JP2008268863A

JP2008268863A - 投影装置

Info

Publication number: JP2008268863A
Application number: JP2007327593A
Authority: JP
Inventors: Sz-Ke Wang; 思克王; Chin-Ku Liu; 勁谷劉
Original assignee: CTX Opto Electronics Corp
Current assignee: CTX Opto Electronics Corp
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2008-11-06
Also published as: US20080259290A1; TW200842477A; TWI330295B

Abstract

【課題】厚みが従来の投影装置の厚みより薄い投影装置を提供する。
【解決手段】本発明の投影装置は、照明システム、反射式ライトバルブ、少なくとも一つのフィールドレンズ及び結像システムを含む。照明システムは、照明光束を提供し、反射式ライトバルブは、照明光束の伝播光路に配置され、照明光束を映像光束に転換する。フィールドレンズは、反射式ライトバルブの反射面の前方に配置され、且つ、照明光束と映像光束の伝播光路に位置する。結像システムは、投影レンズ及び第一の反射素子を含み、その内、第一の反射素子が映像光束の伝播光路に配置され、且つ、照明光束の伝播光路以外に位置し、映像光束を投影レンズへ反射させる。また、投影レンズの光軸が反射式ライトバルブの反射面の法線方向ベクトルと実質的に垂直する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に関し、特に、投影装置に関する。

図１Ａと図１Ｂは、従来の二種類の投影装置の構造を示す図である。まず、図１Ａを参照する。従来の投影装置１００ａは、照明システム１１０ａ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ：ＤＭＤ）１２０及び結像システム１３０を含み、デジタルマイクロミラーデバイス１２０は、照明システム１１０ａと結像システム１３０との間に配置される。そのうち、照明システム１１０ａは、光源１１２、光積分ロッド（ＬｉｇｈｔＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎＲｏｄ）１１３、複数のレンズ１１４及び二つの反射ミラー１１６ａ、１１６ｂを含む。光源１１２は、照明光束１１２ａを提供し、この照明光束１１２ａは、光積分ロッド１１３とレンズ１１４を通過した後に、反射ミラー１１６ａにより反射ミラー１１６ｂへ反射され、そして、反射ミラー１１６ｂによりデジタルマイクロミラーデバイス１２０に最も接近するレンズ１１４へ反射される。その後、照明光束１１２ａは、デジタルマイクロミラーデバイス１２０に入射し、このデジタルマイクロミラーデバイス１２０は、この照明光束１１２ａを映像光束１１２ａ′に変換し、結像システム１３０に入射させる。続いて、結像システム１３０は、映像光束１１２ａ′をスクリーン（図示せず）に投射させ、スクリーンにおいて映像を生成する。

図１Ｂを参照する。図１Ｂは、図１Ａに似ている。その相違点は、投影装置１００ｂの照明システム１１０ｂが光源１１２、光積分ロッド１１３、複数のレンズ１１４及び反射ミラー１１６ａを含むことにある。光源１１２により提供される照明光束１１２ａは、光積分ロッド１１３とレンズ１１４を通過した後に、反射ミラー１１６ａによりデジタルマイクロミラーデバイス１２０へ反射され、このデジタルマイクロミラーデバイス１２０は、照明光束１１２ａを映像光束１１２ａ′に変換し、結像システム１３０に入射させる。続いて、結像システム１３０は、映像光束１１２ａ′をスクリーン（図示せず）に投影させ、スクリーンにおいて映像を形成する。

前述した二種類の投影装置１００ａ、１００ｂは、構造上において、結像システム１３０の光軸（ＯｐｔｉｃＡｘｉｓ）とデジタルマイクロミラーデバイス１２０の反射面１２２の法線方向ベクトルが平行する設計を採用するので、投影装置１００ａ、１００ｂの幅が比較的広い（即ち、Ｘ軸に沿う投影装置１００ａ、１００ｂ全体の長さが比較的長い）。また、投影装置１００ａでは、結像システム１３０がデジタルマイクロミラーデバイス１２０に最も接近するレンズ１４４の上方に設置されるので、投影装置１００ａの厚みを比較的厚くさせることができる（即ち、Ｚ軸に沿う投影装置１００ａ全体の長さが比較的長い）。また、投影装置１００ｂでは、結像システム１３０が反射ミラー１１６ａの上方に設置されるので、投影装置１００ｂの厚みを比較的厚くさせることができる（即ち、Ｚ軸に沿う投影装置１００ｂ全体の長さが比較的長い）。

上述したことによれば、従来の投影装置１００ａ、１００ｂの構造は、今の電子製品への薄型化の要求を叶えないことが明らかである。

本発明の目的は、厚みが従来の投影装置の厚みより薄い投影装置を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明は、投影装置を提供し、この投影装置は、照明システム、反射式ライトバルブ、少なくとも一つのフィールドレンズ（ＦｉｅｌｄＬｅｎｓ）及び結像システムを含む。照明システムは、照明光束を提供し、反射式ライトバルブは、照明光束の伝播光路に配置され、照明光束を映像光束に変換する。フィールドレンズは、反射式バルブの前方に配置され、且つ、照明光束と映像光束の伝播光路に位置する。結像システムは、投影レンズ及び第一の反射素子を含み、そのうち、第一の反射素子は、映像光束の伝播光路に配置され、且つ、照明光束の伝播光路以外に位置し、映像光束を投影レンズへ反射させる。また、投影レンズの光軸は、反射式ライトバルブの反射面の法線方向ベクトルと実質的に垂直する。

本発明の一実施例において、前述した第一の反射素子は、例えば、反射ミラーである。この反射ミラーは、平面反射ミラー或いは曲面反射ミラーである。

本発明の一実施例において、前述した第一の反射素子は、プリズムである。

本発明の一実施例において、前述した投影装置は、少なくとも一つの第二の反射素子を更に含み、この第二の反射素子は、照明光束の伝播光路に配置され、照明光束を反射式ライトバルブへ反射させる。

本発明の一実施例において、前述した第二の反射素子は、反射ミラーである。反射ミラーは、平面反射ミラー或いは曲面反射ミラーである。

本発明の一実施例において、前述した第二の反射素子は、プリズムである。

また、本発明は、他の投影装置を提供し、この投影装置は、照明システム、反射式ライトバルブ、少なくとも一つのフィールドレンズ及び結像システムを含む。照明システムは、照明光束を提供し、反射式光束ライトバルブは、照明光束の伝播光路に配置され、照明光束を映像光束に変換する。フィールドレンズは、反射式ライトバルブの反射面の前方に配置され、且つ、照明光束と映像光束の伝播光路に位置する。結像システムは、投影レンズと第一の反射素子を含み、そのうち、第一の反射素子は、映像光束の伝播光路に配置され、映像光束を投影レンズへ反射させる。また、投影レンズと照明システムは、第一の反射素子の対向する両側に位置する。

本発明の一実施例において、前述した第一の反射素子は、照明光束の伝播光路に位置する。

本発明の一実施例において、前述した投影装置は、少なくとも一つの第二の反射素子をさらに含み、この第二の反射素子は、照明光束の伝播光路に配置され、照明光束を反射式ライトバルブへ反射させる。

本発明の一実施例において、前述した投影装置の投影レンズの光軸が反射式ライトバルブの反射面の法線方向ベクトルと実質的に垂直する。

本発明の投影装置では、照明システムと結像システムがフィールドレンズを共用するので、投影装置の厚みを有効に縮減することができる。また、本発明は、投影レンズと照明システムを第一の反射素子の対向する両側に設置させ、投影レンズの光軸が反射式ライトバルブの反射面の法線方向ベクトルと実質的に平行しない又は垂直するようになるので、投影装置の幅を縮減することができる。

次の各実施例の説明は、添付した図面を参照して行われたものであり、本発明の実施可能な特定の実施例を例として示すために用いられる。本発明に言及した方向の用語、例えば、上、下、前、後、左、右などは、添付した図面の方向を参考するためのみである。よって、使用された方向の用語は、説明のために用いられ、本発明を制限するためのものでない。

図２は、本発明の第一の実施例における一種類の投影装置を示す図である。図２を参照する。本実施例の投影装置２００は、照明システム２１０、反射式ライトバルブ２２０、フィールドレンズ２３０及び結像システム２４０を含む。照明システム２１０は、照明光束２１２を提供し、反射式ライトバルブ２２０は、照明光束２１２の伝播光路に配置され、照明光束２１２を映像光束２１２′に変換する。フィールドレンズ２３０は、反射式ライトバルブ２２０の反射面２２２の前方に配置され、且つ、照明光束２１２と映像光束２１２′の伝播光路に位置する。結像システム２４０は、投影レンズ２４２及び第一の反射素子２４４を含み、そのうち、第一の反射素子２４４は、映像光束２１２′の伝播光路に配置され、映像光束２１２′を投影レンズ２４２へ反射させる。投影レンズ２４２は、映像光束２１２′をスクリーン（図示せず）に投影させ、スクリーンにおいて映像を形成する。また、本発明の一実施例において、投影レンズ２４２と照明システム２１０は、第一の反射素子２４４の対向する両側に位置する。第一の反射素子２４４は、例えば、照明光束２１２の伝播光路に位置しない。

前述した投影装置２００の一実施例において、照明システム２１０は、例えば、光源２１４、光積分ロッド２１６及び少なくとも一つのレンズ２１８を含み、そのうち、光積分ロッド２１６は、光源２１４とレンズ２１８との間に配置される。光源２１４は、照明光束２１２を提供し、光積分ロッド２１６は、照明光束２１２を均一化する。レンズ２１８とフィールドレンズ２３０は、照明光束２１２を反射式ライトバルブ２２０に集める。また、照明システム２１０は、カラーホイル（図示せず）を更に含み、このカラーホイルは、照明光束２１２の伝播光路に配置され、照明光束２１２を順序に多種な色の光に分け、例えば、赤色光、青色光及び緑色光である。

続いて、反射式ライトバルブ２２０は、デジタルマイクロミラーデバイス或いはＬＣＯＳパネル（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＯｎＳｉｌｉｃｏｎＰａｎｅｌ：ＬＣＯＳＰａｎｅｌ）であっても良い。また、投影レンズ２４２は、複数のレンズ２４３を含み、且つ、投影レンズ２４２の光軸Ｏが反射式ライトバルブ２２０の反射面２２２の法線方向ベクトルＮと平行しない。本実施例において、投影レンズ２４２の光軸Ｏは、反射式ライトバルブ２２０の反射面２２２の法線方向ベクトルＮと実質的に垂直する。また、第一の反射素子２４４は、反射ミラーであってもよく、この反射ミラーは、例えば、平面反射ミラーである。

本実施例において、照明システム２１０と結像システム２４０は、フィールドミラー２３０を共用するので、投影装置２００の厚みを有効に縮減することができる。また、本実施例は、第一の反射素子２４４で映像光束２１２′を投影レンズ２４２へ反射させる設計を採用し、投影レンズ２４２の光軸Ｏが反射式ライトバルブ２２０の反射面２２２の法線方向ベクトルＮと実質的に垂直するようになるので、投影装置２００の幅（即ち、Ｘ軸に沿う投影装置２００全体の長さ）を減少することができる。

本実施例は、フィールドレンズ２３０の数を制限しない。結像品質を考慮することに基づいて、本実施例における投影装置２００には、フィールドレンズ２３０の数が一つ又は複数であっても良い。

図３Ａと図３Ｂは、本発明の二つの実施例における投影装置を示す図である。この二つの実施例における投影装置は、図２における投影装置２００の構造及び利点と似ている。以下、その相違点のみについて説明を行う。まず、図３Ａを参照する。投影装置２００ａの結像システム２４０ａには、第一の反射素子２４４ａが曲面反射ミラーであるが、図３Ｂにおける投影装置２００ｂの結像システム２４０ｂには、第一の反射素子２４４ｂがプリズムである。言い換えると、本発明には、第一の反射素子は、反射ミラー或いはプリズムであってもよく、反射ミラーは、平面反射ミラー或いは曲面反射ミラーであっても良い。

投影装置の幅を更に縮減するために、本発明には、照明システムと反射式ライトバルブとの間に少なくとも一つの第二の反射素子を増設しても良い。以下、実施例を挙げて添付した図面を参考しながら説明を行う。

図４は、本発明の他の実施例における投影装置の上面図である。図４を参照する。図２の投影装置２００と比べ、本実施例の投影装置２００ｃが、第二の反射素子２５０を更に含む。この第二の反射素子２５０は、照明光束２１２の伝播光路に配置され、照明光束２１２を反射式ライトバルブ２２０へ反射させる。本実施例において、第二の反射素子２５０は、例えば、第一の反射素子２４４の上方に配置される。

図４において、第二の反射素子２５０は、平面反射ミラーであるが、それは、他の反射ミラー（例えば、曲面反射ミラー）或いはプリズムであっても良い。

投影装置２００ｃは、照明光束２２１を反射式ライトバルブ２２０へ反射できる第二の反射素子２５０を有するので、照明システム２１０における素子は、Ｙ軸にほぼ沿う方向に配置されることができる。このようにすると、投影装置２００ｃの幅（即ち、Ｘに沿う全体の長さ）を更に縮減することができる。

なお、図４において、第一の反射素子２４４は、平面反射ミラーであるが、他の反射ミラー（例えば、曲面反射ミラー）或いはプリズムであっても良い。また、本実施例において、第二の反射素子２５０の数が限定されない。即ち、製造者が実際に応じて投影装置内において複数の第二の反射素子２５０を設置しても良い。

ゆえに、本発明の実施例の投影装置は、少なくとも次の一又は部分又は全部の利点を有する。

１、本発明は、照明システムと結像システムがフィールドレンズを共用するので、投影装置の厚みを有効に縮減することができる。

２、投影レンズと照明システムが第一の反射素子の対向する両側に設置され、且つ、投影レンズの光軸が反射式ライトバルブの反射面の法線方向ベクトルと平行しない或いは垂直するので、投影装置の幅を縮減することができる。

３、照明システムには、第二の反射素子が更に増設され、照明光束を反射式ライトバルブへ反射するので、照明システムの延伸方向を結像システムの延伸方向とほぼ同様にさせることができ、このようにすると、投影装置の幅を有効に縮減することができる。

本発明が前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本発明を限定するためのものでなく、当業者は、本発明の精神と範囲を離脱しない限り、本発明に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本発明の保護範囲は、添付した特許請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本発明の何れの実施例又は特許請求の範囲は、本発明に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の部分と発明の名称は、特許文献の検索を助けるためのみのものであり、本発明の権利範囲を限定するものでない。

従来の投影装置の構造を示す図である。従来の他の投影装置の構造を示す図である。本発明の一の実施例における投影装置を示す図である。本発明の他の実施例における投影装置を示す図である。本発明の他の実施例における投影装置を示す図である。本発明の他の実施例における投影装置の上面図である。

符号の説明

１００ａ、１００ｂ、２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ投影装置
１１０ａ、１１０ｂ、２１０照明システム
１１２、２１４光源
１１２ａ、２１２照明光束
１１２ａ′、２１２′ 映像光束
１１３、２１６光積分ロッド
１１４、２１８、２４３レンズ
１１６ａ、１１６ｂ反射ミラー
１２０デジタルマイクロミラーデバイス
１２２、２２２反射面
１３０、２４０、２４０ａ、２４０ｂ結像システム
２２０反射式ライトバルブ
２３０フィールドレンズ
２４２投影レンズ
２４４、２４４ａ、２４４ｂ第一の反射素子
２５０第二の反射素子
Ｎ法線方向ベクトル
Ｏ光軸

Claims

照明光束を提供する照明システムと、
前記照明光束の伝播光路に配置され、前記照明光束を映像光束に変換する反射式ライトバルブと、
前記反射式ライトバルブの反射面の前方に配置されると共に前記照明光束と前記映像光束の伝播光路に位置する少なくとも一つのフィールドレンズと、
投影レンズと第一の反射素子を含む結像システムであって、前記第一の反射素子が前記映像光束の伝播光路に配置される共に前記照明光束の伝播光路以外に位置し、前記映像光束を前記投影レンズへ反射させ、前記投影レンズの光軸が前記反射式ライトバルブの前記反射面の法線方向ベクトルと実質的に垂直する結像システムと、
を含む、
投影装置。
前記第一の反射素子は、反射ミラーである、
請求項１に記載の投影装置。
前記反射ミラーは、平面反射ミラー又は曲面反射ミラーである、
請求項２に記載の投影装置。
前記第一の反射素子は、プリズムである、
請求項１に記載の投影装置。
前記照明光束の伝播光路に配置され、前記照明光束を前記反射式ライトバルブへ反射させる少なくとも第二の反射素子を更に含む、
請求項１に記載の投影装置。
前記第二の反射素子は、反射ミラーである、
請求項５に記載の投影装置。
前記反射ミラーは、平面反射ミラー又は曲面反射ミラーである、
請求項６に記載の投影装置。
前記第二の反射素子は、プリズムである、
請求項５に記載の投影装置。
照明光束を提供する照明システムと、
前記照明光束の伝播光路に配置され、前記照明光束を映像光束に変換する反射式ライトバルブと、
前記反射式ライトバルブの反射面の前方に配置されると共に前記照明光束と前記映像光束の伝播光路に位置する少なくとも一つのフィールドレンズと、
投影レンズと第一の反射素子を含む結像システムであって、前記第一の反射素子が前記映像光束の伝播光路に配置され、前記映像光束を前記投影レンズへ反射させ、前記投影レンズと前記照明システムが前記第一の反射素子の対向する両側に位置する結像システムと、
を含む、
投影装置。
前記第一の反射素子は、前記照明光束の伝播光路以外に位置する、
請求項９に記載の投影装置。
前記照明光束の伝播光路に配置され、前記照明光束を前記反射式ライトバルブへ反射させる少なくとも一つの第二の反射素子を更に含む、
請求項９に記載の投影装置。
前記投影レンズの光軸は、前記反射式ライトバルブの前記反射面の法線方向ベクトルと実質的に垂直する、
請求項９に記載の投影装置。