JP2003207845A - Projector and lamp unit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、画像をスクリー
ンなどの対象物体に表示するプロジェクションテレビジ
ョン等の投写装置に関わるものであり、具体的には画像
を形成するライトバルブに光を照射する光学手段の構成
に関わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection device such as a projection television for displaying an image on a target object such as a screen, and more specifically, to an optical system for irradiating a light valve for forming an image with light. Involved in the structure of the means.
【0002】[0002]
【従来の技術】投写装置を使用することにより、例えば
画面の対角長が40インチを超えるような大画面のテレ
ビジョンを実現することができる。投写装置は、一般に
ランプからの光を反射板で反射して所定の方向に進ま
せ、次に光インテグレータを通過させることにより光の
進行方向に垂直な横断面で均一な強度の光に変換してか
らライトバルブに照射するように構成される。投写装置
には、明るくムラのない画面表示ができるということが
求められる。そのため投写装置の光源には、光の利用効
率のが高く点光源と見なすことができるメタルハライド
ランプや超高圧水銀ランプ等が使用されている。ライト
バルブとしては液晶素子やマイクロミラー素子などが用
いられる。2. Description of the Related Art By using a projection device, it is possible to realize a large-screen television having a screen diagonal length of more than 40 inches. In general, a projection device reflects light from a lamp by a reflection plate and advances the light in a predetermined direction, and then passes the light integrator to convert the light into a light having a uniform intensity in a cross section perpendicular to the light traveling direction. The light valve is then irradiated. The projection device is required to be able to display a bright and even screen. Therefore, as a light source of the projection device, a metal halide lamp, an ultra-high pressure mercury lamp or the like, which has high light utilization efficiency and can be regarded as a point light source, is used. A liquid crystal element or a micromirror element is used as the light valve.
【0003】図14に、放電ランプの一種であるメタル
ハライドランプの電極構造及び発光強度の空間分布の例
を示す。同図において11は陽極、12は陰極、13は
アークの発光中心を示す曲線、14は発光輝度が発光中
心輝度の10%に等しい領域を表す曲線である。また、
Gは電極間距離であり、通常、数ミリメートル程度であ
る。実際のランプでは、電極部を球状ガラス管(図示せ
ず)に密閉して電極の間隔を一定に保持するとともに、
ガラス管内に高圧のガスを封入している。FIG. 14 shows an example of the electrode structure of a metal halide lamp, which is a type of discharge lamp, and the spatial distribution of emission intensity. In the figure, 11 is an anode, 12 is a cathode, 13 is a curve showing the emission center of the arc, and 14 is a curve showing the region where the emission brightness is equal to 10% of the emission center brightness. Also,
G is an inter-electrode distance, which is usually about several millimeters. In an actual lamp, the electrode part is sealed in a spherical glass tube (not shown) to keep the electrode interval constant, and
High-pressure gas is enclosed in the glass tube.
【0004】図14に示したように、陽極11と陰極1
2との間に生じるアーク領域から光線が発し、これらの
光線は様々な方向に進む。一般に、これらの光線の大部
分の進路を曲げ、陽極11を超えた位置に集光させる手
段、例えば発光中心13を第一焦点とし、陽極11の軸
線上の所定位置を第二焦点とする楕円鏡が陰極12の反
対側に設けられる。しかし、集光された光線の強度分布
には電極11の影があり、中央部が暗くなっているので
そのままの状態でライトバルブに伝達しても均一にライ
トバルブを照明することはできない。このため、従来の
投写装置においては均一な照明光を得るために光インテ
グレータを用いている。光インテグレータとしては、例
えば2枚のレンズアレイを用いる方式や柱状光学素子を
用いる方式がある。光インテグレータとして2枚のレン
ズアレイを用いた投写装置は、例えば特開2001−1
25193号公報に記載され、また、光インテグレータ
として柱状光学素子を用いた投写装置は、例えば特開平
7−98479号公報に記載されている。As shown in FIG. 14, the anode 11 and the cathode 1
Rays are emitted from the arc region that occurs between the two and these rays travel in various directions. In general, a means for converging the paths of most of these light rays and condensing the light rays at a position beyond the anode 11, for example, an ellipse having the emission center 13 as the first focal point and a predetermined position on the axis of the anode 11 as the second focal point. A mirror is provided on the opposite side of the cathode 12. However, since the intensity distribution of the condensed light beam has a shadow of the electrode 11 and the central portion is dark, even if it is transmitted to the light valve as it is, the light valve cannot be uniformly illuminated. For this reason, the conventional projection apparatus uses an optical integrator in order to obtain uniform illumination light. Examples of the optical integrator include a system using two lens arrays and a system using columnar optical elements. A projection device using two lens arrays as an optical integrator is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-1.
No. 25193, and a projection device using a columnar optical element as an optical integrator is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-98479.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】光インテグレータを使
用することにより、画面各部の輝度の均一度は向上する
が、輝度の均一度が高くなりすぎる結果、テレビジョン
画像を表示すると平面的になり、臨場感に欠けた画像に
なってしまう。そのため、上記特開2001−1251
93号公報に記載の投写装置は、光インテグレータを使
用しながら画面中央の輝度を高くする構成を備えてい
る。しかし、この装置では第一レンズアレイを構成する
各レンズがライトバルブ面の中央部にレンズの外形像を
形成するので、輝度変化をなだらかにするためにはレン
ズアレイに多数のレンズを設ける必要があり、従って構
造が複雑となり光の利用効率が損なわれる。また、光イ
ンテグレータを設ける分、スペースが余分に必要になり
装置が大型化する。By using the optical integrator, the uniformity of the brightness of each part of the screen is improved, but the uniformity of the brightness becomes too high, resulting in flatness when displaying a television image. The image becomes unrealistic. Therefore, the above-mentioned JP 2001-1251 A
The projection device described in Japanese Patent Publication No. 93 has a configuration in which the brightness at the center of the screen is increased while using an optical integrator. However, in this device, each lens forming the first lens array forms an outer shape image of the lens in the central portion of the light valve surface, and therefore it is necessary to provide a large number of lenses in the lens array in order to smooth the luminance change. Therefore, the structure becomes complicated and the light utilization efficiency is impaired. Further, since the optical integrator is provided, an extra space is required and the device becomes large.
【0006】一方、特開平7−98479号公報に記載
されているような光インテグレータとして柱状光学素子
を用いる投写装置では、均一な照明光を得るためには柱
状光学素子内部の反射回数を十分に確保することが必要
であり、その結果として柱状光学素子の寸法が長くな
り、装置が大型化する。また、柱状光学素子を用いて画
面の中央だけを明るく表示することは技術的に困難であ
る。On the other hand, in a projection device using a columnar optical element as an optical integrator as described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-98479, the number of reflections inside the columnar optical element is sufficient in order to obtain uniform illumination light. It is necessary to secure it, and as a result, the dimension of the columnar optical element becomes long and the device becomes large. In addition, it is technically difficult to display only the center of the screen brightly using the columnar optical element.
【0007】本発明は、従来の投写装置の抱える上述の
問題を解消するためになされたものであり、少ない部品
点数でライトバルブを照明することが可能であり、小型
かつ安価で画質の良好な投写装置を実現することを第一
の目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the conventional projection apparatus, and it is possible to illuminate the light valve with a small number of parts, which is small in size, inexpensive and excellent in image quality. The first object is to realize a projection device.
【0008】本発明の第二の目的は、画面中央部の輝度
が周辺部よりもなだらかに高くなっており、テレビジョ
ン画像の表示に好適な投写装置を実現することにある。A second object of the present invention is to realize a projection apparatus which is suitable for displaying a television image because the brightness of the central portion of the screen is higher than that of the peripheral portion.
【0009】本発明の第三の目的は、光の利用効率が高
い投写装置を提供することを目的とする。A third object of the present invention is to provide a projection device with high light utilization efficiency.
【0010】本発明の第四の目的は、部品の公差や取り
付けバラツキの影響を受けにくく、従って性能の安定し
た投写装置を提供することを目的とする。A fourth object of the present invention is to provide a projection apparatus that is not easily affected by the tolerances of parts and mounting variations and therefore has stable performance.
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
べく、請求項1に記載の発明は、光源から発する光を、
複数の凹レンズを2次元的に配列してなる少なくとも1
つのレンズアレイを介してライトバルブの入射面に導
き、該ライトバルブの形成した画像の光を投写レンズを
介して投写するように構成される投写装置において、前
記レンズアレイと前記ライトバルブとの間の所定の集光
位置に前記レンズアレイを構成する各凹レンズからそれ
ぞれ出射される光を照明光として集光させる集光手段を
設け、前記集光位置に集光される照明光が所定の断面形
状及び所定の光強度分布を有するようにしたことを特徴
とする。In order to achieve the above-mentioned first object, the invention according to claim 1 is characterized in that light emitted from a light source is
At least one in which a plurality of concave lenses are arranged two-dimensionally
In the projection device configured to guide the light of the image formed by the light valve through the projection lens through the one lens array to the incident surface of the light valve, the projection device between the lens array and the light valve. Is provided with a condensing means for condensing the light emitted from each concave lens forming the lens array as illumination light at a predetermined condensing position, and the illumination light condensed at the converging position has a predetermined cross-sectional shape. And a predetermined light intensity distribution.
【0011】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記レンズアレイを構成する各凹レン
ズの出射面がそれぞれ前記所定の断面形状に対応した形
状及び前記所定の光強度分布に対応した曲率を有するこ
とを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the exit surface of each concave lens forming the lens array has a shape corresponding to the predetermined cross-sectional shape and the predetermined light intensity distribution. It has a curvature corresponding to.
【0012】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の発明において、前記所定の断面形状は前記ライトバル
ブの入射面の形状に相似するものであることを特徴とす
る。According to a third aspect of the invention, in the second aspect of the invention, the predetermined cross-sectional shape is similar to the shape of the incident surface of the light valve.
【0013】請求項4に記載の発明は、上記第2の目的
を達成すべく、請求項2又は3に記載の発明において、
前記所定の光強度分布を、中央部から周辺部に向かうに
つれ光強度がなだらかに低下する分布にしたことを特徴
とする。In order to achieve the second object, the invention according to claim 4 is the same as the invention according to claim 2 or 3,
It is characterized in that the predetermined light intensity distribution is a distribution in which the light intensity gradually decreases from the central portion toward the peripheral portion.
【0014】請求項5に記載の発明は、請求項1から4
のいずれか一項に記載の発明において、前記集光手段
は、前記光源がその焦点に配置される凹面鏡を含むこと
を特徴とする。The invention described in claim 5 is from claim 1 to claim 4.
In the invention described in any one of (1) to (7) above, the condensing unit includes a concave mirror in which the light source is arranged at its focal point.
【0015】請求項6に記載の発明は、請求項5に記載
の発明において、前記集光手段はさらに前記レンズアレ
イと前記ライトバルブとの間に配置された凸レンズを含
むことを特徴とする。According to a sixth aspect of the invention, in the fifth aspect of the invention, the condensing means further includes a convex lens arranged between the lens array and the light valve.
【0016】請求項7に記載の発明は、請求項6に記載
の発明において、前記凹面鏡は、凹面を有する反射鏡に
筒状の球面鏡を組み合わせて構成されることを特徴とす
る。According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the invention, the concave mirror is formed by combining a reflecting mirror having a concave surface with a cylindrical spherical mirror.
【0017】請求項8に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記集光位置に前記ライトバルブの入
射面が位置することを特徴とする。The invention described in claim 8 is characterized in that, in the invention described in claim 1, the incident surface of the light valve is located at the converging position.
【0018】請求項9に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記集光位置に原色光選択機能を有す
る光学素子を配置したことを特徴とする。A ninth aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, an optical element having a primary color light selecting function is arranged at the condensing position.
【0019】請求項10に記載の発明は、請求項1に記
載の発明において、前記集光位置に光走査機能を有する
光学素子を配置したことを特徴とする。A tenth aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, an optical element having an optical scanning function is arranged at the condensing position.
【0020】請求項11に記載の発明は、請求項1に記
載の発明において、前記集光位置に光シャッタ機能を有
する光学素子を配置したことを特徴とする。The eleventh aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, an optical element having an optical shutter function is arranged at the converging position.
【0021】請求項12に記載の発明は、請求項1に記
載の発明において、前記集光位置に所定の形状の光線通
過用の開口を有する光学素子を配置したことを特徴とす
る。A twelfth aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, an optical element having an opening for passing a light beam of a predetermined shape is arranged at the converging position.
【0022】請求項13に記載の発明は、上記第3の目
的を達成すべく、請求項9から12のいずれか一項に記
載の発明において、前記光学素子は、画像の投写に利用
されない光を前記光源側に戻す光学手段を有することを
特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, in order to achieve the third object, in the invention according to any one of the ninth to twelfth aspects, the optical element is a light not used for projecting an image. Is provided to the light source side.
【0023】請求項14に記載の発明は、請求項13に
記載の発明において、前記光学手段を反射鏡から形成す
ることを特徴とする。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect of the invention, the optical means is formed of a reflecting mirror.
【0024】上記第一の目的を達成すべく、請求項15
に記載の発明は、光源から発する光を、複数の凹レンズ
を2次元的に配列してなる少なくとも1つのレンズアレ
イを介してライトバルブの入射面に導き、該ライトバル
ブの形成した画像の光を投写レンズを介して投写するよ
うに構成される投写装置において、前記光源と前記ライ
トバルブとの間に互いに対向して配置された第一及び第
二のレンズアレイと、前記第一のレンズアレイを構成す
る各凹レンズからそれぞれ出射される光を該第一のレン
ズアレイと前記第二のレンズアレイとの間の所定の集光
位置に集光させる集光手段と、光を通過させる開口を有
し、前記集光位置に配置された開口手段と、を備え、前
記第二のレンズアレイは、前記第一のレンズアレイを通
過した光が光源像を形成する位置に置かれ、前記開口は
前記ライトバルブの入射面の形状に対応した形状を有す
ることを特徴とする。[0024] In order to achieve the first object, the claim 15
According to another aspect of the present invention, light emitted from a light source is guided to an incident surface of a light valve through at least one lens array in which a plurality of concave lenses are two-dimensionally arranged, and light of an image formed by the light valve is guided. In a projection device configured to project via a projection lens, a first and a second lens array arranged to face each other between the light source and the light valve, and the first lens array. It has a condensing means for condensing the light emitted from each of the concave lenses constituting the condensing lens at a predetermined condensing position between the first lens array and the second lens array, and an opening for passing the light. And an opening means arranged at the light collecting position, wherein the second lens array is placed at a position where the light passing through the first lens array forms a light source image, and the opening is the light. valve And having a shape corresponding to the shape of the incident surface.
【0025】請求項16に記載の発明は、請求項15に
記載の発明において、前記第二のレンズアレイの出射面
側に凸レンズを配置し、前記第一のレンズアレイを構成
する凹レンズと前記ライトバルブとが共役関係になるよ
うにしたことを特徴とする。According to a sixteenth aspect of the present invention, in the invention according to the fifteenth aspect, a convex lens is arranged on the exit surface side of the second lens array to form a concave lens and the light which constitute the first lens array. It is characterized in that it has a conjugate relationship with the valve.
【0026】請求項17に記載の発明は、上記第2の目
的を達成すべく、請求項16に記載の発明において、前
記ライトバルブの入射面における光強度分布が、中央部
から周辺部に向かうにつれ光強度がなだらかに低下する
分布となるように、前記開口の周縁に該開口の中心から
遠ざかるにつれ光の透過率が徐々に低下する部分を設け
たことを特徴とする。According to a seventeenth aspect of the invention, in order to achieve the second object, in the invention according to the sixteenth aspect, the light intensity distribution on the incident surface of the light valve goes from the central portion to the peripheral portion. In order to have a distribution in which the light intensity gradually decreases, a portion in which the light transmittance gradually decreases as the distance from the center of the opening is provided is provided at the periphery of the opening.
【0027】上記第四の目的を達成すべく、請求項18
に記載の発明は、投写装置のライトバルブの入射面を照
明するための光線を発生させるランプユニットにおい
て、光源と、該光源からの光を該ランプユニットの外部
に向かわせる反射鏡と、複数の凹レンズを2次元的に配
列してなり、該ランプユニットから外部に出る光を所定
の位置に集光させるレンズアレイとを含み、前記各凹レ
ンズのレンズ面の形状及び曲率を、前記所定の位置に集
光される光の断面形状及び光の強度分布が所望の形状及
び分布となるように設定し、前記レンズアレイを前記反
射鏡に固定し、前記レンズアレイと前記反射鏡とにより
囲まれる空間内に前記光源を固定配置したことを特徴と
する。In order to achieve the fourth object, claim 18
In a lamp unit for generating a light beam for illuminating an incident surface of a light valve of a projection device, a light source, a reflecting mirror for directing light from the light source to the outside of the lamp unit, and a plurality of A concave lens is arranged two-dimensionally, and a lens array for condensing the light emitted from the lamp unit to a predetermined position is provided, and the shape and curvature of the lens surface of each concave lens is set to the predetermined position. The cross-sectional shape of the condensed light and the intensity distribution of the light are set to have a desired shape and distribution, the lens array is fixed to the reflecting mirror, and the space surrounded by the lens array and the reflecting mirror is set. It is characterized in that the light source is fixedly arranged.
【0028】上記第4の目的を達成すべく、請求項19
に記載の発明は、投写装置に請求項18に記載のランプ
ユニットを備えることを特徴とする。In order to achieve the fourth object, the invention as set forth in claim 19,
The invention described in (1) is characterized in that the projection device is provided with the lamp unit according to (18).
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】以下、この発明をその実施の形態
を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1である投
写装置の構成を示すものである。同図において、1は光
源であるところのランプ、2は楕円面を有する反射板、
3は矩形のレンズ面を有する凹レンズが2次元的に配列
されたレンズアレイ、4は凹レンズ、6は投写画像を形
成するライトバルブ、5はライトバルブ6の有効領域に
対応する大きさ及び形状の矩形開口を有する開口部であ
り、P1は反射板2の第二焦点、L1はライトバルブ6
を照明する照明光線を表している。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments thereof. Embodiment 1. FIG. 1 shows the configuration of a projection apparatus that is Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is a lamp which is a light source, 2 is a reflector having an elliptical surface,
3 is a lens array in which concave lenses having a rectangular lens surface are two-dimensionally arranged, 4 is a concave lens, 6 is a light valve for forming a projected image, and 5 is a size and shape corresponding to the effective area of the light valve 6. An opening having a rectangular opening, P1 is the second focus of the reflection plate 2, and L1 is the light valve 6.
Represents an illumination light beam that illuminates.
【0030】ランプ1が発する光線は反射板2により反
射されて方向を変え、楕円の第二焦点P1に向かう収束
光線となる。この収束光線は、レンズアレイ3を構成す
る各凹レンズによりほぼ平行な光線に変換され、凹レン
ズ4に入射する。凹レンズ4は、この光線の収束の度合
いを変化させ、ライトバルブ6を照明するのに適した広
がりの照明光線L1として出射する。この照明光線L1
は、ライトバルブ6の入射面の照射範囲の外に広がる部
分が開口部5により取り除かれてから、ライトバルブ6
に照射される。ライトバルブ6は駆動手段(図示せず)に
より駆動され、画像を形成する光線を投写レンズ(図示
せず)に向けて出射し、投写レンズはスクリーンなどの
対象物体(図示せず)に画像を投写する。The light beam emitted from the lamp 1 is reflected by the reflecting plate 2 to change its direction and becomes a convergent light beam toward the second focal point P1 of the ellipse. The convergent light rays are converted into substantially parallel light rays by the concave lenses forming the lens array 3 and enter the concave lens 4. The concave lens 4 changes the degree of convergence of this light ray and emits it as an illuminating light ray L1 having a spread suitable for illuminating the light valve 6. This illumination ray L1
Is the light valve 6 after the portion of the light incident surface of the light valve 6 that extends outside the irradiation range is removed by the opening 5.
Is irradiated. The light valve 6 is driven by a driving unit (not shown) and emits a light beam forming an image toward a projection lens (not shown), which projects the image on a target object (not shown) such as a screen. Project.
【0031】図2の(A)はレンズアレイ3の正面図で
あり、同図に示すようにレンズアレイ3は、縦横比が
1:2である矩形の凹レンズ31を配列したものであ
る。図2(B)はレンズアレイ3の部分断面図であり、
レンズアレイ3を垂直方向に切断した(凹レンズ31の
長辺に垂直な方向に切断した)断面の一部を示してい
る。図2(B)において32は反射板2からの収束光が
入射する面を表し、33は凹レンズ31のレンズ面を表
している。レンズアレイ3を構成する各凹レンズ31の
レンズ面33の曲率は、レンズアレイ3の入射面32に
入る収束光線がほぼ平行光線として出射されるような値
に設定される。FIG. 2A is a front view of the lens array 3, and as shown in the figure, the lens array 3 is an array of rectangular concave lenses 31 having an aspect ratio of 1: 2. FIG. 2B is a partial cross-sectional view of the lens array 3,
A part of the cross section of the lens array 3 cut in the vertical direction (cut in the direction perpendicular to the long side of the concave lens 31) is shown. In FIG. 2B, reference numeral 32 denotes a surface on which the convergent light from the reflection plate 2 is incident, and 33 denotes a lens surface of the concave lens 31. The curvature of the lens surface 33 of each concave lens 31 forming the lens array 3 is set to such a value that the convergent light rays entering the entrance surface 32 of the lens array 3 are emitted as substantially parallel light rays.
【0032】ランプ1が理想的な点光源と見なせる場合
には、レンズアレイ3が無い状態では楕円形状である反
射板2の第二焦点P1の位置の光学軸に垂直な横断面上
にレンズアレイ3を構成する矩形の各凹レンズからの光
が射影され、多数の凹レンズを通過したバラツキのある
強度分布の光線が重畳されるので、断面がほぼ矩形の均
一な照明光線を得ることができる。しかし、実際にはラ
ンプ1からの光は図14に示したような広がりを持った
空間領域から発する光である。例えば電極間隔が1.5
mmの超高圧水銀ランプにより実測したところによる
と、レンズアレイ3が無い状態で光を第二焦点P1に集
めた場合、ランプの発光領域寸法の2倍ないし3倍程度
の広がりを持った輝点となる(ただし、この広がりの程
度は、ランプの発光領域の寸法および形状、反射板の形
状や面精度、ランプと反射板の位置関係などに影響され
ることは勿論である)。そのためレンズアレイ3を設け
た状態では、ランプからの光は、外形がぼやけた矩形の
断面の光線として点P1に到達することになる。When the lamp 1 can be regarded as an ideal point light source, the lens array is formed on a cross section perpendicular to the optical axis at the position of the second focal point P1 of the reflecting plate 2 which is elliptical without the lens array 3. The light from each of the rectangular concave lenses forming the image No. 3 is projected, and the light rays having a varying intensity distribution that have passed through the large number of concave lenses are superimposed, so that a uniform illumination light beam having a substantially rectangular cross section can be obtained. However, in reality, the light from the lamp 1 is the light emitted from the spatial region having the spread as shown in FIG. For example, the electrode interval is 1.5
According to an actual measurement using an ultra-high pressure mercury lamp of mm, when light is focused on the second focus P1 without the lens array 3, a bright spot having a spread about 2 to 3 times the size of the light emitting area of the lamp. (However, the extent of this spread is of course influenced by the size and shape of the light emitting region of the lamp, the shape and surface accuracy of the reflector, and the positional relationship between the lamp and the reflector). Therefore, in the state where the lens array 3 is provided, the light from the lamp reaches the point P1 as a light beam having a rectangular cross section with a blurred outer shape.
【0033】図3を用いて、ライトバルブ6の入射面の
形状、ランプの光線を集光した場合(レンズアレイ3を
設けない場合)の輝点形状、およびレンズアレイ3を構
成する凹レンズのレンズ面の形状の間の関係を以下に説
明する。図3において、7はライトバルブ6の入射面と
相似の縦横比9:16の矩形形状の領域、8はランプ1
の光線を集光した時の輝点形状、8A、8Bおよび8C
はレンズアレイ3の周縁部を通過した光線の広がる範囲
を表す領域、9はレンズアレイ3を通過した光線の総和
による輝度分布において中央部の輝度の50%輝度にな
る領域、10はランプが理想的点光源であるときのレン
ズアレイ3による凹レンズの射影形状をそれぞれ表す。Referring to FIG. 3, the shape of the incident surface of the light valve 6, the bright spot shape when the light rays of the lamp are condensed (when the lens array 3 is not provided), and the lens of the concave lens forming the lens array 3 are used. The relationship between the surface shapes is described below. In FIG. 3, 7 is a rectangular area having an aspect ratio of 9:16, which is similar to the incident surface of the light valve 6, and 8 is the lamp 1.
Of bright spots when the light rays of 8A, 8B and 8C are collected
Is an area representing the range of spread of the light rays that have passed through the peripheral edge of the lens array 3, 9 is an area in which 50% of the brightness of the central portion is in the brightness distribution due to the sum of the light rays that have passed through the lens array 3, and 10 is an ideal lamp The projection shape of the concave lens by the lens array 3 when the target point light source is shown.
【0034】本実施形態では、レンズアレイ3を構成す
る凹レンズの形状を、輝点形状8の広がりに伴い、凹レ
ンズの射影形状10がライトバルブが必要とする矩形形
状7に広がるようなものにしている。レンズアレイ3を
構成する凹レンズの寸法、形状、配列は輝点形状8、反
射板2の形状、およびライトバルブ6の形状に応じて種
々設定することができる。また、照明光の中央部輝度と
周辺部の輝度との比も、種々設定することが可能であ
り、例えば輝度差が少ない照明光を得るには、輝点形状
8に比べ凹レンズ形状10をできるだけ大きくし、輝点
の広がりによる輝度の均一化の効果を小さくすればよ
い。In this embodiment, the concave lenses forming the lens array 3 are shaped such that the projected shape 10 of the concave lenses spreads to the rectangular shape 7 required by the light valve as the bright spot shape 8 spreads. There is. The size, shape, and arrangement of the concave lenses that form the lens array 3 can be variously set according to the bright spot shape 8, the shape of the reflection plate 2, and the shape of the light valve 6. Further, the ratio of the brightness of the central part of the illumination light to the brightness of the peripheral part can be set in various ways. It may be increased to reduce the effect of uniforming the luminance due to the spread of the bright spots.
【0035】照明光線L1の輝度分布は、ランプの発光
領域の出力エネルギー分布が求まれば光線追跡計算によ
り求めることができる。図4にランプの発光領域の出力
エネルギー分布の一例を層状の領域でモデル化して示
す。図4(A)はランプ電極の回転対称軸に垂直な面に
発光領域各点の出力エネルギー分布を投影し輝点表示し
たエネルギー分布図、図4(B)は図4(A)の分布の
中心を通る断面におけるエネルギー分布図である。図4
(B)においてDeffはエネルギーが中心部の50%
となる実効輝点直径であり、Deffの値は約1.8m
mである。なお、図4において、輝点に細かいムラがあ
るのは有限回の計算で打ち切っていることに起因する計
算誤差である。The brightness distribution of the illumination light beam L1 can be obtained by light ray tracing calculation if the output energy distribution of the light emitting region of the lamp is obtained. FIG. 4 shows an example of the output energy distribution in the light emitting region of the lamp, which is modeled in a layered region. FIG. 4 (A) is an energy distribution diagram in which the output energy distribution of each point of the light emitting region is projected on the surface perpendicular to the rotational symmetry axis of the lamp electrode and is displayed as a bright spot, and FIG. It is an energy distribution map in the cross section which passes along the center. Figure 4
In (B), the energy of Deff is 50% of the central part.
Is the effective bright spot diameter and the Deff value is about 1.8 m.
m. It should be noted that, in FIG. 4, the bright spots have small unevenness due to a calculation error caused by the termination of the calculation by a finite number of times.
【0036】図5は、ランプの出力エネルギー分布が図
4に示したようなものであり、レンズアレイを構成する
凹レンズが高さ(短辺)5mm、幅(長辺)10mmの
寸法である場合の、図1に示した装置におけるP1位置
に伝達される光線の分布を示している。図5(A)は光
線のエネルギー分布を輝点表示した図、図5(B)およ
び図5(C)はそれぞれ水平方向及び垂直方向の断面で
のエネルギー分布図である。これらの図においてHef
fは水平方向実効幅、Veffは垂直方向実効幅であ
り、Heffは約9mm、Veffは約5mmである。
この場合、Heff/Veff=1.8であり、ハイデ
フィニションテレビジョンに対応するライトバルブの水
平幅/垂直幅であるところの16/9=1.77にほぼ
等しい。この水平方向実効幅Heff、垂直方向実効幅
Veffの範囲の光がライトバルブに照射する照明光と
して使用される。ライトバルブを照明する光線の中央周
辺輝度比は、画面コーナー部で50%を下回るが、テレ
ビジョン信号は通常はオーバースキャンされ、外周部は
テレビジョン画面の外側になるので、ライトバルブの外
周側の10%の領域は見えない。従って、画面上で見え
る領域については、中央が明るく周辺に向かうにつれ輝
度がなだらかに低下し、中央周辺輝度比がほぼ50%で
ある照明光を得ることができる。FIG. 5 shows the output energy distribution of the lamp as shown in FIG. 4, and the concave lens forming the lens array has a height (short side) of 5 mm and a width (long side) of 10 mm. 2 shows the distribution of light rays transmitted to the P1 position in the apparatus shown in FIG. FIG. 5A is a diagram in which the energy distribution of light rays is displayed as bright spots, and FIGS. 5B and 5C are energy distribution diagrams in cross sections in the horizontal direction and the vertical direction, respectively. Hef in these figures
f is an effective width in the horizontal direction, Veff is an effective width in the vertical direction, Heff is about 9 mm, and Veff is about 5 mm.
In this case, Heff / Veff = 1.8, which is approximately equal to 16/9 = 1.77 which is the horizontal width / vertical width of the light valve corresponding to the high definition television. Light in the range of the effective width Heff in the horizontal direction and the effective width Veff in the vertical direction is used as illumination light for irradiating the light valve. The brightness ratio around the center of the light illuminating the light valve is less than 50% at the screen corner, but the television signal is usually overscanned and the outer periphery is outside the television screen. 10% area is not visible. Therefore, in the area visible on the screen, the center is bright, and the brightness gradually decreases toward the periphery, and it is possible to obtain the illumination light with the center peripheral brightness ratio of about 50%.
【0037】尚、図1において、凹レンズ4は、照明光
線L1の断面がライトバルブ6を照明するのに適切な大
きさとなるようにあらかじめ収束角度を修正するための
ものであり、また、開口部5は照明領域7の外側に広が
る光線を吸収、または反射し、無用な光線がライトバル
ブに照射され迷光が発生することを防止するためのもの
である。開口部5は平面鏡で構成してもよく、その場合
には、開口部5で反射された光線はランプ1に戻り、照
明光線L1として利用される。In FIG. 1, the concave lens 4 is for correcting the convergence angle in advance so that the cross section of the illuminating light beam L1 has an appropriate size for illuminating the light valve 6, and the opening portion. Reference numeral 5 is for absorbing or reflecting light rays that spread to the outside of the illumination area 7 and for preventing unnecessary light rays from irradiating the light valve and generating stray light. The opening 5 may be composed of a plane mirror, in which case the light beam reflected by the opening 5 returns to the lamp 1 and is used as the illumination light beam L1.
【0038】実施の形態2.図6に本発明の実施の形態
2に係る投写装置の構成を示す。同図において5Bは開
口部、16はカラーホイール、17はモータ、18は光
線伝達手段、19は凸レンズである。図6において図1
に示した要素と同じまたは対応する要素には同じ符号を
付している。Embodiment 2. FIG. 6 shows the configuration of the projection device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 5B is an opening, 16 is a color wheel, 17 is a motor, 18 is a light beam transmitting means, and 19 is a convex lens. In FIG.
Elements that are the same as or correspond to the elements shown in FIG.
【0039】ランプ1の発する白色の光線は反射板2に
より反射され収束光線となる。レンズアレイ3はこの収
束光線を、凹レンズ31のレンズ面の外形に相似の矩形
断面の平行光線として出射する。レンズアレイ3からの
平行光線は反射板2の第二焦点P1においてライトバル
ブ6の入射面と相似の矩形の照明光線となる。開口部5
Bは、光吸収材または光反射材に矩形の開口を形成した
ものであり、ライトバルブ6の入射面の照射範囲外の光
線を取り除く。カラーホイール16は、赤緑青の各原色
光線だけをそれぞれ通過させるダイクロイックフィルタ
ーを円板の円周方向に沿って順次並べたものである。モ
ータ17でカラーホイール16を回転することにより、
照明光線の色を時間順次で切り換えることができる。光
線伝達手段18はレンズあるいは鏡などから構成され、
点P1位置に形成された矩形断面の光線をライトバルブ
6を照明するのに適した断面寸法となるように収束角度
を調整してライトバルブ6に伝達する。光線伝達手段1
8は、点P1とライトバルブ6の入射面が共役関係とな
るように配置すれば良く、例えば凸レンズ19は、開口
部5Bの開口形状がライトバルブ6の入射面の外形に重
なるように結像させれば良い。The white light beam emitted from the lamp 1 is reflected by the reflection plate 2 and becomes a convergent light beam. The lens array 3 emits the convergent light rays as parallel light rays having a rectangular cross section similar to the outer shape of the lens surface of the concave lens 31. The parallel light rays from the lens array 3 become rectangular illumination light rays similar to the incident surface of the light valve 6 at the second focal point P1 of the reflection plate 2. Opening 5
B is a light-absorbing material or a light-reflecting material in which a rectangular opening is formed, and removes light rays outside the irradiation range of the incident surface of the light valve 6. The color wheel 16 is formed by sequentially arranging dichroic filters that pass only red, green, and blue primary color rays, respectively, in the circumferential direction of the disk. By rotating the color wheel 16 with the motor 17,
The color of the illumination light beam can be switched in time sequence. The light beam transmission means 18 is composed of a lens or a mirror,
The light beam having a rectangular cross section formed at the position of point P1 is transmitted to the light valve 6 with its convergence angle adjusted so as to have a cross sectional dimension suitable for illuminating the light valve 6. Light beam transmission means 1
8 may be arranged so that the point P1 and the incident surface of the light valve 6 are in a conjugate relationship. For example, the convex lens 19 is imaged so that the opening shape of the opening 5B overlaps the outer shape of the incident surface of the light valve 6. You can do it.
【0040】ライトバルブ6は、駆動手段(図示せず)
により、照射される光線の色に同期して駆動され、各原
色の画像の光線を形成して投写レンズ(図示せず)に出
射する。これによりフルカラーの画像が投写される。The light valve 6 is a driving means (not shown).
Are driven in synchronism with the color of the emitted light beam to form a light beam of an image of each primary color and emit it to a projection lens (not shown). As a result, a full-color image is projected.
【0041】実施の形態3.図7は本発明の実施の形態
3に係る投写装置の構成を示している。同図において3
Bは第一レンズアレイ、31Bは第一レンズアレイ3B
を構成する凹レンズ、5Cは開口部、20は光線伝達手
段である。光線伝達手段20は、第二レンズアレイ21
及び集光レンズ22を含む。図7において図1に示した
要素と同じまたは対応する要素には同じ符号を付してい
る。Embodiment 3. FIG. 7 shows the configuration of the projection apparatus according to the third embodiment of the present invention. 3 in the figure
B is the first lens array, 31B is the first lens array 3B
Is a concave lens, 5C is an opening, and 20 is a light beam transmitting means. The light beam transmitting means 20 includes a second lens array 21.
And a condenser lens 22. In FIG. 7, the same or corresponding elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【0042】ランプ1が発する白色の光線は反射板2に
より反射され収束光線となる。第一レンズアレイ3Bは
この収束光線を、凹レンズ31Bのレンズ面に相似の矩
形断面の収束光線として出射する。第一レンズアレイ3
Bは実施の形態1におけるレンズアレイ3と同様の構成
を有するが、第一レンズアレイ3Bの凹レンズ31Bは
レンズアレイ3の凹レンズ31より焦点距離が長く、従
って第一レンズアレイ3Bを通過した光線は平行光線で
はなく第二レンズアレイ21の位置に光源像を形成する
収束光線となる。第一レンズアレイ3Bを通過した光線
は反射板2の第二焦点P1においてライトバルブ6の入
射面の外形と相似の矩形断面の照明光線となる。また、
該断面の光強度分布は、開口部5Cにより、中央部で光
強度が大きく、周辺に行くにつれてなだらかに低下する
ように透過光量を制限されたものとなっている。The white light beam emitted from the lamp 1 is reflected by the reflection plate 2 and becomes a convergent light beam. The first lens array 3B emits this convergent ray as a convergent ray having a rectangular cross section similar to the lens surface of the concave lens 31B. First lens array 3
B has the same configuration as the lens array 3 in the first embodiment, but the concave lens 31B of the first lens array 3B has a longer focal length than the concave lens 31 of the lens array 3, and therefore the light rays that have passed through the first lens array 3B are It is not a parallel ray but a convergent ray that forms a light source image at the position of the second lens array 21. The light beam that has passed through the first lens array 3B becomes an illumination light beam having a rectangular cross section similar to the outer shape of the incident surface of the light valve 6 at the second focus P1 of the reflection plate 2. Also,
The light intensity distribution of the cross section is such that the amount of transmitted light is limited by the opening 5C so that the light intensity is large in the central portion and gradually decreases toward the periphery.
【0043】図8を参照して開口部5Cの構成及び特性
を説明する。図8(A)は開口部5Cの正面図、図8
(B)はその部分拡大図、図8(C)は開口部5Cの垂
直方向(長辺に垂直な方向)の光線透過率Tの変化を示
す図、図8(D)は開口部5Cの垂直方向の光線反射率
Rの変化を示す図である。図8(A)において50は光
反射部、51は光透過部、52は光半透過部である。図
8(B)に示すように、光半透過部52は、透明部分5
21とは反射部分522とからなり、反射部分522の
面積率は透明部51の近傍では小さく大半の光線を通過
させる。一方、光反射部50の近傍では反射部分522
の面積率は大きく、およそ70%の光線を通過させる。The structure and characteristics of the opening 5C will be described with reference to FIG. 8A is a front view of the opening 5C, FIG.
8B is a partially enlarged view thereof, FIG. 8C is a diagram showing a change in the light transmittance T of the opening 5C in the vertical direction (direction perpendicular to the long side), and FIG. 8D is a view of the opening 5C. It is a figure which shows the change of the light ray reflectance R of a perpendicular direction. In FIG. 8A, 50 is a light reflecting portion, 51 is a light transmitting portion, and 52 is a light semi-transmitting portion. As shown in FIG. 8 (B), the light semi-transmissive portion 52 includes the transparent portion 5
21 is composed of a reflective portion 522, and the area ratio of the reflective portion 522 is small in the vicinity of the transparent portion 51, and most of the light rays pass through. On the other hand, in the vicinity of the light reflecting portion 50, the reflecting portion 522
Has a large area ratio, and passes approximately 70% of the light rays.
【0044】図8(C)は開口部5Cの光線透過率の垂
直方向の変化を示す図であり、この図に示すように光透
過部51及びその両側の半透過部52の領域における透
過率は、中央部が100%、周辺部が70%のなだらか
に盛り上がった特性53となる。一方、図8(D)は開
口部5Cの光線反射率の垂直方向の変化を示す図であ
り、この図に示すように、光反射部50では反射率は1
00%であり、光線は全て反射される。また、光透過部
51及びその両側の半透過部52の領域では、中央部で
反射率が0%であり、周辺部に向かうにつれ徐々に大き
くなる特性54となる。開口部5Cで反射された光線は
第一レンズアレイ3Bを通過して反射板2まで進み、反
射板2で反射されランプ1に至り、その結果照明光線と
して利用される。FIG. 8C is a diagram showing a change in the light transmittance of the opening 5C in the vertical direction, and as shown in this figure, the transmittance in the region of the light transmitting portion 51 and the semi-transmissive portions 52 on both sides thereof. Has a characteristic 53 in which the central portion is 100% and the peripheral portion is 70%. On the other hand, FIG. 8D is a diagram showing a change in the light reflectance of the opening 5C in the vertical direction. As shown in this figure, the light reflecting portion 50 has a reflectance of 1 or less.
00%, and all rays are reflected. Further, in the regions of the light transmitting portion 51 and the semi-transmissive portions 52 on both sides thereof, the reflectance is 0% at the central portion, and the characteristic 54 gradually increases toward the peripheral portion. The light beam reflected by the opening 5C passes through the first lens array 3B and reaches the reflection plate 2, is reflected by the reflection plate 2 and reaches the lamp 1, and is used as an illumination light beam as a result.
【0045】第二レンズアレイ21は第一レンズアレイ
3Bと同様に凹レンズを二次元的に配列したものであ
り、その1つの凹レンズは第一レンズアレイ3bを構成
する凹レンズの1つと光線の伝達において対応する関係
にある。第一レンズアレイ3Bを構成する凹レンズがレ
ンズアレイ21の位置に形成する光源像は第二レンズア
レイ21を構成する対応の凹レンズの面内に含まれる。
凸レンズ22は第二レンズアレイ21から出射される光
線を集め、ライトバルブ6を照明する。The second lens array 21 is a two-dimensional array of concave lenses similar to the first lens array 3B, and one concave lens is one of the concave lenses constituting the first lens array 3b in transmitting light rays. There is a corresponding relationship. The light source image formed by the concave lens forming the first lens array 3B at the position of the lens array 21 is included in the surface of the corresponding concave lens forming the second lens array 21.
The convex lens 22 collects the light rays emitted from the second lens array 21 and illuminates the light valve 6.
【0046】第二レンズアレイ21とレンズ22との総
合的光学特性により、レンズアレイ3Bを構成する凹レ
ンズとライトバルブ6とが共役の関係になるようにし、
凹レンズ31Bの外形形状がライトバルブ6の入射面の
外形に重なるように結像させることにより、凹レンズ3
1Bを通過する光線を効率良くライトバルブ6に伝達す
ることができる。Due to the total optical characteristics of the second lens array 21 and the lens 22, the concave lenses constituting the lens array 3B and the light valve 6 have a conjugate relationship.
By forming an image so that the outer shape of the concave lens 31B overlaps the outer shape of the incident surface of the light valve 6, the concave lens 3B is formed.
A light ray passing through 1B can be efficiently transmitted to the light valve 6.
【0047】このように、本実施形態では、第一レンズ
アレイ3Bと第二レンズアレイ21とが光インテグレー
タを形成し、第二レンズアレイ21とンズ22とが開口
部5Cを通過する照明光線をその断面形状を保ちながら
伝達する光線伝達手段20を形成する。また、光線伝達
手段20は開口部5Cの像をややボケた状態でライトバ
ルブ6の位置まで伝達するので、開口部5Cの細かい鏡
の領域は平均化され、ライトバルブ6は中央部の輝度が
なだらかに盛り上がった照明光線を受けることになる。As described above, in the present embodiment, the first lens array 3B and the second lens array 21 form a light integrator, and the second lens array 21 and the lens 22 form an illumination light beam that passes through the opening 5C. The light beam transmitting means 20 for transmitting while maintaining its cross-sectional shape is formed. Further, since the light beam transmitting means 20 transmits the image of the opening 5C to the position of the light valve 6 with a slight blur, the areas of the fine mirrors of the opening 5C are averaged, and the brightness of the central portion of the light valve 6 is small. You will receive a gently rising illumination beam.
【0048】実施の形態4.図9は本発明の実施の形態
4に係る投写装置の構成を示している。同図において、
23及び24は光シャッタを構成する第一回転シャッタ
及び第二回転シャッタ、25および26はモータ、27
は赤色だけを反射するダイクロイックミラー、28は緑
色だけを反射するダイクロイックミラー、29は全反射
ミラーである。図9において図1に示した要素と同じま
たは対応する要素には同じ符号を付している。Fourth Embodiment FIG. 9 shows the configuration of the projection device according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure,
Reference numerals 23 and 24 denote a first rotary shutter and a second rotary shutter which constitute an optical shutter, 25 and 26 denote a motor, 27
Is a dichroic mirror that reflects only red, 28 is a dichroic mirror that reflects only green, and 29 is a total reflection mirror. In FIG. 9, the same or corresponding elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【0049】図10は第一回転シャッタ23の正面図で
ある。第一回転シャッタ23は円板状のガラス板で構成
され、該ガラス板上には、透明な領域231と、鏡から
なり光を反射する領域232とがそれぞれ渦巻状に形成
されている。鏡が形成された領域232の幅は透明領域
231の幅の2倍である。図中のAPは開口部5Bの矩
形開口の射影される位置を表している。第二回転シャッ
タ24は第一回転シャッタ23と同様の構成を有する
が、鏡の領域232の代わりに、黒い光吸収領域が配置
されている。FIG. 10 is a front view of the first rotary shutter 23. The first rotary shutter 23 is composed of a disk-shaped glass plate, and on the glass plate, a transparent region 231 and a mirror-reflecting region 232 are spirally formed. The width of the area 232 where the mirror is formed is twice the width of the transparent area 231. AP in the figure represents the projected position of the rectangular opening of the opening 5B. The second rotary shutter 24 has the same configuration as the first rotary shutter 23, but a black light absorbing region is arranged instead of the mirror region 232.
【0050】第一回転シャッタ23および第二回転シャ
ッタ24は、それぞれモータ25および26により互い
に同期するように回転駆動され、開口AP内の透明領域
231の断面形状の光線を通過させて光線伝達手段18
に出射する。図11に回転シャッタを通過した後の光線
の断面形状を表す。同図において、APは開口部5Bの
形状で制限される光線の通過範囲、LBはライトバルブ
6に到達する光線の範囲、L231は透明領域231を
通過した光線の範囲を示している。第一回転シャッタと
第二回転シャッタの回転角度差(位相差)を調整するこ
とにより、領域231と領域232とが重なる部分の大
きさを変えることができるので光シャッタの開度を制御
することができる。例えば、第二回転シャッタと第一回
転シャッタは回転角度が一致していれば、光シャッタは
全開状態であり、回転角度差が30度であれば半開状
態、回転角度差が60度になれば全閉状態となる。The first rotary shutter 23 and the second rotary shutter 24 are rotationally driven in synchronization with each other by motors 25 and 26, respectively, to pass the light beam having the cross-sectional shape of the transparent area 231 in the opening AP and transmit the light beam. 18
Emit to. FIG. 11 shows the cross-sectional shape of the light beam after passing through the rotary shutter. In the figure, AP indicates the range of light rays limited by the shape of the opening 5B, LB indicates the range of light rays reaching the light valve 6, and L231 indicates the range of light rays that have passed through the transparent region 231. By adjusting the rotation angle difference (phase difference) between the first rotary shutter and the second rotary shutter, it is possible to change the size of the portion where the region 231 and the region 232 overlap each other, so that the opening of the optical shutter can be controlled. You can For example, if the rotation angles of the second rotary shutter and the first rotary shutter match, the optical shutter is in the fully open state, if the rotation angle difference is 30 degrees, it is in the half open state, and if the rotation angle difference is 60 degrees. Fully closed.
【0051】図11のSHは、第一回転シャッタ23と
第二回転シャッタ24の回転位相がずれることにより第
二回転シャッタ24が第一回転シャッタ23の透明領域
231を通過した光線L231を半部遮る状態を表して
おり、この状態では通過する光線の断面は線分SHの右
上側半分に制限される。In SH of FIG. 11, half of the light ray L231 which has passed through the transparent area 231 of the first rotary shutter 23 by the second rotary shutter 24 due to the shift of the rotational phases of the first rotary shutter 23 and the second rotary shutter 24. The state of blocking is shown, and in this state, the cross section of the passing ray is limited to the upper right half of the line segment SH.
【0052】図11に示した帯状の白色光線が光線伝達
手段18により伝達されるが、途中で赤色ダイクロイッ
クミラー27、次いで緑色のダイクロイックミラー2
8、次に全反射ミラー29により進路を曲げられ、それ
により赤、緑、青の光線の帯になってライトバルブ6に
到達する。図12にライトバルブ6に到達した光線の断
面形状を示す。同図においてLR、LG、LBはそれぞ
れ赤色、緑色、青色光線の照射領域である。Although the band-shaped white light beam shown in FIG. 11 is transmitted by the light beam transmitting means 18, the red dichroic mirror 27 and then the green dichroic mirror 2 are transmitted on the way.
8. Then, the path is bent by the total reflection mirror 29, thereby forming a band of red, green and blue rays to reach the light valve 6. FIG. 12 shows the cross-sectional shape of the light beam that has reached the light valve 6. In the figure, LR, LG, and LB are irradiation areas of red, green, and blue light rays, respectively.
【0053】ライトバルブ6には、図12に示したよう
に原色光線が帯状に照射されるとともに、その領域は回
転シャッタの回転につれてライトバルブ上を移動する。
ライトバルブを構成する個々の画素について見ると、照
射されている光線の色が順次切り替わることになるの
で、照射される各色照明光線のタイミングに合わせてラ
イトバルブ6を駆動することにより各色の画像を投写す
ることが可能となり、それらの合成画像としてフルカラ
ーの画像を投写することができる。As shown in FIG. 12, the light valve 6 is irradiated with the primary color light rays in a band shape, and the area moves on the light valve as the rotary shutter rotates.
Looking at the individual pixels that make up the light valve, the colors of the radiated light rays are sequentially switched. Therefore, by driving the light valve 6 in accordance with the timing of the radiated light rays of each color, the image of each color is displayed. It becomes possible to project, and a full-color image can be projected as a composite image thereof.
【0054】ライトバルブ6の消光比は有限な値である
ので、投写装置のコントラストも制約を受ける。映画な
どの画像を投写する場合に、画面全体が暗い場面におい
ては、人間の目が暗い環境に慣れること等により黒い画
像領域が浮き上がって見えることがあるが、その場合に
は光シャッタを閉じることにより、画面全体の黒さを一
層暗くすることが可能であり、輝度変化幅の広い画像を
投写することができる。Since the extinction ratio of the light valve 6 is a finite value, the contrast of the projection device is also restricted. When projecting an image such as a movie, in a scene where the entire screen is dark, the black image area may appear to be raised due to the human being accustomed to the dark environment.In that case, close the optical shutter. Thus, the blackness of the entire screen can be made darker, and an image with a wide range of brightness change can be projected.
【0055】ライトバルブ6に光を照射するときの各色
光のパターンは、ライトバルブ6を該パターンに同期し
て駆動することが可能なものであれば良く、図12に示
した以外にも水平方向、垂直方向の帯でもよく、帯の幅
はさらに広く、あるいは狭くしても良い。The pattern of each color light when the light valve 6 is irradiated with light may be any pattern as long as it can drive the light valve 6 in synchronization with the pattern, and other than the pattern shown in FIG. The band may be a vertical or vertical band, and the width of the band may be wider or narrower.
【0056】実施の形態5.図13はこの発明の実施の
形態5である投写装置の構成を示している。同図におい
て、100はランプユニットであり、該ランプユニット
100は、第一反射板201、第二反射板202、レン
ズアレイ300を含む。図13おいて図1に示した要素
と同じまたは対応する要素には同じ符号を付している。Embodiment 5. FIG. 13 shows the configuration of a projection device that is Embodiment 5 of the present invention. In the figure, 100 is a lamp unit, and the lamp unit 100 includes a first reflection plate 201, a second reflection plate 202, and a lens array 300. In FIG. 13, the same or corresponding elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
【0057】第一反射板201はその第一焦点にランプ
1が配置される楕円鏡であり、第二焦点はP1である。
第二反射板202は、ランプ1からの光線を該ランプ1
に戻すようにその曲率中心が該ランプ1の位置に一致す
るように固定された球面鏡である。ランプ1に対する位
置が固定されている。レンズアレイ300は、本発明の
実施の形態1におけるレンズアレイ3と同様な凹レンズ
を二次元的に配列したものであり、第二反射板202に
固定されている。レンズアレイ300を構成する凹レン
ズは、そのレンズ面を通過する光線が僅かな角度で収束
する光線となるような曲率に設定されている。以上説明
したように、ランプユニット100は、第一反射板20
1、第二反射板202、及びレンズアレイ300で囲ま
れる空間内にランプ1を固定配置したものである。The first reflecting plate 201 is an elliptical mirror on which the lamp 1 is placed, and the second focal point is P1.
The second reflector 202 transmits the light beam from the lamp 1 to the lamp 1.
It is a spherical mirror fixed so that its center of curvature coincides with the position of the lamp 1 so as to return to. The position with respect to the lamp 1 is fixed. The lens array 300 is a two-dimensional array of concave lenses similar to the lens array 3 in the first embodiment of the present invention, and is fixed to the second reflecting plate 202. The concave lens forming the lens array 300 is set to have a curvature such that a light ray passing through the lens surface becomes a light ray that converges at a slight angle. As described above, the lamp unit 100 includes the first reflector 20.
The lamp 1 is fixedly arranged in a space surrounded by the first, second reflection plates 202, and the lens array 300.
【0058】第二焦点P1における、ライトバルブ6を
照明する照明光の輝度分布を正確なものとするために
は、第一反射板201、第二反射板202、及びレンズ
アレイ300とランプ1との間の相互の位置関係を適切
なものとし、これを保持する必要がある。本実施形態で
は、これらを調整して組み立て、一体化されたランプユ
ニット100とすることにより、従来発生していたレン
ズアレイ300の取り付け位置の誤差に伴う照明光線の
輝度バラツキや照明光線の中央位置バラツキが防止さ
れ、従って性能の安定した投写装置を実現することがで
きる。In order to make the luminance distribution of the illumination light that illuminates the light valve 6 at the second focal point P1 accurate, the first reflector 201, the second reflector 202, the lens array 300 and the lamp 1 are provided. It is necessary to maintain the proper positional relationship between them. In the present embodiment, these are adjusted and assembled to form the integrated lamp unit 100, so that the brightness variation of the illumination light beam and the central position of the illumination light beam due to the error in the mounting position of the lens array 300 that has been generated conventionally. It is possible to realize a projection device which prevents variations and therefore has stable performance.
【0059】開口部5Bはライトバルブ6の照明に利用
されることのない不要な光線を反射する矩形開口を有す
る。図13において、例えば不要な光線L10は開口部
5Bにおいて反射され、光線L11としてレンズアレイ
300を通過し、第一反射板201で反射され、ランプ
1を通過し、第二反射板202に向かう光線L12とな
る。光線L12は第二反射板で反射され、概ね光線L1
1の進路を逆にたどることにより、再び開口部5Bに到
達する。このように、ランプユニット100に戻された
光線L11は、ランプユニット100を構成するレンズ
アレイ300を2回通過し、また、反射板で2回または
3回反射されてから開口部5Bの異なる位置に再び到達
し、透過領域に到達すれば光線は照明光線として利用さ
れるので、光の利用効率が向上する。The opening 5B has a rectangular opening that reflects unnecessary light rays that are not used for illumination of the light valve 6. In FIG. 13, for example, the unnecessary light ray L10 is reflected by the opening 5B, passes through the lens array 300 as the light ray L11, is reflected by the first reflection plate 201, passes through the lamp 1, and is directed to the second reflection plate 202. It becomes L12. The light ray L12 is reflected by the second reflection plate, and is approximately the light ray L1.
By tracing the path of 1 in the opposite direction, the opening 5B is reached again. In this way, the light ray L11 returned to the lamp unit 100 passes through the lens array 300 forming the lamp unit 100 twice, and is reflected twice or three times by the reflection plate, and then at different positions of the opening 5B. When the light ray reaches the transmission area again and reaches the transmission area, the light ray is used as an illumination light ray, so that the light use efficiency is improved.
【0060】ランプユニット100を構成する反射板
は、上記した2種類の凹面鏡の構成に限定されるもので
なく、光の利用効率が良いものであれば、1種類あるい
は3種類以上の凹面鏡から構成しても良く、また、凹面
鏡以外に平面鏡、コーナーキュービック鏡などを組み合
わせた構成とすることもできる。The reflecting plate constituting the lamp unit 100 is not limited to the above-mentioned two types of concave mirrors, but may be one type or three or more types of concave mirrors as long as the light utilization efficiency is high. Alternatively, in addition to the concave mirror, a flat mirror or a corner cubic mirror may be combined.
【0061】[0061]
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.
【0062】請求項1に記載の発明によれば、1枚のレ
ンズアレイを使用して光源の発する光線が最初に集光さ
れる位置において、ライトバルブを照明するのに適した
横断面形状および光強度分布の照明光を得ることがで
き、従来の光インテグレータを設けるための場所が不要
となり、照明光学手段の部品点数が少なくできるので小
型で安価な投写装置を実現することができる。According to the first aspect of the present invention, the cross-sectional shape suitable for illuminating the light valve is provided at the position where the light beam emitted from the light source is first condensed using one lens array. Since it is possible to obtain illumination light having a light intensity distribution, a place for providing a conventional light integrator is not required, and the number of parts of the illumination optical means can be reduced, so that a compact and inexpensive projection device can be realized.
【0063】請求項2に記載の発明によれば、所望の照
明光の断面形状および光強度分布が得られるように、光
源の発光点の大きさと発光角度の広がり、及び集光手段
の光線通過位置によるfナンバーの変化を考慮しながら
レンズアレイを形成する凹レンズの形状および曲率を個
別に設定することにより、適切な断面形状及び輝度分布
の照明光を実現することができる。According to the second aspect of the invention, the size of the light emitting point and the spread of the light emitting angle of the light source and the passage of the light beam of the light converging means are obtained so that a desired cross-sectional shape and light intensity distribution of the illumination light can be obtained. By individually setting the shape and curvature of the concave lens forming the lens array while considering the change of the f-number depending on the position, it is possible to realize illumination light having an appropriate cross-sectional shape and brightness distribution.
【0064】請求項3に記載の発明によれば、集光手段
の集光位置において、ライトバルブと相似の断面形状の
照明光を得るようにしたので、集光位置に色選択手段な
どの光学手段を配置することが可能となり、コンパクト
な投写装置を実現することができる。According to the third aspect of the present invention, the illumination light having a cross-sectional shape similar to that of the light valve is obtained at the light collecting position of the light collecting means. It is possible to arrange the means, and it is possible to realize a compact projection device.
【0065】請求項4に記載の発明によれば、集光手段
の集光位置において、光強度が中央部から周辺部に向う
につれてなだらかに低下する光強度分布を有する照明光
を得るようにしたので、テレビジョン信号などの画像を
投写するのに好適な投写装置を実現することができる。According to the invention described in claim 4, at the light-collecting position of the light-collecting means, illumination light having a light intensity distribution in which the light intensity gently decreases from the central portion toward the peripheral portion is obtained. Therefore, it is possible to realize a projection device suitable for projecting an image such as a television signal.
【0066】請求項5または請求項6に記載の発明によ
れば、集光手段が凹面鏡または凸レンズであるので、従
来の投写装置において広く使用されている集光手段と同
様の構成とすることにより、製造が容易で安価な投写装
置を実現できる。According to the fifth or sixth aspect of the present invention, since the light collecting means is a concave mirror or a convex lens, the light collecting means has the same structure as the light collecting means widely used in the conventional projection apparatus. A projection device that is easy to manufacture and inexpensive can be realized.
【0067】請求項7に記載の発明によれば、集光手段
としての凹面鏡を、凹面を有する鏡に筒状の球面鏡を組
み合わせたもので構成したので、ランプの発する光線を
広い角度範囲で集光することが可能となり、さらに、集
光点から反射されてランプの方向に戻ってくる光線を、
再度集光点に反射させることも広い角度範囲に渡って可
能であり、これらの結果、光を有効に利用することがで
きる。According to the invention described in claim 7, since the concave mirror as the light converging means is constituted by combining the mirror having the concave surface with the cylindrical spherical mirror, the light rays emitted from the lamp are collected in a wide angle range. It becomes possible to shine, and further, the light rays reflected from the condensing point and returning to the lamp,
It is possible to reflect the light again to the condensing point over a wide angle range, and as a result, the light can be effectively used.
【0068】請求項8に記載の発明によれば、集光手段
の集光位置にライトバルブを設けたので、簡単な構成に
より投写装置を実現することができる。According to the invention described in claim 8, since the light valve is provided at the light collecting position of the light collecting means, the projection device can be realized with a simple structure.
【0069】請求項9に記載の発明によれば、集光手段
の集光位置に原色光選択機能を有する光学素子を設けた
ので、単一のライトバルブを用いたコンパクトな構成の
カラー画像の投写装置を実現することができる。According to the invention described in claim 9, since the optical element having the primary color light selecting function is provided at the condensing position of the condensing means, a color image of a compact structure using a single light valve is provided. A projection device can be realized.
【0070】請求項10に記載の発明によれば、集光手
段の集光位置に光走査機能を有する光学素子を設けたの
で、コンパクトな構成により単一のライトバルブを用い
たカラー画像の投写装置を実現することができる。According to the tenth aspect of the invention, since the optical element having the optical scanning function is provided at the condensing position of the condensing means, the projection of a color image using a single light valve has a compact structure. The device can be realized.
【0071】請求項11に記載の発明によれば、集光手
段の集光位置に光シャッタ機能を有する光学素子を設け
たので、コンパクトな構成により輝度の変化幅の広い、
従ってコントラストの高い投写装置を実現することがで
きる。According to the eleventh aspect of the present invention, since the optical element having the optical shutter function is provided at the condensing position of the condensing means, the variation range of the brightness is wide due to the compact structure.
Therefore, a projection device with high contrast can be realized.
【0072】請求項12に記載の発明によれば、集光手
段の集光位置に光線通過用の開口を有する光学素子を設
けたので、迷光を減らしコントラストを改善することが
できる。According to the twelfth aspect of the invention, since the optical element having the opening for passing the light beam is provided at the light collecting position of the light collecting means, it is possible to reduce stray light and improve the contrast.
【0073】請求項13に記載の発明によれば、集光位
置に配置される光学素子に画像の投写に利用されない光
線を光源側に戻す光学手段を設けたので一度利用されな
かった光線を再利用することが可能となり、光の利用効
率が向し、その結果として輝度の高い投写装置を実現す
ることができる。According to the thirteenth aspect of the present invention, since the optical element arranged at the condensing position is provided with the optical means for returning the light rays not used for the image projection to the light source side, the light rays which have not been used once are regenerated. It is possible to use the light, the efficiency of light utilization is improved, and as a result, a projection device with high brightness can be realized.
【0074】請求項14に記載の発明によれば、画像の
投写に利用されない光線を光源側に戻す光学手段を反射
鏡で構成するので、製造が容易であり、安価に輝度の高
い投写装置を実現することができる。According to the fourteenth aspect of the invention, since the optical means for returning the light rays not used for the projection of the image to the light source side is constituted by the reflecting mirror, the projection device which is easy to manufacture and has a high brightness can be manufactured at a low cost. Can be realized.
【0075】請求項15及び請求項16に記載の発明に
よれば、2枚のレンズアレイにより光インテグレータを
構成するとともに、2枚のレンズアレイの間に位置する
集光点に開口手段を設け、ライトバルブを照明するのに
適した断面形状かつ光強度分布の照明光を発生させるの
で、テレビジョン信号などの画像を投写するのに好適な
投写装置を実現することができる。According to the fifteenth and sixteenth aspects of the invention, the optical integrator is constituted by the two lens arrays, and the opening means is provided at the light-converging point located between the two lens arrays. Since the illumination light having a cross-sectional shape and a light intensity distribution suitable for illuminating the light valve is generated, it is possible to realize a projection device suitable for projecting an image such as a television signal.
【0076】請求項17に記載の発明によれば、集光位
置の開口の周縁に該開口の中心から遠ざかるにつれ光の
透過率が徐々に低下する部分を設けたので、ライトバル
ブの入射面における光強度分布を、中央部から周辺部に
向かうにつれ光強度がなだらかに低下する分布とするこ
とができる。According to the seventeenth aspect of the present invention, since the portion where the light transmittance gradually decreases as the distance from the center of the opening is provided in the periphery of the opening at the light collecting position, the light incident surface of the light valve is provided. The light intensity distribution can be a distribution in which the light intensity gently decreases from the central portion toward the peripheral portion.
【0077】請求項18及び請求項19に記載の発明に
よれば、投写装置のライトバルブを照明するための光線
を、光源と、該光源からの光を外部に向かわせる反射鏡
と、レンズ面の形状及び曲率が所定の位置に集光される
光の断面形状及び光の強度分布が所望の形状及び分布と
なるように設定された複数の凹レンズを2次元的に配列
してなり外部に出る光を所定の位置に集光させるレンズ
アレイとを一体に形成したランプユニットから発生させ
るようにし、また、レンズアレイを反射鏡に固定し、レ
ンズアレイと反射鏡とにより囲まれる空間内に光源を固
定配置したので、ランプと反射鏡とレンズアレイの位置
の調整を行った後にこれらを投写装置に一体に固定する
ことが可能であり、照明光をバラツキが少なくすること
ができ、その結果として性能の安定した投写装置を実現
することができる。According to the eighteenth and nineteenth aspects of the invention, the light source for illuminating the light valve of the projection device, the light source, the reflecting mirror for directing the light from the light source to the outside, and the lens surface. A plurality of concave lenses are arranged two-dimensionally so that the shape and the curvature of the light are converged at a predetermined position and the cross-sectional shape of the light and the intensity distribution of the light have a desired shape and distribution. The light is generated from a lamp unit that is integrally formed with a lens array that condenses light at a predetermined position, and the lens array is fixed to a reflecting mirror so that a light source is placed in a space surrounded by the lens array and the reflecting mirror. Since it is fixedly arranged, it is possible to fix the lamp, the reflecting mirror, and the lens array to the projection device after adjusting the positions of the lamp array, and it is possible to reduce variations in illumination light. It is possible to realize a stable projection device performance by.
【図1】 この発明の実施の形態1の投写装置の構成図
である。FIG. 1 is a configuration diagram of a projection device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 実施の形態1の投写装置のレンズアレイの正
面図と部分断面図である。2A and 2B are a front view and a partial cross-sectional view of a lens array of the projection device according to the first embodiment.
【図3】 実施の形態1の投写装置のレンズアレイを構
成する凹レンズの形状と通過する光の集光形状との関係
を説明する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the shape of a concave lens forming the lens array of the projection device of the first embodiment and the converging shape of passing light.
【図4】 実施の形態1の投写装置の光源ランプの発光
強度分布のモデルの一例である。FIG. 4 is an example of a model of a light emission intensity distribution of a light source lamp of the projection device according to the first embodiment.
【図5】 実施の形態1の投写装置において、図4のモ
デルの光源ランプを仮定したときの、レンズアレイを通
過する光線の集光状態を光線追跡シミュレーションによ
り計算した結果を示す図である。5 is a diagram showing a result of calculation by a ray tracing simulation of a condensed state of light rays passing through a lens array when the light source lamp of the model of FIG. 4 is assumed in the projection apparatus of the first embodiment.
【図6】 この発明の実施の形態2の投写装置の構成を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a projection device according to a second embodiment of the present invention.
【図7】 この発明の実施の形態3の投写装置の構成を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a projection device according to a third embodiment of the present invention.
【図8】 実施の形態3の投写装置の開口部の構成を示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an opening of a projection device according to a third embodiment.
【図9】 この発明の実施の形態4の投写装置の構成を
示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a projection device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図10】 実施の形態4の投写装置の回転式シャッタ
の構成を示す正面図である。FIG. 10 is a front view showing a configuration of a rotary shutter of a projection device according to a fourth embodiment.
【図11】 実施の形態4の投写装置の回転式シャッタ
を通過した光線の断面形状を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional shape of a light beam that has passed through the rotary shutter of the projection device according to the fourth embodiment.
【図12】 実施の形態4の投写装置におけるライトバ
ルブに照射される光線を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing light rays emitted to a light valve in the projection device according to the fourth embodiment.
【図13】 この発明の実施の形態5の投写装置の構成
を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a projection device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図14】 放電ランプの電極部構造と発光領域を示す
図である。FIG. 14 is a diagram showing an electrode part structure and a light emitting region of a discharge lamp.
1 ランプ、 2 凹面鏡、 3 レンズアレイ、
5,5B,5C 開口部、 6 ライトバルブ、 16
カラーホイール、 31 レンズアレイを構成する凹
レンズ、 23,24 回転シャッタ、 50,23
2,522 反射鏡、 100 ランプユニット。1 lamp, 2 concave mirror, 3 lens array,
5, 5B, 5C opening, 6 light valve, 16
Color wheel, 31 concave lens forming lens array, 23, 24 rotary shutter, 50, 23
2,522 reflector, 100 lamp units.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡森 伸二 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shinji Okamori 2-3 2-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Ryo Electric Co., Ltd.
Claims (19)
2次元的に配列してなる少なくとも1つのレンズアレイ
を介してライトバルブの入射面に導き、該ライトバルブ
の形成した画像の光を投写レンズを介して投写するよう
に構成される投写装置において、 前記レンズアレイと前記ライトバルブとの間の所定の集
光位置に前記レンズアレイを構成する各凹レンズからそ
れぞれ出射される光を照明光として集光させる集光手段
を設け、前記集光位置に集光される照明光が所定の断面
形状及び所定の光強度分布を有するようにしたことを特
徴とする投写装置。1. Light from a light source is guided to an incident surface of a light valve through at least one lens array in which a plurality of concave lenses are two-dimensionally arranged, and light of an image formed by the light valve is projected. In a projection device configured to project through a lens, light emitted from each concave lens forming the lens array at a predetermined condensing position between the lens array and the light valve is used as illumination light. A projection device, comprising a condensing unit for condensing, so that the illumination light condensed at the condensing position has a predetermined cross-sectional shape and a predetermined light intensity distribution.
の出射面がそれぞれ前記所定の断面形状に対応した形状
及び前記所定の光強度分布に対応した曲率を有すること
を特徴とする請求項1に記載の投写装置。2. The light emitting surface of each concave lens forming the lens array has a shape corresponding to the predetermined cross-sectional shape and a curvature corresponding to the predetermined light intensity distribution. Projection device.
の入射面の形状に相似するものであることを特徴とする
請求項2に記載の投写装置。3. The projection device according to claim 2, wherein the predetermined cross-sectional shape is similar to the shape of the incident surface of the light valve.
部に向かうにつれ光強度がなだらかに低下する分布であ
ることを特徴とする請求項2又は3に記載の投写装置。4. The projection apparatus according to claim 2, wherein the predetermined light intensity distribution is a distribution in which the light intensity gently decreases from the central portion toward the peripheral portion.
配置される凹面鏡を含むことを特徴とする請求項1から
4のいずれか一項に記載の投写装置。5. The projection apparatus according to claim 1, wherein the light condensing unit includes a concave mirror in which the light source is arranged at its focal point.
と前記ライトバルブとの間に配置された凸レンズを含む
ことを特徴とする請求項5に記載の投写装置。6. The projection apparatus according to claim 5, wherein the light condensing unit further includes a convex lens arranged between the lens array and the light valve.
状の球面鏡を組み合わせて構成されることを特徴とする
請求項6に記載の投写装置。7. The projection apparatus according to claim 6, wherein the concave mirror is configured by combining a reflecting mirror having a concave surface with a cylindrical spherical mirror.
面が位置することを特徴とする請求項1に記載の投写装
置。8. The projection device according to claim 1, wherein an incident surface of the light valve is located at the light collecting position.
光学素子を配置したことを特徴とする請求項1に記載の
投写装置。9. The projection device according to claim 1, wherein an optical element having a primary color light selecting function is arranged at the light collecting position.
学素子を配置したことを特徴とする請求項1に記載の投
写装置。10. The projection device according to claim 1, wherein an optical element having an optical scanning function is arranged at the condensing position.
る光学素子を配置したことを特徴とする請求項1に記載
の投写装置。11. The projection device according to claim 1, wherein an optical element having an optical shutter function is arranged at the condensing position.
用の開口を有する光学素子を配置したことを特徴とする
請求項1に記載の投写装置。12. The projection device according to claim 1, wherein an optical element having an opening for passing a light beam having a predetermined shape is arranged at the condensing position.
れない光を前記光源側に戻す光学手段を有することを特
徴とする請求項9から12のいずれか一項に記載の投写
装置。13. The projection apparatus according to claim 9, wherein the optical element has an optical unit that returns light not used for image projection to the light source side.
特徴とする請求項13に記載の投写装置。14. The projection device according to claim 13, wherein the optical unit is a reflecting mirror.
を2次元的に配列してなる少なくとも1つのレンズアレ
イを介してライトバルブの入射面に導き、該ライトバル
ブの形成した画像の光を投写レンズを介して投写するよ
うに構成される投写装置において、 前記光源と前記ライトバルブとの間に互いに対向して配
置された第一及び第二のレンズアレイと、 前記第一のレンズアレイを構成する各凹レンズからそれ
ぞれ出射される光を該第一のレンズアレイと前記第二の
レンズアレイとの間の所定の集光位置に集光させる集光
手段と、 光を通過させる開口を有し、前記集光位置に配置された
開口手段と、を備え、 前記第二のレンズアレイは、前記第一のレンズアレイを
通過した光が光源像を形成する位置に置かれ、前記開口
は前記ライトバルブの入射面の形状に対応した形状を有
することを特徴とする投写装置。15. The light emitted from a light source is guided to an incident surface of a light valve through at least one lens array in which a plurality of concave lenses are two-dimensionally arranged, and light of an image formed by the light valve is projected. In a projection device configured to project through a lens, the first and second lens arrays are arranged between the light source and the light valve so as to face each other, and the first lens array is configured. Light-collecting means for collecting light emitted from each concave lens at a predetermined light-collecting position between the first lens array and the second lens array, and an opening through which the light passes, An opening means arranged at the condensing position, wherein the second lens array is placed at a position where light passing through the first lens array forms a light source image, and the opening is the light bulb. Projection apparatus characterized by having a shape corresponding to the shape of the incident surface of the.
凸レンズを配置し、前記第一のレンズアレイを構成する
凹レンズと前記ライトバルブとが共役関係になるように
したことを特徴とする請求項15に記載の投写装置。16. A convex lens is arranged on the exit surface side of the second lens array so that the concave lens forming the first lens array and the light valve are in a conjugate relationship. Item 16. The projection device according to item 15.
強度分布が、中央部から周辺部に向かうにつれ光強度が
なだらかに低下する分布となるように、前記開口の周縁
に該開口の中心から遠ざかるにつれ光の透過率が徐々に
低下する部分を設けたことを特徴とする請求項16に記
載の投写装置。17. The light intensity distribution on the incident surface of the light valve is such that the light intensity distribution gradually decreases from the central portion toward the peripheral portion, and the light intensity distribution is gradually reduced from the center of the opening to the periphery of the opening. The projection device according to claim 16, further comprising a portion where the light transmittance gradually decreases.
明するための光線を発生させるランプユニットにおい
て、 光源と、該光源からの光を該ランプユニットの外部に向
かわせる反射鏡と、複数の凹レンズを2次元的に配列し
てなり、該ランプユニットから外部に出る光を所定の位
置に集光させるレンズアレイとを含み、 前記各凹レンズのレンズ面の形状及び曲率を、前記所定
の位置に集光される光の断面形状及び光の強度分布が所
望の形状及び分布となるように設定し、 前記レンズアレイを前記反射鏡に固定し、前記レンズア
レイと前記反射鏡とにより囲まれる空間内に前記光源を
固定配置したことを特徴とするランプユニット。18. A lamp unit for generating a light beam for illuminating an incident surface of a light valve of a projection device, a light source, a reflecting mirror for directing light from the light source to the outside of the lamp unit, and a plurality of concave lenses. And a lens array for condensing light emitted from the lamp unit to the outside at a predetermined position, and collecting the shape and curvature of the lens surface of each concave lens at the predetermined position. The cross-sectional shape of the light to be emitted and the intensity distribution of the light are set to have a desired shape and distribution, the lens array is fixed to the reflecting mirror, and the space surrounded by the lens array and the reflecting mirror is set. A lamp unit in which the light source is fixedly arranged.
有する投写装置。19. A projection device comprising the lamp unit according to claim 18.
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JP4556424B2 (en) * | 2003-12-09 | 2010-10-06 | セイコーエプソン株式会社 | projector |
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