーンにおいて前記背面投写型スクリーンに到達し、前記ゾーンは、前記背面投写型スクリーンの高さの１／４以下の高さを有している。

前記ゾーンは有利には、前記スクリーンの高さの１／１０以下の高さを有している。

本発明によれば有利には、前記折返しミラーの表面と前記スクリーンの間の角度は５５°以上である。

本発明の別の有利な実施例によれば、前記折返しミラーと前記スクリーンの間の最小距離が、５ｃｍ以下であり、さらに有利には、１ｃｍ以下である。

別の有利な実施例によれば、前記投影レンズは、５０°以上のファーストハーフフィールドアングルを有する広角レンズである。

また有利には、前記投影レンズは、偏光ミラーによって分離された後方グループと前方グループを含んでいる。

有利には、前記スクリーンと射出ひとみの間の光学距離は、前記スクリーンの高さと等しいか若しくはそれ以下の長さである。

次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。

図２には、本発明の実施例による背面投写型表示装置（バックプロジェクタ）２が示されており、この装置は、
映像光源２０（典型的には、映像光を生成する光源であり、適切な光学素子を通る光ビームによって結像面を照明する例えばテキサスインストルメント社のＤＭＤ（“Digital Micromirrors Device”）やＬＣＤ、ＬＣＯＳ（“Liquid Crystal On Silicon”）など）と、
前記光源２０によって生成された映像光に照らされる投影レンズ２１と、
前記投影レンズ２１から生じた入射光２５と、
高さｈの背面投写型スクリーン２４からなっている。

投影レンズ２１は、有利には広角レンズであり、これは５０°以上のいわゆるハーフフィールドアングルγを有している。図２の実施例では、５４°である。

入射光２５の光軸と折返しミラー２３の垂線のおりなす角度αは、有利には４８°〜５０°の間におかれており、本発明によれば、より一般的には４５°よりも大きく、５０°以下である。この寸法は、最小限の奥行きを可能にする。

前記ミラー２３とスクリーン２４の法線は、１つの同じ平面内にある。このミラー２３とスクリーン２４は、バックプロジェクタ２の垂直な中央面に関して対称であり、ミラー２３上の反射前と後の光２５の光軸は、この中央面に存在する。本発明によれば、前記光２５の光軸２５０は、投影レンズがブース２７の底部にあって、光ビーム２５はミラー２３に当たる前に底部から上部へ伝播するものならば、スクリーン２４の上部に当たる。より詳細にはこの光軸２５０は、図２中のゾーンＡに達し、その高さは、有利にはスクリーン２４の高さの１／４に等しいかそれ以下であり、さらに詳細には、スクリーン２４の高さの１／１０以下である。この光軸２５０のスクリーン２４上での当接点とスクリーン２４上部との間の間隔は符号ｈ′で表わされ、スクリーン２４の高さ符号ｈで表わされている。前記ｈ′は、ｈ／４以下であり、さらに有利にはｈ／１０である。

ミラー２３は、全ての光ビーム２５をスクリーン２４背面に送信している。これは有利には台形である。本発明の別の変化実施例によれば、矩形である。

ミラー２３トップサイドは、スクリーン２４に平行している。ミラー２３のトップとスクリーン２４は、有利には大幅に近接している。それらを離している間隔距離ｄは、５ｃｍ以下であり、より有利には１ｃｍ以下である。

本発明によれば、ミラー２３とスクリーン２４がなしている角度βは、４５°よりも大きく、有利には４８°〜５０°の間であり、一般的には、４５°よりも大きくて、５５°以下である。このミラー２３とスクリーン２４のなす角度βが小さいほどブース２７の奥行きｐが浅くなり、それはスクリーン２４の高さの半分に近づく。

投影される像は、相応に軸から外れ、スクリーンに最も近い光線２５１と投影レンズ２１出射側のビーム２５光軸２５０とのなす角度γ′は、例えば６°であり、その一方で２０°以下、有利には１５°以下である。図示の例によれば、ｈ′は、例えば前記γ′が６°で、投影レンズ２１の射出ひとみと高さ（ｈ）６２０ｍｍのスクリーンの間の光学距離ｄ１が５９０ｍｍの場合に例えば６２ｍｍになる。一般的には、ミラーに当たる光軸の高さが高いほど、及び投影レンズがスクリーンに近ければ近いほど、角度γ′が小さくなる。

折返しミラー２３によって実行される折返し前のビーム２５は、図２中で波線で示されている。
しかしながらこれは当業者に対して投影ビームの折返しのやり方に先入観を与えるためのものではない。より詳細には、折返しミラー表面とスクリーンの間の角度βは、４５°以上で、有利には５５°以下であり、光ビーム２５の光軸２５０は、投影レンズ２１とは反対側のスクリーン２４縁部に非常に近接したゾーンのスクリーンに当接する。このゾーンは、スクリーンの高さの１／４以下の長さ、有利にはスクリーンの高さの１／１０の長さである。

本発明によればこの非通常的割付けは、スクリーン上部に近い中央領域が光軸に近い領域に相応していることを意味している。

スクリーン２４は、フレネルレンズ形態のスクリーン、有利には、レンズ状スクリーンに関連する屈折レンズの形態のスクリーンであって、このスクリーン２４は、０°近くから比較的高い値（但し約６０°まで）の入射カバー角φに適している。このスクリーンは有利には、屈折タイプのものである。バックプロジェクタの種々の構成要素の構成、詳細にはミラー２３とスクリーン２４の構成は、スクリーン２４上の映像光の反射によって生じるフレアに妨げられないようになされる。入射角が大きいならば、反射によるロスが最大となり、フレアはミラーの方向には転送されず、それ故にスクリーン２４には戻らず、スクリーン２４上のイメージの品質も損なわれない。このことは図２に映像光の光線２６０によって表わされている。これは主に光線２６１の形態で観察者方向に伝送され、スクリーン２４上の反射によって生じるフレア２６２は、映像品質を損なうことなしに消滅する。

映像光源２０と投影レンズ２１は、もちろんミラー２３上の反射の後の光ビーム２５の伝播が損なわれないように配置させられる。

このやり方で巨大なスクリーン（例えば１１０６×６２０ｍｍよりも大きい１６：９のスクリーン）を持つバックプロジェクタにおいて、映像光源２０と投影レンズ２１が、正面観察側からみてスクリーン２４の型板内に包含される。そのような型板内に映像光源２０を容易に配置しやすくするために、本発明の変化実施例によれば、結像部と投影レンズ２１との間に折返しミラーが含まれており、それにより、反射前の映像光の光軸がかなり水平になる。このケースでは、反射ミラーを除いた映像光源の種々の構成要素がバックプロジェクタの１つの側面上に配置される。

本発明の変化実施例によれば、有利には、小型のスクリーン（例えば１１０６×６２０ｍｍよりも小さい１６：９のスクリーン）を備えたバックプロジェクタにも好適である。この投影レンズは、映像光源２０と投影レンズ２１が正面の観察点から見てスクリーン２４の型板内に包含されるように折り重ねられる。そのような変化実施例によるバックプロジェクタ３は、図３及び図４に示されている。

このバックプロジェクタ３は、バックプロジェクタ２の構成要素２３，２４，２７に類似した構成要素を含んでいる。それらは同じように配設されている。それ故にそれらの要素には同じ参照符号が付されており、以下での説明の繰り返しは省く。

このバックプロジェクタ３は、
前記光源２０に類似した映像光源３２と、
レンズ後方グループ３０１とレンズ前方グループ３００からなる投影レンズ３０と、
前記光源３２からレンズ後方グループ３０１方向へ生ぜしめられた映像光を折返す第１の偏光ミラー３３と、
後方グループ３０１から前方グループ３００の方向に生ぜしめられた映像光を折返す第２の偏光ミラー３４を含んでいる。

これらの構成要素３０，３２，３４は、その伝播が損なわれないようにレンズ前方グループ３００から生じた光ビーム２５の下方に配設されている。

ミラー３４とレンズ後方グループ３０１及び前方グループ３００の光軸は、スクリーン２４の中央面内に存在する。前方グループ３００の光軸は、この前方グループ３００が光ビーム２５によってミラー２３を照明するように傾斜される。

ミラー３４とレンズ後方グループ３０１は、後方グループ３０１の光軸が前方グループ３００の光軸方向に偏向されるように配向される。

光源３２は、スクリーン２４の中央面内に存在しない光軸を有している。従ってブース２７の奥行きｐ、幅、及び高さは増加されない。

もちろん本発明は前述してきた実施例に限定されるものではない。

詳細には、このバックプロジェクタは、様々に配向されてもよい。例えば上部と底部が反転されたり（ビームの光軸は上部から底部に配向されるミラーに当接する）若しくは右方部分と左方部分が設けられる（ビームの光軸は、水平にミラー若しくはスクリーンに当接する）。

バックプロジェクタスクリーンは、異なるサイズ（例えば１５インチ、２１インチ）及び／又は異なるフォーマット（例えば１６：９や４：３など）。

当該分野の当業者にとっては本発明は、１つ又は複数の光源を含んだ何らかの映像光源を使用してもよいし、１つ又は複数のイメージが適切な光学素子（ミラー、偏光器、レンズ及び／又はプリズムなど）を使用してもよい。

従来のバックプロジェクタを表わした図 本発明によるバックプロジェクタの側面図 本発明の別の変化実施例によるバックプロジェクタの側面図 本発明の別の変化実施例によるバックプロジェクタの正面図

符号の説明

２１ 投影レンズ
２３ 折返しミラー
２４ 背面投写型スクリーン
２５ 映像光、入射光
２７ ブース

Claims (8)

1. 映像光源（２０）と、投影レンズ（２１，３０）と、折返しミラー（２３）と、背面投写スクリーン（２４）とを含んでおり、
   前記映像光源（２０）は、前記投影レンズ（２１，３０）を介して映像光（２５）を前記折返しミラーの方向へ伝送し、
   前記折返しミラー（２３）は、映像光を前記背面投写型スクリーン（２４）の方向へ反射する背面投写型表示装置（２，３）において、
   前記折返しミラー（２３）の表面と背面投写型スクリーン（２４）の間の角度（β）が４５°以上であり、
   映像光の光軸（２５０）は、投影レンズとは反対側縁部に隣接するゾーン（Ａ）において前記背面投写型スクリーン（２４）に到達し、
   前記ゾーン（Ａ）は、前記背面投写型スクリーン（２４）の高さ（ｈ）の１／４以下の高さ（ｈ′）を有していることを特徴とする背面投写型表示装置。
2. 前記ゾーン（Ａ）は、前記スクリーン（２４）の高さ（ｈ）の１／１０以下の高さを有している、請求項１記載の背面投写型表示装置。
3. 前記折返しミラー（２３）の表面と前記スクリーン（２４）の間の角度（β）が５５°以上である、請求項１または２記載の背面投写型表示装置。
4. 前記折返しミラー（２３）と前記スクリーン（２４）の間の最小距離（ｄ）は、５ｃｍ以下である、請求項１から３いずれか１項記載の背面投写型表示装置。
5. 前記折返しミラー（２３）と前記スクリーン（２４）の間の最小距離（ｄ）は、１ｃｍ以下である、請求項４記載の背面投写型表示装置。
6. 前記投影レンズ（２１，３０）は、５０°以上のファーストハーフフィールドアングル（γ）を有する広角レンズである、請求項１から５いずれか１項記載の背面投写型表示装置。
7. 前記投影レンズ（３０）は、偏光ミラーによって分離された後方グループ（３０１）と前方グループ（３００）を含んでいる、請求項１から６いずれか１項記載の背面投写型表示装置。
8. 前記スクリーン（２４）と射出ひとみの間の光学距離（ｄ１）は、前記スクリーン（２４）の高さと等しいか若しくはそれ以下の長さである、請求項１から７いずれか１項記載の背面投写型表示装置。

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