JP2007532981A - 広角投影レンズ - Google Patents

Abstract

投影表示装置が提供される。投影表示装置は、映像を生成するように構成された映像生成装置と、前記映像を受け、前記表示装置よりも上への表示のための光学経路に沿って映像を投影するように構成された光軸を有する広角レンズ系とを備えることが可能である。前記投影表示装置は、前記光学経路を折り返すように構成された方向変更光学系をさらに備えることが可能である。前記光学経路は、第１の方向から第２の方向へ方向を変更する。或る実施の形態においては、前記映像生成装置は、前記広角レンズ系の光軸よりも下に位置することが可能である。
【選択図】 図４

Description

本開示の実施の形態は、概して映像表示装置に関し、特に、投影装置用のレンズに関する。

本願は、2004年1月6日に出願された米国特許出願第10/754,093号の一部継続出願であり、2002年8月16日に出願された米国特許出願第10/222,083号の一部継続出願であり、2002年8月16日に出願された米国特許出願第10/222,050号の一部継続出願である、2004年4月15日に出願された米国特許出願第10/825,837号に基づく優先権を主張するものであり、各々の全内容はそれらの全体を参照によってすべての目的のためにここに援用される。

本発明の種々の観点は、添付図面の図への限定としてではなく例示として図示され、ここにおいては、同様の参照符号は同様の要素を示している。

図１は、概して100で、フロントプロジェクション表示システムを示している。フロントプロジェクション表示システムは、プロジェクタ110のような表示装置と、スクリーン120のような表示面とを備えることが可能である。スクリーン120は、スクリーン面130を備えることが可能である。プロジェクタ110は、映像を生成し、スクリーン面130に映像を投影するように構成されることが可能である。スクリーン120は、投影された映像を反射し、視聴者（図示せず）にそれを導くことが可能である。或る実施の形態においては、スクリーン面130は、投影された映像が視聴者に見えるように光を拡散することが可能である。表示された映像が投影装置と同じ側にあるフロントプロジェクション装置に関して示され、記述されたが、当然のことながら、本開示は、リアプロジェクション装置にも適用可能である。

簡潔には、プロジェクタ110は、概して112で示されるように、光源および／または映像ソースを備えることが可能である。映像ソース112は、デジタルマイクロミラー装置（DMD）、マイクロマシン技術システム（MEMS）、グレーティングライトバルブ（GLV）、液晶表示装置（LCD）、反射型液晶（LCOS）など含むが、これらに限定されない映像生成装置を含むことが可能である。

プロジェクタ110は、光源または映像ソースによって生成された映像が矢符140，150によって示されるべくスクリーン面130に投影されるように、プロジェクタ110内に一体とされるか、あるいは、プロジェクタ110に結合されるレンズ系114をさらに備えることが可能である。映像は、矢符160および170によって示されるように視聴者に表示されることが可能である。

スクリーン120は、投影された映像を反射し、それを視聴者の方へ導くように構成されることが可能である。或る実施の形態においては、スクリーン面130は、視聴者への映像の表示を改善するための様々な表面的特徴を含むことが可能である。たとえば、スクリーン面130は、壁面、被覆面、あるいはガラス玉スクリーン面、非平坦スクリーン面などのような他の特殊な表面を含むがこれらに限定されない任意の適切な映像表示面であることが可能である。当然のことながら、或る実施の形態においては、スクリーン120は、フレネルレンズ型のスクリーンであることが可能であるが、壁面または他の適切な表示面のような他の適切なスクリーンまたは表面が使用されることも可能である。

図１に戻って、プロジェクタ110は、スクリーン120のスクリーン面130へ、水平から急角度で光を投影するように構成されることが可能である。たとえば、プロジェクタ110は、光がスクリーン面130に実質的に急角度で投影されるように、スクリーン120からオフセットされることが可能である。たとえば、或る実施の形態においては、光は、水平から約30度〜約80度の間の角度で投影されることが可能である。当然のことながら、他の実施の形態においては、光は、20度〜90度の間の角度を含むが、これに限定されない他の角度でスクリーン面130に投影されることも可能である。反射角度は、スクリーン面130に沿って変化するようにすることが可能である。

光線140および150は、光がプロジェクタ110からスクリーン120に進行する典型的な経路を示している。典型的な目的だけのために、光線140は、角度145でスクリーン面130を反射し、拡散するように示されている。角度145は、角度80度のような任意の適切な角度であることが可能である。同様に、光線150は、角度155でスクリーンを反射するように示されている。角度155は、任意の適切な角度であることが可能であり、たとえば、角度155は、角度30度であることが可能である。光線160および170は、光がスクリーン120を反射した後で進行する経路を示している。光線160および170は、視聴者（図示せず）に反射される映像を示している。

本開示の１つの実施の形態においては、プロジェクタ110は、広角レンズ系を備えることが可能である。図２において200で模式的に示された１つの典型的な広角レンズ系においては、該広角レンズ系は、リレーレンズ・ステージ210と、広角レンズ・ステージ220とを備えることが可能である。リレーレンズ・ステージ210は、中間映像230を生成し、広角レンズ・ステージ220に投影するように構成されることが可能である。広角レンズ・ステージ220は、矯正された映像240を生成し、表示用のスクリーン250（たとえば、スクリーン120を含むことができる）に投影するように構成されることが可能である。

中間映像230は、広角レンズ・ステージ220が予歪曲された映像を受けるように、歪曲された映像(I(D))と解されることが可能である。広角レンズ・ステージ220によってもたらされる歪みは、中間映像230の歪みが映像(I(-D))を生成するために、広角レンズ・ステージ220によって実質的に補償される（実質的に相殺される）ようなものであることが可能である。参照画像(I(-D))は、実質的に中間映像230の歪みなしに、映像を表わすように意図される。当然のことながら、歪みは、映像の形状および／または焦点面に存在してもよい。

本記述の目的のために、用語「歪み」は、予歪曲系に入力される初期の映像からの任意の変更を含むことを意図されている。たとえば、或る実施の形態においては、映像における歪みは、映像の少なくとも一部の形状の変更を含むことが可能である。用語「予歪曲」は、広角レンズ・ステージ220によって生成される歪みを補償する（つまり、実質的に等しく且つ反転した）光学映像の故意の歪みを含むように意図されている。当然のことながら、予歪曲された映像は、該予歪曲された映像が補償されること意図するために、下流の歪みの種類に依存する様々な異なる構成において提示されることが可能である。

図２に記述された系は、所望の映像経路または光経路に沿って映像を導くために付加的な光学系を備えることが可能である。たとえば、本系は、260で示されるもののような一または複数の方向変更光学系を備えることが可能である。そのような方向変更光学系260は、所望の光経路に沿って映像を導くように構成されることが可能である。方向変更光学系260は、あらかじめ選択された方向に光を方向転換するように構成されたミラー、プリズムなどを含むが、これらに限定されない任意の適切な光学装置であることが可能である。たとえば、方向変更光学系260は、光経路を30度、60度、90度、120度、180度、210度などのような、しかしこれらに限定されない任意の適切な角度で変更することが可能である。方向変更光学系260は、一または複数の光学要素を備えることが可能である。たとえば、方向変更光学系は、２枚１組の90度の折り返しミラー、１枚、２枚、あるいは３枚のプリズム、ミラーおよびプリズムの組み合わせなどを含むことが可能である。

図２の例示の実施の形態においては、光経路は、リレーレンズ・ステージから出力される初期の光から方向を180度変更するように示されている。したがって、中間映像は、広角レンズ・ステージに入る前に、方向を実質的に180度変更した光学経路に沿って導かれる。たとえば、入力光の方向は、表示またはスクリーンへの光出力の方向とは実質的に逆である。方向変更光学系260は、リレーレンズ・ステージ210と広角レンズ・ステージ220との間に挿入されるように示されているが、そのような方向変更光学系260は、リレーレンズ・ステージ210または広角レンズ・ステージ220内に組み込まれることも可能である。これに代えて、あるいは、これに加えて、そのような方向変更光学系は、リレーレンズ・ステージ210または広角レンズ・ステージ220のいずれか一方あるいは両方の前にまたはその後に続いて配置されることも可能である。

当然のことながら、光経路内に、光および／または映像をさらに導くように構成された付加的な光学系が存在することも可能である。たとえば、光を広角レンズ・ステージ220に導くために、第２のリレーレンズ・ステージが使用されることも可能である。さらに、中間映像または矯正された映像を変更するように構成された一または複数のレンズまたはステージが存在することも可能である。

図３は、概して300で示され、図１の表示システムにおいて使用されることが可能な典型的なレンズ系の模式図である。図示されるように、本系は、レンズ系に映像を提供するように構成された映像生成装置（たとえば、DMD 310）を備えることが可能である。映像は、本技術分野において公知の任意の方法でDMD 310に提供されることができる。DMD 310は、任意の適切な光源（図示せず）からレンズ系へ光を選択的に反射するように構成されることが可能である。他の種類の装置（たとえば、マイクロマシン技術システム（MEMS）グレーティングライトバルブ（GLV）、液晶表示装置（LCD）、反射型液晶（LCOS））が、レンズ系に映像を提供するために使用されることも可能である。

典型的なレンズ系300においては、映像経路は複数の折り返しを備えている。具体的には、映像経路は、第１のリレーレンズ・ステージ315を通じて、方向変更光学系320および330を通じて、第２のリレーレンズ・ステージ340へ、そして、広角レンズ・ステージまたは広角レンズ群345を含む広角レンズ系に導かれる。或る実施の形態においては、第２のリレーレンズ・ステージ340は、広角レンズ・ステージ345の一部であることが可能である。例示の構成においては、光（映像経路）は、第１のリレーレンズ・ステージ315を通じて第１の入力方向から、広角レンズ・ステージ345を通じて第２の出力方向へ方向転換される。

任意の適切な光学的配置が光の方向を変更するために使用されることが可能である。典型的な実施の形態においては、２枚の折り返しミラーまたはプリズムのような平面の方向変更要素320、330が、光の方向を約180度変更するか転換するように使用されることが可能である。具体的には、要素320および330のそれぞれは、映像経路の約90度の折り返しを提供することが可能である。代替の実施例においては、２回の折り返し角度は、互いに異なっていてもよいが、それでもなお映像経路の約180度変更を生じさせることが可能である。複数の折り返し配置は、入力光が本系に入力された方向へ出力光が（異なる水平面とはいえ）実質的に方向転換し戻されるように、光の方向を反転させるように構成されることが可能である。そのような構成は、装置がより小さいスペースしか必要とせず、小さなパッケージまたは囲い内に収容されるように、レンズ系を実質的にコンパクトにさせることが可能である。他の光学装置および映像経路の折り返しの回数は本発明の範疇を逸脱せずに使用されることが可能である。たとえば、プリズムおよび／またはミラーの他の組み合わせが、映像方向を180度以上変更するために使用されることが可能である。なお、折り返しは必須ではない。これに代えて、あるいは、これに加えて、他の折り返し角度（たとえば、45度、30度、135度、180度など）を使用することができる。

図３におけるレンズ系300は、図２に関して記述されるような、歪曲された中間映像を生ずるように構成されることが可能である。中間映像の歪みは、該中間映像の歪みに実質的に等しく且つ反転した歪みを生じることが可能である広角レンズ・ステージ345を使用して実質的に矯正されることが可能であり、したがって中間映像の歪みを相殺することが可能である。或る実施の形態においては、中間映像の歪みは第１および第２のリレーレンズ・ステージ315，340のうちの１つあるいは両方のようなリレーレンズ・ステージの使用によって生成されることが可能である。

これらのレンズ系のそれぞれは、第１リレーレンズ・ステージおよび／または第２のリレーレンズ・ステージ（315，340）のような予歪曲系を有すると解釈されることが可能である。それは、元の映像から予歪曲された映像（あるいは中間映像）を生成するように構成される。レンズ系は、広角レンズ系345のような受取投影系を有するとさらに理解されることが可能である。それは、予歪曲された映像を受け、予歪曲された映像の歪曲を実質的に相殺するように映像を歪め、元の映像に対応した実質的に歪曲されていない映像を投影するように構成される。

依然として図３を参照して、１つの実施の形態においては、レンズ・ステージ315および340は、たとえば、中間映像の所望の歪み、あるいはレンズ系の全体サイズに基づいた任意の枚数の適切なレンズを備えることが可能である。リレーレンズ・ステージ315および340によってもたらされる歪みは、広角レンズ・ステージ345によってもたらされる歪みと実質的に等しく且つ反転したものであることが可能である。１つの実施の形態においては、中間映像は、ねじれた映像面においてほぼ半円の映像である。代替の実施の形態においては、他の種類の歪みが使用されることも可能である。たとえば、十分なレンズ・フィールドが使用される場合には、歪曲された中間映像は、概して円形の映像であることが可能である。映像面は、ねじれていてもよいし、ねじれていなくてもよい。

広角レンズ・ステージ345は、表示用のスクリーンへ歪曲された中間映像を投影する。広角レンズ・ステージ345が投影されるべき映像に歪みを生じさせ、中間映像がリレーレンズ・ステージ315および340によって予歪曲されているので、レンズ系によって投影されるべき結果として生じる映像には歪みがほとんどないか、あるいはまったくない。

或る実施の形態においては、レンズ系は、映像をスクリーンに向かって急角度で導くように構成されることが可能である。たとえば、レンズ系は、光をスクリーンの方へ約30〜80度の角度で導くように構成されることが可能である。光は、第１側でスクリーンに衝突し、スクリーンの同じ側（第１側）で視聴者の方へ方向転換し戻されることが可能である。この例においては、複数回の折り返しの使用によって、コンパクトで軽量な投影装置を製作することが可能である。

１つの実施の形態においては、リレーレンズ・ステージ315のレンズの光軸は一直線上にあってもよい。同様に、広角レンズ・ステージ345のレンズの光軸も一直線上にあってよい。他の実施例においては、DMD 310は、利用可能なレンズ・フィールドの一部だけ（たとえば、90%と80%との間、80%-70%、70%-60%、60%-50%、50%-40%、40%-30%、30%-20%、20%-10%、80%-40%、40%-10%、またはその間）が使用されるように、レンズ・ステージ315および／または340の光軸からオフセットされる。レンズ・ステージの光軸に対してDMD 310をオフセットすることによって、DMD 310からの映像は、レンズ・ステージ315，340，および／または345によってスクリーンへのレンズ・フィールドの上部に投影されることが可能である。これに代えて、もし望まれれば、レンズ・フィールドの下部が、スクリーンに映像を投影するために使用されることも可能である。

典型的には、広角レンズ・ステージ345は、100度を越える視野角を提供する。たとえば、レンズ・ステージ345は、152度以上の視野角を有することができる。当然のことながら、より大きいあるいはより小さい視野角を有したレンズが使用されることも可能である。たとえば、視野角は、130度以上であることもできる。１つの実施の形態においては、視野角は、153度であるが、他の角度を提供することもできる。或る実施の形態においては、広角レンズ・ステージ345の光軸は、キーストーン形あるいは台形の歪みが低減されるようにスクリーンに実質的に垂直である。

上述したように、映像は、スクリーンに投影されることが可能である。或る実施の形態においては、スクリーンは、フレネルレンズ型のスクリーンの一部であることが可能である。１つの実施の形態においては、一または複数の所定の溝角度を有する複数の同心溝を備えたフレネルレンズ型スクリーンを使用することが可能である。さらに、異なる溝角度、ピッチ、または溝深さを備えた領域あるいはゾーンがあってもよい。フレネルレンズ型スクリーンは、図１において示される系におけるように、急角度から受けた光に適応するように設計されることができる。溝角度および反射角が入力光の角度に適応するために変更することが可能であることを注記しておく。

他の種類のスクリーン面およびスクリーンが、図１において示されるような急角度プロジェクタに適応するために使用されることが可能である。たとえば、スクリーンは、レンズ型スクリーン、片側フレネルレンズ型スクリーン、線形プリズムシート、両側レンズ型スクリーン、ガラス玉スクリーンなどであることが可能である。上記のスクリーンのそれぞれは、上述された広角レンズ系300からのような急角度からの光を受けるように構成されることが可能である。各スクリーンは、さらに、水平面または他の適切な視聴面に沿って視聴者に光を反射し戻すように構成された表面形状を備えて構成されることが可能である。さらに、そのようなスクリーンは、周辺の迷光を低減するように構成された表面形状を備えることが可能であり、それは、映像の生成を実質的にもたらすことが可能である。

図４は、本開示の実施の形態にかかる下方オフセット位置における表示システム400と共に、概して400で示されるフロントプロジェクション表示システムの模式図を提供している。具体的には、フロントプロジェクション表示システムは、表示装置405およびスクリーン410を備えることが可能である。表示装置405は、映像生成装置415（DMD、DLP、LCD、LCOSなどのような）、およびレンズ系を備えることが可能であるが、これら限定されるものではない。レンズ系は、図３に関して図示および記述されたレンズ系のような任意の適切なレンズ系であることが可能であるが、これに限定されるものではない。たとえば、レンズ系は、リレーレンズ・ステージ420と、方向変更光学系430，440と、広角レンズ・ステージ450とを備えることが可能である。上述したように、映像生成装置415は、映像を生成し、映像経路または光経路460に沿って映像を導くことが可能である。方向変更光学系430および440は、光の方向が第１の方向から第２の方向へ反転されるように映像経路を方向転換することが可能である。第２の方向は、第１の方向の実質的に逆であることが可能である。

或る実施の形態においては、リレーレンズ・ステージ420は、広角レンズ・ステージ450よりも下の平面に配置されることが可能である。たとえば、広角レンズ・ステージ450は、第１の平面に実質的に配置され、リレーレンズ・ステージ420は、第２の平面に実質的に配置されることが可能である。そのような実施の形態においては、図４において示されるように、広角レンズ・ステージ450の第１の平面は、リレーレンズ・ステージ420の第２の平面よりも上にあることが可能である。さらに、リレーレンズ・ステージ420の光軸は、広角レンズ・ステージ450の光軸よりも下にあることが可能であるとも解される。

スクリーン410上の映像の望まれる視聴高さは、典型的には、映像が表示装置のレンズの平面または光軸470よりも上に投影されることを要求する。そのような構成においては、その映像オフセットは「上方オフセット」位置にあると解されることが可能である。ここで使用されるように、映像オフセットは、表示装置のレンズの光軸に対する投影された映像の位置である。

リレーレンズ・ステージ420および広角レンズ・ステージ450を含むレンズ系の構成は、映像オフセットを望まれるように上にオフセットさせることが可能である。従来の系において、映像を上にオフセットすることは、表示装置（特に、映像生成装置）を光軸よりも上に位置決めすることを要求した。換言すれば、表示装置（そして特に、映像生成装置）は、「上にオフセット」されなければならなかった。この構成は、この系内の中間映像の生成に依存していた。折り返し、または映像経路を変更することなしに、下にオフセットされた表示装置は、映像の下へのオフセットに帰着するであろう。したがって、そのような系は、映像の上へのオフセットを確実にするために表示装置が上にオフセットされることを要求した。

しかしながら、それは、表示装置（特に、映像生成装置）がレンズ系の光軸の下へのオフセットを有すること、つまり「下にオフセット」されることが望まれることがある。表示装置の下方オフセット位置は、映像生成装置の種類または操作に依存して要望されてもよい。表示装置の本構成によって、表示装置は下にオフセットされることが可能である。たとえば、本構成においては、映像生成装置415は、光軸470よりも下に位置することが可能である。方向変更光学系430および440によって、映像経路460は折り返され、映像経路方向は実質的に反転される。そのような映像経路の折り返しおよび反転によって、映像生成装置の下へのオフセット（表示装置の光軸470よりも下方）が可能である一方、依然として、映像の上へのオフセット（表示装置の光軸よりも上方）を維持することが可能である。

したがって、上述したように、或る実施の形態においては、投影表示装置は、映像を生成するように構成された映像生成装置を含めて提供されることが可能である。さらに、投影表示装置は、光軸を有する広角レンズ系（リレーレンズ・ステージと広角レンズ・ステージとを備えることが可能である）を備えることが可能である。広角レンズ系は、映像を受け、映像を表示装置の上への表示のための光学経路に沿って投影するように構成されることが可能である。投影表示装置は、光学経路が方向を第１の方向から第２の方向へ変更するように、光学経路を折り返すように構成された方向変更光学系をさらに備えることが可能である。或る実施の形態においては、映像生成装置は、該映像生成装置が下にオフセットされるように、しかし、映像が上にオフセットされるように、広角レンズ系の光軸よりも下に位置することが可能である。広角レンズ系の光軸は、リレーレンズ・ステージの光軸であることが可能であるか、または、他の実施の形態においては、広角レンズ・ステージの光軸であることが可能であることを注記しておく。

当然のことながら、映像経路の付加的な折り返しおよび変更が所望の映像オフセットを得るために使用されることが可能である。平面のミラー、プリズムなどのような、しかしこれらに限定されない異なる種類の方向変更光学系が、映像が上にオフセットされ、且つ、表示装置が下にオフセットされることを確実にするために、映像経路を折り返すか、そうでなければ変更するために使用されることが可能である。

図５は、500で、プロジェクタ510と結合される（図３および図４に関して上述されたレンズ系のような）レンズ系520を備えた投影系をさらに示している。図示されるように、レンズ系520は、プロジェクタ510に結合されることが可能である。或る実施の形態においては、レンズ系520は、プロジェクタ510に移動可能に結合されることが可能である。これに代えて、レンズ系520は、プロジェクタ510と一体にされることが可能である。図３および図４の複数折り返し系の使用によって、レンズ長は、よりコンパクトなプロジェクタ系を生成するように減少されることが可能である。

レンズ系520を備えた投影系500は、スクリーンまたは表示面へ急角度で映像を投影するように構成されることが可能である。したがって、そのような投影系は、小さいスペースしか必要とせず、種々多様な環境において使用されるのが容易である場合がある。或る場合には、図５の投影系500は、テレビ、娯楽用プロジェクタ、劇場用プロジェクタなどとして家庭において使用されることが可能である。これに代えて、投影系500は、ビジネス環境において使用されることが可能である。或る実施の形態においては、系500は、キャビネットまたは他の同種の装置内に一体化されることが可能である。他の実施の形態においては、系500は、ウォール・ディスプレイ（壁に掛かっている絵と同様）として掛けられるように構成されることが可能である。当然のことながら、レンズ系（図３に記述された系のような）の構成によって、プロジェクタの本体が表示面（たとえば、壁面、スクリーン面、または他の適切な表面）に実質的に隣接して位置することが可能である。

レンズ系520は、プロジェクタの後方へ映像を投影するように構成されることが可能である。たとえば、レンズ系520は、映像がまず生成され、プロジェクタの前部（515で示される）へ導かれ、そして次に、プロジェクタの後部（525で示された）に配置された表示面にプロジェクタ本体の後方を横切って方向転換されるように、映像経路を180度方向転換するように構成されることが可能である。表示面に実質的に隣接してプロジェクタ本体を配置することによって、投影装置に必要な棚スペースを低減することが可能である。さらに、そのような構成は、投影された映像を受けるように構成されることが可能な表示面からレンズ系520を選択した距離だけ離隔させる。或る実施の形態においては、選択した距離（プロジェクタ本体のサイズによって規定される）は、レンズ系の最小の投影距離または好ましい投影距離に実質的に相互に関連することがある。

簡潔に上述したように、プロジェクタ510に対するレンズ系520の配置構成によって、プロジェクタ510の本体は、壁のすぐ近くに位置することが可能である。そのような構成は、作動中にプロジェクタが必要とする棚スペースを低減することが可能である一方、低減された投影距離を依然としてレンズ系に提供することが可能である。たとえば、図５のプロジェクタ510は、壁面または表示面の実質的に隣に配置されることが可能である（たとえば、壁面または表示面からの2〜10インチ以内）一方、大きな映像を生成することが可能である（たとえば、50インチから100インチの映像）。

表示面に実質的に近くで操作可能な投影装置を位置決めする能力は、物体の移動（たとえば、光経路を通って歩く人、あるいは光経路において恒久的にまたは断続的に存在する場合がある他の物体の移動）によってもたらされるスクリーン上の影を低減するように機能することが可能である。たとえば、記述された実施の形態においては、映像表示は、部屋を歩き回るプレゼンタ、あるいは手を上げる視聴者、あるいはプレゼンテーションルーム中を移動する他の視聴者による邪魔を受けない。映像が短距離で投影されるので、そのような動作および邪魔は映像における分断影を生成しない。さらに、そのような構成は、下に記述されるような系において使用されることが可能であり、ここでは、本系は、プロジェクタを繰り返し梱包したり開梱したりする必要なしに、使用のために容易に収納および設置されることが可能である。

さらに、図５の系500は、図４に関して記述されるように表示装置をオフセットするように構成されることが可能である。いくつかの前の表示系とは対照的に、表示装置が下にオフセットされ、表示された映像がプロジェクタの平面よりも上にオフセットされる場合、本系は、表示装置を映像を上にオフセットするように、上にオフセットされるように設定される。上述したように、本系の或る実施の形態においては、中間映像の生成は、表示装置が上にオフセットされることを要求することがある。レンズを折り返して映像経路を反転させることによって、表示装置は、下にオフセットされることが可能である（望まれた場合）一方、依然として映像の上へのオフセットを維持することが可能である。

さらに、プロジェクタ510は、一または複数のコード（単一のコードは、530で例示の目的のために示される）を含むことが可能である。そのようなコードは、電源コード、ネットワーク・コードなどを含むことが可能であるが、これらに限定されるものではない。上述したように、レンズ系520を備えたプロジェクタ510は、スクリーン面または壁面に実質的に隣接して映像を投影するように構成されることが可能である。したがって、プロジェクタ510を壁面または他の映像面に比較的近くに位置決めすることが可能である。特に、図３に関して上述したように、レンズ系の構成は、光がプロジェクタの後部へ方向転換されるように光の方向を変更する（これより以前に、投影レンズを出た後、プロジェクタの前部から離れるように導かれている）。この構成によって、プロジェクタは、プロジェクタの後ろ側のプラグ、コンセント、IOコネクタなどが壁に隣接して実質的に配置されることが可能であるように位置することができる。したがって、或る実施の形態においては、コード530は、プロジェクタに実質的に隣接した壁のコンセントに容易に差し込まれることが可能である。前の系とは異なり、コードが、プロジェクタから部屋を横切ってコンセントまで配設される場合、コードは、部屋内のプレゼンタおよび視聴者に対して障害となることなく、代わりに、適切なコンセントまで壁に沿って延設されることが可能である。さらに、プロジェクタの壁への接近によって、より短いコードが本系で使用されることが可能である。

フロントプロジェクション装置に関して上述したが、当然のことながら、ここでのレンズ系は、リアプロジェクション装置および／または系内に取り込まれることが可能である。したがって、或る実施の形態においては、レンズ系は、視聴者がフロントプロジェクション系におけるようにプロジェクタとスクリーンの同じ側に配置される状況でスクリーンに映像を投影するように構成されることが可能である。他の実施の形態においては、レンズ系は、視聴者がリアプロジェクション系のようなプロジェクタとはスクリーンの反対側にいる状況でスクリーンに映像を投影するように構成されることが可能である。

本開示は、特定の実施の形態を含んでいるが、特定の実施の形態は、多数の変形が可能であるので、限定された意味で考慮するべきでない。本開示の主題は、ここに開示された種々の要素、特徴、機能、および／または特性の新規且つ非自明なコンビネーションおよびサブコンビネーションをすべて含んでいる。請求項は、新規且つ非自明であると見なされた或るコンビネーションおよびサブコンビネーションを特に指し示している。これらの請求項は、「１つの」要素もしくは「第１」要素、またはその均等物を参照することがある。そのような請求項は、一または複数のそのような要素の援用を、複数のそのような要素を除外することも要求することもなく含むと解されるべきである。特徴、機能、要素、および／または特性の他のコンビネーションおよびサブコンビネーションは、現在の請求項の補正を通じて、あるいはこれもしくは関連する出願において新しい請求項を提示することを通じて請求されることが可能である。そのような請求項は、元の請求項の範囲よりも広く、より狭く、等しく、あるいは異なっても、本開示の主題に含まれると見なされる。

明細書における「１つの実施の形態」または「実施の形態」への参照は、当該実施の形態に関して記述された特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施の形態に含まれることを意味する。明細書における様々な位置の「１つの実施の形態において」の表現の状況は、必ずしもすべてが同じ実施の形態を参照しているわけではない。また、そのような特徴、構造、および／または特性は、他の実施の形態の特徴、構造、および／または特性を備えた様々なコンビネーションに含まれることが可能である。

先の明細書においては、本発明は、その特定の実施の形態に関して記述されている。しかしながら、それは、様々な修正および変更が本発明のより広い精神および範疇から逸脱せずに、それに加えられることができることは明白であろう。したがって、明細および図面は、限定的な意味ではなく例示と見なされるべきである。

本開示の実施の形態にかかるフロントプロジェクション表示システムの模式図である。 本開示の実施の形態にかかる図１のフロントプロジェクション表示システムにおいて使用されることが可能であるレンズ系のブロック図である。 本開示の実施の形態にかかる図１のフロントプロジェクション表示システムにおいて使用されることが可能であるレンズ系の模式図である。 本開示の実施の形態にかかる下方オフセット位置にある表示装置を備えたフロントプロジェクション表示システムの模式図である。 図３に示されたレンズ系を備える本開示の実施の形態にかかる表示装置を示している。

符号の説明

100 フロントプロジェクション表示システム
110 プロジェクタ（表示装置）
112 光源または映像ソース（映像生成装置）
114 レンズ系（広角レンズ系）
200 広角レンズ系
210 リレーレンズ・ステージ
220 広角レンズ・ステージ
230 中間映像
240 矯正された映像
260 方向変更光学系
300 レンズ系
315 第１のリレーレンズ・ステージ
340 第２のリレーレンズ・ステージ
320，330 方向変更光学系
345 広角レンズ・ステージ（広角レンズ群）
400 フロントプロジェクション表示システム
405 表示装置
415 映像生成装置
420 リレーレンズ・ステージ
430，440 方向変更光学系
450 広角レンズ・ステージ
460 映像経路または光経路（光学経路）
470 レンズ光軸または平面
500 投影系
510 プロジェクタ
515 プロジェクタ前部
520 レンズ系
525 プロジェクタ後部

Claims (20)

1. 投影表示装置であって、
   映像を生成するように構成された映像生成装置と、
   光軸を有し、前記映像を受け、前記投影表示装置よりも上への表示のために光学経路に沿って前記映像を投影する広角レンズ系と、
   前記光学経路が第１の方向から第２の方向へ方向を変更するように、前記光学経路を折り返すように構成された方向変更光学系とを備え、
   前記映像生成装置は、前記広角レンズ系の光軸よりも下に位置している装置。
2. 前記広角レンズ系は、リレーレンズ・ステージと、広角レンズ・ステージとを具備している請求項１記載の装置。
3. 前記リレーレンズ・ステージは、歪曲された中間映像を生成するように構成され、前記広角レンズ・ステージは、前記中間映像の歪みを実質的に相殺するように構成されている請求項２記載の装置。
4. 前記広角レンズ系の光軸は、前記リレーレンズ・ステージの光軸である請求項２記載の装置。
5. 前記第１の方向は、前記第２の方向とは実質的に逆である請求項１記載の装置。
6. 前記第１の方向は、前記投影表示装置の前方であり、第２の方向は、前記投影表示装置の後方である請求項１記載の装置。
7. 前記方向変更光学系は、２枚の折り返しミラーを具備している請求項１記載の装置。
8. 前記広角レンズ・ステージは、第１の平面内にあり、前記リレーレンズ・ステージは、第２の平面内にあり、前記第１の平面は、前記第２の平面よりも上にある請求項２記載の装置。
9. レンズ系であって、
   中間映像を生成するように構成されたリレーレンズ・ステージと、
   前記中間映像を実質的に矯正するように構成された広角レンズ・ステージと、
   前記リレーレンズ・ステージから第１の方向からの前記中間映像を受け、該中間映像を前記広角レンズ・ステージへ第２の方向に方向転換するように構成された方向変更光学系とを備え、
   前記第１の方向は、前記第２の方向と実質的に逆であるレンズ系。
10. 前記方向変更光学系は、少なくとも１枚の折り返しミラーを具備している請求項９記載のレンズ系。
11. 前記リレーレンズ・ステージは、実質的に歪曲された映像を生成するように構成され、前記広角レンズ・ステージは、前記中間映像の歪みを実質的に相殺するように構成されている請求項９記載のレンズ系。
12. 前記リレーレンズ・ステージは、第１の光軸を有し、前記広角レンズ・ステージは、第２の光軸を有しており、前記第１の光軸は、前記第２の光軸よりも下に位置している請求項９記載のレンズ系。
13. 前記請求項９記載のレンズ系を備える投影装置。
14. 前部および後部を有する本体を備え、前記第１の方向は、前記本体の前方であり、前記第２の方向は、前記本体の後方である請求項１３記載の投影装置。
15. 前記本体は、該本体を表示面に実質的に隣接して配置する際に、前記レンズ系の最小投影距離が前記表示面で達成されるサイズに実質的に構成されている請求項１４記載の投影装置。
16. 投影装置であって、
    歪曲された映像を生成する手段と、
    矯正された映像を生成するために前記歪曲された映像の歪みを実質的に相殺する手段と、
    前記投影装置の前部へ第１の方向に前記歪曲された映像を導く手段と、
    前記投影装置よりも上の表示面への投影のために、前記投影装置の後部へ第２の方向に前記矯正された映像を導く手段とを備える投影装置。
17. 前記歪曲された映像を生成する手段は、映像生成装置を具備している請求項１６記載の投影装置。
18. 前記歪曲された映像を生成する手段は、リレーレンズ・ステージを具備している請求項１６記載の投影装置。
19. 前記歪みを実質的に相殺する手段は、広角レンズ・ステージを具備している請求項１６記載の投影装置。
20. 前記映像を生成する手段は、前記矯正された映像を生成するために前記映像の歪みを実質的に相殺する手段の光軸よりも下に配置されている請求項１６記載の投影装置。

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