JP2007171236A

JP2007171236A - Rear projector

Info

Publication number: JP2007171236A
Application number: JP2005364465A
Authority: JP
Inventors: Hidetoki Morikuni; 栄時守国; Junichiro Shinozaki; 順一郎篠▲崎▼
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-07-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rear projector that contributes to a reduction in the thickness of the device. <P>SOLUTION: A concave mirror 30 is a mirror face body located near the top face of a housing 50 in order to reflect projection light from an optical engine section 10 toward a screen 40. The concave mirror 30 is disposed almost perpendicular to the light receiving face of the screen 40 so as to extend from the upper end (+Y side end) of the screen 40 toward the back (+Z direction). The reflecting face (lower face) of the concave mirror 30 is a gently concave paraboloid such that the +Z side end of the reflecting face is slightly lower than the -Z side end. The shape and arrangement of the concave mirror 30 are predetermined so that projection light (diverging light) from the optical engine section 10 is converted into parallel light by reflecting it and the parallel light is made incident on the screen 40 at a large incident angle. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、リアプロジェクタに関する。 The present invention relates to a rear projector.

光学エンジン部から透過型のスクリーンの背面に光学像を拡大投射して、スクリーンの前面側から画像として視認可能にするリアプロジェクタが知られている。スクリーンには、入射した光（光学像）をスクリーンに対して略垂直方向前方に向かう平行光に変換（角度補正）して出射するために、プリズムアレイ等の出射角補正手段が備えられており、前方の観察者に対する視認性を高めている。ここで、光学エンジン部から出射された光学像が拡がりながらスクリーンに入射する場合には、スクリーン内の位置によって光の入射角が異なることになるため、出射角補正手段における補正角度を位置に応じて変化させる必要がある。 A rear projector is known in which an optical image is enlarged and projected from the optical engine unit to the back of a transmissive screen so that the image can be viewed as an image from the front side of the screen. The screen is provided with exit angle correction means such as a prism array in order to convert incident light (optical image) into parallel light (angle correction) directed forward in a direction substantially perpendicular to the screen. , Improving visibility to the front observer. Here, when the optical image emitted from the optical engine unit is incident on the screen while spreading, the incident angle of light differs depending on the position in the screen, so the correction angle in the emission angle correction means depends on the position. Need to be changed.

一方、スクリーンの背面に凹面状のミラーを配置して、光学エンジン部が投射した光を、当該ミラーに反射させて平行光とした後にスクリーンへ入射させるリアプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１、２）。この構成によれば、スクリーンに対する光の入射角が、スクリーン内の位置によらず均一となるため、出射角補正を容易に行うことが可能となる。 On the other hand, a rear projector has been proposed in which a concave mirror is arranged on the back of the screen, and the light projected by the optical engine unit is reflected on the mirror to be collimated and then incident on the screen (for example, a patent). References 1, 2). According to this configuration, since the incident angle of light with respect to the screen is uniform regardless of the position in the screen, the emission angle can be easily corrected.

特開平７−１３１５７号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-13157 特開平７−６４０４５号公報JP 7-64045 A

しかしながら、上述したミラーは、曲面状で、且つスクリーンと同程度の大きさを要するため、ミラー自体を精度よく製造することが困難であるとともに、装置に対する当該ミラーの取り付けやその後の保持についても精度を維持するのが困難であるという問題を有している。また、このような大型で曲面状のミラー及びその保持機構等を背面に備えるため、装置の薄型化や軽量化を妨げてしまうことになる。 However, since the above-described mirror is curved and requires the same size as the screen, it is difficult to manufacture the mirror itself with high accuracy, and the mirror can be attached to the apparatus and held accurately thereafter. Is difficult to maintain. In addition, since such a large and curved mirror and its holding mechanism are provided on the back surface, it is difficult to reduce the thickness and weight of the apparatus.

本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の薄型化が可能なリアプロジェクタを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a rear projector capable of reducing the thickness of the device.

本発明のリアプロジェクタは、光学像を投射する光学エンジン部と、前記光学エンジン部から投射された前記光学像を反射して、平行光として出射する曲面ミラーと、前記曲面ミラーで反射された前記光学像を背面側で受光して、前面側に透過するスクリーンとを備えたリアプロジェクタであって、前記曲面ミラーは、前記スクリーンの受光面に対して略垂直に配設されたことを特徴とする。 The rear projector of the present invention includes an optical engine unit that projects an optical image, a curved mirror that reflects the optical image projected from the optical engine unit and emits it as parallel light, and the reflected by the curved mirror. A rear projector including a screen that receives an optical image on the back side and transmits the optical image to the front side, wherein the curved mirror is disposed substantially perpendicular to the light receiving surface of the screen. To do.

このリアプロジェクタによれば、光学エンジン部の投射光を反射して平行光を出射する曲面ミラーを、スクリーンに対して略垂直方向に配設しているため、スクリーンに対する前記平行光の入射角を大きくすることが可能となる。入射角を大きくするほど、必要となる曲面ミラーの長さ（スクリーン背面方向への長さ）が短くなるため、曲面ミラーの小型化、及び装置の薄型化を実現することが可能となる。 According to this rear projector, since the curved mirror that reflects the projection light of the optical engine unit and emits the parallel light is arranged in a direction substantially perpendicular to the screen, the incident angle of the parallel light with respect to the screen is set. It becomes possible to enlarge. As the incident angle is increased, the required length of the curved mirror (length in the screen rear direction) is shortened, so that the curved mirror can be reduced in size and the apparatus can be reduced in thickness.

このリアプロジェクタにおいて、前記曲面ミラーを、前記スクリーンの１つの辺に沿って直線的に延在するシリンドリカル状にしてもよい。 In the rear projector, the curved mirror may have a cylindrical shape extending linearly along one side of the screen.

このリアプロジェクタによれば、曲面ミラーが、スクリーンに沿って直線的に延在するため、スクリーンの周方向外側への曲面ミラーの突出を抑制することが可能となり、装置を小型化することが可能となる。 According to this rear projector, since the curved mirror extends linearly along the screen, it is possible to suppress the projection of the curved mirror to the outside in the circumferential direction of the screen, and it is possible to reduce the size of the device. It becomes.

このリアプロジェクタにおいて、前記曲面ミラーは、前記スクリーンの端部に配設されていることが望ましい。 In the rear projector, it is preferable that the curved mirror is disposed at an end of the screen.

このリアプロジェクタによれば、曲面ミラーが、スクリーンの端部に配設されているため、スクリーンの端部から周方向或いは垂直方向外側に離れた位置に配設された場合に比べて、装置を小型化することが可能となる。 According to this rear projector, since the curved mirror is disposed at the end of the screen, the device is more in comparison with the case where the curved mirror is disposed at a position away from the end of the screen in the circumferential direction or the vertical direction outside. It becomes possible to reduce the size.

このリアプロジェクタにおいて、前記スクリーンの背面側に、前記光学エンジン部が投射した光学像を前記曲面ミラーに向けて反射する平面ミラーを備えるようにしてもよい。 In this rear projector, a flat mirror that reflects an optical image projected by the optical engine unit toward the curved mirror may be provided on the back side of the screen.

このリアプロジェクタによれば、光学エンジン部から、平面ミラーを介して曲面ミラーに光学像を投射するため、光路長を確保することが容易になる。 According to the rear projector, since the optical image is projected from the optical engine unit to the curved mirror via the plane mirror, it is easy to ensure the optical path length.

このリアプロジェクタにおいて、前記曲面ミラーは、前記スクリーンの下端部近傍に配設され、前記光学エンジン部は、前記スクリーンの上端部近傍から前記曲面ミラーに対して光学像を投射するようにしてもよい。 In the rear projector, the curved mirror may be disposed in the vicinity of the lower end portion of the screen, and the optical engine unit may project an optical image onto the curved mirror from the vicinity of the upper end portion of the screen. .

このリアプロジェクタによれば、光学エンジンがスクリーンの上端部近傍に配置されているため、光学エンジン部から生じる熱の放熱効果を高めることが可能となる。 According to this rear projector, since the optical engine is disposed in the vicinity of the upper end portion of the screen, it is possible to enhance the heat dissipation effect of heat generated from the optical engine portion.

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るリアプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係るリアプロジェクタの概略構成を示す断面図である。リアプロジェクタ１は、光学像を投射する光学エンジン部１０と、投射レンズ２０と、曲面ミラーとしての凹面ミラー３０と、略鉛直に配設された透過型のスクリーン４０と、前記各部１０，３０，４０を保持する筐体５０とを有している。光学エンジン部１０から投射された光学像は、凹面ミラー３０で反射されてスクリーン４０の背面に照射され、スクリーン４０の前面側から画像として観察者に視認される。 (First embodiment)
Hereinafter, a rear projector according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a rear projector according to the first embodiment. The rear projector 1 includes an optical engine unit 10 that projects an optical image, a projection lens 20, a concave mirror 30 as a curved mirror, a transmissive screen 40 arranged substantially vertically, and the units 10, 30, And a housing 50 for holding 40. The optical image projected from the optical engine unit 10 is reflected by the concave mirror 30 and irradiated on the back surface of the screen 40, and is visually recognized by the observer as an image from the front side of the screen 40.

光学エンジン部１０は、スクリーン４０の裏側（＋Ｚ側）であって、筐体５０の底面近傍に配置されており、画像信号に応じて変調された光を、上方（＋Ｙ側）にある凹面ミラー３０に向けて投射レンズ２０から投射する。 The optical engine unit 10 is disposed on the back side (+ Z side) of the screen 40 and in the vicinity of the bottom surface of the casing 50, and is a concave mirror located above (+ Y side) for modulating light according to an image signal. Projecting from the projection lens 20 toward 30.

図２は、投射レンズ２０が取り付けられた状態の光学エンジン部１０の構成を説明する構成図である。光源部である超高圧水銀ランプ１０１は、赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、及び青色光（以下、「Ｂ光」という。）を含む光をインテグレータ１０２に向けて出射する。インテグレータ１０２は、超高圧水銀ランプ１０１からの光の照度分布を略均一にする光学系であり、インテグレータ１０２によって照度分布が均一化された光は、偏光変換素子１０３にて特定の偏光方向を有する偏光光、例えばｓ偏光光に変換される。 FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the configuration of the optical engine unit 10 with the projection lens 20 attached. The ultra-high pressure mercury lamp 101 serving as a light source unit includes red light (hereinafter referred to as “R light”), green light (hereinafter referred to as “G light”), and blue light (hereinafter referred to as “B light”). Is emitted toward the integrator 102. The integrator 102 is an optical system that makes the illuminance distribution of the light from the ultra-high pressure mercury lamp 101 substantially uniform, and the light whose illuminance distribution is made uniform by the integrator 102 has a specific polarization direction by the polarization conversion element 103. It is converted into polarized light, for example, s-polarized light.

ｓ偏光光に変換された光は、反射ミラー１０４で光路を９０度折り曲げられた後、Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０５Ｒに入射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０５Ｒは、Ｒ光を透過させ、Ｇ光、Ｂ光を反射する。Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０５Ｒを透過したＲ光は、反射ミラー１０５で光路を９０度折り曲げられ、液晶ライトバルブ１０７Ｒに入射する。 The light converted into the s-polarized light is bent 90 degrees in the optical path by the reflection mirror 104 and then incident on the R light transmitting dichroic mirror 105R. The R light transmitting dichroic mirror 105R transmits R light and reflects G light and B light. The R light transmitted through the R light transmitting dichroic mirror 105R is bent 90 degrees by the reflection mirror 105 and is incident on the liquid crystal light valve 107R.

Ｒ光透過ダイクロイックミラー１０５Ｒで反射されたＧ光及びＢ光は、光路を９０度折り曲げられた後、Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０５Ｂに入射する。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０５Ｂは、Ｇ光を反射し、Ｂ光を透過させる。Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０５Ｂで反射されたＧ光は、液晶ライトバルブ１０７Ｇに入射する。 The G light and B light reflected by the R light transmitting dichroic mirror 105R are incident on the B light transmitting dichroic mirror 105B after the optical path is bent 90 degrees. The B light transmitting dichroic mirror 105B reflects the G light and transmits the B light. The G light reflected by the B light transmitting dichroic mirror 105B enters the liquid crystal light valve 107G.

Ｂ光透過ダイクロイックミラー１０５Ｂを透過したＢ光は、２枚のリレーレンズ１０６と、２枚の反射ミラー１０５とを経由して、液晶ライトバルブ１０７Ｂに入射する。なお、Ｂ光にリレーレンズ１０６を経由させるのは、Ｂ光の経路が他の色光の経路に比べて長くなってしまうことから、光の発散によって液晶ライトバルブ１０７Ｂへの照明効率が低下するのを抑制するためである。なお、各ダイクロイックミラー１０５Ｒ，１０５Ｂを透過した後も光の偏光方向は変化しないため、液晶ライトバルブ１０７Ｒ、１０７Ｇ，１０７Ｂに入射する各色光は、ｓ偏光光のままの状態である。 The B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 105B enters the liquid crystal light valve 107B through the two relay lenses 106 and the two reflection mirrors 105. The reason for passing the B light through the relay lens 106 is that the path of the B light becomes longer than the paths of the other color lights, so that the illumination efficiency to the liquid crystal light valve 107B decreases due to the divergence of the light. It is for suppressing. Since the polarization direction of the light does not change even after passing through the dichroic mirrors 105R and 105B, each color light incident on the liquid crystal light valves 107R, 107G, and 107B remains in the state of s-polarized light.

液晶ライトバルブ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂのそれぞれは、一対の透明基板間に液晶が封入された液晶パネルを備えており、液晶パネルの内面には、液晶に対して微小領域（画素）毎に駆動電圧を印加可能な透明電極（画素電極）がマトリクス状に形成されている。液晶パネルの入射側表面には、入射側偏光板がｓ偏光光を透過可能に備えられており、各液晶ライトバルブ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂに入射する各色光の大部分は入射側偏光板を透過して、液晶パネルに入射する。また、液晶パネルの出射側表面には、出射側偏光板がｐ偏光光を透過可能に備えられている。 Each of the liquid crystal light valves 107R, 107G, and 107B includes a liquid crystal panel in which liquid crystal is sealed between a pair of transparent substrates. On the inner surface of the liquid crystal panel, a driving voltage for each minute region (pixel) with respect to the liquid crystal. Transparent electrodes (pixel electrodes) to which can be applied are formed in a matrix. An incident-side polarizing plate is provided on the incident-side surface of the liquid crystal panel so as to transmit s-polarized light, and most of each color light incident on each liquid crystal light valve 107R, 107G, 107B is transmitted through the incident-side polarizing plate. Then, it enters the liquid crystal panel. Further, an exit-side polarizing plate is provided on the exit-side surface of the liquid crystal panel so as to transmit p-polarized light.

ここで、液晶パネルの各画素に、画像信号に応じた駆動電圧が印加されると、液晶パネルに入射した光は、駆動電圧に応じて変調され、画素毎に異なる偏光方向を有した偏光光となる。この偏光光のうち、出射側偏光板を透過可能なｐ偏光成分のみが各液晶ライトバルブ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂから出射される。つまり、各液晶ライトバルブ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂが、画像信号に応じて、画素毎に異なる透過率で入射光を透過させることによって、階調を有する光学像が各色光毎に形成される。各液晶ライトバルブ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂから出射した各色光からなる光学像は、クロスダイクロイックプリズム１０８に入射する。 Here, when a driving voltage corresponding to an image signal is applied to each pixel of the liquid crystal panel, the light incident on the liquid crystal panel is modulated according to the driving voltage and polarized light having a different polarization direction for each pixel. It becomes. Of this polarized light, only the p-polarized light component that can be transmitted through the output-side polarizing plate is emitted from the respective liquid crystal light valves 107R, 107G, and 107B. That is, the liquid crystal light valves 107R, 107G, and 107B transmit incident light with different transmittances for each pixel according to the image signal, so that an optical image having a gradation is formed for each color light. An optical image composed of each color light emitted from each of the liquid crystal light valves 107R, 107G, and 107B enters the cross dichroic prism 108.

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１０８は、２つのダイクロイック膜１０８ａ、１０８ｂをＸ字型に直交するように配置して構成されている。ダイクロイック膜１０８ａは、Ｂ光を反射し、Ｒ光、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１０８ｂは、Ｒ光を反射し、Ｂ光、Ｇ光を透過する。これにより、液晶ライトバルブ１０７Ｒ、１０７Ｇ、１０７Ｂで変調された各色光からなる光学像は合成され、投射レンズ２０によって拡大投射される。 The cross dichroic prism 108 which is a color synthesis optical system is configured by arranging two dichroic films 108a and 108b so as to be orthogonal to the X shape. The dichroic film 108a reflects B light and transmits R light and G light. The dichroic film 108b reflects R light and transmits B light and G light. As a result, optical images composed of the respective color lights modulated by the liquid crystal light valves 107R, 107G, and 107B are combined and enlarged and projected by the projection lens 20.

図１に戻って、凹面ミラー３０は、光学エンジン部１０からの投射光をスクリーン４０に向けて反射するために筐体５０の天面近傍に備えられた鏡面体であり、スクリーン４０の上端部（＋Ｙ側端部）から背面方向（＋Ｚ方向）に向けて、スクリーン４０の受光面に対して略垂直に配設されている。凹面ミラー３０の反射面（下面）は、凹状の緩やかな放物面になっており、＋Ｚ側の反射面端部の位置は、−Ｚ側の端部よりも僅かに低い位置になっている。なお、凹面ミラー３０は、光学エンジン部１０から拡がりながら進行する投射光を反射することにより、±Ｘ方向から見て平行光となるように角度変換するとともに、この平行光がスクリーン４０に対して大きな入射角で入射するように、その形状や配置が定められている。 Returning to FIG. 1, the concave mirror 30 is a mirror body provided in the vicinity of the top surface of the housing 50 in order to reflect the projection light from the optical engine unit 10 toward the screen 40. From the (+ Y side end) in the back direction (+ Z direction), it is disposed substantially perpendicular to the light receiving surface of the screen 40. The reflection surface (lower surface) of the concave mirror 30 is a concave, gentle paraboloid, and the position of the reflection surface end on the + Z side is slightly lower than the end on the −Z side. . The concave mirror 30 reflects the projection light that travels while spreading from the optical engine unit 10, thereby converting the angle so that the parallel light is seen from the ± X directions, and the parallel light is applied to the screen 40. The shape and arrangement are determined so as to be incident at a large incident angle.

図３は、スクリーン４０の構成を示す要部断面図である。本実施形態のスクリーン４０は、背面側、即ち光学像が入射する側に全反射プリズムアレイ４１０を有している。全反射プリズムアレイ４１０には、凹面ミラー３０からの入射光を角度変換して出射するための複数のプリズム部４２０が鋸歯状に形成されている。各プリズム部４２０は、凹面ミラー３０からの光を透過する第１面４２１と、第１面４２１から入射した光を観察者の方向（−Ｚ方向）に全反射するために所定の角度を有した第２面４２２とを備えている。ここで、本実施形態では、凹面ミラー３０からの入射光が平行光であるため、−Ｚ方向へ反射するための第２面４２２の角度を、各プリズム部４２０の位置に依存せず同一にすることができる。なお、スクリーン４０は、全反射プリズムアレイ４１０の出射側（観察者側）に、−Ｚ方向に揃えられた光をさらに観察者に向けて集光するためのフレネルレンズや、光を拡散させるレンチキュラレンズアレイ等を設ける構成としても良い。 FIG. 3 is a principal cross-sectional view showing the configuration of the screen 40. The screen 40 of this embodiment has a total reflection prism array 410 on the back side, that is, the side on which an optical image is incident. The total reflection prism array 410 is formed with a plurality of prism portions 420 in a sawtooth shape for converting the incident light from the concave mirror 30 and converting the incident light. Each prism unit 420 has a first surface 421 that transmits light from the concave mirror 30 and a predetermined angle to totally reflect light incident from the first surface 421 in the direction of the observer (−Z direction). The second surface 422 is provided. In this embodiment, since the incident light from the concave mirror 30 is parallel light, the angle of the second surface 422 for reflection in the −Z direction is the same regardless of the position of each prism portion 420. can do. The screen 40 has a Fresnel lens for condensing light aligned in the −Z direction further toward the observer on the emission side (observer side) of the total reflection prism array 410, and a lenticular for diffusing the light. A lens array or the like may be provided.

次に、凹面ミラー３０の凹面（放物面）形状やその配置について、図面を参照して説明する。
図４は、凹面ミラー３０の形状や配置を説明するために、リアプロジェクタ１を幾何学的にモデル化した説明図である。
図４に示すように、表示される投射画像の高さをスクリーン４０の高さＨとし、スクリーン４０の上端部Ａから＋Ｚ方向へ向かう直線と、スクリーン４０の下端部Ｂを通り凹面ミラー３０の反射光（平行光）と平行な直線Ｐｌとの交点Ｃからスクリーン４０までの距離を奥行きＤと定義する。また、凹面ミラー３０の−Ｚ側端部は、スクリーン４０の上端部Ａに当接しているものとする。このとき、凹面ミラー３０の反射光の幅Ｌ₀（スクリーン４０の上端部Ａに至る反射光と、スクリーン４０の下端部Ｂに至る反射光との距離）は、次式（１）によって表される。 Next, the concave (parabolic) shape of the concave mirror 30 and its arrangement will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is an explanatory diagram in which the rear projector 1 is geometrically modeled in order to explain the shape and arrangement of the concave mirror 30.
As shown in FIG. 4, the height of the projected image to be displayed is the height H of the screen 40, the straight line extending from the upper end A of the screen 40 toward the + Z direction, and the lower end B of the screen 40 passes through the concave mirror 30. The distance from the intersection C between the reflected light (parallel light) and the parallel straight line Pl to the screen 40 is defined as a depth D. Further, it is assumed that the −Z side end portion of the concave mirror 30 is in contact with the upper end portion A of the screen 40. At this time, the width L ₀ of the reflected light of the concave mirror 30 (the distance between the reflected light reaching the upper end A of the screen 40 and the reflected light reaching the lower end B of the screen 40) is expressed by the following equation (1). The

また、スクリーン４０から投射点Ｑまでの距離をｚ₀、スクリーン４０の下端部Ｂからの投射点Ｑの高さをｙ₀とすると、投射点Ｑと直線Ｐｌとの距離Ｌ₁は次式（２）のようになる。 When the distance from the screen 40 to the projection point Q is z ₀ and the height of the projection point Q from the lower end B of the screen 40 is y ₀ , the distance L ₁ between the projection point Q and the straight line Pl is expressed by the following formula ( 2).

ここで、投射点Ｑを通り反射光と平行な直線をｖ軸、スクリーン４０の上端部Ａを通りｖ軸に垂直な直線をｕ軸とし、その交点を原点Ｏとするｕｖ座標を用いて図を書き直すと、図５に示すようになる。本図において、スクリーン４０の上端部Ａのｕ座標値をＬとすると、Ｌは、Ｌ＝Ｌ₀＋Ｌ₁であるため、式（１）及び式（２）を用いて次式（３）のように表される。 Here, a straight line that passes through the projection point Q and is parallel to the reflected light is a v-axis, a straight line that passes through the upper end A of the screen 40 and is perpendicular to the v-axis is a u-axis, and the intersection is an origin O. Is rewritten as shown in FIG. In this figure, when the u coordinate value of the upper end portion A of the screen 40 is L, L is L = L ₀ + L ₁ , and therefore using the equations (1) and (2), It is expressed as follows.

また、投射点Ｑのｖ座標値をｈとすると、ｈ²＋Ｌ²＝（Ｈ−ｙ_o）²＋ｚ_o ²であるから、これに式（３）を代入してｈについて整理することにより次式（４）が導かれる。 Also, assuming that the v coordinate value of the projection point Q is h, h ² + L ² = (H−y _o ) ² + z _o ² , so that by substituting Equation (3) into this and organizing h, Equation (4) is derived.

ここで、凹面ミラー３０の放物面形状及び配置を、次式（５）のようにｕｖ座標上の点（０，−ε）を頂点とする２次曲線で表すものとする（ｃ、εは正の未知数）。 Here, the parabolic shape and arrangement of the concave mirror 30 are represented by a quadratic curve having a point (0, −ε) on the uv coordinate as a vertex (c, ε) as in the following equation (5). Is a positive unknown).

式（５）をｕで微分して、接線の傾きを求めると、 When the equation (5) is differentiated by u to obtain the slope of the tangent line,

また、式（５）の２次曲線は、スクリーンの上端Ａ（Ｌ，０）を通るので、式（５）にｕ＝Ｌ、ｖ＝０を代入することにより、次式（７）が得られる。 Further, since the quadratic curve of the equation (5) passes through the upper end A (L, 0) of the screen, the following equation (7) is obtained by substituting u = L and v = 0 into the equation (5). It is done.

また、投射点Ｑを通りｕ軸に平行な直線と２次曲線との交点をＰ（ｕ_P，ｈ）とすると、式（５）から次式（８）が導かれる。 If the intersection of the straight line passing through the projection point Q and parallel to the u-axis and the quadratic curve is P (u _P , h), the following equation (8) is derived from the equation (5).

ここで、凹面ミラー３０の反射光は平行光であり、どの位置でも＋ｖ方向であるから、入射方向が＋ｕ方向となるＰ点における接線の傾きは４５°、即ち接線の傾きが１となり、式（６）から次式（９）が導かれる。 Here, since the reflected light of the concave mirror 30 is parallel light and is in the + v direction at any position, the inclination of the tangent at the point P where the incident direction is the + u direction is 45 °, that is, the inclination of the tangent is 1. The following equation (9) is derived from (6).

式（８）に、式（７）、式（９）を代入して整理すると、 Substituting equation (7) and equation (9) into equation (8) and rearranging,

両辺にεを乗じて、εの２次方程式にすると、 Multiplying both sides by ε to give a quadratic equation for ε

これを解くことにより、εは次式（１２）によって表される（ε＞０となる値を採用）。 By solving this, ε is expressed by the following equation (12) (a value satisfying ε> 0 is adopted).

また、式（１２）を式（７）に代入することにより、ｃを次式（１３）で表すことができる。 Further, by substituting equation (12) into equation (7), c can be expressed by the following equation (13).

以上により、凹面ミラー３０の放物面形状及び配置を表す式（５）を、既知数であるｈとＬを用いて表すことが可能となる。例えば、スクリーンの高さＨを７００ｍｍ（アスペクト比が１６：９の場合で約５６インチの画面サイズに相当）、奥行きＤを２００ｍｍ、投射点Ｑの位置ｚ₀を１４５ｍｍ、ｙ₀を０ｍｍとすると、式（３）より、Ｌ＝３３１．７ｍｍ、式（４）より、ｈ＝６３３．２ｍｍとなる。この結果、式（１２）より、ε＝４０．８ｍｍ、式（１３）より、ｃ＝０．０００３７１が導かれ、これらを式（５）に代入することにより、凹面ミラー３０の放物面形状及び配置が定まる。 As described above, Expression (5) representing the paraboloid shape and arrangement of the concave mirror 30 can be expressed using the known numbers h and L. For example, when the screen height H is 700 mm (corresponding to a screen size of about 56 inches when the aspect ratio is 16: 9), the depth D is 200 mm, the position z ₀ of the projection point Q is 145 mm, and y ₀ is ₀ mm. From Equation (3), L = 331.7 mm, and from Equation (4), h = 633.2 mm. As a result, ε = 40.8 mm is derived from equation (12), and c = 0.000371 is derived from equation (13). By substituting these into equation (5), the parabolic shape of concave mirror 30 is obtained. And the arrangement is determined.

次に、凹面ミラー３０を正面視又は背面視した場合の形状について、図面を用いて説明する。
図６（ａ）、（ｂ）は、凹面ミラー３０を背面から見た場合の形状を表す説明図である。
凹面ミラー３０は、図６（ａ）に示すように、背面視及び正面視においては略直線形状となるシリンドリカル状として、スクリーン４０の上辺に沿わせて延在させてもよいし、図６（ｂ）に示すように、前記ｕｖ座標（図５参照）における点（０，−ε）を頂点し、ｖ軸を回転軸とする回転放物面状としてもよい。或いは、両者の中間的な形状とすることも可能である。 Next, the shape of the concave mirror 30 when viewed from the front or the back will be described with reference to the drawings.
FIGS. 6A and 6B are explanatory diagrams showing the shape of the concave mirror 30 when viewed from the back.
As shown in FIG. 6A, the concave mirror 30 may be extended along the upper side of the screen 40 as a cylindrical shape that is substantially linear in rear view and front view. As shown in b), a paraboloidal shape with the point (0, −ε) in the uv coordinates (see FIG. 5) as a vertex and the v axis as the rotation axis may be used. Alternatively, an intermediate shape between the two can be used.

シリンドリカル状にした場合には、凹面ミラー３０がスクリーン４０の上方に大きくはみ出すことなく配置することが可能となるため、リアプロジェクタ１をより小型化することが可能となる。ただし、この場合には、全反射プリズムアレイ４１０を透過した光は、左右方向（±Ｘ方向）に拡がりながら進行することになるため、図７に示すようなシリンドリカルフレネルレンズ４３０を全反射プリズムアレイ４１０の出射側に備えるなど、左右方向に広がる光を観察者の方向（−Ｚ方向）に揃えるための手段を備えるようにするのが望ましい。 In the case of a cylindrical shape, the concave mirror 30 can be arranged without protruding greatly above the screen 40, so that the rear projector 1 can be further downsized. However, in this case, since the light transmitted through the total reflection prism array 410 travels while spreading in the left-right direction (± X direction), the cylindrical Fresnel lens 430 as shown in FIG. It is desirable to provide means for aligning the light spreading in the left-right direction in the observer's direction (-Z direction), such as on the emission side of 410.

一方、凹面ミラー３０を回転放物面状にした場合には、凹面ミラー３０からの反射光を、背面視及び正面視においても平行光とすることが可能となるため、上述したシリンドリカルフレネルレンズ４３０等を用いることなく、スクリーン４０からの出射光を−Ｚ方向に揃えることが可能となり、スクリーン４０の構成を簡略化することが可能となる。 On the other hand, when the concave mirror 30 is a paraboloid, the reflected light from the concave mirror 30 can be parallel light in the rear view and the front view, and thus the above-described cylindrical Fresnel lens 430. The light emitted from the screen 40 can be aligned in the −Z direction without using the above, and the configuration of the screen 40 can be simplified.

以上説明したように、本実施形態のリアプロジェクタ１によれば、光学エンジン部１０の投射光を反射して平行光を出射する凹面ミラー３０を、スクリーン４０の上端部から略垂直方向に配設しているため、スクリーン４０に対する平行光の入射角を大きくすることが可能となる。入射角を大きくするほど、必要となる凹面ミラー３０の長さ（＋Ｚ方向の長さ）が短くなるため、奥行きＤを小さくすることが可能となり、凹面ミラー３０の小型化に加え、装置の薄型化を実現することが可能となる。 As described above, according to the rear projector 1 of the present embodiment, the concave mirror 30 that reflects the projection light of the optical engine unit 10 and emits parallel light is arranged in the substantially vertical direction from the upper end of the screen 40. Therefore, the incident angle of the parallel light with respect to the screen 40 can be increased. As the incident angle is increased, the required length of the concave mirror 30 (the length in the + Z direction) is shortened, so that the depth D can be reduced, and in addition to downsizing the concave mirror 30, the device is thin. Can be realized.

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係るリアプロジェクタについて、図面を参照して説明する。
図８は、第２実施形態に係るリアプロジェクタの概略構成を示す断面図であり、図９は、第２実施形態に係る凹面ミラー３０の形状や配置を説明するために、リアプロジェクタ１を幾何学的にモデル化した説明図である。
図８に示すように、本実施形態のリアプロジェクタ１は、スクリーン４０の後方（＋Ｚ方向）の筐体５０の内壁面に平面ミラー６０を備えており、光学エンジン部１０から出射された光学像を平面ミラー６０で反射させた後、凹面ミラー３０に照射する構成になっている。 (Second Embodiment)
Hereinafter, a rear projector according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the rear projector according to the second embodiment, and FIG. 9 is a schematic diagram of the rear projector 1 in order to explain the shape and arrangement of the concave mirror 30 according to the second embodiment. It is explanatory drawing modeled scientifically.
As shown in FIG. 8, the rear projector 1 according to the present embodiment includes a plane mirror 60 on the inner wall surface of the casing 50 behind the screen 40 (+ Z direction), and an optical image emitted from the optical engine unit 10. After being reflected by the flat mirror 60, the concave mirror 30 is irradiated.

本実施形態において、凹面ミラー３０の放物面形状やその配置を導くためには、図９に示すように、平面ミラー６０の反射面を基準にして、実際の投射点Ｑ₀と面対象となる位置を仮想投射点Ｑ₁とし、当該仮想投射点Ｑ₁の位置をｙ₀，ｚ₀とすることにより、第１実施形態と同一の計算式で凹面ミラー３０の放物面形状及び配置を導くことが可能である。 In the present embodiment, in order to guide the parabolic shape and arrangement of the concave mirror 30, as shown in FIG. 9, based on the reflection surface of the plane mirror 60, and the actual projection point Q ₀ and the plane object the a position a virtual projection point Q _1, the position of the virtual projection point Q ₁ with y _{_0,} z _0, a parabolic shape and arrangement of the concave mirror 30 in the same formula as in the first embodiment It is possible to guide.

本実施形態のリアプロジェクタ１によれば、光学エンジン部１０から平面ミラー６０の方向、つまり＋Ｙ，＋Ｚの方向に光を投射するため、光学エンジン部１０は、凹面ミラー３０からの反射光と略平行な姿勢で配置されることになる。このため、凹面ミラー３０からの反射光を遮ることなく光学エンジン部１０を配置することが容易になる。 According to the rear projector 1 of this embodiment, since the light is projected from the optical engine unit 10 in the direction of the plane mirror 60, that is, in the + Y and + Z directions, the optical engine unit 10 is substantially the same as the reflected light from the concave mirror 30. It will be arranged in a parallel posture. For this reason, it becomes easy to arrange the optical engine unit 10 without blocking the reflected light from the concave mirror 30.

また、本実施形態では、光学エンジン部１０からの投射光が平面ミラー６０を経由することにより、直接凹面ミラー３０に光を投射する場合に比べて光路長を長くすることができる。このため、投射レンズ２０に要求される広角特性を緩和することが可能となる。 In the present embodiment, the projection light from the optical engine unit 10 passes through the plane mirror 60, so that the optical path length can be increased as compared with the case where the light is directly projected onto the concave mirror 30. For this reason, the wide-angle characteristic required for the projection lens 20 can be relaxed.

（変形例）
なお、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
前記実施形態では、光学エンジン部１０が、筐体５０の下側でＸ方向の略中心から凹面ミラー３０或いは平面ミラー６０が存在する上方（＋Ｙ方向）に向けて光学像を投射する構成としているが、光学エンジン部１０の配置や投射方向は前記に限定されず、筐体５０内の空間利用効率や光路長を加味して定めればよい。例えば、図１０に示すように、光学エンジン部１０の投射方向を横向き（＋Ｘ方向）にして、反射ミラー７０を介して凹面ミラー３０（平面ミラー６０を備える場合には、平面ミラー６０）に光学像を投射することも可能である。 (Modification)
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
In the embodiment, the optical engine unit 10 projects an optical image from the approximate center in the X direction on the lower side of the housing 50 toward the upper side (+ Y direction) where the concave mirror 30 or the flat mirror 60 exists. However, the arrangement and the projection direction of the optical engine unit 10 are not limited to the above, and may be determined in consideration of the space utilization efficiency in the housing 50 and the optical path length. For example, as shown in FIG. 10, the projection direction of the optical engine unit 10 is set to the horizontal direction (+ X direction), and the concave mirror 30 (or the flat mirror 60 when the flat mirror 60 is provided) is optically provided via the reflection mirror 70. It is also possible to project an image.

また、図１１に示すように、図１に示したリアプロジェクタ１を上下反転させた構成、即ちスクリーン４０の下端部からスクリーン４０の受光面に対して略垂直に凹面ミラー３０を配設し、スクリーン４０の上端部近傍の光学エンジン部１０から光学像を投射するようにしてもよい。この構成では、動作に伴って熱を発する光学エンジン部１０が筐体５０内の上側に位置することになるため、自然対流の効果等によって放熱効果を高めることが可能となる。なお、放熱効果をさらに向上させるためには、図示したように、放熱ファン８１を備えたり、筐体５０の上部に放熱孔８２を備えたりするのが望ましい。 11, the rear projector 1 shown in FIG. 1 is turned upside down, that is, the concave mirror 30 is disposed substantially perpendicularly to the light receiving surface of the screen 40 from the lower end of the screen 40, An optical image may be projected from the optical engine unit 10 near the upper end of the screen 40. In this configuration, since the optical engine unit 10 that generates heat in accordance with the operation is positioned on the upper side in the housing 50, the heat dissipation effect can be enhanced by the effect of natural convection. In order to further improve the heat radiation effect, it is desirable to provide a heat radiation fan 81 or a heat radiation hole 82 in the upper part of the housing 50 as shown in the figure.

前記実施形態では、透過型の液晶ライトバルブ１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂを用いて光源光の変調を行っているが、反射型の液晶ライトバルブ等、反射型の光変調装置を用いることも可能である。また、入射した光の出射方向を、画素としてのマイクロミラー毎に制御することにより、光源から出射した光を変調する微小ミラーアレイデバイス等を用いることもできる。また、光源部としては、超高圧水銀ランプ１０１等の放電型光源ランプに限られず、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなるＬＥＤ光源等、他の光源を用いてもよい。 In the embodiment, the light source light is modulated using the transmissive liquid crystal light valves 107R, 107G, and 107B. However, a reflective light modulator such as a reflective liquid crystal light valve can also be used. . In addition, it is possible to use a micromirror array device that modulates the light emitted from the light source by controlling the emission direction of the incident light for each micromirror as a pixel. Further, the light source unit is not limited to a discharge type light source lamp such as the ultra-high pressure mercury lamp 101, and other light sources such as an LED light source composed of an LED (light emitting diode) may be used.

第１実施形態に係るリアプロジェクタの概略構成を示す断面図。1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a rear projector according to a first embodiment. 投射レンズが取り付けられた状態の光学エンジン部の構成を説明する構成図。The block diagram explaining the structure of the optical engine part of the state to which the projection lens was attached. スクリーンの構成を示す要部断面図。The principal part sectional drawing which shows the structure of a screen. 凹面ミラーの形状や配置を説明するために、リアプロジェクタを幾何学的にモデル化した説明図。An explanatory view in which a rear projector is modeled geometrically in order to explain the shape and arrangement of a concave mirror. 図４をｕｖ座標を用いて書き直した図。The figure which rewrote FIG. 4 using uv coordinate. （ａ）、（ｂ）は、凹面ミラーを背面から見た場合の形状を表す説明図。(A), (b) is explanatory drawing showing the shape at the time of seeing a concave mirror from the back. シリンドリカルフレネルレンズを備えたスクリーンを示す斜視図。The perspective view which shows the screen provided with the cylindrical Fresnel lens. 第２実施形態に係るリアプロジェクタの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the rear projector which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る凹面ミラーの形状や配置を説明するために、リアプロジェクタを幾何学的にモデル化した説明図。Explanatory drawing which modeled the rear projector geometrically in order to demonstrate the shape and arrangement | positioning of the concave mirror which concerns on 2nd Embodiment. 変形例に係るリアプロジェクタを示す説明図。Explanatory drawing which shows the rear projector which concerns on a modification. 変形例に係るリアプロジェクタの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the rear projector which concerns on a modification.

Explanation of symbols

１…リアプロジェクタ、１０…光学エンジン部、２０…投射レンズ、３０…凹面ミラー、４０…スクリーン、５０…筐体、６０…平面ミラー、１０１…超高圧水銀ランプ、１０２…インテグレータ、１０３…偏光変換素子、１０４，１０５…反射ミラー、１０５Ｂ…Ｂ光透過ダイクロイックミラー、１０５Ｒ…Ｒ光透過ダイクロイックミラー、１０６…リレーレンズ、１０７Ｒ，１０７Ｇ，１０７Ｂ…液晶ライトバルブ、１０８…クロスダイクロイックプリズム、４１０…全反射プリズムアレイ、４２０…プリズム部、４３０…シリンドリカルフレネルレンズ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rear projector, 10 ... Optical engine part, 20 ... Projection lens, 30 ... Concave mirror, 40 ... Screen, 50 ... Housing, 60 ... Plane mirror, 101 ... Super high pressure mercury lamp, 102 ... Integrator, 103 ... Polarization conversion Element, 104, 105 ... Reflection mirror, 105B ... B light transmission dichroic mirror, 105R ... R light transmission dichroic mirror, 106 ... Relay lens, 107R, 107G, 107B ... Liquid crystal light valve, 108 ... Cross dichroic prism, 410 ... Total reflection Prism array, 420... Prism portion, 430... Cylindrical Fresnel lens.

Claims

An optical engine that projects an optical image;
A curved mirror that reflects the optical image projected from the optical engine unit and emits it as parallel light;
The optical image reflected by the curved mirror is received on the back side and transmitted to the front side; and
A rear projector comprising:
The rear projector, wherein the curved mirror is disposed substantially perpendicular to the light receiving surface of the screen.

The rear projector according to claim 1, wherein the curved mirror has a cylindrical shape extending linearly along one side of the screen.

The rear projector according to claim 2, wherein the curved mirror is disposed at an end of the screen.

4. The rear projector according to claim 1, further comprising a flat mirror that reflects an optical image projected by the optical engine unit toward the curved mirror on a back side of the screen. 5. A rear projector characterized by

5. The rear projector according to claim 1, wherein the curved mirror is disposed in the vicinity of a lower end portion of the screen, and the optical engine unit is formed in the curved surface from the vicinity of the upper end portion of the screen. A rear projector that projects an optical image onto a mirror.