JP2007515681A - 背面投射用途のための回転可能な投射レンズ - Google Patents

Abstract

投射ディスプレイ装置のための光学系は、第一光学軸を有する第一レンズ群と、第二光学軸を有する第二レンズ群とを含み、第二レンズ群は第一光学軸について回転するよう構成される。代替的に、光学系は、第一光学軸と、第二光学軸を有するレンズ群とを含み、レンズ群は第一光学軸について回転するよう構成される。

Description

投射ディスプレイは広範な用途に用いられている。２〜３の用途を述べると、背面投射テレビ及び電子シネマにおける使用のために、液晶（ＬＣ）技術が投射ディスプレイに適用されてきた。

既知の背面投射用途では、ＬＣパネル及び投射光学素子からの画像をディスプレイ面又はスクリーン上に投射するために、背面鏡又は背面折畳み鏡が用いれる。ＬＣパネル、投射光学、及び、鏡を含むディスプレイ装置の素子は、キャビネット内に収容され、キャビネットの１つの表面は、視聴のためのディスプレイ面を有する。

残念ながら、これらの背面投射装置のためのキャビネットは比較的大きい。その上、既知のＬＣ投射光学素子の組み合わせは、全てのキャビネット中に直ちに適合されない。前者に関しては、キャビネットの深さ及び高さを減少することが望ましい。しかしながら、ＬＣ投射光学素子の幾分可撓な設計の故に、これは幾分困難である。後者に関しては、比較的減少された深さを有するキャビネット内に投射光学系を正しく配置することは、例えば、正しい機能が達成されるよう投射レンズを収容するために、キャビネットの高さの増大を必要とし得る。

本発明は、従来技術の上記問題点を解決するものである。

例示的な実施態様によれば、投射ディスプレイ装置のための光学系は、第一光学軸を有する第一レンズ群と、第二光学軸を有する第二レンズ群とを含み、第二レンズ群は第一光学軸について回転するよう構成される。

他の例示的な実施態様によれば、投射ディスプレイ装置のための光学系は、第一光学軸と、第二光学軸を有するレンズ群とを含み、レンズ群は第一光学軸について回転するよう構成される。

本発明は、添付の図面と共に読まれるとき、以下の詳細な記載から最良に理解される。多様な機能は必ずしも実寸で描写されていないことが強調される。事実、寸法は議論の明瞭性のために恣意的に増大又は減少され得る。

以下の詳細な記載において、制限ではなく説明の目的のために、具体的な詳細を開示する例示的な実施態様が、例示的な実施態様の完全な理解をもたらすために示されている。しかしながら、ここに開示される具体的な詳細から離れた他の実施態様も、本開示の利益を有する当業者に明らかであろう。その上、本発明の記載を曖昧にしないよう、周知な装置、方法、及び、材料の記載を省略し得る。最後に、実際的である限り、同等の参照番号は同等の機能に言及する。

簡潔に、例示的な実施態様によれば、投射光学系は、第一レンズ群、折畳み鏡、及び、選択的な第二レンズ群を含む。第一レンズ群は、第二レンズ群に対して直交する光学軸を有する。折畳み鏡は、第一レンズ群と第二レンズ群との間に有用に配置される。その上、ＬＣ装置のようなディスプレイ装置は、第二レンズ群に画像を提供する。第二レンズ群からの光は折畳み鏡に入射し、次に、第一レンズ群に入射する。スクリーンでの結像のために、第一レンズ群は、光画像を背面投射ディスプレイ装置の鏡上に向ける。例示的な実施態様において、第一レンズ群は第二レンズ群に対して回転するよう構成される。有益に、異なる寸法のキャビネットに適応させるよう、並びに、投影レンズ組立体の全体を回転することなしに、これは画像投射の適合を可能にし、それはディスプレイ装置のキャビネット／架台の高さを減少する目的に対して逆効果であり得る。

図１は、例示的な実施態様に従った背面投射ディスプレイ装置１００の断面図である。装置１００は、その背面に鏡又は反射面１０２を有するキャビネット１０１と、正面にあるディスプレイ面又はスクリーン１０３とを含む。装置１００は、投射レンズ組立体１０４も含み、それは投射光学系及びディスプレイパネル（例えばＬＣディスプレイパネル）を含む。レンズ組立体はベース１０５も含み、それはレンズ組立体及びディスプレイパネルと一体であり得る。図１の例示的な実施態様において、投射レンズ組立体は画像ビーム１０６を鏡１０２上に集束し、それはこの画像をスクリーン１０３上に反射する。例証的に、スクリーンはその表面に亘って対角線で６５インチであり、相対単位におけるキャビネットの寸法は図示の通りである。

ディスプレイ素子の相対的向き及び寸法的配置に適応させるために、投射レンズ組立体の投射レンズの選択的素子は、ベース１０５を移動又は回転することなく回転される。本記載が続くに応じて、より明瞭になるように、キャビネットを変更させることなく広範な異なるキャビネット及びディスプレイに投射レンズ組立体１０４の投射能力を提供するこの能力は、顕著な利益であり、多くの別個のキャビネット及び装置における投射レンズ組立体１０４の適合性を可能にする。

図２は、図１の装置に比べて減少した寸法を有する背面投射ディスプレイ装置２００の断面図を示している。即ち、装置２００のディスプレイスクリーンは４４インチであり、他の（センチメートルで）示される寸法は図１の対応部材よりも小さく、さもなければ、キャビネットは図１の例示的な実施態様のそれと実質的に同一である。しかしながら、本記載が続くに応じて、より明瞭になるように、レンズ組立体の選択的素子は、図１の実施態様におけるそれらの回転角度と比較して他の素子に対する角度で回転される。その上、図１の実施態様と同様に、ベース１０５は固定的なままである。

図３は、例示的な実施態様に従った投射レンズ組立体３００の概略図である。投射レンズ組立体３００は、第一光学軸３０２を有する第一レンズ群３０１と、第二光学軸３０４を有する第二レンズ群３０３とを含む。反射面３０５が第一レンズ組立体３０１と第二レンズ組立体３０２との間に、有用に第一光学軸と第二光学軸との交差点に配置される。ディスプレイパネル又は画像３０６は、背面投射ディスプレイ装置におけるスクリーン（図示せず）上に画像を形成するための光を放射する。ディスプレイパネル３０６は、ＬＣＤディスプレイ装置の光学組立体を代表し、この地点で形成される画像は、次に、図１及び２との関連で参照された投射レンズ組立体及び背面鏡によってスクリーン上に集束される。例証的に、ディスプレイパネルは、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）（liquid crystal on silicon）に基づく組立体、透過ＬＣ組立体、或いは、他の類似の構造であり得る。その上、例示的な実施態様に沿って、レーザディスプレイからの画像をディスプレイ装置内に組み込み得る。

例示的な実施態様によれば、第一光学軸は、第二光学軸に対して実質的に直交し、第二レンズ組立体３０３は、３０７で図示されるように、第一光学軸について回転するよう構成される。組立体はベース又は取付部（図示せず）上に有用に配置され、第一レンズ組立体３０１、ディスプレイ３０６、反射面３０５、及び、第二レンズ組立体３０３は、第二レンズ組立体３０３の安定的な回転を促進するよう、円筒形状素子内に有利に配置されることが分かる。

第一レンズ組立体及び第二レンズ組立体並びに反射面は、当該技術分野において既知の装置であることが分かる。例えば、第二レンズ組立体３０３は、背面投射システム内に見い出される投射レンズであり得る。同様に、第一レンズ組立体及び反射素子は、それぞれ有用に屈折レンズ及び鏡面であり、それらは十分に当業者の範囲内である。参照された既知の素子に加えて、第一レンズ組立体及び第二レンズ組立体並びに反射面のために他の素子も用い得る。例えば、反射素子３０５は、特定の偏光状態の光を透過する二色性鏡であり得る。

動作中、ディスプレイパネル３０６からの光は、第一レンズ組立体３０１によって反射面３０５上に結像される。反射面３０５は、第二レンズ組立体３０３に対する元の方向に対して直交して光を反射し、それは画像３０８を背面鏡（例えば背面鏡１０２）又は類似の投射面上に投射する。よって、ディスプレイパネル３０６からの画像は、投射レンズ組立体３００によって、幾分閉じ込められた空間内に結像される。

図４は、例示的な実施態様に従った第一光学軸３０２を見下ろす正面から見た図３の投射レンズ組立体３００を示す概略図である。即ち、図４中の組立体の概略図は、直前の反射面、レンズの背後の第一レンズ群３０５、及び、第一レンズ群３０１の背後のディスプレイパネル３０６を示している。その上、第二レンズ群３０３は、第二光学軸３０４に沿って、よって、第一光学軸３０３に対して直交して向けられている。記載が続くに応じてより明瞭になるように、方向４０４における第二レンズ群３０３の回転は、キャビネットからキャビネットへの、素子（例えば背面鏡又はスクリーン）の配置及びサイズの多様性にも拘わらず、キャビネットへの実質的な変更なしに、第二レンズ群３０３が様々なキャビネット装置における投射面上に画像３０８を投射するのを可能にする。

図５は、本記載に沿って第一光学軸３０２について回転された投射レンズ組立体３００の概略図である。回転角（Θ）５０１は、元の向き５０３からの回転の程度（５０２）を示している。理解され得るように、ディスプレイ製造レベルで回転の程度を調整する能力は、１つの投射レンズ組立体が多様なディスプレイ装置において実施されるのを可能にすることによって、著しい多用性をもたらす。

例示的な実施態様によれば、第二レンズ組立体の回転は、図示の方向（反時計回り）又は図示とは反対方向（時計回り）であり得ることが分かる。例証的に、第二レンズ組立体３０３は、取付部（例えばベース１０５）を介して第一光学軸３０１について回転され、取付部は、キャビネット又はシステムに取り付けられた何かの他の素子に固定される。回転作用は、例えば、Ｏ形状溝内の玉軸受のような、多用な機械的装置の１つによってであり得る。勿論、これは例証的であるに過ぎず、これを満足するために、他の機械的素子を用い得ることが分かる。さらに、回転機構は、粗動作及び正しい角度を精度を持って選択するための微動作も含み得る。加えて、第二レンズ組立体３０３を所望の位置に固定するために、係止又は固定機構を用い得る。キャビネット内における投射レンズ組立体３００の配置の前又は後に、回転及び整列を行い得ることが分かる。

このように記載された例示的な実施態様の投射レンズ組立体の特徴に加えて、追加的な機能及び変形も特筆すべきである。例示的な実施態様によれば、その中心に第一光学軸３０２を有する第一管は、相互に回転され得る２つの部分から成る。有益に、安定的な第一光学軸が第一管の内部に得られるよう、１つの部分の外径は他の部分の内径に嵌入する。

他の例示的な実施態様によれば、第一管はレンズ素子を含まず、第一レンズ組立体及び第二レンズ組立体の双方は、第二管内に配置される。他の例示的な実施態様によれば、第一管内に存在するレンズ素子がある。この実施態様では、レンズ素子はディスプレイパネル３０６に対して回転する第一管の部分内に存在する。

代替的に、例示的な実施態様において、第二管はレンズ素子を含まず、第一レンズ組立体及び第二レンズ組立体の双方が配置され、レンズ素子のみが第一管内に存在する。この実施態様において、レンズ素子は、ディスプレイパネル３０６に対して固定されたままの第一管の一部の内部に存在する。

さらに他の実施態様では、レンズ素子は２つのサブ群から成る第一管内に存在する。第一サブ群（例えば第一レンズ組立体３０１）は、ディスプレイパネルに対して固定されたままの第一管の一部であり、第二サブ群（例えば第二レンズ組立体３０３）は、ディスプレイパネルに対して回転する第一管の一部である。

図６は、例示的な実施態様に従った投射レンズ組立体６００を示している。例示的な実施態様には、１つのレンズ組立体、即ち、レンズ組立体６０１のみがある。図３乃至５に関連して記載された例示的な実施態様と同様に、ディスプレイパネル６０２又は画像は、画像をもたらす。この画像は第一光学軸６０３を横断し、反射面６０４上に入射し、且つ、反射されて第二光学軸６０５に沿って進行する。第二光学軸６０５はレンズ組立体６０１の光学軸であり、第一光学軸６０３に対して直交している。レンズ組立体からの投射画像６０５は、図１乃至５の実施態様と関連して記載されたのと同様の方法で、ディスプレイ面に透過される。図１乃至５に関連して記載された例示的な実施態様の多くの機能及び素子は、図６及び７の例示的な実施態様に直接的に適用可能であり、これらの例示的な実施態様の記載を不明瞭にしないよう反復されない。

図７は、角度（Φ）７０１だけ回転されたレンズ組立体６０１を備える投射レンズ組立体６００を示している。回転角度７０１は、その元の向き７０２に対するレンズ組立体６０１の回転の程度を示している。

図１乃至５の例示的な実施態様と関連して記載されたように、多様なディスプレイ装置が１つの投射レンズシステムを組み込み得るので、投射レンズ組立体６００は多用性をもたらす。

組立体６００の多様な素子を収容するための管の使用、及び、以前に記載されたような回転装置を備えたベース又は取付部の使用を、本例示的実施態様に適用し得る。

図８は、例示的な実施態様に従ってベースに接続された投射光学系を示している。図３の例示的な実施態様に従って記載された第二レンズ組立体３０３が示されている。代替的に、これは図６の例示的な実施態様と関連して記載されたレンズ組立体６０１であり得る。投射光学系はベース１０５に接続され、ベースに対して回転される。即ち、管８０１がベース１０５に接続され、第二レンズ組立体３０３は、図８の第二レンズ組立体３０３と図９中のその元の向きとの比較によって示されるような方法で回転するよう構成される。以前に記載されたように、回転は第一光学軸（図８及び９では可視的でない）についてである。その上、以前に記載された例示的な実施態様によれば、素子を収容するために第二管８０２を用い得る。

例示的な実施態様が詳細に記載されたが、本発明の修正が本開示の利益を有する当業者に明らかであることが明瞭である。そのような修正及び変形は添付の請求項の範囲に含まれる。

例示的な実施態様に従ったキャビネットを含むＬＣＤ投射ディスプレイ装置を示す断面図である。 例示的な実施態様に従ったキャビネットを含むＬＣＤ投射ディスプレイ装置を示す断面図である。 例示的な実施態様に従った投射光学系及びディスプレイパネルを示す概略図である。 例示的な実施態様に従った図１の投射光学系及びディスプレイパネルを他の視点から示す概略図である。 例示的な実施態様に従った図１の投射光学系及びディスプレイパネルを他の視点から示す概略図である。 例示的な実施態様に従った投射光学系及びディスプレイパネルを示す概略図ある。 例示的な実施態様に従った図６の投射光学系及びディスプレイパネルを他の視点から示す概略図である。 例示的な実施態様に従ったベースに接続された投射光学系を示す斜視図である。 例示的な実施態様に従ったベースに接続された投射光学系を示す斜視図である。

Claims (24)

1. 第一光学軸を有する第一レンズ群と、
   第二光学軸を有する第二レンズ群とを含み、
   該第二レンズ群は、前記第一光学軸について回転するよう構成された、
   投射ディスプレイ装置のための光学系。
2. 画像を前記第一光学軸に沿って前記第一レンズ群に提供するディスプレイパネルを含む、請求項１に記載の光学系。
3. 前記ディスプレパネルは、液晶画像化システムの液晶パネルである、請求項２に記載の光学系。
4. 前記液晶パネルは、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）である、請求項３に記載の光学系。
5. 前記ディスプレパネルは、ＤＭＤ装置である、請求項２に記載の光学系。
6. 前記ディスプレイパネルは、走査レーザビーム投射システムである、請求項１に記載の光学系。
7. 当該光学系は、ベースの上に配置されている、請求項１に記載の光学系。
8. 前記回転は前記ベースに対してである、請求項７に記載の光学系。
9. 前記画像は、背面投射ディスプレイ装置の背面鏡の上に投射される、請求項２に記載の光学系。
10. 前記回転は、反時計回り又は時計回りである、請求項１に記載の光学系。
11. 前記第一レンズ組立体は第一管の内部に配置され、前記第二レンズ組立体は第二管の内部に配置される、請求項１に記載の光学系。
12. 前記第一レンズ組立体及び前記第二レンズ組立体の双方は、管の内部に配置される、請求項１に記載の光学系。
13. 請求項１に記載の光学系を含む背面投射ディスプレイ装置。
14. 第一光学軸と、
    第二光学軸を有するレンズ群とを含み、
    前記レンズ群は、前記第一光学軸について回転するよう構成された、
    投射ディスプレイ装置のための光学系。
15. 画像を前記第一光学軸に沿って前記レンズ群に提供する、ディスプレイパネルを含む、請求項１４に記載の光学系。
16. 前記ディスプレパネルは、液晶画像化システムの液晶パネルである、請求項１４に記載の光学系。
17. 前記液晶パネルは、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）である、請求項１６に記載の光学系。
18. 前記ディスプレパネルは、ＤＭＤ装置である、請求項１４に記載の光学系
19. 当該光学系は、ベースの上に配置されている、請求項１４に記載の光学系。
20. 前記回転は前記ベースに対してである、請求項１９に記載の光学系。
21. 前記画像は、背面投射ディスプレイ装置の背面鏡の上に投射される、請求項２に記載の光学系。
22. 前記回転は、反時計回り又は時計回りである、請求項１４に記載の光学系。
23. 請求項１４の光学系を含む背面投射ディスプレイ装置。
24. 前記第一光学軸は前記第二光学軸に対して直交する、上記請求項のうちいずれか１項に記載の投射システム。

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