JP5033414B2 - フラットプロジェクションテレビ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、プロジェクションテレビセットに関し、より詳細には、フラットプロジェクションテレビ構成または薄型プロジェクションテレビ構成に関する。

プロジェクションテレビセットは、従来の受像管を使用して効率的に生成されることができない比較的大きな表示可能スクリーンを提供するので、受像管テレビセットに対する有名な代替であった。プロジェクションテレビセットは、典型的に、画像を受信し、かつ囲いの前に取り付けられたスクリーンアセンブリに画像を投影するための光ユニット、ミラー、および電子部品を備えた囲いを含み、かつ比較的深いか、または厚い囲いを有する傾向がある。大きい表示可能スクリーンを備える薄いか、または比較的フラットなテレビセットを望む消費者に対して、プラズマおよびＬＣＤテレビがプロジェクションテレビセットに対する有名な代替になった。

薄いか、または比較的フラットなプロジェクションテレビセットを作るために画像は適切に畳み込まれ、比較的浅い箱におけるスクリーンに投影されなければならない。従来のプラズマテレビセットに似た厚みまたは深さを有する箱または囲いにおける光学素子の適切な畳み込みは、困難であると証明された。

従って、プロジェクションテレビセットの比較的薄いか、または浅い囲いに利用され得るプロジェクション構成を提供することが望ましい。

本開示は、浅い囲い内における光学素子の適切な畳み込みを容易にするプロジェクションテレビセットのための改良された画像プロジェクション構成に向けられる。好ましい実施形態においては、フラットプロジェクションテレビセットは、第１および第２のミラーに光学的に結合される画像エンジンを囲む比較的浅い囲いと、複数のミラーを含むミラーアセンブリと、スクリーンとを備える。画像エンジンは、好ましくは、囲いの上部の中心後方に向かって取り付けられ、かつ囲いの上部から囲いの底部に向かって下向きにその画像を投影するように位置付けられる。画像エンジンは、好ましくは、スクリーンの幅に亘って出力画像を水平方向に拡大する円柱（歪像）レンズを含む。囲いの底部において、水平方向に拡大する画像は、好ましくは、水平方向に拡大する画像をコリメート（ｃｏｌｌｉｍａｔｅ）し、かつ水平線を互いに平行に戻すことによって拡大する画像をコヒーレンス（ｃｏｈｅｒｅｎｃｙ）に戻すように適合されるフレネルレンズを有するコレクタ／コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）ミラーである第１のミラーに直面する。第１のミラーまたはコリメータミラーは、更に、囲いの正面に向かって画像を反射させる。囲いの正面の近くに、コリメートされた画像またはビームは、好ましくはフラットであり、かつ囲いのミラーボックス位置に対して上向きに画像を曲折させるように位置付けされる第２のミラーに直面する。フラットなミラーを離れるコリメートされた画像は、フルスクリーン画像に対して十分である線幅を有するが、高さは有さない。しかしながら、コリメートされた画像がフラットなミラーから曲折される一方、画像は、ディフューザスクリーン上に十分に拡大されていてかつ完全な画像を示すために、コリメートされた画像の各水平線をスクリーンに対して垂直方向に拡大するミラーアセンブリに直面する。ミラーアセンブリの複数のミラーは、好ましくは、円柱である。

本発明はさらに、以下の手段を提供する。

（項目１）
囲いと、
該囲いの上部に隣接して位置付けされ、かつ該囲い内にて下向きに画像を投影するように適合される画像エンジンと、
該画像エンジンに光学的に結合され、かつ該画像エンジンから投影された画像をコリメートするように適合される第１のミラーと、
該第１のミラーに結合され、かつ該囲い内にて上向きに、投影された画像を曲折するように適合される第２のミラーと、
該囲いの正面に向かって、該投影された画像の水平線を曲折および拡大するように適合される複数のミラーを含むミラーアセンブリと、
該ミラーアセンブリに結合され、かつ該囲いの該囲いの該正面に向かって配置されるスクリーンと
を備える、プロジェクションテレビセット。

（項目２）
上記画像エンジンが、上記スクリーンの幅に対して水平方向中心に配置される、項目１に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目３）
上記画像エンジンが、該画像エンジンから投影された画像を、上記スクリーンの上記幅に対して水平方向に拡大するように適合される円柱レンズを含む、項目１に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目４）
上記第１のミラーが、フレネルレンズを含む、項目１に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目５）
上記第１のミラーが、下に向けられた画像を上記囲いの上記正面に対して水平方向に反射させるように適合される、項目１に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目６）
上記第１のミラーが、水平軸に対して第１の角度に配向される、項目５に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目７）
上記第２のミラーが、上記水平軸に対して第２の角度に配向される、項目６に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目８）
上記第２のミラーが、フラットなミラーである、項目１に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目９）
上記スクリーンが、ディフューザスクリーンである、項目１に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目１０）
上記複数のミラーの各々が、円柱ミラーである、項目１に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目１１）
上記複数のミラーの各々が、半径Ｒを有し、かつ上記第２のミラーによる上記画像曲折が角度

で上記ミラーに入射するように該第２のミラーに相対的に配向され、該ミラー半径Ｒおよび入射角

が、

に従って互いに関連し、Ｄが上記スクリーン画像の高さであり、ｄが上記投影された画像の高さであり、Ｔが該スクリーンと上記ミラーアセンブリとの間の距離であり、かつＮが該ミラーアセンブリ上のミラーの数である、項目１０に記載のプロジェクションテレビセット。

（項目１２）
画像をスクリーンに投影する方法であって、
下向きに画像を投影するステップと、
水平方向に該画像を拡大するステップと、
該水平方向に拡大する画像をコリメートするステップと、
該コリメートされた画像を水平方向に曲折させるステップと、
該コリメートされた画像を上向きに曲折させるステップと、
該コリメートされた画像をスクリーンに向かって曲折させるステップと、
該コリメートされた画像を該スクリーンに沿って垂直方向に拡大するステップと
を包含する、方法。

（項目１３）
上記コリメートされた画像を上記スクリーンに向かって曲折させる上記ステップが、
該コリメートされた画像を水平方向に曲折させることと、
該コリメータされた画像を上向きに曲折させることと
を含む、項目１２に記載の方法。

（項目１４）
上記画像を水平方向に拡大する上記ステップが、円柱レンズを介して該画像を方向付けることを含む、項目１３に記載の方法。

（項目１５）
上記水平方向に拡大する画像をコリメートする上記ステップが、フレネルレンズを介して該画像を方向付けることを含む、項目１３に記載の方法。

（項目１６）
上記画像を垂直方向に拡大する上記ステップが、上記コリメートされた画像を円柱ミラーへと方向付けることを含む、項目１３に記載の方法。

（項目１７）
上記コリメートされた画像を円柱ミラーから曲折させる上記ステップが、各々が半径Ｒを有する上記複数の円柱ミラーに向かって該コリメートされた画像を方向付けることを含み、該ミラー半径Ｒおよび入射角

が、

に従って互いに関連し、Ｄが上記スクリーン画像の高さであり、ｄが上記投影された画像の高さであり、Ｔが該スクリーンと上記ミラーアセンブリとの間の距離であり、かつＮがミラーの数である、項目１６に記載の方法。

（摘要）
フラットプロジェクションテレビは、囲いの上部に隣接して取り付けられ、かつコリメータミラーに光学的に結合される画像エンジンと、フラットなミラーと、複数の円柱ミラーを含むミラーアセンブリと、ディフューザスクリーンとを備える。画像エンジンは、出力画像を水平方向に拡大する円柱レンズを含む。画像エンジンは、囲いの上部から囲いの底部に向かって下向きに画像を投影する。囲いの底部において、水平方向に拡大する画像は、拡大するビームをコリメートして水平線を互いに平行に戻すコリメータミラーに直面する。コリメータミラーは、更に、適切な角度において画像を囲いのミラーボックス位置へと上向きに曲折させるように配向された平らなミラーに直面する、囲いの正面に向かって、コリメートされた画像を反射させる。画像がフラットなミラーからプロジェクションされる一方、画像は、ディフューザスクリーン上に十分に拡大されていてかつ完全な画像を示すために、画像の各水平線を拡大するミラーアセンブリの円柱ミラーに直面する。

本発明により、プロジェクションテレビセットの比較的薄いか、または浅い囲いに利用され得るプロジェクション構成が提供され得る。

本発明の他の目的および特徴は、添付の図面と組み合わされた以下の説明の考慮から明らかになるであろう。

以下に開示される追加の特徴および教示の各々は、浅い囲い内における光学素子の適切な畳み込みを容易にするフラットプロジェクションテレビセットに対する改良された画像プロジェクション構成を提供するために、別々に、または他の特徴および教示と組み合わせて使用され得る。多数のこれらの追加の特徴および教示を使用する本発明の代表例は、別々および組み合わせの両方において、添付の図面を参照して更に詳細に説明される。本詳細な説明は、単に、本教示の好ましい局面を実施するために当業者に更なる詳細を教示することを意図し、本発明の範囲を限定することを意図しない。従って、以下の詳細な説明に開示される特徴およびステップの組み合わせは、最も広い意味において発明を実施する必要がない可能性があり、代わりに、単に本教示の代表例を詳細に説明するために教示され得る。

更に、代表例および従属請求項の様々な特徴は、本教示の追加の有用な実施形態を提供するために具体的かつ明白に列挙されてはいない方法において結合され得る。更に、本説明および／または特許請求の範囲に開示された全ての特徴は、本来の開示の目的とともに、実施形態および／または特許請求の範囲における特徴の組成から独立している請求された主題を制限する目的のために、別々に、かつ互いから独立して開示されることが意図されることに明白に留意されたい。エンティティの群の全ての値の範囲または表示が、本来の開示の目的とともに、請求された主題を制限する目的のために、あらゆる可能な中間値または中間エンティティを開示することにも明白に留意されたい。

図１および図２を参照すると、プロジェクションテレビセットの好ましい実施形態が提供される。示されるように、プロジェクションテレビセットは、好ましくは、比較的浅い深さを有する囲い１０を含む。囲い内に含まれるのは、第１のミラー１４、第２のミラー１７、および第３のミラー２０に光学的に結合される画像エンジン１１およびディフューザスクリーン１３である。画像エンジン１１は、ＤＭＤ、ＤＬＰ等になり得、好ましくは、そこに結合される円柱（歪像）レンズ１２を含む。画像エンジン１１は、好ましくは、囲い１０の上部の中心後方に向かって取り付けられ、かつ囲いの上部から囲い１０の底部に向かって下向きにその画像１６を投影するように位置付けられる。出力が画像１６が円柱レンズ１２を通過する一方、出力画像１６は、スクリーン１３および囲い１０の幅Ｗに亘ってひろがっている。

第１のミラー１４および第２のミラー１７は、好ましくは、囲い１０の底部に位置付けされる。第１のミラー１４は、好ましくは、水平方向に拡大する画像１６をコリメートし、かつ水平線を互いに平行に戻すことによって拡大する画像１６をコヒーレンスに戻すように適合されるフレネルレンズを有するコレクタ／コリメータミラーである（図３参照）。図１に示されるように、好ましくは従来のフレネルレンズ技術を使用して構成されるコリメータミラー１４は、好ましくは、スクリーン１３の水平方向の中心線に対して対称的に位置付けされる。図３に詳細に示されるように、コリメータミラー１４のコリメータ面Ｆは、好ましくは
Ａ＝（ＡＲＣＴＡＮ（Ｘ／Ｙ））／２ （１．０）
として規定される角度Ａに好ましくは設定される。ここにおいて、Ｙは、画像エンジン１１の焦点ＦＰからコリメータミラー１４までの距離であり、Ｘは、スクリーン１３の水平方向の中心線からコリメータミラー１４の細部またはコリメータひっ立て（ｆａｃｅ ａｒｅａ）までの距離である。ミラー１４の水平軸に沿う各コリメータ面Ｆの長さＬは、好ましくは、
Ｌ＝Ｗ／１０００ （２．０）
として規定される。ここにおいて、Ｗは、スクリーン１３の幅である。当業者に理解されるように、分母は、水平方向の細部の明瞭性に影響を与える。コリメータミラー１４は、更に、好ましくは、第２のミラー１７および囲い１０の正面に向かって画像１６を反射するために角度Ｔに設定される。

好ましくはフラットである第２のミラー１７は、好ましくは、囲い１０の底部および正面の近くに位置付けされる。図２および図４に示されるように、フラットなミラー１７は、更に、第３のミラー２０への適切な角度

において画像１６を囲い１０のミラーボックス１８へと上向きに曲折させるために、好ましくは、角度Ｆに設定される。

図４および図５を参照すると、第３のミラーまたはミラーアセンブリ２０は、示されるように、好ましくは、ベース２１に亘って水平方向に延びる複数の円柱ミラー２２を含む。好ましくは、ミラーアセンブリ２０は、銀のアルミコーティングを有するプラスチックの単一部品として形成される。ミラー２２は、好ましくは、半径Ｒを有する弓状（ａｒｃｕａｔｅ）面２３を有する。示されるように、第１のミラー２２_ｎのアークの中心２４_ｎは、好ましくは、第３のミラー２２_ｎ＋２の後方エッジ２５の上部から７Ｒに位置付けされる。画像１６がフラットなミラー１７からミラー２２に沿って投影される適切な入射角

と弓状面２３の半径Ｒとの間の関係は、好ましくは、以下のように規定される。

ここにおいて、
Ｄは、スクリーン画像の高さであり、
ｄは、投影された画像の高さであり、
Ｔは、スクリーン１３とミラーアセンブリ２０との間の距離であり、かつ
Ｎは、ミラーの数である。
例として、ｄ＝２５，Ｄ＝７５０，Ｔ＝５０およびＮ＝１０００であり、

＝１．９１０２４°，Ｒ＝９．９２０１ｍｍおよびｈ＝０．０５０ｍｍである。

作動中、画像エンジン１１は、その画像１６を囲い１０の上部から囲い１０の底部に向かって下向きに投影する。出力画像１６が円柱レンズ１２を通過する一方、円柱レンズ１２は、好ましくは、水平方向拡大ゾーン１５を介して、かつスクリーン１３の幅に亘って出力画像１６を拡大する。囲い１０の底部において、水平方向に拡大する画像１６は、拡大する画像１６をコリメートし、かつ水平線を互いに平行に戻すことによって拡大する画像１６をコヒーレンスに戻すコリメータミラー１４に直面する。コリメータミラー１４は、更に、コリメートされたビーム１６がフラットなミラー１７に直面する囲い１０の正面に向かって画像１６を反射させる。フラットなミラー１７は、ミラー２０に対して角度

で、囲い１０のミラーボックス位置１８へと上向きに画像１６を曲折させる。フラットなミラー１７を離れるコリメートされた画像１６は、フルスクリーン画像に対して必要とされる線の幅を有するが、高さは有さない。画像１６がフラットなミラー１７から投影される一方、画像１６は、ディフューザスクリーン１３上に十分に拡大されていてかつ完全な画像を示すために画像１６の各水平線を拡大させる円柱ミラー２２の弓状面２３に直面する。

本明細書中に述べられた特定の例は説明用であり、当業者が本デバイスを適用できるアプリケーションに対する限定として解釈されるべきではない。添付の特許請求の範囲によって規定されるような発明の範囲内に包含される修正および他の使用は、当業者に利用可能である。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。

囲い内の画像プロジェクションアセンブリを示すプロジェクションテレビセットの正面図である。 プロジェクションアセンブリの構成要素を示すプロジェクションテレビセットの側面図である。 図１のライン３に沿ってとられたコリメートされたミラーの詳細図である。 円柱ミラーアセンブリの側面図である。 円柱ミラーアセンブリの等角図である。

符号の説明

１０ 囲い
１４ 第１のミラー
１７ 第２のミラー
２０ 第３のミラー
１１ 画像エンジン
１３ ディフューザスクリーン
１２ 円柱レンズ
１６ 出力画像

Claims (13)

1. 囲いと、
   該囲いの上部に隣接して位置付けされ、かつ該囲い内にて下向きに画像を投影するように適合されている画像エンジンと、
   該画像エンジンに光学的に結合され、かつ該画像エンジンから投影された画像を平行にするように適合されている第１のミラーと、
   該第１のミラーに結合され、かつ該囲い内にて上向きに投影された画像を偏向させるように適合されている第２のミラーと、
   該囲いの正面に向かって、該投影された画像の水平線を偏向させ、そして、拡大するように適合されている複数のミラーを含むミラーアセンブリであって、該複数のミラーの各々は円柱ミラーである、ミラーアセンブリと、
   該ミラーアセンブリに結合され、かつ該囲いの該正面に向かって配置されるスクリーンと
   を備えている、プロジェクションテレビセット。
2. 前記画像エンジンが、前記スクリーンの幅に対して水平方向中心に配置される、請求項１に記載のプロジェクションテレビセット。
3. 前記画像エンジンが、該画像エンジンから投影された画像を、前記スクリーンの前記幅に対して水平方向に拡大するように適合されている円柱レンズを含む、請求項１に記載のプロジェクションテレビセット。
4. 前記第１のミラーが、フレネルレンズを含む、請求項１に記載のプロジェクションテレビセット。
5. 前記第１のミラーが、下に方向付けられた画像を前記囲いの前記正面に向けて水平方向に反射させるように適合されている、請求項１に記載のプロジェクションテレビセット。
6. 前記第１のミラーが、水平軸に対して第１の角度に配向される、請求項５に記載のプロジェクションテレビセット。
7. 前記第２のミラーが、前記水平軸に対して第２の角度に配向される、請求項６に記載のプロジェクションテレビセット。
8. 前記第２のミラーが、平坦なミラーである、請求項１に記載のプロジェクションテレビセット。
9. 前記スクリーンが、拡散スクリーンである、請求項１に記載のプロジェクションテレビセット。
10. 前記複数のミラーの各々が、半径Ｒを有し、かつ前記第２のミラーによって偏向された前記画像が、ある角度
    で該ミラーに入射するように該第２のミラーに対して配向され、該ミラー半径Ｒおよび入射角
    は、
    に従って互いに関連し、ここで、Ｄが前記スクリーン画像の高さであり、ｄが前記投影された画像の高さであり、Ｔが該スクリーンと前記ミラーアセンブリとの間の距離であり、かつＮが該ミラーアセンブリ上のミラーの数である、請求項１に記載のプロジェクションテレビセット。
11. 画像をスクリーンに投影する方法であって、
    下向きに画像を投影するステップと、
    水平方向に該画像を拡大するステップと、
    該水平方向に拡大する画像を平行にするステップと、
    該平行にされた画像を水平方向に偏向させるステップと、
    該平行にされた画像を上向きに偏向させるステップと、
    該平行にされた画像をスクリーンに向かって偏向させるステップであって、該平行にされた画像を該スクリーンに向かって偏向させることは、該平行にされた画像を水平方向に偏向させ、該平行にされた画像を上向きに偏向させることを含む、ステップと、
    該平行にされた画像を該スクリーンに沿って垂直方向に拡大するステップであって、該画像を垂直方向に拡大することは、該平行にされた画像を円柱ミラーに方向付けることを含む、ステップと
    を包含し、該平行にされた画像を円柱ミラーに方向付けるステップは、該平行にされた画像をそれぞれが半径Ｒを有する複数の円柱ミラーに方向付けることを含み、該ミラー半径Ｒおよび入射角
    は、
    に従って互いに関連し、ここで、Ｄが前記スクリーン画像の高さであり、ｄが前記投影された画像の高さであり、Ｔが該スクリーンと前記ミラーアセンブリとの間の距離であり、かつＮがミラーの数である、方法。
12. 前記画像を水平方向に拡大するステップが、円柱レンズを介して該画像を方向付けることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記水平方向に拡大する画像を平行にするステップが、フレネルレンズを介して該画像を方向付けることを含む、請求項１１に記載の方法。