WO2001011425A1 - Dispositif de projection de type retroprojecteur - Google Patents

Dispositif de projection de type retroprojecteur Download PDF

Info

Publication number
WO2001011425A1
WO2001011425A1 PCT/JP2000/005277 JP0005277W WO0111425A1 WO 2001011425 A1 WO2001011425 A1 WO 2001011425A1 JP 0005277 W JP0005277 W JP 0005277W WO 0111425 A1 WO0111425 A1 WO 0111425A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reflecting mirror
mirror
display device
reflection
optical engine
Prior art date
Application number
PCT/JP2000/005277
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Syoichi Yoshii
Takahiro Totani
Hideyuki Kanayama
Kenji Tateishi
Original Assignee
Sanyo Electric Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co., Ltd. filed Critical Sanyo Electric Co., Ltd.
Priority to CA002381093A priority Critical patent/CA2381093C/en
Priority to EP00951892A priority patent/EP1205791A4/en
Priority to JP2001516020A priority patent/JP4063538B2/ja
Priority to US10/048,449 priority patent/US6752500B1/en
Publication of WO2001011425A1 publication Critical patent/WO2001011425A1/ja

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0647—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors
    • G02B17/0657—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using more than three curved mirrors off-axis or unobscured systems in which all of the mirrors share a common axis of rotational symmetry
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/10—Projectors with built-in or built-on screen
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7408—Direct viewing projectors, e.g. an image displayed on a video CRT or LCD display being projected on a screen
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof

Definitions

  • the present invention relates to a rear projection display device that receives a projection image from an image projection device (optical engine) on the rear side of a screen and emits image light toward an observer located in front of the screen.
  • image projection device optical engine
  • FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing a conventional rear projection display device.
  • the rear projection display device includes a video projection device (optical engine) 102, a projection lens 103, a reflection mirror 104, and a transmission type diffusion screen arranged in a housing 101. It consists of 105.
  • the projected image light emitted from the image projection device 102 is enlarged and projected by the projection lens 103, reflected by the reflection mirror 104, and incident on the rear side of the transmission type diffusion screen 105. Is done. The observer can see the image in front of the diffusion screen 105.
  • This type of rear projection display device has an advantage that it is easy to enlarge the screen as compared with a structure using a CRT as a screen.
  • the force of using the projection lens 103 having a large magnifying projection ratio or the optical path distance between the image projection device 102 and the screen 105 is required. It needs to be longer.
  • there is a limit to the enlargement projection using a projection lens If a projection lens with a large enlargement projection ratio is provided, the depth of the housing 101 will increase depending on the arrangement of the reflection mirror, and the thickness of the housing will be reduced. Invites the problem of becoming difficult.
  • the optical path distance from the image projection device 102 to the screen 105 is increased, the depth of the housing 101 becomes large, and the thickness cannot be reduced.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-111114 (Int. ClG02B17 / 00) discloses three curved surfaces. Anti-shape An apparatus having an imaging system constituted by a projection mirror is described.
  • This imaging system includes a first reflecting mirror having a spherical concave reflecting surface, a second reflecting mirror having an aspheric convex reflecting surface, and a second reflecting mirror having an aspheric convex reflecting surface.
  • the image light optically modulated by the liquid crystal panel is sequentially reflected by the first to third reflection mirrors and illuminated on the screen.
  • the optical path is folded by the first to third reflection mirrors, and thus the thickness can be reduced.
  • the imaging projection mirror section including the first to third reflection mirrors is an optical component having the same operation as a general projection lens, the adjustment work efficiency in the assembling process of the present apparatus and each mirror Considering the retention of the mounting position accuracy and the dustproof effect, it is desirable to shorten the distance between each mirror and hold it with an integrated support.
  • the size of the holding mechanism increases when considering that each reflection mirror is held by an integrated mechanism. Therefore, it was difficult to arrange a mechanism for holding and dust-proofing using an integrated mechanism.
  • each reflection mirror power arrangement and MTF Considering the imaging performance such as the above, the distance between the reflecting mirrors is about 20 cm to 30 cm. It is difficult to hold the projection mirror integrally. In addition, there was a problem when considering the efficiency of assembling the rear projection display device, maintaining the mirror mounting accuracy, and preventing dust.
  • one of the biggest problems in a reflection imaging optical system that generally combines a reflection mirror is that the reflected light flux interferes with members inside the apparatus.
  • the light beam passing between the first reflection mirror and the second reflection mirror is close to the upper part of the optical engine unit and may interfere with the image forming unit holding mechanism. This has been a constraint on the design of the mechanism and the design of the mirror optical system.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has as its object to reduce the depth of the display device itself.
  • Still another object of the present invention is to provide a rear projection display device that can provide image light to an enlarged projection system without being blocked by an optical engine or the like. Further, the present invention provides a rear projection display device that can achieve oblique projection to a screen and reduce the thickness without making the first reflection mirror into an aspherical shape that is difficult to manufacture. The purpose is to: Disclosure of the invention
  • the present invention provides an optical engine unit having an image forming unit that forms image information by spatially modulating a light beam from a lighting unit including a light source, and an optical engine for taking in the light beam from the optical engine unit.
  • a first reflecting mirror having a rotationally symmetric concave surface disposed opposite to the engine unit, a second reflecting mirror having a rotationally symmetric convex surface disposed opposite the first reflection mirror,
  • a third reflection mirror having a rotationally symmetric convex shape disposed to face the second reflection mirror, and a fourth reflection mirror having a rotationally symmetric convex shape disposed to face the third reflection mirror.
  • first, second, and third reflection mirrors are held by an integrated support mechanism.
  • a new curved mirror is installed near the upper part of the optical engine, and a total of four curved mirrors are used, so that interference between the light flux reflected between the mirrors and the optical engine is avoided. It is possible to do.
  • the assembly efficiency of the equipment, the accuracy of mounting the mirror, and the dustproof effect can be improved.
  • the rear projection display device of the present invention includes an optical engine unit that optically modulates light emitted from a light source based on image information and outputs the light, and an image light output from the optical engine unit.
  • the projection means includes a plurality of curved reflecting mirrors and aberrations of the curved reflecting mirrors
  • An imaging system comprising an auxiliary lens for assisting the correction is provided.
  • the image light emitted from the optical unit is enlarged and corrected for aberration by the projection means including a plurality of curved reflecting mirrors and auxiliary lenses, and is oblique to the screen. Is projected.
  • the auxiliary lens is arranged between the optical unit and the first curved reflecting mirror to which light emitted from the optical unit is first irradiated.
  • the power of the first curved surface reflection mirror which is the most accurate, is assisted by the auxiliary lens.
  • the image light emitted from the optical unit expands gradually as it approaches the screen.
  • the image forming system of the projection means has a first curved reflecting mirror whose concave surface is directed to the light beam from the optical unit and a convex surface directed to the light beam from the first curved reflecting mirror.
  • An auxiliary lens is provided.
  • the image light emitted from the optical unit is transmitted through the auxiliary lens, and then becomes the first curved mirror, the second curved mirror, and the third curved mirror. Are sequentially reflected and illuminated on the screen.
  • the reflection surface of the first curved reflection mirror has a spherical shape
  • the auxiliary lens has an aspherical shape
  • the spherical reflecting surface of the first curved reflection mirror is formed with high surface accuracy
  • the auxiliary lens for assisting the aspherical component is formed with high accuracy.
  • the curved reflecting mirror has a spherical reflecting surface and the auxiliary lens has a relatively small shape, so that it can be formed with high precision by polishing conventionally used.
  • the reflecting surfaces of the second and third curved reflecting mirrors are aspherical.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of a rear projection display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an optical engine in the rear projection display device of FIG. 1
  • FIG. 3 is a state in which first to third reflection mirrors are integrally held by a support member.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a configuration of a screen in the rear projection display device of FIG.
  • FIG. 5 is a table showing an optical configuration of a reflection mirror in the rear projection display device of FIG.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of a rear projection display device according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 7 shows an optical configuration of a reflection mirror and an auxiliary lens in the rear projection display device of FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view when Example 1 is applied to a rear-projection display device having a 50-inch screen
  • FIG. 9 is a 50-inch screen formed by using an optical engine including lenses
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a rear projection display device having the above-mentioned screen.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional rear projection display device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a rear projection display device of the present invention
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an optical engine in the rear projection display device of FIG. 1
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a state in which the first to third reflection mirrors are integrally held on a support member.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration of a screen in the rear projection display device of FIG. .
  • the rear projection display device includes an optical engine 2 that generates image light, a screen 8 that is irradiated with the image light to form an image, and an optical engine 2.
  • Corrected paper that guides the emitted image light to screen 8 (Rule 91) It comprises a photographic optical system and a housing 1 for holding these together.
  • the projection optical system is composed of first to fourth reflecting mirrors 3, 4, 5, and 6 consisting of aspherical reflecting mirrors arranged on the same axis with magnifying projection and imaging performance. And a fifth reflection mirror 13 composed of a plane reflection mirror disposed perpendicular to the optical axis.
  • the feature of the first embodiment is that the magnified projection and the imaging performance are configured by two convex aspherical reflecting mirrors and one concave aspherical reflecting mirror. It is divided into a convex spherical mirror and one aspherical reflecting mirror.
  • the reflection surface of the first reflection mirror 13 has a spherical concave shape, and is arranged so that the reflection surface faces the emission of the image light in the optical engine 2.
  • the second reflecting mirror 14 has an aspherical convex shape, and is arranged in the housing 1 at a position facing the first reflecting mirror 13.
  • the third reflection mirror 5 has an aspherical convex shape like the second reflection mirror 4, and is arranged in the housing 1 at a position facing the second reflection mirror 4.
  • the fourth reflection mirror 6 has an aspherical convex shape like the third reflection mirror 5, and is arranged between the third reflection mirror 5 and the screen 8.
  • the fifth reflection mirror 17 has a flat plate shape, and is disposed above the third reflection mirror 15 in parallel with the screen 8.
  • the optical engine 2 is of a so-called three-plate type, and selectively reflects a metal halide lamp 21 having a reflector 21 a and light in a wavelength range corresponding to red.
  • the first dichroic mirror 22 that transmits light in the wavelength range of the second dichroic mirror and the second dichroic mirror 23 that selectively reflects light in the wavelength range corresponding to green and transmits light in the other wavelength ranges
  • a first or third liquid crystal panel 27 r that optically modulates each color light separated by the first and second dichroic mirrors 22 and 23 based on image information; 27 g, 27 b and these first to third LCD panels 27 r, 27 g, 27 b
  • a dichroic prism 28 for synthesizing the modulated color lights.
  • the white light emitted from the metal halide lamp 21 is reflected by the reflector 2 la, and after the ultraviolet and infrared rays are removed by a UVZIR filter (not shown), the first dichroic mirror 2 Irradiation at an angle of 45 degrees to 2.
  • the first dichroic mirror 22 selectively reflects red component light (hereinafter referred to as red light) of the irradiated white light.
  • the reflected red light is reflected by the first reflection mirror 24, and then is applied to the first liquid crystal panel 27r.
  • the red light is subjected to optical modulation in accordance with the red image information by the first liquid crystal panel 27r, and then enters a dichroic prism 28 for color synthesis.
  • the light of the remaining color components transmitted through the first dichroic mirror 122 is irradiated to the second dichroic mirror 123 at an angle of 45 degrees.
  • the second dichroic mirror 23 light of a green component (hereinafter, referred to as green light) of the irradiated color light is selectively reflected and irradiated to the second liquid crystal panel 27g.
  • the green light is subjected to optical modulation according to the green image information by the second liquid crystal panel 27 g, and then enters a color synthesizing dichroic prism 28.
  • the blue component light transmitted through the second dichroic mirror 23 (hereinafter, referred to as blue light) is sequentially reflected by the second and third mirrors 25 and 26, and then reflected by the third mirror.
  • the LCD panel 27b is irradiated.
  • the light is radiated to the dichroic prism for color synthesis 28.
  • the respective color lights that have entered the dichroic prism 28 are color-combined, and emitted as the same image light.
  • the light is emitted obliquely upward and to the right, and irradiates the first reflective mirror 13 having a spherical concave shape.
  • the image light applied to the first reflecting mirror 3 is sequentially reflected by the second or third aspherical reflecting mirrors 4, 5, and 6, and the fifth reflecting mirror 7 having a flat plate shape is used. Is irradiated.
  • the image light applied to the fifth reflecting mirror 7 corrects aberrations such as astigmatism and coma of the image light by the lens action according to the first to fourth reflecting mirrors 13 to 6.
  • it is expanding.
  • the image light reflected by the fifth reflection mirror 17 is applied to the back side of the screen 8 and an image is formed there.
  • the screen 7 includes a Fresnel lens screen 81 made of acrylic resin and a lenticular lens screen 82.
  • the Fresnel lens screen 81 has a flat surface on the image light incident side and a plurality of ring-shaped protrusions formed on the output side surface.
  • the wrench-shaped lens screen 82 has a flat surface on the incident side of image light and a plurality of projections formed on the exit side.
  • the image light reflected by the fifth mirror 7 irradiates the back surface of the Fresnel lens screen 81 obliquely, and the angle is corrected by the lens action to be emitted.
  • the image light emitted from the Fresnel lens is applied to the back surface of the lenticular lens screen 82, and an image is formed by its diffusion action.
  • the light beam passing between the first mirror and the second mirror approaches the upper part of the optical engine unit 2 and interferes with the image forming unit holding mechanism. This has been a constraint on the mechanical design and mirror optical system design.
  • Conditional expression (3) is an arrangement in which the first, second, and third reflection mirrors 3, 4, and 5 can be integrally held by approaching each other.
  • the three reflecting mirrors 3, 4, and 5 are arranged close to each other, so that the integrated support mechanism 30 as shown in FIG. 3 can be used.
  • the first reflecting mirror 3, the second reflecting mirror 4, and the third reflecting mirror 5 are fixed to the support body 30.
  • the support main body 30 has a window 31 through which a light beam from the optical engine 2 passes.
  • a support portion 30a for mounting a first reflection mirror 13 having a rotationally symmetric concave shape is provided at a position where the light beam is taken in facing the window portion.
  • a support portion 30b is provided to face the first reflection mirror 13 and to attach a second reflection mirror 4 having a rotationally symmetric convex shape so as to be located above the optical engine 2.
  • a support portion 30c is provided to receive the third reflection mirror 15 having a rotationally symmetric convex shape arranged opposite to the second reflection mirror 4.
  • Each support part 30a, 30b, 30c of the support body 30 has three By fixing the shooting mirrors 3, 4, and 5, each mirror can be attached with high accuracy.
  • the use of the support body 30 is advantageous for assembling efficiency of the apparatus and maintaining the mounting position accuracy of the reflection mirror.
  • the reflected light from the first reflecting mirror 3 is reflected again by the second reflecting mirror 14 immediately before reaching the optical engine 2, so that the light beam passing through the upper part of the optical engine 2 is further upward. It moves, and the mechanical clearance above the optical engine 2 can be greatly secured.
  • the optical engine 2 is provided with an adjustment mechanism for mounting an image forming element and the like, and most of them protrude above the optical engine 2.
  • the first embodiment is advantageous in the design of the adjustment mechanism and the like, and in the design of a reflection mirror that controls the light flux and takes into account interference avoidance.
  • the shape of the curved reflecting mirror has not been mentioned up to now.
  • the mirror shape should be an effective area size for reflecting the light beam. It is desirable to have a circular shape in terms of cost.
  • FIG. 5 shows specific configuration data of the imaging system of FIG. 1 designed based on the present invention.
  • fa is the focal length of the entire system
  • d1, d2, and d3 are the linear distances between the centers of the first to second, second to third, and third to fourth reflection mirrors.
  • the surface number corresponds to each of the first, second, third, and fourth reflection mirrors
  • f is the focal length of each mirror.
  • K, A, B, C, and D correspond to the respective coefficients of the aspherical expression of Formula 1 representing the shape of the aspherical reflecting mirror.
  • ia 1 0. 6
  • d 1 7 4.
  • d 2 1 0 4.
  • d 3 2 5 2.
  • F N. 6.3. (Number 1)
  • the first embodiment it is possible to avoid interference between the light flux reflected between the reflection mirrors and the optical engine in the rear projection display device including the reflection type imaging optical system. Becomes In addition, by integrally holding the reflection mirror near the optical engine and the reflection mirrors formed before and after the reflection mirror, the assembly efficiency of the apparatus, the mounting accuracy of the reflection mirror, and the arrangement of the dustproof mechanism can be improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a rear projection display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the rear projection type display device includes an optical engine 2 for generating image light, a screen 8 on which the image light is irradiated to form an image, and an optical engine 2.
  • An optical system that guides image light emitted from the device to a screen 8 and a housing 1 that integrally holds these components.
  • the projection optical system includes first, second, and third reflection mirrors 3a, 5a, and 6a, and an auxiliary lens 9.
  • the reflection surface of the first reflection mirror 3 a has a spherical concave shape, and is arranged so that the reflection surface faces the emission of image light in the optical engine 2.
  • the second reflection mirror 5a (corresponding to the third reflection mirror 5 in Example 1) has a non-spherical convex shape, and is opposed to the first reflection mirror 3a in the housing 1. It is located at the position.
  • Third reflection mirror 6a (fourth reflection mirror in Example 1)
  • the second reflecting mirror 5a has an aspheric convex shape like the second reflecting mirror 5a, and is arranged in the housing 1 between the first reflecting mirror 3a and the screen 8.
  • the fourth reflecting mirror 7 (corresponding to the fifth reflecting mirror 7 of the first embodiment) has a flat plate shape, and is arranged above the second reflecting mirror 5a in parallel with the screen 8.
  • the optical engine 2 is of a so-called three-plate type, as shown in FIG.
  • the image light emitted from the dichroic prism 28 is emitted obliquely upward and to the left, passes through the auxiliary lens 9 having an aspheric shape, and is reflected by a concave mirror 3 a having a spherical concave shape. Irradiated.
  • the image light applied to the first reflecting mirror 3a is sequentially reflected by the second and third reflecting mirrors 5a and 6a having an aspherical convex shape, and the fourth flat mirror-shaped The light is applied to the second reflection mirror 7.
  • the image light applied to the fourth reflecting mirror 17 depends on the shapes of the first, second, and third reflecting mirrors 3a, 5a, 6a and the auxiliary lens 9.
  • the lens function corrects aberrations such as astigmatism and coma of video light, and at the same time enlarges them.
  • the first, second, and third reflecting mirrors 3a, 5a, 6a and the auxiliary lens 9 are designed so as to have an optical configuration as shown in FIG. I have.
  • the image light reflected by the fourth reflecting mirror 7 is applied to the back side of the screen 8 and an image is formed there.
  • the image light reflected by the fourth reflection mirror 17 is emitted obliquely to the back surface of the Fresnel lens screen 81, and the angle is corrected by the lens action to be emitted.
  • the image light emitted from the Fresnel lens is applied to the back surface of the lenticular lens screen 82, and an image is formed by its diffusion action.
  • the first reflection mirror having the strictest surface accuracy is used. Since the aspherical component required for the mirror 3a is given to the auxiliary lens 9, the first reflection mirror 13a can be accurately formed by polishing or the like. Also, in the image light that is sequentially enlarged after being emitted from the optical engine 2, the auxiliary lens 9 is arranged between the optical engine 2 having a small light flux and the first reflection mirror 13a. 9 can be formed in a relatively small shape, and can be accurately formed by polishing or the like.
  • the first reflective mirror 13a having a spherical concave shape and the auxiliary lens 9 having an aspherical shape for assisting the same, and the second and third aspherical convex shapes having an aspherical shape are provided.
  • the force constituted by using the third reflecting mirrors 5a and 6a is not limited thereto, and three or more curved reflecting mirrors may be used.
  • the auxiliary lens 9 is disposed between the optical engine 2 and the first reflection mirror 3a to assist the aspherical component of the first reflection mirror 13a. It may be arranged between the first reflection mirror 3a and the second reflection mirror 5a, or may be arranged at both.
  • the curved surface reflection mirror since the non-spherical surface component required for the curved surface reflection mirror having strict surface accuracy is provided to the auxiliary lens, the curved surface reflection mirror can be formed with high accuracy by polishing or the like. The reliability of the device can be improved.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view when Example 1 is applied to a rear-projection display device having a 50-inch screen
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration using a 50-inch optical engine.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of a rear projection display device having an inch screen. As shown in FIG.
  • the first to third reflecting mirrors 3 The image light from the optical engine 2a composed of lenses is reflected by the plane reflection mirror 2b, and the image light from the optical engine 2a constituted by a lens is reflected by the fourth reflection mirror 6 having an aspheric convex shape.
  • the fifth reflective mirror 17 having a flat plate shape is irradiated. Then, the image light reflected by the fifth reflection mirror 17 is applied to the back side of the screen 8 and an image is formed there.
  • the device of the first embodiment composed of four reflection mirrors can be downsized.
  • the present invention is directed to a thin type that receives a projection image from an image projection device (optical engine) on the back side of a screen and emits image light toward an observer located on the front side of the screen. It is suitable for use as a large display device, and can be used for a large and thin display device and a large and thin television device.
  • image projection device optical engine

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)

Description

明 細 書
背面投写型表示装置
技術分野
この発明は、 映像投写装置 （光学エンジン） からの投影映像をスク リーン の背面側で受け、 スク リーンの正面側に位置する観察者に向けて映像光を発 するようにした背面投写型表示装置に関する。
背景技術
第 1 0図は、 従来の背面投写型表示装置を示した概略構成図である。 この 背面投写型表示装置は、 筐体 1 0 1内に配置された映像投写装置 （光学ェン ジン） 1 0 2、 投影レンズ 1 0 3、 反射ミラ一 1 0 4及び透過型の拡散スク リーン 1 0 5により構成されている。 映像投写装置 1 0 2から出射された投 影映像光は、 投影レンズ 1 0 3によって拡大投影され、 反射ミラー 1 0 4に より反射され、 透過型の拡散スク リーン 1 0 5の背面側に入射される。 観察 者は、 拡散スク リーン 1 0 5の正面位置で映像を見ることができる。 この種 の背面投写型表示装置は、 ブラウン管を画面とする構造に比べて、 大画面化 が容易であるという利点を有している。
上記構成において、 大画面化を実現するためには、 大きな拡大投写率を有 する投影レンズ 1 0 3を使用する力、 あるいは映像投写装置 1 0 2からスク リーン 1 0 5間での光路距離を長くする必要がある。 現状では投影レンズに よる拡大投写には限界があり、 また、 拡大投写率の大きな投影レンズを設け た場合、反射ミラ一の配置構成によっては筐体 1 0 1の奥行きが大きくなり、 薄型化が困難になるという問題を招来する。 更に、 映像投写装置 1 0 2から スクリーン 1 0 5までの光路距離を長くする場合には、 同様に筐体 1 0 1の 奥行きが大きくなり薄型化できないという問題があった。
—方、 従来の背面投写型表示装置の一例として、 特開平 1 0— 1 1 1 4 5 8号公報 （ I n t . C l G 0 2 B 1 7 / 0 0 ) には、 3枚の曲面形状の反 射ミラーから構成される結像系を備えたものが記載されている。
この結像系は、 球面凹形状の反射面を有する第 1の反射ミラ一と、 非球面 凸形状の反射面を有する第 2の反射ミラーと、 非球面凸形状の反射面を有す る第 3の反射ミラ一とから構成されており、 液晶パネルにて光学的に変調さ れた映像光が、 第 1〜第 3の反射ミラーにて順次反射されてスク リーンに照 射される。
これにより、 第 1〜第 3の反射ミラーにより光路が折りたたまれるため、 薄型化を図ることが可能となる。
しかしながら、 更なる薄型化を図ることを目的に、 映像光をスク リーンに 対して斜め、 すなわち、 映像光の主光線をスク リーンの法線に対して傾けて 照射させる構成とする場合には、 第 2及び第 3の反射ミラーの非球面成分だ けでは非点収差やコマ収差などの収差を補正するに十分なパワー配置を行う ことが困難になる。
また、 前記第 1〜第 3の反射ミラ一からなる結像投写ミラー部は一般的な 投写レンズと同様の作用を持つ光学部品であるため、 本装置の組み立て工程 での調整作業効率、 各ミラ一取り付け位置精度の保持及び、 防塵効果を考え た場合、 各ミラ一間隔を短縮させ、 一体型支持体にて保持することが望まし レ、。
しかしながら、 各第 1〜第 3の反射ミラーは装置の筐体前面あるいは背面 に近接して設置されるため、 各反射ミラーを一体型機構で保持することを鑑 みた場合、 保持機構が大型化するため一体型機構を用いた保持並びに防塵の ための機構の配置は困難であった。
例えば、 光学エンジン内に配置される映像表示用液晶パネルを対角サイズ 1インチ前後のものを用い、 5 0インチのスクリーンに拡大投写を行う背面 投写型表示装置では、 各反射ミラーパワー配置及び M T F等の結像性能を考 慮したときの各反射ミラー間隔は 2 0 c m〜 3 0 c m程度となるため、 各反 射ミラーの一体型保持が困難である。 更に、 背面投写型表示装置の組み立て 時の効率、 ミラ一取り付け精度の維持及び防塵効果を考えた場合、 問題があ つた。
さらに、 一般的に反射ミラ一を組み合わせた反射結像光学系における最大 の問題の 1つに、 反射光束による装置内部材との干渉という点がある。 3枚 の反射ミラ一構成の場合、 第 1の反射ミラーと第 2の反射ミラ一間を通過す る光束が光学エンジン部上部と近接するため前記画像形成部保持機構と干渉 する可能性があり、 これが機構設計及びミラー光学系設計上の制約となって いた。
この発明は、上述した従来の問題点を解決するためになされたものにして、 表示装置自体の奥行きの薄型化を図ることを目的とする。
さらに、 この発明は、 映像光が光学エンジン等に遮られるこなく拡大投写 系に与えることができる背面投写型表示装置を提供することを目的とする。 また、 この発明は、 第 1の反射ミラ一を製造の困難な非球面形状にするこ となく、 スクリーンに対する斜め投写を実現し、 薄型化を図ることが可能な 背面投写型表示装置を提供することを目的とする。 発明の開示
この発明は、 光源を含む照明部からの光束を空間的に強度変調することに より映像情報を形成する画像形成部を備える光学エンジン部と、 この光学ェ ンジン部からの光束を取り込むために光学エンジン部に対向して配置された 回転対称凹面形状を有する第 1の反射ミラーと、 この第 1の反射ミラ一と対 向して配置された回転対称凸面形状を有する第 2の反射ミラーと、 この第 2 の反射ミラーと対向して配置された回転対称凸面形状を有する第 3の反射ミ ラーと、 この第 3の反射ミラ一と対向して配置された回転対称凸面形状を有 する第 4の反射ミラ一と、 第 4の反射ミラーと対向して配置された平面反射 ミラーと、 前記平面反射ミラ一からの画像を表示するためのスクリーンと、 を備え、 前記第 2の反射ミラ一を前記光学エンジンより第 1の反射ミラ一側 で且つ光学エンジン部の上部近傍に設置することを特徴とする。
前記第 1、 第 2、 第 3の反射ミラ一を一体型の支持機構によって保持する ように構成するとよい。
上記したように、 この発明は、 光学エンジンの上部近傍位置に新たな曲面 ミラーを設置し、 全 4枚の曲面ミラー構成としたので、 ミラー間を反射する 光束と前記光学エンジンとの干渉を回避することが可能となる。 また、 新た に設置した光学エンジン近傍のミラ一とその前後を構成するミラ一を一体型 機構により保持することにより、 装置の組み立て効率、 ミラ一取り付け精度 の向上、 防塵作用が図れる。
また、 この発明の背面投写型表示装置は、 光源から出射された光を映像情 報に基づいて光学的に変調して出力する光学エンジン部と、 その光学ェンジ ン部から出力された映像光をスクリーン裏面に対して斜めから拡大投写する 投写手段とを備え、 スク リーン表面側から映像を観察する背面投写型表示装 置において、 投写手段が、 複数の曲面反射ミラーと、 その曲面反射ミラーの 収差補正を補助する補助レンズとからなる結像系を備えていることを特徴と する。
このような構成とすることにより、光学ュニッ 卜から出射された映像光が、 複数の曲面反射ミラーと補助レンズとで構成される投写手段により拡大及び 収差補正されて、 スク リーンに対して斜めから投写される。
また、 補助レンズが光学ュニッ トとその光学ュニッ 卜の出射光が最初に照 射される第一の曲面反射ミラーとの間に配置されることを特徴とする。
このような構成とすることにより、 最も精度の厳しい第 1の曲面反射ミラ 一のパワーが、 補助レンズにて補助される。 このとき、 光学ユニッ トから出 射された映像光は、 スクリーンに近づくにつれて順次拡大させていくため、 最も小さな光束として取り扱える光学ュニッ 卜と第 1の曲面反射ミラ一との 間に補助レンズを配置することにより、 補助レンズが小さくなる。
具体的には、 投写手段の結像系は、 光学ユニッ トからの光束に対し凹面を 向けた第 1の曲面反射ミラーと、 その第 1の曲面反射ミラーからの光束に対 し凸面を向けた第 2の曲面反射ミラーと、 その第 2の曲面反射ミラーからの 光束に対し凸面を向けた第 3の曲面反射ミラーと、 光学ュニッ 卜から第 1の 曲面反射ミラーに向かう光路中に配置された補助レンズとを備えていること を特徴とする。
このような構成とすることにより、光学ュニッ 卜から出射された映像光は、 補助レンズを透過した後、 第 1の曲面反射ミラ一、 第 2の曲面反射ミラ一、 第 3の曲面反射ミラ一にて順次反射されて、 スクリーンに照射される。
また、 第 1の曲面反射ミラーの反射面が球面形状であり、 補助レンズが非 球面形状であることを特徴とする。
このような構成とすることにより、 第 1の曲面反射ミラ一における球面形 状の反射面が高い面精度で形成されると共に、 その非球面成分を補助する補 助レンズが高い精度で形成される。 これは、 曲面反射ミラーの反射面が球面 形状であり、 また、 補助レンズが比較的小さな形状であるため、 従来から用 いられている研磨により精度よく形成できる。
また、 第 2及び第 3の曲面反射ミラーの反射面が非球面形状であることを 特徴とする。
これは、 第 2及び第 3の曲面反射ミラ一が、 第 1の曲面反射ミラーと比較 して大きく、 且つ、 面精度が緩やかであるため、 従来から用いられている研 磨により形成できる。 図面の簡単な説明
第 1図はこの発明の実施例 1に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す 断面図、 第 2図は第 1図の背面投写型表示装置における光学エンジンの概略 構成を示す構成図、 第 3図は、 第 1から第 3の反射ミラーを一体に支持部材 に保持した状態の一例を示す斜視図、 第 4図は第 1図の背面投写型表示装置 におけるスクリ一ンの構成を表す拡大断面図である。
第 5図は図 1の背面投写型表示装置における反射ミラーの光学的構成を示 す表図である。
第 6図はこの発明の実施例 2に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す 断面図、 第 7図は図 6の背面投写型表示装置における反射ミラーと補助レン ズの光学的構成を示す表図である。
第 8図は、 実施例 1を 5 0インチのスク リーンを有する背面投写型表示装 置に適用した場合の概略断面図、 第 9図はレンズで構成した光学エンジンを 用いて構成した 5 0インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置の概略 断面図である。
第 1 0図は、 従来の背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図である。 発明を実施するための最良の形態
この発明をより添付の図面に従って詳細に説明する。
(実施例 1 )
第 1図はこの発明の背面投写型表示装置の概略構成を表す断面図、 第 2図 は第 1図の背面投写型表示装置における光学エンジンの概略構成を示す構成 図、 第 3図は、 第 1から第 3の反射ミラ一を一体に支持部材に保持した状態 の一例を示す斜視図、 第 4図は第 1図の背面投写型表示装置におけるスクリ ーンの構成を表す拡大断面図である。
この実施例 1における背面投写型表示装置は、 図 1に示すように、 映像光 を生成する光学エンジン 2と、 その映像光が照射されて像が形成されるスク リーン 8と、 光学エンジン 2から出射された映像光をスクリーン 8に導く投 訂正された用紙 （規則 91) 写光学系と、 これらを一体に保持する筐体 1 とを備えている。
投写光学系は、 拡大投写及び結像性能を持つ同一軸上に配置された非球面 反射ミラ一からなる第 1ないし第 4の反射ミラー 3、 4、 5、 6と、 折り返 しのために光軸と垂直に配設された平面反射ミラーからなる第 5の反射ミラ 一 3と、 で構成される。
この実施例 1の特徴は、 拡大投写及び結像性能を 2枚の凸面形状の非球面 反射ミラーと 1枚の凹面形状の非球面反射ミラーで構成したいたものを最適 なパワー配分により 3枚の凸面形状球面ミラー及び一枚の非球面反射ミラー に分割したことである。
第 1の反射ミラ一 3の反射面は球面の凹面形状をなし、 その反射面が光学 エンジン 2における映像光の出射と対向するように配置されている。 第 2の 反射ミラ一 4は非球面の凸面形状をなし、 筐体 1内において第 1の反射ミラ 一 3と対向する位置に配置されている。 第 3の反射ミラー 5は第 2の反射ミ ラー 4同様非球面の凸面形状をなし、 筐体 1内において第 2の反射ミラー 4 と対向する位置に配置されている。 第 4の反射ミラー 6は第 3の反射ミラー 5同様非球面の凸面形状をなし、 第 3の反射ミラー 5とスク リーン 8との間 に配置されている。 第 5の反射ミラ一 7は平板形状をなし、 第 3の反射ミラ 一 5の上方においてスクリーン 8と平行に配置されている。
光学エンジン 2は、 図 2に示すように、 いわゆる三板式のものであり、 リ フレクタ 2 1 aを有するメタルハライ ドランプ 2 1 と、 赤色に対応する波長 域の光を選択的に反射し、 それ以外の波長域の光を透過する第 1のダイク口 イツクミラー 2 2と緑色に対応する波長域の光を選択的に反射し、 それ以外 の波長域の光を透過する第 2のダイクロイツクミラー 2 3と、 これら第 1及 び第 2のダイクロイツクミラー 2 2、 2 3にて色分離された各色光を映像情 報に基づいて光学的に変調する第 1ないし第 3の液晶パネル 2 7 r、 2 7 g、 2 7 bと、 これら第 1ないし第 3の液晶パネル 2 7 r、 2 7 g、 2 7 bにて 変調された各色光を合成するダイクロイックプリズム 2 8とを備えている。 そして、 メタルハライ ドランプ 2 1から出射された白色光は、 リフレクタ 2 l aにて反射され、 U VZ I Rフィルタ （図示省略） にて紫外線及び赤外 線が除去された後、 第 1のダイクロイツクミラー 2 2に対して 4 5度の角度 で照射される。
第 1のダイクロイツクミラー 2 2では、 照射された白色光のうち赤色成分 の光 （以下、赤色光と称する） が選択的に反射される。反射された赤色光は、 第 1の反射ミラー 2 4にて反射された後、 第 1の液晶パネル 2 7 rに照射さ れる。 この赤色光は、 第 1の液晶パネル 2 7 rで、 赤色の映像情報に応じた 光学的な変調が施された後、 色合成用のダイクロイツクプリズム 2 8に入射 される。
一方、 第 1のダイクロイツクミラ一 2 2を透過した残りの色成分の光は、 第 2のダイクロイツクミラ一 2 3に対して 4 5度の角度で照射される。
第 2のダイクロイツクミラー 2 3では、 照射された色光のうち緑色成分の 光 （以下、 緑色光と称する） が選択的に反射されて、 第 2の液晶パネル 2 7 gに照射される。 この緑色光は、 第 2の液晶パネル 2 7 gで、 緑色の映像情 報に応じた光学的な変調が施された後、 色合成用のダイクロイックプリズム 2 8に入射される。
また、 第 2のダイクロイツクミラー 2 3を透過した青色成分の光 （以下、 青色光と称する） は、 第 2及び第 3のミラ一 2 5、 2 6にて順次反射された 後、 第 3の液晶パネル 2 7 bに照射される。 第 3の液晶パネル 2 7 bでは、 青色の映像情報に応じた光学的な変調が施された後、 色合成用ダイクロイツ クプリズム 2 8に照射される。
そして、 ダイクロイツクプリズム 2 8に入射した各色光が色合成され、 力 ラ一の映像光として出射される。
ダイクロイ ツクプリズム 2 8から出射された映像光は、図 1に示すように、 右斜め上方に向けて出射され、 球面凹形状の第 1の反射ミラ一 3に照射され る。 第 1の反射ミラー 3に照射された映像光は、 非球面凸形状の第 2ないし 第 3の反射ミラー 4、 5、 6にて順次反射されて、 平板形状の第 5の反射ミ ラ一 7に照射される。このとき、第 5の反射ミラー 7に照射された映像光は、 第 1ないし第 4の反射ミラ一 3〜6に応じたレンズ作用により映像光の非点 収差やコマ収差などの収差補正が行われると同時に、 拡大されている。 そし て、 第 5の反射ミラ一 7にて反射された映像光は、 スク リーン 8の裏面側に 照射されて、 そこに像が形成される。
スク リーン 7は、 図 4に示すように、 アク リル樹脂からなるフレネルレン ズスク リーン 8 1 と レンチキユラレンズスク リーン 8 2 とから構成されてい る。 フレネルレンズスクリーン 8 1は、 映像光の入射側の面がフラッ トに形 成され、 出射側の面に複数の輪体状の突起が形成されたものである。 レンチ キユラレンズスクリーン 8 2は、映像光の入射側の面がフラッ トに形成され、 出射側の面に複数の蒲鋅形状の突起が形成されたものである。
そして、 第 5のミラー 7にて反射された映像光は、 フレネルレンズスク リ —ン 8 1の裏面に対し斜めに照射された後、 そのレンズ作用により角度が修 正されて出射される。 フレネルレンズから出射された映像光は、 レンチキュ ラレンズスク リーン 8 2の裏面に照射され、 その拡散作用により像が形成さ れる。
上述したように、 3枚の非球面ミラ一構成の場合、 第 1 ミラーと第 2ミラ 一間を通過する光束が光学エンジン部 2の上部と近接するために、 画像形成 部保持機構と干渉する可能性があり、 これが機構設計及びミラー光学系設計 上の制約となっていた。
そこで、 この実施例 1においては、 投写ミラー部の性能を維持しながら、 最適なパワー配分により反射ミラーを 4枚構成とし、 前記課題を解決してい る。 上記課題を実現する為の制限条件を以下に示す。 D/H≤ 0. 6 5 ... ( 1 )
3. 2≤ f 123ズ f a≤ 4. 3 ... (2)
d 1 + d 2≤D ... (3)
ここで、
D ：背面ミラーからスク リーン間距離
H ： スク リ一ン高さ
f 123 :第 1, 第 2， 第 3の反射ミラーの合成焦点距離
f a ：全焦点距離 （第 1〜第 4の反射ミラーの合成焦点距離）
d 1 ：第 1の反射ミラ一〜第 2の反射ミラー間距離
d 2 :第 2の反射ミラ ^第 3の反射ミラー間距離
上記の条件式 （ 1 )、 (2) はこの投写ミラ一方式の薄型化を可能とするも のである。 条件式 （3) は第 1、 第 2、 第 3の反射ミラー 3、 4、 5を近接 することにより、 一体保持可能な配置とするものである。
上記した構成により、 3つの反射ミラー 3、 4、 5が近接した配置となる ため、 図 3に示すような一体型支持機構 30を用いることが可能となる。 支 持本体 30に第 1の反射ミラー 3、 第 2の反射ミラー 4、 第 3の反射ミラ一 5の 3つの反射ミラ一を固定する。
支持本体 30は、光学エンジン 2からの光束を通す窓部 3 1を有している。 この窓部に対向して光束が取り込まれる位置に回転対称凹面形状を有する第 1の反射ミラ一 3を取り付けるための支持部 30 aが設けられている。 この 第 1の反射ミラ一 3と対向して配置され、 前記光学エンジン 2の上部に位置 するように、 回転対称凸面形状を有する第 2の反射ミラ一 4を取り付ける支 持部 30 bが設けられている。 この第 2の反射ミラー 4と対向して配置され た回転対称凸面形状を有する第 3の反射ミラ一 5を取り受ける支持部 30 c が設けられている。
この支持本体 30の各支持部 30 a、 30 b、 30 cにそれぞれ 3つの反 射ミラ一 3、 4、 5を固定することで、各ミラ一が精度良く取り付けられる。 このように、 支持本体 3 0を用いることは、 装置の組み立て効率及び反射 ミラ一の取り付け位置精度維持のために有利である。
また、 この構成により、 第 1の反射ミラー 3からの反射光を光学エンジン 2に到達する直前に第 2の反射ミラ一 4で再び反射するため、 光学エンジン 2上部を通過する光束が更に上方へ移動し、 光学エンジン 2上部の機構クリ ァランスが大幅に確保できる。 一般的に光学エンジン 2には画像形成素子を 取り付けるための調整機構などが備えられ、 多くは光学エンジン 2の上部に 突出している。 本実施例 1により前記調整機構等の機構設計、 及び光束を制 御し干渉回避を考慮した反射ミラ一設計において有利である。
また、 図 3の一体型保持機構上部に透明材質の防塵板を配置することによ り光路を遮ることなく、 ほこり等の付着による映像のコントラス ト低下を防 ぐことが可能となる。
また、 本実施例 1において、 これまで曲面反射ミラー形状について言及し なかったが、 本来ミラー形状は光束を反射させる有効なエリアサイズであれ ばよいが、 反射ミラ一の加工上、 矩形であるよりは円形状である方がコス ト 的には望ましい。
以上、 この発明の実施形態について述べたが、 この発明に基づき設計され た図 1の具体的な結像系の構成データを第 5図に示す。 f aは全系の焦点距 離、 d 1、 d 2、 d 3は各第 1〜第 2、 第 2〜第 3、 第 3〜第 4の反射ミラ —の中心の直線距離である。 各面データにおいて面番号は各第 1、 2、 3、 4の反射ミラ一に対応しており、 f は各ミラーの焦点距離である。 また K、 A、 B、 C、 Dは非球面反射ミラー形状を表す数式 1の非球面式の各係数に 対応する。 この第 5図に示すものは、 i a = 1 0 . 6、 d 1 = 7 4 . 5、 d 2 = 1 0 4 . 5、 d 3 = 2 5 2 . 5、 F N。= 6 . 3とした場合の構成データ である。 (数 1 )
Z =—— . eh2 + Ah4 + Bh6 + Ch8 + Dhi〇
1+ l- (l+k) c 2
以上説明したように、 この実施例 1によれば、 反射型結像光学系を備えた 背面投写型表示装置において、 反射ミラー間を反射する光束と光学エンジン 等との干渉を回避することが可能となる。 また、 光学エンジン近傍の反射ミ ラーとその前後で構成する反射ミラ一を一体保持することにより、 装置の組 み立て効率や反射ミラーの取り付け精度の向上及び防塵機構の配置が可能と なる。
(実施例 2 )
第 6図はこの発明の実施例 2に係る背面投写型表示装置の概略構成を表す 断面図である。
本実施例 2における背面投写型表示装置は、 第 6図に示すように、 映像光 を生成する光学エンジン 2と、 その映像光が照射されて像が形成されるスク リーン 8と、 光学エンジン 2から出射された映像光をスクリーン 8に導く投 写光学系と、 これらを一体に保持する筐体 1とを備えている。
投写光学系は、第 1番目、第 2番目及び第 3番目の反射ミラー 3 a、 5 a、 6 aと、 補助レンズ 9とから構成されている。
第 1番目の反射ミラ一 3 aの反射面は球面の凹面形状をなし、 その反射面 が光学エンジン 2における映像光の出射と対向するように配置されている。 第 2番目の反射ミラ一 5 a (実施例 1の第 3の反射ミラ一 5に相当） は非球 面の凸面形状をなし、 筐体 1内において第 1の反射ミラ一 3 a と対向する位 置に配置されている。 第 3番目の反射ミラ一 6 a (実施例 1の第 4の反射ミ ラ一 6に相当） は第 2番目の反射ミラー 5 a同様非球面の凸面形状をなし、 筐体 1内において第 1の反射ミラ一 3 a とスク リーン 8との間に配置されて いる。 第 4番目の反射ミラー 7 (実施例 1の第 5の反射ミラー 7に相当） は 平板形状をなし、 第 2番目の反射ミラー 5 aの上方においてスクリーン 8と 平行に配置されている。
光学エンジン 2は、 上記した実施例 1 と同様図 2に示すように、 いわゆる 三板式のものである。
ダイクロイツクプリズム 2 8から出射された映像光は、図 6に示すように、 左斜め上方に向けて出射され、 非球面形状の補助レンズ 9を透過して、 球面 凹形状の反射ミラー 3 aに照射される。 第 1番目の反射ミラ一 3 aに照射さ れた映像光は、 非球面凸形状の第 2番目及び第 3番目の反射ミラー 5 a、 6 aにて順次反射されて、 平板形状の第 4番目の反射ミラー 7に照射される。 このとき、 第 4番目の反射ミラ一 7に照射された映像光は、 第 1番目、 第 2 番目、 第 3番目の反射ミラー 3 a、 5 a、 6 aと補助レンズ 9の形状に応じ たレンズ作用により映像光の非点収差やコマ収差などの収差補正が行われる と同時に、 拡大されている。 ここでは、 図 7に示すような光学的構成を有す るように、 第 1番目、 第 2番目、 第 3番目の反射ミラー 3 a、 5 a、 6 aと 補助レンズ 9とが設計されている。
そして、 第 4番目の反射ミラー 7にて反射された映像光は、 スクリーン 8 の裏面側に照射されて、 そこに像が形成される。
第 4番目の反射ミラ一 7にて反射された映像光は、 フレネルレンズスクリ —ン 8 1の裏面に対し斜めに照射された後、 そのレンズ作用により角度が修 正されて出射される。 フレネルレンズから出射された映像光は、 レンチキュ ラレンズスク リーン 8 2の裏面に照射され、 その拡散作用により像が形成さ れる。
このように、 本実施例 2によれば、 最も面精度の厳しい第 1番目の反射ミ ラー 3 aに求められる非球面成分を補助レンズ 9にもたせたため、 第 1番目 の反射ミラ一 3 aを研磨などにより精度よく形成することが可能となる。 また、光学エンジン 2から出射された後順次拡大されていく映像光の中で、 光束の細い光学エンジン 2と第 1番目の反射ミラ一 3 a との間に補助レンズ 9を配置したため、 補助レンズ 9を比較的小さな形状とすることができ、 研 磨などにより精度よく形成することが可能となる。
なお、 本実施例 2においては、 投写光学系として、 球面凹形状の第 1番目 の反射ミラ一 3 a及びそれを補助する非球面形状の補助レンズ 9と、 非球面 凸形状の第 2番目及び第 3番目の反射ミラ一 5 a、 6 a とを用いて構成した 力 、それに限定されることなく、 3枚以上の曲面反射ミラーを用いてもよい。 また、 本実施例 2においては、 第 1番目の反射ミラ一 3 aの非球面成分を 補助するために補助レンズ 9を光学エンジン 2と第 1番目の反射ミラー 3 a との間に配置したが、 第 1番目の反射ミラ一 3 a と第 2番目の反射ミラ一 5 aとの間に配置してもよいし、 両方に配置してもよい。
この実施例 2によれば、 面精度の厳しい曲面反射ミラ一に求められる非球 面成分を補助レンズにもたせたために、 その曲面反射ミラ一を研磨などによ り精度よく形成することができ、 装置の信頼性を向上させることが可能とな る。
次に、 実施例 1を 5 0インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置に 適用した場合と、 実施例 1の第 1ないし第 3の反射ミラ一 3、 4、 5が有す る拡大投写及び結像性能をレンズで構成した光学エンジンを用いて構成した 5 0インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置の寸法の関係につき説 明する。 第 8図は、 実施例 1を 5 0インチのスク リーンを有する背面投写型 表示装置に適用した場合の概略断面図、 第 9図はレンズで構成した光学ェン ジンを用いて構成した 5 0インチのスクリーンを有する背面投写型表示装置 の概略断面図である。第 9図に示すように、第 1ないし第 3の反射ミラー 3、 4、 5が有する拡大投写及び結像性能をレンズで構成した光学エンジン 2 a からの映像光を平面反射ミラー 2 bで反射させ、 非球面凸形状の第 4の反射 ミラー 6にて反射させて、 平板形状の第 5の反射ミラ一 7に照射する。 そし て、 第 5の反射ミラ一 7にて反射された映像光は、 スク リーン 8の裏面側に 照射されて、 そこに像が形成される。 この第 8図に示す背面投写型表示装置 と第 9図に示す背面投写型表示装置において、 奥行きを 3 0 m mと同じにし た場合、 第 8図に示す構成のものにおいては、 高さが 1 4 0 0 m mになるの に対して、 第 9図に示すものにおいては、 高さが 1 6 0 0 m mになる。 この ように、 4枚の反射ミラ一で構成したこの実施例 1のものの方が小型化が図 れる。
産業上の利用可能性
以上のように、 この発明は、 映像投写装置 （光学エンジン） からの投影映 像をスクリーンの背面側で受け、 スクリーンの正面側に位置する観察者に向 けて映像光を発するようにした薄型の表示装置に用いるのに適しており、 大 型で薄型のディスプレイ装置、 大型で薄型のテレビジョン装置に用いること ができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 光源を含む照明部からの光束を空間的に強度変調することにより映像 情報を形成する画像形成部を備える光学エンジン部と、 この光学エンジン部 からの光束を取り込むために光学エンジン部に対向して配置された回転对称 凹面形状を有する第 1の反射ミラ一と、 この第 1の反射ミラーと対向して配 置された回転対称凸面形状を有する第 2の反射ミラーと、 この第 2の反射ミ ラーと対向して配置された回転対称凸面形状を有する第 3の反射ミラーと、 この第 3の反射ミラ一と対向して配置された回転対称凸面形状を有する第 4 の反射ミラーと、第 4の反射ミラーと対向して配置された平面反射ミラーと、 前記平面反射ミラ一からの画像を表示するためのスクリーンと、 を備え、 前 記第 2の反射ミラーを前記光学エンジンより第 1の反射ミラー側で且つ光学 エンジン部の上部近傍に設置することを特徴とする背面投写型表示装置。
2 . 前記第 1、 第 2、 第 3の反射ミラーを一体型の支持機構によって保持 することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の背面投写型表示装置。
3 . 光源から出射された光を映像情報に基づいて光学的に変調して出力す る光学エンジン部と、 この光学エンジン部から出力された映像光をスクリ一 ン裏面に対して斜めから拡大投写する投写手段とを備え、 前記スクリーン表 面側から映像を観察する背面投写型表示装置において、
前記投写手段が、 複数の曲面反射ミラーと、 前記曲面反射ミラーの収差補 正を補助する補助レンズとからなる結像系を備えていることを特徴とする背 面投写型表示装置。
4 . 前記補助レンズが、 前記光学ユニッ トと前記光学ユニッ トの出射光が最 初に照射される第 1の曲面反射ミラ一との間に配置されることを特徴とする 請求の範囲第 3項に記載の背面投写型表示装置。
5 . 前記投写手段の結像系は、 前記光学エンジン部からの光束に対し凹面 を向けた第 1の曲面反射ミラーと、 前記第 1の曲面反射ミラ一からの光束に 対し凸面を向けた第 2の曲面反射ミラーと、 前記第 2の曲面反射ミラ一から の光束に対し凸面を向けた第 3の曲面反射ミラーと、 前記光学ュニッ トから 前記第 1の曲面反射ミラ一に向かう光路中に配置された補助レンズとを備え ていることを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の背面投写型表示装置。
6 . 前記第 1の曲面反射ミラーの反射面が球面形状であり、 前記補助レン ズが非球面形状であることを特徴とする請求の範囲第 4項または第 5項に記 載の背面投写型表示装置。
7 . 前記第 2及び第 3の曲面反射ミラ一の反射面が非球面形状であること を特徴とする請求の範囲第 4項に記載の背面投写型表示装置。
PCT/JP2000/005277 1999-08-04 2000-08-04 Dispositif de projection de type retroprojecteur WO2001011425A1 (fr)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA002381093A CA2381093C (en) 1999-08-04 2000-08-04 Rear projection display device
EP00951892A EP1205791A4 (en) 1999-08-04 2000-08-04 BACK PROJECTION DISPLAY DEVICE
JP2001516020A JP4063538B2 (ja) 1999-08-04 2000-08-04 背面投写型表示装置
US10/048,449 US6752500B1 (en) 1999-08-04 2000-08-04 Rear surface projection type display device

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22125199 1999-08-04
JP11/221251 1999-08-04
JP2000/96563 2000-03-31
JP2000096563 2000-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001011425A1 true WO2001011425A1 (fr) 2001-02-15

Family

ID=26524185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2000/005277 WO2001011425A1 (fr) 1999-08-04 2000-08-04 Dispositif de projection de type retroprojecteur

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6752500B1 (ja)
EP (1) EP1205791A4 (ja)
JP (1) JP4063538B2 (ja)
KR (1) KR100726921B1 (ja)
CN (1) CN1178102C (ja)
CA (1) CA2381093C (ja)
TW (1) TW436662B (ja)
WO (1) WO2001011425A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004012749A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Canon Inc プロジェクタ装置
JP2004295042A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Minolta Co Ltd 画像投影装置
JP2006208553A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Tohoku Univ プロジェクタ光出射角度を限定したリアプロジェクションディスプレイ光学系
US7163297B2 (en) 2001-11-09 2007-01-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Image display system
JP2007525854A (ja) * 2003-01-08 2007-09-06 シリコン オプティックス インコーポレイテッド 画像投影システムおよび方法
JP2007233056A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 投写型表示装置
JP2007531030A (ja) * 2004-03-30 2007-11-01 トムソン ライセンシング 投射モジュール及び投射モジュールを用いる投射機
US7411737B2 (en) 2004-11-25 2008-08-12 Konica Minolta Opto, Inc. Projection optical system
US7717573B2 (en) 2005-04-11 2010-05-18 Nec Viewtechnology, Ltd. Projection display apparatus

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003161885A (ja) * 2001-11-29 2003-06-06 Minolta Co Ltd 斜め投影光学系
DE10127620A1 (de) * 2001-06-07 2002-12-12 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zum Projizieren eines mehrfarbigen Bildes auf eine Projektionsfläche
US20070165192A1 (en) * 2006-01-13 2007-07-19 Silicon Optix Inc. Reduced field angle projection display system
ATE396586T1 (de) 2002-06-12 2008-06-15 Silicon Optix Inc Bildprojektionssystem und -verfahren für kurze reichweiten
US7714943B2 (en) 2002-06-12 2010-05-11 Geo Semiconductor Inc. Ultra-thin image projection system
US6984044B2 (en) * 2002-07-30 2006-01-10 Canon Kabushiki Kaisha Projection optical system, projection type image display apparatus, and image display system
US7175287B2 (en) * 2002-08-16 2007-02-13 Infocus Corporation Wide angle projection lens
US6896375B2 (en) * 2002-08-16 2005-05-24 Infocus Corporation Rear projection display device having multiple mirrors that are substantially parallel to a screen
US7150537B2 (en) 2002-08-16 2006-12-19 Infocus Corporation Projection television device and screen
US7102820B2 (en) * 2002-08-16 2006-09-05 Infocus Corporation Flat valley fresnel lens for a display device
US7009765B2 (en) * 2002-08-16 2006-03-07 Infocus Corporation Wide angle lens system having a distorted intermediate image
US7341353B2 (en) * 2002-08-16 2008-03-11 Infocus Corporation Variable fresnel screen for use in projection device
KR20040020330A (ko) * 2002-08-30 2004-03-09 엘지전자 주식회사 투사 시스템
JP2004271726A (ja) * 2003-03-06 2004-09-30 Seiko Epson Corp 背面投射型表示装置
FR2856156A1 (fr) * 2003-06-11 2004-12-17 Thomson Licensing Sa Objectif pour appareil de projection ou de retroprojection
US7488077B2 (en) 2003-06-11 2009-02-10 Thomson Licensing Objective for a projection apparatus, and corresponding front-projection or backprojection apparatus
TWM245695U (en) * 2003-07-14 2004-10-01 Coretronic Corp Rear projection display apparatus
US7080910B2 (en) * 2003-08-19 2006-07-25 Infocus Corporation Method and system for a thermal architecture and user adjustable keystone in a display device
US7259912B2 (en) 2004-01-06 2007-08-21 Infocus Corporation Fresnel lens having reduced distortions
US7055969B2 (en) * 2004-04-29 2006-06-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Reflective optical assembly
KR100601674B1 (ko) * 2004-05-11 2006-07-14 삼성전자주식회사 화상 표시 장치 및 이를 채용한 프로젝션 ｔｖ 세트
KR100612010B1 (ko) * 2004-05-14 2006-08-11 삼성전자주식회사 ２단 구조의 화상 형성 장치 및 이를 채용한 프로젝션ｔｖ 세트
JP2006099071A (ja) * 2004-09-01 2006-04-13 Konica Minolta Opto Inc 画像投影装置
KR100677138B1 (ko) * 2004-10-05 2007-02-02 삼성전자주식회사 배면 투사형 프로젝터
JP2006138882A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Konica Minolta Opto Inc 斜め投影光学系
EP1681862A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-19 Inshon Inc. Optic projecting method and structure of rear projection TV for dual projecting system
JP2006285044A (ja) * 2005-04-01 2006-10-19 Konica Minolta Opto Inc 投射型画像表示装置
US20060221309A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-05 Konica Minolta Opto, Inc. Projection type of image displaying apparatus
KR20060117072A (ko) * 2005-05-12 2006-11-16 삼성전기주식회사 회절형 광변조기를 이용한 배면투사형 디스플레이 장치
JP2006322981A (ja) * 2005-05-17 2006-11-30 Konica Minolta Opto Inc 投射光学系ユニット及びそれを用いた投射型画像表示装置
KR20060131081A (ko) * 2005-06-15 2006-12-20 삼성전자주식회사 프로젝터용 착탈식 후면 투사 장치
JP4655813B2 (ja) * 2005-08-09 2011-03-23 株式会社日立製作所 リフレクタ及びそれを用いた投射型画像表示装置
US20070085980A1 (en) * 2005-10-18 2007-04-19 Scott Lerner Projection assembly
US7611250B2 (en) * 2005-10-27 2009-11-03 Chunghwa Picture Tubes, Ltd. Projector
JP2007212517A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Konica Minolta Opto Inc 画像投影装置
KR100811178B1 (ko) 2006-05-26 2008-03-07 삼성전자주식회사 화상 투사 장치
US7660037B2 (en) 2006-06-06 2010-02-09 Seiko Epson Corporation Screen, projector, and image display device
EP1939663A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-02 Thomson Licensing Projection display with an aspheric mirror
DE102007006094B4 (de) * 2007-02-07 2017-06-01 Young Optics Inc. Rückprojektionsvorrichtung und Verfahren für eine Rückprojektionsvorrichtung
JP5166847B2 (ja) * 2007-12-14 2013-03-21 三洋電機株式会社 投写型映像表示装置
TW200931155A (en) * 2008-01-02 2009-07-16 Young Optics Inc Display device and design method thereof
US8416482B2 (en) * 2008-03-19 2013-04-09 Mezmeriz, Inc. Micro electro-mechanical system (MEMS) based high definition micro-projectors
JP5202167B2 (ja) * 2008-08-01 2013-06-05 三菱電機株式会社 投写型画像表示装置
US7738190B2 (en) 2008-09-27 2010-06-15 Meistream International Optical Ltd. Optical engine and wide angle projection lens module thereof
GB2463733B (en) * 2008-09-29 2010-10-13 Meistream Internat Optical Ltd Wide angle projection lens module
TW201033637A (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Young Optics Inc Fixed-focus lens and apparatus integrating optical projection and image detection
DE102010010328A1 (de) * 2010-03-04 2011-09-29 Jos. Schneider Optische Werke Gmbh Planares Abbildungssystem
JP5676748B2 (ja) * 2011-03-28 2015-02-25 富士フイルム株式会社 投写光学系および投写型表示装置
JP5727591B2 (ja) * 2011-03-28 2015-06-03 富士フイルム株式会社 投写光学系および投写型表示装置
CN107295283B (zh) * 2016-03-30 2024-03-08 芋头科技（杭州）有限公司 一种机器人的显示系统
KR102479811B1 (ko) 2016-06-13 2022-12-23 삼성전자주식회사 공기 조화기 및 공기 조화기의 제어방법
CN107015427A (zh) * 2017-02-24 2017-08-04 联想(北京)有限公司 投影装置以及电子设备
DE202018106156U1 (de) 2018-10-26 2018-11-08 E-Lead Electronic Co., Ltd. Eingebettetes Head-up-Displaygerät
CN113031238A (zh) * 2021-04-14 2021-06-25 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 多镜一体的大视场长焦距离轴四反光学系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0774090A (ja) * 1994-03-14 1995-03-17 Canon Inc 回路の製造方法及び露光装置
JPH09138349A (ja) * 1995-09-11 1997-05-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置
EP0798935A2 (en) * 1996-03-28 1997-10-01 HE HOLDINGS, INC. dba HUGHES ELECTRONICS Two-stage projection system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5251538Y2 (ja) * 1972-04-25 1977-11-22
JP2786796B2 (ja) 1993-06-23 1998-08-13 シャープ株式会社 プロジェクター
US5410434A (en) * 1993-09-09 1995-04-25 Ultratech Stepper, Inc. Reflective projection system comprising four spherical mirrors
WO1997001787A1 (fr) * 1995-06-26 1997-01-16 Nissho Giken Kabushiki Kaisha Appareil de projection
JPH10111458A (ja) 1996-10-03 1998-04-28 Nissho Giken Kk 反射型結像光学系
FR2764081B1 (fr) * 1997-06-03 1999-08-20 Reosc Systeme catoptrique grand angulaire a miroirs
US6002826A (en) * 1998-08-28 1999-12-14 Brookhaven Science Associates Thin display optical projector
US6561649B1 (en) * 1999-07-09 2003-05-13 Sarnoff Corporation Compact rear projection system using birefringent optics
JP3808293B2 (ja) * 2000-07-28 2006-08-09 Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社 反射型結像光学系
JP3538128B2 (ja) * 2000-08-08 2004-06-14 Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社 投写装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0774090A (ja) * 1994-03-14 1995-03-17 Canon Inc 回路の製造方法及び露光装置
JPH09138349A (ja) * 1995-09-11 1997-05-27 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置
EP0798935A2 (en) * 1996-03-28 1997-10-01 HE HOLDINGS, INC. dba HUGHES ELECTRONICS Two-stage projection system

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7163297B2 (en) 2001-11-09 2007-01-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Image display system
US7237908B2 (en) 2001-11-09 2007-07-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Image display system
JP2004012749A (ja) * 2002-06-06 2004-01-15 Canon Inc プロジェクタ装置
JP2007525854A (ja) * 2003-01-08 2007-09-06 シリコン オプティックス インコーポレイテッド 画像投影システムおよび方法
JP2004295042A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Minolta Co Ltd 画像投影装置
JP2007531030A (ja) * 2004-03-30 2007-11-01 トムソン ライセンシング 投射モジュール及び投射モジュールを用いる投射機
US7411737B2 (en) 2004-11-25 2008-08-12 Konica Minolta Opto, Inc. Projection optical system
US7880972B2 (en) 2004-11-25 2011-02-01 Konica Minolta Opto, Inc. Projection optical system
JP2006208553A (ja) * 2005-01-26 2006-08-10 Tohoku Univ プロジェクタ光出射角度を限定したリアプロジェクションディスプレイ光学系
US7717573B2 (en) 2005-04-11 2010-05-18 Nec Viewtechnology, Ltd. Projection display apparatus
JP2007233056A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 投写型表示装置
JP4584160B2 (ja) * 2006-03-01 2010-11-17 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 投写型表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1178102C (zh) 2004-12-01
JP4063538B2 (ja) 2008-03-19
KR20020021807A (ko) 2002-03-22
US6752500B1 (en) 2004-06-22
TW436662B (en) 2001-05-28
CA2381093A1 (en) 2001-02-15
EP1205791A4 (en) 2006-09-13
KR100726921B1 (ko) 2007-06-14
CN1377476A (zh) 2002-10-30
CA2381093C (en) 2008-02-05
EP1205791A1 (en) 2002-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2001011425A1 (fr) Dispositif de projection de type retroprojecteur
JP7340789B2 (ja) 光学系、画像投写装置および撮像装置
US8657450B2 (en) Projection optical system and image projection device
CN110832377B (zh) 图像显示装置和投影光学系统
US8087789B2 (en) Projection optical system and projection display device
US20070070299A1 (en) Projection type image display device
JP7243723B2 (ja) 画像表示装置及び投射光学系
US12013625B2 (en) Projection lens and projection apparatus
JP5544711B2 (ja) プロジェクタ
JP2004177654A (ja) 投写型画像表示装置
JP2008102536A (ja) 背面投写型表示装置
JP2003107220A (ja) 画像表示光学系および投射型画像表示装置
JP6012656B2 (ja) 表示装置用ユニットおよび投射型表示装置
JP2006003541A (ja) 画像投射装置
JP2002006298A (ja) 投射型カラー画像表示装置
JP2004295042A (ja) 画像投影装置
JP3094393B2 (ja) コンピュータ画像表示用の映写装置
CN113534592B (zh) 投射光学装置以及投影仪
US7365907B2 (en) Rear projection image display apparatus
WO2023119790A1 (ja) 光学系、画像投写装置および撮像装置
CN115145014B (zh) 附属光学系统以及投影显示系统
CN115145013B (zh) 附属光学系统以及投影显示系统
CN113167989B (zh) 图像显示装置和投影光学系统
US6417972B1 (en) High-resolution variable focus lens having an extra-long back focal length with telecentric design
JP2022156884A (ja) 光学素子、投射光学装置及びプロジェクター

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA CN JP KR US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2381093

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10048449

Country of ref document: US

Ref document number: 1020027001512

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000951892

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020027001512

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 008137536

Country of ref document: CN

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000951892

Country of ref document: EP