JP5266619B2 - projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置からの照明光によって液晶パネル等を照明し、液晶パネル等の像を
投射光学系により投射するプロジェクタに関する。
The present invention relates to a projector that illuminates a liquid crystal panel or the like with illumination light from a light source device and projects an image of the liquid crystal panel or the like with a projection optical system.
液晶プロジェクタ等における被照射面の照度の均一性を確保するために、光源のリフレ
クタについて、反射面を複数個の面に分割し、当該分割反射面の集光特性を個々に変化さ
せるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
In order to ensure the uniformity of the illuminance on the illuminated surface in a liquid crystal projector, etc., it is known that the reflector of the light source is divided into a plurality of surfaces and the condensing characteristics of the divided reflective surfaces are individually changed. (For example, refer to Patent Document 1).
一方、プロジェクタによる投射において、所謂あおり投射を行うものが知られており、
あおり投射の方法としては、投射レンズの光軸の位置を、その前段である液晶パネル等ま
での光軸の位置からずらすことによって行うのが一般的である(例えば、特許文献2等参
照)。
As a method of tilt projection, it is common to shift the position of the optical axis of the projection lens from the position of the optical axis to the liquid crystal panel or the like that is the preceding stage (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、投射レンズをシフトさせてあおり投射を行う場合、投射レンズと光源側
とで位置のずれが発生する。これにより、投射レンズと投射レンズ前段とでは、あおり方
向に関して対称性が崩れている。このような位置のずれから、投射レンズへの入射の際に
一部の光がけられ、投射されるべき光の利用率が下がるおそれがある。かかる光利用効率
の低下は、上記特許文献のようなリフレクタを用いても解決しない。
However, when the projection lens is shifted and the projection is performed, a positional deviation occurs between the projection lens and the light source side. Thereby, the symmetry with respect to the tilt direction is broken between the projection lens and the front stage of the projection lens. From such a position shift, a part of the light is lost when entering the projection lens, and the utilization rate of the light to be projected may be reduced. Such a decrease in light utilization efficiency is not solved even if a reflector such as the above-mentioned patent document is used.
そこで、本発明は、光源側であるリフレクタの反射面に特別の特性を持たせることによ
り、あおり投射を行う際の光の利用効率を上げ、投射画像の明るさが改善されるプロジェ
クタを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a projector that improves the light use efficiency during tilt projection and improves the brightness of the projected image by giving a special characteristic to the reflecting surface of the reflector on the light source side. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明に係るプロジェクタは、(a)光源光を射出する光源と、凹の反射面で光源光を反射することによって照明光を射出するリフレクタとを有する光源装置と、(b)光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、(c)光変調装置によって形成された像光を投射する投射光学系とを備える。このプロジェクタにおいて、(d)投射光学系が、光変調装置を通るシステム光軸に対してあおり方向に中心軸をずらして配置され、(e)中心軸に配置された光源に対して、リフレクタの反射面は、楕円型及び放物型の二次曲面いずれかをシステム光軸を通る中心軸を挟んであおり方向に2分することによって得た一対の曲面で第1及び第2の半面を形成し、あおり方向に対して正側に配置された第2の半面が、照明光の光源装置からの射出箇所から光変調装置への入射箇所までのあおり方向での反転回数が奇数である場合に、対称関係を満たす位置から反射面の頂点を中心としてあおり方向正の向きに回転及び前記光軸の方向負の向きのシフトの少なくともいずれかを与えることにより、第1の半面と第2の半面とを非対称とすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a projector according to the present invention includes: (a) a light source device having a light source that emits light source light; and a reflector that emits illumination light by reflecting the light source light on a concave reflecting surface; (B) A light modulation device illuminated by illumination light from the light source device, and (c) a projection optical system that projects image light formed by the light modulation device. In this projector, (d) the projection optical system is arranged with the central axis shifted in the tilt direction with respect to the system optical axis passing through the light modulation device, and (e) the reflector's light source is arranged on the central axis. The reflecting surface is formed of a pair of curved surfaces obtained by dividing one of the elliptical and parabolic quadratic curved surfaces in the direction across the central axis passing through the system optical axis, thereby forming the first and second half surfaces. and, a second half-plane which is arranged on the positive side with respect to the tilt direction, when the number of inversions in the tilt direction from the exit point from the light source device of the illuminating light to the entrance point of the optical modulator is an odd number By applying at least one of rotation in a positive direction and a shift in the negative direction of the optical axis from the position satisfying the symmetry relationship around the vertex of the reflection surface, the first half surface and the second To make it asymmetrical And butterflies.
上記プロジェクタでは、リフレクタの反射面を構成する第1の半面と第2の半面とが、
システム光軸を挟んであおり方向に関して2分され、互いに非対称であるため、光変調装
置をあおり方向に関して非対称に照明するができ、あおり投射において、光変調装置によ
って形成された像光を投射光学系に効率よく入射させることができる。これにより、光の
利用効率が上がり、投射光学系による投射画像の明るさを改善することができる。
In the projector, the first half surface and the second half surface constituting the reflection surface of the reflector are:
Since the system optical axis is sandwiched and the directions are divided into two and are asymmetrical to each other, the light modulator can be illuminated asymmetrically with respect to the tilt direction. In tilt projection, the image light formed by the light modulator is projected into the projection optical system. Can be efficiently incident. Thereby, the utilization efficiency of light can be improved and the brightness of the projected image by the projection optical system can be improved.
また、本発明の具体的な態様として、リフレクタが、楕円型及び放物型の二次曲面いず
れかを中心軸を挟んで2分することによって得た一対の曲面で第1及び第2の半面を形成
し、第1及び第2の半面のうち少なくとも一方に対して、対称関係を満たす位置から反射
面の頂点を中心とする回転及びシステム光軸方向のシフトの少なくともいずれかを与える
ことにより、第1の半面と第2の半面とを非対称とする。この場合、リフレクタは、楕円
型あるいは放物型の二次曲面の中心軸を挟んで2分することによって得た一対の曲面によ
り第1及び第2の半面を形成することで、光変調装置の照明に適した光束形状の照明光形
成が可能である。また、第1及び第2の半面のうち少なくとも一方が、対称関係を満たす
位置から回転あるいはシフトされることで、第1の半面と第2の半面とを互いに非対称と
することができる。
As a specific aspect of the present invention, the reflector includes a pair of curved surfaces obtained by dividing one of the elliptical and parabolic quadratic curved surfaces with the central axis therebetween, and the first and second half surfaces. And at least one of the first half and the second half is provided with at least one of rotation around the vertex of the reflecting surface and a shift in the system optical axis direction from a position satisfying the symmetry relationship, The first half surface and the second half surface are asymmetric. In this case, the reflector forms the first and second half surfaces by a pair of curved surfaces obtained by dividing the elliptical or parabolic quadratic curved surface with the central axis therebetween. Light beam-shaped illumination light suitable for illumination can be formed. Further, at least one of the first and second half faces is rotated or shifted from a position satisfying the symmetry relationship, so that the first half face and the second half face can be asymmetric with respect to each other.
また、本発明の具体的な態様として、第2の半面が、照明光の反転回数が奇数である場
合に、あおり方向に対して正側に配置され、あおり方向正の向きに回転される。この場合
、当該回転により、リフレクタの反射面のうち、あおり方向に対して正側の半面から射出
される照明光がより収束状態に移行し、あおり方向に対応した角度の照射がなされる。
As a specific aspect of the present invention, when the number of inversions of illumination light is an odd number, the second half surface is disposed on the positive side with respect to the tilt direction and rotated in the positive direction of the tilt direction. In this case, illumination light emitted from the half surface on the positive side with respect to the tilt direction among the reflecting surfaces of the reflector is shifted to a more converged state by the rotation, and irradiation with an angle corresponding to the tilt direction is performed.
また、本発明の具体的な態様として、第2の半面が、照明光の反転回数が奇数である場
合に、あおり方向に対して正側に配置され、光軸の方向負の向きにシフトされる。この場
合、当該シフトにより、リフレクタの反射面のうち、あおり方向に対して正側の半面から
射出される照明光がより収束状態に移行し、あおり方向に対応した角度の照射がなされる
。
Further, as a specific aspect of the present invention, when the number of inversions of the illumination light is an odd number, the second half surface is arranged on the positive side with respect to the tilt direction and shifted in the negative direction of the optical axis. The In this case, illumination light emitted from a half surface on the positive side with respect to the tilt direction among the reflecting surfaces of the reflector is shifted to a more converged state by the shift, and irradiation with an angle corresponding to the tilt direction is performed.
また、本発明の具体的な態様として、本発明に係るプロジェクタは、照明光を所定波長
ごとに色光に分離し、各色光を形成する色分離光学系と、色分離光学系からの各色光によ
って照明されて、各色の像光をそれぞれ形成する各色の光変調装置と、各色の像光を合成
する合成光学系と、をさらに備える。この場合、各色の光変調装置を対応する色光で照明
することができ、合成光学系により各色の像光を合成して合成光を形成することで、カラ
ー映像の投射が可能になる。
As a specific aspect of the present invention, a projector according to the present invention includes a color separation optical system that separates illumination light into color light for each predetermined wavelength and forms each color light, and each color light from the color separation optical system. It further includes a light modulation device for each color that is illuminated to form image light of each color, and a combining optical system that combines the image light of each color. In this case, each color light modulation device can be illuminated with the corresponding color light, and color images can be projected by synthesizing the image light of each color by the combining optical system to form the combined light.
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態に係るプロジェクタを説明するための概念図である。本実施形態
におけるプロジェクタ100は、光源装置10と、照明光学系20と、色分離光学系30
と、光変調装置である液晶ライトバルブ40a、40b、40cと、合成光学系であるク
ロスダイクロイックプリズム50と、投射光学系である投射レンズ60とを備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the projector according to the first embodiment. The
And liquid
まず、光源装置10において、光源11は、例えば、高圧水銀ランプなどであり、像光
形成の必要に足る光量を有する略白色の光源光を発生する。リフレクタ12は、当該光源
光を反射により所定の光路方向に折り曲げる凹の反射面RSを有する。反射面RSは、楕
円面の中心軸を挟んで2分することによって得た一対の曲面を第1の半面と第2の半面と
し、これらを互いに非対称に配置したものである。第1及び第2の半面は、システム光軸
OA挟んで2分された構成となっている。
First, in the
本実施形態では、第1の半面を、システム光軸OAに関して反射面RSの下半分(−y
側部分)の領域を占める下半面DSとし、第2の半面を、反射面RSの上半分(+y側部
分)の領域を占める上半面USとする。また、特に本実施形態では、下半面DSを基準位
置から移動させることにより、上述のようなリフレクタ12の反射面RSの非対称形状を
形成させる(詳しくは後述する。)。
In the present embodiment, the first half surface is the lower half (−y of the reflection surface RS with respect to the system optical axis OA).
The lower half surface DS occupying the region of the side portion) is the lower half surface DS, and the second half surface is the upper half surface US occupying the region of the upper half (+ y side portion) of the reflective surface RS. Further, particularly in the present embodiment, the asymmetric shape of the reflection surface RS of the
照明光学系20は、光源光の光束方向を平行化する光平行化手段である平行化レンズ2
2と、光を分割して重畳するためのインテグレータ光学系を構成する一対のフライアイレ
ンズである第1、第2フライアイレンズ23a、23bと、光の偏光方向を揃える偏光変
換素子24と、両フライアイレンズ23a、23bを経た光を重畳させる重畳レンズ25
と、光の光路を折り曲げるミラー26とを備え、これらにより均一化された照明光を形成
する。
The illumination
2, first and second fly-
And a
照明光学系20において、平行化レンズ22は、光源光の光束方向を略平行に変換する
。
In the illumination
第1、第2フライアイレンズ23a、23bは、それぞれマトリックス状に配置された
複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって平行化レンズ22を経た光を分
割して個別に集光・発散させる。偏光変換素子24は、PBSアレイで形成されており、
第1フライアイレンズ23aにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光
に揃える役割を有する。重畳レンズ25は、偏光変換素子24を経た照明光を全体として
適宜収束させて、後段の各色の光変調装置である液晶ライトバルブ40a、40b、40
cに対する重畳照明を可能にする。
The first and second fly-
It has the role of aligning the polarization direction of each partial light beam divided by the first fly-
Enables superimposed illumination for c.
以上の説明からも分かるように、一対の第1、第2フライアイレンズ23a、23bと
、偏光変換素子24と、重畳レンズ25とを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系
30を経て、液晶ライトバルブ40a、40b、40cを特定方向の偏光によって均一に
重畳照明する。尚、照明光学系20から射出される照明光は、ミラー26により光路の方
向が折り曲げられ、色分離光学系30に入射する。
As can be seen from the above description, the illumination light that has passed through the pair of first and second fly-
色分離光学系30は、第1及び第2ダイクロイックミラー31a、31bと、反射ミラ
ー32a、32b、32cと、3つのフィールドレンズ33a、33b、33cとを備え
、照明光学系20により形成された照明光を赤(R)、緑(G)及び青(B)の3色に分
離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ40a、40b、40cへ導く。より
詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー31aは、RGBの3色のうちR光
を透過させG光及びB光を反射する。また、第2ダイクロイックミラー31bは、GBの
2色のうちG光を反射しB光を透過させる。次に、この色分離光学系30において、第1
ダイクロイックミラー31aを透過したR光は、反射ミラー32aを経て入射角度を調節
するためのフィールドレンズ33aに入射する。また、第1ダイクロイックミラー31a
で反射され、さらに、第2ダイクロイックミラー31bでも反射されたG光は、入射角度
を調節するためのフィールドレンズ33bに入射する。さらに、第2ダイクロイックミラ
ー31bを通過したB光は、リレーレンズLL1、LL2及び反射ミラー32b、33c
を経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ33cに入射する。
The color separation
The R light transmitted through the
Then, the G light reflected by the second
Then, the light enters the
液晶ライトバルブ40a、40b、40cは、入射した照明光の空間的強度分布を変調
する非発光型の光変調装置であり、色分離光学系30から射出された各色光に対応してそ
れぞれ照明される3つの液晶パネル41a、41b、41cと、各液晶パネル41a〜4
1cの入射側にそれぞれ配置される3つの第1偏光フィルタ42a〜42cと、各液晶パ
ネル41a〜41cの射出側にそれぞれ配置される3つの第2偏光フィルタ43a〜43
cとを備える。第1ダイクロイックミラー31aを透過したR光は、フィールドレンズ3
3a等を介して液晶ライトバルブ40aに入射し、液晶ライトバルブ40aの液晶パネル
41aを照明する。第1及び第2ダイクロイックミラー31a、31bの双方で反射され
たG光は、フィールドレンズ33b等を介して液晶ライトバルブ40bに入射し、液晶ラ
イトバルブ40bの液晶パネル41bを照明する。第1ダイクロイックミラー31aで反
射され、第2ダイクロイックミラー31bを透過したB光は、フィールドレンズ33c等
を介して液晶ライトバルブ40cに入射し、液晶ライトバルブ40cの液晶パネル41c
を照明する。各液晶パネル41a〜41cは、入射した照明光の空間的強度分布を変調し
、各液晶パネル41a〜41cにそれぞれ入射した3色の光は、各液晶パネル41a〜4
1cに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。この際
、第1偏光フィルタ42a〜42cによって、各液晶パネル41a〜41cに入射する照
明光の偏光方向が調整されるとともに、第2偏光フィルタ43a〜43cによって、各液
晶パネル41a〜41cから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出され
る。以上により、各液晶ライトバルブ40a、40b、40cは、それぞれに対応する各
色の像光を形成する。
The liquid
Three first
c. The R light transmitted through the first
The light enters the liquid crystal
Illuminate. Each of the
Modulation is performed in accordance with a drive signal or an image signal input to 1c as an electrical signal. At this time, the polarization direction of the illumination light incident on the
クロスダイクロイックプリズム50は、各液晶ライトバルブ40a、40b、40cか
らの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム50
は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼
り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜51a、51bが形成されて
いる。一方の第1誘電体多層膜51aは、R光を反射し、他方の第2誘電体多層膜51b
は、B光を反射する。クロスダイクロイックプリズム50は、液晶ライトバルブ40aか
らのR光を誘電体多層膜51aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ4
0bからのG光を誘電体多層膜51a、51bを介して直進・射出させ、液晶ライトバル
ブ40cからのB光を誘電体多層膜51bで反射して進行方向左側に射出させる。このよ
うにして、クロスダイクロイックプリズム50によりR光、G光及びB光が合成され、カ
ラー画像による画像光である合成光が形成される。
The cross
Has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a pair of
Reflects B light. The cross
The G light from 0b goes straight and is emitted through the
投射レンズ60は、クロスダイクロイックプリズム50を経て形成された合成光による
画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン(不図示)上にカラーの画像を投射する。こ
こで、投射レンズ60は、照明光の光軸に対して、中心軸をあおり方向にずらした状態で
配置されており、所謂あおり投射による投射を行う(詳しくは後述する。)。
The
図2は、図1のプロジェクタ100の光路を示す展開図である。尚、図2においては、
例としてR光の光路を示しているが、他色の光路についても同様である。
FIG. 2 is a development view showing an optical path of the
Although the optical path of R light is shown as an example, the same applies to optical paths of other colors.
以下、まず、図2を用いて所謂あおり投射について説明する。投射レンズ60において
、中心軸OBは、投射レンズ60の光軸であり、液晶ライトバルブ40aやクロスダイク
ロイックプリズム50の中心軸に相当するシステム光軸OAに対して紙面上方にずれてい
る。これにより、プロジェクタ100の本体部よりも画面全体が上方即ち+y方向にシフ
トした収差の少ない投射が可能となる。本実施形態では、当該紙面上方の+y方向をもっ
てあおり方向とする。投射レンズ60は、光軸を一致させた複数群のレンズを有し、これ
らの光軸に垂直な方向の全体移動により、当該あおり方向に応じた光軸方向の変更等がな
されるとともに、一部又は全部のレンズの光軸方向の移動により所望のズーム、焦点合わ
せのための調節が適宜行われる。
Hereinafter, first, so-called tilt projection will be described with reference to FIG. In the
次に、図2を用いて本実施形態での照明光について考察する。特に、ここでは光源装置
10から射出される照明光のうち下半分から射出される成分について考察する。つまり、
リフレクタ12の反射面RSを構成する曲面のうち、下半面DSから射出される照明光E
Lについて考察する。尚、ここで、下半面DSは、投射レンズ60におけるあおり方向に
対して負側に配置されており、後述するように、照明光ELの光束は、光路上の結像点に
対応して1回反転している。以下、照明光ELの光路の順に辿る。
Next, the illumination light in this embodiment will be considered using FIG. In particular, a component emitted from the lower half of the illumination light emitted from the
Among the curved surfaces constituting the reflecting surface RS of the
Consider L. Here, the lower half surface DS is arranged on the negative side with respect to the tilting direction in the
光源11から放射状に射出された光源光は、リフレクタ12の反射面RSでの反射によ
りシステム光軸OAに略沿った光路方向に折り曲げられる。この際、照明光全体のうち、
システム光軸OAより下半分の領域を占める照明光が、下半面DSより照明光ELとして
射出される。射出された照明光ELは、図2のように、照明光学系20及び色分離光学系
30を経て液晶ライトバルブ40aに入射する。図2から分かるように、照明光ELは、
光源装置10からの射出箇所から液晶ライトバルブ40aへの入射箇所までの間に、結像
点を有する照明光学系20においてあおり方向について1回反転している。つまり、当該
結像点において、照明光ELを構成する各光束間の上下関係が逆転する。従って、結像点
で当該反転が行われる毎に、照明光EL中の各光束が、あおり方向に対して正側(紙面上
側)寄りになるか、負側になるかが変わる。図2の場合、反転の回数は1回であるから、
照明光ELは、リフレクタ12を射出した状態とは上下方向(即ちあおり方向)について
反転した状態で液晶ライトバルブ40aに入射する。
The light source light emitted radially from the
Illumination light occupying a lower half area from the system optical axis OA is emitted as illumination light EL from the lower half surface DS. The emitted illumination light EL enters the liquid crystal
In the illumination
The illumination light EL is incident on the liquid crystal
図3(a)は、本実施形態におけるリフレクタ12の反射面RSの形状を説明するため
の側断面図である。上述のように、リフレクタ12の反射面RSは、下半面DSを基準位
置から移動させることにより非対称な形状に形成される。
Fig.3 (a) is a sectional side view for demonstrating the shape of the reflective surface RS of the
以下、図3(a)を用いて本実施形態における反射面RSの設計過程について説明する
。まず、システム光軸OAを基準となる対称軸として仮想的な反射面を上下対称に形成す
る。つまり、上半面USに対称な仮想下半面VDSを配置し、これを仮想反射面VSとす
る。ここで、頂点OPを基準として仮想下半面VDSを所定の角度回転させることにより
下半面DSを形成する。より具体的には、例えば、仮想下半面VDSについて、頂点OP
を中心に所定の角度だけ上記あおり方向に対して正の向き、即ち紙面上反時計回りに回転
させ(図中矢印)、当該位置に下半面DSを配置する。これにより、下半面DSと上半面
USとは互いに非対称に配置されるものとなる。リフレクタ12として、反射面RSを用
いた場合、上下対称な仮想反射面VSを用いた場合に比べ、あおり投射を行う本プロジェ
クタ100において、スクリーン(不図示)上における光の照度が上がり、光利用効率が
よくなる。
Hereinafter, the design process of the reflective surface RS in the present embodiment will be described with reference to FIG. First, a virtual reflecting surface is formed vertically symmetrically with the system optical axis OA as a reference symmetry axis. That is, a symmetric virtual lower half surface VDS is arranged on the upper half surface US, and this is defined as a virtual reflection surface VS. Here, the lower half surface DS is formed by rotating the virtual lower half surface VDS by a predetermined angle with respect to the vertex OP. More specifically, for example, for the virtual lower half surface VDS, the vertex OP
Is rotated in a positive direction with respect to the tilt direction by a predetermined angle, that is, counterclockwise on the paper surface (arrow in the figure), and the lower half surface DS is disposed at the position. As a result, the lower half surface DS and the upper half surface US are arranged asymmetrically with respect to each other. When the reflecting surface RS is used as the
図3(b)、(c)は、下半面DSについて対称位置からの移動をしない場合とした場
合とを比較したものである。つまり、図3(b)は、上下に関して対称な仮想反射面VS
を用いた場合、即ち下半面に仮想下半面VDSを用いた比較例の場合の照明光ELによる
液晶ライトバルブ40aへの照射を示している。一方、図3(c)は、本実施形態である
反射面RSを用いた場合、即ち下半面に下半面DSを用いた場合の照明光ELによる液晶
ライトバルブ40aへの照射を示している。両図を比較すると分かるように、下半面DS
を用いた場合のほうが、照明光ELがより発散方向にシフトしており、これによりあおり
方向に対応した角度の照射がなされ、光の利用効率が上がっているものと思われる。尚、
ここでの下半面DSについての移動距離つまり回転角度は、あおりの度合いや光学的設計
等に応じて最適なものを選択すればよい。
FIGS. 3B and 3C compare the case where the lower half surface DS is not moved from the symmetrical position. That is, FIG. 3B shows a virtual reflection surface VS that is symmetrical with respect to the vertical direction.
In other words, the irradiation of the liquid crystal
In the case of using, the illumination light EL is more shifted in the direction of divergence, and as a result, irradiation at an angle corresponding to the tilt direction is performed, and it is considered that the light utilization efficiency is increased. still,
Here, the movement distance, that is, the rotation angle for the lower half surface DS may be selected in accordance with the degree of tilt, optical design, and the like.
また、上述では、頂点OPを中心にした回転により下半面DSを形成したが、下半面D
Sの形成方法はこれに限らない。例えば、照明光ELの液晶ライトバルブ40aへの照射
において、被照射領域の中央付近での照射の滑らかさを保つように、頂点OP近傍即ち上
半面USと下半面DSとの境界においても反射面RSの形状が滑らかさを保つような変形
をしてもよい。つまり、頂点OP近傍での下半面DSの曲率と上半面USの曲率とを揃え
るように適宜変形してもよい。
In the above description, the lower half surface DS is formed by rotation about the vertex OP.
The formation method of S is not restricted to this. For example, in the irradiation of the illumination light EL to the liquid crystal
図4(a)は、本実施形態の変形例についての反射面RSの形状を説明するための側断
面図である。図3(a)では、頂点OPを基準として仮想下半面VDSを回転させること
により下半面DSを形成したが、本変形例では、仮想下半面VDSを紙面右向き、即ちシ
ステム光軸OAの方向正の向きに所定距離平行にシフトさせ(図中矢印)、当該位置に下
半面DSを配置する。これにより、下半面DSと上半面USとは互いに非対称に配置され
るものとなる。図4(a)のリフレクタ12を用いた場合においても、同様に、本プロジ
ェクタ100において、スクリーン(不図示)上における光の照度が上がり、光利用効率
がよくなる。
Fig.4 (a) is a sectional side view for demonstrating the shape of reflective surface RS about the modification of this embodiment. In FIG. 3A, the lower half surface DS is formed by rotating the virtual lower half surface VDS with respect to the vertex OP. However, in this modification, the virtual lower half surface VDS is directed rightward on the paper surface, that is, in the direction of the system optical axis OA. Is shifted in parallel by a predetermined distance (arrow in the figure), and the lower half surface DS is arranged at this position. As a result, the lower half surface DS and the upper half surface US are arranged asymmetrically with respect to each other. Similarly, when the
図4(b)、(c)は、図3(b)、(c)と同様、それぞれ下半面に仮想下半面VD
Sを用いた比較例の場合と下半面DSを用いた実施形態の場合とにおける照明光ELによ
る液晶ライトバルブ40aへの照射を示している。この場合にも、下半面DSを用いた実
施形態の場合のほうが、照明光ELがより発散方向にシフトしている。
4 (b) and 4 (c) are similar to FIGS. 3 (b) and 3 (c), respectively, the virtual lower half surface VD on the lower half surface.
The irradiation to the liquid crystal
〔第2実施形態〕
図5(a)は、第2実施形態に係るプロジェクタに用いるリフレクタの反射面の形状を
説明するための側断面図である。尚、本実施形態においては、リフレクタの反射面形状を
除いてプロジェクタの構造は第1実施形態と同様であるから、プロジェクタ本体について
の説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 5A is a side sectional view for explaining the shape of the reflecting surface of the reflector used in the projector according to the second embodiment. In the present embodiment, since the structure of the projector is the same as that of the first embodiment except for the shape of the reflecting surface of the reflector, the description of the projector body is omitted.
第1実施形態におけるリフレクタ12においては、反射面RSを2分して構成する下半
面DS及び上半面USのうち、下半面DSを基準位置から移動させることにより非対称な
形状を形成したが、本実施形態では、これとは逆に上半面USを基準位置から移動させる
。以下、図5(a)を用いて本実施形態におけるリフレクタ212の反射面RSの設計過
程について説明する。
In the
まず、第1実施形態と同様、システム光軸OAを基準となる対称軸として仮想的な反射
面を上下対称に形成する。つまり、下半面DSに対称な仮想上半面VUSを配置し、これ
を仮想反射面VSとする。ここで、頂点OPを基準として仮想上半面VUSを所定の角度
回転させることにより上半面USを形成する。より具体的には、例えば、仮想上半面VU
Sについて、頂点OPを中心に所定の角度だけ上記あおり方向に対して正の向き、即ち紙
面上反時計回りに回転させ(図中矢印)、当該位置に下半面DSを配置する。これにより
、下半面DSと上半面USとは互いに非対称に配置されるものとなる。リフレクタ212
として、反射面RSを用いた場合、上下対称な仮想反射面VSを用いた場合に比べ、第1
実施形態の場合と同様、光利用効率がよくなる。
First, similarly to the first embodiment, a virtual reflecting surface is formed vertically symmetrically with the system optical axis OA as a reference symmetry axis. That is, a symmetric virtual upper half surface VUS is arranged on the lower half surface DS, and this is set as a virtual reflection surface VS. Here, the upper half surface US is formed by rotating the virtual upper half surface VUS by a predetermined angle with respect to the vertex OP. More specifically, for example, the virtual upper half surface VU
With respect to S, the lower half surface DS is arranged at this position by rotating it in the positive direction with respect to the tilting direction by a predetermined angle around the vertex OP, that is, counterclockwise on the paper (arrow in the figure). As a result, the lower half surface DS and the upper half surface US are arranged asymmetrically with respect to each other.
As described above, when the reflective surface RS is used, the first is higher than when the vertically reflective virtual reflective surface VS is used.
As in the case of the embodiment, the light utilization efficiency is improved.
図5(b)、(c)は、上半面USについて対称位置からの移動をしない場合とした場
合とを比較したものである。つまり、図5(b)は、上下に関して対称な仮想反射面VS
を用いた場合、即ち上半面に仮想上半面VUSを用いた比較例の場合の照明光ELによる
液晶ライトバルブ40aへの照射を示している。一方、図5(c)は、本実施形態である
反射面RSを用いた場合、即ち上半面に上半面USを用いた場合の照明光ELによる液晶
ライトバルブ40aへの照射を示している。両図を比較すると分かるように、上半面US
を用いた場合のほうが、照明光ELがより収束方向にシフトしており、これによりあおり
方向に対応した角度の照射がなされ、光の利用効率が上がっているものと思われる。
FIGS. 5B and 5C compare the case where the upper half surface US is not moved from the symmetrical position. That is, FIG. 5B shows a virtual reflection surface VS that is symmetrical with respect to the vertical direction.
In other words, irradiation of the liquid crystal
In the case of using, the illumination light EL is shifted more in the convergence direction, and thus it is considered that the light is irradiated at an angle corresponding to the tilt direction, and the light use efficiency is improved.
図6(a)は、本実施形態の変形例についての反射面RSの形状を説明するための側断
面図である。図5(a)では、頂点OPを基準として仮想上半面VUSを回転させること
により上半面USを形成したが、本変形例では、仮想上半面VUSを紙面左向き、即ちシ
ステム光軸OAの方向負の向きに所定距離平行にシフトさせ(図中矢印)、当該位置に上
半面USを配置する。これにより、下半面DSと上半面USとは互いに非対称に配置され
るものとなる。図6(a)のリフレクタ212を用いた場合においても、同様に光利用効
率がよくなる。
Fig.6 (a) is a sectional side view for demonstrating the shape of reflective surface RS about the modification of this embodiment. In FIG. 5A, the upper half surface US is formed by rotating the virtual upper half surface VUS with the vertex OP as a reference. However, in this modification, the virtual upper half surface VUS is directed leftward in the drawing, that is, the direction of the system optical axis OA is negative. Is shifted in parallel by a predetermined distance (arrow in the figure), and the upper half surface US is disposed at the position. As a result, the lower half surface DS and the upper half surface US are arranged asymmetrically with respect to each other. Even when the
図6(b)、(c)は、図5(b)、(c)と同様、それぞれ上半面に仮想上半面VU
Sを用いた比較例の場合と下半面USを用いた実施形態の場合とにおける照明光ELによ
る液晶ライトバルブ40aへの照射を示している。この場合にも、上半面USを用いた実
施形態の場合のほうが、照明光ELがより収束方向にシフトしている。
6 (b) and 6 (c) are similar to FIGS. 5 (b) and 5 (c), respectively, the upper half surface is a virtual upper half surface VU.
The irradiation to the liquid crystal
以上本発明に係るプロジェクタについて説明したが、本発明は上記各実施形態に限られ
るものではない。
Although the projector according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば、第1実施形態は、反射面RSの下半面DSを変形するものである一方、第2実
施形態は、反射面RSの上半面USを変形するものであるが、下半面DS及び上半面US
の双方とも変形又は移動させてもよい。つまり、例えば、下半面DSについては、図3(
a)のように、頂点OPを基準として仮想下半面VDSを回転させることにより形成する
一方、上半面USについては、図6(a)のように、仮想上半面VUSを紙面左向き、即
ちシステム光軸OAの方向負の向きに所定距離平行にシフトさせることにより形成しても
よい。また、図3(a)及び図5(a)のように、下半面DSと上半面USとを、頂点O
Pを基準としてそれぞれ回転させてもよい。
For example, the first embodiment deforms the lower half surface DS of the reflecting surface RS, while the second embodiment deforms the upper half surface US of the reflecting surface RS, but the lower half surface DS and the upper half surface. US
Both may be deformed or moved. That is, for example, for the lower half surface DS, FIG.
As shown in FIG. 6A, the virtual lower half surface VDS is formed by rotating the virtual lower half surface VDS with the vertex OP as a reference. It may be formed by shifting the direction of the axis OA in the negative direction in parallel by a predetermined distance. Further, as shown in FIGS. 3A and 5A, the lower half surface DS and the upper half surface US are connected to the vertex O.
Each may be rotated with P as a reference.
また、例えば、第1実施形態において下半面DSを基準位置から回転させる際、所定の
角度だけ上記あおり方向に対して正の向き、即ち紙面上反時計回りに回転させている。し
かし、回転の方向は、あおりの方向だけに対応させるのではなく、この他の要件に応じて
も適宜変更される。例えば、図2では、光源装置10からの射出箇所から液晶ライトバル
ブ40aへの入射箇所までの間において照明光ELが1回反転している。従って、この場
合、上述したように照明光ELの光束の状態は、液晶ライトバルブ40aにおいてあおり
方向に関して逆転している。同様に、当該反転の回数が奇数回のときは、当該回転方向は
上述の場合と同じ照明光ELの光束状態を形成する一方、照明光の反転の回数が偶数回の
ときは、奇数回のときとは逆方向になる。従って、プロジェクタ100に用いる光学系で
の照明光の反転回数によっても各半面DS、USを回転させるべき方向を変更する必要が
ある。尚、このように照明光の反転回数に応じて移動方向を定めることは、回転による変
形の場合に限らず、図4(a)や図6(a)のように各半面US、DSを平行にシフトさ
せる方向についても同様である。
Further, for example, when the lower half surface DS is rotated from the reference position in the first embodiment, the lower half surface DS is rotated in a positive direction with respect to the tilt direction by a predetermined angle, that is, counterclockwise on the paper surface. However, the direction of rotation does not correspond only to the tilt direction, but can be changed as appropriate according to other requirements. For example, in FIG. 2, the illumination light EL is inverted once between the emission position from the
また、この他に、反射面RSの形成の前提として、上記実施形態では、いずれも曲面の
形状を楕円型としているが、この他にも例えば、放物型の二次曲面であってもよい。
In addition, as a premise for forming the reflection surface RS, in the above-described embodiments, the curved surface has an elliptical shape. However, for example, a parabolic quadratic curved surface may be used. .
さらに、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可
能である。
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
上記実施形態のプロジェクタ100では、光源11の例として高圧水銀ランプを用いて
いるが、高圧水銀ランプの代わりに、メタルハライドランプ等他のランプを用いることも
できる。
In the
また、上記実施形態では、透過型のプロジェクタに本発明を適用した場合の例について
説明したが、本発明は、反射型プロジェクタにも適用することが可能である。ここで、「
透過型」とは、液晶パネル等を含むライトバルブが光を透過するタイプであることを意味
しており、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味してい
る。反射型プロジェクタの場合、ライトバルブは液晶パネルのみによって構成することが
可能であり、一対の偏光板は不要である。なお、光変調装置は液晶パネル等に限られず、
例えばマイクロミラーを用いた光変調装置であってもよい。
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a transmissive projector has been described. However, the present invention can also be applied to a reflective projector. here,"
“Transmission type” means that the light valve including the liquid crystal panel is a type that transmits light, and “reflection type” means that the light valve is a type that reflects light. Yes. In the case of a reflection type projector, the light valve can be constituted only by a liquid crystal panel, and a pair of polarizing plates is unnecessary. The light modulation device is not limited to a liquid crystal panel or the like,
For example, a light modulation device using a micromirror may be used.
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェ
クタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがある
が、図1に示すプロジェクタ100の構成は、いずれにも適用可能である。
Further, as the projector, there are a front projector that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear projector that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. The configuration can be applied to both.
100…プロジェクタ、 10…光源装置、 11…光源、 12、212…リフレク
タ、 20…照明光学系、 30…色分離光学系、 40a、40b、40c…液晶ライ
トバルブ、 50…クロスダイクロイックプリズム、 60…投射レンズ、 RS…反射
面、 DS…下半面、 US…上半面
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記光源装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された像光を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタであって、
前記投射光学系は、前記光変調装置を通るシステム光軸に対してあおり方向に中心軸をずらして配置され、
中心軸に配置された前記光源に対して、前記リフレクタの反射面は、楕円型及び放物型の二次曲面いずれかを前記システム光軸を通る中心軸を挟んで前記あおり方向に2分することによって得た一対の曲面で第1及び第2の半面を形成し、前記あおり方向に対して正側に配置された前記第2の半面が、前記照明光の前記光源装置からの射出箇所から前記光変調装置への入射箇所までの前記あおり方向での反転回数が奇数である場合に、対称関係を満たす位置から前記反射面の頂点を中心としてあおり方向正の向きに回転及び前記光軸の方向負の向きのシフトの少なくともいずれかを与えることにより、前記第1の半面と前記第2の半面とを非対称とすることを特徴とするプロジェクタ。 A light source device comprising: a light source that emits light source light; and a reflector that emits illumination light by reflecting the light source light on a concave reflecting surface;
A light modulation device illuminated by illumination light from the light source device;
A projection optical system that projects the image light formed by the light modulation device;
A projector comprising:
The projection optical system is arranged by shifting the central axis in the tilt direction with respect to the system optical axis passing through the light modulation device,
For the light source arranged on the central axis, the reflecting surface of the reflector bisects either the elliptical or parabolic quadratic curved surface in the tilt direction across the central axis passing through the system optical axis forming a first and second half of a pair of curved surfaces obtained by the second half-plane which is arranged on the positive side with respect to the tilt direction, the exit point from the light source device of the illuminating light And when the number of inversions in the tilt direction from the incident position to the light modulation device is an odd number, rotation from the position satisfying the symmetry relationship to the positive direction of the tilt direction around the vertex of the reflecting surface and the optical axis of by providing at least one of direction negative direction of the shift, the first half and the second half and the characterized in that the asymmetrical to Help projector.
前記色分離光学系からの各色光によって照明されて、各色の像光をそれぞれ形成する各色の前記光変調装置と、
前記各色の像光を合成する合成光学系と、
をさらに備えることを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。 A color separation optical system for separating the illumination light into colored light for each predetermined wavelength and forming each colored light;
The light modulation device for each color that is illuminated by each color light from the color separation optical system to form image light of each color;
A synthesis optical system for synthesizing the image lights of the respective colors;
The projector according to claim 1, further comprising:
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