JP2001109062A - 照明装置とプロジェクター - Google Patents
照明装置とプロジェクターInfo
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Abstract
反射面(RT)で全反射された後、反射面(RM)でミラー反射
され、更に反射面(RT)を透過して偏角プリズム(9)を射
出する。つまり、偏角プリズム(9)内部の2つの反射面
(RT,RM)により、照明光路は斜め上方に向けて鈍角に折
り曲げられることになる。照明光はDMD(7)での反射
により光変調され、変調された光は投影光学系(8)に入
射することにより、被投影面上に表示画像を形成する。
Description
用いたプロジェクターに関するものである。
(すなわち表示素子)としてDMD(Digital Micromirror
Device)が注目されている。DMDは多数のマイクロミ
ラーがマトリックス状に配置された表示面を有してお
り、そのマイクロミラー1枚で表示画像の1画素を構成
するものである。光変調のために各マイクロミラーの傾
きは個別に駆動制御される構成になっており、各マイク
ロミラーはON状態とOFF状態との2つの傾き状態をとり
得るようになっている。ON状態のマイクロミラーでは照
明光が投影光学系内に向けて反射され、OFF状態のマイ
クロミラーでは照明光が投影光学系外に向けて反射され
る。したがって、ON状態のマイクロミラーで反射された
光のみが投影光学系によって被投影面(例えばスクリー
ン面)上に到達し、その結果、明暗のパターンから成る
表示画像が被投影面上に形成される。
従来例を図5及び図6に示す。図5はDMD(7)の背面
側から見た第1従来例の正面図であり、図6は上方から
見た第1従来例の上面図である。また図中、AX1は照明
系光軸であり、AX2は投影系光軸である。ランプ(1)から
発せられた照明光は、まずカラーホイール(2)を通過し
た後、インテグレータロッド(3)に入射することにより
照度分布が均一化される。インテグレータロッド(3)を
射出した照明光は、第1,第2リレーレンズ(4a,4b)を
通過した後、平面ミラー(5)での反射によりその光路が
斜め上方に折り曲げられる。
3リレーレンズ(4c)を通過した後、TIR(Total Inter
nal Reflection)プリズム(6)内で角度変換されて、DM
D(7)を斜め45°方向から照明する。DMD(7)は、各マ
イクロミラーが2つの傾き状態(ON状態とOFF状態)をと
り得るように構成されているため、ON状態のマイクロミ
ラーでは照明光が投影光学系(8)に向けて反射され、OFF
状態のマイクロミラーでは照明光が投影光学系(8)外に
向けて反射される。したがって、ON状態のマイクロミラ
ーで反射されたのちTIRプリズム(6)を透過した光
が、投影光学系(8)に入射することにより、被投影面(不
図示)上に表示画像を形成することになる。
2従来例を示す。図7(A)は上方から見た第2従来例の
上面図であり、図7(B)はDMD(7)の背面側から見た第
2従来例の正面図である。なお図中、第1従来例と同一
の部分や相当する部分には同一の符号を付してある。ラ
ンプ(1)から発せられた照明光は、まずカラーホイール
(2)を通過した後、インテグレータロッド(3)に入射する
ことにより照度分布が均一化される。インテグレータロ
ッド(3)を射出した照明光は、第1リレーレンズ(4a)を
通過した後、第1平面ミラー(5a)での反射によりその光
路が斜め下方に折り曲げられる。第1平面ミラー(5a)で
反射された照明光は、第2リレーレンズ(4b)を通過した
後、第2平面ミラー(5b)での反射によりその光路が斜め
上方に折り曲げられる。
は、第3リレーレンズ(4c)を通過した後、TIRプリズ
ム(6)内で角度変換されて、DMD(7)を斜め45°方向か
ら照明する。上記第1従来例と同様、DMD(7)の各マ
イクロミラーは2つの傾き状態(ON状態とOFF状態)をと
り得るように構成されているため、ON状態のマイクロミ
ラーでは照明光が投影光学系(8)に向けて反射され、OFF
状態のマイクロミラーでは照明光が投影光学系(8)外に
向けて反射される。したがって、ON状態のマイクロミラ
ーで反射されたのちTIRプリズム(6)を透過した光
が、投影光学系(8)に入射することにより、被投影面(不
図示)上に表示画像を形成することになる。
クトなモバイルプロジェクターが要望されている。特
に、ランプ(1)が水平配置された状態で背の低いものが
望まれている。しかし上記第1従来例では、平面ミラー
(5)が大型化しないように照明光路が鋭角に折り曲げら
れているため、リレーレンズ(4a,4b)等との配置の関係
から背は高くなっている。これに対して上記第2従来例
では、背が低く底面積もコンパクトに構成されている。
しかし、電装系等の部材を配置するためのスペースが確
保しにくくなっているため、プロジェクター全体として
は大型化を招いてしまう。また、ランプ(1)が他の部材
で囲まれた配置をとることになるため、ランプ(1)の冷
却が困難になる。
ものであって、その目的はコンパクトなプロジェクター
を提供することにあり、また、プロジェクターのコンパ
クト化や他の部材の配置に有利なプロジェクター用照明
装置を提供することにある。
に、第1の発明の照明装置は、プロジェクター用の照明
装置であって、複数の反射面で照明光路を鈍角に折り曲
げる偏角プリズムを有することを特徴とする。
の構成において、前記偏角プリズムが内部に前記反射面
を2面有し、そのうちの少なくとも1面が照明光の全反
射を行うことを特徴とする。
の発明の照明装置と、その照明装置からの照明光を変調
する表示素子と、その表示素子で変調された光を投影す
る投影光学系と、を有することを特徴とする。
とプロジェクターを、図面を参照しつつ説明する。な
お、前述した従来例(図5〜図7)や実施の形態等の相互
で、同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して
重複説明を適宜省略する。
成を示す。図1はDMD(7)の背面側から見たプロジェ
クターの正面図であり、図2は上方から見たプロジェク
ターの上面図である。このプロジェクターは、照明装置
と、その照明装置からの照明光を変調するDMD(7)
と、表示素子であるDMD(7)で変調された光を投影す
る投影光学系(8)と、を有している。そして上記照明装
置は、ランプ(1),カラーホイール(2),インテグレータ
ロッド(3),第1〜第3リレーレンズ(4a〜4c),TIR
プリズム(6),及び偏角プリズム(9)で構成されている。
カラーホイール(2)を通過する。このカラーホイール(2)
は、透過色の異なる複数(R,G,B)のカラーフィルター
で構成されており、投影される色光が時間的に順次切り
替わるようにモーター等で回転可能に構成されている。
カラーホイール(2)を通過した照明光は、インテグレー
タロッド(3)に入射することにより照度分布が均一化さ
れる。この照度分布の均一化により、DMD(7)の表示
面上での軸上と最軸外との照度差がなくなる。
光は、第1,第2リレーレンズ(4a,4b)を通過した後、
四角柱形状の偏角プリズム(9)に入射する。偏角プリズ
ム(9)に入射した照明光は、反射面(RT)で全反射された
後、反射面(RM)でミラー反射され、更に反射面(RT)を透
過して偏角プリズム(9)を射出する。つまり、偏角プリ
ズム(9)内部の2つの反射面(RT,RM)により、照明光路は
斜め上方に向けて鈍角に折り曲げられることになる。
照明光は、第3リレーレンズ(4c)を通過した後、TIR
プリズム(6)内で角度変換される。TIRプリズム(6)
は、第1プリズム(6a)と第2プリズム(6b)とから成って
おり(図2)、このTIRプリズム(6)によって、DMD
(7)に対する入力光と出力光との分離が行われる。第1
プリズム(6a)には第3リレーレンズ(4c)が接合されてい
るので、第3リレーレンズ(4c)を通過した照明光はその
まま第1プリズム(6a)に入射する。第1プリズム(6a)に
入射した照明光は、第2プリズム(6b)と対向している反
射面{第1,第2プリズム(6a,6b)の対向面は、所定の間
隔をあけて略平行に位置している。}で全反射され、D
MD(7)を斜め45°方向から照明する。そして、その照
明光はDMD(7)での反射により光変調される。
傾き状態(ON状態とOFF状態)をとり得るように構成され
ているため、ON状態のマイクロミラーでは照明光が投影
光学系(8)に向けて反射され、OFF状態のマイクロミラー
では照明光が投影光学系(8)外に向けて反射される。し
たがって、ON状態のマイクロミラーで反射されたのち第
1,第2プリズム(6a,6b)の順でTIRプリズム(6)を透
過した光が、投影光学系(8)に入射することにより、被
投影面(不図示)上に表示画像を形成することになる。
と、リレー系(4a〜4c)中に配置されている偏角プリズム
(9)によって、TIRプリズム(6)入射前の照明光路が鈍
角に折り曲げられるため、リレーレンズ(4a,4b)等によ
る配置の制限がない。したがって、ランプ(1)が水平配
置された状態で背が低くなり、プロジェクターは容易に
薄型・コンパクト化される。照明光路が平面ミラー(5)
で鋭角に折り曲げられる第1従来例(図5)と比較すれ
ば、その違いは明らかである。また、照明装置は投影系
光軸(AX2)に対して略垂直な平面内に配置されているた
め、第2従来例(図7)と比較して、他の部材(電装系等)
の配置も容易である。
ム(9)は、全反射面(RT)とミラー反射面(RM)を各1面有
しており、全反射を行う反射面(RT)が透過面である射出
面と兼用になっている。このように内部で全反射とミラ
ー反射を行う偏角プリズム(9)を用いると、偏角プリズ
ム(9)内で照明光路が重ね合わされるため、光路長が圧
縮される。その結果、光学システムとしてのコンパクト
化が達成される。また、偏角プリズム(9)を用いること
により、大きな反射面を用いることなく照明光路を鈍角
に折り曲げることができる。ここで、本実施の形態にお
いて偏角プリズム(9)の代わりに2枚の平面ミラー(9a,9
b)を用いた比較例を図8に示す。図8から分かるよう
に、2枚の平面ミラー(9a,9b)を用いると、照明光路を
空間的に大きく分離しなければならなくなるため、プロ
ジェクターの背が高くなってしまう。
成を示す。図3はDMD(7)の背面側から見たプロジェ
クターの正面図であり、図4は上方から見たプロジェク
ターの上面図である。この実施の形態の特徴は、偏角プ
リズム(9)と第3リレーレンズ(4c)との間で照明光路を
折り曲げる平面ミラー(10)を配置した点と、入射面と射
出面の位置を代えて偏角プリズム(9)を配置した点にあ
る。それ以外は第1の実施の形態と同様に構成されてお
り、その効果も第1の実施の形態と同様である。
曲げを行う偏角プリズム(9)は、全反射面(RT)とミラー
反射面(RM)を各1面有しており、全反射を行う反射面(R
T)が透過面である入射面と兼用になっている。反射面(R
T)を入射面とすることにより、平面ミラー(10)を配置す
るためのスペースを確保することが可能になる。そし
て、平面ミラー(10)の追加により光学配置の自由度が向
上する。例えば、ミラー反射面(RM)をひねることによ
り、プロジェクターを上方から見たときの光学配置をあ
る程度コントロールすることが可能になる。
置を用いれば、照明光路が偏角プリズムで鈍角に折り曲
げられるため、プロジェクターを容易にコンパクト化す
ることができる。例えばランプが水平配置された状態
で、プロジェクターの背を低くすることができる。ま
た、照明装置を投影系光軸に対して略垂直な平面内に配
置することができるため、他の部材(電装系等)の配置も
容易に行うことができる。
図。
図。
図。
図。
ら見た状態で示す図。
Claims (3)
- 【請求項1】 プロジェクター用の照明装置であって、
複数の反射面で照明光路を鈍角に折り曲げる偏角プリズ
ムを有することを特徴とする照明装置。 - 【請求項2】 前記偏角プリズムが内部に前記反射面を
2面有し、そのうちの少なくとも1面が照明光の全反射
を行うことを特徴とする請求項1記載の照明装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の照明装置と、その照明装
置からの照明光を変調する表示素子と、その表示素子で
変調された光を投影する投影光学系と、を有することを
特徴とするプロジェクター。
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