KR20020021807A - 배면 투사형 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표시 장치 자체의 안길이의 박형화를 도모할 수 있는 배면 투사형 표시 장치를 제공하는 것으로, 광학 엔진(2)과, 일체 보유 지지가 용이한 위치에 배치된 제1, 제2, 제3 반사 미러(3, 4, 5)와, 제4 반사 미러(6)와, 광속 반사를 위한 평면 반사 미러(7)와, 스크린(8)으로 구성된다.

Description

배면 투사형 표시 장치{REAR SURFACE PROJECTION TYPE DISPLAY DEVICE}
도10은 종래의 배면 투사형 표시 장치를 도시한 개략 구성도이다. 이 배면 투사형 표시 장치는 하우징(101) 내에 배치된 영상 투사 장치(광학 엔진)(102), 투영 렌즈(103), 반사 미러(104) 및 투과형의 확산 스크린(105)에 의해 구성되어 있다. 영상 투사 장치(102)로부터 출사된 투영 영상광은 투영 렌즈(103)에 의해 확대 투영되고, 반사 미러(104)에 의해 반사되어 투과형의 확산 스크린(105)의 배면측에 입사된다. 관찰자는 확산 스크린(105)의 정면 위치에서 영상을 볼 수 있다. 이러한 종류의 배면 투사형 표시 장치는 브라운관을 화면으로 하는 구조에 비해, 대화면화가 용이하다는 이점을 갖고 있다.
상기 구성에 있어서, 대화면화를 실현하기 위해서는 큰 확대 투사율을 갖는 투영 렌즈(103)를 사용하든지 혹은 영상 투사 장치(102)로부터 스크린(105) 사이에서의 광로 거리를 길게 할 필요가 있다. 현상에서는 투영 렌즈에 의한 확대 투사에는 한계가 있으며, 또한 확대 투사율이 큰 투영 렌즈를 설치한 경우, 반사 미러의 배치 구성에 의해서는 하우징(101)의 안길이가 커져, 박형화가 곤란해진다는 문제를 초래한다. 또한, 영상 투사 장치(102)로부터 스크린(105)까지의 광로 거리를 길게 하는 경우에는, 마찬가지로 하우징(101)의 안길이가 커져 박형화할 수 없다는 문제가 있었다.
한편, 종래의 배면 투사형 표시 장치의 일예로서 일본 특허 공개 평10-111458호 공보(Int, C1 G02B17/00)에는, 3매의 곡면 형상의 반사 미러로 구성되는 결상계를 구비한 것이 기재되어 있다.
이 결상계는 구면 오목 형상의 반사면을 갖는 제1 반사 미러와, 비구면 볼록 형상의 반사면을 갖는 제2 반사 미러와, 비구면 볼록 형상의 반사면을 갖는 제3 반사 미러로 구성되어 있고, 액정 패널에서 광학적으로 변조된 영상광이 제1 내지 제3 반사 미러에서 차례로 반사되어 스크린에 조사된다.
이에 의해, 제1 내지 제3 반사 미러에 의해 광로가 접히게 되므로, 박형화를 도모하는 것이 가능해진다.
그러나, 또 다른 박형화를 도모하는 것을 목적으로, 영상광을 스크린에 대하여 경사, 즉 영상광의 주광선을 스크린의 법선에 대하여 경사지게 조사시키는 구성으로 하는 경우에는, 제2 및 제3 반사 미러의 비구면 성분만에서는 비점수차나 코마수차 등의 수차를 보정하는 데 충분한 파워 배치를 행하는 것이 곤란해진다.
또한, 상기 제1 내지 제3 반사 미러로 이루어지는 결상 투사 미러부는 일반적인 투사 렌즈와 마찬가지의 작용을 갖는 광학 부품이므로, 본 장치의 조립 공정에서의 조정 작업 효율과 각 미러 부착 위치 정밀도의 보유 지지 및 방진 효과를고려한 경우, 각 미러 간격을 단축시켜 일체형 지지 부재에 의해 보유 지지하는 것이 바람직하다.
그러나, 각 제1 내지 제3 반사 미러는 장치의 하우징 전방면 혹은 배면에 근접하여 설치되므로, 각 반사 미러를 일체형 기구로 보유 지지하는 것을 감안한 경우, 보유 지지 기구가 대형화되므로 일체형 기구를 이용한 보유 지지 및 방진을 위한 기구의 배치는 곤란했다.
예를 들어, 광학 엔진 내에 배치되는 영상 표시용 액정 패널을 대각 사이즈 1인치 전후인 것을 이용하여, 50인치의 스크린에 확대 투사를 행하는 배면 투사형 표시 장치에서는, 각 반사 미러 파워 배치 및 MTF 등의 결상 성능을 고려했을 때의 각 반사 미러 간격은 20 cm 내지 30 cm 정도가 되므로, 각 반사 미러의 일체형 보유 지지가 곤란하다. 또, 배면 투사형 표시 장치의 조립시의 효율과 미러 부착 정밀도의 유지 및 방진 효과를 고려한 경우, 문제가 있었다.
또한, 일반적으로 반사 미러를 조합한 반사 결상 광학계에 있어서의 최대 문제 중 하나로, 반사 광속에 의한 장치 내부재와의 간섭이라는 점이 있다. 3매의 반사 미러 구성의 경우, 제1 반사 미러와 제2 반사 미러 사이를 통과하는 광속이 광학 엔진부 상부와 근접하므로 상기 화상 형성부 보유 지지 기구와 간섭할 가능성이 있으며, 이것이 기구 설계 및 미러 광학계 설계 상의 제약이 되고 있었다.
본 발명은, 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로 하여, 표시 장치 자체의 안길이의 박형화를 도모하는 것을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 영상광이 광학 엔진 등에 차단되는 일 없이 확대 투사계에 부여할 수 있는 배면 투사형 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 제1 반사 미러를 제조가 곤란한 비구면 형상으로 하지 않고, 스크린에 대한 경사 투사를 실현하여, 박형화를 도모하는 것이 가능한 배면 투사형 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 영상 투사 장치(광학 엔진)로부터의 투영 영상을 스크린의 배면측에서 받아, 스크린의 정면측에 위치하는 관찰자를 향해 영상광을 발하도록 한 배면 투사형 장치 표시 장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 배면 투사형 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.
도2는 도1의 배면 투사형 표시 장치에 있어서의 광학 엔진의 개략 구성을 도시한 구성도이다.
도3은 제1 내지 제3 반사 미러를 일체로 지지 부재에 보유 지지한 상태의 일예를 도시한 사시도이다.
도4는 도1의 배면 투사형 표시 장치에 있어서의 스크린의 구성을 나타낸 확대 단면도이다.
도5는 도1의 배면 투사형 표시 장치에 있어서의 반사 미러의 광학적 구성을 나타낸 표이다.
도6은 본 발명의 제2 실시예에 관한 배면 투사형 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.
도7은 도6의 배면 투사형 표시 장치에 있어서의 반사 미러와 보조 렌즈의 광학적 구성을 나타낸 표이다.
도8은 제1 실시예를 50인치의 스크린을 갖는 배면 투사형 표시 장치에 적용한 경우의 개략 단면도이다.
도9는 렌즈로 구성한 광학 엔진을 이용하여 구성한 50인치의 스크린을 갖는 배면 투사형 표시 장치의 개략 단면도이다.
도10은 종래의 배면 투사형 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 단면도이다.
본 발명은, 광원을 포함하는 조명부로부터의 광속을 공간적으로 강도 변조함으로써 영상 정보를 형성하는 화상 형성부를 구비하는 광학 엔진부와, 이 광학 엔진부로부터의 광속을 도입하기 위해 광학 엔진부에 대향하여 배치된 회전 대칭 오목면 형상을 갖는 제1 반사 미러와, 이 제1 반사 미러와 대향하여 배치된 회전 대칭 볼록면 형상을 갖는 제2 반사 미러와, 이 제2 반사 미러와 대향하여 배치된 회전 대칭 볼록면 형상을 갖는 제3 반사 미러와, 이 제3 반사 미러와 대향하여 배치된 회전 대칭 볼록면 형상을 갖는 제4 반사 미러와, 제4 반사 미러와 대향하여 배치된 평면 반사 미러와, 상기 평면 반사 미러로부터의 화상을 표시하기 위한 스크린을 구비하고, 상기 제2 반사 미러를 상기 광학 엔진보다 제1 반사 미러측에서 또한 광학 엔진부의 상부 근방에 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1, 제2, 제3 반사 미러를 일체형의 지지 기구에 의해 보유 지지하도록 구성하면 좋다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 광학 엔진의 상부 근방 위치에 새로운 곡면 미러를 설치하고, 전체 4매의 곡면 미러 구성으로 하였으므로, 미러 사이를 반사하는 광속과 상기 광학 엔진과의 간섭을 회피하는 것이 가능해진다. 또한, 새롭게 설치한 광학 엔진 근방의 미러와 그 전후를 구성하는 미러를 일체형 기구에 의해 보유 지지함으로써, 장치의 조립 효율 및 미러 부착 정밀도의 향상, 방진 작용을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 배면 투사형 표시 장치는 광원으로부터 출사된 빛을 영상 정보에 의거하여 광학적으로 변조하여 출력하는 광학 엔진부와, 그 광학 엔진부로부터 출력된 영상광을 스크린 이면에 대하여 경사지게 확대 투사하는 투사 수단을 구비하고, 스크린 표면측으로부터 영상을 관찰하는 배면 투사형 표시 장치에 있어서, 투사 수단이 복수의 곡면 반사 미러와, 그 곡면 반사 미러의 수차 보정을 보조하는 보조 렌즈로 이루어지는 결상계를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로서, 광학 유닛으로부터 출사된 영상광이 복수의 곡면 반사 미러와 보조 렌즈로 구성되는 투사 수단에 의해 확대 및 수차 보정되어 스키린에 대해 경사지게 투사된다.
또한, 보조 렌즈가 광학 유닛과 그 광학 유닛의 출사광이 처음에 조사되는 제1 곡면 반사 미러와의 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 가장 정밀도가 심한 제1 곡면 반사 미러의 파워가 보조 렌즈에 의해 보조된다. 이 때, 광학 유닛으로부터 출사된 영상광은 스크린에 근접함에 따라 차례로 확대시켜 가므로, 가장 작은 광속으로서 취급하는 광학 유닛과 제1 곡면 반사 미러와의 사이에 보조 렌즈를 배치함으로써, 보조 렌즈가 작아진다.
구체적으로는, 투사 수단의 결상계는 광학 유닛으로부터의 광속에 대해 오목면을 향하게 한 제1 곡면 반사 미러와, 그 제1 곡면 반사 미러로부터의 광속에 대해 볼록면을 향하게 한 제2 곡면 반사 미러와, 그 제2 곡면 반사 미러로부터의 광속에 대해 볼록면을 향하게 한 제3 곡면 반사 미러와, 광학 유닛으로부터의 제1 곡면 반사 미러를 향하는 광로 중에 배치된 보조 렌즈를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 광학 유닛으로부터 출사된 영상광은 보조 렌즈를 투과한 후, 제1 곡면 반사 미러, 제2 곡면 반사 미러, 제3 곡면 반사 미러에 의해 차례로 반사되어 스크린에 조사된다.
또한, 제1 곡면 반사 미러의 반사면이 구면 형상이며, 보조 렌즈가 비구면 형상인 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 제1 곡면 반사 미러에 있어서의 구면 형상의 반사면이 높은 면정밀도로 형성되는 동시에, 그 비구면 성분을 보조하는 보조 렌즈가 높은 정밀도로 형성된다. 이것은, 곡면 반사 미러의 반사면이 구면 형상이며, 또한 보조 렌즈가 비교적 작은 형상이므로, 종래부터 이용되고 있는 연마에 의해 정밀도 좋게 형성할 수 있다.
또한, 제2 및 제3 곡면 반사 미러의 반사면이 비구면 형상인 것을 특징으로 한다.
이것은, 제2 및 제3 곡면 반사 미러가 제1 곡면 반사 미러와 비교하여 크고, 또한 면정밀도가 완만하므로, 종래부터 이용되고 있는 연마에 의해 형성할 수 있다.
본 발명을 첨부한 도면에 따라 보다 상세하게 설명한다.
<제1 실시예>
도1은 본 발명의 배면 투사형 표시 장치의 개략 구성을 나타낸 단면도, 도2는 도1의 배면 투사형 표시 장치에 있어서의 광학 엔진의 개략 구성을 도시한 구성도, 도3은 제1 내지 제3 반사 미러를 일체로 지지 부재에 보유 지지한 상태의 일예를 도시한 사시도, 도4는 도1의 배면 투사형 표시 장치에 있어서의 스크린 구성을 표시한 확대 단면도이다.
이 제1 실시예에 있어서의 배면 투사형 표시 장치는, 도1에 도시한 바와 같이 영상광을 생성하는 광학 엔진(2)과, 그 영상광이 조사되어 상이 형성되는 스크린(8)과, 광학 엔진(2)으로부터 출사된 영상광을 스크린(8)으로 유도하는 투사 광학계와, 이들을 일체로 보유 지지하는 하우징(1)을 구비하고 있다.
투사 광학계는, 확대 투사 및 결상 성능을 갖는 동일 축상에 배치된 비구면 반사 미러로 이루어지는 제1 내지 제4 반사 미러(3, 4, 5, 6)와, 반사시키기 위해 광축과 수직으로 배치된 평면 반사 미러로 이루어지는 제5 반사 미러(7)로 구성된다.
이 제1 실시예의 특징은, 확대 투사 및 결상 성능을 2매의 볼록면 형상의 비구면 반사 미러와 1매의 오목면 형상의 비구면 반사 미러로 구성한 것을 가장 적절한 파워 배분에 의해 3매의 볼록면 형상 구면 미러 및 1매의 비구면 반사 미러로 분할한 것이다.
제1 반사 미러(3)의 반사면은 구면의 오목형 형상을 이루고, 그 반사면이 광학 엔진(2)에 있어서의 영상광의 출사와 대향하도록 배치되어 있다. 제2 반사 미러(4)는 비구면의 볼록면 형상을 이루고, 하우징(1) 내에 있어서 제1 반사 미러(3)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 제3 반사 미러(5)는 제2 반사 미러(4)와 같은 비구면의 볼록면 형상을 이루며, 하우징(1) 내에 있어서 제2 반사 미러(4)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 제4 반사 미러(6)는 제3 반사 미러(5)와 같은 비구면의 볼록면 형상을 이루고, 제3 반사 미러(5)와 스크린(8) 사이에 배치되어 있다. 제5 반사 미러(7)는 평판 형상으로 이루고, 제3 반사 미러(5)의 상방에 있어서 스크린(8)과 평행하게 배치되어 있다.
광학 엔진(2)은, 도2에 도시한 바와 같이 소위 삼판식인 것으로, 리플렉터(21a)를 갖는 메탈 할라이드 램프(21)와, 적색에 대응하는 파장 영역의 빛을 선택적으로 반사하고, 그 이외의 파장 영역의 빛을 투과하는 제1 다이크로익 미러(22)와 녹색에 대응하는 파장 영역의 빛을 선택적으로 반사하고, 그 이외의 파장 영역의 빛을 투과하는 제2 다이크로익 미러(23)와, 이들 제1 및 제2 다이크로익 미러(22, 23)에 의해 색 분리된 각 색광을 영상 정보에 의거하여 광학적으로 변조하는 제1 내지 제3 액정 패널(27r, 27g, 27b)과, 이들 제1 내지 제3 액정 패널(27r, 27g, 27b)에 의해 변조된 각 색광을 합성하는 다이크로익 프리즘(28)을 구비하고 있다.
그리고, 메탈 할라이드 램프(21)로부터 출사된 백색광은 리플렉터(21a)에 의해 반사되고, UV/IR 필터(도시 생략)에 의해 자외선 및 적외선이 제거된 후, 제1다이크로익 미러(22)에 대하여 45도의 각도로 조사된다.
제1 다이크로익 미러(22)에서는 조사된 백색광 중 적색 성분의 빛(이하, 적색광이라 칭함)이 선택적으로 반사된다. 반사된 적색광은 제1 반사 미러(24)에 의해 반사된 후, 제1 액정 패널(27r)에 조사된다. 이 적색광은 제1 액정 패널(27r)에서, 적색의 영상 정보에 따른 광학적인 변조가 실시된 후, 색합성용의 다이크로익 프리즘(28)에 입사된다.
한편, 제1 다이크로익 미러(22)를 투과한 나머지의 색성분의 빛은 제2 다이크로익 미러(23)에 대하여 45도의 각도로 조사된다.
제2 다이크로익 미러(23)에서는, 조사된 색광 중 녹색 성분의 빛(이하, 녹색광이라 칭함)이 선택적으로 반사되어, 제2 액정 패널(27g)에 조사된다. 이 녹색광은 제2 액정 패널(27g)로, 녹색의 영상 정보에 따른 광학적인 변조가 실시된 후, 색합성용의 다이크로익 프리즘(28)에 입사된다.
또한, 제2 다이크로익 미러(23)를 투과한 청색 성분의 빛(이하, 청색광이라 칭함)은 제2 및 제3 미러(25, 26)에 의해 차례로 반사된 후, 제3 액정 패널(27b)에 조사된다. 제3 액정 패널(27b)에서는 청색의 영상 정보에 따른 광학적인 변조가 실시된 후, 색합성용 다이크로익 프리즘(28)에 조사된다.
그리고, 다이크로익 프리즘(28)에 입사한 각 색광이 색합성되어 컬러의 영상광으로서 출사된다.
다이크로익 프리즘(28)으로부터 출사된 영상광은 도1에 도시한 바와 같이 우측 경사 상방을 향해 출사되어, 구면 오목 형상의 제1 반사 미러(3)에 조사된다.제1 반사 미러(3)에 조사된 영상광은 비구면 볼록 형상의 제2 내지 제3 반사 미러(4, 5, 6)에 의해 차례로 반사되어 평판 형상의 제5 반사 미러(7)에 조사된다. 이 때, 제5 반사 미러(7)에 조사된 영상광은 제1 내지 제4 반사 미러(3 내지 6)에 따른 렌즈 작용에 의해 영상광의 비점수차나 코마수차 등의 수차 보정이 행해지는 동시에 확대되고 있다. 그리고, 제5 반사 미러(7)에서 반사된 영상광은 스크린(8)의 이면측으로 조사되어 그곳에 상이 형성된다.
스크린(8)은 도4에 도시한 바와 같이, 아크릴 수지로 이루어지는 프레넬 렌즈 스크린(81)과 렌티큘러 렌즈 스크린(82)으로 구성되어 있다. 프레넬 렌즈 스크린(81)은 영상광의 입사측 면이 평평하게 형성되고, 출사측 면에 복수의 링 부재형의 돌기가 형성된 것이다. 렌티큘러 렌즈 스크린(82)은 영상광의 입사측 면이 평평하게 형성되고, 출사측 면에 복수의 어묵 형상의 돌기가 형성된 것이다.
그리고, 제5 미러(7)에서 반사된 영상광은 프레넬 렌즈 스크린(81)의 이면에 대해 경사지게 조사된 후, 그 렌즈 작용에 의해 각도가 수정되어 출사된다. 프레넬 렌즈로부터 출사된 영상광은 렌티큘러 렌즈 스크린(82)의 이면에 조사되어, 그 확산 작용에 의해 상이 형성된다.
상술한 바와 같이, 3매의 비구면 미러 구성의 경우, 제1 미러와 제2 미러 사이를 통과하는 광속이 광학 엔진부(2)의 상부와 근접하므로, 화상 형성부 보유 지지 기구와 간섭할 가능성이 있어, 이것이 기구 설계 및 미러 광학계 설계상의 제약이 되고 있었다.
그래서, 이 제1 실시예에 있어서는 투사 미러부의 성능을 유지하면서, 가장적절한 파워 배분에 의해 반사 미러를 4매 구성으로 하여 상기 과제를 해결하고 있다. 상기 과제를 실현하기 위한 제한 조건을 이하에 나타낸다.
<조건식 1>
D/H ≤ 0.65
<조건식 2>
3.2 ≤ f123/fa ≤ 4.3
<조건식 3>
dl ＋ d2 ≤ D
여기서,
D : 배면 미러로부터 스크린간 거리
H : 스크린 높이
f123: 제1, 제2, 제3 반사 미러의 합성 초점 거리
fa : 전초점 거리(제1 내지 제4 반사 미러의 합성 초점 거리)
d1 : 제1 반사 미러 내지 제2 반사 미러간 거리
d2 : 제2 반사 미러 내지 제3 반사 미러간 거리
상기한 조건식 1, 2는 이 투사 미러 방식의 박형화를 가능하게 하는 것이다. 조건식 3은 제1, 제2, 제3 반사 미러(3, 4, 5)를 근접함으로써 일체 보유 지지 가능한 배치로 하는 것이다.
상기한 구성에 의해, 3개의 반사 미러(3, 4, 5)가 근접한 배치가 되므로, 도3에 도시한 바와 같은 일체형 지지 기구(30)를 이용하는 것이 가능해진다. 지지 본체(30)에 제1 반사 미러(3), 제2 반사 미러(4), 제3 반사 미러(5)의 3개의 반사 미러를 고정한다.
지지 본체(30)는, 광학 엔진(2)으로부터의 광속을 통과시키는 창부(31)를 갖고 있다. 이 창부에 대향하여 광속이 도입되는 위치에 회전 대칭 오목면 형상을 갖는 제1 반사 미러(3)를 부착하기 위한 지지부(30a)가 설치되어 있다. 이 제1 반사 미러(3)와 대향하여 배치되고, 상기 광학 엔진(2)의 상부에 위치하도록 회전 대칭 볼록면 형상을 갖는 제2 반사 미러(4)를 부착하는 지지부(30b)가 설치되어 있다. 이 제2 반사 미러(4)와 대향하여 배치된 회전 대칭 볼록면 형상을 갖는 제3 반사 미러(5)를 수취하는 지지부(30c)가 설치되어 있다.
이 지지 본체(30)의 각 지지부(30a, 30b, 30c)에 각각 3개의 반사 미러(3, 4, 5)를 고정함으로써 각 미러가 정밀도 좋게 부착된다.
이와 같이, 지지 본체(30)를 이용하는 것은 장치의 조립 효율 및 반사 미러의 부착 위치 정밀도 유지를 위해 유리하다.
또한, 이 구성에 의해 제1 반사 미러(3)로부터의 반사광을 광학 엔진(2)에 도달하기 직전에 제2 반사 미러(4)에서 다시 반사하므로, 광학 엔진(2) 상부를 통과하는 광속이 더욱 상방으로 이동하여 광학 엔진(2) 상부의 기구 간극을 대폭으로 확보할 수 있다. 일반적으로 광학 엔진(2)에는 화상 형성 소자를 부착하기 위한 조정 기구 등이 구비되고, 많게는 광학 엔진(2)의 상부로 돌출하고 있다. 본 제1 실시예에 의해 상기 조정 기구 등의 기구 설계 및 광속을 제어하여 간섭 회피를 고려한 반사 미러 설계에 있어서 유리하다.
또한, 도3의 일체형 보유 지지 기구 상부에 투명 재질의 방진판을 배치함으로써 광로를 차단하는 일 없이, 먼지 등의 부착에 의한 영상의 콘트라스트 저하를 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 본 제1 실시예에 있어서 지금까지 곡면 반사 미러 형상에 대해 언급하지 않았지만, 본래 미러 형상은 광속을 반사시키는 유효한 영역 사이즈이면 되지만, 반사 미러의 가공 형편상 직사각형보다는 원형상인 쪽이 비용 면에서는 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 서술했지만, 본 발명에 의거하여 설계된 도1의 구체적인 결상계의 구성 데이터를 도5에 도시한다. 부호 fa는 전체 시스템의 초점 거리, 부호 d1, d2, d3은 각 제1 내지 제2, 제2 내지 제3, 제3 내지 제4의 반사 미러 중심의 직선 거리이다. 각 면 데이터에 있어서 면 번호는 각 제1, 제2, 제3, 제4의 반사 미러에 대응하고 있고, 부호 f는 각 미러의 초점 거리이다. 또한, 부호 K, A, B, C, D는 비구면 반사 미러 형상을 나타내는 수학식 1의 비구면식의 각 계수에 대응한다. 이 도5에 나타낸 것은, fa ＝ 10.6, d1 ＝ 74.5, d2 ＝ 104.5, d3 ＝ 252.5, FNo＝ 6.3으로 한 경우의 구성 데이터이다.
이상 설명한 바와 같이, 이 제1 실시예에 따르면 반사형 결상 광학계를 구비한 배면 투사형 표시 장치에 있어서, 반사 미러 사이를 반사하는 광속과 광학 엔진 등과의 간섭을 회피하는 것이 가능해진다. 또한, 광학 엔진 근방의 반사 미러와 그 전후에서 구성하는 반사 미러를 일체 보유 지지함으로써, 장치의 조립 효율이나 반사 미러의 부착 정밀도의 향상 및 방진 기구의 배치가 가능해진다.
<제2 실시예>
도6은 본 발명의 제2 실시예에 관한 배면 투사형 표시 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
본 제2 실시예에 있어서의 배면 투사형 표시 장치는 도6에 도시한 바와 같이, 영상광을 생성하는 광학 엔진(2)과, 그 영상광이 조사되어 상이 형성되는 스크린(8)과, 광학 엔진(2)으로부터 출사된 영상광을 스크린(8)으로 유도하는 투사 광학계와, 이들을 일체로 보유 지지하는 하우징(1)을 구비하고 있다.
투사 광학계는 첫 번째, 두 번째 및 세 번째의 반사 미러(3a, 5a, 6a)와 보조 렌즈(9)로 구성되어 있다.
첫 번째 반사 미러(3a)의 반사면은 구면의 오목면 형상을 이루고, 그 반사면이 광학 엔진(2)에 있어서의 영상광의 출사와 대향하도록 배치되어 있다. 두 번째 반사 미러(5a)[제1 실시예의 제3 반사 미러(5)에 상당]는 비구면의 볼록면 형상을 이루고, 하우징(1) 내에 있어서 제1 반사 미러(3a)와 대향하는 위치에 배치되어 있다. 세 번째 반사 미러(6a)[제1 실시예의 제4 반사 미러(6)에 상당]는 두 번째 반사 미러(5a)와 동일한 비구면의 볼록면 형상을 이루고, 하우징(1) 내에 있어서 제1반사 미러(3a)와 스크린(8) 사이에 배치되어 있다. 네 번째 반사 미러(7)[제1 실시예의 제5 반사 미러(7)에 상당]는 평판 형상을 이루고, 두 번째 반사 미러(5a)의 상방에 있어서 스크린(8)과 평행하게 배치되어 있다.
광학 엔진(2)은 상기한 제1 실시예와 동일한 도2에 도시한 바와 같이, 소위 3판식인 것이다.
다이크로익 프리즘(28)으로부터 출사된 영상광은 도6에 도시한 바와 같이, 좌측 경사 상방을 향하게 해 출사되고, 비구면 형상의 보조 렌즈(9)를 투과하여 구면 오목 형상의 반사 미러(3a)에 조사된다. 첫 번째 반사 미러(3a)에 조사된 영상광은 비구면 볼록 형상의 두 번째 및 세 번째 반사 미러(5a, 6a)에서 차례로 반사되어 평판 형상의 네 번째 반사 미러(7)에 조사된다. 이 때, 네 번째 반사 미러(7)에 조사된 영상광은 첫 번째, 두 번째, 세 번째의 반사 미러(3a, 5a, 6a)와 보조 렌즈(9)의 형상에 따른 렌즈 작용에 의해 영상광의 비점수차나 코마수차 등의 수차 보정이 행해지는 동시에 확대되고 있다. 여기서는, 도7에 도시한 바와 같은 광학적 구성을 갖도록 첫 번째, 두 번째, 세 번째의 반사 미러(3a, 5a, 6a)와 보조 렌즈(9)가 설계되어 있다.
그리고, 네 번째 반사 미러(7)에서 반사된 영상광은 스크린(8)의 이면측에 조사되어 그곳에 상이 형성된다.
네 번째 반사 미러(7)에서 반사된 영상광은 프레넬 렌즈 스크린(81)의 이면에 대해 경사지게 조사된 후, 그 렌즈 작용에 의해 각도가 수정되어 출사된다. 프레넬 렌즈로부터 출사된 영상광은 렌티큘러 렌즈 스크린(82)의 이면에 조사되고,그 확산 작용에 의해 상이 형성된다.
이와 같이, 본 제2 실시예에 따르면 가장 면정밀도가 심한 첫 번째 반사 미러(3a)에 요구되는 비구면 성분을 보조 렌즈(9)에 갖게 하였으므로, 첫 번째 반사 미러(3a)를 연마 등에 의해 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 광학 엔진(2)으로부터 출사된 후 차례로 확대되어 가는 영상광 중에서, 광속이 미세한 광학 엔진(2)과 첫 번째 반사 미러(3a)와의 사이에 보조 렌즈(9)를 배치하였으므로, 보조 렌즈(9)를 비교적 작은 형상으로 할 수 있어, 연마 등에 의해 정밀도 좋게 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 제2 실시예에 있어서는 투사 광학계로서, 구면 오목 형상의 첫 번째 반사 미러(3a) 및 그것을 보조하는 비구면 형상의 보조 렌즈(9)와, 비구면 볼록 형상의 두 번째 및 세 번째 반사 미러(5a, 6a)를 이용하여 구성했지만, 그에 한정되는 것은 아니며, 3매 이상의 곡면 반사 미러를 이용해도 좋다.
또한, 본 제2 실시예에 있어서는 첫 번째 반사 미러(3a)의 비구면 성분을 보조하기 위해 보조 렌즈(9)를 광학 엔진(2)과 첫 번째 반사 미러(3a) 사이에 배치했지만, 첫 번째 반사 미러(3a)와 두 번째 반사 미러(5a)와의 사이에 배치해도 좋고, 양 쪽에 배치해도 좋다.
이 제2 실시예에 따르면, 면정밀도가 심한 곡면 반사 미러에 요구되는 비구면 성분을 보조 렌즈에 갖게 하였으므로, 그 곡면 반사 미러를 연마 등에 의해 정밀도 좋게 형성할 수 있어, 장치의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.
다음에, 제1 실시예를 50 인치의 스크린을 갖는 배면 투사형 표시 장치에 적용한 경우와, 제1 실시예의 제1 내지 제3 반사 미러(3, 4, 5)가 갖는 확대 투사 및 결상 성능을 렌즈로 구성한 광학 엔진을 이용하여 구성한 50 인치의 스크린을 갖는 배면 투사형 표시 장치의 치수 관계에 대해 설명한다. 도8은 제1 실시예를 50 인치의 스크린을 갖는 배면 투사형 표시 장치에 적용한 경우의 개략 단면도, 도9는 렌즈로 구성한 광학 엔진을 이용하여 구성한 50 인치의 스크린을 갖는 배면 투사형 표시 장치의 개략 단면도이다. 도9에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 반사 미러(3, 4, 5)가 갖는 확대 투사 및 결상 성능을 렌즈로 구성한 광학 엔진(2a)으로부터의 영상광을 평면 반사 미러(2b)에서 반사시키고, 비구면 볼록 형상의 제4 반사 미러(6)에서 반사시켜, 평판 형상의 제5 반사 미러(7)에 조사한다. 그리고, 제5 반사 미러(7)에서 반사된 영상광은 스크린(8)의 이면측에 조사되어 그곳에 상이 형성된다. 이 도8에 도시한 배면 투사형 표시 장치와 도9에 도시한 배면 투사형 표시 장치에 있어서, 안길이를 30 ㎜로 동일하게 한 경우, 도8에 도시한 구성인 것에 있어서는 높이가 1400 ㎜가 되는 데 반해, 도9에 도시한 것에 있어서는 높이가 1600 ㎜가 된다. 이와 같이, 4매의 반사 미러로 구성한 이 제1 실시예인 쪽이 소형화를 도모할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 영상 투사 장치(광학 엔진)로부터의 투영 영상을 스크린의 배면측에서 받아 스크린의 정면측에 위치하는 관찰자를 향해 영상광을 발하도록 한 박형의 표시 장치에 이용하는 데 적합하고, 대형으로 박형인 디스플레이 장치 및 대형으로 박형인 텔레비젼 장치에 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 광원을 포함하는 조명부로부터의 광속을 공간적으로 강도 변조함으로써 영상 정보를 형성하는 화상 형성부를 구비하는 광학 엔진부와, 이 광학 엔진부로부터의 광속을 도입하기 위해 광학 엔진부에 대향하여 배치된 회전 대칭 오목면 형상을 갖는 제1 반사 미러와, 이 제1 반사 미러와 대향하여 배치된 회전 대칭 볼록면 형상을 갖는 제2 반사 미러와, 이 제2 반사 미러와 대향하여 배치된 회전 대칭 볼록면 형상을 갖는 제3 반사 미러와, 이 제3 반사 미러와 대향하여 배치된 회전 대칭 볼록면 형상을 갖는 제4 반사 미러와, 제4 반사 미러와 대향하여 배치된 평면 반사 미러와, 상기 평면 반사 미러로부터의 화상을 표시하기 위한 스크린을 구비하고, 상기 제2 반사 미러를 상기 광학 엔진보다 제1 반사 미러측에서 또한 광학 엔진부의 상부 근방에 설치하는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 반사 미러를 일체형의 지지 기구에 의해 보유 지지하는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
  3. 광원으로부터 출사된 빛을 영상 정보에 의거하여 광학적으로 변조하여 출력하는 광학 엔진부와, 이 광학 엔진부로부터 출력된 영상광을 스크린 이면에 대해 경사지게 확대 투사하는 투사 수단을 구비하고, 상기 스크린 표면측으로부터 영상을 관찰하는 배면 투사형 표시 장치에 있어서,
    상기 투사 수단이 복수의 곡면 반사 미러와 상기 곡면 반사 미러의 수차 보정을 보조하는 보조 렌즈로 이루어지는 결상계를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보조 렌즈가 상기 광학 유닛과 상기 광학 유닛의 출사광이 처음에 조사되는 제1 곡면 반사 미러와의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
  5. 제3항 있어서,상기 투사 수단의 결상계는 상기 광학 엔진부로부터의 광속에 대하여 오목면을 향하게 한 제1 곡면 반사 미러와, 상기 제1 곡면 반사 미러로부터의 광속에 대하여 볼록면을 향하게 한 제2 곡면 반사 미러와, 상기 제2 곡면 반사 미러로부터의 광속에 대해 볼록면을 향하게 한 제3 곡면 반사 미러와, 상기 광학 유닛으로부터 상기 제1 곡면 반사 미러를 향한 광로 중에 배치된 보조 렌즈를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 곡면 반사 미러의 반사면이 구면 형상이며, 상기 보조 렌즈가 비구면 형상인 것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제2 및 제3 곡면 반사 미러의 반사면이 비구면 형상인것을 특징으로 하는 배면 투사형 표시 장치.
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