(57)【要約】【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１
2007249171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
少なくとも前記光学エンジン部及び前記ミラーを収納する筐体を有し、
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。
【請求項３】
前記ミラーは、前記スクリーンの外縁部近傍に設けられ、
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。
【請求項４】
前記光学エンジン部からの光を投写する投写レンズを有し、
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。
【請求項５】
前記ミラーは、非球面形状の曲面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のリアプロジェクタ。
【請求項６】
前記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。
【請求項７】
前記固定部は、さらに、前記第１ミラーを固定することを特徴とする請求項６に記載のリアプロジェクタ。
【請求項８】
前記光学エンジン部は、前記スクリーンの中心に対して鉛直上側に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のリアプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８４５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【実施例】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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°
【００３３】
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）
【００３４】
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°
【００３５】
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）
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例に係るリアプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】光学エンジン部の構成を説明する図。
【図３】スクリーンの要部断面構成を示す図。
【図４】光学エンジン部及び平面ミラーを固定している固定部の斜視構成を示す図。
【図５】従来のリアプロジェクタの概略構成を説明する図。
【図６】リアプロジェクタの光学系について説明する図。
【図７】投写レンズの位置の変化が画像サイズへ及ぼす影響について説明する図。
【図８】実施例の変形例１に係るリアプロジェクタの概略構成を示す図。
【図９】実施例の変形例２に係るリアプロジェクタの概略構成を示す図。
【図１０】スクリーン及び固定部の斜視構成を示す図。
【符号の説明】
【００５１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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