(57)【要約】【課題】体積が小さく、厚みが薄い光学投影装置を提供する。【解決手段】本発明は照明システム、反射式ライトバルブ、結像システム及び反射手段を含む投影装置を提供する。照明システムは光束を発し、反射式ライトバルブはこの光束の伝播経路に配置される。反射式ライトバルブは光束を映像に変換する。結像システムは光束の伝播経路に位置され、反射手段は、光束の伝播経路において、反射式ライトバルブと結像システムとの間、及び、反射式ライトバルブと照明システムとの間に配置される。反射手段は、光束を反射式ライトバルブに反射し、反射式バルブにより変換された映像を結像システムに反射する。【選択図】図２A
2006301596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を発する照明システムと、
前記光束の伝播経路に配置され、前記光束を映像に変換する反射式ライトバルブと、
前記光束の伝播経路に配置される結像システムと、
前記光束の伝播経路において、前記反射式ライトバルブと前記結像システムとの間、及び、前記反射式ライトバルブと前記照明システムとの間に配置され、前記光束を前記反射式ライトバルブに反射し、前記反射式ライトバルブにより変換された映像を前記結像システムに反射する第一の反射手段と、
を有する、
光学投影装置。
【請求項２】
前記第一の反射手段はミラーを含む、
請求項１に記載の光学投影装置。
【請求項３】
前記ミラーは平面ミラー、曲面ミラーまたは非球面ミラーを含む、
請求項２に記載の光学投影装置。
【請求項４】
前記第一の反射手段は反射層を有するプリズムを含み、当該反射層は前記光束を前記反射式ライトバルブに反射し、前記反射式ライトバルブにより変換された前記映像を前記結像システムに反射する、
請求項１に記載の光学投影装置。
【請求項５】
前記第一の反射手段は、前記反射式ライトバルブにより変換された映像を拡大する、
請求項１に記載の光学投影装置。
【請求項６】
前記第一の反射手段は、前記反射式ライトバルブにより変換された映像を拡大しない、
請求項１に記載の光学投影装置。
【請求項７】
前記照明システムは、前記光束を発する光源と、前記光速の伝播経路に配置される複数の第一の光学手段とを有する、
請求項１に記載の光学投影装置。
【請求項８】
前記複数の第一の光学手段は、レンズ、平面ミラー、曲面ミラー、非球面ミラー、プリズムまたはこれらの組み合わせを含む、
請求項７に記載の光学投影装置。
【請求項９】
前記照明システムは、前記光源と前記複数の第一の光学手段との間に配置されるライト積分ロッドを更に含み、
請求項７に記載の光学投影装置。
【請求項１０】
前記光源は水銀ランプ、発光ダイオード、金属ハロゲン化合物ランプ、ハロゲン・ランプまたは高輝度発電ランプを含む、
請求項７に記載の光学投影装置。
【請求項１１】
前記照明システムは、前記第一の光学手段と前記第一の反射手段との間に配置され、前記光束を前記第一の反射手段に反射する第二の反射手段を更に含む、
請求項７に記載の光学投影装置。
【請求項１２】
前記第二の反射手段はミラーを含む、
請求項１０に記載の光学投影装置。
【請求項１３】
前記結像システムは投影レンズを含む、
請求項１に記載の光学投影装置。
【請求項１４】
前記投影レンズは複数の第二の光学手段を含む、
請求項１３に記載の光学投影装置。
【請求項１５】
前記複数の第二の光学手段はレンズ、平面ミラー、曲面ミラー、非曲面ミラー、プリズムまたはこれらの組み合わせを含む、
請求項１４に記載の光学投影装置。
【請求項１６】
前記投影レンズは、前記複数の第二の光学手段の間に配置される第三の反射手段を更に含む、
請求項１４に記載の光学投影装置。
【請求項１７】
前記前記第三の反射手段はミラーを含む、
請求項１６に記載の光学投影装置。
【請求項１８】
前記反射式ライトバルブは、デイジタル・マイクロミラー・デバイスまたは反射式液晶表示パネルを含む、
請求項１に記載の光学投影装置。
【請求項１９】
前記反射式ライトバルブと前記第一の反射手段との間に配置されるレンズを更に含む、
請求項１に記載の光学投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学投影装置に関し、特に、体積が小さく、厚みが薄い光学投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Aと図１Bは、従来の２種類の光学投影装置の構造図である。図１Aに示すように、従来の光学投影装置１００aは、照明システム１１０a、デジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital  Micro-mirror  Device：DMD）１２０及び結像システム１３０を含み、DMD１２０は、照明システム１１０と結像システム１３０との間に設置される。照明システム１１０は、光源１１２、ライト積分ロッド（Light  Integration  Rod：LIR）１１３、複数のレンズ１１４及び二つの反射ミラー１１６aと１１６ｂを含む。光源１１２は、光束１１２aを発し、この光束１１２aは、LIR１１３を通過した後に、反射ミラー１１６aにより反射ミラー１１６ｂに反射され、更に、反射ミラー１１６ｂによりDMD120に隣接するレンズ１１４に反射される。そのあと、光束１１２aは、DMD１２０に入射し、DMD１２０により映像１１２a’に変換され、結像システム１３０に入射する。次に、結像システム１３０は、映像１１２a’をスクリーン（図示せず）に投影する。
【０００３】
続いて図１Bを参照する。図１Bは、図１Aとほぼ同じであり、相違点は、光学投影装置１００ｂの照明システム１１０ｂが光源１１２、LIR１１３、複数のレンズ１１４と一つの反射レンズ１１６aを含むことにある。光源１１２からの光速１１２aは、LIR113とレンズ１１４を通過したあとに、反射ミラー１１６aによりDMD１２０に反射される。DMD１２０は、光束１１２aを映像１１２a’に変換し、結像システム１３０に入射させる。次に、結像システム１３０は、映像１１２a’をスクリーン（図示せず）に投影する。
【０００４】
前述の２種の光学投影装置１１aと１１０ｂは、構造上において、結像システム１３０の光軸とDMD120の光軸を平行させるように設計され、結像システム１３０と照明システム１１０a／１１０ｂとの間に大きな未使用空間５０が存在する。よって、従来の光学投影装置１００aと１００ｂ全体の体積が大きく、厚みが厚いので、軽く、薄く、コンパクトな電子製品に対するニーズに応えられない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、体積が小さく、厚みが薄い光学装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するために、本発明は、照明システム、反射式ライトバルブ、結像システム及び第一の反射手段を含む光学投影装置を提供する。照明システムは光束を発し、反射式ライトバルブはこの光束の伝播経路に設置され、光束を映像に変換する。結像システムは光束の伝播経路に設置され、第一の反射手段は、光束の伝播経路において、反射式ライトバブルと結像システムとの間、及び、反射式ライトバルブと照明システムとの間に設置される。この第一の反射手段は、光束を反射式ライトバルブに反射し、反射式ライトバルブにより生成された映像を結像システムに反射する。
【０００７】
前述の第一の反射手段は、例えばミラーであり、このミラーは、平面ミラー、曲面ミラー及び非球面ミラーであっても良い。
【０００８】
前述の第一の反射手段は、例えば反射層を有するプリズムである。このプリズムの反射層は、光束を反射式ライトバルブに反射し、反射式ライトバルブにより生成された映像を結像システムに反射する。また、第一の反射手段は、生成された映像を拡大しても、しなくても良い。
【０００９】
前述の照明システムは、例えば光源と複数の第一の光学手段を含む。光源は光束を発し、第一の光学手段は、この光束の伝播経路に設置される。また、第一の光学手段は、例えばレンズ、平面ミラー、曲面ミラー、非球面ミラー、プリズム或いはこれらの組み合わせである。
【００１０】
前述の照明システムは、例えばLIRを更に含み、このLIRは光源と第一の光学手段との間に設置される。
【００１１】
前述の照明システムは、第二の反射手段を更に含み、第一の光学手段と第一の反射手段との間に設置され、光束を第一の反射手段に反射する。第二の反射手段は、例えばミラーである。
【００１２】
前述の光源は、例えば水銀ランプ、発光ダイオード、金属ハロゲン化合物ランプ、ハロゲン・ランプ或いは高輝度発電ランプ（High  Intensity  Discharge  Lamp：HID  Lamp）である。
【００１３】
前述の結像システムは、例えば投影レンズである。この投影レンズは、例えば複数の第二の光学手段を含む。これらの第二の光学手段は、例えばレンズ、平面ミラー、曲面ミラー、非球面ミラー、プリズム或いはこれらの組み合わせである。また、投影レンズは、例えば第三の反射手段を更に含み、この第三の反射手段は、複数の第二の光学手段の間に設置される。第三の反射手段は、例えばミラーである。
【００１４】
前述の反射式ライトバルブは、例えばDMD或いは反射式液晶表示（Liquid  Crystal  Display：LCD）パネルである。
【００１５】
前述の光学投影装置は、例えばレンズを更に含み、このレンズは、反射式ライトバルブと第一の反射手段との間に配置される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学投影装置には、第一の反射手段が反射式ライトバルブと結像システムとの間、及び、反射式ライトバルブと照明システムとの間に配置され、光束を反射式ライトバルブに反射し、反射式ライトバルブにより生成された映像を結像システムに反射する。これにより、結像システムの設置位置を変更し、結像システムを照明システムと隣接させることができるので、本発明の光学投影装置全体の体積が小さく、厚みが薄くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図２Aと図２Bは、それぞれ本発明の好適な一実施例に係る光学投影装置の構造図である。図２Aと図２Bを参照すると、本実施形態の光学投影装置２００a／２００ｂは、照明システム２１０、反射式ライトバルブ２２０、結像システム２３０及び第一の反射手段２４０を含む。照明システム２１０は、光束２１２aを発し、反射式ライトバルブ２２０は、光束２１２aの伝播経路に配置される。反射式ライトバルブ２２０は、光束２１２aを映像２１２a’に変換する。また、結像システム２３０は、映像２１２a’の伝播経路に配置され、第一の反射手段２４０は、光束２１２aと映像２１２a’の電波経路において、反射式ライトバルブ２２０と結像システム２３０との間、及び、反射式ライトバルブ２２０と照明システム２１０との間に設置される。この第一の反射手段２４０は、光束２１２aを反射式ライトバルブ２２０に反射し、反射式ライトバルブ２２０により生成されたえ映像２１２a’を結像システム２３０に反射する。
【００１９】
前述の光学投影装置２００a／２００ｂにおいて、照明システム２１０は、例えば光源２１２と複数の第一の光学手段２１４を含み、光源２１２は光束２１２aを発する。この光源２１２は、水銀ランプ、発光ダイオード、金属ハロゲン化合物ランプ、ハロゲン・ランプ、HIDランプ或いはその他のものであり、一実施形態において、水銀ランプは、超高圧水銀ランプである。また、第一の光学手段２１４は、例えばレンズ、平面ミラー、曲面ミラー、非球面ミラー、プリズム或いはこれらの組み合わせであり、光束２１２aの伝播経路に配置される。また、他の実施形態において、照明システム２１０は、例えばLIR２１６を更に含み、このLIR２１６は、光源２１２と第一の光学手段２１４との間に配置され、光源２１２からの光束２１２aを均一させる。
【００２０】
続いて、光束２１２aは、第一の光学手段２１４を通過した後に、第一の反射手段２４０により反射式ライトバルブ２２０に反射される。反射式ライトバルブ２２０は、DMD、LCDパネル或いは他の反射式結像手段であり、光束２１２aを映像２１２a’に変換し、映像２１２a’を反射する。
【００２１】
その後、反射式ライトバルブ２２０により生成される映像２１２a’は、第一の反射手段２４０に反射され、この第一の反射手段２４０は、映像２１２a’を再び結像システム２３０に反射し、結像システム２３０を介して映像２１２a’をスクリーン（図示せず）に投影する。第一の反射手段２４０は、例えば、ミラーであり、このミラーは、平面ミラー（図２A）、曲面ミラー（図２B）或いは非球面ミラーである。また、第一の反射手段は、生成された映像を拡大しても、しなくでもよい。結像システム２３０は、例えば、投影レンズであり、複数の第二の光学手段２３２を含み、これらの複数の光学手段２３２は、例えば、レンズ、平面ミラー、曲面ミラー、非球面ミラー、プリズム或いはこれらの組み合わせである。
【００２２】
光学投影装置２２aにおいて、反射式ライトバルブ２２０と第一の反射手段２４０との間にレンズ２５０が設置されることができ、光束２１２ａを収束させ、映像の品質を向上する。
【００２３】
本実施形態の第一の反射手段２４０は、照明システム２１０からの光束２１２aを反射式バルブ２２０に反射するのみならず、反射式ライトバルブ２２０により生成された映像２１２a’を結像システム２３０に反射する。言い換えると、本実施形態において、第一の反射手段２４０の設置角度を調整することにより、映像２１２a’の伝播経路を変更し、結像システム２３０の配置位置を変える。従来の光学投影装置１００aと１００ｂ(図１Aと図１B)と比べると、本実施形態は、結像システム２３０の配置位置が変わることにより結像システム２３０が照明システム２２０と隣接するので、光学投影装置２００a全体の体積が小さく、厚みが小さくなり、軽く、薄く、コンパクトな電子製品に対するニーズに応えられる。
【００２４】
また、本実施形態には、第一の反射手段２４０が同時に光束２１２aと映像２１２a’を反射するとの設計が使用されるので、反射手段の数を減少し、コストを削減することができるのみならず、光学投影装置２００a全体の体積を更に小さくすることができる。
【００２５】
なお、本実施形態の第一の反射手段は、図２Aと図２Bに示されるようなミラーである他、反射層を有するプリズム（図示せず）であっても良い。この場合、反射層は光束２１２aを反射式ライトバルブ２２０に反射し、反射ライトバルブ２２０により生成された映像２１２a’を結像システム２３０に反射する。
【００２６】
図３は、本発明の他の実施形態に係る光学投影装置の構造図である。図３は、図２とほぼ同じであり、以下は、図３と図２の相違点のみについて述べる。本実施形態の光学投影装置２００ｃにおいて、照明システム２１０は、例えば第二の反射手段２１８を更に含み、この第二の反射手段２１８は、第一の光学手段２１４と第一の反射手段２４０との間に設置される。第二の反射手段は、例えば、ミラーであり、光束２１２ａを第一の反射手段２４０に反射する。
【００２７】
図４は、本発明の他の実施形態に係る光学投影装置の構造図である。図４を参照すると、図４と図２の一番大きな相違点は、図４の光学投影装置２００ｄには、結像システム２３０が、例えば第三の反射手段２３４を更に含み、この第三の反射手段２３４が複数の第二の光学手段２３２の間に設置されることにある。本実施形態において、第三の反射手段は例えば平面ミラーであって、映像２１２ａ’の伝播経路を変えることにより、結像システム２３０内に湾曲領域を形成する。よって、結像システム２３０の長さが短くなり、光学投影装置２００ｄの長さを短縮することができる。
【００２８】
ゆえに、本発明の光学投影装置は、少なくとも以下の優れた点を有する。
【００２９】
１、第一の反射手段は光束の伝播経路を変え、結像システムの配置位置を照明システムに隣接させるので、本発明の光学投影装置全体の体積が小さく、厚みが薄くなれる。
【００３０】
２、第一の反射手段が光束と映像を同時に反射するとの設計を用いることにより、反射手段の数を減少し、コストを削減することができるのみならず、光学投影装置全体の体積を更に小さくすることができる。
【００３１】
３、結像システムには、第三の反射手段が複数の第二の光学手段に設置されるので、光束の伝播経路を変え、結像システムの長さを短縮し、光学投影装置の長さを短くすることができる。
【００３２】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】従来の光学投影装置の構成図である。
【図１Ｂ】従来の他の光学投影装置の構成図である。
【図２Ａ】本発明の好適な実施形態に係る光学投影装置の構成図である。
【図２Ｂ】本発明の好適な実施形態に係る光学投影装置の構成図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る光学投影装置の構成図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光学投影装置の構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
５０  未使用空間
１００a、１００ｂ、２００a〜２００ｄ  光学投影装置
１１０、２１０  照明システム
１１２、２１２  光源
１１２a、２１２a  光束
１１２a’、２１２a’  映像
１１３、２１６  ライト積分ロッド
１１４  レンズ
１１６a、１１６ｂ  反射ミラー
１２０  DMD
１３０、２３０  結像システム
２１４  第一の光学手段
２１８  第二の反射手段
２２０  反射式ライトバルブ
２３２  第二の光学手段
２３４  第三の光学手段
２４０  第一の反射手段
２５０  レンズ
【図１Ａ】
2006301596.tif 000003
【図１Ｂ】
2006301596.tif 000004
【図２Ａ】
2006301596.tif 000005
【図２Ｂ】
2006301596.tif 000006
【図３】
2006301596.tif 000007
【図４】
2006301596.tif 000008