JP2000019657A - Picture projecting device - Google Patents

Picture projecting device

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JP2000019657A
JP2000019657A JP10201118A JP20111898A JP2000019657A JP 2000019657 A JP2000019657 A JP 2000019657A JP 10201118 A JP10201118 A JP 10201118A JP 20111898 A JP20111898 A JP 20111898A JP 2000019657 A JP2000019657 A JP 2000019657A
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JP
Japan
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image
lens
light
light beam
optical element
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Application number
JP10201118A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichiro Mori
誠一郎 森
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Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the utilization efficiency of luminous flux from a light source, to illuminate a picture by absolute minimum lens constitution and to improve the quality of a projected picture by providing an optical element having an incident surface and an emitting surface, at least either of which has an aspherical surface. SOLUTION: A Fresnel groove having refractive power is formed on the incident surface of the optical element 3 in order to make luminous flux from a condenser lens 9 parallel beams, and it is formed as an aspherical Fresnel lens. The Fresnel groove having the refractive power is formed also on the light emitting surface of the element 3. The incident angle of the luminous flux from an illumination system 11 on the element 3 is set so that the emitted light from the lens 9 may be the parallel beams inside the Fresnel lens after removing its residual aberration, and the luminous flux becomes the parallel beams from which the aberration is removed. The Fresnel groove on the light emitting side of the element 3 has a focal distance that the light is condensed on the pupil position 5a of a projection lens 5. Then, the luminous flux excellent in light condensing property is obtained on the Fresnel surface on the emitting side and is mostly condensed on the pupil surface 5a of the lens 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプロジェクタ等の光
源からの光束で照明された反射型原稿面や透過型原稿
面、そして液晶パネル等の被投影画像を所定面上に投影
する画像投影装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image projection apparatus for projecting an image to be projected, such as a reflection type document surface or a transmission type document surface illuminated by a light beam from a light source such as a projector, and a liquid crystal panel onto a predetermined surface. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より被投影画像をスクリーン面上や
原稿台面上に投影する画像投影装置が種々と提案されて
いる。
2. Description of the Related Art There have been proposed various image projection apparatuses for projecting an image to be projected on a screen surface or a document table surface.

【0003】図5は従来の液晶プロジェクタなど、透過
型画像を投影する画像投影装置の要部概略図である。同
図において、光源として配置されているランプ41に
は、通常、メタルハライドランプやキセノン等のアーク
ランプ型やフィラメント型のハロゲンランプが使用され
ている。
FIG. 5 is a schematic view of a main part of an image projection apparatus such as a conventional liquid crystal projector for projecting a transmission type image. In the figure, as a lamp 41 arranged as a light source, an arc lamp type or filament type halogen lamp such as a metal halide lamp or xenon is usually used.

【0004】光源41はその発光点を反射ミラー42の
曲率中心または焦点位置にくるように据えられている。
光源41から射出された光束は反射ミラー42で反射し
て平行光となり、熱吸収フィルタ46と色補正フィルタ
47を介して液晶等の透過型画像44の照明光となるべ
く画像面近傍のコンデンサーレンズ43に入射する。
The light source 41 is set so that its light emitting point is located at the center of curvature of the reflecting mirror 42 or at the focal position.
The light beam emitted from the light source 41 is reflected by the reflection mirror 42 to become parallel light, and passes through the heat absorption filter 46 and the color correction filter 47 to become illumination light for a transmission type image 44 such as a liquid crystal. Incident on.

【0005】この際、反射ミラー42からの光束をより
平行光とするため、アークランプ型ではランプ管が反射
ミラー42に対し垂直に配置されている。これによっ
て、反射ミラー42からの光束をより平行度のよい光束
にしている。
At this time, in order to make the light flux from the reflection mirror 42 more parallel, the lamp tube is arranged perpendicular to the reflection mirror 42 in the arc lamp type. This makes the light beam from the reflection mirror 42 a light beam with better parallelism.

【0006】また、熱線吸収フィルタ又は赤外カットフ
ィルタ46などの画像形成に必要のない赤外域をカット
するフィルタ、および遠赤外による熱を遮断するフィル
タ、またはランプのカラーバランスを補正する色補正フ
ィルタ47等は、フィルタ部材の表面への蒸着によりフ
ィルタを形成する場合が多く、これらのフィルタ46,
47は入射角度による波長依存性があるためなるべく入
射角度のつかないこの平行光付近に配置している。
Further, a filter for cutting off an infrared region unnecessary for image formation, such as a heat ray absorption filter or an infrared cut filter 46, a filter for cutting off heat due to far infrared rays, or a color correction for correcting a color balance of a lamp. In many cases, the filter 47 and the like form a filter by vapor deposition on the surface of the filter member.
47 is disposed near this parallel light where the incident angle is not as large as possible because of the wavelength dependence by the incident angle.

【0007】そして前記コンデンサーレンズ43は、画
像44を通過した光をその先の投影レンズ45の瞳面に
向けて集光する機能を有し、これにより画像全体が均一
照明されて良好なる投影像を得ている。
The condenser lens 43 has a function of condensing the light that has passed through the image 44 toward the pupil plane of the projection lens 45, thereby uniformly illuminating the entire image and providing a good projected image. Have gained.

【0008】一方、フィラメント型のハロゲンランプ等
では通常、有限距離の光源としての配置が取られてい
る。
On the other hand, a filament type halogen lamp or the like is usually arranged as a light source at a finite distance.

【0009】図6は従来の画像投影装置の要部概略図で
ある。同図では、ランプ(光源)51から発せられた光
束のうち、被投影画像54と反対方向への光束は反射ミ
ラー52により光源51側へ反射し戻される。
FIG. 6 is a schematic view of a main part of a conventional image projection apparatus. In the figure, of the light beams emitted from the lamp (light source) 51, the light beam in the direction opposite to the projected image 54 is reflected back to the light source 51 side by the reflection mirror 52.

【0010】光源51で発せられた光束はコンデンサー
レンズ58、59により概ね平行光とされ、ここには前
記と同じく赤外カットまたは熱遮蔽フィルタ56と色補
正フィルタ57を通過して、コンデンサーレンズ53に
入射する。コンデンサーレンズ53を通過した光束で被
投影画像54を照明している。
The luminous flux emitted from the light source 51 is converted into substantially parallel light by condenser lenses 58 and 59, where it passes through an infrared cut or heat shielding filter 56 and a color correction filter 57, as described above. Incident on. The projected image 54 is illuminated with the light beam that has passed through the condenser lens 53.

【0011】コンデンサーレンズ53は光源51からの
光束を投影レンズ55の瞳面に集光している。これによ
って被投影画像54を投影レンズ55によって所定面上
に均一照度で投影している。
The condenser lens 53 condenses the light beam from the light source 51 on the pupil plane of the projection lens 55. As a result, the projection image 54 is projected onto the predetermined surface by the projection lens 55 with uniform illuminance.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】図5,図6に示す画像
投影装置における被投影画像の照明方法には以下のよう
な問題点があった。
The method of illuminating a projected image in the image projection apparatus shown in FIGS. 5 and 6 has the following problems.

【0013】光源からの光束を平行光にするべく反射ミ
ラーのみを用いる装置では、その光源の発光面は概ね点
光源とはいえ無視のできない大きさをもっている。それ
ゆえ平行光といっても単一出射角ではないため、光源像
をコンデンサーレンズで投影レンズの瞳面上に集光する
際、その光束全てを投影レンズの瞳内に取り入れること
ができず、光束を有効に利用することができなかった。
In an apparatus using only a reflection mirror to convert a light beam from a light source into parallel light, the light emitting surface of the light source has a size that cannot be ignored even though it is almost a point light source. Therefore, even if it is referred to as parallel light, it is not a single exit angle, so when condensing the light source image on the pupil plane of the projection lens with a condenser lens, not all of the light beam can be taken into the pupil of the projection lens, The luminous flux could not be used effectively.

【0014】そのためたとえばアークランプ型を用いた
画像投影装置として、特開平6−160766号公報な
どではコンデンサーレンズの周辺部を非球面にし、集光
効率を上げるなどの対策が取られていた。
For this reason, for example, as an image projection apparatus using an arc lamp type, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-160766, measures have been taken such as making the peripheral portion of the condenser lens aspherical to increase the light collection efficiency.

【0015】フィラメント型ランプの場合は光源からの
光束を集光するコンデンサーレンズを非球面とし、最小
限のレンズ構成で光束を集光できるよう考慮されてい
る。一般に、非球面レンズは通常、光軸上の狭い範囲の
発光点に対しては効果がある。しかしながら、非球面を
用いてもコンデンサーレンズ1〜2枚ではある程度の大
きさの発光面から放射される光束を良好なる平行光とす
るのが困難であった。
In the case of a filament type lamp, a condenser lens for condensing a light beam from a light source is made aspherical, so that the light beam can be condensed with a minimum lens configuration. Generally, an aspheric lens is generally effective for a narrow range of light emitting points on the optical axis. However, even with the use of an aspherical surface, it has been difficult for one or two condenser lenses to make a light beam emitted from a light-emitting surface of a certain size into good parallel light.

【0016】特に、コンデンサーレンズからの出射後の
光束は残存収差を多く含んだ光束となるため、画像面近
傍に配置したコンデンサーレンズからの出射光束は投射
レンズの瞳面にそのすべてが入らず、光束の利用効率が
かなり低減されていた。
In particular, since the light beam emitted from the condenser lens is a light beam containing a large amount of residual aberration, the light beam emitted from the condenser lens arranged near the image plane does not entirely enter the pupil plane of the projection lens. The luminous flux utilization efficiency has been considerably reduced.

【0017】本発明はフィラメント型ランプ等、所定の
大きさの発光面を有する光源からの光束を用いて、被投
影画像を照明するとき、適切に構成した光学素子を照明
光路中に配置することにより、光源からの光束の利用効
率を高め必要最小限のレンズ構成で画像を照明すること
により、画質のよい投影像が得られる画像投影装置の提
供を目的とする。
According to the present invention, when illuminating an image to be projected by using a light beam from a light source having a light emitting surface of a predetermined size, such as a filament type lamp, an appropriately configured optical element is arranged in an illumination optical path. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an image projection apparatus capable of increasing the utilization efficiency of a light beam from a light source and illuminating an image with a minimum necessary lens configuration, thereby obtaining a projected image with good image quality.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明の画像投影装置
は、 (1-1) 光源手段と、該光源手段からの光束を集光し、被
投影画像を照明する照明系と、該被投影画像を所定面上
に投影する投影レンズとを有する画像投影装置におい
て、該照明系と該被投影画像との間に入射光束を略平行
光束とする屈折力の入射面と、該入射面からの平行光束
を所定方向に集光する屈折力の射出面とを有し、かつ、
そのうち少なくとも一方の面が非球面作用を有する光学
素子を設けたことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided an image projection apparatus comprising: (1-1) a light source means, an illumination system for condensing a light beam from the light source means, and illuminating an image to be projected; An image projection apparatus having a projection lens for projecting an image on a predetermined surface, an incident surface having a refractive power between the illumination system and the image to be projected, wherein the incident light beam is substantially a parallel light beam; An exit surface having a refracting power for converging a parallel light beam in a predetermined direction, and
An optical element having at least one surface having an aspherical surface is provided.

【0019】(1-2) 光源手段と、該光源手段からの光束
を集光し、被投影画像を照明する照明系と、該被投影画
像を所定面上に投影する投影レンズとを有する画像投影
装置において、該照明系と該被投影画像との間に入射光
束を略平行光束とする屈折力の入射面と、該入射面から
の平行光束をサジタル方向とメリディオナル方向とで集
光作用が異なる射出面とを有し、かつ、そのうち少なく
とも一方の面が非球面作用を有する光学素子を設けたこ
とを特徴としている。
(1-2) An image having light source means, an illumination system for condensing a light beam from the light source means and illuminating an image to be projected, and a projection lens for projecting the image to be projected onto a predetermined surface In the projection device, an incident surface having a refractive power that converts the incident light beam into a substantially parallel light beam between the illumination system and the image to be projected, and a condensing action of the parallel light beam from the incident surface in the sagittal direction and the meridional direction. An optical element having different emission surfaces and at least one of the surfaces having an aspherical surface is provided.

【0020】特に構成(1-1) 又は(1-2) において、 (1-2-1) 前記光学素子の射出面の屈折力は入射面からの
平行光束を前記投影レンズの瞳面に集光する値であるこ
と。
In particular, in the constitution (1-1) or (1-2), (1-2-1) the refracting power of the exit surface of the optical element focuses a parallel light beam from the entrance surface on the pupil surface of the projection lens. Light value.

【0021】(1-2-2) 前記光学素子の射出面の屈折力は
入射面からの平行光束のうちサジタル方向又はメリディ
オナル方向のうち一方向において前記投影レンズの瞳面
に集光する値であること。
(1-2-2) The refractive power of the exit surface of the optical element is a value that converges on the pupil plane of the projection lens in one of the sagittal direction and the meridional direction of the parallel light beam from the incident surface. There is.

【0022】(1-2-3) 前記光学素子の入射面は同心形状
のフレネルレンズより成っていること。
(1-2-3) The entrance surface of the optical element is formed of a concentric Fresnel lens.

【0023】(1-2-4) 前記光学素子の射出面は同心形状
又は1次元のフレネルレンズより成っていること等を特
徴としている。
(1-2-4) The emission surface of the optical element is characterized by being formed of a concentric or one-dimensional Fresnel lens.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1は本発明の画像投影装置の実
施形態1の基本構成の説明図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of a first embodiment of an image projection apparatus according to the present invention.

【0025】図1では光源(ランプ)1の背後には照明
系と反対方向に出射する光束を照明系方向に戻す反射ミ
ラー2が据え付けてあり、反射ミラー2での反射光は光
源1側へ戻るようになっている。
In FIG. 1, a reflecting mirror 2 is installed behind a light source (lamp) 1 for returning a light beam emitted in a direction opposite to the illumination system toward the illumination system, and the light reflected by the reflection mirror 2 is directed to the light source 1 side. I'm going back.

【0026】8および9は非球面のコンデンサレンズで
あり光源1からの光束を集光している。コンデンサーレ
ンズ8,9近傍に熱線吸収フィルタ6と色補正フィルタ
7を配置している。
Reference numerals 8 and 9 denote aspherical condenser lenses which collect the light beam from the light source 1. A heat ray absorption filter 6 and a color correction filter 7 are arranged near the condenser lenses 8 and 9.

【0027】コンデンサーレンズ8と9で概ねの平行光
となるようにコンデンサーレンズ8の焦点位置に光源1
のフィラメント(発光面)が一致するよう配置してい
る。
The light source 1 is positioned at the focal position of the condenser lens 8 so that the condenser lenses 8 and 9 become substantially parallel light.
Are arranged so that the filaments (light-emitting surfaces) of the two coincide.

【0028】各要素8,9,6,7は照明系11の一要
素を構成している。3は光学素子であり、照明系11か
らの光束を被投影画像4に導光している。光学素子3は
フレネルレンズで構成しており、両面にフレネル溝が施
されている。
Each element 8, 9, 6, 7 constitutes one element of the illumination system 11. An optical element 3 guides a light beam from the illumination system 11 to the projected image 4. The optical element 3 is composed of a Fresnel lens, and has Fresnel grooves on both sides.

【0029】5は投影レンズであり、光学素子3にて集
光し、照明した画像面4からの透過光を用いて所定面上
に投影している。光源1の発光点は投影レンズ5の瞳に
集光されている。画像面4の画像は投影レンズ5で所定
の倍率で投射されるようピント位置が調整されている。
Reference numeral 5 denotes a projection lens, which is condensed by the optical element 3 and is projected onto a predetermined surface using transmitted light from the illuminated image surface 4. The light emitting point of the light source 1 is focused on the pupil of the projection lens 5. The focus position of the image on the image plane 4 is adjusted so that the image is projected by the projection lens 5 at a predetermined magnification.

【0030】ここで光学素子3は入射面にコンデンサー
レンズ9からの光束を平行光にするべく屈折力を有した
フレネル溝が施され、このフレネル溝は非球面フレネル
レンズとして形成している。光学素子3の光射出面にも
屈折力を有するフレネル溝を形成している。
Here, the optical element 3 is provided with a Fresnel groove having a refractive power on the incident surface so as to make the light beam from the condenser lens 9 into parallel light, and this Fresnel groove is formed as an aspherical Fresnel lens. Fresnel grooves having refractive power are also formed on the light exit surface of the optical element 3.

【0031】照明系11からの光束の光学素子3への入
射角は、コンデンサーレンズ9からの射出光がその残存
収差を除去され、このフレネルレンズの内部で平行光と
なるように設定している。
The angle of incidence of the light beam from the illumination system 11 on the optical element 3 is set so that the light emitted from the condenser lens 9 has its residual aberration removed and becomes parallel light inside the Fresnel lens. .

【0032】このフレネルレンズ内部での光束は収差の
除去された平行光となっている。光学素子3の光射出側
のフレネル溝は、投影レンズ5の瞳位置5aへ集光する
焦点距離を有している。射出側フレネル面では集光性の
良い光束が得られ、その殆どが投影レンズ5の瞳面5a
へ集光する。
The light beam inside the Fresnel lens is a parallel light from which aberration has been removed. The Fresnel groove on the light emission side of the optical element 3 has a focal length at which light is focused on the pupil position 5a of the projection lens 5. On the exit side Fresnel surface, a light beam with good light collecting property is obtained, and almost all of the light beam is a pupil surface 5a of the projection lens 5.
Focus on

【0033】本実施形態では、このように各要素を構成
することにより、照明の効率を著しく向上させている。
特に周辺部の光量をアップさせて画質の鮮明さを向上さ
せている。
In the present embodiment, by configuring each element in this manner, the efficiency of illumination is significantly improved.
In particular, the amount of light in the peripheral portion is increased to improve the sharpness of image quality.

【0034】また、光学素子3の入射側を非球面フレネ
ルレンズとすることによりその後の光束を利用しやすい
光束としている。
Further, by making the incident side of the optical element 3 an aspherical Fresnel lens, a light beam thereafter can be easily used.

【0035】光学素子3としては、光源1側の光束の状
態が悪く、更に補正が必要とあれば入射側に続き出射側
の面も非球面フレネルレンズとするのが良い。
As the optical element 3, if the state of the light beam on the light source 1 side is poor and further correction is required, it is preferable that the surface on the output side following the incident side is also an aspherical Fresnel lens.

【0036】図2は本発明の画像投影装置の実施形態2
の要部概略図である。図2は複写機等でプロジェクタ機
能を利用する場合の構成を示したものである。
FIG. 2 is a second embodiment of the image projection apparatus according to the present invention.
FIG. FIG. 2 shows a configuration in a case where a projector function is used in a copying machine or the like.

【0037】複写機では通常、照明系からの光束で反射
原稿を照明し、原稿面上の画像情報を読取レンズでトナ
ー画像形成のドラム面、又はCCD面上に投影形成して
いる。そしてドラム面又はCCDを用いて原稿面上の画
像情報を読み取っている。図2はそのうち、原稿台41
に投影した画像情報を走査しながら結像レンズ35でC
CD面上に縮小画像を形成して読み取る例を示してい
る。
In a copying machine, a reflection original is normally illuminated with a light beam from an illumination system, and image information on the original is projected and formed on a drum surface for forming a toner image or a CCD surface by a reading lens. Then, image information on the document surface is read using the drum surface or the CCD. FIG. 2 shows the platen 41
While scanning the image information projected on the
An example is shown in which a reduced image is formed and read on a CD surface.

【0038】図3(A),(B)はその時の光路を展開
した説明図であり、互いに直交する面内での説明図であ
る。
FIGS. 3A and 3B are explanatory views in which the optical paths at that time are developed, and are explanatory views in planes orthogonal to each other.

【0039】図3において、ランプ31から発せられた
光はコンデンサーレンズ38、熱線吸収フィルタ36、
コンデンサーレンズ39、そして色フィルタ37により
集光(リレー)され、透過原稿45を照射する。そして
原稿45上の画像情報を投影レンズ44で両面フレネル
面で構成された光学素子33を介して原稿台41面上に
投影している。光学素子33に入射した光束はその入射
面のフレネル面で平行光に変換される。
In FIG. 3, light emitted from the lamp 31 is reflected by a condenser lens 38, a heat ray absorbing filter 36,
The light is condensed (relayed) by the condenser lens 39 and the color filter 37, and irradiates the transmission original 45. Then, image information on the original 45 is projected onto the surface of the original table 41 by the projection lens 44 via the optical element 33 composed of a double-sided Fresnel surface. The light beam incident on the optical element 33 is converted into parallel light by the Fresnel surface of the incident surface.

【0040】この場合の光学素子33の入射面は同心状
のフレネル面より成り、射出面側ではサジタル面とメリ
ディオナル面でのパワーが異なる同心状のフレネルレン
ズ又はリニアフレネルレンズより構成している。
In this case, the entrance surface of the optical element 33 is constituted by a concentric Fresnel surface, and the exit surface is constituted by a concentric Fresnel lens or a linear Fresnel lens having different powers on a sagittal surface and a meridional surface.

【0041】つまり、サジタル面内では図3(A)に示
すように出射後の光束がすべて平行光となるよう射出面
のうちサジタル面についての面のパワーを0としてい
る。これによって、光学素子33に入射した入射光のう
ちサジタル面内の光はフレネルレンズ内で平行光になっ
たままフレネルレンズから射出される。
That is, in the sagittal plane, as shown in FIG. 3A, the power of the sagittal plane among the exit planes is set to 0 so that all the emitted light beams become parallel light. As a result, of the incident light that has entered the optical element 33, light in the sagittal plane is emitted from the Fresnel lens while being parallel light in the Fresnel lens.

【0042】また、メリディオナル面内の光束は図3
(B)に示すように射出側に配置している結像レンズ3
5の瞳面35aに集光するように焦点距離を設定してい
る。
The luminous flux in the meridional plane is shown in FIG.
The imaging lens 3 arranged on the exit side as shown in FIG.
The focal length is set so that light is converged on the pupil plane 35a of No. 5.

【0043】この設定の意義については以下の如くであ
る。
The significance of this setting is as follows.

【0044】CCD素子等のラインセンサを用いたいわ
ゆるデジタル複写機等で透過原稿を複写する際、図2に
示す透過原稿45に光源31からの光束を照射し、光源
の2次光源となる位置に投影レンズ44の瞳が配置され
ている。そして透過原稿45の画像が投影レンズ44に
より原稿台41に所定倍率をもって投影形成している。
When copying a transparent original by a so-called digital copying machine or the like using a line sensor such as a CCD element, a light beam from the light source 31 is irradiated onto the transparent original 45 shown in FIG. The pupil of the projection lens 44 is disposed at the center. The image of the transparent original 45 is projected and formed at a predetermined magnification on the original table 41 by the projection lens 44.

【0045】ランプ31で発せられた光束はコンデンサ
ーレンズ38,39で集光(リレー)され、光学素子3
3でサジタル面内では平行光に、メリディオナル面内で
は結像レンズ35の瞳面に集光するようフレネル面にて
パワーを設定している。
The light beam emitted from the lamp 31 is condensed (relayed) by the condenser lenses 38 and 39, and the optical element 3
In 3, the power is set on the Fresnel surface so as to converge on the pupil surface of the imaging lens 35 in the sagittal plane into parallel light and on the meridional plane on the pupil plane.

【0046】複写機内部の長尺の第1ミラー42が原稿
面をスキャンしていくと、その1/2の速度で2つの第
2ミラー43が付随してスキャンを始め, 原稿台41と
ラインセンサ40面上への結像関係が保たれたまま結像
レンズ35により原稿41面上に投影された画像がライ
ンセンサ40面上に随時形成されていく。そしてライン
センサ40から得た出力信号が電気的に画像処理されて
いく。
When the long first mirror 42 inside the copier scans the document surface, two second mirrors 43 start scanning at half the speed, and the document table 41 and the line are started. An image projected on the surface of the document 41 by the imaging lens 35 is formed on the surface of the line sensor 40 as needed while maintaining the image forming relationship on the surface of the sensor 40. Then, an output signal obtained from the line sensor 40 is subjected to electrical image processing.

【0047】このような利用方法の中で、光源1側コン
デンサーレンズ38,39でリレーされた光束は、リレ
ーされる過程で収差を含んだ光束となっており、この光
束を通常の球面レンズでコリメートしても出射光は良好
なる平行とならず、収束光または発散光を含んで出射す
る。
In such a use method, the light beam relayed by the condenser lenses 38 and 39 on the light source 1 side becomes a light beam containing aberration in the relaying process, and this light beam is converted by a normal spherical lens. Even if the light is collimated, the emitted light does not become excellently parallel, and is emitted including convergent light or divergent light.

【0048】このような光束をこのまま結像レンズ35
に入射するとその出射光は角度の付いた光束の結像と同
じ効果となり、結像レンズ35を通過した光束は軸上に
集光しない。
Such a light beam is supplied to the imaging lens 35 as it is.
When the light enters the lens, the emitted light has the same effect as the image formation of the angled light beam, and the light beam that has passed through the imaging lens 35 is not focused on the axis.

【0049】そのため、結像関係として画像34は結像
レンズ35の軸上に結像しているにもかかわらず、その
照明光は結像点から離れたところにその光束の殆どが入
射して、実質的に結像した像はラインセンサ40上で光
量の低い像となってしまう。
For this reason, although the image 34 is formed on the axis of the image forming lens 35 as an image forming relation, most of the luminous flux of the illuminating light is incident on a place away from the image forming point. However, the substantially formed image becomes an image with a low light amount on the line sensor 40.

【0050】このため本発明では光学素子33の入射面
を非球面フレネルレンズ面とし、軸上、及び周辺光とも
にほぼ平行光として原稿41面上に入射させている。
For this reason, in the present invention, the incident surface of the optical element 33 is an aspherical Fresnel lens surface, and both the axial light and the peripheral light are incident on the original 41 as substantially parallel light.

【0051】この効果で光学素子33内部を光軸に平行
に通過した光束は出射側のリニアフレネル面で効果的に
集光して、その先の結像レンズ35の瞳面上でその出射
光が軸上に集光することで像の光量を上げ、明るい結像
を形成する事ができるようにしている。
With this effect, the light beam that has passed through the inside of the optical element 33 in parallel with the optical axis is effectively condensed on the linear Fresnel surface on the exit side, and the emitted light is converged on the pupil plane of the imaging lens 35 ahead. Are focused on an axis to increase the amount of light of the image, thereby forming a bright image.

【0052】図4は本発明の実施形態3の要部断面図で
ある。本実施形態は図1の実施形態1に比べて画像投影
装置のコンパクト化を図ったものである。
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the image projection apparatus is made more compact than the first embodiment shown in FIG.

【0053】光学系全体をコンパクトにするためにはコ
ンデンサレンズ73,74の焦点距離を短く設定すれば
レンズ全長を短くできる。しかしながら、このようにす
るとレンズが光源1に近くなるため光源1からの熱によ
るレンズへの影響、膨張や時には割れる事も危惧され
る。
In order to make the entire optical system compact, if the focal lengths of the condenser lenses 73 and 74 are set short, the total length of the lenses can be shortened. However, in this case, since the lens is close to the light source 1, there is a concern that the heat from the light source 1 may affect the lens, expand, and sometimes break.

【0054】かといって口径が小さいまま焦点距離を長
めに取ると今度は当然の事ながら光源からの光束を全部
拾いきれずに効率が悪い照明系となってしまう。
On the other hand, if the focal length is set to be long while the aperture is small, the luminous flux from the light source cannot be completely picked up as a matter of course, resulting in an inefficient illumination system.

【0055】そこで本実施形態では、コンデンサーレン
ズ74からの射出光が収斂光となるようにして光学素子
77を構成し、これにより光源1からの光束をすべて利
用した上でのコンパクトなプロジェクタを構成してい
る。
Therefore, in the present embodiment, the optical element 77 is formed so that the light emitted from the condenser lens 74 becomes convergent light, thereby forming a compact projector using all the light beams from the light source 1. are doing.

【0056】図4において、光源71から発せられた光
束はコンデンサーレンズ73、熱線吸収フィルタ75、
コンデンサーレンズ74、そして色補正フィルタ76を
介して集光光束として光学素子77に入射している。
In FIG. 4, a light beam emitted from a light source 71 is supplied to a condenser lens 73, a heat ray absorbing filter 75,
The light is incident on the optical element 77 as a condensed light beam via a condenser lens 74 and a color correction filter 76.

【0057】コンデンサーレンズ73,74近傍には熱
遮蔽フィルタ75と色フィルタ76が配置されているの
は実施形態1同様である。
The heat shielding filter 75 and the color filter 76 are arranged near the condenser lenses 73 and 74 as in the first embodiment.

【0058】ここで照明系11からの光束を光学素子7
7に集光入射させている。光学素子77の入射面には非
球面凹レンズとしての同心形状のフレネル面が施されて
おり、フレネル面を通過した光束が平行光束となるよう
設定している。
Here, the light beam from the illumination system 11 is
7 is condensed and incident. The entrance surface of the optical element 77 is provided with a concentric Fresnel surface as an aspherical concave lens, and the light beam passing through the Fresnel surface is set to be a parallel light beam.

【0059】そして光学素子77の射出面側のフレネル
レンズ面では投影レンズ79の瞳面へ光束が向かう(集
光する)よう焦点距離が設定されている。
On the Fresnel lens surface on the exit surface side of the optical element 77, the focal length is set so that the light beam is directed (condensed) to the pupil surface of the projection lens 79.

【0060】このように本実施形態においては光源1か
らの光束を有効に利用する事ができ、かつ、コンデンサ
ーレンズ73,74を光源1から離した構成でコンパク
トなプロジェクタを構築している。
As described above, in the present embodiment, a compact projector can be constructed by effectively using the light beam from the light source 1 and by separating the condenser lenses 73 and 74 from the light source 1.

【0061】[0061]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、フィラメ
ント型ランプ等、所定の大きさの発光面を有する光源か
らの光束を用いて、被投影画像を照明するとき、適切に
構成した光学素子を照明光路中に配置することにより、
光源からの光束の利用効率を高め必要最小限のレンズ構
成で画像を照明することにより、画質のよい投影像が得
られる画像投影装置を達成している。
As described above, according to the present invention, when a projection image is illuminated by using a light beam from a light source having a light emitting surface of a predetermined size, such as a filament type lamp, an optical system appropriately configured. By placing the element in the illumination light path,
An image projection apparatus that can obtain a projected image with high image quality is achieved by illuminating an image with a minimum necessary lens configuration by increasing the use efficiency of a light beam from a light source.

【0062】特に、本発明による画像投影装置によれ
ば、非球面フレネル面を利用した光学素子を用いる事で
原稿面に対し効率的に照明する事が可能となり、照明光
を有効に利用する事で画質が向上した画像投影装置が構
築できる。
In particular, according to the image projection apparatus of the present invention, it is possible to efficiently illuminate the original surface by using the optical element using the aspherical Fresnel surface, and to effectively use the illumination light. Thus, an image projection apparatus with improved image quality can be constructed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の画像投影装置の実施形態1の要部概
略図
FIG. 1 is a schematic view of a main part of an image projection apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の画像投影装置の実施形態2の要部概
略図
FIG. 2 is a schematic diagram of a main part of an image projection device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 図2の光路を展開したときの光路説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of an optical path when the optical path of FIG. 2 is developed.

【図4】 本発明の画像投影装置の実施形態3の要部概
略図
FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of a third embodiment of the image projection apparatus of the present invention.

【図5】 従来のアークランプ型の画像投影装置の例を
示す説明図
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a conventional arc lamp type image projection apparatus.

【図6】 従来のフィラメント型の画像投影装置の例を
示す説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a conventional filament-type image projection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.ランプ 2.反射ミラー 3,33,77.光学素子 4.透過原稿 5,44.投影レンズ 6,36,75.熱線吸収フィルタ 7,37,76.色補正フィルタ 8,9,38,39,73,74.コンデンサーレンズ 35.結像レンズ 11.照明系 1. Lamp 2. Reflecting mirror 3, 33, 77. Optical element 4. Transparent manuscript 5,44. Projection lens 6,36,75. Heat ray absorption filter 7, 37, 76. Color correction filters 8, 9, 38, 39, 73, 74. Condenser lens 35. Imaging lens 11. Lighting system

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源手段と、該光源手段からの光束を集
光し、被投影画像を照明する照明系と、該被投影画像を
所定面上に投影する投影レンズとを有する画像投影装置
において、該照明系と該被投影画像との間に入射光束を
略平行光束とする屈折力の入射面と、該入射面からの平
行光束を所定方向に集光する屈折力の射出面とを有し、
かつ、そのうち少なくとも一方の面が非球面作用を有す
る光学素子を設けたことを特徴とする画像投影装置。
An image projection apparatus comprising: a light source unit; an illumination system that collects a light beam from the light source unit and illuminates an image to be projected; and a projection lens that projects the image to be projected onto a predetermined surface. An illumination surface between the illumination system and the image to be projected having a refractive power for converting the incident light beam into a substantially parallel light beam, and an exit surface having a refractive power for condensing the parallel light beam from the incident surface in a predetermined direction; And
And an optical element having at least one surface having an aspherical function.
【請求項2】 光源手段と、該光源手段からの光束を集
光し、被投影画像を照明する照明系と、該被投影画像を
所定面上に投影する投影レンズとを有する画像投影装置
において、該照明系と該被投影画像との間に入射光束を
略平行光束とする屈折力の入射面と、該入射面からの平
行光束をサジタル方向とメリディオナル方向とで集光作
用が異なる射出面とを有し、かつ、そのうち少なくとも
一方の面が非球面作用を有する光学素子を設けたことを
特徴とする画像投影装置。
2. An image projection apparatus comprising: a light source unit; an illumination system that collects a light beam from the light source unit and illuminates an image to be projected; and a projection lens that projects the image to be projected onto a predetermined surface. An incident surface between the illumination system and the image to be projected, the refracting power of the incident light being substantially parallel, and an exit surface having different light condensing functions in the sagittal direction and the meridional direction from the incident surface. And an optical element having at least one of the surfaces having an aspherical function.
【請求項3】 前記光学素子の射出面の屈折力は入射面
からの平行光束を前記投影レンズの瞳面に集光する値で
あることを特徴とする請求項1又は2の画像投影装置。
3. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the refractive power of the exit surface of the optical element is a value that focuses a parallel light beam from an incident surface on a pupil plane of the projection lens.
【請求項4】 前記光学素子の射出面の屈折力は入射面
からの平行光束のうちサジタル方向又はメリディオナル
方向のうち一方向において前記投影レンズの瞳面に集光
する値であることを特徴とする請求項2の画像投影装
置。
4. The optical system according to claim 1, wherein the refractive power of the exit surface of the optical element is a value condensed on the pupil plane of the projection lens in one of the sagittal direction and the meridional direction of the parallel light beam from the incident surface. 3. The image projection device according to claim 2, wherein
【請求項5】 前記光学素子の入射面は同心形状のフレ
ネルレンズより成っていることを特徴とする請求項1,
2,3又は4の画像投影装置。
5. The optical element according to claim 1, wherein the incident surface of the optical element is formed of a concentric Fresnel lens.
2, 3 or 4 image projection devices.
【請求項6】 前記光学素子の射出面は同心形状又は1
次元のフレネルレンズより成っていることを特徴とする
請求項5の画像投影装置。
6. An emission surface of the optical element has a concentric shape or 1
6. The image projection device according to claim 5, comprising a two-dimensional Fresnel lens.
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