(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光を表示パネルで変調し、該変調された光束を投射レンズで投射する表示光学ユニットを備え、表示光学ユニットからの投射光を背面反射ミラ−で折り返してスクリーン上に背面から拡大投射する背面投射型ディスプレイ装置において、
前記表示光学ユニットから前記スクリーンへの投射光の光路上で、前記表示光学ユニットと前記背面反射ミラーとの間に、集光作用を有する凹面鏡と発散作用を有する凸面鏡を、前記表示光学ユニット側に前記凹面鏡、前記背面反射ミラー側に前記凸面鏡の順で配置し、
前記凹面鏡は、前記背面投射ミラーの略下側に配置され、前記凸面鏡は前記凹面鏡に略対向して前記スクリーン側に配置され、かつ前記表示光学ユニットは、前記凹面鏡の下側に配置され、前記表示光学ユニットからの投射光は、前記凹面鏡に向けて、前記背面投射型ディスプレイ装置の下方から斜め方向に入射されており、
前記凸面鏡は前記スクリーンの下方に配置され、該凸面鏡の上部における前記表示光学ユニットからの光の反射角が該凸面鏡の中央部もしくは下部における前記表示光学ユニットからの光の反射角よりも大きくなるように、該凸面鏡の上部の曲率が中央部もしくは下部の曲率よりも大きくすることを特徴とする背面投射型ディスプレイ装置。
【請求項２】
前記表示パネルを、前記投射レンズの光軸に垂直な面内で光軸からずらしたことを特徴とする請求項１に記載の背面投射型ディスプレイ装置。
【請求項３】
前記表示パネルの光軸からずらす方向は、前記ずらした表示パネルからの光束の前記背面反射ミラーでの入射光束位置が、ずらす前の前記表示パネルからの光束の前記背面反射ミラーでの入射光束位置に対して、下がる方向であることを特徴とする請求項２に記載の背面投射型ディスプレイ装置。
【請求項４】
前記凹面鏡は、基材はガラスであり、前記ガラス基材の表面曲面形状は凹面状の球面を有しており、前記凹面状の球面に反射効率の良い誘電体多層膜を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の背面投射型ディスプレイ装置。
【請求項５】
前記凸面鏡は、基材は成形が容易なプラスチックであり、前記プラスチック基材の表面曲面形状は歪曲収差を補正するために自由曲面を有しており、前記自由曲面に光を反射する目的で金属多層膜を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の背面投射型ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの照明光を表示パネルで変調し、表示パネルにより変調された光束を投射レンズで投射する表示光学ユニットを備え、表示光学ユニットからの投射光を背面反射ミラーで折り返してスクリーン上に拡大投射する背面投射型デイスプレイ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（ディジタル ビデオ ディスク）の普及やＢＳディジタル放送の開始に伴い、大画面でスリムなディスプレイ装置が市場で要求されている。
【０００３】
ＰＤＰ（プラズマ ディスプレイ パネル）を利用したディスプレイ装置は、約１０ｃｍ程度の奥行でスリムではあるが、非常に高価である。小型の液晶表示パネルやＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）素子を利用した背面投射型ディスプレイ装置が手が届く価格帯で市販されているが、５０インチ(１６：９画面)サイズの場合、奥行は薄いものでＰＤＰより３倍以上の約３５ｃｍ前後となっている。
【０００４】
図６は、従来の背面投射型ディスプレイ装置を示す概略構成図である。図６において、１は筐体、２はスクリーン、４０は表示光学ユニットである。４１は表示パネル、４２は投射手段である投射レンズでともに表示光学ユニット４０を構成する。３は表示光学ユニット４０からの投射光を折り返してスクリーン２上の背面に投射する背面反射ミラーである。
【０００５】
光源からの照明光（図示せず）を液晶やＤＭＤ素子等の表示パネル４１で変調し、表示パネル４１により変調された光束を投射レンズ４２で投射し、この投射光を背面反射ミラー３で折り返して、スクリ−ン上に背面から拡大投射する。このように、表示パネル４１上に形成される映像光（図示せず）をスクリーン２上に拡大しながら、投射レンズ４２からの投射光を背面反射ミラー３で折り返すことにより背面投射型デイスプレイ装置の奥行を薄くしている。
【０００６】
投射レンズ４２からの投射光を背面反射ミラー３で折り返すことにより背面投射型デイスプレイ装置の奥行を薄くしているのであるから、表示光学ユニット４０からスクリーンまでの投射距離を一定として、例えば、スクリーン２側の下側に第１の反射ミラーと背面反射ミラー３の下側に第２の反射ミラーを対向して配置（図示せず）し、表示光学ユニット４０からの投射光を第１の反射ミラーで折り返し、さらにこの反射光を第２の反射ミラーで背面反射ミラー３の方向に折り返し、背面反射ミラー３で反射してスクリーン２に投射すれば、投射距離一定であれば、奥行を更に薄くできることは明らかである。
【０００７】
図７は、図６の背面投射型デイスプレイ装置と等価な投射光路配置を示す図で、図６で表示光学ユニット４０からスクリーン２への等価な投射光路を抜き出したものである。
【０００８】
図７において、αは表示光学ユニット４０の投射レンズ４２からスクリーン２への投射光の拡がり角度の１／２である半画角、Ｄは投射レンズ４２からスクリーン２までの投射距離である。Ｏは投射レンズ４２の光心である。ｈは表示パネルの光軸方向に垂直な長さ、Ｈはスクリーン２の光軸方向に垂直な長さである。図６と共通の部分には同一符号を付して、説明を省略する。
【０００９】
図７において、表示パネル４１の光軸上の１点から投射レンズ４２に入射した光線Ｌａ、Ｌｂは投射レンズ４２で屈折され、スクリーン２上の光軸上の１点に結像する。表示パネル４１の両端からの光線Ｌｃ、Ｌｄは投射レンズ４２の光心を通過してスクリーン２上に結像する。倍率はＨ／ｈで定義されている。
【００１０】
スクリーン２が、５０インチ（対角距離：１２７０ｍｍ）のディスプレイに使用される場合、投射距離Ｄ＝６７４ｍｍとすると投射レンズ４２からスクリーン２への投射光のスクリーン対角方向の半画角は略４３°となる。尚、この場合の背面投射型ディスプレイ装置の奥行は、表示光学ユニットとスクリーンとの間に配置された背面反射ミラーで表示光学ユニットからの投射光を折り返して略４５０ｍｍとしている。
【００１１】
奥行を薄くするには、投射距離を短くすればよいことは、図６、図７から明らかである。投射距離を短くすることは、投射レンズの焦点距離を小さくし、図７の半画角αを大きくすることである。
【００１２】
図８は、図７で投射レンズ４２の焦点距離を小さくした場合の投射光路配置図である。図７の場合をダッシュ（'）を付した番号と点線で示す。図８では図７と倍率を同一とするため、表示パネル４１の位置を投射レンズ側に近づけている。
【００１３】
図８において、表示パネル４１の光軸上の１点から投射レンズ４２に入射した光線Ｌａ、Ｌｂは、図７のスクリーン２'上の位置から投射レンズ４２側よりのスクリーン２上の光軸上の１点に収束する。表示パネル４１の両端からの光線Ｌｃ、Ｌｄは投射レンズ４２の光心を通過してスクリーン２上に結像する。即ち、焦点距離が長い場合（図７に対応）は表示パネル４１'の像がスクリーン２'上に結像するが、焦点距離が小さい場合には表示パネル４１の像がスクリーン２上に結像する。
【００１４】
図８から明らかなように図７の場合に比べ、焦点距離を小さくすることにより投射距離Ｄは短くなり、半画角αは大きくなっていることが理解できる。
【００１５】
焦点距離を小さくする方法について、図９を用いて説明する。図９において、４３はレンズ、４４はレンズ４３の焦点位置である。５１は凸レンズ、５２は凹レンズである。
【００１６】
図９の（Ａ）は焦点距離の定義を示すもので、光軸上の焦点位置４４を通過して、レンズ４３に入射する光線はレンズ４３から光軸に平行に出射する。焦点位置４４とレンズ４３の距離が焦点距離である。「光の進路の可逆性の原理」から逆に凸レンズ４３の左側から入射する、光軸に平行な平行光線は凸レンズ４３で屈折（曲げ）を受け、焦点位置４４で光軸と交叉する光線として出射するともいえる。
【００１７】
図９の（Ｂ）は図９の（Ａ）に凸レンズ５１と凹レンズ５２を追加したものである。焦点４５は凸レンズ５１と凹レンズ５２に共通の焦点である。
【００１８】
図９の（Ｂ）において、光軸上の焦点位置４４を通過して、レンズ４３に入射する光線はレンズ４３から光軸に平行に出射する。この平行光線は凸レンズ５１に入射すると、凸レンズ５１の焦点位置４５に向かって出射するが、焦点位置４５を共有する凹レンズ５２に入射すると、光軸に平行な光線となって凹レンズ５２から出射する。この平行光線を右側に延ばし、焦点位置４４を通過してレンズ４３に入射する光線との交点をＰとすると、レンズ４３、凸レンズ５１、凹レンズ５２を一つのレンズと見なした場合の合成焦点距離は、Ｐ点と焦点位置４４を結ぶ長さを光軸上に投影した長さとなる。即ち、焦点位置４４を通過した光線は、交点Ｐを通る光軸に垂直な面に配置した合成レンズに入射すると光軸に平行な光線として合成レンズから出射することになる。
【００１９】
以上述べたように、焦点を共有する凸レンズと凹レンズを追加することにより、等価的に焦点距離を短くすることができる。
【００２０】
図１０は、上記した対をなす凸レンズ５１と凹レンズ５２（後述するように対をなす凸レンズ５１と凹レンズ５２をワイドコンバータと称する）を図７に追加した場合の光路配置図を示す。図１０では、光路配置は上下対称なので、煩雑さを避けるため片側の光路配置について示している。
【００２１】
図１０において、表示パネル４１の光軸上の１点からの光線Ｌａは投射レンズ４２で屈折され、凸レンズ５１でさらに光軸側に屈折されて集光されるが、凹レンズ５２で拡散を受けて、図７の場合のスクリーン位置２'より投射レンズ４２側に近いスクリーン２上の光軸に結像する。表示パネル４１からの光線Ｌｃは同様に、凸レンズ５１で集光、凹レンズ５２で拡散されて、スクリーン２上に結像する。凸レンズ４２に対をなす凸レンズ５１と凹レンズ５２を追加することにより、図９の（Ｂ）で述べたように合成焦点距離が小さくなり、光の広がりが大きくなって半画角αが図７の半画角α'より大きくなっている。
【００２２】
尚、図１０で凸レンズ５１をなくせば、光束が拡がると思えるが、図１１のように結像位置が、スクリーン２''の位置となり、投射距離が大きくなり、背面投射型ディスプレイ装置の奥行を薄くしたい目的に合致しない。なお、図１０で２'は図７の場合のスクリーン位置、２は図１０の場合のスクリーン位置である。
【００２３】
上記した焦点距離を小さくする作用を有する一対の凸レンズ５１と凹レンズ５２を一般にワイドコンバータと称しているが、従来の背面投射型ディスプレイ装置に、上記したワイドコンバータを奥行を薄くする目的で付加した場合、表示光学ユニットとスクリーンとの間にワイドコンバータを追加する空間スペースが必要となる。また、半画角も大きくなるため、ワイドコンバータの出射側レンズである凹レンズのレンズ径が大きくなり、製作が難しく、レンズのコストが上昇することにもなる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにスクリーンまでの投射距離を短くして、背面投射型ディスプレイ装置の奥行を薄くする方法として、前記したワイドコンバータを付加する方法があるが、表示光学ユニットからスクリーンへの光路上にワイドコンバータを追加する空間スペースが必要となる。
【００２５】
図６で、表示光学ユニット４０と背面反射ミラー３との間に、斜め方向にワイドコンバータを追加すると、高さ方向の空間スペースが必要となり、背面反射型ディスプレイ装置の高さが高くなる。またワイドコンバータを奥行方向に配置する場合は、表示光学ユニット４０からワイドコンバータへ入射するための反射ミラーとワイドコンバータから背面反射ミラーへ出射するための反射ミラーが必要となり、奥行を薄くできなくなる恐れがあるとともに、反射ミラーが必要となるのでコストアップも伴う。
【００２６】
さらに、ワイドコンバータ追加で、半画角が大きくなるので、ワイドコンバータの出射側レンズである凹レンズのレンズ径が大きくなり、製作が難しく、レンズのコストが上昇する恐れもある。
【００２７】
本発明の目的は、上記した課題を解決し、薄型の背面投射型ディスプレイ装置を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、光源からの照明光を表示パネルで変調し、表示パネルにより変調された光束を投射レンズで投射する表示光学ユニットを備え、表示光学ユニットからの投射光を背面反射ミラーで折り返してスクリーン上に背面から拡大投射する背面投射型ディスプレイ装置において、前記表示光学ユニットから前記スクリーンへの投射光の光路上で、前記表示光学ユニットと前記背面反射ミラーとの間に、集光作用を有する凹面鏡と発散作用を有する凸面鏡を、前記表示光学ユニット側に前記凹面鏡、前記背面反射ミラー側に前記凸面鏡の順で配置し、前記凹面鏡は、前記背面投射ミラーの略下側に配置され、前記凸面鏡は前記凹面鏡に略対向して前記スクリーン側に配置され、かつ前記表示光学ユニットは、前記凹面鏡の下側に配置され、前記表示光学ユニットからの投射光は、前記凹面鏡に向けて、前記背面投射型ディスプレイ装置の下方から斜め方向に入射されており、前記凸面鏡は前記スクリーンの下方に配置され、該凸面鏡の上部における前記表示光学ユニットからの光の反射角が該凸面鏡の中央部もしくは下部における前記表示光学ユニットからの光の反射角よりも大きくなるように、該凸面鏡の上部の曲率が中央部もしくは下部の曲率よりも大きくすることを特徴とする背面投射型ディスプレイ装置。前記凸面鏡は前記スクリーンの下方に配置され、該凸面鏡の上部の曲率が中央部もしくは下部の曲率よりも大きいことを特徴とする。
【００２９】
上記のように、前記集光作用を有する凹面鏡と前記発散作用を有する凸面鏡を対にして、配置することにより、前記表示光学ユニットから前記スクリーンまでの投射距離を短く、即ち前記表示光学ユニットから前記スクリーンをのぞむ半画角を大きくして背面投射型デイスプレイ装置の奥行を薄くすることができる。
【００３０】
さらに、背面投射型デイスプレイ装置の奥行を薄くしながら、高さ方向を低くするために、前記表示パネルを、前記投射レンズの光軸に対して垂直な面内で光軸からずらすこととした。
【００３１】
前記表示パネルの光軸からずらす方向は、前記ずらした表示パネルからの光束の前記背面反射ミラーでの入射光束位置が、ずらす前の前記表示パネルからの光束の前記背面反射ミラーでの入射光束位置に対して、下がる方向とする。
【００３２】
このように、前記表示パネルをずらすと、前記背面反射ミラーでの入射光束位置が下がるので、表示光学ユニットと一対の凹面鏡と凸面鏡を、相互の配置関係を保持しながら上方向に移動し、背面反射ミラーでの入射光束位置を、前記表示パネルをずらす前の位置にすることにより高さ方向を低くすることができる。
【００３３】
前記凹面鏡としては、基材をガラスとし、前記ガラス基材の表面曲面形状は凹面状の球面を有しており、前記凹面状の球面に反射効率の良い誘電体多層膜を備えることとした。また、前記凸面鏡としては、基材を成形が容易なプラスチックとし、前記プラスチック基材の表面曲面形状は歪曲特性の良好な自由曲面を有しており、前記自由曲面に光を反射する目的で金属多層膜を備えていることを特徴とする。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、各図において共通な部分については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施の形態の一例を示す構成図である。図１において、４は背面反射ミラー、６１は集光作用を有する凹面鏡で背面反射ミラー４の略下側に配置されている。６２は発散作用を有する凸面鏡で凹面鏡６１に略対向して配置されている。凹面鏡６１、凸面鏡６２は対をなし、図１０のワイドコンバータの凸レンズ５１、凹レンズ５２にそれぞれ対応するものである。
【００３６】
従来の技術で述べたように、図１０のワイドコンバータの光束が一番広がる凹レンズ５２は、レンズ径が一番大きくなるが、一般にレンズ径が略９０ｍｍを越えると製作精度の点から製作が難しくなり、高価となる。しかし、凸、凹面鏡の場合は、２つの界面を有するレンズと異なり、一つの反射鏡面の精度ですみ、また光線が基材の内部を通過しないのでそれ程基材を選ばない利点があり、レンズの場合よりは安いコストで製造が可能である。
【００３７】
本実施の形態では、発散作用を有する凸面鏡６２として、基材には成型が容易なプラスチックを使用し、歪曲収差を補正するために曲面形状を自由曲面としている。基材としてプラスチックを使用することにより、金型での製造が可能となり、ローコスト化が可能となる。また、反射鏡面に反射のための金属多層膜（例えばアルミニウム）を設けている。
【００３８】
凸面鏡６２と対をなす凹面鏡６１は、光束の径が凸面鏡６２より小さいので、基材としてガラスを使用し、曲面形状としては凹面の球面形状としている。２界面を有する凸レンズと異なり、一つの反射鏡面を有するので、凸レンズより安いコストでの製作が可能である。反射鏡面には金属多層膜より反射効率（略９７％）の高い誘電体多層膜を設けている。
【００３９】
図１において、表示光学ユニット４０から略右斜め上側方向に投射された投射光は、集光作用を有する凹面鏡６１で反射されて凸面鏡６２に入射される。入射された光は、発散作用を有する凸面鏡６２にてさらに拡大され、背面反射ミラー４に向かって反射され、背面反射ミラー４にて折り返されてスクリーン２上に投射される。
【００４０】
前記ワイドコンバータを使用して奥行を薄くするには、ワイドコンバータを配置する空間が必要となることを既に述べたが、ワイドコンバータに対応する一対の凹面鏡、凸面鏡を配置するにも空間が必要である。しかし、レンズの場合は、入射光と出射光は光路空間を共有できないが、反射鏡の場合は、入射光と出射光は光路空間を共有できる、という性質を有するので、図１のように、ワイドコンバータの替わりに、一対の凹面鏡６１と凸面鏡６２を使用することにより、必要な光路空間を小さくすることができる。このことにより、背面投射型ディスプレイ装置の高さを低くすることができる。
【００４１】
レンズの場合の入射光と出射光は光路空間を共有できないことについて更に補足すると、反射ミラーを平面ミラーとして、側にレンズを配置した場合では、反射ミラーの反射した光束の一部がレンズを再び通過する等の不都合が生じることになる。
【００４２】
図２は、本発明による実施の形態である背面投射型ディスプレイ装置における表示光学ユニットからスクリーンへの等価な投射光路配置の概略を示す説明図である。比較のために従来の投射光路配置を点線で示している。
【００４３】
図２において、Ｌ１は表示光学ユニット４０からの投射光の従来の出射位置、Ｌ２は本発明による実施形態の投射光の出射位置を示す。Ｌ１'とＬ２'は背面反射ミラー３（従来）と背面反射ミラー４（本発明による実施の形態）によるＬ１とＬ２の虚像を示す。説明を簡略化するため、背面反射ミラー３，４は、スクリーン２に対して４５度の傾斜をもち、表示光学ユニット４０からの光軸上の投射光は背面反射ミラー３，４に対して、４５度の入射角とする。
【００４４】
図２から明らかなように、凹面鏡６１と凸面鏡６２による集光作用の増大（焦点距離の短縮）により、半画角αが大きくなり、Ｌ１'（従来の表示光学ユニット４０の出射位置の虚像位置）がＬ２'（本発明による実施形態での表示光学ユニット４０の出射位置の虚像位置）とスクリーン２に近くなり、投射距離が短くなっていることが図から読み取れる。また、背面反射ミラー４もスクリーン２に近くなり、ディスプレイ装置の奥行を薄くすることができることが明らかである。
【００４５】
従来の技術における図６で述べたように、表示光学ユニット４０からスクリーンまでの投射距離を一定とした場合、スクリーン２側の下側に第１の反射ミラーと背面反射ミラー３の下側に第２の反射ミラーを対向して配置（図示せず）し、表示光学ユニット４０からの投射光を第１の反射ミラーで折り返し、さらにこの反射光を第２の反射ミラーで背面反射ミラー３の方向に折り返し、背面反射ミラー３で反射してスクリーン２に投射すれば、奥行を更に薄くできる事を指摘した。
【００４６】
図１の凹面鏡６１と凸面鏡６２は、ワイドコンバータの機能を有するとともに、凸面鏡６２は上記した第１の反射ミラーの、凹面鏡６１は上記した第２の反射ミラーの機能も合わせ持ち、奥行の薄型化に寄与している。
【００４７】
また、後述するように、表示パネル４１を投射レンズ４２の光軸に対して垂直方向の面内で光軸よりずらすことにより、投射レンズ４２からの投射光束を背面反射ミラーの下側へずらすことが可能となる。このことを利用して、背面反射ミラーの傾斜を立て奥行を薄くすることができる。図６で第１、第２の反射ミラーを追加した場合に、これを適用して、表示パネル４１を上記のように投射レンズ４２の光軸からずらせば、第１、第２の反射ミラーを背面反射ミラー３と同様立てることができ、折り返し回数の増加に伴う奥行の薄型化とともに、背面反射ミラー、第１、第２の反射ミラーの傾斜を立てることにより更なる薄型化ができる。そこで、この場合に、第１、第２の反射ミラーを凸面鏡と凹面鏡に置替えた場合には、凸面鏡と凹面鏡の立った領域（背面投射型ディスプレイ装置の高さ方向に略平行な領域）を使用して奥行の薄型化に寄与することができることになる。詳細は後述する。
【００４８】
次に、奥行を薄くしながら高さ方向を低くすることについて述べる。図３は、その原理を説明する図である。
【００４９】
図３は、図７で表示パネル４１を投射レンズ４２の光軸に対し垂直な面内で下側方向にずらした場合の光線配置図である。
【００５０】
図３において、投射レンズ４２の光軸上にある表示パネル４１の上側端点よりの光線Ｌｅはスクリーン２の光軸上の点に結像する。表示パネル４１の下側端点よりの光線Ｌｇは、投射レンズ４２の光心Ｏを通過して、光軸に対し表示パネル４１のずれ方向とは逆方向側のスクリーン２上に結像する。図７では、表示パネル４１のスクリーン２上の像は、光軸に対して上下対称であるが、図３では、光軸に対し表示パネル４１のずれ方向とは逆方向側のスクリーン２上にのみ表示パネル４１の像がある。即ち、光軸に対して垂直な面内で、表示パネル４１をずらした場合、ずらした方向とは逆側に表示パネル４１からの光束がずれることになる。従って、表示パネル４１のずらした側には、光束が通過しないので、この空間を折り曲げに利用する。
【００５１】
この原理を応用した第２の実施の形態である背面投射型ディスプレイ装置を図４に示す。図４は図１で表示パネル４１を投射レンズ４２の光軸に対し垂直な面内で左側にずらしたものである。左側にずらしたことにより、表示光学ユニット４０からの出射光束は、図１の場合に比べ、凹面鏡６１の右下側位置にずれて入射し、凹面鏡６１からの反射光束は凸面鏡６２の左下側にずれて入射する。凸面鏡６２からの反射光束は背面反射ミラー４の右下側にずれて入射することになる。
【００５２】
このように表示光学ユニット４０からの投射光束が全体として下側へずれるので、図１の背面反射ミラーの位置を基準に考えると、表示光学ユニット４０、凹面鏡６１、凸面鏡６２の位置を上側にずらすことができる。即ち、ディスプレイ装置の奥行を薄くしながら、高さも低くすることができる。
【００５３】
また、凹面鏡６１、凸面鏡６２の位置を図１と略等しい位置とする場合、投射光束は上記の通り、凹面鏡６１と凸面鏡６２での光束反射位置が下側へずれて、図４のように凹、凸形状の立った領域（背面投射型ディスプレイ装置の高さ方向に略平行な領域）を使用するので、背面反射ミラー４への反射光束位置は下側にずれる。このため、背面反射ミラー４の位置を図１の背面反射ミラー４の位置より下へ下げる必要がある。また、表示パネル４１の中心からの投射光線の背面反射ミラー４への入射位置は、図４で点線で示される光軸上の光線の背面反射ミラー４への入射位置より下側にあり、この入射光線をスクリ−ン２の略中央に反射するには、上記したように図１の背面反射ミラー４の位置より下側へ下げるとともに、さらに、背面反射ミラー４の傾斜を高さ方向に立て、略左斜め上方向に反射する必要がある。背面反射ミラー４を図１の場合より、立てることができるので、背面反射ミラー４の右下端部の奥行方向の位置が筐体１の背面より離れ、スクリーン２側に近づく。この場合は、図１の場合に比べ、背面投射型ディスプレイ装置の高さ方向を低くすることはできないが、奥行をより薄くすることができる。
【００５４】
ディスプレイ装置の奥行を薄くしながら、高さもより低くすることができる第３の実施の形態である背面投射型ディスプレイ装置を図５に示す。
【００５５】
図５において、背面反射ミラーの略下側に配置されている表示光学ユニット４０から略左斜め下側に投射光を投射し、反射面を上側にして背面投射型ディスプレイ装置の筐体１の略底部で、表示光学ユニット４０の略左斜め下に配置された凹面鏡６１で略左斜め上方向に反射する。凹面鏡６１で反射された反射光は、スクリーン２の略下側で凹面鏡６１の略左斜め上に配置された凸面鏡６２で背面反射ミラー４に向かって反射され、更に背面反射ミラー４で反射されてスクリーン２上に投射される。
【００５６】
図５では、反射面を上側にして背面投射型ディスプレイ装置の筐体１の略底部に配置された凹面鏡６１で、右斜め上の表示光学ユニット４０からの投射光を、略左斜め上に配置された凸面鏡に向かって反射する構成としたことにより、図１、図４の表示光学ユニット４０、凹面鏡６１、凸面鏡６２で占める高さ方向の空間より、図５の表示光学ユニット４０、凹面鏡６１、凸面鏡６２で占める高さ方向の空間を小さくでき、より高さ方向を低くすることができる。
【００５７】
また、凹面鏡６１からの反射光束が凸面鏡６２に右斜め下方向から入射するので、凸面鏡６２の凸形状を図４の場合より、より立った領域で反射させることが可能となり、凸面鏡を図５のように凸面形状の立った部分を残して反対側を切り落として薄くし、奥行方向でスクリーン側により近づけて配置できる利点がある。
【００５８】
尚、図５では、表示パネル４１は、投射レンズ４２の光軸方向に対して、右側にずらして配置した場合を示している。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、一対の集光作用を有する凹面鏡と発散作用を有する凸面鏡を、表示光学ユニットから背面反射ミラーへの光路上に配置することにより、背面投射型ディスプレイ装置の奥行を薄くすることができる。さらに、表示パネルを投射レンズの光軸に対して垂直な面内で光軸からずらすことにより、奥行を薄くしながら高さも低くすることができる背面投射型ディスプレイ装置を実現できる。
【００６０】
また奥行を薄くするために、２つの界面を有するレンズからなるワイドコンバータのかわりに、１つの界面を有する凹面鏡、凸面鏡を使用することにより、ローコスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態である背面投射型ディスプレイ装置における表示光学ユニットからスクリ−ンへの等価な投射光路配置の概略を示す説明図である。
【図３】奥行を薄くしながら高さ方向を低くする原理を示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態である背面投射型ディスプレイ装置を示す構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態である背面投射型ディスプレイ装置を示す構成図である。
【図６】従来の背面投射型ディスプレイ装置の概略を示す構成図である。
【図７】図６の背面投射型ディスプレイ装置と等価な投射光路配置を示す説明図である。
【図８】従来の背面投射型ディスプレイ装置で投射レンズの焦点距離を小さくした場合の表示光学ユニットからスクリーンへの等価な投射光路配置を示す説明図である。
【図９】焦点距離を小さくする方法を示す説明図である。
【図１０】投射距離の短縮化を示す説明図である。
【図１１】投射レンズに凹レンズのみを追加した場合の不具合を示す説明図である。
【符号の説明】
１…筐体
２…スクリーン
３…背面反射ミラー
４…背面反射ミラー
４０…表示光学ユニット
４１…表示パネル
４２…投射レンズ
α…半画角
Ｄ…投射距離
Ｏ…光心
ｈ…表示パネルの長さ
Ｈ…表示パネルのスクリーン上での像の長さ
４３…レンズ
４４…焦点位置
４５…焦点位置
５０…ワイドコンバータ
５１…凸レンズ
５２…凹レンズ
６１…凹面鏡
６２…凸面鏡
【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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【図１１】
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