JP4576421B2 - 投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関し、特に、投影装置に関する。

図１は、従来の投影装置を示す図である。図１を参照する。従来の投影装置１００は、光源１１０、複数のレンズ１２０ａ、１２０ｂ、反射ミラー１３０、プリズムグループ１４０、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：ＤＭＤ）１５０及び投影レンズ１６０を含む。

プリズムグループ１４０は、プリズム１４２とプリズム１４６からなり、そのうち、プリズム１４２は、表面１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを有し、プリズム１４６は、表面１４８ａ、１４８ｂを有する。表面１４４ｂは、表面１４８ｂと対向し、且つ、表面１４４ｂと表面１４８ｂとの間には、隙間が存在する。プリズム１４６は、光線がプリズム１４２内における光路差を補償するために用いられる。

デジタルマイクロミラーデバイス１５０は、表面１４４ａに隣接するように配置され、投影レンズ１６０は、表面１４４ｃに隣接するように配置される。反射ミラー１３０は、光源１１０とプリズム１４０との間に配置される。レンズ１２０ａは、光源１１０と反射ミラー１３０との間に配置され、レンズ１２０ｂは、反射ミラー１３０とプリズムグループ１４０との間に配置される。

光源１１０は、照明光束Ｂ１を発し、この照明光束Ｂ１は、レンズ１２０ａを通過した後に、反射ミラー１３０により反射される。その後、照明光束Ｂ１は、レンズ１２０ｂを経て表面１４８ａからプリズム１４２に入射し、そして、表面１４８ｂ、表面１４４ｂ及び表面１４４ａを順序に通過し、デジタルマイクロミラーデバイス１５０に伝播される。デジタルマイクロミラーデバイス１５０は、照明光束Ｂ１を映像光束Ｂ２に変換し、そして、この映像光束Ｂ２を表面１４４ｂへ反射する。続いて、表面１４４ｂは、映像光束Ｂ２を反射し、映像光束Ｂ２を表面１４４ｃを通過させ、投影レンズ１６０に入射させる。投影レンズ１６０は、映像光束Ｂ２をスクリーン（図示せず）に投影し、スクリーンにおいて映像を形成させるために用いられる。

従来技術において、レンズ１２０ａとレンズ１２０ｂは、光源１１０により提供される照明光束Ｂ１を集光しデジタルマイクロミラーデバイス１５０に伝播させるときに、その断面積がデジタルマイクロミラーデバイス１５０の能動表面の面積と同じになるために用いられる。よって、投影装置１００の内部は、照明光束Ｂ１が十分な伝播光路長を持つように、十分な空間を有する必要があり、このようにすると、照明光束Ｂ１の断面積は、能動表面の面積と同じになることが可能である。言い換えると、従来の投影装置１００の構造内において、照明光束Ｂ１が十分な伝播光路長を持つように、各素子間の距離を縮減することができない。よって、従来の投影装置１００の構造は、今の投影装置への小体積の要求を叶えないことが明らかである。

本発明の目的は、従来の投影装置より体積が小さいとの利点を有する投影装置を提供することにある。

本発明の他の目的と利点は、本発明に開示された技術の特徴により更に知られることができる。

前述した一又は部分又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本発明は、投影装置を提供し、この投影装置は、プリズムグループ、光源、反射素子、ライトバルブ及び投影レンズを含む。このプリズムグループは、第一のプリズム及び第二のプリズムを含む。第一のプリズムは、第一の表面、第二の表面及び第三の表面を有し、第二のプリズムは、第四の表面、第五の表面及び第六の表面を有する。そのうち、第二の表面は、第四の表面と対向する。光源は、照明光束を提供し、この照明光束は、第一の表面から第一のプリズムに入射し、第二の表面により反射され、そして、第三の表面から射出する。反射素子は、第三の表面に隣接するように配置され、且つ、照明光束の伝播光路に位置する。そのうち、反射素子は、照明光束を反射し、反射素子により反射された後の照明光束を第三の表面、第二の表面、第四の表面及び第五の表面に順序に通過させる。ライトバルブは、第五の表面に隣接するように配置され、且つ、反射素子により反射された後の照明光束の伝播光路に位置する。そのうち、ライトバルブは、照明光束を映像光束に変換し、この映像光束を第四の表面へ反射させる。第四の表面は、映像光束を反射し、映像光束を第六の表面に通過させる。投影レンズは、第六の表面に隣接するように配置され、且つ、映像光束の伝播光路に位置する。

本発明の一実施例において、前述した投影装置は、レンズを更に含み、このレンズは、第一の表面と光源との間に配置され、照明光束を集光する。

本発明の一実施例において、前述した第一の表面は、平面である。

本発明の一実施例において、前述した第一の表面は、曲面であり、照明光束を集光する。

本発明の一実施例において、前述した投影装置は、レンズを更に含み、このレンズは、第三の表面と反射素子との間に配置され、且つ、第三の表面から射出した照明光束の伝播光路、及び、反射素子により反射された後の照明光束の伝播光路に位置し、照明光束を集光する。

本発明の一実施例において、前述した反射素子は、レンズの一表面上に設けられる塗布層（Ｃｏａｔｉｎｇ Ｌａｙｅｒ）である。

本発明の一実施例において、前述した反射素子は、平面反射ミラーである。

本発明の一実施例において、前述した反射素子は、曲面反射ミラーである。

本発明の一実施例において、前述した第三の表面は、平面である。

本発明の一実施例において、前述した第三の表面は、曲面であり、反射素子により反射された照明光束を集光する。

本発明の一実施例において、前述した反射素子は、第三の表面上に形成される塗布層である。

本発明の一実施例において、前述した第二の表面と第四の表面との間には、隙間が存在する。

本発明において、照明光束が第三の表面と反射素子との間に往復伝播することができるので、照明光束の伝播に必要な空間を減少し、本発明の投影装置の体積を縮小することができる。

次の各実施例の説明は、添付した図面を参照して行われたものであり、本発明の実施可能な特定の実施例を例として示すために用いられる。本発明に言及した方向の用語、例えば、上、下、前、後、左、右などは、添付した図面の方向を参考するためのみである。よって、使用された方向の用語は、説明のために用いられ、本発明を制限するためのものでない。
第一の実施例
図２は、本発明の第一の実施例における投影装置を示す図である。図２を参照する。投影装置２００ａは、光源２１０、反射素子２２０ａ、ライトバルブ２３０、投影レンズ２４０及びプリズムグループ３００ａを含む。そのうち、プリズムグループ３００ａは、第一のプリズム３１０ａと第二のプリズム３２０を含む。第一のプリズム３１０ａは、第一の表面３１２ａ、第二の表面３１４及び第三の表面３１６ａを有し、第二のプリズム３２０は、第四の表面３２２、第五の表面３２４及び第六の表面３２６を有する。第二の表面３１４は、第四の表面３２２と対向する。本実施例において、両者の間には隙間Ｇが存在する。また、反射素子２２０ａは、第三の表面３１６ａに隣接するように配置され、ライトバルブ２３０は、第五の表面３２４に隣接するように配置され、投影レンズ２４０は、第六の表面３２６に隣接するように配置される。

光源２１０は、照明光束Ｌ１を発する。照明光束Ｌ１は、まず、第一の表面３１２ａから第一のプリズム３１０ａに入射し、そして、第二の表面３１４により反射され、第三の表面３１６ａから射出する。この時、第三の表面３１６ａに隣接するように配置され、且つ、照明光束Ｌ１の伝播光路に位置する反射素子２２０ａは、照明光束Ｌ１を反射し、第三の表面３１６ａ、第二の表面３１４、第四の表面３２２及び第五の表面３２４を順序に通過させる。照明光束Ｌ１が第五の表面３２４を通過するときに、第五の表面３２４に隣接するように配置され、且つ、照明光束Ｌ１の伝播光路に位置するライトバルブ２３０は、照明光束Ｌ１を映像光束Ｌ２に変換し、映像光束Ｌ２を第四の表面３２２へ反射させ、第四の表面３２２は、映像光束Ｌ２を反射し、それを第六の表面３２６に通過させて投影レンズ２４０に伝播させる。投影レンズ２４０は、映像光束Ｌ２をスクリーン（図示せず）に投影し、スクリーンにおいて映像を形成させる。

前述したライトバルブ２３０は、反射式ライトバルブであり、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス又はＬＣＯＳパネル（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐａｎｅｌ：ＬＣＯＳ Ｐａｎｅｌ）等である。また、反射素子２２０ａは、例えば、平面反射ミラーである。

前述した投影装置２００ａにおいて、照明光束Ｌ１は、第二の表面３１４により反射素子２２０ａへ反射され、そして、反射素子２２０ａにより第二の表面３１４へ反射されることができる。言い換えると、本実施例は、照明光束Ｌ１を第二の表面３１４と反射素子２２０ａとの間に往復伝播させることにより、照明光束Ｌ１の伝播に必要な空間を有効に縮減し、投影装置２００ａの体積を縮小させる。

本実施例において、光源２１０と第一のプリズム３１０ａの第一の表面３１２ａとの間には、少なくとも一つの集光素子（例えば、レンズ２５０ａ）が設けられてもよく、照明光束Ｌ１を集光するために用いられる。また、反射素子２２０ａと第一のプリズム３１０ａの第三の表面３１６ａとの間には、少なくとも一つの集光素子（例えば、レンズ２５０ｂ）が設けられてもよく、照明光束Ｌ１を集光するために用いられる。照明光束Ｌ１が第一のプリズム３１０ａの第二の表面３１４と反射素子２２０ａとの間に往復伝播されることが可能であるので、照明光束Ｌ１がレンズ２５０ｂを２回通過することができる。言い換えると、レンズ２５０ｂは、照明光束Ｌ１を２回集光することができるので、レンズの数を減らすことができる。よって、従来の投影装置１００（図１に示すように）に比べると、本発明の投影装置２００ａの光学素子の数が少なくなり、このようにすると、生産コストを低減することができるのみならず、光学素子が占用する必要な空間を減少し、投影装置２００ａの体積を縮減することもできる。
第二の実施例
図３は、本発明の第二の実施例における投影装置を示す図である。図３を参照する。本実施例の投影装置２００ｂは、第一の実施例の投影装置２００ａ（図１に示すように）と似ているが、その主な相違点は、プリズムグループにある。次は、この相違点のみについて説明を行う。

本実施例のプリズムグループ３００ｂの第一のプリズム３１０ｂは、その第一の表面３１２ａが平面であり、その第三の表面３１６ｂが曲面である。第三の表面３１６ｂは、反射素子２２０ａにより反射された照明光束Ｌ１を集光するために用いられる。第三の表面３１６ｂが光束を集光する機能を有するので、集光素子の数を減らすことができ、このようにすると、集光素子のコストを節約することができるのみならず、集光素子が占用する必要な空間を節約することもできる。よって、投影装置２００ｂは、体積が小さく且つコストが低いとの優れた点を有する。

勿論、本実施例において、第三の表面３１６ｂと反射素子２２０ａとの間に集光素子を設置しても良い。よって、図３に示す投影装置２００ｂは、例として挙げられるのみであり、本発明を限定するためのものでない。
第三の実施例
図４は、本発明の第三の実施例における投影装置を示す図である。図４を参照する。本実施例の投影装置２００ｃは、第一の実施例の投影装置２００ａ（図２に示すように）と似ているが、その主な相違点は、プリズムグループにある。次は、この相違点のみについて説明を行う。

本実施例のプリズムグループ３００ｃの第一のプリズム３１０ｃは、その第三の表面３１６ａが平面であり、その第一の表面３１２ｂが照明光束Ｌ１を集光できる曲面である。第一の表面３１２ｂが照明光束Ｌ１を集光できるので、集光素子の数を減らし、生産コストを抑えることができる。

本実施例において、第一の表面３１２ｂと光源２１０との間に集光素子を設置しても良い。よって、図４に示す投影装置２００ｃは、例として挙げられるのみであり、本発明を限定するためのものでない。
第四の実施例
図５は、本発明の第四の実施例における投影装置を示す図である。図５を参照する。本実施例の投影装置２００ｄは、第一の実施例の投影装置２００ａ（図２に示すように）と似ているが、その主な相違点は、プリズムグループにある。次は、この相違点のみについて説明を行う。

本実施例のプリズムグループ３００ｄの第一のプリズム３１０ｄは、その第一の表面３１２ｂと第三の表面３１６ｂが全て曲面である。この第一の表面３１２ｂと第三の表面３１６ｂが共に照明光束Ｌ１を集光できるので、集光素子の数を減らし、生産コストを抑えることができる。

本実施例において、第一の表面３１２ｂと光源２１０との間及び／又は第三の表面３１６ｂと反射素子２２０ａとの間に少なくとも一つの集光素子を増設しても良い。具体的に言えば、第一の表面３１２ｂと光源２１０との間に少なくとも一つのレンズが配置されてもよく、照明光束Ｌ１を集光するために用いられるが、第三の表面３１６ｂと反射素子２２０ａとの間に少なくとも一つのレンズが配置されてもよく、照明光束Ｌ１を集光するために用いられる。よって、図５に示す投影装置２００ｄは、例として挙げられるのみであり、本発明を限定するためのものでない。
第五の実施例
図６は、本発明の第五の実施例における投影装置を示す図である。図６を参照する。本実施例の投影装置４００aは、第一の実施例の投影装置２００ａ（図２に示すように）と似ているが、その主な相違点は、プリズムグループにある。次は、この相違点のみについて説明を行う。

本実施例の反射素子２２０ｂは、曲面反射ミラーであり、照明光束Ｌ１を反射・集光することができる。言い換えると、本実施例の反射素子２２０ｂは、集光の機能を有するので、集光素子の数を減らし、生産コストを低減することができる。また、反射素子２２０ｂとプリズムグループ３００ａとの間に他の集光素子を増設しても良い。よって、図６に示す投影装置４００ａは、例として挙げられるのみであり、本発明を限定するためのものでない。
第六の実施例
図７は、本発明の第六の実施例における投影装置を示す図である。図７を参照する。本実施例の投影装置４００ｂは、第一の実施例の投影装置２００ａ（図２に示すように）と似ているが、その相違点は、本実施例の反射素子２２０ｃがレンズ２５０ｂの一表面２５２ｂに塗布される塗布層であり、この塗布層の材料が例えば金属又は他の光反射材料であることにある。
第七の実施例
図８は、本発明の第七の実施例における投影装置を示す図である。図８を参照する。本実施例の投影装置４００ｃは、第二の実施例の投影装置２００ｂ（図３に示すように）と似ているが、その相違点は、本実施例の反射素子２２０ｄが第三の表面３１６ｂに塗布される塗布層であり、この塗布層の材料が例えば金属又は他の光反射材料であることにある。

また、投影装置４００ｂ、４００ｃの利点については、第一の実施例の投影装置２００ａの利点と似ているので、ここでは省略する。

ゆえに、本発明において、照明光束が第三の表面と反射素子との間に往復伝播することができるので、照明光束の伝播に必要な空間を減少し、本発明の投影装置の体積を縮小することができる。また、反射素子と第一のプリズムとの間に設置されるレンズが光束を２回集光することができるので、集光素子の数を減らし、生産コストを低減することもできる。

本発明が前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本発明を限定するためのものでなく、当業者は、本発明の精神と範囲を離脱しない限り、本発明に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本発明の保護範囲は、添付した特許請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本発明の何れの実施例又は特許請求の範囲は、本発明に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の部分と発明の名称は、特許文献の検索を助けるためのみのものであり、本発明の権利範囲を限定するものでない。

従来の投影装置を示す図である。 本発明の第一の実施例における投影装置を示す図である。 本発明の第二の実施例における投影装置を示す図である。 本発明の第三の実施例における投影装置を示す図である。 本発明の第四の実施例における投影装置を示す図である。 本発明の第五の実施例における投影装置を示す図である。 本発明の第六の実施例における投影装置を示す図である。 本発明の第七の実施例における投影装置を示す図である。

符号の説明

１００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ 投影装置
１１０、２１０ 光源
１２０ａ、１２０ｂ、２５０ａ、２５０ｂ レンズ
１３０ 反射ミラー
１４０、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ プリズムグループ
１４２、１４６ プリズム
１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ、１４８ａ、１４８ｂ、２５２ｂ 表面
１５０ デジタルマイクロミラーデバイス
１６０、２４０ 投影レンズ
２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ 反射素子
２３０ ライトバルブ
３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ 第一のプリズム
３１２ａ、３１２ｂ 第一の表面
３１４ 第二の表面
３１６ａ、３１６ｂ 第三の表面
３２０ 第二のプリズム
３２２ 第四の表面
３２４ 第五の表面
３２６ 第六の表面
Ｂ１、Ｌ１ 照明光束
Ｂ２、Ｌ２ 映像光束
Ｇ 隙間

Claims (12)

1. 第一の表面、第二の表面及び第三の表面を有する第一のプリズムと、第四の表面、第五の表面及び第六の表面を有する第二のプリズムと、を含み、前記第二の表面が前記第四の表面と対向するプリズムグループと、
   照明光束を提供する光源と、
   前記第三の表面に隣接するように配置される反射素子と、
   前記第五の表面に隣接するように配置されるライトバルブと、
   前記第六の表面に隣接するように設置される投影レンズと、
   を含み、
   前記光源は、前記照明光束が、前記第一の表面から前記第一のプリズムに入射し、前記第二の表面により反射され、前記第三の表面から射出するように配置され、
   前記反射素子は、前記照明光束の伝播光路に位置し、前記照明光束を反射し、前記反射素子により反射された後の前記照明光束は、順序に前記第三の表面、前記第二の表面、前記第四の表面及び前記第五の表面を通過し、
   前記ライトバルブは、前記反射素子により反射された後の前記照明光束の伝播光路に位置し、前記照明光束を映像光束に変換し、前記映像光束を前記第四の表面へ反射され、前記第四の表面は、前記映像光束を反射し、前記映像光束を前記第六の表面を通過させ、
   前記投影レンズは、前記映像光束の伝播光路に位置する、
   投影装置。
2. 前記第一の表面と前記光源との間に配置され、前記照明光束を集光するためのレンズを更に含む、
   請求項１に記載の投影装置。
3. 前記第一の表面は、平面である、
   請求項１に記載の投影装置。
4. 前記第一の表面は、曲面であり、前記第一の表面は、前記照明光束を集光する、
   請求項１に記載の投影装置。
5. 前記第三の表面と前記反射素子との間に配置され、前記第三の表面から射出した前記照明光束の伝播光路、及び、前記反射素子により反射された後の前記照明光束の伝播光路に位置し、前記照明光束を集光するためのレンズを更に含む、
   請求項１に記載の投影装置。
6. 前記反射素子は、前記レンズの一表面上に形成される塗布層である、
   請求項５に記載の投影装置。
7. 前記反射素子は、平面反射ミラー又は曲面反射ミラーである、
   請求項１に記載の投影装置。
8. 前記第三の表面は、平面である、
   請求項１に記載の投影装置。
9. 前記第三の表面は、曲面であり、前記第三の表面は、前記反射素子により反射された前記照明光束を集光する、
   請求項１に記載の投影装置。
10. 前記反射素子は、前記第三の表面上に設置される塗布層である、
    請求項９に記載の投影装置。
11. 前記第三の表面と前記反射素子との間に配置され、前記第三の表面から射出した前記照明光束の伝播光路、及び、前記反射素子により反射された後の前記照明光束の伝播光路に位置し、前記照明光束を集光するレンズを更に含む、
    請求項２に記載の投影装置。
12. 前記第二の表面と前記第四の表面との間には、隙間が存在する、
    請求項１に記載の投影装置。
    

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