JP2003262918A - Image projecting device - Google Patents

Image projecting device

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JP2003262918A
JP2003262918A JP2002062786A JP2002062786A JP2003262918A JP 2003262918 A JP2003262918 A JP 2003262918A JP 2002062786 A JP2002062786 A JP 2002062786A JP 2002062786 A JP2002062786 A JP 2002062786A JP 2003262918 A JP2003262918 A JP 2003262918A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized, high-luminance, and high picture quality image projecting device. <P>SOLUTION: The image projecting device is provided with an illumination optical system which generates illumination light by passing the luminous flux from a light source part, a spatial optical modulating element which varies in reflection characteristics to the illumination light according to a control signal, and a projecting means which projects video light reflected by the spatial optical modulating element on a screen; and the light source part and projecting means are arranged having their optical axes almost in parallel to each other, the optical axes and the optical axis of the spatial optical modulating element are arranged almost at right angles to each other, and an optical deflecting means which changes the traveling directions of the illumination light and video light are arranged adjacently to the spatial optical modulating element. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、空間光変調素子を
用いた画像投影装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image projection device using a spatial light modulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像投影装置に使用される空間光変調素
子の一つとして、多数の微小なミラーを2次元的に配列
したデジタルマイクロミラーデバイス(以下「DM
D」)がある。
2. Description of the Related Art As one of spatial light modulators used in an image projection apparatus, a digital micromirror device (hereinafter referred to as "DM") in which a large number of minute mirrors are two-dimensionally arranged.
D ”).

【0003】図6は、DMDの画素構造を示したもので
あって、個々の画素は、外部からの制御信号に応じて、
画素の対角方向を回転軸として±10度または±12度
の角度で傾斜角を変化させることができる可動ミラーに
なっている。
FIG. 6 shows a pixel structure of a DMD, in which each pixel is responsive to a control signal from the outside.
The movable mirror is capable of changing the tilt angle by ± 10 degrees or ± 12 degrees with the diagonal direction of the pixel as the rotation axis.

【0004】DMDは、図6に示される2つの状態をそ
れぞれON状態及びOFF状態とし、照明光の反射方向
を変化させることによって映像を作り出している。
The DMD produces an image by changing the reflection direction of illumination light by turning on and off the two states shown in FIG.

【0005】DMDを画像投影装置に応用する方法とし
ては、図7に示すような臨界角プリズムを用いた光学系
が知られており、この光学系の動作を次に説明する。
As a method of applying the DMD to the image projection apparatus, an optical system using a critical angle prism as shown in FIG. 7 is known. The operation of this optical system will be described below.

【0006】光源部701で生成された光束は、ロッド
インテグレータ702、コンデンサレンズ703を通過
して、ミラー704によって反射され、臨界角プリズム
705に導かれる。
The light beam generated by the light source unit 701 passes through a rod integrator 702 and a condenser lens 703, is reflected by a mirror 704, and is guided to a critical angle prism 705.

【0007】臨界角プリズム705は、照明光を全反射
させ映像光を透過させるよう傾斜角が設定されたエアギ
ャップ705aを有している。
The critical angle prism 705 has an air gap 705a whose inclination angle is set so that the illumination light is totally reflected and the image light is transmitted.

【0008】臨界角プリズム705は、エアギャップ7
05aの方向がDMD706のミラーの振れ方向と一致
するよう、装置の水平方向に対して45度傾斜させて配
置されている。
The critical angle prism 705 has an air gap 7
It is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the horizontal direction of the device so that the direction of 05a coincides with the swing direction of the mirror of the DMD 706.

【0009】これによって、照明光708は、装置の水
平方向に対して45度の方向から入射し、映像光がON
状態のミラーによってDMD706の正面方向に反射す
るようにしている。
As a result, the illumination light 708 enters from the direction of 45 degrees with respect to the horizontal direction of the apparatus, and the image light is turned on.
The mirror in this state reflects the light in the front direction of the DMD 706.

【0010】DMD706で反射された映像光709
は、臨界角プリズムのエアギャップを透過し、投影レン
ズ707によってスクリーンに映像が映し出される。
Image light 709 reflected by the DMD 706
Passes through the air gap of the critical angle prism, and an image is displayed on the screen by the projection lens 707.

【0011】駆動回路710は、デジタル信号処理によ
りDMDのミラーを制御するのものであって、DMDの
背面に配置されている。
The drive circuit 710 controls the DMD mirror by digital signal processing, and is arranged on the back surface of the DMD.

【0012】DMDは極めて高速な信号処理により制御
されてあり、装置の安定動作のため、このように駆動回
路710とDMD706を一体に配置することが望まし
い。
The DMD is controlled by extremely high-speed signal processing, and it is desirable to integrally arrange the drive circuit 710 and the DMD 706 in this way for stable operation of the device.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による画
像投影装置は、DMDを駆動する回路基板が光学系に対
して直交して配置されており、装置サイズが大型化して
しまう欠点を有している。
The image projection apparatus according to the above-mentioned prior art has a drawback that the circuit board for driving the DMD is arranged orthogonal to the optical system, and the apparatus size becomes large. There is.

【0014】光学系に関しても、照明光を臨界角プリズ
ムに対して45度の方向から入射させる構造が、装置の
小型化を妨げる原因になっている。
Also in the optical system, the structure in which the illumination light is incident on the critical angle prism from the direction of 45 degrees is a cause of hindering the miniaturization of the apparatus.

【0015】また、空間光変調素子と投影レンズの間の
臨界角プリズムは、映像光がエアギャップを透過する際
に非点収差を発生させ、投影画像の品位を劣化させる問
題点を有している。
Further, the critical angle prism between the spatial light modulator and the projection lens has a problem that it causes astigmatism when the image light passes through the air gap and deteriorates the quality of the projected image. There is.

【0016】特開2000−47328公報に開示され
ている図8のような光学系を用いると、前述の非点収差
の発生を回避することが可能であるが、この光学系は、
映像光がプリズムで2回全反射される構成のため、上記
従来技術よりもプリズム部の光路長が長くなり、投影レ
ンズの寸法が大きくなる欠点がある。
If an optical system as shown in FIG. 8 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-47328 is used, it is possible to avoid the occurrence of the above-mentioned astigmatism.
Since the image light is totally reflected twice by the prism, there is a drawback that the optical path length of the prism portion becomes longer and the size of the projection lens becomes larger than that of the above-mentioned conventional technique.

【0017】また、上記従来技術と同様、駆動回路とD
MDを一体に配置する場合に光学系と直交してしまうな
ど、装置全体のレイアウトとしても小型化を妨げる要素
が多く残っている。
Further, as in the above-mentioned prior art, the drive circuit and the D
When the MDs are integrally arranged, they are orthogonal to the optical system, and many elements that hinder miniaturization remain in the layout of the entire device.

【0018】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、小型で高輝度かつ高画質の画像投影
装置を提供することを目的としたものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a small-sized, high-luminance and high-quality image projection apparatus.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】第1の本発明では、光源
部と、前記光源部からの光束を通過させ照明光を生成す
る照明光学系と、制御信号に応じて前記照明光の反射特
性が変化する空間光変調素子と、前記空間光変調素子で
反射した映像光をスクリーンに投影する投影手段とを備
えた画像投影装置であって、前記光源部と前記投影手段
の光軸が互いに略平行となるよう配置され、前記光軸と
前記空間光変調素子の光軸が略直角に配置され、前記空
間光変調素子に隣接して前記照明光と前記映像光の進行
方向を変化させる光偏向手段が配置されている。
According to a first aspect of the present invention, a light source section, an illumination optical system for passing a light beam from the light source section to generate illumination light, and a reflection characteristic of the illumination light according to a control signal. Is a spatial light modulation element and a projection means for projecting the image light reflected by the spatial light modulation element onto a screen, wherein the light source section and the optical axis of the projection means are substantially mutually Light deflection that is arranged in parallel, the optical axis and the optical axis of the spatial light modulation element are arranged substantially at right angles, and is adjacent to the spatial light modulation element and changes the traveling directions of the illumination light and the image light. Means are arranged.

【0020】第2の本発明では、第1の本発明の構成に
加えて、前記空間光変調素子に隣接して、前記照明光を
前記空間光変調素子に向けて反射させるミラーと、前記
照明光を透過させ前記映像光を全反射させる臨界角プリ
ズムが配置されている。
In a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, a mirror adjacent to the spatial light modulator for reflecting the illumination light toward the spatial light modulator, and the illumination are provided. A critical angle prism that transmits light and totally reflects the image light is arranged.

【0021】第3の本発明では、第2の本発明の構成に
加えて、前記映像光の主光線が前記臨界角プリズムの全
反射面への入射角が増大する方向に傾斜している。
In the third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect of the present invention, the chief ray of the image light is inclined in a direction in which the angle of incidence on the total reflection surface of the critical angle prism increases.

【0022】第4の本発明では、第2又は第3の本発明
の構成に加えて、前記臨界角プリズムの入射部に隣接し
て正のパワーを有するフィールドレンズが配置されてい
る。
In the fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second or third aspect of the present invention, a field lens having a positive power is disposed adjacent to the incident portion of the critical angle prism.

【0023】第5の本発明では、第4の本発明の構成に
加えて、前記臨界角プリズムに前記フィールドレンズが
接着されている。
In the fifth aspect of the present invention, in addition to the structure of the fourth aspect of the present invention, the field lens is bonded to the critical angle prism.

【0024】第6の本発明では、第4又は第5の本発明
の構成に加えて、前記フィールドレンズの光軸が前記臨
界角プリズムに入射する照明光の光軸に対して偏心して
いる。
In the sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth or fifth aspect of the invention, the optical axis of the field lens is decentered with respect to the optical axis of the illumination light incident on the critical angle prism.

【0025】第7の本発明では、第3から第6のいずれ
かの本発明の構成に加えて、前記映像光の主光線が前記
空間光変調素子の長辺方向に傾斜しており、前記照明光
が前記空間光変調素子の長辺方向より短辺方向に大きな
広がり角を有している。
In the seventh aspect of the present invention, in addition to any one of the third to sixth aspects of the present invention, the chief ray of the image light is inclined in the long side direction of the spatial light modulator, and The illumination light has a larger spread angle in the short side direction than in the long side direction of the spatial light modulator.

【0026】第8の本発明では、第7の本発明の構成に
加えて、前記照明光学系がロッドインテグレータを有し
ており、前記ロッドインテグレータの断面が出射部より
入射部が正方形に近い形状である。
In the eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the seventh aspect of the present invention, the illumination optical system has a rod integrator, and the cross section of the rod integrator has a shape in which an incident portion is closer to a square than an emission portion. Is.

【0027】第9の本発明では、光源部と、前記光源部
からの光束を通過させ照明光を生成する照明光学系と、
制御信号に応じて前記照明光の反射特性が変化する空間
光変調素子と、前記空間光変調素子で反射した映像光を
スクリーンに投影する投影手段とを備えた画像投影装置
であって、前記空間光変調素子に隣接して前記照明光を
透過させ前記映像光を全反射させる臨界角プリズムが配
置されており、前記投影手段が前記臨界角プリズムの臨
界角に満たない光束を遮断する光軸に対して非対称な絞
りを有している。
According to a ninth aspect of the present invention, a light source section, and an illumination optical system for passing a light flux from the light source section to generate illumination light,
An image projection apparatus comprising: a spatial light modulation element in which a reflection characteristic of the illumination light changes according to a control signal; and a projection means for projecting image light reflected by the spatial light modulation element onto a screen, A critical angle prism that transmits the illumination light and totally reflects the image light is disposed adjacent to the light modulation element, and the projection means is disposed on an optical axis that blocks a light beam less than a critical angle of the critical angle prism. On the other hand, it has an asymmetric diaphragm.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態を示
す画像投影装置の光路図であり、図1(a)は上面図、図
1(b)側面図である。
FIG. 1 is an optical path diagram of an image projection apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a top view and FIG. 1 (b) is a side view.

【0029】本実施形態において光学系は、光源部10
1、光源部からの光束を通過させ照明光を生成する照明
光学系102、空間光変調素子であるDMD103、D
MDが反射した映像光をスクリーンに映し出す投影レン
ズ104、反射ミラー105、フィールドレンズ10
6、臨界角プリズム107によって構成されている。
In this embodiment, the optical system includes a light source unit 10.
1. Illumination optical system 102 that passes the light flux from the light source unit to generate illumination light, DMDs 103 and D that are spatial light modulators
The projection lens 104, the reflection mirror 105, and the field lens 10 that project the image light reflected by the MD on the screen.
6 and the critical angle prism 107.

【0030】そして、これらの構成要素を以下に述べる
関係に従って配置している。
Then, these constituent elements are arranged according to the relationship described below.

【0031】光源部101と投影レンズ104は、互い
の光軸が略平行となるよう配置している。
The light source section 101 and the projection lens 104 are arranged so that their optical axes are substantially parallel to each other.

【0032】これらの光軸に対して、DMD103は、
その光軸が略直角となるよう配置している。
With respect to these optical axes, the DMD 103
They are arranged so that their optical axes are substantially right angles.

【0033】DMD103の背面には、駆動回路111
を配置している。駆動回路111の配置が光学系に対し
て略平行となっていることから、装置幅の増加が最小限
に止められている。
On the rear surface of the DMD 103, the drive circuit 111
Are arranged. Since the arrangement of the drive circuit 111 is substantially parallel to the optical system, the increase in the device width is minimized.

【0034】DMD103の前面には、照明光108を
DMDに向けて反射させる反射ミラー105、照明光1
08を透過させ映像光109を全反射させる臨界角プリ
ズム107を配置し、照明光と映像光が所定の方向に進
むようにしている。
On the front surface of the DMD 103, a reflection mirror 105 for reflecting the illumination light 108 toward the DMD, the illumination light 1
A critical angle prism 107 that transmits 08 and totally reflects image light 109 is arranged so that the illumination light and the image light travel in a predetermined direction.

【0035】臨界角プリズム107の全反射面107a
は、その法線ベクトルが装置の水平方向に一致するよう
配置しており、これによって装置の薄型化を図ってい
る。
The total reflection surface 107a of the critical angle prism 107
Is arranged so that its normal vector is aligned with the horizontal direction of the device, thereby making the device thinner.

【0036】照明光108と映像光109の進行方向を
変化させる偏向手段としては、前述の反射ミラー105
や臨界角プリズム107のほか、偏光ビームスプリッタ
ーやホログラム等の光学素子を利用してもよい。
As the deflecting means for changing the traveling directions of the illumination light 108 and the image light 109, the above-mentioned reflection mirror 105 is used.
In addition to the critical angle prism 107, an optical element such as a polarization beam splitter or a hologram may be used.

【0037】光源部101は、集光手段として楕円リフ
レクター101aを使用している。リフレクター101
aの集光位置102aには、光の三原色を含むカラーフ
ィルタを回転させながら切り替えていくカラーホイール
101bを配置しており、カラー画像を表示することを
可能としている。
The light source section 101 uses an elliptical reflector 101a as a light collecting means. Reflector 101
A color wheel 101b that switches while rotating a color filter including the three primary colors of light is disposed at the light collecting position 102a of a, and it is possible to display a color image.

【0038】光源部101の集光手段は、楕円リフレク
ター101aのほか、放物リフレクターやコンデンサレ
ンズの組み合わせ等によって実現してもよい。
The condensing means of the light source section 101 may be realized by a combination of a parabolic reflector or a condenser lens in addition to the elliptical reflector 101a.

【0039】また、カラーホイールは、ロッドインテグ
レータ102の出射部102bなどに配置してもよい。
Further, the color wheel may be arranged at the emitting portion 102b of the rod integrator 102 or the like.

【0040】光源部101の光軸は、投影レンズ104
の光軸に対して必ずしも完全に平行とする必要はない。
The optical axis of the light source section 101 is the projection lens 104.
Does not necessarily have to be perfectly parallel to the optical axis of.

【0041】光路全体の占有スペースを考えると、多少
の傾斜角を設けた方がよい場合もあり、本実施形態にお
いては、光源部101の光軸の傾斜角θ1を投影レンズ
104に対して5度として、光源部101が他に比べて
突起しないようにしている。
Considering the space occupied by the entire optical path, it may be better to provide a slight inclination angle. In the present embodiment, the inclination angle θ1 of the optical axis of the light source section 101 is 5 relative to the projection lens 104. As a degree, the light source unit 101 is configured not to project more than the others.

【0042】投影レンズ104に入射する映像光109
は、主光線が光軸に対して所定の傾斜角を有している。
Image light 109 incident on the projection lens 104
, The chief ray has a predetermined inclination angle with respect to the optical axis.

【0043】この傾斜角は、臨界角プリズム107の全
反射面107aへの入射角が増大する方向に設定してお
り、これによって臨界角プリズム107おける照明光1
08の透過と映像光109の全反射を確実なものとして
いる。
This inclination angle is set in such a direction that the angle of incidence on the total reflection surface 107a of the critical angle prism 107 increases, whereby the illumination light 1 in the critical angle prism 107 is increased.
The transmission of 08 and the total reflection of the image light 109 are ensured.

【0044】本実施形態においては、空間光変調素子と
してミラーの振れ角が±12度のDMD103を使用
し、プリズム107の硝材として屈折率が1.52程度
の一般的な光学ガラスを用いた場合を想定し、プリズム
の頂角θ2を46度、主光線の傾斜角θ3を5度として
いる。
In the present embodiment, the DMD 103 having a mirror deflection angle of ± 12 degrees is used as the spatial light modulator, and a general optical glass having a refractive index of about 1.52 is used as the glass material of the prism 107. Assuming that, the apex angle θ2 of the prism is 46 degrees and the inclination angle θ3 of the chief ray is 5 degrees.

【0045】臨界角プリズム107の入射部には、正の
パワーを有するフィールドレンズ106を配置してい
る。
A field lens 106 having a positive power is arranged at the incident portion of the critical angle prism 107.

【0046】フィールドレンズ106は、DMD103
を照射する照明光をテレセントリックなものとし、照度
分布の均一性を良好なものとしているほか、臨界角プリ
ズム107の入射部に配置したことによって光路長を大
幅に短縮する働きをしている。
The field lens 106 is the DMD 103.
The illumination light for irradiating light is made telecentric, the uniformity of the illuminance distribution is good, and the fact that it is arranged at the incident part of the critical angle prism 107 serves to significantly shorten the optical path length.

【0047】図2は、臨界角プリズム107とフィール
ドレンズ106の詳細を示している。
FIG. 2 shows details of the critical angle prism 107 and the field lens 106.

【0048】DMD103のような空間光変調素子を使
用する場合、照明光108は素子に対して所定の傾斜角
をもって入射させる必要がある。
When a spatial light modulator such as the DMD 103 is used, the illumination light 108 needs to be incident on the device at a predetermined inclination angle.

【0049】本実施形態においては、照明光108を臨
界角プリズム107に斜め上方から入射させることによ
ってこれを達成しており、これに合わせてプリズム10
7の入射面107bを傾斜させている。
In the present embodiment, this is achieved by making the illumination light 108 incident on the critical angle prism 107 from obliquely above, and in accordance with this, the prism 10 is matched.
The incident surface 107b of No. 7 is inclined.

【0050】フィールドレンズ106は、このような傾
斜した面に対して安定して保持するため、プリズム10
7の入射面に接着している。
The field lens 106 holds the prism 10 so as to stably hold it against such an inclined surface.
It is adhered to the incident surface of No. 7.

【0051】臨界角プリズムとフィールドレンズは、図
3に示すような形態であってもよい。
The critical angle prism and the field lens may have a configuration as shown in FIG.

【0052】この例では、前述の例と異なりプリズム3
01の入射面301aを傾斜させずに、フィールドレン
ズ302を照明光303に対して偏心して配置してい
る。
In this example, unlike the above example, the prism 3
The field lens 302 is arranged eccentrically with respect to the illumination light 303 without tilting the incident surface 301a of No. 01.

【0053】偏心したフィールドレンズ302は、プリ
ズム301の傾斜面が持っていた屈折力と同等の機能を
有しており、プリズム301の形状を柱状のものとする
ことができる。
The decentered field lens 302 has a function equivalent to the refracting power of the inclined surface of the prism 301, and the prism 301 can have a columnar shape.

【0054】これによって、複数の臨界角プリズム30
1を一度に研磨できるようになるため、生産性を大きく
向上させることが可能となる。
As a result, the plurality of critical angle prisms 30
Since it becomes possible to polish 1 at a time, it becomes possible to greatly improve productivity.

【0055】投影レンズ104は、前述の傾斜角を持っ
た映像光の全てを取込可能となるよう、明るいFナンバ
ーの設計としているが、これに加えて、図1に示される
ように、光軸に対して非対称な絞り104aを設けてい
る。
The projection lens 104 is designed to have a bright F number so as to be able to take in all the image light having the above-mentioned inclination angle. In addition to this, as shown in FIG. A diaphragm 104a that is asymmetric with respect to the axis is provided.

【0056】この絞り104aは、臨界角プリズム10
7において全反射の条件を満たない光束110を遮断す
るよう配置している。
This diaphragm 104a is provided with the critical angle prism 10
In FIG. 7, the light beam 110 that does not satisfy the condition of total reflection is cut off.

【0057】例えば、図4aに示すような柱状のロッド
インテグレータ401を照明光学系に用いる場合、図4
bに示すように、投影レンズ104に入射した映像光4
02は、投影レンズ104が本来持っていた円形の絞り
形状403に対して偏心した状態で絞り面を通過する。
For example, when using a rod-shaped rod integrator 401 as shown in FIG.
As shown in b, the image light 4 incident on the projection lens 104
02 passes through the diaphragm surface in a state of being eccentric with respect to the circular diaphragm shape 403 originally possessed by the projection lens 104.

【0058】臨界角に満たない光束は偏心方向と逆側を
透過するため、その位置に合わせて光軸に非対称な絞り
404を設けている。
Since a light beam less than the critical angle transmits on the side opposite to the eccentric direction, a diaphragm 404 asymmetric about the optical axis is provided according to the position.

【0059】これによって、照明光学系から混入する迷
光がスクリーンに投影されなくなり、コントラスト比の
優れた高品位の映像を得ることができる。
As a result, stray light mixed in from the illumination optical system is not projected on the screen, and a high-quality image with an excellent contrast ratio can be obtained.

【0060】照明光学系のインテグレータとしては、図
5aに示すようなテーパー型のものを使用してもよい。
As the integrator of the illumination optical system, a taper type one as shown in FIG. 5a may be used.

【0061】この場合、ロッドインテグレータ501の
入射部501aの断面形状を出射部501bに比べて正
方形に近いものとしたことによって、インテグレータ入
射部における光束の取込効率を向上させることができ
る。
In this case, by making the cross-sectional shape of the entrance portion 501a of the rod integrator 501 closer to a square than the exit portion 501b, it is possible to improve the efficiency of taking in the light flux at the integrator entrance portion.

【0062】これと同時に、ロッド出射時の角度強度分
布が空間光変調素子の短辺方向に広がり、図5bのよう
に投影レンズ絞り面における映像光の通過範囲502が
上下方向に大きくなる。
At the same time, the angular intensity distribution at the time of emitting the rod spreads in the short side direction of the spatial light modulator, and the passing range 502 of the image light on the diaphragm surface of the projection lens becomes large vertically as shown in FIG. 5b.

【0063】このような構成により、投影レンズの有効
領域を無駄なく活用し、投影画面の高輝度化を図ること
できる。
With such a structure, the effective area of the projection lens can be utilized without waste and the brightness of the projection screen can be increased.

【0064】なお、このような縦横で角度広がりが異な
る照明光学系は、シリンドリカルレンズ等を用いて構成
してもよい。
Incidentally, such an illumination optical system having different vertical and horizontal angular spreads may be constructed by using a cylindrical lens or the like.

【0065】以上の説明では、照明光学系にロッドイン
テグレータを用いた例を述べてきたが、インテグレータ
としてはフライアイレンズ等の素子を使用してもよい。
In the above description, the example in which the rod integrator is used for the illumination optical system has been described, but an element such as a fly-eye lens may be used as the integrator.

【0066】画面の均一性が問題にならなければ、イン
テグレータを使用しなくてもよい。
If screen uniformity is not an issue, the integrator need not be used.

【0067】また、空間光変調素子に関しては、DMD
以外にも反射型液晶等の素子を使用してもよい。
Regarding the spatial light modulator, the DMD
Besides, an element such as a reflective liquid crystal may be used.

【0068】[0068]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、光源部と
投影手段の光軸が互いに略平行となるよう配置し、前記
光軸と空間光変調素子の光軸が略直角となるよう配置し
たことによって、光学系の構成要素や空間光変調素子の
駆動回路による高さ及び幅方向の突起を最小限に止め、
スリムで可搬性に優れた画像投影装置が提供される。
According to the first aspect of the invention, the light sources and the projection means are arranged so that their optical axes are substantially parallel to each other, and the optical axis and the optical axis of the spatial light modulator are substantially perpendicular to each other. By arranging, the protrusions in the height and width directions due to the drive circuit of the optical system components and the spatial light modulator are minimized,
An image projection device that is slim and has excellent portability is provided.

【0069】請求項2記載の発明によれば、映像光を臨
界角プリズムで全反射させる構成により、エアギャップ
を透過する際の非点収差の発生が無くなり、結像性能の
優れた画像投影装置が提供される。
According to the second aspect of the invention, since the image light is totally reflected by the critical angle prism, no astigmatism is generated when the image light is transmitted through the air gap, and the image projection apparatus is excellent in image forming performance. Will be provided.

【0070】請求項3記載の発明によれば、映像光の主
光線を臨界角プリズムの全反射面への入射角が増大する
方向に傾斜させたことにより、臨界角プリズムでの光量
ロスの発生を防ぎ、明るい投影画像を得ることができ
る。
According to the third aspect of the present invention, the chief ray of the image light is inclined in the direction in which the incident angle on the total reflection surface of the critical angle prism increases, so that the light amount loss occurs in the critical angle prism. And a bright projection image can be obtained.

【0071】請求項4記載の発明によれば、臨界角プリ
ズムの入射部に隣接して正のパワーを有するフィールド
レンズを配置したことによって、照明系の光路長が効果
的に短縮され、画像投影装置の更なる小型化を図ること
ができる。
According to the invention described in claim 4, by disposing the field lens having a positive power adjacent to the incident portion of the critical angle prism, the optical path length of the illumination system is effectively shortened, and the image projection. Further miniaturization of the device can be achieved.

【0072】請求項5記載の発明によれば、臨界角プリ
ズムにフィールドレンズを接着したことによって、光路
長が更に短縮されるほか、レンズの保持機構を不要とし
光学系の構成を簡素なものとすることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, by bonding the field lens to the critical angle prism, the optical path length is further shortened, and the lens holding mechanism is not required and the structure of the optical system is simplified. can do.

【0073】請求項6記載の発明によれば、フィールド
レンズを偏心して配置したことによって、臨界角プリズ
ムの形状を柱状のものとし、生産性を大きく向上させる
ことができる。
According to the sixth aspect of the invention, since the field lens is arranged eccentrically, the critical angle prism has a columnar shape, and the productivity can be greatly improved.

【0074】請求項7記載の発明によれば、映像光の主
光線が空間光変調素子の長辺方向に傾斜した光学系にお
いて、照明光が空間光変調素子の長辺方向より短辺方向
に大きな広がり角を有するようにしたことによって、投
影手段において部品の有効領域が無駄なく活用され、画
像投影装置の高輝度化を図ることができる。
According to the seventh aspect of the invention, in the optical system in which the chief ray of the image light is inclined in the long side direction of the spatial light modulation element, the illumination light is directed in the short side direction rather than the long side direction of the spatial light modulation element. By having a large divergence angle, the effective area of the component is effectively utilized in the projection means, and the brightness of the image projection apparatus can be increased.

【0075】請求項8記載の発明によれば、出射部より
入射部の断面形状が正方形に近いロッドインテグレータ
を使用したことによって、インテグレータ入射部におけ
る光束の取込効率が向上し、画像投影装置の更なる高輝
度化を図ることができる。
According to the eighth aspect of the present invention, since the rod integrator whose cross-sectional shape of the incident part is closer to square than that of the exit part is used, the efficiency of taking in the light flux at the integrator incident part is improved, and the image projection device Further higher brightness can be achieved.

【0076】請求項9記載の発明によれば、臨界角プリ
ズムの臨界角に満たない光束を遮断する光軸に対して非
対称な絞りを投影手段に設けたことによって、照明光学
系から混入する迷光がスクリーンに投影されなくなり、
コントラスト比の優れた高品位な映像を得ることができ
る。
According to the invention described in claim 9, the projection means is provided with a stop asymmetric with respect to the optical axis for blocking a light beam less than the critical angle of the critical angle prism, whereby stray light mixed from the illumination optical system is provided. Is no longer projected on the screen,
It is possible to obtain a high-quality image with an excellent contrast ratio.

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

【図1】本発明による画像投影装置の一実施形態を示す
光学系の構成図であり、図1(a)は上面図、図1(b)側面
図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system showing an embodiment of an image projection apparatus according to the present invention, FIG. 1 (a) is a top view and FIG. 1 (b) is a side view.

【図2】本発明のフィールドレンズと臨界角プリズムの
形状を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing the shapes of a field lens and a critical angle prism of the present invention.

【図3】本発明の偏心したフィールドレンズと臨界角プ
リズムを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a decentered field lens and a critical angle prism of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態のロッドインテグレータと
投影レンズの絞り面の分布を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a distribution of diaphragm surfaces of a rod integrator and a projection lens according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の別の実施形態のロッドインテグレータ
と投影レンズの絞り面の分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing distributions of a rod integrator and a diaphragm surface of a projection lens according to another embodiment of the present invention.

【図6】DMDの画素の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a structure of a pixel of a DMD.

【図7】従来技術による画像投影装置の光学系の構成図
である。
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical system of an image projection device according to a conventional technique.

【図8】別の従来技術による画像投影装置の光学系の構
成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of an optical system of an image projection device according to another conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…光源部、101a…リフレクター、101b…
カラーホイール、102…照明光学系、102a…ロッ
ド入射部、102b…ロッド出射部、103…DMD、
104…投影レンズ、104a…絞り、105…ミラ
ー、106…フィールドレンズ、107…臨界角プリズ
ム、107a…全反射面、108…照明光、109…映
像光、110…臨界角に満たない光束、111…駆動回
路、301…プリズム、301a…プリズム入射面、3
02…フィールドレンズ、303…照明光、401…ロ
ッドインテグレータ、402…映像光、403…円形の
絞り、404…非対称な絞り、501…ロッドインテグ
レータ、501a…ロッド入射部、501b…ロッド出
射部、502…映像光、503…絞り、701…光源
部、702…ロッドインテグレータ、703…コンデン
サレンズ、704…ミラー、705…臨界角プリズム、
705a…エアギャップ、706…DMD、707…投
影レンズ、708…照明光、709…映像光、710…
駆動回路
101 ... Light source part, 101a ... Reflector, 101b ...
Color wheel, 102 ... Illumination optical system, 102a ... Rod entrance section, 102b ... Rod exit section, 103 ... DMD,
104 ... Projection lens, 104a ... Aperture, 105 ... Mirror, 106 ... Field lens, 107 ... Critical angle prism, 107a ... Total reflection surface, 108 ... Illumination light, 109 ... Image light, 110 ... Luminous flux less than critical angle, 111 ... drive circuit, 301 ... prism, 301a ... prism entrance surface, 3
02 ... Field lens, 303 ... Illumination light, 401 ... Rod integrator, 402 ... Image light, 403 ... Circular diaphragm, 404 ... Asymmetric diaphragm, 501 ... Rod integrator, 501a ... Rod entrance section, 501b ... Rod exit section, 502 ... image light, 503 ... diaphragm, 701 ... light source section, 702 ... rod integrator, 703 ... condenser lens, 704 ... mirror, 705 ... critical angle prism,
705a ... Air gap, 706 ... DMD, 707 ... Projection lens, 708 ... Illumination light, 709 ... Image light, 710 ...
Drive circuit

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源部と、前記光源部からの光束を通過
させ照明光を生成する照明光学系と、制御信号に応じて
前記照明光の反射特性が変化する空間光変調素子と、前
記空間光変調素子で反射した映像光をスクリーンに投影
する投影手段とを備えた画像投影装置であって、前記光
源部と前記投影手段の光軸が互いに略平行となるよう配
置され、前記光軸と前記空間光変調素子の光軸が略直角
に配置され、前記空間光変調素子に隣接して前記照明光
と前記映像光の進行方向を変化させる光偏向手段が配置
されていることを特徴とする画像投影装置。
1. A light source section, an illumination optical system for generating illumination light by passing a light flux from the light source section, a spatial light modulator for changing the reflection characteristic of the illumination light according to a control signal, and the space. An image projection apparatus comprising: a projection means for projecting image light reflected by a light modulation element onto a screen, wherein the light source section and the projection means are arranged so that their optical axes are substantially parallel to each other. An optical axis of the spatial light modulation element is arranged at a substantially right angle, and a light deflecting means for changing the traveling directions of the illumination light and the image light is arranged adjacent to the spatial light modulation element. Image projection device.
【請求項2】 前記空間光変調素子に隣接して、前記照
明光を前記空間光変調素子に向けて反射させるミラー
と、前記照明光を透過させ前記映像光を全反射させる臨
界角プリズムが配置されていることを特徴とする請求項
1に記載の画像投影装置。
2. A mirror for reflecting the illumination light toward the spatial light modulator and a critical angle prism for transmitting the illumination light and totally reflecting the image light are arranged adjacent to the spatial light modulator. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the image projection apparatus is provided.
【請求項3】 前記映像光の主光線が前記臨界角プリズ
ムの全反射面への入射角が増大する方向に傾斜している
ことを特徴とする請求項2に記載の画像投影装置。
3. The image projection apparatus according to claim 2, wherein the chief ray of the image light is inclined in a direction in which the incident angle on the total reflection surface of the critical angle prism increases.
【請求項4】 前記臨界角プリズムの入射部に隣接して
正のパワーを有するフィールドレンズが配置されている
ことを特徴とする請求項2又は3に記載の画像投影装
置。
4. The image projection apparatus according to claim 2, wherein a field lens having a positive power is arranged adjacent to the incident portion of the critical angle prism.
【請求項5】 前記臨界角プリズムに前記フィールドレ
ンズが接着されていることを特徴とする請求項4に記載
の画像投影装置。
5. The image projection apparatus according to claim 4, wherein the field lens is bonded to the critical angle prism.
【請求項6】 前記フィールドレンズの光軸が前記臨界
角プリズムに入射する照明光の光軸に対して偏心してい
ることを特徴とする請求項4又は5に記載の画像投影装
置。
6. The image projection apparatus according to claim 4, wherein an optical axis of the field lens is decentered with respect to an optical axis of illumination light incident on the critical angle prism.
【請求項7】 前記映像光の主光線が前記空間光変調素
子の長辺方向に傾斜しており、前記照明光が前記空間光
変調素子の長辺方向より短辺方向に大きな広がり角を有
していることを特徴とする請求項3から6のいずれかに
記載の画像投影装置。
7. The chief ray of the image light is inclined in the long side direction of the spatial light modulation element, and the illumination light has a larger spread angle in the short side direction than in the long side direction of the spatial light modulation element. The image projection apparatus according to any one of claims 3 to 6, wherein
【請求項8】 前記照明光学系がロッドインテグレータ
を有しており、前記ロッドインテグレータの断面が出射
部より入射部が正方形に近い形状であることを特徴とす
る請求項7に記載の画像投影装置。
8. The image projection apparatus according to claim 7, wherein the illumination optical system has a rod integrator, and a cross section of the rod integrator has a shape in which an entrance portion is closer to a square than an exit portion. .
【請求項9】 光源部と、前記光源部からの光束を通過
させ照明光を生成する照明光学系と、制御信号に応じて
前記照明光の反射特性が変化する空間光変調素子と、前
記空間光変調素子で反射した映像光をスクリーンに投影
する投影手段とを備えた画像投影装置であって、前記空
間光変調素子に隣接して前記照明光を透過させ前記映像
光を全反射させる臨界角プリズムが配置されており、前
記投影手段が前記臨界角プリズムの臨界角に満たない光
束を遮断する光軸に対して非対称な絞りを有しているこ
とを特徴とする画像投影装置。
9. A light source section, an illumination optical system that passes the light flux from the light source section to generate illumination light, a spatial light modulator that changes a reflection characteristic of the illumination light according to a control signal, and the space. An image projection device comprising: a projection means for projecting image light reflected by a light modulation element onto a screen, wherein a critical angle is provided adjacent to the spatial light modulation element for transmitting the illumination light and for totally reflecting the image light. An image projection apparatus in which a prism is arranged, and the projection means has a diaphragm that is asymmetric with respect to an optical axis that blocks a light beam less than a critical angle of the critical angle prism.
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CN100578342C (en) * 2006-12-22 2010-01-06 富士施乐株式会社 Image projection apparatus and image projection system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7322702B2 (en) 2004-06-07 2008-01-29 Fujinon Corporation Projecting display apparatus
JP2006098936A (en) * 2004-09-30 2006-04-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Projection type display device
CN100578342C (en) * 2006-12-22 2010-01-06 富士施乐株式会社 Image projection apparatus and image projection system

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