JP2007249171A - Rear projector - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型な構成において、高い光学性能を確保することで高品質な画像を表示することが可能なリアプロジェクタを提供すること。
【解決手段】画像信号に応じて変調された光を供給する光学エンジン部11と、反射により光学エンジン部11からの光をスクリーン16へ入射させるミラーである平面ミラー15と、光学エンジン部11及び平面ミラー15を一体に固定する固定部17と、少なくとも光学エンジン部11及び平面ミラー15を収納する筐体18と、を有し、固定部17は、筐体18内に設けられる。
【選択図】図1To provide a rear projector capable of displaying a high-quality image by ensuring high optical performance in a thin configuration.
An optical engine unit 11 that supplies light modulated in accordance with an image signal, a flat mirror 15 that is a mirror that causes light from the optical engine unit 11 to be incident on a screen 16 by reflection, an optical engine unit 11, and The fixing unit 17 that fixes the flat mirror 15 integrally and a housing 18 that houses at least the optical engine unit 11 and the flat mirror 15 are provided. The fixing unit 17 is provided in the housing 18.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、画像信号に応じた光をスクリーンに透過させることにより画像を表示するリアプロジェクタの技術に関する。 The present invention relates to a technology of a rear projector that displays an image by transmitting light corresponding to an image signal to a screen.
従来、リアプロジェクタは、画像信号に応じて変調された光をスクリーンへ入射させる光学系の構成上、他の大型ディスプレイ、例えば液晶テレビやプラズマテレビと比較して薄型な構成とすることが困難であるとされている。これに対して、リアプロジェクタの薄型化を図るために、スクリーンに対して斜めに光を入射させる構成とする技術が提案されている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, a rear projector has a configuration of an optical system that makes light modulated in accordance with an image signal incident on a screen, and thus it is difficult to make the projector thin compared to other large displays such as a liquid crystal television and a plasma television. It is said that there is. On the other hand, in order to reduce the thickness of the rear projector, a technique has been proposed in which light is incident obliquely on the screen (for example, Patent Document 1).
特許文献1には、筐体下部に配置された光学エンジン部からの光を、筐体の天井面に配置されたミラーによりスクリーンへ入射させる構成が開示されている。かかる構成の場合、光学エンジン部及びミラーは、従来のリアプロジェクタと比較して長い距離を置いて配置されることとなる。光学エンジン部及びミラーの距離が長くなるほど、光学エンジン部とミラーとの位置関係が崩れたときの光学性能の損失が大きくなる。このような光学性能の低下を低減するためには、光学エンジン部及びミラーの位置関係を高い精度で保持するために、筐体を強固な構成とすることが考えられる。しかしながら、筐体を強固にするために筐体の奥行きを大きく確保することとなると、光学系の薄型化が可能であっても筐体の薄型化が困難となる。また、光学系の組立てや、光学要素の位置関係の調整を行うことも難しいため、高い光学性能を確保することが困難となる。このように、従来の技術では、薄型な構成において、高い光学性能を確保することが困難であるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、薄型な構成において、高い光学性能を確保することで高品質な画像を表示することが可能なリアプロジェクタを提供することを目的とする。 Patent Document 1 discloses a configuration in which light from an optical engine unit disposed in a lower part of a casing is incident on a screen by a mirror disposed on a ceiling surface of the casing. In the case of such a configuration, the optical engine unit and the mirror are arranged at a long distance as compared with the conventional rear projector. The longer the distance between the optical engine unit and the mirror, the greater the loss of optical performance when the positional relationship between the optical engine unit and the mirror is broken. In order to reduce such a decrease in optical performance, it is conceivable to make the housing strong in order to maintain the positional relationship between the optical engine unit and the mirror with high accuracy. However, if a large depth of the casing is secured in order to strengthen the casing, it is difficult to reduce the thickness of the casing even if the optical system can be thinned. In addition, it is difficult to assemble the optical system and adjust the positional relationship of the optical elements, so that it is difficult to ensure high optical performance. Thus, the conventional technique has a problem that it is difficult to ensure high optical performance in a thin configuration. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a rear projector capable of displaying a high-quality image by ensuring high optical performance in a thin configuration. .
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、画像信号に応じて変調された光を供給する光学エンジン部と、反射により光学エンジン部からの光をスクリーンへ入射させるミラーと、光学エンジン部及びミラーを一体に固定する固定部と、を有することを特徴とするリアプロジェクタを提供することができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, an optical engine unit that supplies light modulated according to an image signal, and light from the optical engine unit is incident on a screen by reflection. It is possible to provide a rear projector including a mirror, and an optical engine unit and a fixing unit that integrally fixes the mirror.
光学エンジン部とミラーとを固定部で固定することにより、固定部を基準として光学エンジン部とミラーの相対位置を正確に決定することができる。光学エンジン部を固定したパーツと、平面ミラーを固定したパーツを組み合わせて筐体を構成する場合よりも、光学エンジン部及び平面ミラーを高い精度で位置決めすることができる。また、固定部を強固な構成とすることにより、光学エンジン部とミラーとの位置関係を高い精度で保持し、高い光学性能を確保することが可能となる。これにより、薄型な構成において、高い光学性能を確保することで高品質な画像を表示することが可能なリアプロジェクタを得られる。固定部により互いに相対位置が決定された光学エンジン部及びミラーを筐体内に組み込むことにより、光学エンジン部及びミラーと他の光学要素との位置調整を行うことが容易となる。よって、光学系を簡単に、かつ精度良く組み立てることができる。また、固定部を強固なものとすることで、光学要素の中で重量が大きいとされる光学エンジン部を筐体上部に配置する場合でも、筐体の撓みを低減することが可能となる。このため、リアプロジェクタの構成における自由度を増加させることも可能となる。 By fixing the optical engine unit and the mirror with the fixing unit, the relative positions of the optical engine unit and the mirror can be accurately determined with reference to the fixing unit. The optical engine unit and the plane mirror can be positioned with higher accuracy than the case where the casing is configured by combining the part to which the optical engine unit is fixed and the part to which the plane mirror is fixed. In addition, since the fixed portion has a strong configuration, the positional relationship between the optical engine portion and the mirror can be maintained with high accuracy, and high optical performance can be ensured. Accordingly, a rear projector capable of displaying a high-quality image by securing high optical performance in a thin configuration can be obtained. By incorporating the optical engine unit and the mirror whose relative positions are determined by the fixing unit into the housing, it becomes easy to adjust the positions of the optical engine unit and the mirror and other optical elements. Therefore, the optical system can be assembled easily and accurately. Further, by fixing the fixing portion, it is possible to reduce the bending of the housing even when the optical engine portion, which is considered to be heavy among the optical elements, is arranged at the top of the housing. For this reason, it is possible to increase the degree of freedom in the configuration of the rear projector.
また、本発明の好ましい態様としては、少なくとも光学エンジン部及びミラーを収納する筐体を有し、固定部は、筐体内に設けられることが望ましい。筐体内に固定部を設けることで、筐体内で光学エンジン部とミラーとを高い精度で位置決めし、高い光学性能を確保することが可能となる。固定部のみを強固な構成とすればよいことから、筐体全体を強固な構成とする場合と比較して、筐体を薄型かつ軽量にすることができる。これにより、薄型かつ軽量な構成において高い光学性能を確保することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have a housing that houses at least the optical engine unit and the mirror, and it is desirable that the fixing unit is provided in the housing. By providing the fixing portion in the housing, the optical engine portion and the mirror can be positioned with high accuracy in the housing, and high optical performance can be ensured. Since only the fixing portion needs to have a strong configuration, the casing can be made thinner and lighter than when the entire casing is configured to be strong. Thereby, high optical performance can be ensured in a thin and lightweight configuration.
また、本発明の好ましい態様としては、ミラーは、スクリーンの外縁部近傍に設けられ、光学エンジン部は、スクリーンの中心に対して、ミラーが設けられる側とは反対側に設けられることが望ましい。例えば、ミラーを筐体上部に設ける場合、光学エンジン部は、筐体下部に設けられる。この場合、筐体の厚み方向に略直交する鉛直方向について光学エンジン部及びミラーを配置することで、筐体を薄型にすることができる。また、従来の構成と比較してミラーが小型になることから、ミラーの位置精度の低下が光学性能に及ぼす影響は大きいと考えられる。よって、ミラーの位置精度を高めることにより、光学性能の低下を効果的に低減することができる。 As a preferred embodiment of the present invention, the mirror is preferably provided in the vicinity of the outer edge portion of the screen, and the optical engine portion is preferably provided on the opposite side of the screen from the side where the mirror is provided. For example, when the mirror is provided in the upper part of the casing, the optical engine unit is provided in the lower part of the casing. In this case, the casing can be thinned by arranging the optical engine unit and the mirror in the vertical direction substantially orthogonal to the thickness direction of the casing. In addition, since the mirror is smaller than the conventional configuration, it is considered that the reduction in the positional accuracy of the mirror has a great influence on the optical performance. Therefore, a decrease in optical performance can be effectively reduced by increasing the positional accuracy of the mirror.
また、本発明の好ましい態様としては、光学エンジン部からの光を投写する投写レンズを有し、投写レンズは、光を投写レンズの光軸から特定の側へシフトさせて進行させることが望ましい。リアプロジェクタは、筐体内において光をスクリーン面に沿う方向へ進行させるほど、薄型にできる。本態様では光軸から特定の側へ光をシフトさせるシフト光学系を採用することにより、光の進行方向を揃えることが可能である。光をスクリーン面に沿う方向に揃えることで、筐体を薄型にすることができる。また、従来の構成と比較して投写レンズにより光を広角化するため、光学エンジン部の位置精度の低下が光学性能に及ぼす影響は大きいと考えられる。よって、光学エンジン部の位置精度を高めることにより、光学性能の低下を効果的に低減することができる。 Further, as a preferred aspect of the present invention, it is desirable to have a projection lens that projects the light from the optical engine unit, and it is desirable for the projection lens to shift the light from the optical axis of the projection lens to a specific side. The rear projector can be made thinner as light travels in the direction along the screen surface in the housing. In this embodiment, it is possible to align the traveling direction of light by employing a shift optical system that shifts light from the optical axis to a specific side. By aligning the light in the direction along the screen surface, the casing can be made thin. Further, since the angle of light is widened by the projection lens as compared with the conventional configuration, it is considered that the decrease in the positional accuracy of the optical engine unit has a great influence on the optical performance. Therefore, a decrease in optical performance can be effectively reduced by increasing the positional accuracy of the optical engine unit.
また、本発明の好ましい態様としては、ミラーは、非球面形状の曲面を有することが望ましい。ここで、非球面形状の曲面とは、中心軸に対して略回転対称な形状の曲面、例えば放物面や楕円面等、及び非回転対称な形状の自由曲面のいずれであっても良いものとする。非球面形状の曲面を有する非球面ミラーは、光の折り曲げと広角化とを同時に行うことが可能である。非球面ミラーを用いる場合、光学系は、光学要素の光軸の不一致を生じる、いわゆる非共軸系となる。非共軸光学系の場合、光学エンジン部及び非球面ミラーの位置精度の低下が光学性能に及ぼす影響は大きいと考えられる。よって、光学エンジン部及び非球面ミラーの位置精度を高めることにより、光学性能の低下を効果的に低減することができる。 As a preferred embodiment of the present invention, the mirror desirably has an aspherical curved surface. Here, the aspherical curved surface may be a curved surface having a substantially rotationally symmetric shape with respect to the central axis, such as a paraboloid or an elliptical surface, or a free-form surface having a non-rotating symmetric shape. And An aspherical mirror having an aspherical curved surface can bend and widen light at the same time. When an aspherical mirror is used, the optical system is a so-called non-coaxial system in which optical axes of optical elements are not matched. In the case of a non-coaxial optical system, it is considered that the decrease in positional accuracy of the optical engine unit and the aspherical mirror has a great influence on the optical performance. Therefore, by increasing the positional accuracy of the optical engine unit and the aspherical mirror, it is possible to effectively reduce a decrease in optical performance.
また、本発明の好ましい態様としては、光学エンジン部からの光を反射する第1ミラーと、反射により第1ミラーからの光を広角化させ、スクリーンへ入射させる第2ミラーと、を有し、第1ミラー及び第2ミラーは、スクリーンの中心に対して、光学エンジン部が設けられる側とは反対側に設けられ、固定部は、光学エンジン部及び第2ミラーを一体に固定することが望ましい。本態様では、第2ミラーで広角化させた光をスクリーンへ入射させる。光学エンジン部及び第2ミラーの位置精度を高めることにより、光学性能の低下を低減することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the first mirror that reflects the light from the optical engine unit, and the second mirror that causes the light from the first mirror to be widened by reflection and incident on the screen, are provided. It is desirable that the first mirror and the second mirror are provided on the opposite side of the center of the screen from the side where the optical engine unit is provided, and the fixing unit fixes the optical engine unit and the second mirror integrally. . In this aspect, the light that has been widened by the second mirror is incident on the screen. By increasing the positional accuracy of the optical engine unit and the second mirror, it is possible to reduce a decrease in optical performance.
また、本発明の好ましい態様としては、固定部は、さらに、第1ミラーを固定することが望ましい。第1ミラーの位置精度を高めることで、さらに光学性能を高めることができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the fixing portion further fixes the first mirror. Optical performance can be further improved by increasing the positional accuracy of the first mirror.
また、本発明の好ましい態様としては、光学エンジン部は、スクリーンの中心に対して鉛直上側に配置されることが望ましい。光学エンジン部を筐体上部に配置することにより、光学エンジン部周辺のメンテナンスを容易にできる、光学エンジン部からの熱を筐体で循環させず熱を効果的に排出できる等の利点を得られる。固定部を強固にすることで、筐体上部に光学エンジン部を配置しても、筐体の撓みを低減することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the optical engine unit is arranged vertically above the center of the screen. By arranging the optical engine unit on the upper part of the housing, it is possible to easily maintain the periphery of the optical engine unit, and to obtain the advantages of effectively discharging the heat without circulating the heat from the optical engine unit in the housing. . By strengthening the fixing portion, it is possible to reduce the bending of the housing even when the optical engine portion is disposed on the top of the housing.
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係るリアプロジェクタ10の概略構成を示す。図1に示す構成は、リアプロジェクタ10をX方向の中心にて切断したYZ断面構成である。リアプロジェクタ10は、画像信号に応じて変調された光をスクリーン16に透過させることにより画像を表示する。光学エンジン部11は、画像信号に応じて変調された光を供給する。光学エンジン部11は、スクリーン16の中心位置Oより、マイナスY側である鉛直下側に配置されている。光学エンジン部11の出射側には、投写レンズ12が取り付けられている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
図2は、光学エンジン部11の構成を説明するものである。光源部である超高圧水銀ランプ101は、第1色光である赤色光(以下、「R光」という。)、第2色光である緑色光(以下、「G光」という。)、及び第3色光である青色光(以下、「B光」という。)を含む光を供給する。インテグレータ102は、空間光変調装置における光の照度分布を略均一にする。インテグレータ102を経た光は、偏光変換素子103にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばs偏光光に変換される。
FIG. 2 illustrates the configuration of the
s偏光光に変換された光は、反射ミラー104で光路を90度折り曲げられた後、R光透過ダイクロイックミラー105Rに入射する。R光透過ダイクロイックミラー105Rは、R光を透過させ、G光、B光を反射する。R光透過ダイクロイックミラー105Rを透過したR光は、反射ミラー105で光路を90度折り曲げられ、R光用空間光変調装置107Rに入射する。R光用空間光変調装置107Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても光の偏光方向は変化しないため、R光用空間光変調装置107Rに入射するR光は、s偏光光のままの状態である。
The light converted into the s-polarized light is bent 90 degrees in the optical path by the
R光用空間光変調装置107Rに入射したs偏光光は、不図示の液晶パネルに入射する。液晶パネルは、2つの透明基板の間に、画像表示のための液晶層を封入している。液晶パネルに入射したs偏光光は、画像信号に応じた変調によりp偏光光に変換される。R光用空間光変調装置107Rは、変調によりp偏光光に変換されたR光を出射する。このようにして、R光用空間光変調装置107Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム108に入射する。
The s-polarized light that has entered the spatial light modulator for
R光透過ダイクロイックミラー105Rで反射されたG光及びB光は、光路を90度折り曲げられた後、B光透過ダイクロイックミラー105Gに入射する。B光透過ダイクロイックミラー105Gは、G光を反射し、B光を透過させる。B光透過ダイクロイックミラー105Gで反射されたG光は、G光用空間光変調装置107Gに入射する。G光用空間光変調装置107Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。G光用空間光変調装置107Gに入射したs偏光光は、液晶パネルでの変調によりp偏光光に変換される。G光用空間光変調装置107Gは、変調によりp偏光光に変換されたG光を出射する。このようにして、G光用空間光変調装置107Gで変調されたG光は、クロスダイクロイックプリズム108に入射する。
The G light and B light reflected by the R light transmitting
B光透過ダイクロイックミラー105Gを透過したB光は、2枚のリレーレンズ106と、2枚の反射ミラー105とを経由して、B光用空間光変調装置107Bに入射する。B光用空間光変調装置107Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、B光にリレーレンズ106を経由させるのは、B光の光路がR光及びG光の光路よりも長いためである。リレーレンズ106を用いることにより、B光透過ダイクロイックミラー105Gを透過したB光を、そのままB光用空間光変調装置107Bへ導くことができる。
The B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 105G enters the B light spatial
B光用空間光変調装置107Bに入射したs偏光光は、液晶パネルでの変調によりp偏光光に変換される。B光用空間光変調装置107Bは、変調によりp偏光光に変換されたB光を出射する。このようにして、B光用空間光変調装置107Bで変調されたB光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム108に入射する。なお、各空間光変調装置107R、107G、107Bは、変調によりs偏光光をp偏光光に変換するほか、p偏光光をs偏光光に変換することとしても良い。
The s-polarized light incident on the B light spatial
クロスダイクロイックプリズム108は、互いに略直交するように配置された2つのダイクロイック膜108a、108bを有する。第1ダイクロイック膜108aは、B光を反射し、R光、G光を透過する。第2ダイクロイック膜108bは、R光を反射し、B光、G光を透過する。かかる構成により、クロスダイクロイックプリズム108は、R光、G光及びB光を合成する。投写レンズ12は、クロスダイクロイックプリズム108で合成された光を平面ミラー15(図1参照)の方向へ投写する。
The cross
図1に戻って、投写レンズ12は、主にX方向について光を広角化させる。また、投写レンズ12は、投写レンズ12の光軸AXから特定の側である鉛直上側へ光をシフトさせて進行させる。平面ミラー15は、スクリーン16の上側外縁部近傍であって、筐体18の天井面に近い位置に設けられている。平面ミラー15は、反射により光学エンジン部11からの光をスクリーン16へ入射させるミラーである。平面ミラー15は、平行平板である基板上に反射膜を形成することにより構成できる。反射膜としては、高反射性の部材の層、例えばアルミニウム等の金属部材の層や誘電体多層膜等を用いることができる。また、反射膜の上には、透明部材を有する保護膜を形成することとしても良い。
Returning to FIG. 1, the
平面ミラー15は、図示するように天井面に対して斜めに配置する以外に、天井面に略平行に配置しても良い。スクリーン16は、画像信号に応じた光を透過することにより鑑賞者側の面に投写像を表示する、透過型スクリーンである。スクリーン16は、筐体18の正面に設けられている。筐体18は、光学エンジン部11、平面ミラー15等を収納する。投写レンズ12、平面ミラー15、及びスクリーン16は、いずれも光軸が略一致するように配置される、いわゆる共軸光学系をなしている。さらに、投写レンズ12により、光学エンジン部11からの光を光軸AXから特定の側である上側へシフトさせて進行させる、いわゆるシフト光学系をなしている。
The
図3は、スクリーン16の要部断面構成を示す。スクリーン16は、画像信号に応じた光が入射する側に設けられたフレネルレンズ310を有する。フレネルレンズ310は、平面ミラー15からの光を角度変換する角度変換部である。フレネルレンズ310は、凸レンズの凸面を切り出した形状のプリズム部303を平面上に並べて構成されている。複数のプリズム部303は、略同心円状に配置されている。プリズム部303は、同心円の中心を通るYZ断面において、第1面301及び第2面302により形成される略三角形状を有する。第1面301は、平面ミラー15からの光を入射させる。第2面302は、第1面301からの光を反射する。
FIG. 3 shows a cross-sectional configuration of the main part of the
平面ミラー15からの光は、第1面301からプリズム部303へ入射する。プリズム部303へ入射した光は、第2面302で全反射した後、観察者の方向であるZ方向へ進行する。フレネルレンズ310は、このようにして平面ミラー15から斜めに入射する光を観察者の方向へ角度変換する。スクリーン16は、フレネルレンズ310以外の他の構成、例えば、フレネルレンズ310からの光を拡散させるレンチキュラーレンズアレイやマイクロレンズアレイ、拡散材を分散させた拡散板等を設けることとしても良い。
Light from the
図1に戻って、光学エンジン部11及び平面ミラー15は、固定部17により一体に固定されている。固定部17は、例えば、アルミニウム等の金属部材により形成することができる。図4の斜視構成に示すように、固定部17は、柱部403の下端に形成された光学エンジン固定部401にて光学エンジン部11を固定し、柱部403の上端に形成された平面ミラー固定部402により平面ミラー15を固定する。光学エンジン固定部401は、投写レンズ12の光軸AXに略直交する平面上に光学エンジン部11を固定している。平面ミラー固定部402は、平面ミラー15に略平行な平面に平面ミラー15を貼り合わせることにより、平面ミラー15を固定している。固定部17を強固な構成とすることにより、光学エンジン部11と平面ミラー15とは高い精度で位置決めされている。固定部17は、光学エンジン部11及び平面ミラー15を固定した状態で、筐体18(図1参照)内に嵌め込まれている。
Returning to FIG. 1, the
図5は、本実施例との比較として、従来のリアプロジェクタ20の概略構成を説明するものである。背面ミラー25は、筐体28のうち、天井面に対して斜めに形成された背面部に設けられている。投写レンズ12は、投写レンズ12の光軸AXに対して略対称に、光学エンジン部11からの光を進行させる。投写レンズ12からの光は、背面ミラー25で反射した後、スクリーン16へ入射する。一般に、従来のリアプロジェクタ20の筐体28は、光学エンジン部11を固定する底面部、スクリーン16を固定する前面部、及び背面ミラー25を固定する背面部を組み合わせて構成される。通常、リアプロジェクタ20は、筐体28を組むことで光学エンジン部11、スクリーン16、及び背面ミラー25を互いに位置決めした後光学エンジン部11の位置を微調整することで、光学系の調整を行う。
FIG. 5 illustrates a schematic configuration of a conventional
図1に示す本発明のリアプロジェクタ10は、スクリーン16の中心位置Oに対して、平面ミラー15を上側、平面ミラー15が設けられる側とは反対側である下側に光学エンジン部11を設ける。筐体18の厚み方向であるZ方向に略直交するY方向について光学エンジン部11及び平面ミラー15を配置することで、従来のリアプロジェクタ20と比較して、筐体18を薄型にすることができる。
The
図6は、本発明のリアプロジェクタ10の光学系について説明するものである。ここでは、平面ミラー15による光路の折り曲げについての図示を省略している。薄型な構成によって大型な画像を表示するためには、短い光路で広い範囲に光を広げることが望まれる。このため、リアプロジェクタ10は、投写レンズ12により、従来のリアプロジェクタ20よりも光を広角化させる。また、投写レンズ12は、光軸AXを中心とする角度範囲θ1のうち、光軸AXより鉛直上側の一部αへ光を投写させる。
FIG. 6 explains the optical system of the
リアプロジェクタ10は、筐体18内において光をスクリーン16面に沿う方向へ進行させるほど、薄型にできる。リアプロジェクタ10は、光軸AXから特定の側へ光をシフトさせるシフト光学系を採用することで、光の進行方向をある程度揃えることが可能である。光をスクリーン16面に沿う方向に揃えることで、筐体18を薄型にすることができる。
The
図7は、投写レンズ12の位置の変化がスクリーン16上の画像サイズへ及ぼす影響について、従来のリアプロジェクタ20と本発明のリアプロジェクタ10とで比較するものである。例えば、60インチのスクリーン16に画像を表示するとする。60インチのスクリーン16の対角距離Sは、1524mmとなる。例えば、従来のリアプロジェクタ20の投写レンズ12が、光軸AX上の位置P2から角度範囲θ2=60°において光を進行させるとすると、投写レンズ12からスクリーン16までの距離L2は、以下のように表すことができる。
L2=(S/2)/tan30°
FIG. 7 compares the effect of the change in the position of the
L2 = (S / 2) / tan30 °
従来のリアプロジェクタ20において、投写レンズ12からスクリーン16までの距離L2が1mm減少したときの対角距離S'は、以下のように計算される。
S'={(L2)−1}×tan30°×2=[{(S/2)tan30°}−1]×tan30°×2≒1523(mm)
In the conventional
S ′ = {(L2) −1} × tan 30 ° × 2 = [{(S / 2) tan30 °} −1] × tan30 ° × 2≈1523 (mm)
従って、従来のリアプロジェクタ20の場合、投写レンズ12からスクリーン16までの距離L2が1mm減少したとしても画像の対角距離Sが1mm減少するのみである。次に、本発明のリアプロジェクタ10の投写レンズ12が、光軸AX上の位置P1から角度範囲θ1=160°において光を進行させるとすると、投写レンズ12からスクリーン16までの距離L1は、以下のように表すことができる。
L1=(S/2)/tan80°
Therefore, in the case of the conventional
L1 = (S / 2) / tan80 °
本発明のリアプロジェクタ10において、投写レンズ12からスクリーン16までの距離L1が1mm減少したときの対角距離S''は、以下のように計算される。
S''={(L1)−1}×tan80°×2=[{(S/2)tan80°}−1]×tan80°×2≒1513(mm)
In the
S ″ = {(L1) −1} × tan 80 ° × 2 = [{(S / 2) tan 80 °} −1] × tan 80 ° × 2≈1513 (mm)
従って、本発明のリアプロジェクタ10の場合、投写レンズ12からスクリーン16までの距離L1が1mm減少すると、画像の対角距離Sは約10mmも減少することとなる。このことから、従来のリアプロジェクタ20と比較して光を広角化させる本発明のリアプロジェクタ10の場合、各光学要素の位置関係が崩れたときの光学性能の損失が大きくなるといえる。筐体に各光学要素を固定することとすると、筐体の歪み、撓みにより、各光学性能の位置関係は容易に変化してしまう。また、各光学要素の位置関係が光学性能に与える影響が大きいことから、筐体18を組んだ後に光学エンジン部11の位置の微調整のみによって光学系全体の調整を行うことも非常に困難となる。本発明のリアプロジェクタ10は、光学要素、特に、光学エンジン部11及び平面ミラー15の位置関係を高い精度で保持可能であることが望まれる。
Therefore, in the case of the
本発明によると、光学エンジン部11と平面ミラー15とを固定部17で固定することにより、固定部17を基準として光学エンジン部11と平面ミラー15の相対位置を正確に決定することができる。光学エンジン部11を固定したパーツと、平面ミラー15を固定したパーツを組み合わせて筐体を構成する場合よりも、光学エンジン部11及び平面ミラー15を高い精度で位置決めすることができる。また、固定部17を強固な構成とすることにより、光学エンジン部11と平面ミラー15との位置関係を高い精度で保持し、高い光学性能を確保することが可能となる。
According to the present invention, by fixing the
リアプロジェクタ10の光学系は、固定部17により光学エンジン部11及び平面ミラー15の調整を完了した後、光学エンジン部11及び平面ミラー15が固定された固定部17を筐体18に嵌め込むことで構成できる。固定部17により互いに相対位置が決定された光学エンジン部11及び平面ミラー15を筐体18内に組み込むことにより、光学エンジン部11及び平面ミラー15と、他の光学要素、例えばスクリーン16との位置調整を行うことが容易となる。よって、光学系を簡単に、かつ精度良く組み立てることができる。
In the optical system of the
本発明のリアプロジェクタ10の平面ミラー15は、筐体18の天井面付近に配置することで、従来のリアプロジェクタ20の背面ミラー25(図5参照)と比較して小型にすることができる。平面ミラー15を小型にできることで、簡易な構成により、固定部17に平面ミラー15を保持することが可能となる。また、平面ミラー15を小型にすることで、平面ミラー15の変位が光学性能に及ぼす影響は大きくなると考えられる。高い位置精度で平面ミラー15を保持することで、リアプロジェクタ10の光学性能の低下を効果的に低減することができる。
By arranging the
筐体18内に固定部17を設ける構成とすることで、筐体18を強固としなくても光学エンジン部11と平面ミラー15とを高い精度で位置決めし、高い光学性能を確保することが可能となる。固定部17のみを強固な構成とすればよいことから、筐体18全体を強固な構成とする場合と比較して、筐体18を薄型かつ軽量にすることができる。以上により、薄型かつ軽量な構成において、高い光学性能を確保することで高品質な画像を表示することができるという効果を奏する。リアプロジェクタ10は、投写レンズ12に代えて他の投写光学系、例えば、複数のミラーを組み合わせた投写光学系や、ミラーとレンズとを組み合わせた投写光学系を用いても良い。投写光学系を構成するミラーやレンズは、適宜固定部17に固定する構成としても良い。
By adopting a configuration in which the fixing
図8は、本実施例の変形例1に係るリアプロジェクタ30の概略構成を示す。本変形例のリアプロジェクタ30は、非球面ミラー33を有することを特徴とする。非球面ミラー33は、反射により光学エンジン部11からの光をスクリーン16へ入射させるミラーである。非球面ミラー33は、スクリーン16の上側外縁部近傍であって、筐体18の天井面に近い位置に設けられている。非球面ミラー33は、非球面形状の曲面を有する。本実施例において、非球面形状の曲面とは、中心軸に対して略回転対称な形状の曲面、例えば放物面や楕円面等、及び非回転対称な形状の自由曲面のいずれであっても良いものとする。非球面ミラー33は、非球面形状を有する基材上に反射膜を形成することにより構成できる。
FIG. 8 shows a schematic configuration of the
固定部37は、光学エンジン部11及び非球面ミラー33を一体に固定する。投写レンズ12は、光学エンジン部11からの光を鉛直上方向へ進行させる。非球面ミラー33は、投写レンズ12からの光の折り曲げと広角化とを同時に行う。リアプロジェクタ30は、投写レンズ12及び非球面ミラー33により、主にX方向について光を広角化させる。投写レンズ12のみならず非球面ミラー33にて光を広角化させることで、投写レンズ12のみにより光を広角化させる場合より投写レンズ12を小型にすることができる。また、投写レンズ12のみにより光を広角化させる場合より、筐体18の天井面にて光を折り返すミラーである非球面ミラー33自体も小型にすることができる。
The fixing
非球面ミラー33を用いる場合、光学系は、光学要素の光軸の不一致を生じる、いわゆる非共軸系となる。非共軸光学系を採る場合、各光学要素の変位が光学性能に及ぼす影響は大きくなると考えられる。よって、光学エンジン部11及び非球面ミラー33の位置精度を高めることにより、光学性能の低下を効果的に低減することができる。
When the aspherical mirror 33 is used, the optical system is a so-called non-coaxial system in which optical axes of optical elements do not coincide with each other. When the non-coaxial optical system is adopted, it is considered that the influence of the displacement of each optical element on the optical performance becomes large. Therefore, by increasing the positional accuracy of the
図9は、本実施例の変形例2に係るリアプロジェクタ50の概略構成を示す。本変形例のリアプロジェクタ50は、投写レンズ12及びスクリーン16の光路中に設けられた第1ミラー53、及び第2ミラー54を有する。リアプロジェクタ50は、スクリーン16の中心位置Oに対して光学エンジン部11が上側、第1ミラー53、第2ミラー54が下側に配置されて構成されている。第1ミラー53は、スクリーン16の下側外縁部近傍であって、筐体18の底面に近い位置に設けられている。第1ミラー53は、光学エンジン部11からの光を第2ミラー54の方向へ反射する。第1ミラー53は、略平坦な平面形状を有する。第1ミラー53は、平行平板上に反射膜を形成することにより構成できる。
FIG. 9 shows a schematic configuration of a
第2ミラー54は、第1ミラー53に対向する位置であって、筐体18の背面、及び底面に近い位置に設けられている。第2ミラー54は、非球面形状の曲面を有する。第2ミラー54は、反射により第1ミラー53からの光を主にX方向について広角化させる他、第1ミラー53からの光を折り曲げる。第2ミラー53は、非球面形状を有する基材上に反射膜を形成することにより構成できる。投写レンズ12は、光学エンジン部11からの光を第1ミラー53へ入射させる。第1ミラー53へ入射した光は、第1ミラー53から第2ミラー54の方向へ反射する。第2ミラー54へ入射した光は、第2ミラー54で折り曲げられ、また広角化されてスクリーン16へ入射する。
The
図10の斜視構成に示すように、固定部57は、光学エンジン部11、第1ミラー53、及び第2ミラー54を一体に固定する。固定部57により光学エンジン部11、第1ミラー53、及び第2ミラー54を一体に固定することにより、本変形例においても、高い光学性能を確保することができる。また、固定部57を強固にすることで、光学要素の中で重量が大きいとされる光学エンジン部11を筐体18上部に配置しても、筐体18の撓みを低減することができる。
As shown in the perspective configuration of FIG. 10, the fixing
リアプロジェクタ50は、スクリーン16の中心位置Oより鉛直上側に光学エンジン部11を配置することにより、光学エンジン部11周辺のメンテナンスを容易にできる、光学エンジン部11からの熱を筐体18で循環させず熱を効果的に排出できる等の利点を得られる。本実施例の他のリアプロジェクタについても、光学エンジン部11を筐体18上部に配置するように変形することが可能である。また、固定部を壁面等に固定することで、リアプロジェクタを壁掛けとすることも可能である。このように、本発明により、リアプロジェクタの構成、及び使用態様の自由度を増加させることも可能となる。
The
上記の各リアプロジェクタは、光学エンジン部11の光源部として超高圧水銀ランプを用いているが、これに限られない。例えば、発光ダイオード素子(LED)や半導体レーザ等の固体発光素子を用いても良い。また、3つの透過型液晶表示装置を設けた、いわゆる3板式のリアプロジェクタに限らず、例えば、反射型液晶表示装置を用いたリアプロジェクタやティルトミラーデバイスを用いたリアプロジェクタであっても良い。リアプロジェクタは、光の回折効果を利用して光の向きや色等を制御する投影デバイス(例えば、GLV(Grating Light Valve))を用いるものであっても良い。さらに、リアプロジェクタは、画像信号に応じて変調されたレーザ光を走査させるレーザプロジェクタであっても良い。レーザプロジェクタとする場合、光学エンジン部11に代えて、画像信号に応じた変調されたレーザ光を供給するレーザ光源と、レーザ光源からの光を走査させる走査光学系とが用いられる。
Each of the rear projectors described above uses an ultra-high pressure mercury lamp as the light source unit of the
以上のように、本発明に係るリアプロジェクタは、薄型な構成により大型かつ高品質な画像を表示する場合に有用である。 As described above, the rear projector according to the present invention is useful when displaying a large and high-quality image with a thin configuration.
10 リアプロジェクタ、11 光学エンジン部、12 投写レンズ、15 平面ミラー、16 スクリーン、17 固定部、18 筐体、AX 光軸、O 中心位置、101
超高圧水銀ランプ、102 インテグレータ、103 偏光変換素子、104、105反射ミラー、105R R光透過ダイクロイックミラー、105G B光透過ダイクロイックミラー、106 リレーレンズ、107R R光用空間光変調装置、107G G光用空間光変調装置、107B B光用空間光変調装置、108 クロスダイクロイックプリズム、108a 第1ダイクロイック膜、108b 第2ダイクロイック膜、301
第1面、302 第2面、303 プリズム部、310 フレネルレンズ、401 光学エンジン固定部、402 平面ミラー固定部、403 柱部、20 リアプロジェクタ、25 背面ミラー、28 筐体、30 リアプロジェクタ、33 非球面ミラー、37
固定部、50 リアプロジェクタ、53 第1ミラー、54 第2ミラー、57 固定部
DESCRIPTION OF
Ultra high pressure mercury lamp, 102 integrator, 103 polarization conversion element, 104, 105 reflection mirror, 105R R light transmission dichroic mirror, 105GB light transmission dichroic mirror, 106 relay lens, 107R spatial light modulator for R light, 107G for G light Spatial light modulator, spatial light modulator for 107B light, 108 cross dichroic prism, 108a first dichroic film, 108b second dichroic film, 301
First surface, 302 Second surface, 303 Prism section, 310 Fresnel lens, 401 Optical engine fixing section, 402 Flat mirror fixing section, 403 Column section, 20 Rear projector, 25 Rear mirror, 28 Housing, 30 Rear projector, 33 Aspherical mirror, 37
Fixed part, 50 Rear projector, 53 First mirror, 54 Second mirror, 57 Fixed part
Claims (8)
反射により前記光学エンジン部からの光をスクリーンへ入射させるミラーと、
前記光学エンジン部及び前記ミラーを一体に固定する固定部と、を有することを特徴とするリアプロジェクタ。 An optical engine that supplies light modulated in accordance with an image signal;
A mirror that reflects the light from the optical engine unit to the screen by reflection;
A rear projector, comprising: a fixing unit that integrally fixes the optical engine unit and the mirror.
前記固定部は、前記筐体内に設けられることを特徴とする請求項1に記載のリアプロジェクタ。 A housing for housing at least the optical engine unit and the mirror;
The rear projector according to claim 1, wherein the fixing unit is provided in the housing.
前記光学エンジン部は、前記スクリーンの中心に対して、前記ミラーが設けられる側とは反対側に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載のリアプロジェクタ。 The mirror is provided near the outer edge of the screen,
The rear projector according to claim 1, wherein the optical engine unit is provided on a side opposite to a side where the mirror is provided with respect to a center of the screen.
前記投写レンズは、光を前記投写レンズの光軸から特定の側へシフトさせて進行させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のリアプロジェクタ。 A projection lens for projecting light from the optical engine unit;
The rear projector according to any one of claims 1 to 3, wherein the projection lens shifts light from the optical axis of the projection lens to a specific side and travels.
反射により前記第1ミラーからの光を広角化させ、前記スクリーンへ入射させる第2ミラーと、を有し、
前記第1ミラー及び前記第2ミラーは、前記スクリーンの中心に対して、前記光学エンジン部が設けられる側とは反対側に設けられ、
前記固定部は、前記光学エンジン部及び前記第2ミラーを一体に固定することを特徴とする請求項3〜5のいずれか一項に記載のリアプロジェクタ。 A first mirror that reflects light from the optical engine unit;
A second mirror for widening the angle of light from the first mirror by reflection and making it incident on the screen;
The first mirror and the second mirror are provided on a side opposite to a side where the optical engine unit is provided with respect to a center of the screen,
The rear projector according to claim 3, wherein the fixing unit integrally fixes the optical engine unit and the second mirror.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009103776A (en) * | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Mitsubishi Electric Corp | Projection display |
| WO2009069654A1 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Kyocera Corporation | Display device and portable terminal device |
| JP2010134170A (en) * | 2008-12-04 | 2010-06-17 | Mitsubishi Electric Corp | Projection image display apparatus |
-
2006
- 2006-10-26 JP JP2006290810A patent/JP2007249171A/en not_active Withdrawn
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