JP2003279888A - 光学ユニットおよびそれを用いた投写型映像表示装置 - Google Patents
光学ユニットおよびそれを用いた投写型映像表示装置Info
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Abstract
写型映像表示装置を実現する。 【解決手段】 光学ユニット或いは投写型映像表示装置
を構成する照明光学系は、映像表示素子に光源からの光
を集光して照射する集光用レンズと映像表示素子に入射
する光線の角度を補正する光線角度補正用レンズとを有
し、集光用レンズは、投射レンズとは逆方向に偏芯さ
せ、光線角度補正用レンズは集光用レンズの偏芯方向に
対し逆方向に偏芯させるように構成する。
Description
晶パネルあるいは反射型映像表示素子などのライトバル
ブ素子を使用して光強度変調し、スクリーン上に映像を
投影する光学ユニット、およびそれを用いた、例えば、
液晶プロジェクタ装置や、反射型映像表示プロジェクタ
装置、液晶テレビジョン、投写型ディスプレイ装置等の
投写型映像表示装置に関するものである。
公報に開示されているように、光源からの光を液晶パネ
ルなどのライトバルブ素子(映像表示素子ともいう)で
映像信号に応じて光強度変調し形成した映像光を、投射
レンズによりスクリ−ンなどに拡大投射する液晶プロジ
ェクタ等の投写型映像表示装置が知られている。
液晶パネルを用いた投写型映像表示装置の概略構成図を
図3に示す。図3を用いて、光源から投射レンズまでの
光学系(以下、光学ユニットと称す)およびそれを用い
た投写型映像表示装置について説明する。
第1レンズアレイ3に入射する。第1レンズアレイ3は、
入射した光束をマトリックス状に配置された複数のレン
ズセルで複数の光束に分割して、効率よく第2レンズア
レイ4と偏光変換素子5を通過するように導く。第1レ
ンズアレイ3と同様に、マトリックス状に配置された複
数のレンズセルを持つ第2レンズアレイ4は、構成する
レンズセルそれぞれが対応する第1レンズアレイ3のレ
ンズセルの形状を液晶表示素子21,22,23側に投
影する。この時、偏光変換素子5は第2レンズアレイ4
からの光束を所定の偏光方向に揃える。そして、これら
第1レンズアレイ3の各レンズセルの投影像を集光用レ
ンズ6、及びコンデンサレンズ13,14,15、第1
リレ−レンズ19、第2リレ−レンズ20により各液晶
表示素子21,22,23上に重ね合わせる。なお、2
は光源1からの光線を示す。
は、赤反射緑青透過ダイクロイックミラ−8,緑反射青
透過ダイクロイックミラ−9により、赤(R),緑
(G),青(B)の3原色に分離される。赤反射緑青透
過ダイクロイックミラ−8で分離された赤光束は全反射
ミラ−11で反射されて液晶表示素子21に照射され、
緑反射青透過ダイクロイックミラ−9で分離された緑光
束は液晶表示素子22に照射され、緑反射青透過ダイク
ロイックミラ−9を透過した青光束は全反射ミラ−10
と全反射ミラ−12で反射されて液晶表示素子23に照
射される。
に入射側偏光板(図示せず)を、出射側に出射側偏光板
(図示せず)を有し、所定の偏光方向の光を通すように
なっている。そして、図示しない映像信号駆動回路によ
り液晶表示素子を透過する光量を制御して画素ごとに濃
淡を変える光強度変調を行う。
1,22,23上の映像は、色合成プリズム24によっ
て色合成され、さらに、投射手段である投射レンズ25
によってスクリ−ン(図示せず)上へと投射され、大画
面映像を得ることができる。なお、第1リレ−レンズ1
9と第2リレ−レンズ20は、液晶表示素子21,22
に対して青色の液晶表示素子23の、光源1から液晶表
示素子面までの光路長が長くなっていることを補うもの
である。また、コンデンサレンズ13,14,15は液
晶表示素子21,22,23へ入射する光線が入射角度
が垂直であるものが最も多くなるように光線角度を補正
するレンズであり、投射レンズ25によって効率のよい
投射を実現する。コンデンサレンズ15は光路長補正の
ため第1リレ−レンズ19と第2リレ−レンズ20と組
合せて用いられるので、広い意味で、第1リレ−レンズ
19と第2リレ−レンズ20とコンデンサレンズ15で
光線角度補正をしていると考えることができる。本発明
では、以下このように考えるものとする。
の光学ユニットが筐体30に格納されている。
示装置に求められる主な要求としては、高輝度でかつ装
置サイズが小さいことである。このため、図3で述べた
ように、光源1から投射レンズ25までの光路を、ダイ
クロイックミラ−や反射ミラ−を用いて折り曲げ、装置
サイズを小さくしている。
られる光学ユニットの概略構成の一部を光路の折り曲げ
を省略して示した光路説明図である。図4では、偏光変
換素子、色合成プリズム、投射レンズは省略し、光源1
から液晶表示素子21、22、23までの光路を示して
いる。図4において、図3に同一な部分には同一符号を
付して、その説明を省略する。
主光軸40に略一致するように配置されおり、従って、
各光学部品は主光軸40に対して上下左右が対称であ
る。また、図4で集光用レンズ6から出射する周辺光の
光線径φは、集光用レンズの作用により集光されるた
め、液晶表示素子側に近い程小さくなっている。
−ス26が生じており、スペ−スが有効利用されていな
い。
ドスペ−スを低減する光学ユニットおよびこれを用いた
投写型映像表示装置を提供することにある。
めに、本発明は、画素ごとに光強度変調をして映像光を
生成する映像表示素子と、光源からの光を前記映像表示
素子に照射する照明光学系と、前記映像光を拡大して投
射する投射レンズとを有する光学ユニットであって、前
記照明光学系は、前記映像表示素子に前記光源からの光
を集光して照射する集光用レンズと前記映像表示素子に
入射する光線の角度を補正する光線角度補正用レンズと
を有し、前記集光用レンズは、前記投射レンズとは逆方
向に偏芯するように構成する。
記集光用レンズの偏芯した方向にシフトするので、前記
光学ユニットの周辺部の光線高さを略揃えることがで
き、従来問題となっていたデッドスペ−スを低減するこ
とができる。これにともない、光学ユニットの外形サイ
ズを小さくすることができる。
し前記光線角度補正用レンズを逆方向に偏芯させるよう
に構成する。
前記集光用レンズでシフトした光線を補正し、前記映像
表示素子に略平行に照射することができる。
を投写型映像表示装置に用いることにより、投写型映像
表示装置の外形サイズを小さくできる。
て、図を用いて説明する。
ニットの概略構成の一部を光路の折り曲げを省略して示
した光路説明図である。偏光変換素子、色合成プリズ
ム、投射レンズは省略している。図1において、7は偏
芯した集光用レンズで、16と17は集光用レンズ7の
偏芯方向とは逆側に偏芯したコンデンサレンズで、18
はコンデンサレンズ16,17と同一方向に偏芯した第
1リレ−レンズである。コンデンサレンズ16,17、
および、第1リレ−レンズ18と第2リレ−レンズ20
(図示せず)とコンデンサレンズ15(図示せず)は光
線角度補正を行ない、液晶表示素子21,22,23通
過後の光線の広がりを押さえる。液晶表示素子21,2
2,23では、入力映像信号に基づいて駆動回路(図示
せず)により光強度変調されて映像光を生成し、生成し
た映像光を投射レンズ25(図示せず)によって効率の
よい投射を実現する。図1において、図3、図4に同一
な部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
その中心が主光軸40に略一致するように配置されお
り、各光学部品は主光軸に対して上下左右が対称であ
る。これに対して、図1においては、集光用レンズ7を
所定方向(図2では紙面に対し上方向)に偏芯させ、か
つ、コンデンサレンズ16、17および第1リレ−レン
ズ18を集光用レンズ7とは反対方向に偏芯させる。こ
れにより、図1で示すように、光源1からの各光線2は
集光用レンズ7で偏芯した方向に屈折するので、液晶表
示素子21、22、23の中心は光源1などの中心から
シフトする。なお、コンデンサレンズ16、17および
第1リレ−レンズ18を集光用レンズ7とは反対方向に
偏芯させるのは、集光用レンズ7でシフトした光線を補
正し、液晶表示素子21、22、23に略平行に照射す
るようにするものである。このようにすることにより、
光学ユニットの周辺部の光線高さを略揃えることができ
る。図2は、図1の構成の光学ユニットを液晶パネルを
用いた投写型表示装置に適用したものである。図2にお
いて、図1,図3,図4に同一な部分には同一符号を付
して、その説明を省略する。
は筐体31の近接する壁側方向である。これにともな
い、図2から明らかなように、光学ユニットの周辺部の
光線高さを筐体31に近接するように略揃えることがで
きる。これにより、図3の斜線部で示すデッドスペ−ス
26を低減することができる。即ち、図2の筐体サイズ
A(横)×C(縦)、図3の筐体サイズをA(横)×B
(縦)とするとき、C寸法をB寸法より小さくすること
ができる。
は光学ユニットの最大縦寸法と最大横寸法に若干の構造
部品サイズを足したサイズとなる。従来からの構成の図
3の光学ユニットサイズは最大横寸法A×最大縦寸法B
であり、本発明を適用した図2の構成の光学ユニットサ
イズは最大横寸法A×最大縦寸法Cである。図2の構成
は図3の構成に対してデッドスペース26が無くなるた
め縦寸法が短くなり、即ちC寸法をB寸法より小さくす
ることができるので、その分だけ光学ユニットが小型と
なる。したがって、装置サイズも同じ分だけ小さくする
ことができる。
型の液晶パネルを用いて説明したが、これに限定される
ものではなく、反射型の液晶パネルやDMD(Digital
Micro Mirror Device)を用いても同様の効果を得るこ
とができる。また、上記では、液晶パネルを3枚用いた
が、液晶パネルを1枚だけ用いる投写型映像表示装置に
も本発明を適用できることは明らかである。
ットおよびそれを用いた投写型映像表示装置は、偏芯し
た集光用レンズおよび光線角度補正用レンズを用いるこ
とにより、高輝度を維持したまま装置の小型化が実現可
能である。
概略構成の一部を示す光路説明図である。
の概略構成図である。
る。
ニットの概略構成の一部を示す光路説明図である。
レンズアレイ、5…偏光変換素子、6…集光用レンズ、
7…集光用レンズ、8…赤反射緑青透過ダイクロイック
ミラー、9…緑反射青透過ダイクロイックミラー、1
0、11、12…全反射ミラー、13、14、15、1
6、17…コンデンサレンズ、18…第1リレーレン
ズ、19…第1リレーレンズ、20…第2リレーレン
ズ、21、22、23…液晶表示素子、24…色合成プ
リズム、25…投射レンズ、26…デッドスペース、3
0…筐体、31…筐体、40…主光軸。
Claims (4)
- 【請求項1】画素ごとに光強度変調をして映像光を生成
する映像表示素子と、光源からの光を前記映像表示素子
に照射する照明光学系と、前記映像光を拡大して投射す
る投射レンズとを有する光学ユニットであって、 前記照明光学系は、前記映像表示素子に前記光源からの
光を集光して照射する集光用レンズと前記映像表示素子
に入射する光線の角度を補正する光線角度補正用レンズ
とを有し、 前記集光用レンズは、前記投射レンズとは逆方向に偏芯
していることを特徴とする光学ユニット。 - 【請求項2】前記光線角度補正用レンズは、前記集光用
レンズの偏芯方向に対し逆方向に偏芯させたことを特徴
とする請求項1に記載の光学ユニット。 - 【請求項3】請求項1乃至請求項2の何れかに記載の光
学ユニットと、 映像表示素子を駆動する駆動回路と、 前記光学ユニットと前記駆動回路とを囲う筐体とを有す
ることを特徴とする投写型映像表示装置。 - 【請求項4】光源からの光を照明光学系で映像表示素子
に照射し、前記映像表示素子で画素ごとに光強度変調を
して映像光を生成し、該映像光を投射レンズで拡大して
投射する光学ユニットと、前記映像表示素子を駆動する
映像信号駆動回路と、外殻をなす筐体とを備えた投写型
映像表示装置であって、 前記照明光学系は、前記映像表示素子に前記光源からの
光を集光して照射する集光用レンズと前記映像表示素子
に入射する光線の角度を補正する光線角度補正用レンズ
とを有し、 前記集光用レンズは前記筐体の最も近接する壁側方向に
偏芯していることを特徴とする投写型映像表示装置。
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- 2002-03-25 JP JP2002082326A patent/JP3972701B2/ja not_active Expired - Fee Related
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