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JP2004038086A - projector - Google Patents

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JP2004038086A
JP2004038086A JP2002198623A JP2002198623A JP2004038086A JP 2004038086 A JP2004038086 A JP 2004038086A JP 2002198623 A JP2002198623 A JP 2002198623A JP 2002198623 A JP2002198623 A JP 2002198623A JP 2004038086 A JP2004038086 A JP 2004038086A
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JP
Japan
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light
rod integrator
integrator
rod
scr
Prior art date
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Application number
JP2002198623A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Akiyama
秋山 光一
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Abstract

【課題】ロッドインテグレータを備えたプロジェクタにおいて、光の利用効率を容易に向上させる。
【解決手段】集光光を射出する光源装置と、光入射面が前記集光光の集束位置近傍に配置され、前記光源装置から射出された光の照度分布を均一化して光射出面から射出するためのロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータから射出される光が入射し、該光を、与えられた画像信号に応じて反射して画像を表す画像光として射出する反射型光変調装置と、前記ロッドインテグレータから射出される光を、前記反射型光変調装置に導くためのリレー光学系とを備える。前記ロッドインテグレータは、前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の前記光射出面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角を、前記光源装置から射出される集光光の前記光入射面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角よりも小さくするための傾斜角変更部を備える。
【選択図】    図1
An object of the present invention is to easily improve light use efficiency in a projector including a rod integrator.
A light source device that emits condensed light, and a light incident surface is disposed near a converging position of the condensed light, the illuminance distribution of light emitted from the light source device is made uniform, and the light is emitted from a light exit surface. A rod-type integrator, and a reflection-type light modulation device that receives light emitted from the rod integrator, reflects the light according to a given image signal, and emits the light as image light representing an image. A relay optical system for guiding light emitted from the rod integrator to the reflection type light modulation device. The rod integrator sets a maximum inclination angle of light emitted from the light exit surface of the rod integrator with respect to a central axis perpendicular to the light exit surface, perpendicularly to the light incident surface of the condensed light emitted from the light source device. And a tilt angle changing unit for making the tilt angle smaller than the maximum tilt angle with respect to the central axis.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を投写表示するプロジェクタ(投写型表示装置)に関し、特に、光の照度分布を均一にすることが可能なロッドインテグレータを備えたプロジェクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プロジェクタでは、光源装置(照明光学系)から射出された光(照明光)によって、光変調装置(電気光学装置とも呼ぶ。)の光入射面(光照射面とも呼ぶ。)が照明される。光変調装置の光入射面から入射した光は、画像信号(画像情報)に応じて変調され、光変調装置から画像を表す画像光として射出される。そして、光変調装置から射出された画像光を、投写光学系を介してスクリーン上に投写することにより画像が表示される。
【0003】
光変調装置としては、変調した画像光が反射光として光入射面から射出するタイプの反射型光変調装置と、変調した画像光が透過光として光入射面と反対側の光射出面から射出するタイプの透過型光変調装置とがある。反射型光変調装置の例としては、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD、TI社の商標)のようなマイクロミラー型光変調装置(反射方向制御型光変調装置)や、反射型液晶パネル等があげられる。透過型光変調装置の例としては、透過型液晶パネルがあげられる。なお、DMDは、液晶パネルに比べて光照射面に照射された光の利用効率が高い。
【0004】
1つの光変調装置を利用するプロジェクタ(「単板式プロジェクタ」とも呼ばれる。)では、例えば、次のようにしてカラー表示を実現することができる。すなわち、照明光を赤(R)、緑(G)、青(B)の3原色に対応する3つの色フィルタを有するカラーホイールに入射させて、照明光に含まれるRGB3原色の光を順に循環的に透過して射出させる。光変調装置の光入射面には、カラーホイールから射出された3原色の光が順に照射される。光変調装置では、光入射面から順に入射する光を、その光の色に対応する色信号に基づいて変調することにより、それぞれの色信号に対応する色成分の画像光を生成する。生成された各色の画像光の表す画像(以下、「色成分画像」とも呼ぶ。)を順に投写する。順に投写された3つの色成分画像は、人間の目の残像効果によって合成されて1つのカラー画像として見えることになる。
【0005】
なお、このように、RGB3原色の光に対応する色成分画像を順に表示させることによるカラー画像の表示を、「時分割表示」あるいは「フィールドシーケンシャル表示」とも呼ぶ。
【0006】
ここで、上記フィールドシーケンシャル表示の場合、カラーホイールを透過できない色の光が無駄となる。例えば、R光が透過されるときにはG光及びB光が、G光が透過されるときにはB光及びR光が、B光が透過されるときにはR光及びG光が無駄になる。このため、光源装置から射出された光が照明光として十分に利用されず利用効率の点で問題がある。
【0007】
このような問題を解決して光の利用効率を向上させる方法が、SOCIETY FOR INFORMATION DISPLAY 2001 INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPERS・Volume XXXII(page 1076 )に記載されたSequential Color Recaptureand Dynamic Filtering: A Method of Scrolling Color(D. Scott Dewald, Steven M. Penn, and Michael Davis)で提案されている。
【0008】
図6は、上記文献において説明されているSCR(Sequential Color Recapture)技術を用いたプロジェクタの要部を示す概略平面図である。このプロジェクタ1000(以下、「SCRプロジェクタ」と呼ぶ。)は、光源装置100と、SCR用のロッドインテグレータ200(以下、「SCRインテグレータ」と呼ぶ。)と、SCR用のカラーホイール300(以下、「SCRホイール」と呼ぶ。)と、リレー光学系400と、反射ミラー500と、フィールドレンズ600と、DMD700と、投写レンズ(投写光学系)800とを、システム光軸1000axに沿って順に配置して構成されている。
【0009】
光源装置100は、回転楕円面形状の反射面を有する楕円リフレクタ110と、メタルハライドランプや高圧水銀灯などの高圧放電灯が利用される光源ランプ120とで構成される。なお、光源装置100の中心軸100axおよびSCRインテグレータ200の中心軸200axは、システム光軸1000axに一致するように配置されている。光源ランプ120は、楕円リフレクタ110の第1焦点F1に配置され、光源装置100から射出される光は、楕円リフレクタ110の第2焦点F2で集束する集光光となる。SCRインテグレータ200は、その光入射面202の中心(中心軸200ax上の点)が楕円リフレクタ110の第2焦点F2となるように配置される。このような構成とすることにより、光源装置100から射出された集光光を、SCRインテグレータ200の光入射面202から内部に効率よく入射するようにすることができる。なお、光源装置としては、回転放物面形状の反射面を有するリフレクタを有するものを用いるようにしてもよい。ただし、この場合、射出される光が略平行な光となるため、光を集光するためにレンズを用いる必要がある。
【0010】
SCRインテグレータ200の光入射面202から内部に入射した光は、内部で反射しながら光射出面204から射出される。SCRインテグレータ200は、内部で反射を繰り返すことにより、光入射面202から入射した光の照度分布が一様でない場合においても、照度分布が一様な光に変換して光射出面から射出する機能を有している。
【0011】
図7は、SCRインテグレータ200を示す説明図である。図7(B)はSCRインテグレータ200の平面図を示し、図7(A)は光入射面202側の側面図を示し、図7(C)は光射出面204側の側面図を示している。SCRインテグレータ200は、光入射面202および光射出面204が略矩形状の輪郭を有する四角柱状の透光性ロッドである。
【0012】
このSCRインテグレータ200は、内部全体が透光性部材で形成されており、光入射面202から入射した光を、ロッド側面の境界における媒質の屈折率の差による内部全反射により光射出面204へ導き、光射出面204から射出される光の照度分布をほぼ均一化する機能を有している。
【0013】
光射出面204の輪郭形状は、通常、DMD700の光入射面を照明する光の照明効率を考慮して、この光入射面に相似な形状とされる。例えば、DMD700の光入射面のアスペクト比(縦横比)は、約4:3あるいは約16:9であるので、光射出面204の輪郭形状も同様に約4:3あるいは約16:9となるように構成されている。
【0014】
なお、SCRインテグレータとしては、ライトトンネルとも呼ばれる内側面が反射面で覆われた中空のロッドインテグレータを用いることも可能である。すなわち、このSCRインテグレータとしては、少なくとも、光入射面から入射した光の照度分布が一様でない場合においても、その光を反射させながら光射出面に導き、光の照度分布が一様な光に変換して光射出面から射出する機能を有しているロッドインテグレータであればよい。
【0015】
SCRインテグレータ200の光入射面202の外側には、光入射面202と接する側を反射面とする反射ミラー206が形成されている。この反射ミラー206には、光入射面202に垂直な中心軸200axを中心とする円系の開口部206aが形成されている。開口部206aを通過する光のみが光入射面202からSCRインテグレータ200の内部に入射可能である。
【0016】
開口部206aの大きさは、光源装置100からSCRインテグレータ200内に入射させる光の入射効率と、後述する反射ミラー206における光の反射効率とを考慮して適宜設定される。通常、開口部206aの開口径は、反射ミラー206の長手方向の大きさに対して1/3程度の大きさに設定される。
【0017】
反射ミラー206は、開口部206aに対応する部分を除く光入射面202上にアルミニウム膜、銀膜等を形成することにより形成される。また、誘電体多層膜(コールドミラー等)を蒸着することによっても形成可能である。また、ESRフィルム(3M社製)を貼り付けることによっても形成可能である。なお、平板状の透明体(例えばガラス板)にアルミニウム膜、銀膜、誘電体多層膜、ESRフィルム等を選択的に形成したものを、光入射面202に近接配置したり、貼り合わせたりすることも可能である。
【0018】
図6のSCRインテグレータ200の光射出面204から射出された光は、SCRホイール300に入射する。
【0019】
図8は、SCRホイール300を示す説明図である。SCRホイール300は、回転軸320を中心に図示しないモータによって回転可能に構成された円板状のフィルタ面310を有している。フィルタ面310には、R(赤),G(緑),B(青)それぞれの色フィルタの境界線(図中実線で示す曲線)が、フィルタ面310上における回転軸320上の中心点を中心にアルキメデスのスパイラルを形成するように配列形成されている。R,G,Bそれぞれの色フィルタは、それぞれ対応する色光を透過し、他の色光を反射するフィルタである。これらの色フィルタは、それぞれ対応するダイクロイック膜をフィルタ面310上にコーティングすることにより形成される。
【0020】
SCRホイール300は、フィルタ面310がSCRインテグレータ200の光射出面204に平行に近接配置される。
【0021】
SCRインテグレータ200の光射出面204から射出される光は、図8に破線で示したように、ある時間タイミングにおいて複数の色フィルタに入射し、それぞれ対応する色光のみを透過し、他の色光を反射する。
【0022】
図9は、SCRホイール300で反射された光について示す説明図である。例えば、SCRインテグレータ200の光射出面204から射出されてSCRホイール300のフィルタ面310上に形成されたR光透過フィルタ310Rに入射した光のうち、R光は透過され、G光およびB光は反射されて光射出面204からSCRインテグレータ200の内部に再び入射する。
【0023】
この反射されたG光およびB光(以下、「GB光」と呼ぶ。)は、SCRインテグレータ200の内部で反射を繰り返しながら光入射面202の方向へ戻る。光入射面202上には、反射ミラー206が形成されているので、光入射面202に到達したGB光は、反射ミラー206の開口部206aを通過する一部のGB光を除いて反射ミラー206で反射される。
【0024】
反射ミラー206で反射されたGB光はSCRインテグレータ200の内部を反射しながら光射出面204の方向へ進み、光射出面204から射出されて、再度SCRホイール300に入射する。再度SCRホイール300に入射したGB光が、透過可能な色フィルタ、例えば、G光ならばG光透過フィルタ310G、B光ならばB光透過フィルタ310Bに入射した場合には、SCRホイール300を通過して照明光として利用可能となる、一方、再度SCRホイール300に入射したGB光は、透過不可のフィルタ、すなわち、R光透過フィルタ310Rに入射した場合には、再び反射されて、透過可能なフィルタに入射して有効な光として利用されるまでSCRインテグレータ200内を繰り返し往復することになる。
【0025】
なお、上述の説明は最初にR光フィルタ310Rに入射する光の場合を例に説明しているが、他のG光透過フィルタ310GあるいはB光透過フィルタ310Bに最初に入射する光においても同様である。
【0026】
以上説明したように、SCRプロジェクタ1000では、SCRホイール300で反射されて有効に利用されなかった光を再利用することが可能となる。従って、フィールドシーケンシャル表示において発生していたカラーホイールによる光の無駄を抑制して、光源装置100から射出された光を効率良く利用することが可能である。なお、このように光を再利用する技術を、「SCR技術」と呼んでいる。
【0027】
図6のリレー光学系400は、SCRホイール300を通過したSCRインテグレータ200の光射出面204における光の像を、DMD700の光入射面702を少なくとも含む領域上で所定の結像倍率で結像する機能を有しており、少なくとも1以上のレンズにより構成することができる。
【0028】
ここで、SCRホイール300のフィルタ面310はSCRインテグレータ200の光射出面204に近接配置されているので、リレー光学系400は、SCRホイール300を通過した光の像を所定の結像倍率で結像すると考えてもよい。なお、照明領域として結像される像(以下、「照明領域の像」とも呼ぶ。)の大きさ(横方向または縦方向の大きさ)DAは、SCRインテグレータ200の光射出面の大きさ(横方向または縦方向の大きさ)をDIとし、結像倍率をksとすると、以下の式で表される。
【0029】
DA=DI・ks …(1)
【0030】
なお、所定の結像倍率ksは、DMD700の光照射面を効率よく照明するように、照明領域の像の大きさ(横方向または縦方向の大きさ)DAが光入射面702の大きさにほぼ等しくなるように設定される。通常、結像倍率ksは、約1.5倍〜約2.5倍の範囲で設定される。
【0031】
反射ミラー500は、リレー光学系400から射出された光がフィールドレンズ600を介してDMD700に入射するように反射する。
【0032】
DMD700は、光入射面702から入射する光を、与えられた画像信号(画像情報)に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像光を投写レンズ800の方向に射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置(マイクロミラー型光変調装置)である。DMD700の光入射面702から射出される画像光は、フィールドレンズ600及び投写レンズ800を介して投写される。これにより、画像光の表す画像が投写表示される。
【0033】
なお、反射ミラー500からDMD700までのシステム光軸1000axは、DMD700の上述の反射方向を制御する機能上の制約のために、DMD700から投写レンズ800までのシステム光軸1000axに対して所定の傾きを有することが要求される。このため、反射ミラー500は、リレー光学系400から射出される光の中心軸を反射して、DMD700から投写レンズ800までのシステム光軸1000axに対して所定の傾きを有するように配置されている。ただし、反射ミラー500は、光源装置100からリレー光学系400までの光学系の配置によっては、省略することも可能である。また、反射ミラー500は、必ずしも1枚である必要はなく、複数枚の反射ミラーを組み合わせて構成することも可能である。
【0034】
ここで、「DMD700の光入射面702」は、照射された光を画像光として利用可能な領域、すなわち、上述の各画素に対応するマイクロミラーが形成されている領域を示す。
【0035】
また、「所定の傾き」は、利用するデバイスに応じて適宜決定されものであり、以下の説明では特に問題ではないため、説明を省略する。
【0036】
ところで、図10は、DMD700の光入射面702を少なくとも含む領域上で結像される光の像を模式的に示す説明図である。SCRインテグレータ200の光射出面204から射出される光は、図8に破線で示したように、あるタイミングにおいて複数の色フィルタに入射する。従って、SCRホイール300を通過して結像される光の像は、図10に示すように、R,G,Bの複数の色光の領域に区分される。また、SCRホイール300の回転に応じて、各色フィルタの境界は放射方向に移動するので、これに応じて、SCRホイール300を通過した結像される光の像において、R,G,Bの複数の色光に区分されている領域のパターンは、例えば、図10(A)および(B)に示すように、例えば、表示タイミングT=0における状態から、表示タイミングT=1における状態へと変化する。なお、表示タイミングとは、表示画像のデータを更新する単位時間を示している。
【0037】
従って、ある表示タイミングにおいて、DMD700の各画素には、その画素に照射されている光の色に応じた色成分画像に相当する画像信号を供給する必要がある。照明される光の色のパターンは、例えば、SCRホイールの回転に応じて変化するようにSCRホイール300上に設けられた図示しない基準点の位置に応じて一義的に決定することが可能である。図示しない画像処理回路では、この基準点の位置を観測することにより対応する光の色のパターン情報を求めて、このパターン情報に応じて各画素の画像信号を生成して、DMD700に供給する。
【0038】
以上のようにして、SCRプロジェクタ1000では、各画素に、照射される光の色に応じた色成分画像を表示する。そして、表示された各画素の色成分画像が人間の目の残像効果によって合成されて1つのカラー画像として見えることになる。
【0039】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、SCRインテグレータ200の光入射面202近傍で結像される光源ランプ120のアーク像(以下、「2次光源像」と呼ぶ)の大きさは、以下のように決定される。すなわち、光源ランプ120のアーク像の大きさ(横方向または縦方向の大きさ)をDsとし、2次光源像の大きさ(横方向または縦方向の大きさ)をDiとし、楕円リフレクタ110の第1および第2焦点距離をf1,f2とすると、2次光源像の大きさDiは、以下の式で表される。
【0040】
Di=Ds・f2/f1 …(2)
【0041】
このアーク像の大きさDsは、有限の大きさを有しているため、上記(2)式からわかるように、2次光源像の大きさも有限の大きさを有している。このため、反射ミラー206の開口部206aの大きさよりも2次光源像の大きさDiの方が大きくなる場合もある。
【0042】
光源装置100から射出された集光光を効率よく利用するためには、2次光源像の大きさDiが反射ミラー206の開口部206aの大きさよりも小さくなるようにすることが好ましい。上記(2)式からわかるように、2次光源像の大きさを小さくするのは、第1焦点距離f1を大きくする、または、第2焦点距離f2を小さくすることにより可能である。しかしながら、このように単純に2次光源像を小さくしただけでは、以下の問題点がある。
【0043】
図11は、2次光源像を小さくした場合の問題点について示す説明図である。図11(A)は、SCRプロジェクタ1000の照明光学系部分を拡大してい示している。図11(A)に示すように、光源装置100の楕円リフレクタ110の第1焦点距離をf1、第2焦点距離をf2とする。2次光源像の大きさDiは、上記(2)式で表される。また、光源装置100から射出された集光光の中心軸100ax(光源装置100の中心軸)に対する最大傾斜角(以下、単に「入射角」と呼ぶ。)をθiとし、SCRインテグレータ200の光射出面204から射出される光の、中心軸100axに対する最大傾斜角(以下、単に「射出角」と呼ぶ。)をθoとする。射出角θoはほぼ入射角θiに等しくなる。なお、SCRインテグレータ200の中心軸200ax(光入射面202および光射出面204に垂直な中心軸)は、光源装置100の中心軸100axに一致している。
【0044】
図11(B)は、図11(A)における光源装置100を、光源装置100の楕円リフレクタ110よりも短い第2焦点距離f2’(<f2)を有する楕円リフレクタ110’を有する光源装置100’に置き換えた場合を示している。
【0045】
図11(B)の場合における2次光源像の大きさDi’は以下の式で表される。
【0046】
Di’=Ds・f2’/f1 …(3)
【0047】
また、光源装置100’から射出された集光光の入射角をθi’とし、SCRインテグレータ200の光射出面204から射出される光の射出角をθo’とする。射出角θo’はほぼ入射角θi’に等しくなる。
【0048】
図11(B)の場合、上記(2)式および(3)式を比較すればわかるように、f2’<f2によりDi’<Diとなって、2次光源像の大きさを小さくすることは可能である。
【0049】
しかしながら、図11(B)における楕円リフレクタ110’の開口面の大きさが図11(A)における楕円リフレクタ110の開口面の大きさに等しいとすると、θi’>θiとなり、これに応じてθo’>θoとなる。このため、SCRインテグレータ200から射出される光を効率よく利用するためには、図11(B)におけるリレー光学系400’の大きさLd’(レンズ口径)は、図11(A)におけるリレー光学系400のレンズ口径Ldに比べて大きくする必要がある。すなわち、単純に2次光源像の大きさを小さくする場合には、レンズ口径が大きなリレー光学系が必要となる。しかしながら、レンズ口径が大きなリレー光学系には、収差等の問題や製造コストの問題が発生する場合がある。
【0050】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、光の照度分布を均一にすることが可能なロッドインテグレータを備えたプロジェクタにおいて、光の利用効率を容易に向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。
【0051】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明は、画像を投写するプロジェクタであって、
集光光を射出する光源装置と、
光入射面が前記集光光の集束位置近傍に配置され、前記光源装置から射出された光の照度分布を均一化して光射出面から射出するためのロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータから射出される光が入射し、該光を、与えられた画像信号に応じて反射して画像を表す画像光として射出する反射型光変調装置と、前記ロッドインテグレータから射出される光を、前記反射型光変調装置に導くためのリレー光学系と、を備え、
前記ロッドインテグレータは、前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の前記光射出面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角を、前記光源装置から射出される集光光の前記光入射面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角よりも小さくするための傾斜角変更部を備えることを特徴とする。
【0052】
本発明のプロジェクタでは、ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の光射出面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角を、光源装置から射出される集光光の光入射面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角よりも小さくすることができるので、従来例で説明したように、リレー光学系のレンズ口径を大きくすることなく、光源ランプのアークの像を小さくすることができる。これにより、光源装置から射出される光の利用効率を容易に向上させることが可能である。
【0053】
ここで、前記傾斜角変更部は凹レンズによって容易に構成することができる。
【0054】
なお、前記ロッドインテグレータは、内部が中空で、両端部に、それぞれ前記光入射面に相当する入射開口面と前記光射出面に相当する射出開口面を有し、前記内部の内側面に反射面を有している柱状の中空ロッドであって、入射開口面から入射した光を前記内側面で反射させながら前記射出開口面へ導き、該射出開口面から射出される光の照度分布をほぼ均一化する中空ロッドを含み、前記入射開口面を有する端部に前記凹レンズが設けられていることが好ましい。
【0055】
あるいは、前記ロッドインテグレータは、内部全体が透光性部材で形成された柱状のロッドであって、前記ロッドの光入射面から入射した光を、内部の媒質と外部の媒質との屈折率の差による内部全反射により光射出面へ導き、該光射出面から射出される光の照度分布をほぼ均一化するロッドを含み、前記ロッドの光入射面近傍に前記凹レンズが設けられているものも好ましい。
【0056】
上記どちらのロッドインテグレータであっても、ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の最大傾斜角を、前記光源装置から射出される集光光の最大傾斜角よりも小さくすることが容易である。
【0057】
なお、上記プロジェクタにおいて、
さらに、前記ロッドインテグレータの光射出面に近接して配置され、所望の色光を透過し他の色光を反射する反射型色フィルタが、前記ロッドインテグレータから射出された光を複数の色光に区分して透過するようにスパイラル状に複数形成され、前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の中心軸に略平行な回転軸を中心に回転することにより、透過する光に含まれる複数の色光の区分領域が循環的に変化するように構成されているカラーホイールを備えており、前記凹レンズの凹面は、前記光源装置から射出される集光光の中心軸を略中心とする部分に設けられており、
前記ロッドインテグレータは、さらに、前記凹レンズの近傍に設けられた反射ミラーであって、前記凹レンズの凹面に対応する部分に開口を有し、該開口の外周側に、前記カラーホイールで反射され、前記ロッドインテグレータ内を前記光射出面側から前記光入射面側に戻る光を反射する反射面を有する反射ミラーを備えることも可能である。
【0058】
上記構成にすれば、SCR技術を利用したプロジェクタにおいて本発明を適用することが可能となる。
【0059】
なお、前記反射ミラーは、前記凹レンズの前記射出開口面側を向く面上に形成されることが好ましい。
【0060】
こうすれば、反射ミラーが凹レンズの前記射出開口面側を向く面上に形成されない場合に比べて、ロッドインテグレータにおける光の損失を抑制することが可能である。
【0061】
また、本発明は、所定の領域を照明する照明光学系であって、
集光光を射出する光源装置と、
光入射面が前記集光光の集束位置近傍に配置され、前記光源装置から射出された光の照度分布を均一化して光射出面から射出するためのロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光を前記所定の領域に導くためのリレー光学系と、を備え、
前記ロッドインテグレータは、前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の前記光射出面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角を、前記光源装置から射出される集光光の前記光入射面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角よりも小さくするための傾斜角変更部を備えることを特徴とする。
【0062】
上記発明の照明光学系を、プロジェクタに適用すれば、上記発明のプロジェクタを構成することが可能である。
【0063】
【発明の実施の形態】
A.実施例:
図1は、本発明の実施例に係るSCRプロジェクタを示す概略平面図である。このSCRプロジェクタ1000Aは、従来例で説明したSCRプロジェクタ1000(図6)のSCRインテグレータ200をSCRインテグレータ200Aに置き換えた点、および、光源装置100を光源装置100’(図11)に相当する光源装置100Aに置き換えた点を除いて同じ構成を有している。なお、反射ミラー500を除く各構成要素100A,200A,300,400,600,700,800は、SCRプロジェクタに最低限必要な構成要素を示しており、各構成要素間に反射ミラーやレンズ等の種々の光学要素を適宜配置することが可能である。各構成要素の機能は従来例と全く同じであるので、以下では、SCRインテグレータ200Aについて特に説明を加える。
【0064】
図2は、SCRインテグレータ200Aを示す説明図である。図2(A)の斜視図に示すように、SCRインテグレータ200Aは、内部が中空で、両端部が開口されており、両端部の輪郭が略矩形状を有する柱状の中空ロッド210を有している。
【0065】
中空の内側面全体には反射ミラーが形成されている。この反射ミーは、アルミニウム膜、銀膜等により形成される。また、誘電体多層膜(コールドミラー等)を蒸着することによっても形成可能である。また、ESRフィルム(3M社製)を貼り付けることによっても形成可能である。
【0066】
この中空ロッド210は、一方の端部の開口面から入射した光を、内側面で反射させながら他方の端部の開口面に導き、他方の端部の開口面から射出される光の照度分布をほぼ均一化する機能を有している。この中空ロッド210は、従来例におけるSCRインテグレータ200(図6)に含まれている透光性ロッドと同様の機能を有している。
【0067】
中空ロッド210の開口された一方の端部が光入射面212に相当し、他方の端部が光射出面214に相当する。光入射面212に相当する一方の端部には、図2(B)に示すように、凹レンズ220がはめ込まれている。
【0068】
凹レンズ220において、中空ロッド210から外側を向く一方の面222には凹面222aが形成されており、内側を向く他方の面224には反射ミラー230が形成されている。この反射ミラー230は、従来例のSCRインテグレータ200(図7)における反射ミラー206に相当する。凹面222aは、凹レンズ220の一方の面222において、光入射面212および光射出面214に垂直なSCRインテグレータ200Aの中心軸200Aaxを中心とする一部分に形成されている。反射ミラー230において、凹レンズ220の凹面222aに対応する部分には、反射ミラー206の開口部206aと同様に、図示しない開口部が形成されている。なお、反射ミラー230が形成されている面において、反射ミラー230の開口部に対応する部分に凹面を形成するようにしてもよい。また、反射ミラー230を、凹面222aが形成されている側の面222に形成するようにしてもよい。
【0069】
図3は、SCRインテグレータ200Aの機能を示す説明図である。光源装置100Aから射出される集光光は、上記課題で説明した光源装置100’を用いた場合(図11)と同様に、光源装置100を用いた場合の入射角θiよりも大きな入射角θi’で、凹レンズ220の凹面222aを介してSCRインテグレータ200Aの内部に入射する。
【0070】
凹レンズ220は、光を発散させる働き、すなわち、いわゆる負のレンズパワーを有しているので、凹レンズ220を介して内部に入射される光の最大傾斜角θp(以下、「内部入射角」と呼ぶ。)を入射角θi’よりも小さくすることができる。従って、凹レンズの特性を適切に選択することにより、内部入射角θpを、従来例のSCRプロジェクタ1000のように光源装置100を用いた場合における入射角θi(図11)にほぼ等しくすることが可能である。一般に、中空ロッド210への入射角と射出角は等しいので、本例における射出角θo’を、従来例のSCRプロジェクタ1000における入射角θiにほぼ等しくすることができ、また、射出角θo(図11)にほぼ等しくできる。従って、課題で説明したように、2次光源像の大きさを小さくするために、レンズ口径の大きなリレー光学系を用いる必要がない。さらに、内部入射角θpを入射角θiよりも小さくするようにすれば、より小さなレンズ口径のリレー光学系を利用することができ、装置の小型化を図ることも可能となる。なお、この凹レンズ220が本発明の傾斜角変更部に相当する。
【0071】
また、光源装置100Aは、従来例の光源装置100の楕円リフレクタ110の第2焦点距離f2よりも短い第2焦点距離f2’を有する楕円リフレクタ110’を用いて構成されているので、SCRインテグレータ200Aの光入射面近傍で結像される2次光源像の大きさDi’を、従来例の光源装置100における2次光源像の大きさDiよりも小さくすることができる。これにより、SCRインテグレータ200Aに入射する光の効率を向上させることが可能である。
【0072】
以上説明したように、本実施例のプロジェクタ1000Aでは、SCRインテグレータ200Aを用いることにより、従来例のプロジェクタ1000のリレー光学系400をそのまま利用することができるので、課題で説明したレンズ口径の大きなリレー光学系を用いる必要があるという問題を解決して、光の利用効率を容易に向上させることが可能となる。そして、均一でより明るい画像の投写表示を容易に実現することができる。
【0073】
B.変形例:
なお、本発明は上記の実施例や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。
【0074】
B1.変形例1:
図4は、変形例としてのSCRインテグレータ200Bを示す概略斜視図である。
【0075】
このSCRインテグレータ200Bは、実施例におけるSCRインテグレータ200A(図2)のような中空ロッド210ではなく、従来例におけるSCRインテグレータ200のような内部全体が透光性部材で形成されたロッド210B(透光性ロッド)の光入射面212B上に、傾斜角変更部としての凹レンズ220(図2)を反射ミラー230が形成されている面で貼り合わせた構成を有している。
【0076】
本変形例のSCRインテグレータ200Bを、実施例のSCRインテグレータ200Aと置き換えても、実施例と同様の作用・効果を得ることができる。
【0077】
B2.変形例2:
図5は、他の変形例としてのSCRインテグレータ200Cを示す説明図である。
【0078】
このSCRインテグレータ200Cは、図5(A)の概略斜視図に示すように、透光性ロッド210Cの光入射面212C上に、反射ミラー206に相当する反射ミラー230Cが形成された構成を有している。このSCRインテグレータ200Cの構成は、従来例のSCRインテグレータ200(図2)と基本的に同様な構成を有しているが、以下に示す点を除いてでSCRインテグレータ200と異なっている。
【0079】
図5(B)は、図5(A)に一点鎖線で示すようにSCRインテグレータ200Cを切断し、矢印A方向に向いて見た概略切断面を示している。この概略切断面に示すように、透光性ロッド210Cは、屈折率n2の透光性部材で形成され、両面が凹面形状を有する部分210Ca(以下、「凹面形状部分」と呼ぶ。)と、凹面形状部分210Caを挟み、屈折率n1の透光性部材で形成された2つの部分210Cb,210Ccで、凹面に対応する面が凹面の曲率にほぼ等しい凸面を有している部分(以下、「凸面形状部分」と呼ぶ。)とが互いに貼り合わされた構成を有している。
【0080】
凹面形状部分210Caの屈折率n2は、2つの凸面形状部分210Cb,210Ccの屈折率n1よりも大きい。これにより、凹面形状部分210Caは凹レンズとして機能し、この凹面形状部分210Caに入射して射出される光の最大傾斜角θ2は、入射する光の最大傾斜角θ1よりも小さくすることができる。この凹面形状部分210Caが本発明の傾斜角変更部に相当する。
【0081】
従って、本変形例のSCRインテグレータ200Cも、実施例におけるSCRインテグレータ200Aや変形例のSCRインテグレータ200Bと同様であり、実施例のSCRインテグレータ200Aと置き換えても、同様の作用・効果を得ることができる。
【0082】
B3.変形例3:
上記実施例および変形例1では、光入射面側に凹レンズが形成されている構成を示しているが、光射出面側に凹レンズが形成されている構成とすることも可能である。なお、この場合には、凹レンズの面上に形成されている反射ミラーを光入射面上に形成する必要がある。
【0083】
B4.変形例4:
上記実施例では、反射型光変調装置としてDMDを備えているプロジェクタを例に説明しているが、例えば、1つの反射型液晶パネルを備えるプロジェクタにも本発明を適用することが可能であり、種々の反射型変調装置を利用したプロジェクタにも本発明を適用することが可能である。
【0084】
B5.変形例5:
上記実施例では、SCR技術を利用したプロジェクタを例に説明しているが、これを利用しないプロジェクタにも本発明を適用することが可能である。SCR技術を用いないプロジェクタの場合には、実施例や変形例におけるSCRインテグレータの光入射面側に形成されている反射ミラーを省略することができる。また、凹レンズとしては、凹面が形成されている面の一部分ではなく前面に凹面が形成されてものを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るSCRプロジェクタを示す概略平面図である。
【図2】SCRインテグレータ200Aを示す説明図である。
【図3】SCRインテグレータ200Aの機能を示す説明図である。
【図4】変形例としてのSCRインテグレータ200Bを示す概略斜視図である。
【図5】他の変形例としてのSCRインテグレータ200Cを示す説明図である。
【図6】SCR技術を用いたプロジェクタの要部を示す概略平面図である。
【図7】SCRインテグレータ200を示す説明図である。
【図8】SCRホイール300を示す説明図である。
【図9】SCRホイール300で反射された光について示す説明図である。
【図10】DMD700の光入射面702を少なくとも含む領域上で結像される光の像を模式的に示す説明図である。
【図11】2次光源像を小さくした場合の問題点について示す説明図である。
【符号の説明】
1000…プロジェクタ(SCRプロジェクタ)
1000A…プロジェクタ(SCRプロジェクタ)
1000ax…システム光軸
100…光源装置
100’…光源装置
100A…光源装置
100ax…中心軸
110…楕円リフレクタ
120…光源ランプ
110’…楕円リフレクタ
200…ロッドインテグレータ(SCRインテグレータ)
200ax…中心軸
202…光入射面
204…光射出面
206…反射ミラー
200A…ロッドインテグレータ(SCRインテグレータ)
200Aax…中心軸
210…中空ロッド
212…光入射面
214…光射出面
220…凹レンズ
222,224…面
222a…凹面
230…反射ミラー
200B…ロッドインテグレ−タ(SCRインテグレータ)
210B…透光性ロッド
212B…光入射面
214B…光射出面
200C…ロッドインテグレ−タ(SCRインテグレータ)
200Cax…中心軸
210C…透光性ロッド
212C…光入射面
214C…光射出面
210Ca…凹面形状部
210Cb、210Cc…凸面形状部
230C…反射ミラー
300…SCRホイール(SCR用のカラーホイール)
310…フィルタ面
310R…R光透過フィルタ
310G…G光透過フィルタ
310B…B光透過フィルタ
320…回転軸
400…リレー光学系
400ax…中心軸
500…反射ミラー
600…フィールドレンズ
600ax…中心軸
700…DMD
700ax…中心軸
702…光入射面
800…投写レンズ(投写光学系)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projector (projection display device) for projecting and displaying an image, and more particularly, to a projector including a rod integrator that can make the illuminance distribution of light uniform.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a projector, light (illumination light) emitted from a light source device (illumination optical system) illuminates a light incident surface (also referred to as a light irradiation surface) of a light modulation device (also referred to as an electro-optical device). . Light incident from the light incident surface of the light modulation device is modulated according to an image signal (image information), and is emitted from the light modulation device as image light representing an image. Then, an image is displayed by projecting the image light emitted from the light modulation device onto a screen via a projection optical system.
[0003]
As the light modulation device, a reflection type light modulation device of a type in which modulated image light is emitted as reflected light from a light incident surface, and a modulated image light is emitted as transmitted light from a light emission surface opposite to the light incident surface. There is a type of transmission type light modulator. Examples of the reflection type light modulator include a micromirror type light modulator (reflection direction control type light modulator) such as a digital micromirror device (DMD, a trademark of TI), a reflection type liquid crystal panel, and the like. can give. An example of the transmission type light modulation device is a transmission type liquid crystal panel. Note that the DMD has a higher use efficiency of light applied to a light irradiation surface than a liquid crystal panel.
[0004]
In a projector using one light modulation device (also referred to as a “single-panel projector”), for example, color display can be realized as follows. That is, the illumination light is made incident on a color wheel having three color filters corresponding to the three primary colors of red (R), green (G), and blue (B), and the light of the three primary colors RGB included in the illumination light is sequentially circulated. And let it pass through. The light of the three primary colors emitted from the color wheel is sequentially applied to the light incident surface of the light modulator. The light modulation device modulates light sequentially incident from a light incident surface based on a color signal corresponding to the color of the light, thereby generating image light of a color component corresponding to each color signal. An image represented by the generated image light of each color (hereinafter, also referred to as a “color component image”) is sequentially projected. The three color component images projected in order are combined by the afterimage effect of the human eye, and appear as one color image.
[0005]
The display of the color image by sequentially displaying the color component images corresponding to the light of the three primary colors RGB is also referred to as “time-division display” or “field sequential display”.
[0006]
Here, in the case of the field sequential display, light of a color that cannot be transmitted through the color wheel is wasted. For example, G light and B light are wasted when R light is transmitted, B light and R light are transmitted when G light is transmitted, and R light and G light are wasted when B light is transmitted. For this reason, light emitted from the light source device is not sufficiently used as illumination light, and there is a problem in utilization efficiency.
[0007]
A method of solving such a problem and improving the light use efficiency is described in SOCITY FOR INFORMATION DISPLAY 2001 INTERNATIONAL SYMPOSIUM DIGEST OF TECHNICAL PAPERS / Volume / Reagent / Replacement / Reagent / Replacement / Release. Color (D. Scott Dewald, Steven M. Penn, and Michael Davis).
[0008]
FIG. 6 is a schematic plan view showing a main part of a projector using the SCR (Sequential Color Recovery) technology described in the above-mentioned document. The projector 1000 (hereinafter, referred to as “SCR projector”) includes a light source device 100, a rod integrator 200 for SCR (hereinafter, referred to as “SCR integrator”), and a color wheel 300 for SCR (hereinafter, “SCR integrator”). An SCR wheel is called.), A relay optical system 400, a reflection mirror 500, a field lens 600, a DMD 700, and a projection lens (projection optical system) 800 are sequentially arranged along the system optical axis 1000ax. It is configured.
[0009]
The light source device 100 includes an elliptical reflector 110 having a spheroidal reflective surface, and a light source lamp 120 using a high-pressure discharge lamp such as a metal halide lamp or a high-pressure mercury lamp. The central axis 100ax of the light source device 100 and the central axis 200ax of the SCR integrator 200 are arranged so as to coincide with the system optical axis 1000ax. The light source lamp 120 is disposed at the first focal point F1 of the elliptical reflector 110, and the light emitted from the light source device 100 becomes condensed light that is focused at the second focal point F2 of the elliptical reflector 110. The SCR integrator 200 is arranged such that the center of the light incident surface 202 (point on the central axis 200ax) is the second focal point F2 of the elliptical reflector 110. With such a configuration, the condensed light emitted from the light source device 100 can efficiently enter the inside from the light incident surface 202 of the SCR integrator 200. As the light source device, a light source device having a reflector having a paraboloidal reflecting surface may be used. However, in this case, since the emitted light is substantially parallel light, it is necessary to use a lens to collect the light.
[0010]
Light that has entered the inside from the light incident surface 202 of the SCR integrator 200 is emitted from the light exit surface 204 while being internally reflected. The SCR integrator 200 has a function of converting the light incident on the light incident surface 202 into uniform light and emitting the light from the light exit surface even when the illuminance distribution of the light incident on the light incident surface 202 is not uniform by repeating reflection inside. have.
[0011]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the SCR integrator 200. 7B shows a plan view of the SCR integrator 200, FIG. 7A shows a side view on the light incident surface 202 side, and FIG. 7C shows a side view on the light exit surface 204 side. . The SCR integrator 200 is a square rod-shaped translucent rod having a light incident surface 202 and a light exit surface 204 having a substantially rectangular outline.
[0012]
The SCR integrator 200 is entirely formed of a translucent member, and transmits the light incident from the light incident surface 202 to the light exit surface 204 by total internal reflection due to the difference in the refractive index of the medium at the boundary between the rod side surfaces. It has a function of guiding and substantially uniforming the illuminance distribution of light emitted from the light exit surface 204.
[0013]
The contour shape of the light exit surface 204 is usually similar to the light entrance surface in consideration of the illumination efficiency of light for illuminating the light entrance surface of the DMD 700. For example, since the aspect ratio (aspect ratio) of the light incident surface of the DMD 700 is about 4: 3 or about 16: 9, the contour shape of the light exit surface 204 is also about 4: 3 or about 16: 9. It is configured as follows.
[0014]
In addition, as the SCR integrator, a hollow rod integrator, which is also called a light tunnel and whose inner surface is covered with a reflection surface, can be used. In other words, even when the illuminance distribution of the light incident from the light incident surface is not uniform, the SCR integrator guides the light to the light exit surface while reflecting the light, so that the light has a uniform illuminance distribution. Any rod integrator having a function of converting the light and emitting the light from the light emission surface may be used.
[0015]
Outside the light incidence surface 202 of the SCR integrator 200, a reflection mirror 206 having a side in contact with the light incidence surface 202 as a reflection surface is formed. The reflective mirror 206 has a circular opening 206 a centered on a central axis 200 ax perpendicular to the light incident surface 202. Only light passing through the opening 206a can enter the inside of the SCR integrator 200 from the light incident surface 202.
[0016]
The size of the opening 206a is appropriately set in consideration of the efficiency of light incident from the light source device 100 into the SCR integrator 200 and the efficiency of light reflection by the reflecting mirror 206 described later. Normally, the opening diameter of the opening 206a is set to about 1 / of the size of the reflection mirror 206 in the longitudinal direction.
[0017]
The reflection mirror 206 is formed by forming an aluminum film, a silver film, and the like on the light incident surface 202 except for a portion corresponding to the opening 206a. It can also be formed by depositing a dielectric multilayer film (such as a cold mirror). Also, it can be formed by attaching an ESR film (manufactured by 3M). It is to be noted that a material obtained by selectively forming an aluminum film, a silver film, a dielectric multilayer film, an ESR film, or the like on a flat transparent body (eg, a glass plate) is disposed close to the light incident surface 202 or bonded. It is also possible.
[0018]
Light emitted from the light exit surface 204 of the SCR integrator 200 shown in FIG. 6 enters the SCR wheel 300.
[0019]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the SCR wheel 300. The SCR wheel 300 has a disk-shaped filter surface 310 that is configured to be rotatable around a rotation shaft 320 by a motor (not shown). On the filter surface 310, the boundary lines (curves shown by solid lines in the figure) of the respective color filters of R (red), G (green), and B (blue) are positioned at the center point on the rotation axis 320 on the filter surface 310. They are arranged so as to form an Archimedes spiral at the center. Each of the R, G, and B color filters is a filter that transmits the corresponding color light and reflects the other color light. These color filters are formed by coating the corresponding dichroic films on the filter surface 310, respectively.
[0020]
The SCR wheel 300 has a filter surface 310 disposed close to and parallel to the light exit surface 204 of the SCR integrator 200.
[0021]
The light emitted from the light emission surface 204 of the SCR integrator 200 enters a plurality of color filters at a certain timing as shown by a broken line in FIG. 8, transmits only the corresponding color light, and transmits the other color light. reflect.
[0022]
FIG. 9 is an explanatory diagram showing light reflected by the SCR wheel 300. For example, among the light emitted from the light emission surface 204 of the SCR integrator 200 and incident on the R light transmission filter 310R formed on the filter surface 310 of the SCR wheel 300, R light is transmitted, and G light and B light are transmitted. The light is reflected and reenters the inside of the SCR integrator 200 from the light exit surface 204.
[0023]
The reflected G light and B light (hereinafter referred to as “GB light”) return to the light incident surface 202 while repeating reflection inside the SCR integrator 200. Since the reflection mirror 206 is formed on the light incident surface 202, the GB light that has reached the light incident surface 202 excludes a part of the GB light that passes through the opening 206a of the reflection mirror 206. Is reflected by
[0024]
The GB light reflected by the reflection mirror 206 travels toward the light exit surface 204 while reflecting inside the SCR integrator 200, exits from the light exit surface 204, and enters the SCR wheel 300 again. When the GB light that has entered the SCR wheel 300 again enters a transmissible color filter, for example, the G light transmission filter 310G for G light and the B light transmission filter 310B for B light, it passes through the SCR wheel 300. On the other hand, the GB light that has re-entered the SCR wheel 300 can be used as illumination light. When the GB light has entered the non-transmittable filter, that is, the R light transmission filter 310R, it is reflected again and can be transmitted. The light reciprocates in the SCR integrator 200 until it enters the filter and is used as effective light.
[0025]
Although the above description has been made by taking as an example the case of light that first enters the R light filter 310R, the same applies to light that first enters the other G light transmission filter 310G or B light transmission filter 310B. is there.
[0026]
As described above, in the SCR projector 1000, it is possible to reuse the light reflected by the SCR wheel 300 and not effectively used. Therefore, it is possible to efficiently use the light emitted from the light source device 100 while suppressing the waste of light due to the color wheel, which is generated in the field sequential display. The technique of reusing light in this way is called "SCR technique".
[0027]
6 forms an image of light on the light exit surface 204 of the SCR integrator 200 that has passed through the SCR wheel 300 at a predetermined imaging magnification on a region including at least the light incident surface 702 of the DMD 700. It has a function and can be constituted by at least one or more lenses.
[0028]
Here, since the filter surface 310 of the SCR wheel 300 is disposed close to the light exit surface 204 of the SCR integrator 200, the relay optical system 400 forms an image of the light passing through the SCR wheel 300 at a predetermined imaging magnification. You can think of it as an image. The size (horizontal or vertical size) DA of an image formed as an illumination area (hereinafter, also referred to as an “image of an illumination area”) is equal to the size of the light exit surface of the SCR integrator 200 ( Assuming that DI is the size in the horizontal or vertical direction and ks is the imaging magnification, it is expressed by the following equation.
[0029]
DA = DI · ks (1)
[0030]
The predetermined imaging magnification ks is set such that the size (horizontal or vertical size) of the image of the illumination area DA is equal to the size of the light incident surface 702 so that the light irradiation surface of the DMD 700 is efficiently illuminated. They are set to be approximately equal. Usually, the imaging magnification ks is set in a range of about 1.5 to about 2.5 times.
[0031]
The reflection mirror 500 reflects the light emitted from the relay optical system 400 so as to enter the DMD 700 via the field lens 600.
[0032]
The DMD 700 reflects image light representing an image in the direction of the projection lens 800 by reflecting light incident from the light incident surface 702 on a micromirror corresponding to each pixel according to a given image signal (image information). This is a reflection direction control type optical modulator (micromirror type optical modulator) having a function of emitting light. Image light emitted from the light incident surface 702 of the DMD 700 is projected via the field lens 600 and the projection lens 800. Thus, the image represented by the image light is projected and displayed.
[0033]
Note that the system optical axis 1000ax from the reflection mirror 500 to the DMD 700 has a predetermined inclination with respect to the system optical axis 1000ax from the DMD 700 to the projection lens 800 due to the restriction on the function of controlling the above-described reflection direction of the DMD 700. It is required to have. Therefore, the reflection mirror 500 is arranged so as to reflect the central axis of the light emitted from the relay optical system 400 and have a predetermined inclination with respect to the system optical axis 1000ax from the DMD 700 to the projection lens 800. . However, the reflection mirror 500 can be omitted depending on the arrangement of the optical system from the light source device 100 to the relay optical system 400. Further, the number of the reflecting mirrors 500 is not necessarily one, and a plurality of reflecting mirrors can be combined.
[0034]
Here, the “light incident surface 702 of the DMD 700” indicates a region where the irradiated light can be used as image light, that is, a region where the micro mirror corresponding to each pixel described above is formed.
[0035]
In addition, the “predetermined inclination” is appropriately determined according to a device to be used, and is not a problem in the following description, and thus the description is omitted.
[0036]
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing an image of light formed on a region including at least the light incident surface 702 of the DMD 700. The light emitted from the light exit surface 204 of the SCR integrator 200 enters a plurality of color filters at a certain timing as shown by a broken line in FIG. Therefore, an image of light formed by passing through the SCR wheel 300 is divided into a plurality of R, G, and B color light regions as shown in FIG. In addition, since the boundaries of the color filters move in the radial direction in accordance with the rotation of the SCR wheel 300, a plurality of R, G, and B light beams are formed in the image of the light that has passed through the SCR wheel 300. For example, as shown in FIGS. 10A and 10B, the pattern of the area divided into the color light changes from the state at the display timing T = 0 to the state at the display timing T = 1, for example. . The display timing indicates a unit time for updating data of a display image.
[0037]
Therefore, at a certain display timing, it is necessary to supply each pixel of the DMD 700 with an image signal corresponding to a color component image corresponding to the color of light applied to the pixel. For example, the color pattern of the light to be illuminated can be uniquely determined according to the position of a reference point (not shown) provided on the SCR wheel 300 so as to change in accordance with the rotation of the SCR wheel. . An image processing circuit (not shown) obtains pattern information of a corresponding light color by observing the position of the reference point, generates an image signal of each pixel according to the pattern information, and supplies the image signal to the DMD 700.
[0038]
As described above, in the SCR projector 1000, a color component image corresponding to the color of the irradiated light is displayed on each pixel. Then, the displayed color component images of the respective pixels are combined by the afterimage effect of the human eye, and thus appear as one color image.
[0039]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the size of the arc image of the light source lamp 120 (hereinafter, referred to as “secondary light source image”) formed near the light incident surface 202 of the SCR integrator 200 is determined as follows. That is, the size of the arc image of the light source lamp 120 (the size in the horizontal or vertical direction) is Ds, the size of the secondary light source image (the size in the horizontal or vertical direction) is Di, and the size of the elliptical reflector 110 is Assuming that the first and second focal lengths are f1 and f2, the size Di of the secondary light source image is represented by the following equation.
[0040]
Di = Ds · f2 / f1 (2)
[0041]
Since the size Ds of the arc image has a finite size, the size of the secondary light source image also has a finite size as can be seen from the above equation (2). Therefore, the size Di of the secondary light source image may be larger than the size of the opening 206a of the reflection mirror 206.
[0042]
In order to efficiently use the condensed light emitted from the light source device 100, it is preferable that the size Di of the secondary light source image be smaller than the size of the opening 206a of the reflection mirror 206. As can be seen from the above equation (2), the size of the secondary light source image can be reduced by increasing the first focal length f1 or decreasing the second focal length f2. However, simply reducing the size of the secondary light source image has the following problems.
[0043]
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a problem when the secondary light source image is reduced. FIG. 11A shows the illumination optical system portion of the SCR projector 1000 in an enlarged manner. As shown in FIG. 11A, the first focal length of the elliptical reflector 110 of the light source device 100 is f1, and the second focal length is f2. The size Di of the secondary light source image is represented by the above equation (2). The maximum inclination angle (hereinafter, simply referred to as “incident angle”) of the condensed light emitted from the light source device 100 with respect to the central axis 100ax (the central axis of the light source device 100) is θi, and the light emission of the SCR integrator 200 is performed. The maximum inclination angle of the light emitted from the surface 204 with respect to the central axis 100ax (hereinafter, simply referred to as “emission angle”) is θo. The exit angle θo is substantially equal to the incident angle θi. The central axis 200ax of the SCR integrator 200 (the central axis perpendicular to the light incident surface 202 and the light exit surface 204) coincides with the central axis 100ax of the light source device 100.
[0044]
FIG. 11B illustrates a light source device 100 ′ having an elliptical reflector 110 ′ having a second focal length f2 ′ (<f2) shorter than the elliptical reflector 110 of the light source device 100 in FIG. 11A. Is shown.
[0045]
The size Di ′ of the secondary light source image in the case of FIG. 11B is represented by the following equation.
[0046]
Di ′ = Ds · f2 ′ / f1 (3)
[0047]
Further, the incident angle of the condensed light emitted from the light source device 100 ′ is θi ′, and the emission angle of the light emitted from the light emission surface 204 of the SCR integrator 200 is θo ′. The exit angle θo ′ is substantially equal to the incident angle θi ′.
[0048]
In the case of FIG. 11B, as can be seen by comparing the above equations (2) and (3), the size of the secondary light source image is reduced by satisfying Di ′ <Di by f2 ′ <f2. Is possible.
[0049]
However, assuming that the size of the opening surface of the elliptical reflector 110 ′ in FIG. 11B is equal to the size of the opening surface of the elliptical reflector 110 in FIG. 11A, θi ′> θi, and accordingly θo. '> Θo. For this reason, in order to efficiently use the light emitted from the SCR integrator 200, the size Ld '(lens diameter) of the relay optical system 400' in FIG. It needs to be larger than the lens diameter Ld of the system 400. That is, if the size of the secondary light source image is simply reduced, a relay optical system having a large lens aperture is required. However, a relay optical system having a large lens aperture may have problems such as aberrations and manufacturing costs.
[0050]
The present invention has been made to solve the above-described problem in the related art, and easily improves the light use efficiency in a projector including a rod integrator that can make the illuminance distribution of light uniform. The aim is to provide a technology that can.
[0051]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to solve at least a part of the problems described above, the present invention is a projector that projects an image,
A light source device for emitting condensed light,
A rod integrator is provided in which a light incident surface is disposed near a converging position of the condensed light, and a rod integrator for uniformizing the illuminance distribution of light emitted from the light source device and emitting the light from the light emitting surface.
Light emitted from the rod integrator is incident, and the light is emitted from the rod integrator, reflecting the light according to a given image signal and emitting the reflected light as image light representing an image; A relay optical system for guiding to the reflection type light modulation device,
The rod integrator sets a maximum inclination angle of light emitted from the light exit surface of the rod integrator with respect to a central axis perpendicular to the light exit surface, perpendicularly to the light incident surface of the condensed light emitted from the light source device. And a tilt angle changing unit for making the tilt angle smaller than the maximum tilt angle with respect to the central axis.
[0052]
In the projector according to the aspect of the invention, the maximum inclination angle of the light emitted from the light exit surface of the rod integrator with respect to the central axis perpendicular to the light exit surface is set to the central axis perpendicular to the light entrance surface of the condensed light emitted from the light source device. Can be made smaller than the maximum inclination angle with respect to, and as described in the conventional example, the arc image of the light source lamp can be reduced without increasing the lens aperture of the relay optical system. This makes it possible to easily improve the utilization efficiency of light emitted from the light source device.
[0053]
Here, the inclination angle changing unit can be easily formed by a concave lens.
[0054]
Note that the rod integrator has a hollow interior, and has, at both ends, an entrance opening surface corresponding to the light entrance surface and an exit opening surface corresponding to the light exit surface, and a reflection surface on the inner side surface of the interior. A hollow rod having a shape, and guiding the light incident from the entrance opening surface to the exit opening surface while reflecting the light on the inner side surface, so that the illuminance distribution of the light exiting from the exit opening surface is substantially uniform. It is preferable that the concave lens is provided at an end having the entrance opening surface, the hollow lens including a hollow rod to be formed.
[0055]
Alternatively, the rod integrator is a columnar rod formed entirely of a translucent member, and converts the light incident from the light incident surface of the rod into a refractive index difference between the internal medium and the external medium. It is also preferable that the rod includes a rod for guiding the light emitted from the light exit surface to the light exit surface by total internal reflection of the rod to substantially uniform the illuminance distribution of light emitted from the light exit surface, and the concave lens is provided near the light incident surface of the rod. .
[0056]
In any of the rod integrators described above, it is easy to make the maximum inclination angle of the light emitted from the light exit surface of the rod integrator smaller than the maximum inclination angle of the condensed light emitted from the light source device. .
[0057]
In the above projector,
Further, a reflection type color filter which is disposed close to the light exit surface of the rod integrator and transmits desired color light and reflects other color light, divides the light emitted from the rod integrator into a plurality of color lights. A plurality of color lights included in the transmitted light are formed in a spiral shape so as to be transmitted, and are rotated around a rotation axis substantially parallel to a central axis of the light emitted from the light exit surface of the rod integrator. The segmented area includes a color wheel configured to change cyclically, and the concave surface of the concave lens is provided at a portion substantially centered on the central axis of the condensed light emitted from the light source device. Yes,
The rod integrator is a reflection mirror further provided in the vicinity of the concave lens, has an opening in a portion corresponding to the concave surface of the concave lens, is reflected by the color wheel on the outer peripheral side of the opening, It is also possible to provide a reflection mirror having a reflection surface for reflecting light returning from the light exit surface side to the light incident surface side in the rod integrator.
[0058]
According to the above configuration, the present invention can be applied to a projector using the SCR technology.
[0059]
In addition, it is preferable that the reflection mirror is formed on a surface of the concave lens facing the exit opening surface.
[0060]
In this case, it is possible to suppress the loss of light in the rod integrator as compared with the case where the reflection mirror is not formed on the surface of the concave lens facing the exit opening side.
[0061]
Further, the present invention is an illumination optical system for illuminating a predetermined area,
A light source device for emitting condensed light,
A rod integrator is provided in which a light incident surface is disposed near a converging position of the condensed light, and a rod integrator for uniformizing the illuminance distribution of light emitted from the light source device and emitting the light from the light emitting surface.
A relay optical system for guiding light emitted from the light exit surface of the rod integrator to the predetermined region,
The rod integrator sets a maximum inclination angle of light emitted from the light exit surface of the rod integrator with respect to a central axis perpendicular to the light exit surface, perpendicularly to the light incident surface of the condensed light emitted from the light source device. And a tilt angle changing unit for making the tilt angle smaller than the maximum tilt angle with respect to the central axis.
[0062]
If the illumination optical system of the invention is applied to a projector, the projector of the invention can be configured.
[0063]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A. Example:
FIG. 1 is a schematic plan view showing an SCR projector according to an embodiment of the present invention. This SCR projector 1000A is different from the conventional example in that the SCR integrator 200 of the SCR projector 1000 (FIG. 6) is replaced with an SCR integrator 200A, and the light source device 100 is equivalent to the light source device 100 ′ (FIG. 11). It has the same configuration except that it has been replaced with 100A. The components 100A, 200A, 300, 400, 600, 700, and 800 except for the reflection mirror 500 indicate the minimum components required for the SCR projector, and include a reflection mirror and a lens between the components. Various optical elements can be appropriately arranged. Since the function of each component is exactly the same as that of the conventional example, the SCR integrator 200A will be particularly described below.
[0064]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the SCR integrator 200A. As shown in the perspective view of FIG. 2A, the SCR integrator 200A has a hollow hollow rod 210 having a hollow interior, open ends at both ends, and a substantially rectangular outline at both ends. I have.
[0065]
A reflection mirror is formed on the entire hollow inner surface. This reflection mesh is formed by an aluminum film, a silver film, or the like. It can also be formed by depositing a dielectric multilayer film (such as a cold mirror). Also, it can be formed by attaching an ESR film (manufactured by 3M).
[0066]
The hollow rod 210 guides the light incident from the opening surface at one end to the opening surface at the other end while reflecting the light on the inner surface, and the illuminance distribution of the light emitted from the opening surface at the other end. Has a function of substantially uniformity. This hollow rod 210 has the same function as the translucent rod included in the conventional SCR integrator 200 (FIG. 6).
[0067]
One open end of the hollow rod 210 corresponds to the light incident surface 212, and the other end corresponds to the light exit surface 214. As shown in FIG. 2B, a concave lens 220 is fitted in one end corresponding to the light incident surface 212.
[0068]
In the concave lens 220, a concave surface 222a is formed on one surface 222 facing outward from the hollow rod 210, and a reflection mirror 230 is formed on the other surface 224 facing inward. The reflection mirror 230 corresponds to the reflection mirror 206 in the conventional SCR integrator 200 (FIG. 7). The concave surface 222a is formed on one surface 222 of the concave lens 220 at a part centered on the central axis 200Aax of the SCR integrator 200A perpendicular to the light incident surface 212 and the light exit surface 214. In the reflection mirror 230, an opening (not shown) is formed in a portion corresponding to the concave surface 222 a of the concave lens 220, similarly to the opening 206 a of the reflection mirror 206. In addition, on the surface on which the reflection mirror 230 is formed, a concave surface may be formed at a portion corresponding to the opening of the reflection mirror 230. Further, the reflection mirror 230 may be formed on the surface 222 on which the concave surface 222a is formed.
[0069]
FIG. 3 is an explanatory diagram showing functions of the SCR integrator 200A. The condensed light emitted from the light source device 100A has an incident angle θi that is larger than the incident angle θi when the light source device 100 is used, as in the case of using the light source device 100 ′ described in the above-described problem (FIG. 11). ', The light enters the inside of the SCR integrator 200A via the concave surface 222a of the concave lens 220.
[0070]
Since the concave lens 220 has a function of diverging light, that is, has a so-called negative lens power, the maximum inclination angle θp of the light incident inside via the concave lens 220 (hereinafter, referred to as “internal incident angle”) .) Can be made smaller than the incident angle θi ′. Accordingly, by appropriately selecting the characteristics of the concave lens, the internal incident angle θp can be made substantially equal to the incident angle θi (FIG. 11) when the light source device 100 is used as in the conventional SCR projector 1000. It is. In general, the incident angle to the hollow rod 210 and the exit angle are equal, so that the exit angle θo ′ in this example can be made substantially equal to the incident angle θi in the conventional SCR projector 1000, and the exit angle θo (FIG. It can be almost equal to 11). Therefore, as described in the problem, there is no need to use a relay optical system having a large lens diameter in order to reduce the size of the secondary light source image. Further, if the internal incident angle θp is made smaller than the incident angle θi, a relay optical system having a smaller lens diameter can be used, and the size of the apparatus can be reduced. Note that the concave lens 220 corresponds to the tilt angle changing unit of the present invention.
[0071]
Further, since the light source device 100A is configured using the elliptical reflector 110 ′ having the second focal length f2 ′ shorter than the second focal length f2 of the elliptical reflector 110 of the light source device 100 of the conventional example, the SCR integrator 200A Can be made smaller than the size Di of the secondary light source image in the light source device 100 of the conventional example. As a result, it is possible to improve the efficiency of light incident on the SCR integrator 200A.
[0072]
As described above, in the projector 1000A of this embodiment, the relay optical system 400 of the projector 1000 of the conventional example can be used as it is by using the SCR integrator 200A. The problem that an optical system needs to be used can be solved, and the light use efficiency can be easily improved. In addition, a uniform and brighter image can be easily projected and displayed.
[0073]
B. Modification:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention, and for example, the following modifications are possible.
[0074]
B1. Modification 1
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an SCR integrator 200B as a modification.
[0075]
This SCR integrator 200B is not a hollow rod 210 as in the SCR integrator 200A (FIG. 2) in the embodiment, but a rod 210B (light transmitting) in which the whole inside is formed of a translucent member like the SCR integrator 200 in the conventional example. A concave lens 220 (FIG. 2) as a tilt angle changing portion is bonded on a light incident surface 212B of the sex rod (a flexible rod) on the surface on which the reflection mirror 230 is formed.
[0076]
Even when the SCR integrator 200B of the present modification is replaced with the SCR integrator 200A of the embodiment, the same operation and effect as those of the embodiment can be obtained.
[0077]
B2. Modified example 2:
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an SCR integrator 200C as another modification.
[0078]
The SCR integrator 200C has a configuration in which a reflection mirror 230C corresponding to the reflection mirror 206 is formed on a light incident surface 212C of a light transmitting rod 210C as shown in a schematic perspective view of FIG. ing. The configuration of the SCR integrator 200C is basically similar to that of the conventional SCR integrator 200 (FIG. 2), but differs from the SCR integrator 200 except for the following points.
[0079]
FIG. 5 (B) shows a schematic cross section of the SCR integrator 200C cut in a direction indicated by an arrow A as shown by a dashed line in FIG. 5 (A). As shown in the schematic section, the light-transmitting rod 210C is formed of a light-transmitting member having a refractive index of n2, and has a concave portion 210Ca on both surfaces (hereinafter, referred to as a “concave portion”). Two portions 210Cb and 210Cc formed of a light-transmitting member having a refractive index n1 sandwiching the concave portion 210Ca and having a convex surface whose surface corresponding to the concave surface is substantially equal to the curvature of the concave surface (hereinafter, referred to as “ (Referred to as a “convex-shaped portion”).
[0080]
The refractive index n2 of the concave portion 210Ca is larger than the refractive index n1 of the two convex portions 210Cb and 210Cc. As a result, the concave portion 210Ca functions as a concave lens, and the maximum inclination angle θ2 of the light incident on and emitted from the concave portion 210Ca can be made smaller than the maximum inclination angle θ1 of the incident light. This concave portion 210Ca corresponds to the tilt angle changing portion of the present invention.
[0081]
Therefore, the SCR integrator 200C of the present modification is the same as the SCR integrator 200A of the embodiment and the SCR integrator 200B of the modification, and the same operation and effect can be obtained by replacing the SCR integrator 200A of the embodiment. .
[0082]
B3. Modification 3:
In the above-described embodiment and the first modification, the configuration in which the concave lens is formed on the light incident surface side is shown. However, the configuration in which the concave lens is formed on the light exit surface side is also possible. In this case, it is necessary to form a reflection mirror formed on the surface of the concave lens on the light incident surface.
[0083]
B4. Modification 4:
In the above embodiment, the projector including the DMD is described as an example of the reflection type light modulation device. However, for example, the invention can be applied to a projector including one reflection type liquid crystal panel. The present invention can be applied to a projector using various reflection type modulation devices.
[0084]
B5. Modification 5:
In the above embodiment, the projector using the SCR technology has been described as an example, but the present invention can be applied to a projector that does not use the SCR technology. In the case of a projector that does not use the SCR technology, the reflection mirror formed on the light incident surface side of the SCR integrator in the embodiment and the modification can be omitted. Further, as the concave lens, a lens having a concave surface formed on the front surface instead of a part of the surface having the concave surface may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view showing an SCR projector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an SCR integrator 200A.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing functions of an SCR integrator 200A.
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an SCR integrator 200B as a modification.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an SCR integrator 200C as another modified example.
FIG. 6 is a schematic plan view showing a main part of a projector using the SCR technology.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an SCR integrator 200.
FIG. 8 is an explanatory view showing an SCR wheel 300.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing light reflected by the SCR wheel 300.
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing an image of light formed on a region including at least a light incident surface 702 of a DMD 700.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a problem when a secondary light source image is reduced.
[Explanation of symbols]
1000 ... Projector (SCR projector)
1000A ... Projector (SCR projector)
1000ax ... System optical axis 100 ... Light source device 100 '... Light source device 100A ... Light source device 100ax ... Central axis 110 ... Elliptical reflector 120 ... Light source lamp 110' ... Elliptical reflector 200 ... Rod integrator (SCR integrator)
200ax central axis 202 light incident surface 204 light exit surface 206 reflecting mirror 200A rod integrator (SCR integrator)
200Aax central axis 210 hollow rod 212 light incident surface 214 light exit surface 220 concave lenses 222 and 224 surface 222a concave surface 230 reflecting mirror 200B rod integrator (SCR integrator)
210B: translucent rod 212B: light incident surface 214B: light exit surface 200C: rod integrator (SCR integrator)
200Cax central axis 210C translucent rod 212C light incident surface 214C light emitting surface 210Ca concave shape portion 210Cb, 210Cc convex shape portion 230C reflection mirror 300 SCR wheel (color wheel for SCR)
310 filter surface 310R R light transmission filter 310G G light transmission filter 310B B light transmission filter 320 rotating shaft 400 relay optical system 400ax central axis 500 reflecting mirror 600 field lens 600ax central axis 700 DMD
700ax central axis 702 light incident surface 800 projection lens (projection optical system)

Claims (7)

画像を投写するプロジェクタであって、
集光光を射出する光源装置と、
光入射面が前記集光光の集束位置近傍に配置され、前記光源装置から射出された光の照度分布を均一化して光射出面から射出するためのロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータから射出される光が入射し、該光を、与えられた画像信号に応じて反射して画像を表す画像光として射出する反射型光変調装置と、前記ロッドインテグレータから射出される光を、前記反射型光変調装置に導くためのリレー光学系と、を備え、
前記ロッドインテグレータは、前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の前記光射出面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角を、前記光源装置から射出される集光光の前記光入射面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角よりも小さくするための傾斜角変更部を備えることを特徴とする、
プロジェクタ。
A projector for projecting an image,
A light source device for emitting condensed light,
A rod integrator is provided in which a light incident surface is disposed near a converging position of the condensed light, and a rod integrator for uniformizing the illuminance distribution of light emitted from the light source device and emitting the light from the light emitting surface.
Light emitted from the rod integrator is incident, and the light is emitted from the rod integrator, reflecting the light according to a given image signal and emitting the reflected light as image light representing an image; A relay optical system for guiding to the reflection type light modulation device,
The rod integrator sets a maximum inclination angle of light emitted from the light exit surface of the rod integrator with respect to a central axis perpendicular to the light exit surface, perpendicularly to the light incident surface of the condensed light emitted from the light source device. Characterized in that it comprises a tilt angle changing unit for making it smaller than the maximum tilt angle with respect to the central axis,
projector.
前記傾斜角変更部は凹レンズによって構成される請求項1記載のプロジェクタ。The projector according to claim 1, wherein the inclination angle changing unit includes a concave lens. 請求項2記載のプロジェクタであって、
前記ロッドインテグレータは、内部が中空で、両端部に、それぞれ前記光入射面に相当する入射開口面と前記光射出面に相当する射出開口面を有し、前記内部の内側面に反射面を有している柱状の中空ロッドであって、入射開口面から入射した光を前記内側面で反射させながら前記射出開口面へ導き、該射出開口面から射出される光の照度分布をほぼ均一化する中空ロッドを含み、前記入射開口面を有する端部に前記凹レンズが設けられている、プロジェクタ。
The projector according to claim 2, wherein
The rod integrator has a hollow interior, and has, at both ends, an entrance opening surface corresponding to the light entrance surface and an exit opening surface corresponding to the light exit surface, and a reflection surface on the inner side surface of the interior. A column-shaped hollow rod, which guides the light incident from the entrance opening surface to the exit opening surface while reflecting the light on the inner surface, and makes the illuminance distribution of the light exiting from the exit opening surface substantially uniform. A projector comprising a hollow rod, wherein the concave lens is provided at an end having the entrance aperture surface.
請求項2記載のプロジェクタであって、
前記ロッドインテグレータは、内部全体が透光性部材で形成された柱状のロッドであって、前記ロッドの光入射面から入射した光を、内部の媒質と外部の媒質との屈折率の差による内部全反射により光射出面へ導き、該光射出面から射出される光の照度分布をほぼ均一化するロッドを含み、前記ロッドの光入射面近傍に前記凹レンズが設けられている、プロジェクタ。
The projector according to claim 2, wherein
The rod integrator is a columnar rod formed entirely of a translucent member. The rod integrator converts the light incident from the light incident surface of the rod into an inner part due to a difference in refractive index between an internal medium and an external medium. A projector, comprising: a rod that guides light to a light exit surface by total reflection and makes the illuminance distribution of light emitted from the light exit surface substantially uniform, and the concave lens is provided near a light incident surface of the rod.
請求項3または請求項4に記載のプロジェクタであって、
さらに、前記ロッドインテグレータの光射出面に近接して配置され、所望の色光を透過し他の色光を反射する反射型色フィルタが、前記ロッドインテグレータから射出された光を複数の色光に区分して透過するようにスパイラル状に複数形成され、前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の中心軸に略平行な回転軸を中心に回転することにより、透過する光に含まれる複数の色光の区分領域が循環的に変化するように構成されているカラーホイールを備えており、前記凹レンズの凹面は、前記光源装置から射出される集光光の中心軸を略中心とする部分に設けられており、
前記ロッドインテグレータは、さらに、前記凹レンズの近傍に設けられた反射ミラーであって、前記凹レンズの凹面に対応する部分に開口を有し、該開口の外周側に、前記カラーホイールで反射され、前記ロッドインテグレータ内を前記光射出面側から前記光入射面側に戻る光を反射する反射面を有する反射ミラーを備える、プロジェクタ。
The projector according to claim 3 or 4, wherein:
Further, a reflection type color filter which is disposed close to the light exit surface of the rod integrator and transmits desired color light and reflects other color light, divides the light emitted from the rod integrator into a plurality of color lights. A plurality of color lights included in the transmitted light are formed in a spiral shape so as to be transmitted, and are rotated around a rotation axis substantially parallel to a central axis of the light emitted from the light exit surface of the rod integrator. The segmented area includes a color wheel configured to change cyclically, and the concave surface of the concave lens is provided at a portion substantially centered on the central axis of the condensed light emitted from the light source device. Yes,
The rod integrator is a reflection mirror further provided in the vicinity of the concave lens, has an opening in a portion corresponding to the concave surface of the concave lens, is reflected by the color wheel on the outer peripheral side of the opening, A projector, comprising: a reflection mirror having a reflection surface that reflects light returning from the light exit surface side to the light incident surface side in the rod integrator.
前記反射ミラーは、前記凹レンズの前記射出開口面側を向く面上に形成される請求項5記載のプロジェクタ。The projector according to claim 5, wherein the reflection mirror is formed on a surface of the concave lens facing the exit opening surface. 所定の領域を照明する照明光学系であって、
集光光を射出する光源装置と、
光入射面が前記集光光の集束位置近傍に配置され、前記光源装置から射出された光の照度分布を均一化して光射出面から射出するためのロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光を前記所定の領域に導くためのリレー光学系と、を備え、
前記ロッドインテグレータは、前記ロッドインテグレータの光射出面から射出される光の前記光射出面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角を、前記光源装置から射出される集光光の前記光入射面に垂直な中心軸に対する最大傾斜角よりも小さくするための傾斜角変更部を備えることを特徴とする、
照明光学系。
An illumination optical system that illuminates a predetermined area,
A light source device for emitting condensed light,
A rod integrator is provided in which a light incident surface is disposed near a converging position of the condensed light, and a rod integrator for uniformizing the illuminance distribution of light emitted from the light source device and emitting the light from the light emitting surface.
A relay optical system for guiding light emitted from the light exit surface of the rod integrator to the predetermined region,
The rod integrator sets a maximum inclination angle of light emitted from the light exit surface of the rod integrator with respect to a central axis perpendicular to the light exit surface, perpendicularly to the light incident surface of the condensed light emitted from the light source device. Characterized in that it comprises a tilt angle changing unit for making it smaller than the maximum tilt angle with respect to the central axis,
Illumination optics.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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