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JP2011197211A - Projector device - Google Patents

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JP2011197211A
JP2011197211A JP2010062089A JP2010062089A JP2011197211A JP 2011197211 A JP2011197211 A JP 2011197211A JP 2010062089 A JP2010062089 A JP 2010062089A JP 2010062089 A JP2010062089 A JP 2010062089A JP 2011197211 A JP2011197211 A JP 2011197211A
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Japan
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optical system
projector
field curvature
laser light
dimensional
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2010062089A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Akiyama
光一 秋山
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

【課題】電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能で、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能で、かつ、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能なプロジェクターを提供する。
【解決手段】1次元的に配列される複数のレーザー光源を有する1次元レーザー光源アレイ10R,10G,10Bを備える照明装置100R,100G,100Bと、各照明装置から射出される光を導光するリレー光学系300と、各照明装置から射出される光を2次元投写画像を形成するように走査する1次元走査装置400と、各照明装置から射出される光を投写面に投写する投写光学系600とを備えるプロジェクターであって、投写光学系600は、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲を補償するような像面湾曲収差を有することを特徴とするプロジェクター1000。
【選択図】図1
[PROBLEMS] To project a projected image immediately after the power is turned on, to project a smooth projected image without motion blur, and to project a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface. Provided is a projector capable of doing this.
Illumination devices 100R, 100G, and 100B including one-dimensional laser light source arrays 10R, 10G, and 10B having a plurality of laser light sources arranged one-dimensionally, and light emitted from each illumination device are guided. Relay optical system 300, one-dimensional scanning device 400 that scans light emitted from each illumination device so as to form a two-dimensional projection image, and projection optical system that projects light emitted from each illumination device onto a projection surface The projector 1000 includes a projection optical system 600 having a field curvature aberration that compensates for a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device 400.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、プロジェクターに関する。   The present invention relates to a projector.

従来、所定の方向に沿って1次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数のレーザー光源を有する1次元レーザー光源アレイを備える照明装置と、照明装置から射出される光を導光するリレー光学系と、照明装置から射出される光を投写面において2次元画像を形成するように走査する1次元走査装置とを備え、1次元レーザー光源アレイの像を投写面に投写するプロジェクターが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Conventionally, an illumination device including a one-dimensional laser light source array having a plurality of laser light sources arranged one-dimensionally along a predetermined direction and blinking in accordance with image information, and light emitted from the illumination device is guided. A projector that includes a relay optical system and a one-dimensional scanning device that scans light emitted from an illuminating device so as to form a two-dimensional image on a projection surface and projects an image of a one-dimensional laser light source array on the projection surface is known. (For example, refer to Patent Document 1).

従来のプロジェクターによれば、光源ランプと違って瞬時点灯可能なレーザー光源を光源として用いているため、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能となる。また、高速点滅可能な1次元レーザー光源アレイと、高速走査可能な1次元走査装置とを用いて2次元画像を形成することとしているため、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能となる。   According to the conventional projector, unlike the light source lamp, a laser light source that can be turned on instantaneously is used as a light source, so that a projected image can be projected immediately after the power is turned on. In addition, since a two-dimensional image is formed using a one-dimensional laser light source array capable of high-speed blinking and a one-dimensional scanning device capable of high-speed scanning, it is possible to project a smooth projected image without motion blur. It becomes.

特開2003−21804号公報(特に、図1及び請求項5参照。)Japanese Patent Laid-Open No. 2003-21804 (refer to FIG. 1 and claim 5 in particular)

しかしながら、従来のプロジェクターにおいては、1次元走査装置の走査により像面湾曲が発生するため、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが困難であるという問題がある。   However, the conventional projector has a problem that it is difficult to project a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface because the curvature of field is generated by the scanning of the one-dimensional scanning device.

そこで、本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能で、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能で、かつ、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above problems, and can project a projected image immediately after power-on, can project a smooth projected image without motion blur, and Another object of the present invention is to provide a projector capable of projecting a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface.

[1]本発明のプロジェクターは、所定の第1方向に沿って1次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数のレーザー光源を有する1次元レーザー光源アレイを備える照明装置と、前記照明装置から射出される光を導光するリレー光学系と、前記照明装置から射出される光を、投写面において2次元投写画像を形成するように走査する1次元走査装置と、前記照明装置から射出される光を前記投写面に投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、前記リレー光学系及び前記投写光学系のうち少なくとも一方は、前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲を補償するような像面湾曲を発生させる像面湾曲収差を有することを特徴とする。 [1] A projector according to the present invention includes a lighting device including a one-dimensional laser light source array having a plurality of laser light sources that are one-dimensionally arranged along a predetermined first direction and blink according to image information; A relay optical system that guides light emitted from the device, a one-dimensional scanning device that scans the light emitted from the illumination device so as to form a two-dimensional projection image on a projection surface, and the light emitted from the illumination device. A projection optical system that projects the light to be projected onto the projection plane, wherein at least one of the relay optical system and the projection optical system exhibits a curvature of field generated by scanning of the one-dimensional scanning device. It has a field curvature aberration that causes field curvature to be compensated.

このため、本発明のプロジェクターによれば、1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲と、リレー光学系及び投写光学系のうち少なくとも一方の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能となる。   For this reason, according to the projector of the present invention, the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device and the field curvature generated by the field curvature aberration of at least one of the relay optical system and the projection optical system are mutually different. Since they cancel each other, the curvature of field is eliminated over the entire projection surface, and it becomes possible to project a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface.

また、本発明のプロジェクターによれば、従来のプロジェクターの場合と同様に、光源ランプと違って瞬時点灯可能なレーザー光源を光源として用いているため、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能となる。また、本発明のプロジェクターによれば、従来のプロジェクターの場合と同様に、高速点滅可能な1次元レーザー光源アレイと、高速走査可能な1次元走査装置とを用いて2次元画像を形成することとしているため、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能となる。   Further, according to the projector of the present invention, unlike a conventional projector, since a laser light source that can be turned on instantaneously is used as a light source unlike a light source lamp, a projected image can be projected immediately after the power is turned on. It becomes possible. Further, according to the projector of the present invention, as in the case of the conventional projector, a two-dimensional image is formed using a one-dimensional laser light source array capable of flashing at high speed and a one-dimensional scanning device capable of high-speed scanning. Therefore, it is possible to project a smooth projected image without motion blur.

その結果、本発明のプロジェクターは、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能で、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能で、かつ、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。   As a result, the projector of the present invention can project a projected image immediately after turning on the power, can project a smooth projected image without motion blur, and is not out of focus over the entire projection surface. The projector can project a sharp projected image.

なお、本発明のプロジェクターにおいて、「画像情報に応じて点滅する」とは、画像情報に応じて光源が任意の明るさで点灯したり消灯したりすることを意味する。   In the projector of the present invention, “blinks according to image information” means that the light source is turned on or off at an arbitrary brightness according to the image information.

[2]本発明のプロジェクターにおいては、前記リレー光学系は、前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲とは逆方向の像面湾曲を発生させる非球面レンズを備えることが好ましい。 [2] In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the relay optical system includes an aspheric lens that generates a field curvature in a direction opposite to a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device.

このように構成することにより、1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲がリレー光学系の働きにより適切に補償されることとなる。   With this configuration, the curvature of field generated by the scanning of the one-dimensional scanning device is appropriately compensated by the action of the relay optical system.

[3]本発明のプロジェクターにおいては、前記投写光学系は、前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲とは逆方向の像面湾曲を発生させる非球面レンズを備えることが好ましい。 [3] In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the projection optical system includes an aspheric lens that generates a field curvature in a direction opposite to a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device.

このように構成することにより、1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲が投写光学系の働きにより適切に補償されることとなる。   With this configuration, the curvature of field generated by the scanning of the one-dimensional scanning device is appropriately compensated by the action of the projection optical system.

[4]本発明のプロジェクターにおいては、前記リレー光学系として、前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲と同じ方向の像面湾曲を発生させる回転対称の非球面レンズを備え、前記投写光学系として、前記リレー光学系の像面湾曲収差により発生する像面湾曲及び前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲のいずれをも補償する像面湾曲を発生させる回転対称の非球面レンズを備えることが好ましい。 [4] In the projector according to the aspect of the invention, the relay optical system includes a rotationally symmetric aspheric lens that generates a field curvature in the same direction as a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device, and the projection As an optical system, a rotationally symmetric aspherical surface that generates a field curvature that compensates for both a field curvature generated by the field curvature aberration of the relay optical system and a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device. It is preferable to provide a lens.

このように構成することにより、リレー光学系の像面湾曲収差により発生する像面湾曲(後述する図16(a)参照。)と、一次元走査装置の走査により発生する像面湾曲(後述する図16(b)参照。)とを合成して、回転対称の像面湾曲を発生させることが可能となる(後述する図16(b)参照。)。その結果、投写光学系としては、入手容易な回転対称の非球面レンズを用いることにより像面湾曲を解消させることが可能となる。また、リレー光学系としても、1次元レーザー光源アレイの像が配列する方向と直交する方向には像面湾曲収差による像面湾曲がほとんど発生しないため、入手容易な回転対称の非球面レンズを用いることが可能となる。   With this configuration, field curvature generated by field curvature aberration of the relay optical system (see FIG. 16A described later) and field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device (described later). 16 (b)) can be combined to generate rotationally symmetric field curvature (see FIG. 16 (b) described later). As a result, it is possible to eliminate curvature of field by using an easily available rotationally symmetric aspheric lens as the projection optical system. Also, as the relay optical system, a rotationally symmetric aspherical lens is used because almost no field curvature due to field curvature aberration occurs in the direction orthogonal to the direction in which the image of the one-dimensional laser light source array is arranged. It becomes possible.

[5]本発明のプロジェクターにおいては、前記リレー光学系の像面湾曲収差により発生する像面湾曲の曲率中心に、前記1次元走査装置が配置されていることが好ましい。 [5] In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the one-dimensional scanning device is arranged at the center of curvature of field curvature generated by field curvature aberration of the relay optical system.

このように構成することにより、リレー光学系の像面湾曲収差により発生する像面湾曲と、一次元走査装置の走査により発生する像面湾曲とを合成して、回転対称の像面湾曲を発生させることが可能となる。   With this configuration, the field curvature generated by the field curvature aberration of the relay optical system and the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device are combined to generate a rotationally symmetric field curvature. It becomes possible to make it.

[6]本発明のプロジェクターにおいては、前記1次元走査装置は、ガルバノミラーであることが好ましい。 [6] In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the one-dimensional scanning device is a galvanometer mirror.

ガルバノミラーは高速で高精度の走査が可能であるため、このような構成とすることにより、動きぼけのない滑らかな投写画像の投写を実現することが可能となる。   Since the galvanometer mirror can perform high-speed and high-accuracy scanning, it is possible to realize a smooth projection image without motion blur by using such a configuration.

[7]本発明のプロジェクターにおいては、前記1次元走査装置は、前記リレー光学系と前記リレー光学系の中間画像形成面との間の光路中に配置されていることが好ましい。 [7] In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the one-dimensional scanning device is disposed in an optical path between the relay optical system and an intermediate image forming surface of the relay optical system.

このような構成とすることにより、前記リレー光学系からの光を1次元走査装置で走査することが可能となる。   With such a configuration, the light from the relay optical system can be scanned with a one-dimensional scanning device.

なお、リレー光学系の中間画像形成面とは、投写光学系が投写面に拡大投写する対象となる中間画像が形成される面を意味する。   The intermediate image forming surface of the relay optical system means a surface on which an intermediate image that is an object to be enlarged and projected on the projection surface by the projection optical system is formed.

[8]本発明のプロジェクターにおいては、前記1次元走査装置は、前記リレー光学系の中間画像形成面と前記投写光学系との間の光路中に配置されていることが好ましい。 [8] In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the one-dimensional scanning device is disposed in an optical path between the intermediate image forming surface of the relay optical system and the projection optical system.

このような構成とすることにより、前記リレー光学系からの光を1次元走査装置で走査することが可能となる。   With such a configuration, the light from the relay optical system can be scanned with a one-dimensional scanning device.

[9]本発明のプロジェクターにおいては、前記1次元走査装置は、前記照明装置と前記リレー光学系との間の光路中に配置されていることが好ましい。 [9] In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the one-dimensional scanning device is disposed in an optical path between the illumination device and the relay optical system.

このような構成とすることにより、前記照明装置からの光を1次元走査装置で走査することが可能となる。   With such a configuration, it becomes possible to scan the light from the illumination device with a one-dimensional scanning device.

[10]本発明のプロジェクターにおいては、前記照明装置として、複数の赤色レーザー光源を有する赤色1次元レーザー光源アレイと、前記赤色レーザー光源に近接して配置され、前記赤色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する赤色光用コリメーターレンズとを備える赤色照明装置と、複数の緑色レーザー光源を有する緑色1次元レーザー光源アレイと、前記緑色レーザー光源に近接して配置され、前記緑色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する緑色光用コリメーターレンズとを備える緑色照明装置と、複数の青色レーザー光源を有する青色1次元レーザー光源アレイと、前記青色レーザー光源に近接して配置され、前記青色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する青色光用コリメーターレンズとを備える青色照明装置との3つの照明装置を備え、前記3つの照明装置から射出される各色光を合成する色合成プリズムをさらに備え、前記色合成プリズムは、前記1次元走査装置より前段の光路中に配置されていることが好ましい。 [10] In the projector according to the aspect of the invention, as the illumination device, a red one-dimensional laser light source array having a plurality of red laser light sources, and a light spread from the red laser light source are disposed in proximity to the red laser light source. A red illumination device including a red light collimator lens for suppressing light, a green one-dimensional laser light source array having a plurality of green laser light sources, and a light from the green laser light source disposed in proximity to the green laser light source A green illumination device comprising a green light collimator lens that suppresses the spread of light, a blue one-dimensional laser light source array having a plurality of blue laser light sources, and a blue laser light source, And a blue illumination device comprising a blue light collimator lens for suppressing the spread of light It is preferable that the apparatus further includes an illumination device, and further includes a color synthesis prism that synthesizes each color light emitted from the three illumination devices, and the color synthesis prism is disposed in an optical path preceding the one-dimensional scanning device. .

このような構成とすることにより、フルカラー画像を投写可能なプロジェクターとすることが可能となる。   With such a configuration, a projector capable of projecting a full-color image can be obtained.

[11]本発明のプロジェクターにおいては、前記色合成プリズムは、ダイクロイック膜が形成された略X字状の界面を有するクロスダイクロイックプリズムであり、前記3つの照明装置のうち、前記略X字状の界面をともに通過する色光を射出する照明装置は、p偏光成分からなる色光を射出するように構成され、前記略X字状の界面のうち少なくとも1つの界面で反射される色光を射出する照明装置は、s偏光成分からなる色光を射出するように構成されていることが好ましい。 [11] In the projector according to the aspect of the invention, the color combining prism is a cross dichroic prism having a substantially X-shaped interface on which a dichroic film is formed. An illumination device that emits color light that passes through the interface is configured to emit color light composed of a p-polarized component, and emits color light that is reflected by at least one of the substantially X-shaped interfaces. Is preferably configured to emit color light composed of s-polarized components.

ダイクロイック膜においてはp偏光からなる光よりもs偏光からなる光の方が反射されやすいため、このような構成とすることにより、クロスダイクロイックプリズムにおける反射損を低減し、より高輝度なプロジェクターとすることが可能となる。   In the dichroic film, the light composed of s-polarized light is more easily reflected than the light composed of p-polarized light. Therefore, by adopting such a configuration, the reflection loss in the cross dichroic prism is reduced and the projector has a higher brightness. It becomes possible.

実施形態1に係るプロジェクター1000を説明するために示す図。FIG. 3 is a diagram for explaining a projector 1000 according to the first embodiment. 実施形態1における赤色照明装置100Rを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the red illuminating device 100R in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における赤色1次元レーザー光源アレイ10Rを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the red one-dimensional laser light source array 10R in Embodiment 1. FIG. 実施形態1における赤色光用コリメーターレンズ50Rを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens 50R for red light in Embodiment 1. FIG. 実施形態1並びに変形例1及び2におけるリレー光学系300が中間画像を形成する様子を示す図。The figure which shows a mode that the relay optical system 300 in Embodiment 1 and the modifications 1 and 2 forms an intermediate image. 実施形態1に係るプロジェクター1000による投写画像を説明するために示す図。FIG. 3 is a diagram for explaining a projected image by the projector 1000 according to the first embodiment. 実施形態1における投写光学系600により像面湾曲が補償される原理を示す図。FIG. 3 is a diagram illustrating a principle that field curvature is compensated by the projection optical system according to the first embodiment. 実施形態2に係るプロジェクター1002を説明するために示す図。FIG. 9 is a diagram for explaining a projector 1002 according to a second embodiment. 実施形態2における投写光学系600により像面湾曲が補償される原理を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a principle that field curvature is compensated by the projection optical system according to the second embodiment. 実施形態3に係るプロジェクター1004を説明するために示す図。FIG. 10 is a diagram for explaining a projector 1004 according to a third embodiment. 実施形態3における投写光学系600により像面湾曲が補償される原理を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a principle that field curvature is compensated by the projection optical system 600 according to the third embodiment. 実施形態4に係るプロジェクター1006を説明するために示す図。FIG. 10 is a diagram for explaining a projector 1006 according to a fourth embodiment. 実施形態4におけるリレー光学系302により像面湾曲が補償される原理を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a principle that field curvature is compensated by the relay optical system 302 according to the fourth embodiment. 実施形態5に係るプロジェクター1008を説明するために示す図。FIG. 10 is a diagram for explaining a projector 1008 according to a fifth embodiment. 実施形態5におけるリレー光学系304及び投写光学系604により像面湾曲が補償される原理を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a principle that field curvature is compensated by a relay optical system 304 and a projection optical system 604 according to a fifth embodiment. 実施形態5におけるリレー光学系304及び投写光学系604により像面湾曲が補償される原理を示す図。FIG. 10 is a diagram illustrating a principle that field curvature is compensated by a relay optical system 304 and a projection optical system 604 according to a fifth embodiment.

以下、本発明の照明装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an illumination device and a projector of the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.

[実施形態1]
1.プロジェクター1000の構成
図1は、実施形態1に係るプロジェクター1000を説明するために示す図である。図1(a)はプロジェクター1000の光学系を示す側面図であり、図1(b)はプロジェクター1000の光学系を投写光学系600側から見た正面図である。図1及び後述する図5、図7、図8、図9、図10、図11、図12、図13、図14、図15及び図16において符号Pで示すのは、中間画像形成面である。
図2は、実施形態1における赤色照明装置100Rを説明するために示す図である。図2(a)は赤色照明装置100Rの斜視図であり、図2(b)は赤色照明装置100Rの部分拡大上面図であり、図2(c)は赤色照明装置100Rの部分拡大側面図である。なお、図2並びに後述する図3においては、一方の端部における1つの赤色レーザー光源30Rのみを符号で示し、残りの赤色レーザー光源30Rについては符号の表示を省略する。また、図2並びに後述する図4においては、一方の端部における1つの平凸レンズ60のみを符号で示し、残りの平凸レンズ60については符号の表示を省略する。
[Embodiment 1]
1. Configuration of Projector 1000 FIG. 1 is a diagram for explaining a projector 1000 according to the first embodiment. 1A is a side view showing the optical system of the projector 1000, and FIG. 1B is a front view of the optical system of the projector 1000 as viewed from the projection optical system 600 side. In FIG. 1 and FIGS. 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 12, 13, 14, 15 and 16, which will be described later, the reference numeral P indicates an intermediate image forming surface. is there.
FIG. 2 is a diagram for explaining the red illumination device 100R according to the first embodiment. 2A is a perspective view of the red illumination device 100R, FIG. 2B is a partially enlarged top view of the red illumination device 100R, and FIG. 2C is a partially enlarged side view of the red illumination device 100R. is there. In FIG. 2 and FIG. 3 to be described later, only one red laser light source 30R at one end is indicated by a reference sign, and the reference sign is omitted for the remaining red laser light source 30R. Further, in FIG. 2 and FIG. 4 to be described later, only one plano-convex lens 60 at one end is indicated by a reference sign, and the reference signs for the remaining plano-convex lenses 60 are omitted.

図3は、実施形態1における赤色1次元レーザー光源アレイ10Rを説明するために示す図である。図3(a)は赤色1次元レーザー光源アレイ10Rの斜視図であり、図3(b)は赤色1次元レーザー光源アレイ10Rの部分拡大斜視図である。
図4は、実施形態1における赤色光用コリメーターレンズ50Rを説明するために示す図である。図4(a)は赤色光用コリメーターレンズ50Rの斜視図であり、図4(b)は赤色光用コリメーターレンズ50Rの部分拡大斜視図である。
FIG. 3 is a view for explaining the red one-dimensional laser light source array 10R in the first embodiment. FIG. 3A is a perspective view of the red one-dimensional laser light source array 10R, and FIG. 3B is a partially enlarged perspective view of the red one-dimensional laser light source array 10R.
FIG. 4 is a view for explaining the red light collimator lens 50R according to the first embodiment. 4A is a perspective view of the red light collimator lens 50R, and FIG. 4B is a partially enlarged perspective view of the red light collimator lens 50R.

図5は、リレーレンズ300が中間画像を形成する様子を示す図である。図5(a)は実施形態1におけるリレー光学系300の結像関係を示す模式図であり、図5(b)は変形例1におけるリレー光学系300の結像関係を示す模式図であり、図5(c)は変形例2におけるリレー光学系300の結像関係を示す模式図である。図5においては、結像に関係しない光学要素(ダイクロイックプリズム200等)の図示を省略する。図5において符号oで示すのは光通過領域又は発光領域であり、符号iで示すのは光通過領域の像又は発光領域の像である。なお、明るい場所ほど白に近い色で示し、暗い場所ほど黒に近い色で示す。
図6は、実施形態1に係るプロジェクター1000による投写画像を説明するために示す図である。図6(a)は投写画像を展開し始めるときにおけるスクリーンSCRの様子を示す模式図であり、図6(b)は投写画像を途中まで展開したときにおけるスクリーンSCRの様子を示す模式図であり、図6(c)は投写画像を展開し終わったときにおけるスクリーンSCRの様子を示す模式図である。
図7は、実施形態1における投写光学系600により像面湾曲が補償される原理を示す図である。図7(a)は1次元走査装置400により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図7(b)は投写光学系600の像面湾曲収差により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図7(c)は投写光学系600によって1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲が補償される様子を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating how the relay lens 300 forms an intermediate image. FIG. 5A is a schematic diagram illustrating an imaging relationship of the relay optical system 300 according to the first embodiment, and FIG. 5B is a schematic diagram illustrating an imaging relationship of the relay optical system 300 according to Modification 1. FIG. 5C is a schematic diagram showing an imaging relationship of the relay optical system 300 in the second modification. In FIG. 5, illustration of optical elements not related to image formation (such as the dichroic prism 200) is omitted. In FIG. 5, a symbol o indicates a light passing region or a light emitting region, and a symbol i indicates a light passing region image or a light emitting region image. A bright place is indicated by a color close to white, and a dark place is indicated by a color close to black.
FIG. 6 is a diagram for explaining a projected image by the projector 1000 according to the first embodiment. FIG. 6A is a schematic diagram showing a state of the screen SCR when the projection image starts to be developed, and FIG. 6B is a schematic diagram showing a state of the screen SCR when the projection image is developed halfway. FIG. 6C is a schematic diagram showing the state of the screen SCR when the projection image has been developed.
FIG. 7 is a diagram illustrating the principle that the field curvature is compensated by the projection optical system 600 according to the first embodiment. FIG. 7A is a diagram illustrating a state in which field curvature is generated by the one-dimensional scanning device 400, and FIG. 7B is a diagram illustrating a state in which field curvature is generated due to field curvature aberration of the projection optical system 600. FIG. 7C is a diagram illustrating a state in which the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 is compensated by the projection optical system 600.

なお、以下の説明においては、互いに直交する3つの方向をそれぞれz軸方向(図1におけるクロスダイクロイックプリズム200から1次元走査装置400までの光軸に平行な方向)、x軸方向(図1(a)における紙面に垂直かつz軸に垂直な方向)及びy軸方向(図1(a)における紙面に平行かつz軸に垂直な方向)とする。   In the following description, three directions orthogonal to each other are defined as the z-axis direction (direction parallel to the optical axis from the cross dichroic prism 200 to the one-dimensional scanning device 400 in FIG. 1) and the x-axis direction (FIG. 1 ( a) a direction perpendicular to the paper surface and perpendicular to the z axis) and a y axis direction (a direction parallel to the paper surface and perpendicular to the z axis in FIG. 1A).

実施形態1に係るプロジェクター1000は、図1に示すように、3つの照明装置(赤色照明装置100R、緑色照明装置100G及び青色照明装置100B)、クロスダイクロイックプリズム200、リレー光学系300、1次元走査装置400、フィールドレンズ500及び投写光学系600を備える。   As shown in FIG. 1, the projector 1000 according to the first embodiment includes three illumination devices (a red illumination device 100R, a green illumination device 100G, and a blue illumination device 100B), a cross dichroic prism 200, a relay optical system 300, and a one-dimensional scan. An apparatus 400, a field lens 500, and a projection optical system 600 are provided.

赤色照明装置100Rは、図1及び図2に示すように、赤色1次元レーザー光源アレイ10Rと、赤色光用コリメーターレンズ50Rとを備える。赤色照明装置100Rは、s偏光成分からなる赤色光を射出する。s偏光成分からなる赤色光を射出するために、s偏光成分からなる赤色光を射出する赤色1次元レーザー光源アレイ10Rを用いてもよいし、p偏光成分からなる赤色光を射出する赤色1次元レーザー光源アレイ10Rと、p偏光成分からなる光をs偏光成分からなる光に変換するλ/2板とを用いてもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the red illumination device 100R includes a red one-dimensional laser light source array 10R and a red light collimator lens 50R. The red illumination device 100R emits red light composed of s-polarized components. In order to emit red light composed of s-polarized components, a red one-dimensional laser light source array 10R that emits red light composed of s-polarized components may be used, or red one-dimensional that emits red light composed of p-polarized components. A laser light source array 10R and a λ / 2 plate that converts light composed of a p-polarized component into light composed of an s-polarized component may be used.

赤色1次元レーザー光源アレイ10Rは、図2及び図3に示すように、基板20R及び複数の赤色レーザー光源30Rを有する。なお、赤色レーザー光源の個数については、投写する投写画像の総画素数及び縦横比並びに1次元走査装置の方式により必要な個数が決まる。例えば、後述するように投写面に対して縦方向に走査することにより、縦1080画素、横1920画素からなる投写画像を投写する場合には、最低で1920個の赤色レーザー光源が必要となる。   As shown in FIGS. 2 and 3, the red one-dimensional laser light source array 10R includes a substrate 20R and a plurality of red laser light sources 30R. The number of red laser light sources is determined by the total number of pixels and the aspect ratio of the projected image to be projected and the method of the one-dimensional scanning device. For example, as will be described later, when projecting a projection image consisting of 1080 pixels vertically and 1920 pixels horizontally by scanning in the vertical direction with respect to the projection surface, at least 1920 red laser light sources are required.

基板20Rは、複数の赤色レーザー光源30Rを搭載する機能を有する。詳細な説明は省略するが、基板20Rは、複数の赤色レーザー光源30Rに対する電力の供給を仲介する機能や、複数の赤色レーザー光源30Rで発生する熱を放熱する機能等を併せて有する。
複数のレーザー光源30Rは、赤色照明装置100Rにおける所定の第1方向dR(z軸方向と平行な方向)に沿って1次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する。
レーザー光源30Rは、赤色光を射出する半導体レーザーからなる。当該半導体レーザーは、図2及び図3に示すように、長方形形状の発光領域を有し、当該発光領域の長辺が、赤色照明装置100Rにおける第1方向dRと略平行になるように配置されている。
半導体レーザーにおける発光領域の大きさは、例えば、長辺が8μm、短辺が2μmである。また、ある赤色レーザー光源30Rの中心から隣接する赤色レーザー光源30Rの中心までの距離は、例えば20μmであり、つまりこの場合、ある赤色レーザー光源30Rと隣接する赤色レーザー光源30Rとの間には、12μmの隙間があることになる。
The substrate 20R has a function of mounting a plurality of red laser light sources 30R. Although detailed description is omitted, the substrate 20R has a function of mediating supply of power to the plurality of red laser light sources 30R, a function of radiating heat generated by the plurality of red laser light sources 30R, and the like.
The plurality of laser light sources 30R are arranged one-dimensionally along a predetermined first direction dR (direction parallel to the z-axis direction) in the red illumination device 100R, and blink according to image information.
The laser light source 30R is composed of a semiconductor laser that emits red light. As shown in FIGS. 2 and 3, the semiconductor laser has a rectangular light emitting region, and is arranged so that the long side of the light emitting region is substantially parallel to the first direction dR in the red illumination device 100 </ b> R. ing.
The size of the light emitting region in the semiconductor laser is, for example, a long side of 8 μm and a short side of 2 μm. The distance from the center of a certain red laser light source 30R to the center of the adjacent red laser light source 30R is, for example, 20 μm. In other words, in this case, between a certain red laser light source 30R and the adjacent red laser light source 30R, There will be a gap of 12 μm.

赤色光用コリメーターレンズ50Rは、図2及び図4に示すように、赤色1次元レーザー光源アレイ10Rに近接して配置され、赤色レーザー光源30Rからの光の拡がりを抑制する。赤色光用コリメーターレンズ50Rは、赤色照明装置100Rにおける第1方向dRに沿って1次元的に配列され、赤色レーザー光源30Rのそれぞれに対応する複数の平凸レンズ60を有する1次元レンズアレイからなる。赤色光用コリメーターレンズ50Rは、複数の平凸レンズ60における凸面側を赤色1次元レーザー光源アレイ10Rに向けて配置されている。   As shown in FIGS. 2 and 4, the red light collimator lens 50R is disposed close to the red one-dimensional laser light source array 10R and suppresses the spread of light from the red laser light source 30R. The red light collimator lens 50R is one-dimensionally arranged along the first direction dR in the red illumination device 100R, and includes a one-dimensional lens array having a plurality of plano-convex lenses 60 corresponding to the red laser light sources 30R. . The red light collimator lens 50R is arranged with the convex surface side of the plurality of plano-convex lenses 60 facing the red one-dimensional laser light source array 10R.

平凸レンズ60は、図2(c)及び図4(b)に示すように、入射面62、入射面の表面64及び射出面66を有する。
平凸レンズ60においては、凸面が赤色1次元レーザー光源アレイ10Rの方向を向いているため、入射面62及び入射面の表面64は図2(c)及び図4(b)に示す位置となる。
なお、射出面66は平面であるため、射出面と当該射出面の表面とは同一の面となる。
As shown in FIGS. 2C and 4B, the plano-convex lens 60 has an incident surface 62, an incident surface 64, and an exit surface 66.
In the plano-convex lens 60, since the convex surface faces the direction of the red one-dimensional laser light source array 10R, the incident surface 62 and the surface 64 of the incident surface are at the positions shown in FIGS. 2 (c) and 4 (b).
Since the emission surface 66 is a flat surface, the emission surface and the surface of the emission surface are the same surface.

複数の平凸レンズ60の形状は、光通過領域の像が略正方形形状となるような形状(非球面形状)である。このような構成とすることにより、投写面において、投写光学系600が投写面に拡大投写する中間画像を、所定の方向と垂直な方向に沿ってもほぼ隙間無く配列することが可能となり、ひいては、一層自然な投写画像を投写することが可能となる。   The shape of the plurality of plano-convex lenses 60 is a shape (aspherical shape) such that the image of the light passage region has a substantially square shape. By adopting such a configuration, it becomes possible to arrange an intermediate image that is projected and magnified on the projection plane by the projection optical system 600 on the projection plane with almost no gap even in a direction perpendicular to a predetermined direction. It becomes possible to project a more natural projection image.

緑色照明装置100Gは、図1に示すように、緑色照明装置100Gにおける所定の第1方向dG(x軸に平行な方向。図示せず。)に沿って1次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数の緑色レーザー光源30G(図示せず。)を有する緑色1次元レーザー光源アレイ10Gと、緑色レーザー光源30Gからの光の拡がりを抑制する緑色光用コリメーターレンズ50Gとを備える。緑色照明装置100Gは、p偏光からなる緑色光を射出する点以外は基本的に赤色照明装置100Rと同様の構成を有するため、説明を省略する。
青色照明装置100Bは、青色照明装置100Bにおける所定の第1方向(z軸に平行な方向。図示せず。)に沿って1次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数の青色レーザー光源30B(図示せず。)を有する青色1次元レーザー光源アレイ10Bと、青色レーザー光源30Bからの光の拡がりを抑制する青色光用コリメーターレンズ50Bとを備える。青色照明装置100Bは、青色光を射出する点以外は基本的に赤色照明装置100Rと同様の構成を有するため、説明を省略する。
As shown in FIG. 1, the green lighting device 100G is arranged one-dimensionally along a predetermined first direction dG (a direction parallel to the x axis, not shown) in the green lighting device 100G, and is displayed in the image information. A green one-dimensional laser light source array 10G having a plurality of green laser light sources 30G (not shown) that flash in response, and a collimator lens 50G for green light that suppresses the spread of light from the green laser light source 30G are provided. Since the green illumination device 100G has basically the same configuration as the red illumination device 100R except that it emits green light composed of p-polarized light, the description thereof is omitted.
The blue illumination device 100B is arranged in a one-dimensional manner along a predetermined first direction (a direction parallel to the z axis; not shown) in the blue illumination device 100B, and blinks in accordance with image information. A blue one-dimensional laser light source array 10B having a light source 30B (not shown) and a blue light collimator lens 50B for suppressing the spread of light from the blue laser light source 30B are provided. The blue illumination device 100B basically has the same configuration as the red illumination device 100R except that it emits blue light, and thus the description thereof is omitted.

なお、実施形態1に示す赤色照明装置100R、緑色照明装置100G及び青色照明装置100Bの配置は一例であり、各照明装置の位置を入れ替えてもよい。その際においても、略X字状の界面をともに通過する色光を射出する照明装置をp偏光成分からなる色光を射出するように構成し、略X字状の界面のうち少なくとも1つの界面で反射される色光を射出する照明装置をs偏光成分からなる色光を射出するように構成すれば、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果(後述)を損なうこともない。   In addition, arrangement | positioning of the red illuminating device 100R, the green illuminating device 100G, and the blue illuminating device 100B which are shown in Embodiment 1 is an example, and you may replace the position of each illuminating device. Even in this case, the illumination device that emits the color light that passes through the substantially X-shaped interface is configured to emit the color light composed of the p-polarized component, and is reflected by at least one of the substantially X-shaped interfaces. If the illumination device that emits the colored light is configured to emit the color light composed of the s-polarized component, the effect (described later) of the projector 1000 according to the first embodiment is not impaired.

クロスダイクロイックプリズム200は、3つの照明装置(赤色照明装置100R、緑色照明装置100G及び青色照明装置100B)から射出される各色光を合成する色合成プリズムである。クロスダイクロイックプリズム200は、図1に示すように、1次元走査装置400より前段の光路中に配置されている。
クロスダイクロイックプリズム200は、ダイクロイック膜である誘電体多層膜が形成された略X字状の界面を有する。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射し、緑色光を通過させるものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射し緑色光を通過させるものである。これらの誘電体多層膜により赤色光及び青色光は反射され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。
The cross dichroic prism 200 is a color synthesis prism that synthesizes each color light emitted from three illumination devices (red illumination device 100R, green illumination device 100G, and blue illumination device 100B). As shown in FIG. 1, the cross dichroic prism 200 is disposed in the optical path upstream of the one-dimensional scanning device 400.
The cross dichroic prism 200 has a substantially X-shaped interface on which a dielectric multilayer film that is a dichroic film is formed. The dielectric multilayer film formed on one interface having a substantially X shape reflects red light and allows green light to pass therethrough, and the dielectric multilayer film formed on the other interface reflects blue light. It allows green light to pass through. These dielectric multilayer films reflect red light and blue light, and are aligned with the traveling direction of green light, thereby synthesizing three color lights.

リレー光学系300は、3つの照明装置から射出される光を導光する。リレー光学系300は、凸レンズからなる。なお、リレー光学系は複数の光学素子からなるものであってもよい。   The relay optical system 300 guides light emitted from the three illumination devices. The relay optical system 300 includes a convex lens. The relay optical system may be composed of a plurality of optical elements.

赤色光用コリメーターレンズ50Rにおける射出面62と、リレー光学系300における中間画像形成面Pとは、図5(a)に示すように、光学的に共役の位置にある。図示は省略するが、緑色光用コリメーターレンズ50Gにおける射出面62及び青色光用コリメーターレンズ50Bも赤色光用コリメーターレンズ50Rと同様に、リレー光学系300における中間画像形成面Pと光学的に共役の位置にある。このため、リレー光学系300における中間画像形成面Pにおいては、各コリメーターレンズの射出面における複数の光通過領域の像iが所定の方向に沿ってほぼ隙間無く配列された中間画像を形成することが可能となり、ひいては、自然な投写画像を投写することが可能となる。なお、図5においては、説明を簡単にするために5つの光通過領域の像iのみを表示するが、実際にはさらに多数の光通過領域の像(例えば、投写面に対して縦方向に走査することにより、縦1080画素、横1920画素からなる投写画像を投写する場合には、1920個の光通過領域の像)が投写される。なお、図5(b)及び図5(c)に図示する、変形例1に係るプロジェクター1000a及び変形例2に係るプロジェクター1000bにつていては後述する。   The exit surface 62 of the red light collimator lens 50R and the intermediate image forming surface P of the relay optical system 300 are in an optically conjugate position as shown in FIG. Although not shown, the emission surface 62 of the green light collimator lens 50G and the blue light collimator lens 50B are optically coupled to the intermediate image forming surface P of the relay optical system 300 in the same manner as the red light collimator lens 50R. Is in a conjugate position. For this reason, on the intermediate image forming surface P in the relay optical system 300, an intermediate image is formed in which the images i of the plurality of light passing regions on the exit surface of each collimator lens are arranged in a predetermined direction with almost no gap. This makes it possible to project a natural projected image. In FIG. 5, only five light passing area images i are displayed for the sake of simplicity, but in reality, a larger number of light passing area images (for example, in a vertical direction with respect to the projection plane). By projecting, when projecting a projection image consisting of 1080 pixels vertically and 1920 pixels horizontally, 1920 light-passing region images) are projected. The projector 1000a according to the first modification and the projector 1000b according to the second modification illustrated in FIGS. 5B and 5C will be described later.

1次元走査装置400は、3つの照明装置から射出される光を、スクリーンSCRにおける投写面において2次元投写画像を形成するように走査する。1次元走査装置400は、リレー光学系300とリレー光学系300の中間画像形成面Pとの間の光路中に配置されている。1次元走査装置400は、ガルバノミラーからなり、光を反射するミラー部410と、電気信号によりミラー部410を駆動する駆動部420とを有する。
1次元走査装置400は、後述するように(図6参照。)スクリーンSCRにおける投写面に対して投写画像が縦方向に走査されるように1次元的な走査を行う。
投写光学系600は、3つの照明装置から射出される光をフィールドレンズ500とともにスクリーンSCRにおける投写面に投写する。投写光学系600は、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲とは逆方向の像面湾曲を発生させる非球面レンズを備える。
The one-dimensional scanning device 400 scans the light emitted from the three illumination devices so as to form a two-dimensional projection image on the projection surface of the screen SCR. The one-dimensional scanning device 400 is disposed in the optical path between the relay optical system 300 and the intermediate image forming surface P of the relay optical system 300. The one-dimensional scanning device 400 includes a galvanometer mirror, and includes a mirror unit 410 that reflects light and a drive unit 420 that drives the mirror unit 410 with an electric signal.
As will be described later (see FIG. 6), the one-dimensional scanning device 400 performs one-dimensional scanning so that the projected image is scanned in the vertical direction on the projection surface of the screen SCR.
The projection optical system 600 projects the light emitted from the three illumination devices onto the projection surface of the screen SCR together with the field lens 500. The projection optical system 600 includes an aspheric lens that generates a curvature of field in a direction opposite to the curvature of field generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400.

プロジェクター1000による投写画像の投写を、図6を用いて説明する。
まず、3つの光源装置からの光は、図6(a)に示すように、リレー光学系300、1次元走査装置400、フィールドレンズ500及び投写光学系600により、スクリーンSCRにおける投写面の上端に投写される。
次に、1次元走査装置の走査により、投写される光は下に移動する。このとき、投写される光の移動に合わせて各1次元レーザー光源アレイにおけるレーザー光源が画像情報に応じて点滅する。図6(b)の状態を経て図6(c)の状態になると、投写領域全体に1枚の2次元投写画像が展開される。以降、上記した方法に沿って投写画像の展開を繰り返す。展開を繰り返す頻度は任意に決定することができるが、例えば、1秒間に60回程度とすることができる。
Projection of a projected image by the projector 1000 will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 6A, light from the three light source devices is applied to the upper end of the projection surface of the screen SCR by the relay optical system 300, the one-dimensional scanning device 400, the field lens 500, and the projection optical system 600. Projected.
Next, the projected light moves downward by the scanning of the one-dimensional scanning device. At this time, the laser light source in each one-dimensional laser light source array blinks according to the image information in accordance with the movement of the projected light. When the state shown in FIG. 6C is reached after the state shown in FIG. 6B, one two-dimensional projection image is developed in the entire projection area. Thereafter, the development of the projected image is repeated according to the method described above. The frequency of repeating the development can be arbitrarily determined, and can be, for example, about 60 times per second.

実施形態1における投写光学系600により像面湾曲が補償される原理を、図7を用いて説明する。
中間画像形成面Pにおいては、1次元走査装置400の走査により像面湾曲が発生する。このとき、通常の投写光学系602を用いた場合には、図7(a)に示すように、像面湾曲を有する中間画像がそのまま投写面に投写されるため、投写面の周縁部分でピントぼけが発生し、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが困難となる。
そこで、実施形態1においては、通常の投写光学系602に代えて、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲を補償するような像面湾曲を発生させる像面湾曲収差を有する投写光学系600を用いることとしている(図7(b)参照。)。このため、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と、投写光学系600の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、図7(c)に示すように、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能となる。
The principle that the field curvature is compensated by the projection optical system 600 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
On the intermediate image forming surface P, field curvature occurs due to scanning by the one-dimensional scanning device 400. At this time, when a normal projection optical system 602 is used, an intermediate image having a curvature of field is projected as it is onto the projection plane as shown in FIG. Blurring occurs, making it difficult to project a sharp projected image that is not out of focus over the entire projection surface.
Therefore, in the first embodiment, instead of the normal projection optical system 602, projection optics having a field curvature aberration that generates a field curvature that compensates for the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 is used. The system 600 is used (see FIG. 7B). Therefore, according to the projector 1000 according to the first embodiment, the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 and the field curvature generated by the field curvature aberration of the projection optical system 600 cancel each other. As shown in FIG. 7 (c), the curvature of field is eliminated over the entire projection surface, and it becomes possible to project a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface.

2.プロジェクター1000の効果
実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、上記したように、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と、投写光学系600の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能となる。
2. Effects of Projector 1000 According to the projector 1000 according to the first embodiment, as described above, the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 and the field curvature generated by the field curvature aberration of the projection optical system 600 are described. Cancel each other, so that the curvature of field is eliminated over the entire projection surface, and it becomes possible to project a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface.

また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、従来のプロジェクターの場合と同様に、光源ランプと違って瞬時点灯可能なレーザー光源を光源として用いているため、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能となる。また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、従来のプロジェクターの場合と同様に、高速点滅可能な1次元レーザー光源アレイと、高速走査可能な1次元走査装置とを用いて2次元画像を形成することとしているため、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能となる。   Also, according to the projector 1000 according to the first embodiment, unlike a conventional projector, since a laser light source that can be turned on instantaneously is used as a light source unlike a light source lamp, a projected image is projected immediately after the power is turned on. It becomes possible to do. Further, according to the projector 1000 according to the first embodiment, a two-dimensional image is formed using a one-dimensional laser light source array capable of high-speed blinking and a one-dimensional scanning device capable of high-speed scanning, as in the case of a conventional projector. Therefore, it is possible to project a smooth projected image without motion blur.

その結果、実施形態1に係るプロジェクター1000は、電源投入後すぐに投写画像を投写することが可能で、動きぼけのない滑らかな投写画像を投写することが可能で、かつ、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。   As a result, the projector 1000 according to the first embodiment can project a projected image immediately after turning on the power, can project a smooth projected image without motion blur, and can focus on the entire projection surface. The projector can project a sharp projected image without blur.

また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、投写光学系600が、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲を補償するような像面湾曲を発生させる非球面レンズを備えるため、1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲が投写光学系の働きにより適切に補償されることとなる。   Further, according to the projector 1000 according to the first embodiment, the projection optical system 600 includes the aspheric lens that generates the curvature of field that compensates for the curvature of field generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400. The field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device is appropriately compensated by the action of the projection optical system.

また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、1次元走査装置400がガルバノミラーからなるため、動きぼけのない滑らかな投写画像の投写を実現することが可能となる。   Further, according to the projector 1000 according to the first embodiment, since the one-dimensional scanning device 400 includes a galvano mirror, it is possible to realize a smooth projection image without motion blur.

また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、1次元走査装置400は、リレー光学系300とリレー光学系300の中間画像形成面Pとの間の光路中に配置されているため、リレー光学系からの光を1次元走査装置で走査することが可能となる。   Further, according to the projector 1000 according to the first embodiment, the one-dimensional scanning device 400 is disposed in the optical path between the relay optical system 300 and the intermediate image forming surface P of the relay optical system 300. It becomes possible to scan the light from the system with a one-dimensional scanning device.

また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、赤色照明装置100Rと、緑色照明装置100Gと、青色照明装置100Bとの3つの照明装置と、クロスダイクロイックプリズム(色合成プリズム)とを備えるため、フルカラー画像を投写可能なプロジェクターとすることが可能となる。   In addition, the projector 1000 according to the first embodiment includes the three illumination devices of the red illumination device 100R, the green illumination device 100G, and the blue illumination device 100B, and the cross dichroic prism (color synthesis prism). A projector capable of projecting a full-color image can be obtained.

また、実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、色合成プリズムがクロスダイクロイックプリズム200であり、3つの照明装置のうち、略X字状の界面をともに通過する色光を射出する照明装置(緑色照明装置100G)はp偏光成分からなる色光を射出するように構成され、略X字状の界面のうち少なくとも1つの界面で反射される色光を射出する照明装置(赤色照明装置100R及び青色照明装置100B)は、s偏光成分からなる色光を射出するように構成されているため、クロスダイクロイックプリズム200における反射損を低減し、より高輝度なプロジェクターとすることが可能となる。   Further, according to the projector 1000 according to the first embodiment, the color synthesis prism is the cross dichroic prism 200, and among the three illumination devices, an illumination device that emits colored light that passes through a substantially X-shaped interface (green illumination) The device 100G) is configured to emit color light including a p-polarized component, and emits color light reflected by at least one of the substantially X-shaped interfaces (red illumination device 100R and blue illumination device 100B). ) Is configured to emit color light composed of s-polarized components, and therefore, it is possible to reduce the reflection loss in the cross dichroic prism 200 and to achieve a projector with higher brightness.

なお、各レーザー光源とリレー光学系における中間画像形成面とが光学的に共役の位置にあるプロジェクター(「各照明装置がコリメーターレンズを備えない、変形例1に係るプロジェクター1000a(上記した図5(b)参照。)」及び「各照明装置がコリメーターレンズを備える、変形例2に係るプロジェクター1000b(上記した図5(c)参照。)」)においては、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なり、リレー光学系300の中間画像形成面Pの位置で複数の光通過領域の像が所定の方向に沿って離散的に配列された状態で形成されることとなる。   It should be noted that each laser light source and the intermediate image forming surface in the relay optical system are in an optically conjugate position (“the projector 1000a according to the first modification in which each illumination device does not include a collimator lens (see FIG. 5 described above). (See (b).) ”And“ Projector 1000b according to Modification 2 (see FIG. 5C described above) in which each lighting device includes a collimator lens ”). Unlike the case, images of a plurality of light passing regions are formed in a state of being discretely arranged along a predetermined direction at the position of the intermediate image forming surface P of the relay optical system 300.

しかしながら、これらのプロジェクター(変形例1に係るプロジェクター1000a及び変形例2に係るプロジェクター1000b)によっても、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と、投写光学系600の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、図7(c)に示すように、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能となる。   However, these projectors (the projector 1000a according to the first modification example and the projector 1000b according to the second modification example) also generate image planes generated by scanning by the one-dimensional scanning device 400, as in the case of the projector 1000 according to the first embodiment. Since the curvature and the curvature of field generated by the curvature of field aberration of the projection optical system 600 cancel each other, as shown in FIG. 7 (c), the curvature of field is eliminated over the entire projection surface. It is possible to project a sharp projected image without defocusing over the entire surface.

[実施形態2]
図8は、実施形態2に係るプロジェクター1002を説明するために示す図である。図8(a)はプロジェクター1002の光学系を示す側面図であり、図8(b)はプロジェクター1002の光学系を投写光学系600側から見た正面図である。
図9は、実施形態2における投写光学系600により像面湾曲が補償される原理を示す図である。図9(a)は1次元走査装置400の走査により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図9(b)は投写光学系600の像面湾曲収差により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図9(c)は投写光学系600によって1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲が補償される様子を示す図である。
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a diagram for explaining a projector 1002 according to the second embodiment. 8A is a side view showing the optical system of the projector 1002, and FIG. 8B is a front view of the optical system of the projector 1002 as viewed from the projection optical system 600 side.
FIG. 9 is a diagram illustrating the principle that field curvature is compensated for by the projection optical system 600 according to the second embodiment. FIG. 9A is a diagram illustrating a state in which field curvature occurs due to scanning by the one-dimensional scanning device 400, and FIG. 9B illustrates a state in which field curvature occurs due to field curvature aberration of the projection optical system 600. FIG. 9C is a diagram illustrating a state where the projection optical system 600 compensates for the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400.

実施形態2に係るプロジェクター1002は、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、1次元走査装置の配置位置が実施形態1に係るプロジェクター1002の場合とは異なる。すなわち、実施形態2に係るプロジェクター1002においては、図8及び図9に示すように、1次元走査装置400は、リレー光学系300の中間画像形成面Pと投写光学系600との間の光路中に配置されている。   The projector 1002 according to the second embodiment basically has the same configuration as the projector 1000 according to the first embodiment, but the arrangement position of the one-dimensional scanning device is different from that of the projector 1002 according to the first embodiment. That is, in the projector 1002 according to the second embodiment, as illustrated in FIGS. 8 and 9, the one-dimensional scanning device 400 is in the optical path between the intermediate image forming surface P of the relay optical system 300 and the projection optical system 600. Is arranged.

このように、実施形態2に係るプロジェクター1002は、1次元走査装置400の配置位置が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なるが、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と、投写光学系600の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。   As described above, the projector 1002 according to the second embodiment is different from the case of the projector 1000 according to the first embodiment in the arrangement position of the one-dimensional scanning device 400, but the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 is different. Since the field curvature generated by the field curvature aberration of the projection optical system 600 cancels each other, the field curvature is eliminated over the entire projection surface, as in the case of the projector 1000 according to the first embodiment. The projector is capable of projecting a sharp projected image with no blur on the entire projection surface.

なお、実施形態2に係るプロジェクター1002は、1次元走査装置の配置位置以外の点においては実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   The projector 1002 according to the second embodiment has the same configuration as that of the projector 1000 according to the first embodiment except for the arrangement position of the one-dimensional scanning device. Therefore, among the effects of the projector 1000 according to the first embodiment. Has the relevant effect as it is.

[実施形態3]
図10は、実施形態3に係るプロジェクター1004を説明するために示す図である。図10(a)はプロジェクター1004の光学系を示す側面図であり、図10(b)はプロジェクター1004の光学系を投写光学系600側から見た正面図である。
図11は、実施形態3における投写光学系600により像面湾曲が補償される原理を示す図である。図11(a)は1次元走査装置400の走査により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図11(b)は投写光学系600の像面湾曲収差により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図11(c)は投写光学系600によって1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲が補償される様子を示す図である。
[Embodiment 3]
FIG. 10 is a diagram for explaining a projector 1004 according to the third embodiment. FIG. 10A is a side view showing the optical system of the projector 1004, and FIG. 10B is a front view of the optical system of the projector 1004 as viewed from the projection optical system 600 side.
FIG. 11 is a diagram illustrating the principle that field curvature is compensated for by the projection optical system 600 according to the third embodiment. FIG. 11A is a diagram illustrating a state in which field curvature occurs due to scanning by the one-dimensional scanning device 400, and FIG. 11B illustrates a state in which field curvature occurs due to field curvature aberration of the projection optical system 600. FIG. 11C is a diagram illustrating a state where the projection optical system 600 compensates for the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400.

実施形態3に係るプロジェクター1004は、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、1次元走査装置の配置位置が実施形態1に係るプロジェクター1000とは異なる。すなわち、実施形態3に係るプロジェクター1004においては、図10及び図11に示すように、1次元走査装置400は、3つの照明装置とリレー光学系300との間の光路中に配置されている。   The projector 1004 according to the third embodiment basically has the same configuration as the projector 1000 according to the first embodiment, but the arrangement position of the one-dimensional scanning device is different from that of the projector 1000 according to the first embodiment. That is, in the projector 1004 according to the third embodiment, as illustrated in FIGS. 10 and 11, the one-dimensional scanning device 400 is disposed in the optical path between the three illumination devices and the relay optical system 300.

このように、実施形態3に係るプロジェクター1004は、1次元走査装置の配置位置が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なるが、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と、投写光学系600の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。   As described above, the projector 1004 according to the third embodiment is different from the projector 1000 according to the first embodiment in the arrangement position of the one-dimensional scanning device, but the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400, Since the field curvature generated by the field curvature aberration of the projection optical system 600 cancels each other, the field curvature is eliminated over the entire projection surface as in the case of the projector 1000 according to the first embodiment. This makes it possible to project a sharp projected image with no blur on the entire surface.

なお、実施形態3に係るプロジェクター1004は、1次元走査装置の配置位置以外の点においては実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   The projector 1004 according to the third embodiment has the same configuration as the projector 1000 according to the first embodiment except for the arrangement position of the one-dimensional scanning device. Has the relevant effect as it is.

[実施形態4]
図12は、実施形態4に係るプロジェクター1006を説明するために示す図である。図12(a)はプロジェクター1006の光学系を示す側面図であり、図12(b)はプロジェクター1006の光学系を投写光学系602側から見た正面図である。
図13は、実施形態4におけるリレー光学系302により像面湾曲が補償される原理を示す図である。図13(a)は1次元走査装置400の走査により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図13(b)はリレー光学系302の像面湾曲収差により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図13(c)はリレー光学系302によって1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲が補償される様子を示す図である。
[Embodiment 4]
FIG. 12 is a diagram for explaining a projector 1006 according to the fourth embodiment. 12A is a side view showing the optical system of the projector 1006, and FIG. 12B is a front view of the optical system of the projector 1006 as viewed from the projection optical system 602 side.
FIG. 13 is a diagram illustrating a principle that field curvature is compensated by the relay optical system 302 according to the fourth embodiment. FIG. 13A is a diagram illustrating a state in which field curvature occurs due to scanning by the one-dimensional scanning device 400, and FIG. 13B illustrates a state in which field curvature occurs due to field curvature aberration of the relay optical system 302. FIG. 13C is a diagram illustrating a state in which the curvature of field generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 is compensated by the relay optical system 302.

実施形態4に係るプロジェクター1006は、基本的には実施形態3に係るプロジェクター1004と同様の構成を有するが、投写光学系に代えてリレー光学系に像面湾曲収差を持たせた点が実施形態3に係るプロジェクター1004とは異なる。すなわち、実施形態4に係るプロジェクター1006においては、図12及び図13に示すように、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲を補償するような像面湾曲を発生させる非球面レンズを備えるリレー光学系302を用いている。また、これに伴い、投写光学系として、像面湾曲収差を有しない通常の投写光学系602を用いている。   The projector 1006 according to the fourth embodiment basically has the same configuration as that of the projector 1004 according to the third embodiment, except that the field curvature aberration is given to the relay optical system instead of the projection optical system. 3 is different from the projector 1004 according to the third embodiment. That is, in the projector 1006 according to the fourth embodiment, as shown in FIGS. 12 and 13, an aspheric lens that generates a curvature of field that compensates for a curvature of field generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 is used. The relay optical system 302 provided is used. Accordingly, a normal projection optical system 602 having no field curvature aberration is used as the projection optical system.

実施形態4におけるリレー光学系302により像面湾曲が補償される原理を、図13を用いて説明する。
通常のリレー光学系300を用いた場合には、図13(a)に示すように、中間画像形成面Pにおいて像面湾曲が発生する。このため、投写面の周縁部分でピントぼけが発生し、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが困難となる。
そこで、実施形態4においては、通常のリレー光学系300に代えて、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲を補償するような像面湾曲を発生させる像面湾曲収差を有するリレー光学系302を用いることとしている(図13(b)参照。)。このため、実施形態4に係るプロジェクター1006によれば、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と、リレー光学系302の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、図13(c)に示すように、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能となる。
The principle that field curvature is compensated for by the relay optical system 302 in the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
When the normal relay optical system 300 is used, field curvature occurs on the intermediate image forming surface P as shown in FIG. For this reason, out-of-focus occurs at the peripheral portion of the projection surface, and it becomes difficult to project a sharp projection image without out-of-focus over the entire projection surface.
Therefore, in the fourth embodiment, in place of the normal relay optical system 300, relay optics having a field curvature aberration that generates a field curvature that compensates for a field curvature generated by scanning by the one-dimensional scanning device 400 is used. The system 302 is used (see FIG. 13B). For this reason, according to the projector 1006 according to the fourth embodiment, the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 and the field curvature generated by the field curvature aberration of the relay optical system 302 cancel each other. As shown in FIG. 13 (c), the curvature of field is eliminated over the entire projection surface, and it becomes possible to project a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface.

このように、実施形態4に係るプロジェクター1006は、投写光学系に代えてリレー光学系に像面湾曲収差を持たせた点で実施形態3に係るプロジェクター1004の場合とは異なるが、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と、リレー光学系302の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、実施形態3に係るプロジェクター1004の場合と同様に、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能となる。   As described above, the projector 1006 according to the fourth embodiment is different from the projector 1004 according to the third embodiment in that the relay optical system has a field curvature aberration instead of the projection optical system, but one-dimensional scanning is performed. Since the curvature of field generated by the scanning of the apparatus 400 and the curvature of field generated by the field curvature aberration of the relay optical system 302 cancel each other, the entire projection surface is the same as in the case of the projector 1004 according to the third embodiment. Thus, it is possible to project a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface.

なお、実施形態4に係るプロジェクター1006は、投写光学系に代えてリレー光学系に像面湾曲収差を持たせた点以外の点においては実施形態3に係るプロジェクター1004と同様の構成を有するため、実施形態3に係るプロジェクター1004が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   Note that the projector 1006 according to the fourth embodiment has the same configuration as the projector 1004 according to the third embodiment except that the relay optical system has a field curvature aberration instead of the projection optical system. It has the corresponding effect as it is among the effects of the projector 1004 according to the third embodiment.

[実施形態5]
図14は、実施形態5に係るプロジェクター1008を説明するために示す図である。図14(a)はプロジェクター1008の光学系を示す側面図であり、図14(b)はプロジェクター1008の光学系を投写光学系604側から見た正面図である。
図15及び図16は、実施形態5におけるリレー光学系304及び投写光学系604により像面湾曲が補償される原理を示す図である。図15(a)は1次元走査装置400の走査により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図15(b)はリレー光学系304の像面湾曲収差により像面湾曲が発生する様子を示す図であり、図15(c)は投写光学系604によって1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲が補償される様子を示す図である。図16(a)はリレー光学系304の像面湾曲収差により発生する(横方向の)像面湾曲を示す模式図であり、図16(b)は1次元走査装置400の走査により(縦方向の)像面湾曲が発生する様子を示す模式図であり、図16(c)は投写光学系604により像面湾曲が補償される様子を示す模式図である。なお、図16においては、結像に関係しない光学要素(ダイクロイックプリズム200等)の図示を省略する。
[Embodiment 5]
FIG. 14 is a diagram for explaining a projector 1008 according to the fifth embodiment. FIG. 14A is a side view showing the optical system of the projector 1008, and FIG. 14B is a front view of the optical system of the projector 1008 as viewed from the projection optical system 604 side.
FIGS. 15 and 16 are diagrams illustrating the principle that field curvature is compensated by the relay optical system 304 and the projection optical system 604 according to the fifth embodiment. FIG. 15A is a diagram illustrating a state in which field curvature occurs due to scanning by the one-dimensional scanning device 400, and FIG. 15B illustrates a state in which field curvature occurs due to field curvature aberration of the relay optical system 304. FIG. 15C is a diagram illustrating a state in which the field curvature generated by the scanning of the one-dimensional scanning device 400 is compensated by the projection optical system 604. FIG. 16A is a schematic diagram showing the field curvature (lateral direction) caused by the field curvature aberration of the relay optical system 304, and FIG. 16B shows the result of scanning by the one-dimensional scanning device 400 (longitudinal direction). FIG. 16C is a schematic diagram showing how the field curvature occurs, and FIG. 16C is a schematic diagram showing how the field curvature is compensated by the projection optical system 604. In FIG. 16, optical elements not related to image formation (such as the dichroic prism 200) are not shown.

実施形態5に係るプロジェクター1008は、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、リレー光学系及び投写光学系に所定の像面湾曲収差を持たせた点が実施形態1に係るプロジェクター1000とは異なる。すなわち、実施形態5に係るプロジェクター1008においては、図14、図15及び図16に示すように、リレー光学系304として、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と同じ方向の像面湾曲を発生させる回転対称の非球面レンズを備え、投写光学系604として、リレー光学系304の像面湾曲収差により発生する像面湾曲及び1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲のいずれをも補償する像面湾曲を発生させる回転対称の非球面レンズを備える。   The projector 1008 according to the fifth embodiment basically has the same configuration as that of the projector 1000 according to the first embodiment, except that the relay optical system and the projection optical system have predetermined field curvature aberration. 1 is different from the projector 1000 according to the first embodiment. That is, in the projector 1008 according to the fifth embodiment, as illustrated in FIGS. 14, 15, and 16, the relay optical system 304 has an image plane in the same direction as the curvature of field generated by scanning of the one-dimensional scanning device 400. The projection optical system 604 includes a field curvature generated by field curvature aberration of the relay optical system 304 and a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device 400. A rotationally symmetric aspherical lens that generates a field curvature that compensates for the above.

実施形態5におけるリレー光学系304及び投写光学系604により像面湾曲が補償される原理を、図15及び図16を用いて説明する。
通常のリレー光学系300及び投写光学系602を用いた場合には、図15(a)に示すように、中間画像形成面Pにおいて像面湾曲が発生する。このため、投写面の周縁部分でピントぼけが発生し、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが困難となる。
そこで、実施形態5においては、図15(b)及び図15(c)に示すように、通常のリレー光学系300及び投写光学系602に代えて、1次元走査装置410の走査により発生する像面湾曲と同じ方向の像面湾曲を発生させる回転対称の非球面レンズを備えるリレー光学系304と、リレー光学系304の像面湾曲収差により発生する像面湾曲及び1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲のいずれをも補償する像面湾曲を発生させる回転対称の非球面レンズを備える投写光学系604を備える。このため、実施形態5に係るプロジェクター1008によれば、リレー光学系304の像面湾曲収差により発生する横方向の像面湾曲(図16(a)参照。)と、1次元走査装置400の走査により発生する縦方向の像面湾曲(図16(b)参照。)とを合成して、回転対称の像面湾曲を発生させることが可能となる(図16(c)参照。)。その結果、投写光学系として、入手容易な回転対称の非球面レンズを備える投写光学系604を用いることにより像面湾曲を解消させることが可能となる。また、リレー光学系304としても、1次元レーザー光源アレイの像が配列する方向と直交する方向には像面湾曲収差による像面湾曲がほとんど発生しないため、入手容易な回転対称の非球面レンズを備えるリレー光学系を用いることが可能となる。
The principle that field curvature is compensated by the relay optical system 304 and the projection optical system 604 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
When the normal relay optical system 300 and projection optical system 602 are used, field curvature occurs on the intermediate image forming surface P as shown in FIG. For this reason, out-of-focus occurs at the peripheral portion of the projection surface, and it becomes difficult to project a sharp projection image without out-of-focus over the entire projection surface.
Therefore, in the fifth embodiment, as shown in FIGS. 15B and 15C, an image generated by scanning with the one-dimensional scanning device 410 instead of the normal relay optical system 300 and the projection optical system 602. The relay optical system 304 including a rotationally symmetric aspheric lens that generates a field curvature in the same direction as the surface curvature, the field curvature generated by the field curvature aberration of the relay optical system 304, and the scanning of the one-dimensional scanning device 400. A projection optical system 604 including a rotationally symmetric aspherical lens that generates a field curvature that compensates for any field curvature that occurs is provided. Therefore, according to the projector 1008 according to the fifth embodiment, the lateral field curvature (see FIG. 16A) generated by the field curvature aberration of the relay optical system 304 and the scanning of the one-dimensional scanning device 400 are performed. It is possible to generate a rotationally symmetric field curvature (see FIG. 16C) by combining the field curvature in the vertical direction (see FIG. 16B) generated by the above. As a result, it is possible to eliminate the curvature of field by using the projection optical system 604 including an easily available rotationally symmetric aspheric lens as the projection optical system. Also, as the relay optical system 304, since a field curvature due to field curvature aberration hardly occurs in a direction orthogonal to the direction in which the image of the one-dimensional laser light source array is arranged, an easily available rotationally symmetric aspheric lens is used. It is possible to use a relay optical system provided.

このように、実施形態5に係るプロジェクター1008は、リレー光学系及び投写光学系に所定の像面湾曲収差を持たせた点が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なるが、1次元走査装置400の走査により発生する像面湾曲と、リレー光学系304及び投写光学系604の像面湾曲収差により発生する像面湾曲とが互いに打ち消し合うため、実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様に、投写面全面にわたって像面湾曲が解消され、これにより、投写面全面にわたってピントぼけのないシャープな投写画像を投写することが可能なプロジェクターとなる。   As described above, the projector 1008 according to the fifth embodiment is different from the projector 1000 according to the first embodiment in that the relay optical system and the projection optical system are provided with a predetermined field curvature aberration. Since the field curvature generated by the scanning of the apparatus 400 and the field curvature generated by the field curvature aberration of the relay optical system 304 and the projection optical system 604 cancel each other, the same as in the projector 1000 according to the first embodiment. Further, the curvature of field is eliminated over the entire projection surface, and thus a projector capable of projecting a sharp projected image without defocusing over the entire projection surface.

なお、実施形態5に係るプロジェクター1008は、リレー光学系及び投写光学系に所定の像面湾曲収差を持たせた点以外の点においては実施形態1に係るプロジェクター1000の場合と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   The projector 1008 according to the fifth embodiment has the same configuration as that of the projector 1000 according to the first embodiment except that the relay optical system and the projection optical system have predetermined curvature of field aberrations. Therefore, the projector 1000 according to the first embodiment has the corresponding effect as it is.

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態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。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said embodiment, this invention is not limited to said embodiment. The present invention can be carried out in various modes without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are possible.

(1)上記各実施形態においては、投写面に対して投写画像が縦方向に走査されるように1次元的な走査を行う1次元走査装置400を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。投写面に対して投写画像が横方向に走査されるように1次元的な走査を行う1次元走査装置を用いてもよい。 (1) In each of the above embodiments, the one-dimensional scanning device 400 that performs one-dimensional scanning so that the projection image is scanned in the vertical direction on the projection surface is used. However, the present invention is not limited to this. It is not something. A one-dimensional scanning device that performs one-dimensional scanning so that a projected image is scanned laterally with respect to the projection surface may be used.

(2)上記各実施形態においては、長方形形状の発光領域を有する半導体レーザーを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、正方形形状の発光領域を有する半導体レーザーを用いてもよい。 (2) In each of the above embodiments, a semiconductor laser having a rectangular light emitting region is used, but the present invention is not limited to this. For example, a semiconductor laser having a square light emitting region may be used.

(3)上記各実施形態においては、照明装置として3つの照明装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。照明装置として3つより少ない照明装置を用いてもよいし、3つより多い照明装置を用いてもよい。 (3) In the above embodiments, three lighting devices are used as the lighting device, but the present invention is not limited to this. Less than three illumination devices may be used as the illumination device, or more than three illumination devices may be used.

(4)上記各実施形態においては、色合成プリズムとしてクロスダイクロイックプリズム200を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。色合成プリズムとして他の種類のプリズムを用いてもよい。 (4) In each of the above embodiments, the cross dichroic prism 200 is used as the color combining prism, but the present invention is not limited to this. Other types of prisms may be used as the color synthesis prism.

(6)上記各実施形態においては、凸面側を各1次元レーザー光源アレイに向けて配置されているコリメーターレンズを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。平面側を1次元レーザー光源アレイに向けて配置されているコリメーターレンズを用いてもよい。 (6) In each of the above-described embodiments, the collimator lens arranged with the convex surface side facing each one-dimensional laser light source array is used, but the present invention is not limited to this. A collimator lens arranged with the plane side facing the one-dimensional laser light source array may be used.

(7)上記各実施形態においては、ガルバノミラーからなる1次元走査装置400を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ポリゴンミラーからなる1次元走査装置を用いてもよい。 (7) In each of the above embodiments, the one-dimensional scanning device 400 including a galvanometer mirror is used, but the present invention is not limited to this. For example, a one-dimensional scanning device composed of a polygon mirror may be used.

(8)上記各実施形態においては、各コリメーターレンズにおける射出面とリレー光学系における中間画像形成面とが光学的に共役の位置にある光学系を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。コリメーターレンズにおける入射面とリレー光学系における中間画像形成面とが光学的に共役の位置にある光学系を用いてもよい。 (8) In each of the above embodiments, an optical system in which the exit surface of each collimator lens and the intermediate image forming surface of the relay optical system are in an optically conjugate position is used. However, the present invention is not limited to this. It is not something. An optical system in which the incident surface of the collimator lens and the intermediate image forming surface of the relay optical system are in an optically conjugate position may be used.

(9)本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。 (9) The present invention can be applied to a rear projection type projector that projects from a side opposite to the side that observes the projected image, even when applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image. Is also possible.

10R…赤色1次元レーザー光源アレイ、20R…基板、30R…赤色レーザー光源、10G…緑色1次元レーザー光源アレイ、10B…青色1次元レーザー光源アレイ、50R…赤色光用コリメーターレンズ、50G…緑色光用コリメーターレンズ、50B…青色光用コリメーターレンズ、60…平凸レンズ、62…入射面、64…入射面の表面、66…射出面、100R…赤色照明装置、100G…緑色照明装置、100B…青色照明装置、300,302,304…リレー光学系、400…1次元走査装置、410…ミラー部、420…駆動部、500…フィールドレンズ、600,602,604…投写光学系、1000,1002,1004,1006,1008…プロジェクター、dR…赤色照明装置における第1方向、i…光通過領域の像、P…中間画像形成面、SCR…スクリーン 10R ... Red one-dimensional laser light source array, 20R ... Substrate, 30R ... Red laser light source, 10G ... Green one-dimensional laser light source array, 10B ... Blue one-dimensional laser light source array, 50R ... Red light collimator lens, 50G ... Green light Collimator lens for light, 50B ... collimator lens for blue light, 60 ... plano-convex lens, 62 ... incident surface, 64 ... surface of the incident surface, 66 ... exit surface, 100R ... red illumination device, 100G ... green illumination device, 100B ... Blue illumination device, 300, 302, 304 ... relay optical system, 400 ... one-dimensional scanning device, 410 ... mirror unit, 420 ... drive unit, 500 ... field lens, 600, 602, 604 ... projection optical system, 1000, 1002, 1004, 1006, 1008 ... projector, dR ... first direction in red illumination device, i ... light Image of the over area, P ... intermediate imaging plane, SCR ... screen

Claims (11)

所定の第1方向に沿って1次元的に配列され、画像情報に応じて点滅する複数のレーザー光源を有する1次元レーザー光源アレイを備える照明装置と、
前記照明装置から射出される光を導光するリレー光学系と、
前記照明装置から射出される光を、投写面において2次元投写画像を形成するように走査する1次元走査装置と、
前記照明装置から射出される光を前記投写面に投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、
前記リレー光学系及び前記投写光学系のうち少なくとも一方は、前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲を補償するような像面湾曲を発生させる像面湾曲収差を有することを特徴とするプロジェクター。
An illumination device including a one-dimensional laser light source array having a plurality of laser light sources arranged one-dimensionally along a predetermined first direction and blinking according to image information;
A relay optical system for guiding light emitted from the illumination device;
A one-dimensional scanning device that scans light emitted from the illumination device so as to form a two-dimensional projection image on a projection plane;
A projection optical system that projects light emitted from the illumination device onto the projection plane,
At least one of the relay optical system and the projection optical system has a field curvature aberration that generates a field curvature that compensates for a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device. projector.
請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記リレー光学系は、前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲とは逆方向の像面湾曲を発生させる非球面レンズを備えることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to claim 1.
2. The projector according to claim 1, wherein the relay optical system includes an aspheric lens that generates a field curvature in a direction opposite to a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device.
請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記投写光学系は、前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲とは逆方向の像面湾曲を発生させる非球面レンズを備えることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to claim 1.
The projector according to claim 1, wherein the projection optical system includes an aspheric lens that generates a field curvature in a direction opposite to a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device.
請求項1に記載のプロジェクターにおいて、
前記リレー光学系として、前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲と同じ方向の像面湾曲を発生させる回転対称の非球面レンズを備え、
前記投写光学系として、前記リレー光学系の像面湾曲収差により発生する像面湾曲及び前記1次元走査装置の走査により発生する像面湾曲のいずれをも補償する像面湾曲を発生させる回転対称の非球面レンズを備えることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to claim 1.
The relay optical system includes a rotationally symmetric aspherical lens that generates a field curvature in the same direction as a field curvature generated by scanning of the one-dimensional scanning device,
As the projection optical system, rotationally symmetric that generates curvature of field that compensates for both curvature of field caused by field curvature aberration of the relay optical system and curvature of field caused by scanning of the one-dimensional scanning device. A projector comprising an aspheric lens.
請求項4に記載のプロジェクターにおいて、
前記リレー光学系の像面湾曲収差により発生する像面湾曲の曲率中心に、前記1次元走査装置が配置されていることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to claim 4,
The projector according to claim 1, wherein the one-dimensional scanning device is arranged at the center of curvature of field curvature generated by field curvature aberration of the relay optical system.
請求項1〜5のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記1次元走査装置は、ガルバノミラーであることを特徴とするプロジェクター。
In the projector in any one of Claims 1-5,
The one-dimensional scanning device is a galvanometer mirror.
請求項1〜6のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記1次元走査装置は、前記リレー光学系と前記リレー光学系の中間画像形成面との間の光路中に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to any one of claims 1 to 6,
The one-dimensional scanning device is arranged in an optical path between the relay optical system and an intermediate image forming surface of the relay optical system.
請求項1〜6のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記1次元走査装置は、前記リレー光学系の中間画像形成面と前記投写光学系との間の光路中に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to any one of claims 1 to 6,
The projector according to claim 1, wherein the one-dimensional scanning device is disposed in an optical path between an intermediate image forming surface of the relay optical system and the projection optical system.
請求項1〜6のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記1次元走査装置は、前記照明装置と前記リレー光学系との間の光路中に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to any one of claims 1 to 6,
The one-dimensional scanning device is disposed in an optical path between the illumination device and the relay optical system.
請求項1〜9のいずれかに記載のプロジェクターにおいて、
前記照明装置として、
複数の赤色レーザー光源を有する赤色1次元レーザー光源アレイと、前記赤色レーザー光源に近接して配置され、前記赤色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する赤色光用コリメーターレンズとを備える赤色照明装置と、
複数の緑色レーザー光源を有する緑色1次元レーザー光源アレイと、前記緑色レーザー光源に近接して配置され、前記緑色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する緑色光用コリメーターレンズとを備える緑色照明装置と、
複数の青色レーザー光源を有する青色1次元レーザー光源アレイと、前記青色レーザー光源に近接して配置され、前記青色レーザー光源からの光の拡がりを抑制する青色光用コリメーターレンズとを備える青色照明装置との3つの照明装置を備え、
前記3つの照明装置から射出される各色光を合成する色合成プリズムをさらに備え、
前記色合成プリズムは、前記1次元走査装置より前段の光路中に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to any one of claims 1 to 9,
As the lighting device,
A red illumination device comprising: a red one-dimensional laser light source array having a plurality of red laser light sources; and a red light collimator lens that is disposed in proximity to the red laser light source and suppresses the spread of light from the red laser light source When,
A green illumination device comprising: a green one-dimensional laser light source array having a plurality of green laser light sources; and a green light collimator lens that is disposed in the vicinity of the green laser light source and suppresses the spread of light from the green laser light source When,
A blue illumination device comprising: a blue one-dimensional laser light source array having a plurality of blue laser light sources; and a blue light collimator lens disposed in the vicinity of the blue laser light source and suppressing the spread of light from the blue laser light source And three lighting devices
A color synthesizing prism that synthesizes each color light emitted from the three illumination devices;
The projector according to claim 1, wherein the color synthesizing prism is disposed in an optical path preceding the one-dimensional scanning device.
請求項10に記載のプロジェクターにおいて、
前記色合成プリズムは、ダイクロイック膜が形成された略X字状の界面を有するクロスダイクロイックプリズムであり、
前記3つの照明装置のうち、
前記略X字状の界面をともに通過する色光を射出する照明装置は、p偏光成分からなる色光を射出するように構成され、
前記略X字状の界面のうち少なくとも1つの界面で反射される色光を射出する照明装置は、s偏光成分からなる色光を射出するように構成されていることを特徴とするプロジェクター。
The projector according to claim 10.
The color synthesis prism is a cross dichroic prism having a substantially X-shaped interface on which a dichroic film is formed,
Of the three lighting devices,
The illumination device that emits color light that passes through the substantially X-shaped interface is configured to emit color light composed of a p-polarized component,
An illumination device that emits colored light reflected by at least one of the substantially X-shaped interfaces is configured to emit colored light composed of an s-polarized component.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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