JP2010122289A - Projector - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化、低コスト化が可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクタ1は、光源装置10と、光源装置10から射出された第1偏光L12を反射させ第2偏光L13を透過させる偏光分離素子15と、偏光分離素子15で反射した第1偏光L12の偏光状態を変化させ第1偏光L12を反射させる光変調装置17と、光源装置10と偏光分離素子15との間に配置された集光レンズ12と、集光レンズ12と偏光分離素子15との間に配置されたフィールドレンズ14と、偏光分離素子15と光変調装置17との間に配置された結像レンズ16と、を備える。光源装置10と集光レンズ12とフィールドレンズ14と結像レンズ16とを含んでケーラー照明が構成される。結像レンズ16を含んで、光変調装置から射出され偏光分離素子15を透過した光を投射する投射光学系が構成される。
【選択図】図1A projector that can be reduced in size and cost is provided.
A projector 1 according to the present invention reflects a light source device 10, a polarization separation element 15 that reflects a first polarization L12 emitted from the light source device 10 and transmits a second polarization L13, and a polarization separation element 15. The light modulation device 17 that changes the polarization state of the first polarization L12 and reflects the first polarization L12, the condensing lens 12 disposed between the light source device 10 and the polarization separation element 15, the condensing lens 12 and the polarization A field lens 14 disposed between the separation element 15 and an imaging lens 16 disposed between the polarization separation element 15 and the light modulation device 17 are provided. Koehler illumination includes the light source device 10, the condenser lens 12, the field lens 14, and the imaging lens 16. A projection optical system that includes the imaging lens 16 and projects light emitted from the light modulation device and transmitted through the polarization separation element 15 is configured.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、プロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector.
大画面の画像を表示可能な装置の1つとしてプロジェクタが知られている。プロジェクタは、照明装置、画像形成装置、投射レンズ等を備えている。照明装置から射出された照明光は、画像形成装置により画像を示す画像光になる。この画像光が投射レンズにより拡大投射され、直視型の画像表示装置よりも容易に大画面の画像が得ることができる。 A projector is known as one of devices capable of displaying a large screen image. The projector includes an illumination device, an image forming device, a projection lens, and the like. The illumination light emitted from the illumination device becomes image light indicating an image by the image forming apparatus. The image light is enlarged and projected by a projection lens, and a large screen image can be obtained more easily than a direct-view image display device.
プロジェクタの照明装置としては、ランプ光源を用いた照明装置が知られている。プロジェクタの画像品質を向上させるためには、照明装置により照明される画像形成装置の被照明領域において、照度分布を均一にすることが重要である。ランプ光源を用いた照明装置において照度を均一にする照度均一化素子として、フライアイレンズアレイが知られている。一般にフライアイレンズアレイは、複数のレンズが配列されたものであり、2つのフライアイレンズアレイを一対にして用いられている。 As a projector illumination device, an illumination device using a lamp light source is known. In order to improve the image quality of the projector, it is important to make the illuminance distribution uniform in the illuminated area of the image forming apparatus illuminated by the illumination device. A fly-eye lens array is known as an illuminance equalizing element that makes illuminance uniform in an illumination device using a lamp light source. In general, a fly-eye lens array is formed by arranging a plurality of lenses, and two fly-eye lens arrays are used as a pair.
プロジェクタの画像形成装置としては、透過型あるいは反射型の液晶ライトバルブが知られている。反射型の液晶ライトバルブを用いたプロジェクタとして、特許文献1に開示されている投映型画像表示装置が挙げられる。
As a projector image forming apparatus, a transmissive or reflective liquid crystal light valve is known. As a projector using a reflective liquid crystal light valve, there is a projection type image display device disclosed in
特許文献1の投映型画像表示装置において、照明光学系と反射型の液晶表示パネルとの間には、照明光軸に対して傾いた偏光ミラーが配置されている。この偏光ミラーと液晶表示パネルとの間には、クロスダイクロイックプリズムが配置されている。照明光学系からは、一対のフライアイレンズアレイにより照度分布が均一化され、偏光変換素子により偏光状態が揃えられた偏光が射出される。この偏光は、偏光ミラーを通ってクロスダイクロイックプリズムに入射し、クロスダイクロイックプリズムにより波長が異なる複数の色光に分離される。
In the projection type image display device of
分離された複数の色光は、それぞれ対応する液晶表示パネルに入射して偏光状態が変化するとともに、液晶表示パネルで反射して折り返されクロスダイクロイックプリズムに再度入射する。そして、クロスダイクロイックプリズムにより複数の色光が合成され、合成された光は偏光ミラーに入射する。偏光ミラーに入射した光は、その一部が偏光状態に応じて偏光ミラーで反射して折れ曲がり、投映光学系に入射して拡大投射される。
特許文献1の投映型画像表示装置にあっては、反射型の液晶ライトバルブを用いることにより、ダイクロイックプリズムに色分離機能と色合成機能とを持たせることができ、装置の小型化が可能になっている。しかしながら、プロジェクタにはさらなる装置の小型化や装置コストの低減が期待されており、特許文献1の技術を適用するだけではこのような期待に応えることが難しい。
In the projection type image display device of
特許文献1では、液晶表示パネルから射出された光を偏光ミラーで反射させた後に投射しているので、液晶表示パネルに対する偏光ミラーの位置や偏光ミラーに対する投映光学系の位置に高度な精度が要求される。偏光ミラーの位置に、併進方向あるいは回転方向のいずれかの誤差が含まれていると、投射光学系を正常に機能させることができなくなり、画像品質が低下してしまうからである。
In
偏光ミラーの位置精度を確保しようとすれば、高度な位置合わせ技術が必要になり製造コストが高くなってしまう。また、通常のプロジェクタと同様に、一対のフライアイレンズにより光源装置から射出された光の照度を均一化しているので、フライアイレンズが装置を小型化する妨げになってしまうおそれもある。 If it is intended to ensure the positional accuracy of the polarizing mirror, an advanced alignment technique is required, resulting in an increase in manufacturing cost. Moreover, since the illuminance of light emitted from the light source device is made uniform by a pair of fly-eye lenses as in a normal projector, the fly-eye lens may interfere with downsizing the device.
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、装置を小型にすることが可能であり、しかも装置コストを低減することが可能なプロジェクタを提供することを目的の1つとする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a projector capable of reducing the size of the device and reducing the cost of the device.
本発明のプロジェクタは、光を射出する光源装置と、光源装置から射出された光のうちの第1偏光を反射させるとともに前記第1偏光と異なる偏光方向を有する第2偏光を透過させる偏光分離素子と、前記偏光分離素子で反射した前記第1偏光が入射する位置に配置され、前記第1偏光を変調して前記偏光分離素子へ反射する光変調装置と、前記光源装置と前記偏光分離素子との間の光路に配置された集光レンズと、前記集光レンズと前記偏光分離素子との間の光路に配置されたフィールドレンズと、前記偏光分離素子と前記光変調装置との間の光路に配置された結像レンズと、を備え、前記光源装置と前記集光レンズと前記フィールドレンズと前記結像レンズとを含んで、前記光変調装置を照明するケーラー照明が構成されており、前記結像レンズを含んで、前記光変調装置から射出され前記偏光分離素子を透過した光を投射する投射光学系が構成されていることを特徴とする。 The projector of the present invention includes a light source device that emits light, and a polarization separation element that reflects the first polarized light of the light emitted from the light source device and transmits the second polarized light having a polarization direction different from the first polarized light. A light modulation device that is disposed at a position where the first polarized light reflected by the polarization separation element is incident, modulates the first polarized light and reflects it to the polarization separation element, the light source device, and the polarization separation element, A condensing lens disposed in the optical path between the condensing lens, a field lens disposed in the optical path between the condensing lens and the polarization separation element, and an optical path between the polarization separation element and the light modulation device. An imaging lens arranged, and comprising the light source device, the condenser lens, the field lens, and the imaging lens, Koehler illumination for illuminating the light modulation device is configured, and Comprise lenses, characterized in that the projection optical system is configured to project the light emitted passes through the polarization separating element from the optical modulation device.
このようにすれば、光源装置と集光レンズとフィールドレンズと結像レンズとを含んでケーラー照明が構成されており、ケーラー照明により光変調装置を均一な照度で照明することができる。したがって、照明光の照度を均一化するフライアイレンズアレイ等の照度均一化素子を省くことができ、部品数を減らすことができる。 In this way, Kohler illumination is configured including the light source device, the condenser lens, the field lens, and the imaging lens, and the light modulation device can be illuminated with uniform illuminance by Koehler illumination. Therefore, an illuminance uniformizing element such as a fly-eye lens array that equalizes the illuminance of the illumination light can be omitted, and the number of components can be reduced.
また、結像レンズがケーラー照明の構成の一部と投射光学系の構成の一部とを兼ねているので、ケーラー照明が投射光学系と独立して構成される場合よりも部品数を減らすことができる。 In addition, since the imaging lens serves as part of the configuration of the Koehler illumination and part of the configuration of the projection optical system, the number of parts can be reduced as compared with the case where the Koehler illumination is configured independently of the projection optical system. Can do.
以上のように、前記の構成によれば部品数を減らすことができるので、プロジェクタを小型にすることができるとともに装置コストを低減することができる。 As described above, according to the above configuration, the number of components can be reduced, so that the projector can be reduced in size and the apparatus cost can be reduced.
また、光変調装置から射出され偏光分離素子を透過した光が、投射されて画像を示す画像光になるので、画像光が偏光分離素子の位置によりほとんど影響を受けない。光変調装置は、光源装置から射出され偏光分離素子で反射した光により照明されるが、照明光に求められる特性である照度の均一性は、偏光分離素子の位置に対して鈍感である。前記の構成によれば、画像光、照明光のいずれに対しても偏光分離素子の位置精度が重要でなくなるので、偏光分離素子の位置ずれに対する許容範囲が広くなる。したがって、偏光分離素子の配置に高度な位置合わせ技術を用いる必要がなくなり、プロジェクタの装置コストを低減することができる。 Further, since the light emitted from the light modulation device and transmitted through the polarization separation element is projected to become image light indicating an image, the image light is hardly affected by the position of the polarization separation element. The light modulation device is illuminated by light emitted from the light source device and reflected by the polarization separation element, but the uniformity of illuminance, which is a characteristic required for illumination light, is insensitive to the position of the polarization separation element. According to the above configuration, since the positional accuracy of the polarization separation element is not important for both image light and illumination light, the allowable range for the positional deviation of the polarization separation element is widened. Therefore, it is not necessary to use an advanced alignment technique for the arrangement of the polarization separation elements, and the apparatus cost of the projector can be reduced.
また、前記フィールドレンズが前記投射光学系の絞りと共役な位置に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、ケーラー照明が投射光学系と、光学的に等価になるので、ケーラー照明を構成する光学部品の効率や投射光学系を構成する光学部品の効率を良好にすることができ、光の利用効率が高くなる。
Further, it is preferable that the field lens is disposed at a position conjugate with the stop of the projection optical system.
In this way, since the Koehler illumination is optically equivalent to the projection optical system, the efficiency of the optical components constituting the Koehler illumination and the efficiency of the optical components constituting the projection optical system can be improved. The light utilization efficiency is increased.
また、前記光源装置と前記偏光分離素子との間の光路に、前記光源装置から射出された光を前記第1偏光に変換する偏光変換素子が配置されていることが好ましい。
このようにすれば、光源装置から射出された光に含まれる第2偏光が、偏光変換素子により第1偏光に変換されて偏光分離素子に入射する。したがって、偏光変換素子が設けられていない場合に比べて光変調装置に入射する光の光量が第2偏光の分だけ増加し、光の利用効率が高くなる。
Further, it is preferable that a polarization conversion element that converts light emitted from the light source device into the first polarized light is disposed in an optical path between the light source device and the polarization separation element.
In this way, the second polarized light contained in the light emitted from the light source device is converted into the first polarized light by the polarization conversion element and enters the polarization separation element. Therefore, the amount of light incident on the light modulation device is increased by the amount of the second polarization compared to the case where no polarization conversion element is provided, and the light use efficiency is increased.
また、前記光源装置が、固体光源により構成されていることが好ましい。
このようにすれば、光源装置がランプ光源により構成される場合に比べて、装置を小型にすることや高出力な光を得ることが容易になる。
Moreover, it is preferable that the said light source device is comprised by the solid light source.
This makes it easier to reduce the size of the device and to obtain high-power light than when the light source device is composed of a lamp light source.
また、前記ケーラー照明が、時間的に波長が変化する光により前記光変調装置を照明することが好ましい。
このようにすれば、ケーラー照明から射出され光変調装置により偏光状態が変化した光は、波長が空間的又は時間的に変化する。この光は、波長変化が空間的又は時間的に平均化されて視認されることにより、カラー画像を示す光として視認される。このように端的には1つの光変調装置によりカラー表示のプロジェクタを構成することができ、複数の光変調装置を用いたカラー表示のプロジェクタに比べて、装置を小型にすることができる。
Moreover, it is preferable that the Koehler illumination illuminates the light modulation device with light whose wavelength changes with time.
In this way, the light emitted from the Koehler illumination and whose polarization state has been changed by the light modulator changes the wavelength spatially or temporally. This light is visually recognized as light indicating a color image by visually recognizing the change in wavelength spatially or temporally. In short, a color display projector can be configured by one light modulation device, and the device can be made smaller than a color display projector using a plurality of light modulation devices.
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以降の説明では図面を用いて各種の構造を例示するが、構造の特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造はその寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせて示す場合がある。 Hereinafter, although embodiment of this invention is described, the technical scope of this invention is not limited to the following embodiment. In the following description, various structures are illustrated using drawings, but in order to show the characteristic parts of the structures in an easy-to-understand manner, the structures in the drawings are shown in different sizes and scales from the actual structures. There is.
[第1実施形態]
図1〜図3は、第1実施形態のプロジェクタ1の概略構成を示す模式図である。プロジェクタ1は、照明光学系、光変調装置、及び投射光学系を備えている。図1には、照明光学系の照明光軸1Aを1点鎖線で図示しており、図2には投射光学系の投射光軸1Bを1点鎖線で図示している。また、図3には、照明光学系により照明される光変調装置の位置に点光源を配置したと仮定した場合に、点光源から射出された光の光路を図示している。
[First Embodiment]
1 to 3 are schematic diagrams illustrating a schematic configuration of the
図1、図2に示すように、プロジェクタ1は、光源装置10、反射型の液晶ライトバルブ17を備えている。光源装置10から射出された光は、照明光軸1Aに沿って進行し、液晶ライトバルブ17に入射する。また、プロジェクタ1は、投射用のレンズ群19を備えており、液晶ライトバルブ17から射出された光は、投射光軸1Bに沿って進行し、図示略のスクリーン等の被投射面に拡大投射される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように照明光軸1Aは、光源装置10の光軸が反射ミラー13で略90°折れ曲がり、さらに偏光ビームスプリッタプリズム(以下、PBSプリズムと称する)15内で再度略90°折れ曲がったものである。光源装置10と反射ミラー13との間の照明光軸1A上に、光源装置10側からカラーホイール11、集光レンズ12がこの順に配置されている。反射ミラー13とPBSプリズム15との間の照明光軸1A上に、フィールドレンズ14が配置されている。PBSプリズム15と液晶ライトバルブ17との間の照明光軸1A上に結像レンズ16が配置されている。
As shown in FIG. 1, the illumination
図2に示すように、投射光学系は、反射光学系を用いずに構成されており、投射光軸1Bは、液晶ライトバルブ27の光軸と一致している。投射光軸1Bは、液晶ライトバルブ17とPBSプリズム15との間で照明光軸1Aと一致している。そのため、液晶ライトバルブ27からの画像光は反射光学系で反射されることなくスクリーンに拡大投射される。PBSプリズム15よりも前段(被投射面側)に投射用のレンズ群19が配置されている。レンズ群19とPBSプリズム15との間に絞り18が配置されている。
As shown in FIG. 2, the projection optical system is configured without using a reflection optical system, and the projection
光源装置10は、光を発する光源を含んで構成されている。光源としては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプ光源、発光ダイオード(LED)やレーザダイオード(LD)等の固体光源を用いることができる。本実施形態では、LEDを光源とし、白色光を射出する光源装置を採用している。固体光源により光源装置を構成すれば、ランプ光源により光源装置を構成する場合に比べて、光源装置の小型化や射出される光の高出力化、光源の瞬時点灯・消灯等が容易になる。本実施形態では、光源装置10から射出された光11は、カラーホイール11に入射する。
The
カラーホイール11は、例えば中心軸周りに回転可能な円板状のものである。カラーホイール11の面内に、透過する光の波長が異なる3つのカラーフィルタが設けられている。3つのカラーフィルタは、例えば赤色光が透過する赤色カラーフィルタ、緑色光が透過する緑色カラーフィルタ、青色光が透過する青色カラーフィルタである。カラーホイール11は、光源装置10から射出された光L11が3つのカラーフィルタのうちの1つを通るように配置されている。カラーホイール11が回転することにより、3つのカラーフィルタのいずれを光L11が通るかが変化し、カラーホイール11から射出される光の波長が時間的に変化するようになっている。カラーホイール11を通った光L11は、集光レンズ12に入射する。
The
集光レンズ12は、光源装置10から射出された光L11を集光するレンズである。集光レンズ12を通った光L11は、反射ミラー13に入射する。本実施形態の反射ミラー13は、反射面の法線方向が照明光軸1Aと略45°の角度をなすように配置されている。光L11は、反射ミラー13で反射して光軸が略90°折れ曲がり、フィールドレンズ14に入射する。
The condensing
ここでは、フィールドレンズ14に入射した光が、フィールドレンズ14の中心で結像するようになっている。すなわち、フィールドレンズ14に、光源装置10から射出された光の2次光源像が形成される。フィールドレンズ14を通った光は、PBSプリズム15に入射する。
Here, the light incident on the
PBSプリズム15は、偏光分離素子として機能するものである。PBSプリズム15は、2つの直角プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。2つの直角プリズムが当接する面には、偏光ビームスプリッタ膜(以下、PBS膜と称する)15aが形成されている。PBS膜15aは、入射した光L11のうちのPBS膜15aに対するP偏光(第1偏光)L12を反射させ、入射した光L11のうちのPBS膜15aに対するS偏光(第2偏光)L13を透過させる特性のものである。
以下、PBS膜15aに対するS偏光を単にS偏光と称する場合があり、PBS膜15aに対するP偏光を単にP偏光と称する場合がある。
The
Hereinafter, the S-polarized light for the
本実施形態のPBSプリズム15は、PBS膜15a表面の法線方向が照明光軸1Aと略45°の角度をなすように構成されている。PBS膜15aに入射した光L11のうちのS偏光L12は、PBS膜15aで反射して光軸が略90°折れ曲がり、結像レンズ16に入射する。PBS膜15aに入射した光L11のうちのP偏光L13は、PBS膜15aを透過して照明光学系から除去される。
The
結像レンズ16に入射したS偏光L12は、結像レンズ16により平行化されて液晶ライトバルブ17を照明する。以上のように、本実施形態の照明光学系は、光源装置10、カラーホイール11、集光レンズ12、反射ミラー13、フィールドレンズ14、PBSプリズム15、結像レンズ16により構成されている。この照明光学系は、ケーラー照明になっている。
The S-polarized light L12 incident on the
本実施形態では、集光レンズ12と結像レンズ16との間で、光源装置10から射出された光が非平行光としてリレーされるようにケーラー照明が構成されている。この非平行光は、光束の照明光軸1Aに直交する断面積が、液晶ライトバルブ17の被照明領域の面積よりも小さくなっている。
In the present embodiment, Koehler illumination is configured such that light emitted from the
図3に示すように、液晶ライトバルブ17に仮想的な点光源を配置したとすると、点光源から射出された光L31は、結像レンズ16、PBSプリズム15、フィールドレンズ14、反射ミラー13をこの順に経て、集光レンズ12に結像する。すなわち、照明光学系の被照明領域である液晶ライトバルブ17が、集光レンズ12の射出瞳と共役になっている。
As shown in FIG. 3, if a virtual point light source is arranged in the liquid crystal
液晶ライトバルブ17は、入射光の偏光状態を変化させる光変調装置として機能する。液晶ライトバルブ17は、その詳細な構造を図示しないが、例えばアクティブマトリクス型の反射型の液晶パネルである。液晶ライトバルブ17は、一対の電極間に挟持された液晶層を有している。液晶層において光の入射側と反対側には、反射部が設けられている。反射部は、例えば一対の電極の一方を金属等の光反射材料で形成したものである。
The liquid crystal
液晶ライトバルブ17は、画像信号を供給する信号源に電気的に接続されている。信号源から画像信号が供給されると、前記電極間に電圧が印加され、この印加電圧に応じて液晶分子の方位角が制御される。これにより、液晶層に入射した光の偏光状態を変化させることができる。また液晶層に入射した光は、偏光状態が変化するとともに前記の反射部で反射して折り返され、入射した側から射出される。
The liquid crystal
本実施形態では画像を示す画像光は、赤色光、緑色光、及び青色光により構成される。液晶ライトバルブ17に供給される1フレーム分の画像信号は、赤色光用の画像信号、緑色光用の画像信号、青色光用の画像信号が時間的に並んだシリアルデータである。3種類の色光用の画像信号は、それぞれカラーホイール11の回転と同期して液晶ライトバルブ17に供給される。
In the present embodiment, image light indicating an image is composed of red light, green light, and blue light. The image signal for one frame supplied to the liquid crystal
例えば、光源装置10から射出された光L11がカラーホイール11を通る位置に赤カラーフィルタが配置される期間に、液晶ライトバルブ17に赤色光用の画像信号が供給される。カラーホイール11が回転してL11が通る位置のカラーフィルタが、緑カラーフィルタ、青カラーフィルタに変化すると、液晶ライトバルブ17に供給される画像信号も緑色光用、青色光用に変化する。これにより、カラー画像を示す画像光を構成する赤色光、緑色光、及び青色光が、時分割されて液晶ライトライトバルブ17から射出される。
For example, an image signal for red light is supplied to the liquid crystal
図2に示すように、液晶ライトバルブ17から射出された光L21は、結像レンズ16に入射して結像レンズ16により集光され、PBSプリズム15に入射する。PBSプリズム15に入射した光L21のうちのS偏光L22は、PBS膜15aで反射して投射光学系から除去される。PBSプリズム15に入射した光L21のうちのP偏光L23は、PBS膜15aを透過して投射光軸1Bに沿って進行する。P偏光L23は、液晶ライトバルブ17から射出された光L21よりも、除去されるS偏光L22の分だけ階調が低くなる。
As shown in FIG. 2, the light L 21 emitted from the liquid crystal
例えば、電圧非印加時に液晶層に入射した光の偏光方向を90°回転させるように液晶ライトバルブ17の液晶層を設計すれば、電圧非印加時に光L21のほとんどがP偏光になる。したがって、光L21のほとんどがPBS膜15aを通って射出され、電圧非印加時に明表示用の光が得られる。逆に、電圧印加時に液晶層に入射した光の偏光方向を90°回転させるように液晶ライトバルブ17の液晶層を設計すれば、電圧印加時に明表示用の光が得られる。
For example, if the liquid crystal layer of the liquid crystal
PBSプリズム15から射出されたP偏光L23は、結像レンズ16により集光されており、PBSプリズム15と投射用のレンズ群19との間で、中間像を形成する。この中間像が形成される位置に、絞り18が設けられている。絞り18は、フィールドレンズ14と光学的に等価な位置になっている。したがって、フィールドレンズ14における照明光の蹴られ方(ケラレ)が、絞り18における投射光の蹴られ方と等価になり、フィールドレンズ14や絞り18の効率を良好にすることができる。
The P-polarized light L23 emitted from the
ここでは、PBSプリズム15と絞り18との間に、光学素子が配置されていないので、PBS膜15aとフィールドレンズ14の中心との間の照明光軸1Aに沿った光路長が、PBS膜15aと絞り18との間の投射光軸1Bに沿った光路長と同じになっている。このようにすればフィールドレンズ14、絞り18の一方の配置位置を決めることにより、他方の配置位置が定まるので、設計が容易である。
Here, since an optical element is not disposed between the
絞り18を通った光は、投射用のレンズ群19によりスクリーンに拡大投射される。前記のようにカラー画像を示す画像光を構成する赤色光、緑色光、及び青色光が、時分割されて液晶ライトライトバルブ17から射出され、スクリーンに投射される。投射された画像は、赤色光による画像、緑色光による画像、及び青色光による画像が、高速で切り替わることにより、時間的に平均化され残像として視認される。これにより、カラーの投射画像が得られる。以上のように、本実施形態の投射光学系は、結像レンズ16、PBSプリズム15、絞り18、投射用のレンズ群19により構成されている。
The light that has passed through the
以上のような第1実施形態のプロジェクタ1にあっては、液晶ライトバルブ17がケーラー照明により照明され、液晶ライトバルブ17に光源像が形成されない。したがって、光源装置10から射出される光L11の空間的な照度ばらつきが低減され、液晶ライトバルブ17が均一な照度分布で照明される。よって、照度分布を均一化するフライアイレンズアレイ等の照度均一化素子を省くことができ、プロジェクタ1を小型にすることができる。
In the
また、結像レンズ16が、照明光学系の一部であるとともに投射光学系の一部であるので、照明光学系と投射光学系とを独立して構成する場合に比べて、レンズの数を減らすことができる。これにより、プロジェクタ1を小型化、低コスト化することができる。フライアイレンズアレイ等のレンズは、ガラス等からなっており、プロジェクタの構成要素の中で重量が比較的重いものである。前記のようにレンズの数を減らすことにより、プロジェクタを軽量化することもでき、例えばプロジェクタの携帯性を高めることできる。
Further, since the
液晶ライトバルブ17から射出された光L21のうちの、PBS膜15aを透過したP偏光L23は、PBSプリズム15の製造交差等による位置ずれをほとんど感じないので、PBSプリズム15の位置ずれにより投射画像の品質低下がなくなる。したがって、プロジェクタ1の製造過程においてPBSプリズム15の配置に高度な位置合わせ技術を用いる必要がなくなり、製造コストを低減することができる。よって、プロジェクタ1の装置コストを低減することができる。
Of the light L21 emitted from the liquid crystal
また、光源装置10から射出された光は、光束の断面積が被照明領域の面積よりも小さい非平行光として、集光レンズ12と結像レンズ16との間をリレーされるので、反射ミラー13やPBSプリズム15を小型にすることができる。
In addition, the light emitted from the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態のプロジェクタについて説明する。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、光源装置と偏光分離素子との間の光路に偏光変換素子が配置されている点である。
[Second Embodiment]
Next, a projector according to a second embodiment will be described. The second embodiment is different from the first embodiment in that a polarization conversion element is disposed in an optical path between the light source device and the polarization separation element.
図4(a)は、第2実施形態のプロジェクタ2の概略構成を示す模式図であり、図4(b)は、偏光変換素子を拡大して示す模式図である。なお、図4(a)、(b)において、第1実施形態と同様の構成要素については、第1実施形態と同じ符号を付している。また、第1実施形態と同様の構成要素については、その詳細な説明を省略する場合がある。
FIG. 4A is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the
図4(a)に示すように、プロジェクタ2において、反射ミラー13とフィールドレンズ14との間の光路には、偏光変換素子20が配置されている。偏光変換素子20は、入射光の偏光状態を揃えるものである。図4(b)に示すように偏光変換素子20は、PBS膜201、反射膜202、及び1/2位相板203を有している。
As shown in FIG. 4A, in the
PBS膜201は、PBSプリズム15内に設けられたPBS膜15aと同様の特性のものである。PBS膜201、反射膜202はいずれも、反射ミラー13とフィールドレンズ14との間における照明光軸1Aに対して略45°の角度をなすように配置されている。PBS膜201、反射膜202は、照明光軸1Aに直交する方向に並んで配置されている。また、PBS膜201を透過した光が入射する位置に、1/2位相板203が配置されている。
The
光源装置10から射出された光は、第1実施形態と同様に集光レンズ12により集光され、反射ミラー13で反射する。ここでは、反射ミラー13で反射した光L41がPBS膜201に集光するように、集光レンズ12の焦点距離や配置、反射ミラー13の配置等が調整されている。
The light emitted from the
PBS膜201に入射した光L41のうちのS偏光L42は、PBS膜201で反射して光軸が略90°折れ曲がり、反射膜202に入射する。反射膜202に入射したS偏光L42は、反射膜202で反射して光軸が略90°折れ曲がり、照明光軸1Aと略平行な方向に射出される。PBS膜201に入射した光L41のうちのP偏光L43は、PBS膜201を透過して1/2位相板203に入射し、偏光方向が略90°回転してS偏光L44になる。S偏光L44も、S偏光L42と同様に照明光軸1Aと略平行な方向に射出され、S偏光L42とともにフィールドレンズ14に入射する。なお、PBS膜201に対するS偏光L42、L44は、PBSプリズム15のPBS膜15aに対するS偏光になっている。したがって、フィールドレンズ14を通ったS偏光L42、L44は、そのほとんどがPBS膜15aで反射して、照明光として利用される。
Of the light L41 incident on the
以上のような第2実施形態のプロジェクタ2にあっては、光源装置10から射出された光源光の偏光状態が偏光変換素子20により調整され、調整された光のほとんどがPBS膜15aで反射する。したがって、光源装置10から射出された光のほとんどを照明光に利用することができ、光の利用効率が高くなる。
In the
また、集光レンズ12により光源光を偏光変換素子20のPBS膜201に集光するので、PBS膜201を経ることなく直接反射膜202に光が入射することによる光の損失がなくなり、光の利用効率が高くなる。また、集光された光を偏光変換素子20に入射させるので、偏光変換素子20を小型にすることができ、プロジェクタ2を小型にすることができる。
Further, since the light source light is condensed on the
以上のように本発明のプロジェクタは、格段に装置の小型化や軽量化、低コスト化が可能になっている。本発明を適用することにより、携帯可能なプロジェクタを構成することも可能である。携帯可能なプロジェクタの用途の一例として、携帯電話や携帯情報端末(PDA)、ノート型パソコン等の携帯型の電子機器の表示を拡大して投射する用途が考えられる。一般に、携帯型の電子機器は、小型化により据え置き型の電子機器よりも表示部が小さくなっており、表示が見づらくなっている。このような電子機器を小型化されたプロジェクタと一体化することや、小型化されたプロジェクタに接続することにより、大画面で見やすい表示が容易に得られるようになる。また、電子機器とプロジェクタとがともに携帯可能であるので、場所を選ばずに大画面の表示が得られるようになる。 As described above, the projector of the present invention can significantly reduce the size, weight, and cost of the device. By applying the present invention, a portable projector can be configured. As an example of the use of a portable projector, there can be considered an application for enlarging and projecting a display of a portable electronic device such as a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), or a notebook computer. In general, a portable electronic device has a display unit that is smaller than a stationary electronic device due to downsizing, and the display is difficult to see. By integrating such an electronic device with a miniaturized projector or connecting it to a miniaturized projector, an easy-to-see display on a large screen can be easily obtained. In addition, since both the electronic device and the projector are portable, a large screen display can be obtained regardless of the location.
なお、第1、第2実施形態では、カラーホイール11を含んだ照明光学系を用いて、フィールドシーケンシャル方式によりカラー画像を投射する単板式のプロジェクタ1にしているが、カラーホイール以外の構成によるフィールドシーケンシャル方式や、カラーフィルタ方式により単板式のカラープロジェクタを構成してもよい。例えば、互いに異なる波長の色光を射出する複数のLEDにより光源装置を構成し、複数のLEDを時間的にスイッチングして点灯させることにより、時間的に波長が変化する光源装置を構成してもよい。また、本発明を三板式のカラープロジェクタに適用することや、単色の画像を投射する単板式のプロジェクタに適用することも可能である。また、偏光分離素子としては、PBSプリズム15の代わりにワイヤグリッド偏光素子等を用いてもよい。
In the first and second embodiments, the illumination optical system including the
また、第2実施形態では反射ミラー13とフィールドレンズ14との間に偏光変換素子20を配置しているが、他の位置に配置してもよい。光源装置10とPBS膜15aとの間の光路に偏光変換素子が配置されていれば、PBS膜15aを透過することにより照明として利用されない光が少なくなり、光の利用効率を高める効果が得られる。
In the second embodiment, the
1、2・・・プロジェクタ、10・・・光源装置、12・・・集光レンズ、14・・・フィールドレンズ、15・・・PBSプリズム(偏光分離素子)、16・・・結像レンズ、17・・・反射型の液晶ライトバルブ(光変調装置)、18・・・絞り、20・・・偏光変換素子
DESCRIPTION OF
Claims (5)
光源装置から射出された光のうちの第1偏光を反射させるとともに前記第1偏光と異なる偏光方向を有する第2偏光を透過させる偏光分離素子と、
前記偏光分離素子で反射した前記第1偏光が入射する位置に配置され、前記第1偏光を変調して前記偏光分離素子へ反射する光変調装置と、
前記光源装置と前記偏光分離素子との間の光路に配置された集光レンズと、
前記集光レンズと前記偏光分離素子との間の光路に配置されたフィールドレンズと、
前記偏光分離素子と前記光変調装置との間の光路に配置された結像レンズと、を備え、
前記光源装置と前記集光レンズと前記フィールドレンズと前記結像レンズとを含んで、前記光変調装置を照明するケーラー照明が構成されており、
前記結像レンズを含んで、前記光変調装置から射出され前記偏光分離素子を透過した光を投射する投射光学系が構成されていることを特徴とするプロジェクタ。 A light source device for emitting light;
A polarization separation element that reflects the first polarized light of the light emitted from the light source device and transmits the second polarized light having a polarization direction different from the first polarized light;
A light modulation device that is disposed at a position where the first polarized light reflected by the polarization separating element is incident, modulates the first polarized light, and reflects the reflected light to the polarized light separating element;
A condenser lens disposed in an optical path between the light source device and the polarization separation element;
A field lens disposed in an optical path between the condenser lens and the polarization separation element;
An imaging lens disposed in an optical path between the polarization separation element and the light modulation device,
Koehler illumination for illuminating the light modulation device is configured, including the light source device, the condenser lens, the field lens, and the imaging lens.
A projector comprising a projection optical system that includes the imaging lens and that projects light emitted from the light modulation device and transmitted through the polarization separation element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2008293372A JP2010122289A (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Projector |
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| JP2008293372A JP2010122289A (en) | 2008-11-17 | 2008-11-17 | Projector |
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-
2008
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