JP2003114479A - 背面投射型プロジェクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源の姿勢を水平に維持したまま、筐体の奥
行サイズを短縮可能とする背面投射型プロジェクタ装置
を提供する。 【解決手段】 水平な姿勢の光源１からの出射光を反射
型ライトバルブ１３に焦光させる結像手段である第一及
び第二レンズアレイ７′，８′と、反射型ライトバルブ
１３から反射された各色光をスクリーン上に投射させて
画像を映し出させる投射レンズ１５とを具備し、反射型
ライトバルブ１３と第一及び第二レンズアレイ７′，
８′とを光軸に対して回転変位させて所望の回転位置に
傾斜配置させる。第一及び第二レンズアレイ７′，８′
の各レンズセルの光軸に対する回転位置を、反射型ライ
トバルブ１３の回転位置と正確に一致させる位置に微調
整可能な調整ネジ２０と付勢板ばね２１とを備える。反
射型ライトバルブ１３としてＤＭＤを用いても良い。ま
た、第一及び第二レンズアレイ７′，８′の代わりに、
ロッドレンズを用いることとしても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、背面投射型プロジ
ェクタ装置に関わり、更に詳しくは、反射型あるいは透
過型液晶ライトバルブ或いはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）ライトバル
ブを用い、光源を傾けることなく水平に保った状態で筐
体の奥行きサイズを短縮可能とすると共に、少なくとも
前記各ライトバルブを含む光学ユニットの調整及び取付
作業性の向上と、光源ランプの信頼性及び交換の容易性
の向上とを図った背面投射型プロジェクタ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の一般的な反射型ライトバ
ルブを使用した背面投射型プロジェクタ装置の構成を示
す構成図であり、側面から見た場合の光学系の構成を示
す図である。また、図６は、図５に示す背面投射型プロ
ジェクタ装置の光学系の詳細構成を示すための光学系詳
細構成図である。なお、図６においては、図５に示す背
面投射型プロジェクタ装置に関し、光源からの光軸を、
紙面の左右方向に延長させた状態で表現しており、図６
（Ａ）は、光学系詳細構成の正面図を示し、図６（Ｂ）
は、光学系詳細構成の平面図を、また、図６（Ｃ）は、
光学系詳細構成の側面図を示している。

【０００３】なお、図６に示す光源１は、反射鏡として
放物面鏡を用い、該放物面鏡から出射された白色平行光
を利用して、第一コンデンサレンズ４により集光する例
を示しており、色分離方法によっては集光させずに、平
行光のまま使用される場合もある。光源１の位置は、光
源１のランプをユーザにて交換可能とすることが必要で
あるので、容易に交換可能な位置としてプロジェクタ装
置の正面に位置するように光学系に対し直角な位置に配
置されている。

【０００４】図５及び図６において、光源１の放物面鏡
から反射されて出射された白色平行光は、ミラー２，紫
外・赤外線カットフィルタ３を通過して、第一コンデン
サレンズ４により、回転可能なカラーフィルタ５に集光
される。而して、カラーフィルタ５に集光された白色光
は、カラーフィルタ５を通過時に、カラーフィルタ５の
回転数に応じて、赤，緑，青の三色の色光に、時系列的
に分離される。

【０００５】赤，緑，青の三色に時系列的に分離された
各色光は、更に、第二コンデンサレンズ６を透過して、
平行光に戻される。更に、平行光に戻された各色光は、
第一レンズアレイ７，偏光変換素子を含む第二レンズア
レイ８，第三コンデンサレンズ９，第四コンデンサレン
ズ１０，偏光板１１，ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏ
ｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ：偏光ビームスプリッ
タ）プリズム１２により、偏光され、かつ、屈折され
て、反射型ライトバルブ１３に結像される。

【０００６】反射型ライトバルブ１３においては、詳細
説明は省略するが、カラーフィルタ５により時分割的に
分離された赤，緑，青の各色光に対応した素子表示駆動
がなされる。

【０００７】ここで、第一レンズアレイ７と第二レンズ
アレイ８とは、一般に、画面内の輝度むらを低減するた
めに、いわゆる、インテグレータ照明系と称されるマト
リクス状に配列せしめられた複数個のレンズセルにより
構成させることにより、カラーフィルタ５から出射され
た各色光を複数個の光束に分割させて、第一レンズアレ
イ７と第二レンズアレイ８とから出射させている。而し
て、第一レンズアレイ７と第二レンズアレイ８から出射
された各レンズセル対応の複数個の各色光は、反射型ラ
イトバルブ１３上に結像されて、反射型ライトバルブ１
３上において、各レンズセル対応の結像光が混ぜ合わさ
れることにより、画面内の輝度むらを低減させることを
可能としている。ここに、各レンズアレイ７及び８の個
々のレンズセル形状は、通常、焦点距離と反射型ライト
バルブ１３の形状・サイズとにより決定される矩形形状
となっている。

【０００８】反射型ライトバルブ１３により反射された
各色光は、ＰＢＳプリズム１２を透過した後、更に、偏
光板１４を透過した偏光として、投射レンズ１５に入射
される。更に、投射レンズ１５に入射された各色光は、
投射レンズ１５内において、各レンズ群（図示していな
い）を透過して、図５及び図６（Ｃ）に示す折返しミラ
ー１６で、図５に示す所定の角度θ２（即ち、光源１か
らの光軸が水平面となす角度θ２と同じ角度）だけ、光
路が折り曲げられて（折り返されて）、投射レンズ１５
内の最終プロジェクショナルレンズ（図示していない）
により、画面表示するための所定の投影画角とされて、
反射鏡１７に投影されて、反射鏡１７にて反射される。
更に、反射鏡１７により反射された各光は、フレネルレ
ンズ、レンチキュラレンズ（ともに、図示していない）
を含むスクリーン１８に投射される。

【０００９】ここで、前述したごとき背面投射型プロジ
ェクタ装置を、図５に示す筐体１９に収納する場合、該
背面投射型プロジェクタ装置の奥行寸法（即ち、図５に
示す筐体１９の紙面の左右方向に対する寸法）が、反射
型ライトバルブ１３からスクリーン１８までの光路長、
つまりは、投射レンズ１５の投影画角に大きく依存して
いることは周知の事項である。而して、該背面投射型プ
ロジェクタ装置の奥行寸法を短くして、コンパクトなサ
イズに収めるために、反射型ライトバルブ１３からスク
リーン１８までの光路長の短光路長化（即ち、投射レン
ズ１５の投影画角の投影広画角化）のための多くの試み
がなされてきている。しかし、投射レンズ１５の投影画
角は、スクリーン１８へ入射する最大角であるスクリー
ン１８の臨界角により決定され、該最大角以上の角度と
すると、全ての光がスクリーン１８面より反射されてし
まうため、限界がある。

【００１０】図７は、投影広画角化を図るための従来の
背面投射型プロジェクタ装置の一例を示す構成図であ
り、側面から見た場合の光学系の構成を示す図である。
図７においては、投射レンズ１５の投影画角を実使用限
界まで大きく拡大した場合の構成例を示している。ま
た、図８は、従来の背面投射型プロジェクタ装置におけ
る光学系システムの配置状態を示す光学系詳細構成図の
一例を示す斜視図と側面図であり、図８（Ａ）は、光源
１から投射レンズ１５に至るまでの各光学系システム
（各光学的手段）を水平状態に配置している場合の斜視
図（即ち、図８（Ａ１）に示す）と側面図（即ち、図８
（Ａ２）に示す）とを示すものであり、図８（Ｂ）は、
前記各光学系システム（各光学的手段）を、実使用限界
に近くなるθ２の傾斜角度まで水平方向から大きく傾け
た状態に配置している場合の斜視図（即ち、図８（Ｂ
１）に示す）と側面図（即ち、図８（Ｂ２）に示す）と
を示すものである。

【００１１】図７と図８（Ｂ）とに示すように、投射レ
ンズ１５の投影画角を大きく拡大した分に応じて、図７
に示す反射鏡１７の水平面に対する傾斜角度θ１を大き
く取ることが可能であり、反射鏡１７が垂直方向に近づ
くように配置される。その反面、傾斜角度θ１が大きく
なる分、投射レンズ１５を垂直近くまで立たせなければ
ならず、もし、投射レンズ１５が直筒型とした場合、ス
クリーン１８より下部（顎下）の高さを高くすることが
必要となり、その分、背面反射型プロジェクタ装置全体
の高さ寸法が大きくなることから、図７のように、投射
レンズ１５をＬ字型に折り曲げて光学ユニットをできる
だけ水平に配置するようにされてきた。しかしながら、
投射レンズ１５を広画角化するために、投射レンズ１５
の最終プロジェクショナルレンズを大きくすることが必
要であり、投射レンズ１５をＬ字型に折り曲げることに
伴い、投射レンズ１５が光学ユニット筐体その他に対し
て物理的干渉を生じてしまい、Ｌ字型の折り曲げ角が制
限されてしまうので、不足の傾斜角度（θ２）分、光学
ユニットを水平面から傾けて取り付けられている。

【００１２】また、傾斜角度θ１が大きく採られること
により、前述の背面投射型プロジェクタ装置のごとき構
成においては、スクリーンサイズが大きくなるにつれ
て、投射レンズ１５が、反射鏡１７とスクリーン１８と
の間の光束の中に配置されてしまうことにより、該光束
に干渉が生じてしまう場合が発生してくる。而して、か
かる干渉を防止するために、従来の技術においては、ス
クリーン１８のセンタ（中心）と投射レンズ１５の瞳セ
ンタとを、垂直方向に、オフセットさせる（即ち、投射
レンズ１５の瞳センタを、スクリーン１８のセンタの位
置よりも下げる）ことにより、反射鏡１７とスクリーン
１８との間の光束外に投射レンズ１５の位置を外すごと
き構成がなされてきていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、投射レ
ンズ１５の投影画角を限界まで大きく拡大させると同時
に、更に、スクリーン１８のセンタ（中心）と投射レン
ズ１５の瞳センタとをオフセットさせる場合において
は、投射レンズ１５のレンズ口径を大きくする必要があ
ることから、コストアップにつながると共に、各光の投
射レンズ１５への入射位置によって異なるディストーシ
ョン（歪み）が発生し、輝度分布面が不均一となるとい
う不利益が発生する場合が多い。かかる観点から、投影
画角を大きく拡大することとスクリーン１８のセンタ
（中心）と投射レンズ１５の瞳センタとをオフセットさ
せることとの両者を同時に実現させる技術には限界があ
る。

【００１４】しかも、図７，図８（Ｂ）に示すように、
反射鏡１７の水平面に対する傾斜角度θ１を大きくした
分に応じて、前述のごとく、光源１から投射レンズ１５
に至るまでの各光学系システム（各光学系手段）の水平
方向となす傾斜角度θ２が大きくなってくる。該傾斜角
度θ２の広角化に応じて、投射レンズ１５内における折
返しミラー１６の入射前と反射後の前後の光軸折曲げ角
度θ３を、更に鋭角化する必要が生じるため、該鋭角化
の程度に応じて、逆に、光路長が長くなってしまい、更
に、拡大レンズまで必要となってしまう結果を招き、更
なるコストアップにつながると共に、製造上、製造不可
能となる場合も生じ得るという問題を有している。

【００１５】更には、画面内の輝度むらを削減させる目
的で、インテグレータ照明系を構成させるためには、複
数に分割された第一レンズアレイ７と第二レンズアレイ
８との各レンズセルの矩形形状方向を、反射型ライトバ
ルブ１３の矩形形状方向と一致させて、かつ、相似な関
係とする必要があることから、各光学系システムの水平
方向となす傾斜角度θ２に応じた角度分、光源１も傾斜
させて使用することが必要となる。

【００１６】しかしながら、一般に、特に高輝度を必要
とする光源としたい場合においては、光源１として放電
ランプが使用されている。該放電ランプは、陽極と陰極
との間におけるアーク放電により、内部に封入されてい
る水銀、あるいは、不活性ガスの原子や分子が励起され
て発光されるものである。したがって、光源１を構成す
る放電ランプが水平方向から傾けられて配置されると、
両電極の水平方向からの傾きにより、アーク放電パター
ンに影響を与えてしまい、結果、両電極にストレスとな
るダメージが与えられ、放電ランプの寿命を短くしてし
まう問題を有している。而して、一般に、放電ランプを
使用する光源１の水平方向からの傾斜角度θ２は、２０
度以下に抑えて使用されることが求められている。

【００１７】また、前述したごとき信頼性の問題だけで
はなく、光源１が水平方向から傾斜されることにより、
光源１のランプ交換時に、傾斜した位置での交換が余儀
なくされ、作業性が悪化してしまうなどの課題も抱えて
しまう。

【００１８】本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置
は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、少なくと
もレンズアレイとライトバルブとを備えている光学ユニ
ットにより光源からの光を変調して画像を形成する背面
投射型プロジェクタ装置において、光源から第一レンズ
アレイに至るまでの光路上に配置されている各光学系シ
ステム（各光学系手段）の傾き（即ち、姿勢）を、水平
な姿勢に維持せしめ、かつ、偏光板とＰＢＳプリズムと
を、光軸に対して、予め定められた傾斜角度θ２まで回
転変位させた回転位置に配置せしめ、かつ、前記ライト
バルブに対する結像手段となる第一及び第二のレンズア
レイも、光軸に対して、全く同一の傾斜角度θ２の回転
位置に回転変位させて、配置調整せしめんとするもので
ある。而して、かかる構成とすることにより、投射レン
ズ内で、折返しミラーの入射前と反射後の前後の光軸折
曲げ角度θ３を更に鋭角にすることなく、光源の姿勢を
水平に維持したまま、投射レンズの投影画角を大きくと
ることを可能にし、もって、筐体の奥行サイズを短縮可
能とすると共に、光学ユニットの調整と取付作業性の向
上と、光源の信頼性と交換の容易性の向上とを図ること
を可能にせしめんとするものである。

【００１９】更には、本発明に係る背面投射型プロジェ
クタ装置は、少なくとも、前記レンズアレイの代わりと
してロッドレンズと反射型ライトバルブとしてＤＭＤと
を備えている光学ユニットにより光源からの光を変調し
て画像を形成する背面投射型ＤＬＰプロジェクタ装置に
おいて、少なくとも、光源から色分離のカラーフィルタ
に至るまでの光路上に配置されている各光学系システム
（各光学系手段）の傾き（即ち、姿勢）を、水平な姿勢
に維持せしめ、また、ロッドレンズ、ミラー及びＤＭＤ
を、光軸に対して、予め定められた所定の傾斜角度θ２
まで回転変位させた回転位置に配置せしめんとするもの
である。而して、かかるＤＭＤを用いた構成とすること
により、光源の姿勢を水平に維持したまま、投射レンズ
の投影画角を大きくとることを可能にし、もって、筐体
の奥行サイズを短縮可能とすると共に、光学ユニットの
調整と取付作業性の向上と、光源の信頼性と交換の容易
性の向上とを図ることを可能にせしめんとするものであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述のごとき
課題を解決するための解決手段を提供するものであり、
以下の技術手段から構成されている。第１の技術手段
は、光源と、少なくともレンズアレイとライトバルブと
を含み、前記光源からの光を変調して画像を形成する光
学ユニットと、該光学ユニットにより形成された画像を
投射する投射手段と、該投射手段により投射された前記
画像を映出するスクリーンと、を具備した背面投射型プ
ロジェクタにおいて、前記光源を水平に設置し、前記光
学ユニット内の前記レンズアレイまでの光軸を水平に保
ちつつ、該レンズアレイから前記ライトバルブまでの光
軸を、前記光源の光軸に対して、予め定められた所定の
角度だけ回転させて設置する背面投射型プロジェクタ装
置とすることを特徴とするものである。

【００２１】第２の技術手段は、前記第１の技術手段に
記載の背面投射型プロジェクタ装置において、前記レン
ズアレイが一対のレンズアレイからなり、かつ、それぞ
れの前記レンズアレイが構成する複数個の各レンズセル
の光軸に対する回転位置をそれぞれ微調整することがで
きる位置調整手段を具備している背面投射型プロジェク
タ装置とすることを特徴とするものである。

【００２２】第３の技術手段は、光源と、少なくともロ
ッドレンズと反射型ライトバルブとを含み、前記光源か
らの光を反射型ライトバルブにて反射させて画像を形成
する光学ユニットと、該光学ユニットにより形成された
画像を投射する投射手段と、該投射手段により投射され
た前記画像を映出するスクリーンと、を具備した背面投
射型プロジェクタにおいて、前記光源を水平に設置して
いる背面投射型プロジェクタ装置とすることを特徴とす
るものである。

【００２３】第４の技術手段は、前記第３の技術手段に
記載の背面投射型プロジェクタ装置において、前記反射
型ライトバルブが、前記ロッドレンズからの出射光の光
軸に対して、予め定められた所定の仰角だけ傾けて設置
されている背面投射型プロジェクタ装置とすることを特
徴とするものである。

【００２４】第５の技術手段は、前記第３又は第４の技
術手段に記載の背面投射型プロジェクタ装置において、
前記光学ユニット内の前記ロッドレンズ以降の光軸が、
前記ロッドレンズへの入射光軸に対して、予め定められ
た所定の傾斜角度だけ回転させて設置されている背面投
射型プロジェクタ装置とすることを特徴とするものであ
る。

【００２５】第６の技術手段は、前記第３乃至第５の技
術手段のいずれかに記載の背面投射型プロジェクタ装置
において、前記反射型ライトバルブとして、ＤＭＤ（Ｄ
ｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃ
ｅ）が用いられている背面投射型プロジェクタ装置とす
ることを特徴とするものである。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明に係る背面投射型プロジェ
クタ装置に関する一実施形態について、以下に、図面を
参照しながら説明する。図１は、本発明に係る背面投射
型プロジェクタ装置の構成の一実施形態を説明するため
の構成図であり、側面から見た場合の光学系の構成を示
すものである。また、図２は、図１に示す本発明に係る
背面投射型プロジェクタ装置の光学系の詳細構成を示す
ための光学系詳細構成図である。

【００２７】図２において、図２（Ａ）は、光学系詳細
構成の正面図を示し、図２（Ｂ）は、光学系詳細構成の
平面図を、また、図２（Ｃ）は、光学系詳細構成の側面
図を示している。図２に示すように、本発明に係る背面
投射型プロジェクタ装置は、光源１と、少なくともレン
ズアレイ７′，８′とライトバルブ（即ち、反射型ライ
トバルブ）１３とを含み、光源１からの光を変調して画
像を形成する光学ユニットと、該光学ユニットで形成さ
れた前記画像を投射する投射レンズ１５を備えている。
図２においては、前記光学ユニットは、ミラー２，紫外
・赤外線カットフィルタ３，第一コンデンサレンズ４，
カラーフィルタ５，第二コンデンサレンズ６，第一レン
ズアレイ７′，第二レンズアレイ８′，第三コンデンサ
レンズ９，第四コンデンサレンズ１０，偏光板１１，Ｐ
ＢＳプリズム１２，反射型ライトバルブ１３，及び、偏
光板１４を含み、一体とされて形成されている。また、
前述した図４乃至図７と同じ部位については、同じ符号
を付している。

【００２８】図１及び図２において、光源１の放物面鏡
から反射されて出射された白色平行光は、ミラー２を介
して出射方向が変更され、紫外・赤外線カットフィルタ
３を透過して、紫外線及び赤外線がカットされて、第一
コンデンサレンズ４により、回転可能なカラーフィルタ
５上に集光される。ここで、光源１からの光線の出射方
向を変更しない場合もあり、かかる場合においては、ミ
ラー２が装備されない。

【００２９】カラーフィルタ５上に集光された白色光
は、カラーフィルタ５を通過時に、カラーフィルタ５の
回転数に応じて、赤，緑，青の三色の各色光に時系列的
に分離される。時系列的に分離された各色光は、更に、
第二コンデンサレンズ６を透過して、平行光に戻され
る。

【００３０】平行光に戻された各色光は、第一レンズア
レイ７′，偏光変換素子を含む第二レンズアレイ８′，
第三コンデンサレンズ９，第四コンデンサレンズ１０，
偏光板１１及びＰＢＳプリズム１２を介して、偏光さ
れ、かつ、屈折されて、反射型ライトバルブ１３に結像
される。即ち、第一レンズアレイ７′と第二レンズアレ
イ８′とは、平行光に戻された各色光を反射型ライトバ
ルブ１３などからなるライトバルブ手段に焦光させるた
めの結像手段を提供するものである。

【００３１】かかる光学系システムの構成において、図
１及び図３に示すごとく、ＰＢＳプリズム１２を、光軸
に対して、水平面から傾斜角度θ２だけ回転変位させた
回転位置まで傾斜させ、更に、該傾斜角度θ２と同一の
傾斜角度だけ、第一レンズアレイ７′，第二レンズアレ
イ８′及び偏光板１１も、光軸に対して回転変位させて
傾斜させる。ここに、図３は、本発明に係る背面投射型
プロジェクタ装置における光学系システムの配置状態を
示す光学系詳細構成図の一例を例示している斜視図と側
面図であり、図３（Ａ）は、光学系システムの配置状態
を示す斜視図を示し、図３（Ｂ）は、光学系システムの
配置状態を示す側面図を示している。

【００３２】即ち、図３において、光源１の放物面鏡か
ら反射されて出射され、カラーフィルタ５により、時系
列的に分離された各色光は、光軸に対して、ＰＢＳプリ
ズム１２の矩形形状方向と一致する傾斜角度θ２だけ、
水平面から回転変位させた回転位置に傾斜させた矩形形
状の複数個のレンズセルからなる矩形形状の第一レンズ
アレイ７′と第二レンズアレイ８′とに入射せられる。
入射せられた各色光は、光軸に対して、該傾斜角度θ２
と一致した角度で、回転変位せられ、傾斜された矩形形
状の光束として、第一レンズアレイ７′と第二レンズア
レイ８′とから出射せられる。而して、第二レンズアレ
イ８′の各レンズセルからの出射光は、光軸に対して傾
斜角度θ２だけ傾斜させられて、偏光板１１を透過し、
更に、光軸に対して全く同一の傾斜角度θ２だけ傾斜さ
れた回転位置に配置されているＰＢＳプリズム１２に入
射せしめられる。

【００３３】ここで、光軸に対する回転位置を示す具体
的な傾斜角度θ２の値としては、図１に示す投射レンズ
１５の限界投影画角から定まる反射鏡１７の水平面（水
平方向）に対する傾斜角度θ１（即ち、投射レンズ１５
から出射された各色光をスクリーン１８上に投影せしめ
るための反射鏡１７（即ち、光路変更手段）の水平面に
対する傾斜角度θ１）と、投射レンズ１５内における折
返しミラー１６の前後の光軸折曲げ角度（即ち、光軸折
返し角度）θ３とにより定まる光学系システムの水平面
に対する傾斜角度θ２に応じた傾斜量となる。

【００３４】また、一般に、インテグレータ照明系にお
いては、反射型ライトバルブ１３に結像させた際の輝度
むらを極力低減させるために、第一レンズアレイ７′と
第二レンズアレイ８′双方のレンズアレイを構成する各
レンズセルの大きさを極力小さくする技術が採用されて
いる。

【００３５】したがって、前述のごとく、第一レンズア
レイ７′と第二レンズアレイ８′とを、光軸に対して傾
斜角度θ２だけ回転変位させた回転位置に傾斜させて配
置せんとする場合においては、第一レンズアレイ７′と
第二レンズアレイ８′とにマトリクス状に配列せしめた
複数個の各レンズセルそれぞれの光軸に対する傾斜角度
θ２の位置精度も極めて高いものが要求される。

【００３６】かかる要求条件を満たし、第一レンズアレ
イ７′と第二レンズアレイ８′との出射光を反射型ライ
トバルブ１３に効率良く結像させるために、図４に示す
ごとき位置調整機構を、第一レンズアレイ７′と第二レ
ンズアレイ８′とに備えさせることが望ましい。ここ
に、図４は、第一レンズアレイと第二レンズアレイとに
位置調整機構を備えさせた一例を示す斜視図である。

【００３７】図４に示す実施例においては、第一レンズ
アレイ７′に対して、矩形形状の各レンズセルの長手方
向と短手方向との両方に、それぞれの方向に応力を印加
して、光軸に対して、各レンズセルの位置を回転移動さ
せることができる、たとえば、付勢用板ばね２１のごと
き、付勢手段を設け、一方、付勢用板ばね２１と対向す
る第一レンズアレイ７′の反付勢側の長手方向と短手方
向には、それぞれ、例えば、調整ねじ２０のような回転
位置調整用の機構を設けることにより、第一レンズアレ
イ７′の各レンズセルが、光軸に対して回転変位する回
転位置に関して、矩形形状の長手方向と短手方向との２
方向に対して、それぞれ微妙な位置調整を可能としてい
る。

【００３８】また、第二レンズアレイ８′についても、
第一レンズアレイ７′の場合と同様の位置調整機構を設
けることにより、第二レンズアレイ８′の矩形形状から
なる各レンズセルの位置に関しても、矩形形状の長手方
向と短手方向との２方向に対しての微妙な位置調整を可
能としている。

【００３９】第二レンズアレイ８′から出射せられた各
レンズセル対応の複数個の各色光は、偏光板１１を介し
て、ＰＢＳプリズム１２により、偏光せられ、かつ、屈
折せられて、反射型ライトバルブ１３に結像される。

【００４０】反射型ライトバルブ１３上に結像された第
二レンズアレイ８′の各レンズセル対応の複数個の各色
光は、反射型ライトバルブ１３上において、混ぜ合わさ
れることにより、画面内の輝度むらを低減せしめること
を可能としている。なお、反射型ライトバルブ１３は、
詳細な説明は省略するが、従来技術と同様に、カラーフ
ィルタ５により時系列的に分離された赤，緑，青の各色
光に対応した素子表示駆動がなされている。

【００４１】また、反射型ライトバルブ１３により反射
された各色光は、ＰＢＳプリズム１２を透過した後、更
に、偏光板１４を透過して、投射レンズ１５に入射され
る。更に、投射レンズ１５に入射された各光は、投射レ
ンズ１５内で、各レンズ群（図示していない）を透過し
て、折返しミラー１６により、光軸に対して回転変位せ
られている各色光の傾斜角度θ２と同一の角度、即ち、
図１に示す所定の角度θ２にて光路が折り曲げられて
（即ち、折り返されて）、投射レンズ１５内の最終コリ
メートレンズ（即ち、最終プロジェクショナルレンズ。
図示していない。）により、画面表示するための所定の
投影画角で、反射鏡１７に投影される。

【００４２】更に、反射鏡１７に投影された各色光は、
反射鏡１７により反射されて、フレネルレンズ，レンチ
キュラレンズ（ともに、図示していない）を含むスクリ
ーン１８に投射される。即ち、反射鏡１７は、投射レン
ズ１５から出射された各色光を反射させて、スクリーン
１８上に投影させるための光路変更手段を提供するため
のものである。

【００４３】即ち、本発明に係る背面投射型プロジェク
タ装置においては、光軸に対して、ＰＢＳプリズム１
２，偏光板１１，第一レンズアレイ７′、及び、第二レ
ンズアレイ８′を、任意の所望の傾斜角度θ２だけ回転
変位させて傾斜させ、第一レンズアレイ７′から反射型
ライトバルブ１３に至るまでの光路を傾斜角度θ２だけ
回転変位せしめる。更には、第一レンズアレイ７′と第
二レンズアレイ８′とにマトリクス状に配列された複数
個の各レンズセルの光軸に対する回転位置を微調整可能
な位置調整機構（例えば、調整ねじ２０と付勢用板ばね
２１）を備えさせると共に、第一レンズアレイ７′と第
二レンズアレイ８′とに配列されている各前記レンズセ
ルの傾斜角度θ２をＰＢＳプリズム１２の傾斜角度と全
く同一の角度に正確に調整設定させるように構成されて
いる。

【００４４】而して、光源１を水平方向に維持させたま
ま、即ち、光源１から第一レンズアレイ７′に至るまで
の光路に配置されている各光学系手段を、光源１も含
め、ほぼ水平な姿勢に維持させたまま、投射レンズ１５
内の折返しミラー１６の入射前と反射後の前後における
光軸折曲げ角度（即ち、光軸折返し角度）を大幅に鋭角
化する必要もなく、投射レンズ１５の投影画角を限界に
まで大きく拡大することが可能となり、もって、筐体１
９の奥行寸法を短縮させることが可能となる。

【００４５】なお、以上に示した実施例においては、ラ
イトバルブとして反射型を用いる場合を示しているが、
これに限るものではなく、透過型ライトバルブの場合に
おいても、全く同様である。また、レンズアレイ７，８
に代えて、ロッドレンズを用いることにより構成するこ
とも可能であるし、あるいは、例えば、図２に示すライ
トバルブ１３として、新しい概念のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔ
ａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用
いた光学系においても、全く同様に構成することが可能
である。

【００４６】ここに、ＤＭＤは、半導体基板上に多数の
超小型反射ミラー（マイクロミラー）を組み込み、画像
信号に基づくデジタル制御により個々の反射ミラー（マ
イクロミラー）を動作させることにより反射光をオンオ
フさせて、不要光を除去し有効光のみを反射させること
を可能としている反射型ライトバルブの一種であり、デ
ジタルディスプレイ方式であるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）プロジェクタ装
置として使用することが可能である。

【００４７】図９は、本発明に係る背面投射型プロジェ
クタ装置における光学系システムの配置状態を示す光学
系詳細構成図の他の例を例示している平面図と側面図で
あり、背面投射型ＤＬＰプロジェクタ装置として、ＤＭ
Ｄを使用した光学ユニットを用いている場合を示してい
る。また、図９（Ａ）は、光学系システムの配置状態を
示す平面図であり、図９（Ｂ）は、光学系システムの配
置状態を示す側面図である。

【００４８】図９に示す背面投射型ＤＬＰプロジェクタ
装置は、例えば、前記図２に示している反射型ライトバ
ルブ１３を使用した光学ユニットが、ＤＭＤ２５を使用
した光学ユニットに置き換えられ、また、該光学ユニッ
トにおいて、照明光を集光するための第一及び第二コン
デンサレンズ４，５及びレンズアレイ７′，８′が、ロ
ッドレンズ２３に置き換えられている。なお、背面投射
型ＤＬＰプロジェクタ装置の投射レンズ２６から投射さ
れた各色光が、反射鏡１７により折り曲げられて、スク
リーン１８に投射されるプロセスについては、例えば、
図１に示す場合と全く同様であり、ここでの説明は省略
する。

【００４９】ここで、反射型ライトバルブを構成するＤ
ＭＤ２５は、前述のごとく、新しい概念のデジタルディ
スプレイ用のデバイスであり、デジタル制御により入，
出射角を異ならせることが可能であり、ＤＭＤを用いた
通常の光学系においては、有効光の出射光軸が、入射光
軸に対して約３０°の傾斜角を有するようにされてい
る。もって、ＤＭＤ２５から出射された各色光が入射さ
れる投射レンズ２６としては、例えば、図２に示すごと
き、Ｌ字型の投射レンズ１５ではなく、光効率が良い直
筒型の投射レンズ２６を使用することができる。

【００５０】図９において、水平に設置されている光源
２２の楕円反射鏡から反射されて水平に出射される白色
集光は、ミラー２を介して出射方向を変更され、色分離
のカラーフィルタ５に入射され、カラーフィルタ５の回
転により、時系列的に、赤，緑，青の３色の色光に色分
離される。色分離された各色光は、ロッドレンズ２３の
一方の端面に集光されて、ロッドレンズ２３に入射さ
れ、入射されてきた各色光は、ロッドレンズ２３内で全
反射が繰り返された後、ロッドレンズ２３のもう一方の
端面から出射される。

【００５１】ロッドレンズ２３から出射された各色光
は、第三コンデンサレンズ９、及び、ミラー２４を介し
て第四コンデンサレンズ１０にて集光されて、反射型ラ
イトバルブを構成するＤＭＤ２５に対して、予め定めら
れた所定の仰角即ち仰角約２０°，方位角約４５°の角
度とされて入射される。入射された各色光は、ＤＭＤ２
５内のマイクロミラーの回転により反射され、該マイク
ロミラーの回転角により、結像光（有効光）と不要光と
に分離される。

【００５２】反射された結像光は、ロッドレンズ２３か
らの入射光軸に対して約３０°の角度で出射される。出
射された結像光は、投射レンズ２６に入射されて、投射
レンズ２６内の最終プロジェクショナルレンズ（図示し
ていない）により、画像表示するための所定の投影画角
とされて出射され、図１の場合と同様に、反射鏡１７に
入射される。更に、反射鏡１７により反射された各色光
は、フレネルレンズ、レンチキュラレンズ（ともに、図
示していない）を含むスクリーン１８に投射される。

【００５３】即ち、少なくともロッドレンズ２３と反射
型ライトバルブを構成するＤＭＤ２５とを含む光学ユニ
ットを用いている場合においても、光学系のロスが少な
いロッドレンズ２３及び直筒型の投射レンズ２６を適用
しつつ、光源２２を水平に維持しながら、筐体１９の奥
行サイズを短縮することが可能である。更に、該光学ユ
ニットを水平状態にしたまま、調整することが可能であ
り、該光学ユニットを取り付け後の自動変位を防ぐこと
が可能になると共に、水平状態のまま、正面から光源を
交換することも可能である。

【００５４】かかるＤＭＤを用いた光学系システムの構
成において、更に異なる光学系を構成することもでき
る。ここに、図１０は、本発明に係る背面投射型プロジ
ェクタ装置における光学系システムの配置状態を示す光
学系詳細構成図の更なる他の例を例示している平面図と
側面図とであり、少なくともロッドレンズ２３とＤＭＤ
２５とを使用した光学ユニットを、水平面（即ち、水平
に設置されている光源２２からの水平な光軸）に対し
て、予め定められた所定角度である傾斜角度θ２だけ回
転させて設置している場合を示している。なお、図１０
（Ａ）は、光学系システムの配置状態を示す平面図であ
り、図１０（Ｂ）は、光学系システムの配置状態を示す
側面図である。

【００５５】即ち、図１０に示すごとく、背面投射型Ｄ
ＬＰプロジェクタ装置として、ＤＭＤ２５を使用した光
学ユニットを用いている光学系システムにおいて、少な
くとも、楕円反射鏡を備えた光源２２から色分離のカラ
ーフィルタ５までの光路上に配置されている各光学系シ
ステム（各光学系手段）の傾き（即ち、姿勢）を水平な
姿勢に維持せしめ、かつ、ロッドレンズ２３から投射レ
ンズ２６までの光学系を一体にして、ロッドレンズ２３
からの出射光の光軸が、ロッドレンズ２３の入射光の光
軸に対して予め定められた所定の傾斜角度θ２だけ回転
変位させた傾斜位置まで回転させた状態としており、ロ
ッドレンズ２３，ミラー２４，ＤＭＤ２５，及び、投射
レンズ２６を、ロッドレンズ２３への入射光軸に対して
予め定められた傾斜角度θ２だけ回転させる構成として
いる。

【００５６】而して、ロッドレンズ２３以降投射レンズ
２６に至るまでの光学系を、水平面に対して傾斜角度θ
２だけ変位させることにより、反射鏡１７に向って出射
される投射レンズ２６の光軸は（３０＋θ２）°だけ水
平面から傾斜することとなり、投射レンズ２６の光軸を
垂直に近い角度とすることが可能となる。もって、ロッ
ドレンズ２３及び直筒型の投射レンズ２６を適用しつ
つ、光源２２を水平に維持しながら、筐体１９の奥行サ
イズを更に短縮することが可能となり、よりコンパクト
な背面投射型プロジェクタ装置を形成することができ
る。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明に係る背面投射型プロジェクタ装置においては、以下
に示すごとき作用効果が得られる。即ち、光源の姿勢を
水平に維持した状態のままで、投射レンズの投影画角を
所望される限界にまで拡大可能とし、もって、筐体の奥
行サイズを短縮することが可能となり、筐体をコンパク
トとしつつ、かつ、水平状態にして光学ユニットを調整
することが可能であり、光学ユニットを取り付け後の自
動変位による調整変化を防ぎ、更には、水平状態に配置
されたまま、背面投射型プロジェクタ装置の正面から光
源の交換を可能とする背面投射型プロジェクタ装置を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置の構
成の一実施形態を説明するための構成図である。

【図２】図１に示す本発明に係る背面投射型プロジェク
タ装置の光学系の詳細構成を示すための光学系詳細構成
図である。

【図３】本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置にお
ける光学系システムの配置状態を示す光学系詳細構成図
の一例を例示している斜視図と側面図である。

【図４】第一レンズアレイと第二レンズアレイとに位置
調整機構を備えさせた一例を示す斜視図である。

【図５】従来の一般的な反射型ライトバルブを使用した
背面投射型プロジェクタ装置の構成を示す構成図であ
る。

【図６】図５に示す背面投射型プロジェクタ装置の光学
系の詳細構成を示すための光学系詳細構成図である。

【図７】投影広画角化を図るための従来の背面投射型プ
ロジェクタ装置の一例を示す構成図である。

【図８】従来の背面投射型プロジェクタ装置における光
学系システムの配置状態を示す光学系詳細構成図の一例
を示す斜視図と側面図である。

【図９】本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置にお
ける光学系システムの配置状態を示す光学系詳細構成図
の他の例を例示している平面図と側面図である。

【図１０】本発明に係る背面投射型プロジェクタ装置に
おける光学系システムの配置状態を示す光学系詳細構成
図の更なる他の例を例示している平面図と側面図であ
る。

【符号の説明】

１…光源（放物面鏡）、２…ミラー、３…紫外・赤外線
カットフィルタ、４…第一コンデンサレンズ、５…カラ
ーフィルタ、６…第二コンデンサレンズ、７，７′…第
一レンズアレイ、８，８′…第二レンズアレイ、９…第
三コンデンサレンズ、１０…第四コンデンサレンズ、１
１…偏光板、１２…ＰＢＳプリズム、１３…反射型ライ
トバルブ、１４…偏光板、１５…投射レンズ（Ｌ字
型）、１６…折返しミラー、１７…反射鏡、１８…スク
リーン、１９…筐体、２０…調整ねじ、２１…付勢用板
ばね、２２…光源（楕円反射鏡）、２３…ロッドレン
ズ、２４…ミラー、２５…ＤＭＤ、２６…投射レンズ
（直筒型）、θ１…反射鏡の傾斜角、θ２…傾斜角度、
θ３…光軸折曲げ角度（折返し角度）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/10 Ｇ０３Ｂ 21/10 Ｚ 21/14 21/14 Ｄ Ｆ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｆターム(参考） 2H088 EA12 EA19 HA12 HA24 HA25 HA28 MA20 2H091 FA02Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z LA11 LA30 MA07 2H099 AA11 BA09 CA02 CA11 2K103 AA05 AA07 AA14 AA17 AA25 AB07 CA24 CA25 CA46 CA49 5C058 BA23 EA01 EA12 EA13 EA32 EA42

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、少なくともレンズアレイとライ
   トバルブとを含み、前記光源からの光を変調して画像を
   形成する光学ユニットと、該光学ユニットにより形成さ
   れた画像を投射する投射手段と、該投射手段により投射
   された前記画像を映出するスクリーンと、を具備した背
   面投射型プロジェクタにおいて、前記光源を水平に設置
   し、前記光学ユニット内の前記レンズアレイまでの光軸
   を水平に保ちつつ、該レンズアレイから前記ライトバル
   ブまでの光軸を、前記光源の光軸に対して、予め定めら
   れた所定の角度だけ回転させて設置することを特徴とす
   る背面投射型プロジェクタ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の背面投射型プロジェク
   タ装置において、前記レンズアレイが一対のレンズアレ
   イからなり、かつ、それぞれの前記レンズアレイが構成
   する複数個の各レンズセルの光軸に対する回転位置をそ
   れぞれ微調整することができる位置調整手段を具備して
   いることを特徴とする背面投射型プロジェクタ装置。
3. 【請求項３】 光源と、少なくともロッドレンズと反射
   型ライトバルブとを含み、前記光源からの光を反射型ラ
   イトバルブにて反射させて画像を形成する光学ユニット
   と、該光学ユニットにより形成された画像を投射する投
   射手段と、該投射手段により投射された前記画像を映出
   するスクリーンと、を具備した背面投射型プロジェクタ
   において、前記光源を水平に設置していることを特徴と
   する背面投射型プロジェクタ装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の背面投射型プロジェク
   タ装置において、前記反射型ライトバルブが、前記ロッ
   ドレンズからの出射光の光軸に対して、予め定められた
   所定の仰角だけ傾けて設置されていることを特徴とする
   背面投射型プロジェクタ装置。
5. 【請求項５】 請求項３又は請求項４に記載の背面投射
   型プロジェクタ装置において、前記光学ユニット内の前
   記ロッドレンズ以降の光軸が、前記ロッドレンズへの入
   射光軸に対して、予め定められた所定の傾斜角度だけ回
   転させて設置されていることを特徴とする背面投射型プ
   ロジェクタ装置。
6. 【請求項６】 請求項３乃至請求項５のいずれかに記載
   の背面投射型プロジェクタ装置において、前記反射型ラ
   イトバルブとして、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏ
   −ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が用いられていること
   を特徴とする背面投射型プロジェクタ装置。