JPH11174585A - 背面投射器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の背面投射器に見られるように、投射され
る像の大きさによって装置の構造の奥行きが大幅に制限
されることなく、光線の光路を偏向ミラーによって折曲
することにより、装置のハウジング奥行き、すなわち背
面投射器全体の奥行きをできるだけ小さく構成する。 【解決手段】角度αにわたる偏向が行われる間において
スクリーン２の表面に対して光束がとる角度の最小角β
が２０度よりも小さく、投射面と偏向ミラーの表面との
間の角度δが４５°−α／４＋β以下の角度として与え
られるような位置に偏向角の仮想または現実の頂点があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、前面にビデオ画像
を表示するためのスクリーンを備えたハウジングと、光
束を照射するための輝度調整及び色調整されたＲＧＢ光
源と、鉛直方向の走査に対して角度αにわたってこの光
束を偏向する、光束を走査するための偏向装置と、ハウ
ジング内に角度δにて配置され、偏向角αの仮想頂点か
らの光束をスクリーン上に偏向する偏向ミラーとを有す
る背面投射器に関する。

【０００２】

【従来の技術】こうした背面投射器はドイツ特許出願公
告第４３２４８４９Ｃ２号に開示されている。ここで示
されている偏向ミラーは、装置の構造の奥行きを小さく
することを目的としたものである。この背景となってい
る理論は次のようなものである。幾何光学において成り
立つ法則により、光学的経路は像の大きさにより予め決
定される。特にドイツ特許出願公告第４３２９８４９Ｃ
２号に基づく背面投射器においては、像の形成は光束の
角偏向に依存する。したがって像の拡大は常に装置の大
きさの増大を伴う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このことは装置の構造
の奥行きは常に与えられた像の大きさによって制限され
ることを意味する。

【０００４】ハウジングの奥行きを小さくするため、す
なわち背面投射器の厚さをできるだけ小さくするため
に、光線の光路は偏向ミラーによって折曲される。上記
の引例においては、この目的で使用される偏向ミラーは
1個だけであるが、３個の偏向ミラーを使用した装置が
ドイツ特許出願公告第３１５２０２０Ａ１号及び米国特
許出願第４，００３，０８０号に開示されている。

【０００５】本発明の目的は、従来の背面投射器を装置
の構造の奥行きに関して最適化することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的は、偏向が行わ
れる間においてスクリーンの表面に対して光束がとる角
度の最小角βが２０度未満であり、湾曲した偏向ミラー
の表面に対して、投射面と、角度αにわたった垂直方向
の走査において光束がミラーに入射する最も外側の入射
点を結ぶ弦との間の角度として角度δを定義する時、角
度δが以下の数式２で与えられるような位置に偏向ミラ
ーの前方の仮想または実際の頂点があることにより達成
される。

【０００７】

【数２】 この教示に基づき、背面投射器の構成の奥行きは、特定
の装置に固有の偏向角αに対して最適化することが可能
である。特に、こうした最適化において、光距離的にス
クリーンに最も近い位置に配置される偏向ミラーが最大
に寄与することが明らかにされている。偏向ミラーが１
個だけ使用される場合、光束は偏向装置から出た後に直
接偏向ミラーに到達する。この場合、上述の頂点は実際
の点であり、偏向装置内の偏向点または偏向装置に続い
て配置された光学要素の照射孔内に位置する。

【０００８】複数個の偏向ミラーが使用される場合、光
路上に配置された最後の偏向ミラーの前方にあると想定
される頂点は鏡像であり、したがって仮想の点である。
頂点が仮想のものであるか実際のものであるかに関わら
ず、同じ原理が適用される。

【０００９】装置の構成を小型化するうえで、偏向ミラ
ーはできるだけ投射スクリーンの近くに配置されなけれ
ばならない。最適化を行ううえで伴う制限条件はスクリ
ーンの大きさ及びその他のハウジングの部分の大きさに
大きく依存する。しかし、驚くべきことには、垂線に対
する光束の角度βができるだけ小さくとられていること
により、装置の構成の形状の他の点とは関係なく望まし
い動作が説明されることが明らかになっている。したが
ってこの角度は常に２０度未満に保たれなければならな
い。この角度はできるだけ小さく、すなわち事実上０度
でなければならないことがかねてより想定された。しか
し特に小型の背面投射器において、０度以外の角度、特
に５度、１０度または２０度よりも小さい角度において
も装置前部において操作部やラウドスピーカーを配置す
るための充分な空間を確保することが可能である。投射
のための他の条件が同じ条件に保たれている場合、角度
βを大きくするとスクリーンに対する偏向ミラーの角度
δは小さくなるが、このことはハウジングの奥行きを小
さくするうえで非常に重要である。角度δに関しては、
上述の非一義性に基づいてこの角度が選択されている場
合において特に有利であることが示されている。

【００１０】この示唆するところは、曲面ミラー面と同
様に平面ミラーに対しても適用される。しかし、平面ミ
ラーにおいては角度δは一義的に定義されるが、曲面ミ
ラーに対しては対応する条件が見つけられなければなら
ない。

【００１１】偏向ミラーの辺縁の位置に基づき、角度δ
によって背面投射器のハウジングの奥行きがほぼ決定さ
れると考えられる場合、曲面ミラーが使用されている場
合における角度δは、投射面と、角度αにわたった鉛直
方向の走査で光束が照射する最も外側の点と投射面とを
結ぶ弦との間の角度として決定されることにおいて平面
ミラーの場合と同様な意味を有すると考えられる。この
場合、光束が照射する最も外側の点の一方は偏向角０度
として与えられ、他方の点は偏向角αとして与えられ
る。

【００１２】本発明の更なる有利な構成により、より小
型のビデオ装置が提供される。この構成においては、頂
点は仮想の点であり、背面投射器に設けられた更なる偏
向ミラーにより光路が折曲されることで形成される。

【００１３】このことは角度δの選択の幅がある程度広
いという上述の非一義性によって理解される。更に、偏
向ミラーとして任意の曲面を有する曲面ミラーを使用す
ることが可能である。しかし角度δが非常に小さい場
合、すなわち曲率が非常に大きい場合には、スライドを
斜めに投影した場合に見られるような幾何学的な結像誤
差が発生するというビデオ画像の投射における不利が生
じることが予想される。この場合特に台形の投射像が形
成される。

【００１４】これらの幾何学的誤差はできるだけ防止さ
れなければならない。この要求に応じて、角度δの選択
は最終的には更に制限される。これに対して、装置の奥
行きを最小に構成するうえでは、角度δにいかなる制限
をも設けることなく、角度δを非常に小さく保つことが
望ましい。

【００１５】装置の奥行きをできるだけ小さく構成する
うえで、本発明の更なる有利な構成は、斜めの投射や偏
向ミラーの曲率が大きいことによる歪みに関して投射の
前段階でビデオ画像を再計算するための演算装置を備え
る。この構成においては更に光束の強度及び／または偏
向の調整を制御する制御装置が提供され、スクリーン上
の像の方向において事実上歪みのないビデオ画像が形成
され、線の間隔に関して、この画像の、均一な線の分布
からの隔たりは３０％未満であり、好ましくは１０％未
満である。

【００１６】したがって装置の構成に起因する幾何学的
誤差に対して逆の方向に画像を形成する像が歪められる
ため、任意の形状のミラーを使用し、かつ角度δを非常
に小さくとることが可能であり、偏向による幾何学的な
歪みを経た後、事実上歪みのない像が投射スクリーン上
において再形成される。像の誤差の許容される範囲は非
常に客観的なものである。この点に関して、線間隔が均
一な分布から３０％、好ましくは１０％の範囲で隔たっ
ているようなビデオ画像は観測者にとって許容されうる
ものであることが実験により示されている。

【００１７】このように投射像の誤差を補償するために
像を歪める手段は公知である。一般的に、この補償は、
投射されるべき歪みのない像から偏向によって歪められ
た投射像を計算することにより実施される。別の手段と
して、適当な制御回路を使用するなどして、一様かつ一
時的な一定の角度の偏向を行わないように偏向装置を制
御する手段もある。こうした幾何学的な補正の手段によ
っては、歪みのない像の場合と異なり光の強度を別に制
御することが必要な場合もある。

【００１８】スクリーンが偏向ミラーの近くに配置され
ている場合、投射像は小さくなる。しかし、スクリーン
と偏向ミラーとの間の距離が大きくなれば装置の構成の
奥行きは大きくなる。本発明の更なる構成は、光束が角
度βで入射する偏向ミラー上の点からスクリーンまでの
距離が１０ｃｍ未満、好ましくは３ｃｍ未満である場合
に好適に用いられる。

【００１９】この範囲の距離においては、偏向装置がこ
の距離の範囲内に配置されている場合、更なる偏向ミラ
ーを使用することにより光路を短くすることも可能であ
り、更なる偏向ミラーにより光が伝播する方向に配置さ
れた最後の偏向ミラーに像が投射される。この利点につ
いて以下に実施例に基づきより詳細に述べる。

【００２０】更なる演算手段によって生じる上述の歪み
は、本発明の更なる好ましい実施例において、偏向ミラ
ーが平面鏡であり、偏向ミラーの方向に角度α／２で反
射された光束がスクリーンに対して垂直に入射すること
により低減させることが可能である。この場合、像が台
形形状になる歪みは消失する。しかし、偏向装置によっ
て生じる、像が枕形形状に歪むような歪みは依然として
残り、この歪みは許容範囲内に収まっているか、または
上述のように演算装置を使用するかあるいは偏向の特別
な制御を行うことによって補正される。

【００２１】原理的には、RGB 光源をハウジング内の異
なる場所に配置することが可能である。ハウジングの上
部から、特に２個の偏向ミラーを使用して背面投射を行
うことが可能である。しかしRGB 光源が固体レーザであ
る場合、例えば、これらのレーザ装置の重量により重心
がかなり上方に移動することにより安定性の面で問題が
生じる。

【００２２】この例に示されたような光源の使用におい
て、本発明の更なる有利な構成に基づき、RGB 光源をハ
ウジングの底部に配置することが可能である。この場
合、大部分の重量は底部付近に分布し、背面投射器の重
心は相対的に低くなるため背面投射器の安定性は増す。
奥行きが小さく平板な構成においては装置が転倒する危
険性があり、これはハウジングの奥行きを大きくする
か、本発明の更なる実施例に見られるように重心を下方
に移動させることによってのみ防止することが可能であ
るため、本実施例によっても装置の構成の奥行きが最適
化される。

【００２３】しかし、偏向装置とRGB 光源とは光ファイ
バーの使用により分離することが可能であるため、偏向
装置を底部に配置する必要は必ずしもない。しかし、同
様に偏向装置が背面投射器の下方に配置されている場
合、特に好ましい投射構成が実現されるため、装置の最
適化のうえで特に有利であることが示されている。この
ことを以下に実施例に基づきより明確に説明する。

【００２４】原理的には、投射面から偏向装置までの距
離は基本的には無次元量である偏向角によりほぼ決定さ
れるため、装置を任意の望ましい大きさに構成すること
が可能である。したがって、望ましい像の大きさが固定
されている場合、偏向角αを増大させることによっての
み最適化の後の装置の構成の奥行きを更に小さくするこ
とが可能である。この目的のために、本発明の更なる有
利な構成においては、偏向装置は偏向角の接線の拡大の
ために接線条件について補正された拡大光学要素を備え
る。

【００２５】一般的に任意の望ましい光学要素によりこ
うした目的が実現されると考えられる。しかし、接線条
件について補正され、偏向角の接線の拡大を行うことが
可能な上記の拡大光学要素は、光学的誤差に関して適当
に補正することが可能なため、特に好適であることが示
されている。上記の幾何学的な像の誤差の補正を行うこ
とにより、特に偏向装置の接線依存性による不均一な線
密度を補償するための更なる補正手段を実施することも
可能である。

【００２６】本発明により装置の大幅な小型化が可能で
ある。装置の高さは、特に補正のために更なる像の再計
算が実施されるような、幾何学的な像の誤差を伴った投
射において像の高さとほぼ同程度である。

【００２７】スクリーンの対角線の長さが２ｍ以上であ
るようなこうした装置の奥行きは、５０ｃｍよりも大幅
に小さく構成することが可能であることが示されてい
る。比較的大型のスクリーンの場合、スクリーンの対角
線の長さと装置の奥行きとの比として６：１から１０：
１の間の値が達成される。ここで投射像の誤差は最小に
抑えられており、従来のビデオ画像であれば肉眼によっ
て検知されない。

【００２８】特に、強度が調整され、色が調整されたRG
B 光源によりスクリーン上にカラー画像を投射する背面
投射器の装置の奥行きにおいて複数の利点が得られる
が、この装置は以下のような特徴を備える。すなわち、 − 電子制御装置 − 輝度調整、色調調整が可能であり、線ミラー（ｌｉ
ｎｅｍｉｒｒｏｒ）、イメージミラー（ｉｍａｇｅｍｉ
ｒｒｏｒ）及び拡大光学要素を有する、偏向装置内で合
成される光を発生する同光軸の光源 − 光路上に配置された少なくとも１個の偏向ミラー
と、互いに重なり合う層状構造に構成された光学的に作
用する複数の構造体、特にフレネルレンズからなるスク
リーンと、予め決定された垂直及び水平方向の散乱を生
じさせるディスク。ここでフレネルレンズの対物面側の
焦点は拡大光学要素または偏向装置の射出ヒトミ内にお
いて結び、フレネルレンズのフレネル構造は光の入射側
に配置される。

【００２９】この装置においては、更に、最初または最
後の線の光路はスクリーンの表面に対して事実上平行に
延び、スクリーンと最初または最後の線の光路との間の
角度βは０度以上２０度未満であり、スクリーンとミラ
ーの辺縁との間の距離は０ｍｍより大きく、好ましくは
１〜３０ｍｍの間である。更に、偏向装置の光軸が最初
の線の方向から角度α／２を挟んだ位置に決定され、こ
こにαは偏向装置の偏向装置の像の投射方向における最
大全偏向角である場合、スクリーンと偏向角との間の角
度δは、４５度から光学的に作用するイメージミラーの
全偏向角αの１／４を引いたものに、偏向ミラーに最初
の線が入射する角度であり、スクリーンに対して最初の
線がとる角度βを加えて得られる角度以下の角度として
決定される。

【００３０】上述のスクリーンの構成に基づいて、光の
より大きな度合いの照射と書き込み用同軸RGB光源を使
用した像の形成が実現される。全体的な光学要素の配
置、特にスクリーンの構成により、視野空間内の水平及
び垂直方向に特定の光照射が生じる。更に、ハウジング
に包囲された空間が適切に利用される。

【００３１】本発明に基づく装置は以下に示されるよう
な更なる有利な構成を有する。 １．偏向装置をスクリーン側のハウジングの底部に配置
する。偏向装置の光軸は背面投射器の偏向装置の偏向角
αの１／２にスクリーンに対する角度βを加えた角度の
範囲内の特定の角度に位置し、光の進行方向を考慮し
て、この後に偏向ミラーがその上部側面がスクリーンに
対し４５°＋β−α／２以下の角度をとり、偏向ミラー
の上縁がスクリーンの上縁に連続するように配置され
る。光学的な構成はスクリーンの垂直軸に対して対称的
に配置される。２．偏向装置の投射軸は１個または複数
の偏向ミラーの使用により、スクリーンの中心に対して
垂直となるようにその方向が調整される。 ３．偏向装置の投射軸は偏向ミラーの角度δにより、ス
クリーンに対して傾きＸとなりかつ全走査線の中心位置
から延びるようにその方向が調整される。更に、電子制
御装置が配置され、角度Xの傾いた投射による線の長
さ、線の間隔、画像上の点の間隔の歪みを除去し、及び
／または画像上のそれぞれの点の輝度や色の調整を行
う。 ４．偏向ミラーと偏向装置との間の光路上に更なるもう
１個の偏向ミラーが配置される。更なる偏向ミラーは、
光路を光の進行方向と反対方向の底部の背面ハウジング
部分の方向に偏向し、偏向装置の光軸はスクリーンに対
し７０〜１２０度の角度をとる。これにより装置の高さ
を小さく構成することが可能である。 ５．上記の偏向ミラーと更なる偏向ミラーは互いに平行
に配置される。 ６．偏向ミラーは台形形状を有し、平行な２辺の内の１
辺を下にし、かつスクリーンから遠ざかる方向に向けて
配置される。 ７．更なる偏向ミラーも同様に台形形状を有し、平行な
２辺の内の１辺が光路上の手前に配置されている偏向ミ
ラーの下になるように配置される。 ８．投射光学要素の射出ヒトミから測った投射の対角線
の角度が６０〜１１０度の範囲内にあり、好ましくは８
６度になる。 ９．１６：９の画像フォーマットで表示する場合に、垂
直方向の偏向角は３０〜５０度の間であり、好ましくは
４４度である。水平方向の偏向角は５０〜８５度の間で
あり、好ましくは７６度である。 １０．４：３の画像フォーマットで表示する場合に、垂
直方向の偏向角は３０〜５０度の間であり、好ましくは
４４度である。水平方向の偏向角は５０〜８５度の間で
あり、好ましくは７６度である。 １１．音声装置、制御装置、操作装置を配設するための
空間がスクリーンの下方から装置前面付近のハウジング
の底部にかけて設けられている。 １２．光源はRGBレーザ光源であり、ハウジングの底部
に配置される。ハウジングの底部には電子制御系、ビデ
オ及びオーディオ用の構成が配置される。 １３．オーディオ構成のラウドスピーカーがハウジング
の前面付近の底部に配置される。 １４．輝度及び色に関して調整可能な光源が差込式光フ
ァイバー接続を介して偏向装置に接続される。

【００３２】画像形成のための装置がハウジングの底部
に配置されていることにより、装置全体の重心が有利な
位置にある。更なる構成に基づくハウジング内の構成要
素の配置により、埃の侵入を防止するために光学系を密
封することも可能である。画像形成のための電子装置と
RGB 光源の設置位置は光学系とは完全に独立しており、
メンテナンス作業を行ううえで、容易にアクセスするこ
とが可能である。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明を実施例に基づき図を参照
しながら以下に詳細に説明する。以下に参照する実施例
を示す図中においてハウジングは省略されているが、ハ
ウジングの最小の寸法が破線にて示されている。ハウジ
ングの最小寸法が示されているが、ここで像の幅は、以
下に考察される点には依存せず、偏向システムの線ミラ
ーによってのみ制限される。しかし、像の幅は調整する
ことが可能である。ｔで表される長さは装置の構成の最
小の奥行きを、ｓで表される長さは背面投射器の全高
を、ｈで表される長さはスクリーンの高さをそれぞれ示
す。

【００３４】全ての実施例は光束によってスクリーン２
上にビデオ画像を形成する投射技術に基づいたものであ
る。この技術は例として、ドイツ特許出願公告第４３２
４８４９Ｃ２号に記述されており、その内容については
本明細書中で参照されている。

【００３５】図１には、その機能を決定する背面投射器
の組み図が示されている。図１の装置の底部に示されて
いる投射アセンブリ１は、輝度調整及び色調整されたRG
B 光源と光束を２次元に走査するための２軸偏向装置を
備える。

【００３６】全ての実施例において像が偏向される全偏
向角をα、光軸をOAとする。この実施例においては、ビ
デオ画像を形成するための、スクリーン２の上縁に示さ
れる最初の線の角度は０度である。この場合、光束はス
クリーン２上の投射面に対して平行に延びる。投射面と
スクリーン２に最も近い光束との間の角度βとして一般
的に定義されている角度はこの場合０度であり、背面投
射器の構成の奥行きは最小になる。しかし、以下の実施
例に見られるように、角度βが０度以外の場合において
も装置の奥行きを非常に小さく構成することが可能であ
る。特にβ＝２０度以下の角度βに対しては以下に示さ
れる最適化が可能であることが示されている。

【００３７】スクリーン２から最初の線の光束までの距
離が長さａにて示されている。距離ａは実用的には０．
５〜３ｃｍの大きさであり、背面投射器の個々の部分を
保持する適当な保持部材の配置が可能になっている。例
として、偏向ミラー３は背面投射器において通常必要と
される大きさのために非常に重くなる場合があり、この
ため安定性の高い保持部材を必要とし、保持部材は所定
の容積の空間を占める。しかし、図９に示された実施例
に見られるように距離ａは０とは大きく異なった値をと
る場合があり、この実施例に見られる異なった投射条件
において必要とされる空間を確保するために１０ｃｍ程
度の大きさに構成される場合もある。これについては後
に説明する。

【００３８】図１に示された実施例においては、距離ａ
は０．５ｃｍであることが望ましい。これにより最初の
線を描く間において光束はスクリーン２から一定の距離
にあることになり、例として環境ノイズによりスクリー
ン２において音波が発生するような場合にスクリーン２
によって影響を受けない。こうした干渉による影響を防
止するためには、距離ａを決定するうえで、スクリーン
２がスクリーン上に入射する光束を観測者にとって適切
な方向に案内するためのフレネル構造を備えることが考
慮されなければならない。フレネル構造の使用により、
角度偏向操作によってスクリーン２上に入射する光束は
この角度に関わらず常にスクリーン２の前方の観測者の
方向に偏向される。

【００３９】この実施例に示される偏向ミラー３はスク
リーン２の投射面に対して角度δをとって配置されてい
る。装置の奥行きを最小にするうえでは、この角度δの
上限は４５°＋β−α／４であれば最適であることが示
された。このことは直線的な投射の場合に特にあてはま
る。直線的投射とは偏向ミラー３により偏向され投射ス
クリーンの幾何学的な中心の方向を向いている光軸のス
クリーン２に対する傾き角度XがX=０°となるような投
射のことである。

【００４０】角度δが非常に小さい場合、スクリーン２
に対する光軸の傾き角Xは大きくなり光軸はスクリーン
の中心から外れる。この場合、斜め投射が行われ、公知
の台形形状の歪みのような幾何学的な像の誤差が生じる
ことに留意しなければならない。この誤差は像を表示す
る際に考慮に入れることが可能である。しかし角度Xが
小さい場合には、線の間隔の一様な分布からのずれは３
０％未満であり、線は基本的に同一の線に沿って補正さ
れ、これらの歪みは通常知覚されないため、歪みの補正
は必ずしも必要ではない。

【００４１】図１に示された奥行きの小さい装置の構成
は極めて有利である。このように装置を構成する場合、
装置の奥行きｔは以下の数式３により与えられる。

【００４２】

【数３】 背面投射器の構成の高さｓも基本的には像偏向の全偏向
角αのみによって決定される。一方、図２に示されるよ
うに、角度X=３０°にて斜め投射を行うことにより、偏
向ミラー３のスクリーン上の投射面に対する角度δが図
１に示された例よりも小さくなるように偏向ミラー３が
配置されるため、装置の奥行きｔと高さｓを、スクリー
ンの高さｈは一定に保ったまま更に１／３程度減少させ
ることが可能である。投射アセンブリ１内のイメージミ
ラーの全偏向角は変化しない。

【００４３】上述されたように、角度Xが０度以外であ
る場合の斜め投射による幾何学的な歪みは修正すること
が可能である。この場合、例えば偏向装置及びこの角度
と入射点との間の接線依存性に起因する不均一な線によ
る枕形状の歪みのような誤差を同時に補正することも可
能である。このような幾何学的な誤差の補正は、偏向や
他の光学的な影響によって生じる歪み効果に応じて決定
される歪められた像を計算することにより実施すること
が可能であり、これにより像は通常通りにディスプレー
される。別の手段として、歪みが生じた結果必要とされ
る像点の密度について偏向装置を制御し、適当な調整を
行うことにより、個々の像点が歪みのないビデオ画像が
投射されるための予め決定されたスクリーン２上の位置
に結像するようなものもある。像の投射をできるだけ正
確に行うための更なる改良された構成として、歪みを修
正する方法に応じて個々の像点ごとに異なりうる照射時
間を制御することによりレーザ光線の強度を制御するも
のもある。

【００４４】角度βは、図１、図２においては０度であ
るが、上述の上限２０度の代りに１０度または５度より
小さくすることが可能であり、これにより装置の奥行き
ｔを最小にすることが可能であると同時に投射アセンブ
リ１が装置のスクリーン側から突出することが防止され
る。

【００４５】図３には、角度βが５度である点を除けば
図１の実施例と同様な構成が示されている。この場合、
投射アセンブリ１のスクリーン２に対する向きのために
光軸が傾いている。角度δは図１に示された角度と等し
い角度に選択されている。

【００４６】図３を図２と比較した場合に明らかである
が、角度βが０度とは異なる場合、明らかに投射アセン
ブリ１は装置の内側に移動している。ここで偏向ミラー
３と装置の奥行きｔの大きさはさほど大きくなっていな
い。

【００４７】更に、X=−５°である小さい角度の斜め投
射も考慮されなければならない。こうした小さい角度に
おいて像の歪みの補正が必ず必要であるか否かは投射さ
れるべき像の品質による。 ここに示された方法によっ
て実現された、装置の内側への投射アセンブリの移動
は、装置前部においてチャンネル選択、ビデオレコーダ
やこれに類する要素を設置するための空間が形成される
ために有利である。

【００４８】図４には、曲面偏向ミラーを備え、角度β
＝０°である実施例が示されている。この場合、図２の
例と比較して他の変量は一定に保たれたまま装置の奥行
きｔが大幅に減少している。

【００４９】この実施例では、力学的に安定した構成で
あると同時に光束を集束する凹面鏡曲面が示されてい
る。この構成により、像点の解像力は高められ、したが
って画像の品質が向上する。この実施例においてビデオ
画像の幾何学的誤差が補正される場合、例えば像を再計
算するうえで偏向ミラー３のこうした曲率も考慮されな
ければならない。

【００５０】図４に見られるように、平面ミラーにおい
て定義されたのと同様な角度δが適切に選択されてい
る。装置の奥行きに関して、角度δを平面ミラーの場合
と同様に得るために角度δは偏向ミラー３の外縁により
ほぼ決定される。すなわち、曲面ミラーの場合、角度δ
はスクリーン２の表面である投射面と、やはり図４に示
されるように角度αにわたる偏向の最も外側の点を結ぶ
弦との間の角度として決められる。

【００５１】図５には、凸面偏向ミラー３を有する点を
除けば図４に示された例と同様な構成が示されている。
この場合においても装置の構成の奥行きの減少が示され
ている。凸面偏向ミラー３により像は更に拡大されるた
め、装置の高さは一定に保ったまま奥行きを小さくする
ことが可能である。この例においてはやはり偏向ミラー
３の曲率は歪みの補正を行ううえで考慮されなければな
らない。

【００５２】図４及び５に示されるように、装置の奥行
きを減少させるうえでは特定の曲率を有する構成が一般
的に有利である。特に、曲率は、異なった入射角度ある
いはスクリーンに対する線間隔の接線依存性に起因する
歪みが補償されるように適切に選択することが可能であ
り、これにより歪みを修正するための像の再計算を省略
することが可能である。

【００５３】図６には、X=０°である直線投射の別の一
実施例が示されている。装置の奥行きを更に減少させる
うえで、更なる１個の偏向ミラー４が配置されており、
光路は更なる偏向ミラー４によって１回多く折り返され
る。更なる偏向ミラー４はスクリーン２に対して角度θ
をとるように配置されている。角度θが角度δに等しい
場合において有利な投射比率が得られることが示されて
いる。

【００５４】更なる偏向ミラー４による投射アセンブリ
１の仮想像が図６において破線にて示されており、上で
考察された偏向ミラー４がない場合の光源の位置と光源
の仮想像の位置は一致する。特に、本発明に基づき理想
的な条件を決定するうえで重要な角度αの頂点は仮想像
である。

【００５５】図７には、図６と比較した場合に投射アセ
ンブリ１が小さく傾いて配置されている背面投射器が示
されており、傾き角度X ＝５°の斜め投射が行われる。
この実施例においては、角度θと角度δは等しい。

【００５６】これに関連して、この実施例に示されるよ
うな構成において行われる斜め投射では、角度δの変化
によって生じる歪みを補償することも可能である。角度
δの変化に伴い投射アセンブリ１の角度が変化すること
により角度Xも変化する。しかし、このようにして補償
された直線投射の場合、角度δを図２に示された例より
大幅に小さくすることが可能である。

【００５７】しかし図８に示された実施例においては、
角度δは角度θよりも大幅に小さく入射角X ＝２０°と
なっている。異なる実施例を比較することにより、装置
の奥行きは小さく保ったままで同様な条件が得られるこ
とが示される。特に図８の実施例からは、投射アセンブ
リ１からスクリーンへの光線の入射角がX'＝−１０°で
ある場合に約X ＝２０°の傾き角が得られることが示さ
れる。したがって、投射アセンブリ１の投射角の変化に
より、歪みを修正するための異なる角度が得られるた
め、例えば角度δが更に小さい場合においても角度X'を
適当に選択することにより幾何学的な像の誤差の修正を
省略することが可能である。

【００５８】図９には、最大１０ｃｍの距離が使用され
ている別の一実施例が示されている。この別例において
は、投射アセンブリ１はスクリーン２の上方に配置され
ている。この構成では光路は非常に長くなるため図中で
はα' として示された偏向角αはやはり小さくなる。こ
れまでに示された例においては角度αは約４５°であっ
たが、この実施例においては像の大きさを一定に保った
まま角度をより小さくすることが可能であり、例えば投
射アセンブリ１の内部の拡大光学要素を省略することが
可能である。

【００５９】上述の構成の代りに、第２のアセンブリ５
に光ファイバー７を介して接続された第１のアセンブリ
６を備えた更なる改良された構成も可能である。第１の
アセンブリ１は偏向装置と必要に応じて配置される拡大
光学要素とを備えるだけであるのに対し、アセンブリ５
はレーザ発生装置、変調器、電子制御装置などを備え
る。こうした構成では、現在のところ依然として重量の
かさむレーザ装置が第２のアセンブリ５の内部に配置さ
れ重心が下方に移動することにより背面投射器の安定性
が増すため有利である。このようにして得られた、装置
の転倒を防止する安定性は、様々な実施例において示さ
れた特徴を利用することにより奥行きを小さく構成した
薄型の投射器において特に有利である。

【００６０】以上の実施例により、装置の奥行きは、角
度調整、像の歪みの修正及び他の補足的工程を組み合わ
せることにより更に小さく構成することが可能であるこ
とが示される。ここに、上述の角度δ及び角度βが固定
されていることは重要である。更に、これまでの考察に
より、偏向ミラーを、角度δあるいは曲率に基づき、光
学的な像の歪みが実行されるように構成することが特に
有利であることが明らかである。ここに光学的な像の歪
みは、像を再計算し、歪みが修正されるように偏向ミラ
ーを制御することにより補償される。偏向ミラーのこう
した構成は実施例における更なる要旨である。

【００６１】

【発明の効果】本発明に基づく装置の構成においては、
光線の光路は偏向ミラーによって折曲されるため、ハウ
ジングの奥行き、すなわち背面投射器全体の奥行きを小
さくすることが可能である。特に、ドイツ特許出願公告
第４３２９８４９Ｃ２号に基づく従来の背面投射器に見
られるように像の拡大が装置の大きさの大幅な増大を伴
うということがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏向ミラーを備えた背面投射器の側面図。

【図２】投射の傾き角度Xが約３０度である、偏向ミラ
ーを備えた背面投射器の側面図。

【図３】最初の走査線を描く光束のスクリーンに対する
角度βが０度以外の角度であるような背面投射器の側面
図。

【図４】曲面焦点偏向ミラーを備えた背面投射器の側面
図。

【図５】拡大曲面偏向ミラーを備えた背面投射器の側面
図。

【図６】２個の偏向ミラーを備えた背面投射器の側面
図。

【図７】投射器の構成要素の相対的な角度を変化させた
ことによる効果を示す、図６に示された投射器と同様の
構成を有する背面投射器の側面図。

【図８】互いに対して特定の角度で配置された２個の偏
向ミラーを備え、それ以外は図２に示された投射器と同
様の構成を有する背面投射器の側面図。

【図９】２個の偏向ミラーを備えた背面投射器の別の一
実施例を示す側面図。

【符号の説明】

１…投射アセンブリ、２…スクリーン、３…偏向ミラ
ー、OA…光軸、h …スクリーンの高さ、ｓ…装置全高、
ｔ…装置奥行き、α…全偏向角、β…投射面と第１の線
の間の角、δ…偏向ミラーと投射面との間の角、ａ…投
射面と最初の線との間の距離。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前側面にビデオ画像を表示するためのス
   クリーン（２）が配置されたハウジングと、光束を照射
   するための輝度調整及び色調整されたRGB 光源（５）
   と、光束が垂直方向の走査において角度αにわたって偏
   向されるように光束を走査させるための偏向装置（６）
   と、偏向角αの実際のあるいは仮想の頂点から射出する
   光束をスクリーン（２）の上に向けて偏向させる、ハウ
   ジング内に角度δにて配置された偏向ミラー（３）とを
   備える背面投射器において、 偏向ミラー（３）の前方に位置する偏向角の仮想あるい
   は実際の頂点が、偏向が行われる間に光束がスクリーン
   の表面に対してとる最小角βが２０度より小さく、かつ
   角度δが以下の数式１によって与えられるような位置に
   存在し、 【数１】 偏向ミラー（３）が曲面ミラーである場合においては角
   度δはスクリーン（２）によって与えられる投射面と、
   角度αにわたった垂直方向の走査が行われる間に光束が
   偏向ミラー（３）に対して入射する最も外側の点を結ぶ
   弦との間の角度として与えられることを特徴とする背面
   投射器。
2. 【請求項２】 前記頂点が実際の頂点であり、背面投射
   器の内部に配置された更なる偏向ミラー（４）によって
   形成されることを特徴とする請求項１に記載の背面投射
   器。
3. 【請求項３】 斜め照射あるいは偏向ミラー（３）の曲
   率によって生じる投射像の歪みに対して、投射に先立っ
   てビデオ画像を再計算するための演算装置と、光束の偏
   向及び／または強度の調整を制御するための制御装置と
   を備えることにより、像の投射方向のスクリーン上に、
   線の間隔において一様な線の分布からのずれが３０％、
   好ましくは１０％よりも小さい実用上歪みのないビデオ
   画像が形成されることを特徴とする請求項１または２に
   記載の背面投射器。
4. 【請求項４】 偏向ミラー（３）上において光束が角度
   βで入射する点からスクリーン（２）までの距離が１０
   ｃｍ、好ましくは３ｃｍよりも小さいことを特徴とする
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の背面投射器。
5. 【請求項５】 偏向ミラー（３）が平面ミラーであり、
   偏向ミラー（３）によって反射される偏向角α／２の光
   束がスクリーン（２）に対して垂直に入射することを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の背面投
   射器。
6. 【請求項６】 RGB光源（５）がハウジングの底部に配
   置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
   項に記載の背面投射器。
7. 【請求項７】 偏向装置（６）がハウジングの底部に配
   置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１
   項に記載の背面投射器。
8. 【請求項８】 偏向角の接線の拡大を正しい比率で行う
   ために接線条件について補正された拡大光学要素を偏向
   装置（６）が備えることを特徴とする請求項１乃至７の
   いずれか１項に記載の背面投射器。