JP2004021094A - プロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】反射型光変調装置を利用するプロジェクタにおいて、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させる。
【解決手段】反射型光変調装置の光入射面から入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に垂直な中心軸に対して傾斜して入射する。インテグレータロッドの光射出面における光の像を前記反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域で結像させるとともに、前記インテグレータロッドから射出される光を前記反射型光変調装置の光入射面に入射させるためのリレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズは、該レンズの中心軸が前記インテグレータロッドから射出される光の中心軸に対して傾斜して配置されている。
【選択図】 図１
【解決手段】反射型光変調装置の光入射面から入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に垂直な中心軸に対して傾斜して入射する。インテグレータロッドの光射出面における光の像を前記反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域で結像させるとともに、前記インテグレータロッドから射出される光を前記反射型光変調装置の光入射面に入射させるためのリレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズは、該レンズの中心軸が前記インテグレータロッドから射出される光の中心軸に対して傾斜して配置されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を投写表示するプロジェクタ（投写型表示装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プロジェクタでは、光源装置から射出された光（照明光）によって、光変調装置（電気光学装置とも呼ぶ）の光入射面（光照射面とも呼ぶ）が照明される。光変調装置の光入射面から入射した光は、画像信号（画像情報）に応じて変調され、光変調装置から画像を表す画像光として射出される。そして、光変調装置から射出された画像光を、投写光学系を介してスクリーン上に投写することにより画像が表示される。
【０００３】
光変調装置としては、変調した画像光が反射光として光入射面から射出するタイプの反射型光変調装置と、変調した画像光が透過光として光入射面と反対側の光射出面から射出するタイプの透過型光変調装置とがある。反射型光変調装置の例としては、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ、ＴＩ社の商標）のようなマイクロミラー型光変調装置や、反射型液晶パネル等があげられる。透過型光変調装置の例としては、透過型液晶パネルがあげられる。なお、ＤＭＤは、液晶パネルに比べて光照射面に照射された光の利用効率が高い。
【０００４】
１つの光変調装置を利用するプロジェクタ（「単板式プロジェクタ」とも呼ばれる。）では、例えば、次のようにしてカラー表示を実現することができる。すなわち、照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に対応する３つの色フィルタを有するカラーホイールに入射させて、照明光に含まれるＲＧＢ３原色の光を順に循環的に透過して射出させる。光変調装置の光入射面には、カラーホイールから射出された３原色の光が順に照射される。光変調装置では、光入射面から順に入射する光を、その光の色に対応する色信号に基づいて変調することにより、それぞれの色信号に対応する色成分の画像光を生成する。生成された各色の画像光の表す画像（以下、「色成分画像」とも呼ぶ。）を順に投写する。順に投写された３つの色成分画像は、人間の目の残像効果によって合成されて１つのカラー画像として見えることになる。
【０００５】
なお、このように、ＲＧＢ３原色の光に対応する色成分画像を順に表示させることによるカラー画像の表示を、「時分割表示」あるいは「フィールドシーケンシャル表示」とも呼ぶ。
【０００６】
ここで、上記フィールドシーケンシャル表示の場合、カラーホイールを透過できない色の光が無駄となる。例えば、Ｒ光が透過されるときにはＧ光及びＢ光が、Ｇ光が透過されるときにはＢ光及びＲ光が、Ｂ光が透過されるときにはＲ光及びＧ光が無駄になる。このため、光源装置から射出された光が照明光として十分に利用されず利用効率の点で問題がある。
【０００７】
このような問題を解決して光の利用効率を向上させる方法が、ＳＯＣＩＥＴＹ ＦＯＲ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹ ２００１ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ・Ｖｏｌｕｍｅ ＸＸＸＩＩ（ｐａｇｅ １０７６ ）に記載されたＳｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｃａｐｔｕｒｅａｎｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ： Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｃｒｏｌｌｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ（Ｄ． Ｓｃｏｔｔ Ｄｅｗａｌｄ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｍ． Ｐｅｎｎ， ａｎｄ Ｍｉｃｈａｅｌ Ｄａｖｉｓ）で提案されている。
【０００８】
図７は、上記文献において説明されているＳＣＲ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｃａｐｔｕｒｅ）技術を用いたプロジェクタの要部を示す概略平面図である。このプロジェクタ１０００（以下、「ＳＣＲプロジェクタ」と呼ぶ。）は、光源装置１００と、ＳＣＲ用のインテグレータロッド２００（以下、「ＳＣＲインテグレータ」と呼ぶ。）と、ＳＣＲ用のカラーホイール３００（以下、「ＳＣＲホイール」と呼ぶ。）と、リレー光学系４００と、反射ミラー５００と、フィールドレンズ６００と、ＤＭＤ７００と、投写レンズ（投写光学系）８００とを、システム光軸１０００ａｘに沿って順に配置して構成されている。
【０００９】
光源装置１００から射出された光は、ＳＣＲインテグレータ２００の光入射面２０２から内部に効率よく入射するように、システム光軸１０００ａｘ上の光入射面２０２上でほぼ集束するような集光光とされる。具体的には、光源装置１１０は、回転楕円面形状の反射面を有する楕円リフレクタ１１０と、メタルハライドランプや高圧水銀灯などの高圧放電灯が利用される光源ランプ１２０とで構成される。光源ランプ１２０は、楕円リフレクタ１１０の第１焦点Ｆ１に配置され、ＳＣＲインテグレータ２００は、その光入射面２０２の中心が楕円リフレクタ１１０の第２焦点Ｆ２となるように配置される。このような構成とすることにより、光源装置１００は、システム光軸１０００ａｘ上の光入射面２０２上でほぼ集束する集光光を射出することができる。なお、光源装置としては、回転放物面形状の反射面を有するリフレクタを用いたものを用いるようにしてもよい。ただし、この場合、射出される光が略平行な光となるため、光を集光するためにレンズを用いる必要がある。
【００１０】
なお、光源ランプ１２０のアーク像の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）をＤＡとし、ＳＣＲインテグレータ２００の光入射面上に結像される像（以下、「２次光源像」と呼ぶ）の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）をＤＳＰとし、楕円リフレクタ１１０の第１および第２焦点距離をｆ１，ｆ２とすると、２次光源像の大きさＤＳＰは、以下の式で表される。
【００１１】
ＤＳＰ＝ＤＡ・ｆ２／ｆ１ …（１）
【００１２】
上記（１）式からわかるように、第１焦点距離ｆ１または第２焦点距離ｆ２の異なる楕円リフレクタを適宜利用することにより、２次光源像の大きさを調整することが可能である。
【００１３】
ＳＣＲインテグレータ２００の光入射面２０２から内部に入射した光は、内部で反射しながら光射出面２０４から射出する。ＳＣＲインテグレータ２００は、内部で反射を繰り返すことにより、光入射面２０２から入射した光の照度分布が一様でない場合においても、照度分布が一様な光に変換して光射出面から射出する機能を有している。
【００１４】
図８は、ＳＣＲインテグレータ２００を示す説明図である。図８（Ｂ）はＳＣＲインテグレータ２００の平面図を示し、図８（Ａ）は光入射面２０２側の側面図を示し、図８（Ｃ）は光射出面２０４側の側面図を示している。ＳＣＲインテグレータ２００は、光入射面２０２および光射出面２０４が略矩形状の輪郭を有する四角柱状の透光性ロッドである。本例では、透光性光射出面２０４の輪郭形状は、通常、ＤＭＤ７００の光入射面を照明する光の照明効率を考慮して、この光入射面に相似な形状とされる。例えば、ＤＭＤ７００の光入射面のアスペクト比（縦横比）は、約４：３あるいは約１６：９であるので、光射出面２０４の輪郭形状も同様に約４：３あるいは約１６：９となるように構成されている。
【００１５】
なお、このＳＣＲインテグレータとして、内部全体が透光性部材で形成された透光性ロッドを用いる必要は必ずしもなく、ライトトンネルと呼ばれる４つの側面の内側が反射面で覆われた中空のインテグレータロッドを用いることも可能である。すなわち、このＳＣＲインテグレータとしては、光入射面から入射した光の照度分布が一様でない場合においても、その光の照度分布を一様な光に変換して光射出面から射出する機能を有しているロッドであればよい。
【００１６】
なお、ＳＣＲインテグレータ２００は、光入射面２０２に垂直な中心軸２００ａｘがシステム光軸１０００ａｘに一致するように配置されている。
【００１７】
ＳＣＲインテグレータ２００の光入射面２０２上には、光入射面２０２と接する側を反射面とする反射ミラー２０６が形成されている。この反射ミラー２０６には、光入射面２０２に垂直な中心軸２００ａｘを中心とする円系の開口部２０６ａが形成されている。開口部２０６ａを通過する光のみが光入射面２０２からＳＣＲインテグレータ２００の内部に入射可能である。
【００１８】
従って、上記（１）式で表される２次光源像の大きさＤＳＰは、開口部２０６ａを効率良く通過して光入射面２０２からＳＣＲインテグレータ２００に入射するように、開口部２０６ａの大きさよりも小さくなるように設定されることが好ましい。なお、反射ミラー２０６における光の反射機能については、後でさらに説明する。
【００１９】
開口部２０６ａの大きさは、光源装置１００からＳＣＲインテグレータ２００内に入射させる光の入射効率と、後述する反射ミラー２０６における光の反射効率とを考慮して適宜設定される。通常、開口部２０６ａの開口径は、反射ミラー２０６の長手方向の大きさに対して１／３程度の大きさに設定される。
【００２０】
反射ミラー２０６は、開口部２０６ａに対応する部分を除く光入射面２０２上にアルミニウム膜、銀膜等を形成することにより形成される。また、誘電体多層膜（コールドミラー等）を蒸着することによっても形成可能である。また、ＥＳＲフィルム（３Ｍ社製）を貼り付けることによっても形成可能である。なお、平板状の透明体（例えばガラス板）にアルミニウム膜、銀膜、誘電体多層膜、ＥＳＲフィルム等を選択的に形成したものを、光入射面２０２に近接配置したり、貼り合わせたりすることも可能である。
【００２１】
図７のＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出された光は、ＳＣＲホイール３００に入射する。
【００２２】
図９は、ＳＣＲホイール３００を示す説明図である。ＳＣＲホイール３００は、回転軸３２０を中心に図示しないモータによって回転可能に構成された円板状のフィルタ面３１０を有している。フィルタ面３１０には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの色フィルタの境界線（図中実線で示す曲線）が、フィルタ面３１０上における回転軸３２０上の中心点を中心にアルキメデスのスパイラルを形成するように配列形成されている。Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの色フィルタは、それぞれ対応する色光を透過し、他の色光を反射するフィルタである。これらの色フィルタは、それぞれ対応するダイクロイック膜をフィルタ面３１０上にコーティングすることにより形成される。
【００２３】
ＳＣＲホイール３００は、フィルタ面３１０がＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４に平行に近接配置される。
【００２４】
ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光は、図９に破線で示したように、ある時間タイミングにおいて複数の色フィルタに入射し、それぞれ対応する色光のみを透過し、他の色光を反射する。
【００２５】
図１０は、ＳＣＲホイール３００で反射された光について示す説明図である。例えば、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出されてＳＣＲホイール３００のフィルタ面３１０上に形成されたＲ光透過フィルタ３１０Ｒに入射した光のうち、Ｒ光は透過され、Ｇ光およびＢ光は反射されて光射出面２０４からＳＣＲインテグレータ２００の内部に再び入射する。
【００２６】
この反射されたＧ光およびＢ光（以下、「ＧＢ光」と呼ぶ。）は、ＳＣＲインテグレータ２００の内部で反射を繰り返しながら光入射面２０２の方向へ進む。光入射面２０２上には、反射ミラー２０６が形成されているので、光入射面２０２に到達したＧＢ光は、反射ミラー２０６の開口部２０６ａを通過する一部のＧＢ光を除いて反射ミラー２０６で反射される。
【００２７】
反射ミラー２０６で反射されたＧＢ光はＳＣＲインテグレータ２００の内部を反射しながら光射出面２０４の方向へ進み、光射出面２０４から射出されて、再度ＳＣＲホイール３００に入射する。再度ＳＣＲホイール３００に入射したＧＢ光が、透過可能な色フィルタ、例えば、Ｇ光ならばＧ光透過フィルタ３１０Ｇ、Ｂ光ならばＢ光透過フィルタ３１０Ｂに入射した場合には、ＳＣＲホイール３００を通過して照明光として利用可能となる、一方、再度ＳＣＲホイール３００に入射したＧＢ光が、透過不可のフィルタ、すなわち、Ｒ光透過フィルタ３１０Ｒに入射した場合には、再び反射されて、透過可能なフィルタに入射して有効な光として利用されるまでＳＣＲインテグレータ２００内を繰り返し往復することになる。
【００２８】
なお、上述の説明は最初にＲ光フィルタ３１０Ｒに入射する光の場合を例に説明しているが、他のＧ光透過フィルタ３１０ＧあるいはＢ光透過フィルタ３１０Ｂに最初に入射する光においても同様である。
【００２９】
以上説明したように、ＳＣＲプロジェクタ１０００では、ＳＣＲホイール３００で反射されて有効に利用されなかった光を再利用することが可能となる。従って、フィールドシーケンシャル表示において発生していたカラーホイールによる光の無駄を抑制して、光源装置１００から射出された光を効率良く利用することが可能である。なお、このように光を再利用する技術を、「ＳＣＲ技術」と呼んでいる。
【００３０】
図７のリレー光学系４００は、ＳＣＲホイール３００を通過したＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４における光の像を、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を少なくとも含む領域上で所定の結像倍率で結像する機能を有しており、少なくとも１以上のレンズにより構成することができる。なお、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を少なくとも含む領域上で結像された光の像の領域が照明領域に相当する。なお、ＳＣＲホイール３００のフィルタ面３１０はＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４に近接配置されているので、リレー光学系４００は、ＳＣＲホイール３００を通過した光の像を所定の結像倍率で結像すると考えてもよい。なお、照明領域として結像される像（以下、「照明領域の像」とも呼ぶ。）の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）ＤＡは、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）をＤＩとし、結像倍率をｋｓとすると、以下の式で表される。
【００３１】
ＤＡ＝ＤＩ・ｋｓ …（２）
【００３２】
なお、所定の結像倍率ｋｓは、ＤＭＤ７００の光照射面を効率よく照明するように、照明領域の像の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）ＤＡが光入射面７０２の大きさにほぼ等しくなるように設定される。通常、結像倍率ｋｓは、約１．５倍〜約２．５倍の範囲で設定される。
【００３３】
反射ミラー５００は、リレー光学系４００から射出された光がフィールドレンズ６００を介してＤＭＤ７００に入射するように反射する。
【００３４】
ＤＭＤ７００は、光入射面に入射する光を、与えられた画像信号（画像情報）に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像光を投写レンズ８００の方向に射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置（マイクロミラー型光変調装置）である。ＤＭＤ７００の光入射面７０２から射出される画像光は、フィールドレンズ６００及び投写レンズ８００を介して投写される。これにより、画像光の表す画像が投写表示される。
【００３５】
なお、反射ミラー５００は、反射ミラー５００からＤＭＤ７００までのシステム光軸１０００ａｘが、ＤＭＤ７００の上述の反射方向を制御する機能上の制約のために、ＤＭＤ７００から投写レンズ８００までのシステム光軸１０００ａｘ（ＤＭＤ７００の光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに一致する軸である）に対して所定の傾きを有するように配置されている。ただし、反射ミラー５００は、光源装置１００からリレー光学系４００までの光学系の配置によっては、省略することも可能である。また、反射ミラー５００は、必ずしも１枚である必要はなく、複数枚の反射ミラーを組み合わせて構成することも可能である。
【００３６】
ここで、「ＤＭＤ７００の光入射面７０２」は、照射された光を画像光として利用可能な領域、すなわち、上述の各画素に対応するマイクロミラーが形成されている領域を示す。
【００３７】
また、「所定の傾き」は、利用するデバイスに応じて適宜決定される。例えば、ＤＭＤ７００は、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘが紙面に平行で、ＤＭＤ７００の略矩形状の光入射面７０２の四辺のうち、比較的長い二辺が紙面に平行となるように配置されているとする。また、比較的長い二辺の対向する方向（図７の紙面に垂直な方向）を上下方向とし、紙面表側を上側と規定する。この場合において、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して、右斜め下方向あるいは左斜め上方向から光を入射させる必要がある。例えば、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に平行な平面に投影した光の中心軸が、光入射面７０２の中心に向かって右斜め下４５度側から入射するように傾斜し、かつ、この光の中心軸と光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘとを含む平面内で、中心軸７００ａｘに対して約２４度下側から光入射面７０２の中心に向かって入射するように設定して、右斜め下方向から光を入射させる。
【００３８】
ところで、図１１は、ＳＣＲホイール３００を通過した光の像を模式的に示す説明図である。ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光は、図９に破線で示したように、あるタイミングにおいて複数の色フィルタに入射する。従って、ＳＣＲホイール３００を通過した光は、図１１に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの複数の色光の領域に区分される。また、ＳＣＲホイール３００の回転に応じて、各色フィルタの境界は放射方向に移動するので、これに応じて、ＳＣＲホイール３００を通過した光のＲ，Ｇ，Ｂの複数の色光に区分されている領域のパターンは、例えば、図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、例えば、表示タイミングＴ＝０における状態から、表示タイミングＴ＝１における状態へと変化する。なお、表示タイミングとは、表示画像のデータを更新する単位時間を示している。
【００３９】
従って、ある表示タイミングにおいて、ＤＭＤ７００の各画素には、その画素に照射されている光の色に応じた色成分画像に相当する画像信号を供給する必要がある。照明される光の色のパターンは、例えば、ＳＣＲホイールの回転に応じて変化する、ＳＣＲホイール３００上に設けられた図示しない基準点の位置に応じて一義的に決定することが可能である。図示しない画像処理回路では、この基準点の位置を観測することにより対応する光の色のパターン情報を求めて、このパターン情報に応じた画像信号を生成して、ＤＭＤ７００に供給している。
【００４０】
以上のように、ＳＣＲプロジェクタ１０００では、画素ごとに、照射される光の色に応じた色成分画像を表示する。そして、画素ごとに表示された各画素の色成分画像が人間の目の残像効果によって合成されて１つのカラー画像として見えることになる。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
図１２は、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する実際の照明領域ＬＡ（図中一点鎖線で示す領域）を示す説明図である。ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光は、上述したように、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに平行ではなく、右斜め下方向から傾斜して入射する（図中に矢印で示す。）。この場合、リレー光学系４００による光の結像倍率が、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される位置に依存して変化し、図１２に示すようにＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する照明領域ＬＡの像に歪みが発生することになる。また、照明領域ＬＡの像にピントずれ（「ぼやけ」とも言う。）が発生することになる。このような、照明領域の像に歪やピントずれが発生すると、以下に示すような問題が発生する。
【００４２】
図１３は、照明領域ＬＡの像に歪みやピントずれが発生する場合における問題点を示す説明図である。図１３は、ある表示タイミングにおいて、ＤＭＤ７００の各画素に供給される画像信号を対応する色ごとに区分した状態を示している。図中に示す破線は、各画素を照明する光の複数の色光に区分された領域の境界線（以下、「色光境界線」と呼ぶ。）のうち、Ｒ光領域とＢ光領域との色光境界線を示している。図１３（Ａ）に示すように、Ｒ光領域とＢ光領域の色光境界線は、実線で示されたＲの画像領域とＢの画像領域の境界線に一致することが好ましい。しかしながら、照明領域の像に歪が発生すると、図１３（Ｂ）に示すような色光境界線の位置がずれて照明される場合があり、図１３（Ｄ）に示すように、色光境界線が歪んで照明されて、供給されている画像信号の色と照射される光の色とが異なる画素が発生する場合がある。また、照明領域の像にピントずれが発生すると、図１３（Ｃ）に示すように、色光境界線がぼやけて照明される場合があり、供給されている画像信号の色と照射される光の色とが異なる画素が発生する場合がある。以上のように、供給されている画像信号の色と照射される光の色とが異なる画素が発生すると、表示画像の画質の劣化を招くという問題が発生する。
【００４３】
従って、ＳＣＲ技術を用いたプロジェクタでは、ＳＣＲホイールを通過した光の像を反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域上で結像させて光入射面を照明する際に、照明領域の像に発生する歪やピントずれを抑制して、照明領域の像を高精度に結像させることが望まれている。
【００４４】
また、上述のように照明領域の像に歪が発生すると、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光の照明効率が悪くなり、結果として画像の投写効率も悪くなるという問題もある。なお、この画像の投写効率の問題は、ＳＣＲ技術を用いない反射型光変調装置を利用したプロジェクタにおいても、同様に発生する問題である。
【００４５】
従って、反射型光変調装置の光入射面を照明する光の照明効率を向上させるために、照明領域の像に発生する歪を抑制して、照明領域の像を高精度に結像させることが望まれている。
【００４６】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、反射型光変調装置を利用するプロジェクタにおいて、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。さらに、ＳＣＲ技術を適用したプロジェクタにおいて、照明領域の像を高精度に結像させて、表示画像の品質を高めることが可能な技術を提供することを目的とする。
【００４７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明は、画像を投写するプロジェクタであって、
集光光を射出する光源装置と、
前記集光光が集束する位置近傍に光入射面が位置するように配置され、前記光源装置から射出された光を均一化して射出するためのインテグレータロッドと、
光入射面から入射する光を、与えられた画像信号に応じて反射して画像を表す画像光として射出する反射型光変調装置と、
前記インテグレータロッドの光射出面における光の像を前記反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域で結像させるとともに、前記インテグレータロッドから射出される光を前記反射型光変調装置の光入射面に入射させるためのリレー光学系と、
前記反射型光変調装置から射出される画像光の表す画像を投写する投写光学系と、を備え、
前記反射型光変調装置の光入射面から入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に垂直な中心軸に対して傾斜して入射しており、
前記リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズは、該レンズの中心軸が前記インテグレータロッドから射出される光の中心軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とする。
【００４８】
反射型光変調装置の光入射面に垂直な中心軸に対して傾斜して入射する光によって照明される反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域（照明領域）の像には、入射する光の傾斜に応じて歪みやピントずれ等が発生することが一般的である。しかしながら、上記発明のプロジェクタにおいては、リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を、インテグレータロッドから射出される光の中心軸に対して傾斜させて配置しているので、例えば、このレンズの中心軸の傾斜を、反射型光変調装置の光入射面に入射する光の傾斜に応じて設定することにより、照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制することができる。この結果、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能となる。
【００４９】
例えば、上記発明のプロジェクタにおいて、
前記反射型光変調装置の略矩形状の輪郭を有する光入射面の四辺のうち、比較的長い対向する二辺に垂直な方向を上下方向と規定し、
前記反射型光変調装置の光入射面に入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に向かって前記上下方向を基準として右斜め下方向から入射しており、
前記レンズの中心軸は、前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に対して、該光の進行方向に向いて前記上下方向を基準として左斜め上方向に傾斜して配置されていることが好ましい。
【００５０】
あるいは、上記発明のプロジェクタにおいて、
前記反射型光変調装置の略矩形状の輪郭を有する光入射面の四辺のうち、比較的長い対向する二辺に垂直な方向を上下方向と規定し、
前記反射型光変調装置の光入射面に入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に向かって前記上下方向を基準として左斜め下方向から入射しており、
前記レンズの中心軸は、前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に対して、該光の進行方向に向いて前記上下方向を基準として右斜め上方向に傾斜して配置されていることも好ましい。
【００５１】
なお、前記リレー光学系は、前記インテグレータロッドの光射出面における光の像を、前記反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域上で結像するための少なくとも２群のレンズ群を有しており、
前記少なくとも１枚のレンズは、前記少なくとも２群のレンズ群のうち、前記インテグレータロッドに最も近いレンズ群に含まれていることが好ましい。
【００５２】
インテグレータロッドに最も近いレンズ群に含まれている少なくとも１枚のレンズの中心軸の傾斜を、反射型光変調装置の光入射面に入射する光の傾斜に応じて調整するようにすれば、照明領域の形状に発生する歪みやピントずれを、比較的容易に抑制することが可能となる。なお、レンズ群に含まれるレンズは、１枚であっても複数枚であってもよい。
【００５３】
上記発明のプロジェクタにおいて、
さらに、前記インテグレータロッドの光射出面に近接して配置されたカラーホイールを備え、
前記インテグレータロッドの光入射面には、前記光源装置から射出される集光光の中心軸を略中心とする開口部と、前記開口部の外周側に位置し、前記インテグレータロッド内の前記光射出面側から前記光入射面側に向かって進む光を反射する反射面とを有する反射ミラーが形成されており、
前記カラーホイールは、所望の色光を透過し他の色光を反射する反射型色フィルタが、前記インテグレータロッドから射出された光を複数の色光に区分して透過するようにスパイラル状に複数形成され、前記カラーホイールが前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に略平行な回転軸を中心に回転することにより、前記カラーホイールを透過する光に含まれる複数の色光の区分領域が循環的に変化するように構成されていることが好ましい。
【００５４】
上記構成にすれば、ＳＣＲ技術を利用したプロジェクタを構成することができる。ここで、上述したように、ＳＣＲ技術を利用したプロジェクタにおいては、反射型光変調装置の照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制して、カラーホイールを通過した光に含まれる複数の色光の区分領域の境界線を、高精度に結像させることが望まれている。従って、上記構成のＳＣＲ技術を利用したプロジェクタにおいて、リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を、インテグレータ光学系から射出される光の中心軸に対して傾斜するように配置すれば、照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制して、照明領域の像を高精度に結像させることができるので、その効果はより大きい。
【００５５】
【発明の実施の形態】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の実施例に係るプロジェクタを示す概略平面図である。プロジェクタ１０００Ａは、従来例で説明したＳＣＲプロジェクタ１０００のリレー光学系４００をリレー光学系４００Ａに置き換えた点を除いて同じ構成を有している。なお、反射ミラー５００を除く各構成要素１００，２００，３００，４００Ａ，６００，７００，８００は、ＳＣＲプロジェクタに最低限必要な構成要素を示しており、各構成要素間に反射ミラーやレンズ等の種々の光学要素を適宜配置することが可能である。各構成要素の機能は従来例と全く同じであるので、以下では、図２および図３を用いてリレー光学系４００Ａについて特に説明を加える。
【００５６】
図２は、ＳＣＲプロジェクタ１０００Ａの一部を、リレー光学系４００Ａを中心に拡大して示す概略平面図であり、図３は、図２のリレー光学系４００Ａを光の進行方向に向かって右側から見た概略側面図である。ここで、図２および図３は、説明を容易にするため、反射ミラー５００を円板状に簡略化した形状で表すとともに、反射を無視して示している。また、ＳＣＲホイール３００も、円板状に簡略化した形状で示している。
【００５７】
図２におけるＤＭＤ７００は、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘが紙面に平行で、ＤＭＤ７００の略矩形状の光入射面７０２の四辺のうち、比較的長い二辺が紙面に平行となるように配置された状態を示している。なお、比較的長い二辺の対向する方向（図２の紙面に垂直な方向）を上下方向とし、紙面表側を上側と規定する。
【００５８】
また、図２および図３では、各レンズの曲面をわかり易くするために、補助線（レンズの中心軸から放射状に伸びる線および曲面の高さを表す閉曲線（いわゆる等高線））を付加して示している。
【００５９】
リレー光学系４００Ａは、２つのレンズ群４１０，４２０を備えている。第１のレンズ群４１０と第２のレンズ群４２０のうち、第１のレンズ群４１０は、負のレンズパワーを有する１つのメニスカス凹レンズで構成されている。第２のレンズ群４２０は、ＳＣＲホイール３００側から順に配列される、正のレンズパワーを有する２つのメニスカス凸レンズ４２２，４２４と、両凹レンズ４２６と、両凸レンズ４２８とで構成されている。
【００６０】
リレー光学系４００Ａは、ＳＣＲインテグレータ２００（図１）の光射出面２０４における光の像を、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を少なくとも含む領域上で照明領域として結像させる。リレー光学系４００Ａに含まれる２つのレンズ群のうち、第２のレンズ群４２０が、主に、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４における光の像を、照明領域として結像させるための結像機能を司る。一方、第１のレンズ群４１０は、主に、ＤＭＤ７００を照明する光の傾斜に起因して発生する、照明領域として結像される光の像（照明領域の像）の歪みやピントずれを抑制するための補償機能を司る。この補償は、ＤＭＤ７００の光入射面７０２から、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する光の中心軸の傾斜状態に応じて、メニスカス凹レンズ４１０の中心軸４１０ａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光の中心軸に対して傾斜させることにより行われる。なお、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光の中心軸は、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４に垂直な中心軸２００ａｘに等しいので、以下では、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光の中心軸の符号を２００ａｘとして説明する場合もある。
【００６１】
図２および図３の例では、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して、右斜め下方向から光を入射させており、これに応じて、第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０は、その中心軸４１０ａｘが、ＳＣＲインテグレータ２００から射出される光の中心軸２００ａｘに対して、光の進行方向に向かって左斜め上方向に傾斜するように配置されている。
【００６２】
以上のように、本実施例のＳＣＲプロジェクタ１０００Ａにおいては、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光の中心軸が、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する場合において、リレー光学系４００Ａの第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０の中心軸４１０ａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００から射出される光の中心軸２００ａｘに対して傾斜させて配置している。これにより、光入射面７０２に入射する光の傾斜に応じて、メニスカス凹レンズ４１０の中心軸４１０ａｘを傾斜させれば、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制することができる。この結果、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能となる。また、カラーホイールを通過した光に含まれる複数の色光の区分領域の境界線を含む照明領域の像を高精度に結像させて、表示画像の品質を高めることが可能となる。
【００６３】
Ｂ．変形例：
なお、本発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６４】
Ｂ１．変形例１：
図４は、変形例としてのプロジェクタ１０００Ｂの一部を、リレー光学系４００Ｂを中心に拡大して示す概略平面図である。図４は、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して左斜め下方向から光を入射させる場合におけるリレー光学系４００Ｂを示している。
【００６５】
なお、この変形例におけるＳＣＲプロジェクタ１０００Ｂは、上記ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して入射する光の傾斜方向に応じて、反射ミラーの配置や反射射方向、およびリレー光学系の構成が変更されている点を除いて、上記実施例のプロジェクタ１０００Ａ（図１）と同じであるので、全体の図示および説明を省略する。
【００６６】
また、図４のリレー光学系４００Ｂを光の進行方向に向かって左側からみた概略側面図が、光の進行方向が反対となる点を除いて図３と同じであるので、この側面図の図示も省略する。
【００６７】
図４は、図２と同様に、説明を容易にするため、反射ミラー５００を円板状に簡略化した形状で表すとともに、反射を無視して示している。また、カラーホイール３００も、円板状に簡略化した形状で示している。
【００６８】
また、図４では、各レンズの曲面をわかり易くするために、補助線（レンズの中心軸から放射状に伸びる線および曲面の高さを表す閉曲線（いわゆる等高線））を付加して示している。
【００６９】
図４におけるＤＭＤ７００も、図２と同様に、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘが紙面に平行で、ＤＭＤ７００の略矩形状の光入射面７０２の四辺のうち、比較的長い二辺が紙面に平行となるように配置された状態を示している。ただし、本例におけるＤＭＤ７００は、図２におけるＤＭＤ７００の上下を１８０度反転させた状態で配置したものである。なお、本例においても、比較的長い二辺の対向する方向（図４の紙面に垂直な方向）を上下方向とし、紙面表側を上側と規定する。
【００７０】
ここで、図２におけるＤＭＤ７００の上下を反転させて配置した場合には、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して、右斜め下方向あるいは左斜め上方向からではなく、左斜め下方向あるいは右斜め上方向から光を入射させる必要がある。すなわち、本例のＳＣＲプロジェクタ１０００Ｂにおけるリレー光学系４００Ｂ（図４）は、図２におけるＤＭＤ７００の上下を反転させて、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して左斜め下方向から光を入射させる場合の構成を示している。
【００７１】
このリレー光学系４００Ｂは、図２のリレー光学系４００Ａと比較すればわかるように、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して左右対称に配置されている点を除いてリレー光学系４００Ａと全く同じである。すなわち、リレー光学系４００Ｂは、リレー光学系４００Ａの第１のレンズ群４１０および第２のレンズ群４２０と左右対称な第１のレンズ群４１０Ｂおよび第２のレンズ群４２０Ｂを備えている。
【００７２】
第２のレンズ群４２０Ｂは、リレー光学系４００Ａの第２のレンズ群４２０を構成する２つのメニスカス凸レンズ４２２，４２４と、両凹レンズ４２６と、両凸レンズ４２８と、左右対称な２つのメニスカス凸レンズ４２２Ｂ，４２４Ｂと、両凹レンズ４２６Ｂと、両凸レンズ４２８Ｂを備えている。
【００７３】
また、第１のレンズ群４１０Ｂは、リレー光学系４００Ａの第１のレンズ群４１０であるメニスカス凹レンズと左右対対称なメニスカス凹レンズを備えている。さらに、第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０Ｂは、その中心軸４１０Ｂａｘがリレー光学系４００の第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０の中心軸４１０ａｘと左右対称となるように配置されている。具体的には、第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０Ｂの中心軸４１０Ｂａｘは、ＳＣＲインテグレータの光射出面２０４から射出される光の中心軸２００ａｘに対して、光の進行方向に向かって右斜め上方向に傾斜するように配置されている。
【００７４】
リレー光学系４００Ｂを有する本変形例のＳＣＲプロジェクタ１０００Ｂにおいても、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光の中心軸が、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する場合において、リレー光学系４００Ｂの第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０Ｂの中心軸４１０Ｂａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００から射出される光の中心軸２００ａｘに対して傾斜させて配置している。これにより、光入射面７０２に入射する光の傾斜に応じて、メニスカス凹レンズ４１０Ｂの中心軸４１０Ｂａｘを傾斜させれば、光入射面７０２を照明する照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制することができる。この結果、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能となる。また、カラーホイールを通過した光に含まれる複数の色光の区分領域の境界線を含む照明領域の像を高精度に結像させて、表示画像の品質を高めることが可能となる。
【００７５】
なお、図２および図４では、説明を容易にするために、反射ミラー５００における反射を無視して示している。このため、上記説明では、本変形例のリレー光学系４００Ｂ（図４）が、実施例のリレー光学系４００Ａ（図２）とＤＭＤ７００の光入射面に垂直な中心軸７００ａｘに対して左右方向で対称であるとして説明している。しかしながら、実際に反射ミラー５００を備えている場合、ＤＭＤ７００の光入射面に垂直な中心軸７００ａｘに対し左右方向で対称とはならない。反射ミラー５００を備える実際の場合には、図１に示した光源装置１００から反射ミラー５００までのシステム光軸１０００ａｘ、あるいは、ＳＣＲインテグレータ２００から射出面２０４に垂直な中心軸２００ａｘ（光射出面２０４から射出される光の中心軸）に対して左右方向で対称となるように配置される。
【００７６】
Ｂ２．変形例２：
図５は、他の変形例としてのプロジェクタ１０００Ｃの一部を、リレー光学系４００Ｃを中心に拡大して示す概略平面図であり、図６は、図５のリレー光学系４００Ｃを光の進行方向に向かって右側から見た概略側面図である。なお、この変形例におけるＳＣＲプロジェクタ１０００Ｃは、リレー光学系の構成が変更されている点を除いて、上記実施例のプロジェクタ１０００Ａ（図１）と同じであるので、全体の図示および説明を省略する。
【００７７】
図５および図６も、図２および図３と同様に、説明を容易にするため、反射ミラー５００を円板状に簡略化した形状で表すとともに、反射を無視して示している。また、カラーホイール３００も、円板状に簡略化した形状で示している。
【００７８】
また、図５および図６では、図２および図３と同様に、各レンズの曲面をわかり易くするために、補助線（レンズの中心軸から放射状に伸びる線および曲面の高さを表す閉曲線（いわゆる等高線））を付加して示している。
【００７９】
図５におけるＤＭＤ７００も、図２と同様に、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘが紙面に平行で、ＤＭＤ７００の略矩形状の光入射面７０２の四辺のうち、比較的長い二辺が紙面に平行となるように配置された状態を示している。なお、本例においても、比較的長い二辺の対向する方向（図５の紙面に垂直な方向）を上下方向とし、紙面表側を上側と規定する。
【００８０】
このリレー光学系４００Ｃは、実施例のリレー光学系４００Ａ（図２および図３）と同様に、第１のレンズ群４１０Ｃと、第２のレンズ群４２０Ｃとを備えている。第１のレンズ群４１０Ｃは、ＳＣＲホイール３００側から順に配列される、正のレンズパワーを有するメニスカス凸レンズ９１２と負のレンズパワーを有するメニスカス凹レンズ９１４とで構成されている。第２のレンズ群４２０Ｃは、ＳＣＲホイール３００側から順に配列される、２つの両凸レンズ９２２，９２４と、メニスカス凸レンズ９２６と、両凹レンズ９２８と、両凸レンズ９３０と、メニスカス凸レンズ９３２とで構成されている。
【００８１】
第２のレンズ群４２０Ｃは、実施例のリレー光学系４００Ａにおける第２のレンズ群４２０と同様に、主に、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４の光の像を、照明領域として結像させるための結像機能を司る。第１のレンズ群４１０Ｃは、実施例のリレー光学系４００Ａにおける第１のレンズ群４１０と同様に、主に、ＤＭＤ７００を照明する光の傾斜によって、照明領域として結像される光の像（照明領域の像）に発生する歪みやピントずれを抑制するための補償機能を司る。この補償は、同様に、ＤＭＤ７００の光入射面７０２から、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する光の中心軸の傾斜状態に応じて、第１のレンズ群４１０Ｃの中心軸４１０Ｃａｘ、すなわち、メニスカス凸レンズ９１２の中心軸９１２ａｘおよびメニスカス凹レンズ９１４の中心軸９１４ａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光の中心軸２００ａｘに対して傾斜させることにより行われる。
【００８２】
リレー光学系４００Ｃを有する本変形例のＳＣＲプロジェクタ１０００Ｃにおいても、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光の中心軸が、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する場合において、リレー光学系４００Ｃの第１のレンズ群４１０Ｃの中心軸４１０Ｃａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００から射出される光の中心軸２００ａｘに対して傾斜させて配置している。これにより、光入射面７０２に入射する光の傾斜に応じて、第１のレンズ群４１０Ｃの中心軸４１０Ｃａｘを傾斜させれば、光入射面７０２を照明する照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制することができる。この結果、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能となる。また、カラーホイールを通過した光に含まれる複数の色光の区分領域の境界線を含む照明領域の像を高精度に結像させて、表示画像の品質を高めることが可能となる。
【００８３】
なお、本変形例では、実施例と同様に、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して右斜め下方向から光を入射させる場合の例を示しているが、変形例１と同様に、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して左斜め下方向から光を入射させるようにすることも可能である。
【００８４】
Ｂ３．変形例３：
リレー光学系を構成する第２のレンズ群の構成は、上述の実施例や変形例に限定されるものではなく、主に結像機能を司ることが可能なものであれば、構成するレンズの枚数や、レンズの種類、レンズの組み合わせは、どのようなものであってもよい。また、第１のレンズ群の構成も、主に補償機能を司ることが可能なものであれば、構成するレンズの枚数や、レンズの種類、レンズの組み合わせは、どのようなものであってもよい。
【００８５】
Ｂ４．変形例４：
【００８６】
上記実施例や変形例では、リレー光学系を、第１のレンズ群と、第２のレンズ群で構成し、インテグレータロッドに最も近い第１のレンズ群に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を傾斜させて、照明領域の像に発生する歪みやピントずれを補償する場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、第２のレンズ群に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を傾斜させるようにしてもよい。すなわち、リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を傾斜させて、ＤＭＤを照明する光の傾斜によって発生する、照明領域の像の歪みやピントずれを抑制するようにすればよい。
【００８７】
ただし、インテグレータロッドに最も近い第１のレンズ群に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を傾斜させるほうが、ＤＭＤを照明する光の傾斜によって発生する照明領域の像の歪みやピントずれを比較的容易に抑制することが可能である。
【００８８】
Ｂ５．変形例５：
上記実施例や変形例では、リレー光学系を２群のレンズ群で構成する例を示しているが、これに限定されるものではなく、３群以上のレンズ群を有する構成としてもよい。
【００８９】
Ｂ６．変形例６：
上記実施例や変形例では、反射型光変調装置としてＤＭＤを備えているプロジェクタを例に説明しているが、例えば、１つの反射型液晶パネルを備えるプロジェクタにも本発明を適用することが可能であり、種々の反射型変調装置を利用したプロジェクタにも本発明を適用することが可能である。
【００９０】
Ｂ７．変形例７：
上記実施例や変形例では、ＳＣＲ技術を利用したプロジェクタを例に説明しているが、これを利用しないプロジェクタにも本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るプロジェクタを示す概略平面図である。
【図２】ＳＣＲプロジェクタ１０００Ａの一部を、リレー光学系４００Ａを中心に拡大して示す概略平面図である。
【図３】図２のリレー光学系４００Ａを光の進行方向に向かって右側から見た概略側面図である。
【図４】変形例としてのプロジェクタ１０００Ｂの一部を、リレー光学系４００Ｂを中心に拡大して示す概略平面図である。
【図５】他の変形例としてのプロジェクタ１０００Ｃの一部を、リレー光学系４００Ｃを中心に拡大して示す概略平面図である。
【図６】図５のリレー光学系４００Ｃを光の進行方向に向かって右側から見た概略側面図である。
【図７】ＳＣＲ技術を用いたプロジェクタの要部を示す概略平面図である。
【図８】ＳＣＲインテグレータ２００を示す説明図である。
【図９】ＳＣＲホイール３００を示す説明図である。
【図１０】ＳＣＲホイール３００で反射された光について示す説明図である。
【図１１】ＳＣＲホイール３００を通過した光の像を模式的に示す説明図である。
【図１２】ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する実際の照明領域ＬＡを示す説明図である。
【図１３】照明領域ＬＡの像に歪みやピントずれが発生する場合における問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１０００…プロジェクタ（ＳＣＲプロジェクタ）
１０００Ａ…プロジェクタ（ＳＣＲプロジェクタ）
１０００Ｂ…プロジェクタ（ＳＣＲプロジェクタ）
１０００Ｃ…プロジェクタ（ＳＣＲプロジェクタ）
１０００ａｘ…システム光軸
１００…光源装置
１１０…楕円リフレクタ
１２０…光源ランプ
２００…ＳＣＲインテグレータ（ＳＣＲ用のインテグレータロッド）
２００ａｘ…中心軸
２０２…光入射面
２０４…光射出面
２０６…反射ミラー
３００…ＳＣＲホイール（ＳＣＲ用のカラーホイール）
３１０…フィルタ面
３１０Ｒ…Ｒ光透過フィルタ
３１０Ｇ…Ｇ光透過フィルタ
３１０Ｂ…Ｂ光透過フィルタ
３２０…回転軸
４００…リレー光学系
５００…反射ミラー
６００…フィールドレンズ
７００…ＤＭＤ
７００ａｘ…中心軸
７０２…光入射面
８００…投写レンズ（投写光学系）
４００Ａ…リレー光学系
４１０…第１のレンズ群（メニスカス凹レンズ）
４１０ａｘ…中心軸
４２０…第２のレンズ群
４２２，４２４…メニスカス凸レンズ
４２６…両凹レンズ
４２８…両凸レンズ
４００Ｂ…リレー光学系
４１０Ｂ…第１のレンズ群（メニスカス凹レンズ）
４１０Ｂａｘ…中心軸
４２０Ｂ…第２のレンズ群
４２２Ｂ，４２４Ｂ…メニスカス凸レンズ
４２６Ｂ…両凹レンズ
４２８Ｂ…両凸レンズ
４００Ｃ…リレー光学系
４１０Ｃ…第１のレンズ群
４１０Ｃａｘ…中心軸
９１２…メニスカス凸レンズ
９１２ａｘ…中心軸
９１４…メニスカス凹レンズ
９１４ａｘ…中心軸
４２０Ｃ…第２のレンズ群
９２２，９２４…両凸レンズ
９２６…メニスカス凸レンズ
９２８…両凹レンズ
９３０…両凸レンズ
９３２…メニスカス凸レンズ
【発明の属する技術分野】
この発明は、画像を投写表示するプロジェクタ（投写型表示装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プロジェクタでは、光源装置から射出された光（照明光）によって、光変調装置（電気光学装置とも呼ぶ）の光入射面（光照射面とも呼ぶ）が照明される。光変調装置の光入射面から入射した光は、画像信号（画像情報）に応じて変調され、光変調装置から画像を表す画像光として射出される。そして、光変調装置から射出された画像光を、投写光学系を介してスクリーン上に投写することにより画像が表示される。
【０００３】
光変調装置としては、変調した画像光が反射光として光入射面から射出するタイプの反射型光変調装置と、変調した画像光が透過光として光入射面と反対側の光射出面から射出するタイプの透過型光変調装置とがある。反射型光変調装置の例としては、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ、ＴＩ社の商標）のようなマイクロミラー型光変調装置や、反射型液晶パネル等があげられる。透過型光変調装置の例としては、透過型液晶パネルがあげられる。なお、ＤＭＤは、液晶パネルに比べて光照射面に照射された光の利用効率が高い。
【０００４】
１つの光変調装置を利用するプロジェクタ（「単板式プロジェクタ」とも呼ばれる。）では、例えば、次のようにしてカラー表示を実現することができる。すなわち、照明光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色に対応する３つの色フィルタを有するカラーホイールに入射させて、照明光に含まれるＲＧＢ３原色の光を順に循環的に透過して射出させる。光変調装置の光入射面には、カラーホイールから射出された３原色の光が順に照射される。光変調装置では、光入射面から順に入射する光を、その光の色に対応する色信号に基づいて変調することにより、それぞれの色信号に対応する色成分の画像光を生成する。生成された各色の画像光の表す画像（以下、「色成分画像」とも呼ぶ。）を順に投写する。順に投写された３つの色成分画像は、人間の目の残像効果によって合成されて１つのカラー画像として見えることになる。
【０００５】
なお、このように、ＲＧＢ３原色の光に対応する色成分画像を順に表示させることによるカラー画像の表示を、「時分割表示」あるいは「フィールドシーケンシャル表示」とも呼ぶ。
【０００６】
ここで、上記フィールドシーケンシャル表示の場合、カラーホイールを透過できない色の光が無駄となる。例えば、Ｒ光が透過されるときにはＧ光及びＢ光が、Ｇ光が透過されるときにはＢ光及びＲ光が、Ｂ光が透過されるときにはＲ光及びＧ光が無駄になる。このため、光源装置から射出された光が照明光として十分に利用されず利用効率の点で問題がある。
【０００７】
このような問題を解決して光の利用効率を向上させる方法が、ＳＯＣＩＥＴＹ ＦＯＲ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹ ２００１ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ・Ｖｏｌｕｍｅ ＸＸＸＩＩ（ｐａｇｅ １０７６ ）に記載されたＳｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｃａｐｔｕｒｅａｎｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ： Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｓｃｒｏｌｌｉｎｇ Ｃｏｌｏｒ（Ｄ． Ｓｃｏｔｔ Ｄｅｗａｌｄ， Ｓｔｅｖｅｎ Ｍ． Ｐｅｎｎ， ａｎｄ Ｍｉｃｈａｅｌ Ｄａｖｉｓ）で提案されている。
【０００８】
図７は、上記文献において説明されているＳＣＲ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｃｏｌｏｒ Ｒｅｃａｐｔｕｒｅ）技術を用いたプロジェクタの要部を示す概略平面図である。このプロジェクタ１０００（以下、「ＳＣＲプロジェクタ」と呼ぶ。）は、光源装置１００と、ＳＣＲ用のインテグレータロッド２００（以下、「ＳＣＲインテグレータ」と呼ぶ。）と、ＳＣＲ用のカラーホイール３００（以下、「ＳＣＲホイール」と呼ぶ。）と、リレー光学系４００と、反射ミラー５００と、フィールドレンズ６００と、ＤＭＤ７００と、投写レンズ（投写光学系）８００とを、システム光軸１０００ａｘに沿って順に配置して構成されている。
【０００９】
光源装置１００から射出された光は、ＳＣＲインテグレータ２００の光入射面２０２から内部に効率よく入射するように、システム光軸１０００ａｘ上の光入射面２０２上でほぼ集束するような集光光とされる。具体的には、光源装置１１０は、回転楕円面形状の反射面を有する楕円リフレクタ１１０と、メタルハライドランプや高圧水銀灯などの高圧放電灯が利用される光源ランプ１２０とで構成される。光源ランプ１２０は、楕円リフレクタ１１０の第１焦点Ｆ１に配置され、ＳＣＲインテグレータ２００は、その光入射面２０２の中心が楕円リフレクタ１１０の第２焦点Ｆ２となるように配置される。このような構成とすることにより、光源装置１００は、システム光軸１０００ａｘ上の光入射面２０２上でほぼ集束する集光光を射出することができる。なお、光源装置としては、回転放物面形状の反射面を有するリフレクタを用いたものを用いるようにしてもよい。ただし、この場合、射出される光が略平行な光となるため、光を集光するためにレンズを用いる必要がある。
【００１０】
なお、光源ランプ１２０のアーク像の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）をＤＡとし、ＳＣＲインテグレータ２００の光入射面上に結像される像（以下、「２次光源像」と呼ぶ）の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）をＤＳＰとし、楕円リフレクタ１１０の第１および第２焦点距離をｆ１，ｆ２とすると、２次光源像の大きさＤＳＰは、以下の式で表される。
【００１１】
ＤＳＰ＝ＤＡ・ｆ２／ｆ１ …（１）
【００１２】
上記（１）式からわかるように、第１焦点距離ｆ１または第２焦点距離ｆ２の異なる楕円リフレクタを適宜利用することにより、２次光源像の大きさを調整することが可能である。
【００１３】
ＳＣＲインテグレータ２００の光入射面２０２から内部に入射した光は、内部で反射しながら光射出面２０４から射出する。ＳＣＲインテグレータ２００は、内部で反射を繰り返すことにより、光入射面２０２から入射した光の照度分布が一様でない場合においても、照度分布が一様な光に変換して光射出面から射出する機能を有している。
【００１４】
図８は、ＳＣＲインテグレータ２００を示す説明図である。図８（Ｂ）はＳＣＲインテグレータ２００の平面図を示し、図８（Ａ）は光入射面２０２側の側面図を示し、図８（Ｃ）は光射出面２０４側の側面図を示している。ＳＣＲインテグレータ２００は、光入射面２０２および光射出面２０４が略矩形状の輪郭を有する四角柱状の透光性ロッドである。本例では、透光性光射出面２０４の輪郭形状は、通常、ＤＭＤ７００の光入射面を照明する光の照明効率を考慮して、この光入射面に相似な形状とされる。例えば、ＤＭＤ７００の光入射面のアスペクト比（縦横比）は、約４：３あるいは約１６：９であるので、光射出面２０４の輪郭形状も同様に約４：３あるいは約１６：９となるように構成されている。
【００１５】
なお、このＳＣＲインテグレータとして、内部全体が透光性部材で形成された透光性ロッドを用いる必要は必ずしもなく、ライトトンネルと呼ばれる４つの側面の内側が反射面で覆われた中空のインテグレータロッドを用いることも可能である。すなわち、このＳＣＲインテグレータとしては、光入射面から入射した光の照度分布が一様でない場合においても、その光の照度分布を一様な光に変換して光射出面から射出する機能を有しているロッドであればよい。
【００１６】
なお、ＳＣＲインテグレータ２００は、光入射面２０２に垂直な中心軸２００ａｘがシステム光軸１０００ａｘに一致するように配置されている。
【００１７】
ＳＣＲインテグレータ２００の光入射面２０２上には、光入射面２０２と接する側を反射面とする反射ミラー２０６が形成されている。この反射ミラー２０６には、光入射面２０２に垂直な中心軸２００ａｘを中心とする円系の開口部２０６ａが形成されている。開口部２０６ａを通過する光のみが光入射面２０２からＳＣＲインテグレータ２００の内部に入射可能である。
【００１８】
従って、上記（１）式で表される２次光源像の大きさＤＳＰは、開口部２０６ａを効率良く通過して光入射面２０２からＳＣＲインテグレータ２００に入射するように、開口部２０６ａの大きさよりも小さくなるように設定されることが好ましい。なお、反射ミラー２０６における光の反射機能については、後でさらに説明する。
【００１９】
開口部２０６ａの大きさは、光源装置１００からＳＣＲインテグレータ２００内に入射させる光の入射効率と、後述する反射ミラー２０６における光の反射効率とを考慮して適宜設定される。通常、開口部２０６ａの開口径は、反射ミラー２０６の長手方向の大きさに対して１／３程度の大きさに設定される。
【００２０】
反射ミラー２０６は、開口部２０６ａに対応する部分を除く光入射面２０２上にアルミニウム膜、銀膜等を形成することにより形成される。また、誘電体多層膜（コールドミラー等）を蒸着することによっても形成可能である。また、ＥＳＲフィルム（３Ｍ社製）を貼り付けることによっても形成可能である。なお、平板状の透明体（例えばガラス板）にアルミニウム膜、銀膜、誘電体多層膜、ＥＳＲフィルム等を選択的に形成したものを、光入射面２０２に近接配置したり、貼り合わせたりすることも可能である。
【００２１】
図７のＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出された光は、ＳＣＲホイール３００に入射する。
【００２２】
図９は、ＳＣＲホイール３００を示す説明図である。ＳＣＲホイール３００は、回転軸３２０を中心に図示しないモータによって回転可能に構成された円板状のフィルタ面３１０を有している。フィルタ面３１０には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの色フィルタの境界線（図中実線で示す曲線）が、フィルタ面３１０上における回転軸３２０上の中心点を中心にアルキメデスのスパイラルを形成するように配列形成されている。Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの色フィルタは、それぞれ対応する色光を透過し、他の色光を反射するフィルタである。これらの色フィルタは、それぞれ対応するダイクロイック膜をフィルタ面３１０上にコーティングすることにより形成される。
【００２３】
ＳＣＲホイール３００は、フィルタ面３１０がＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４に平行に近接配置される。
【００２４】
ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光は、図９に破線で示したように、ある時間タイミングにおいて複数の色フィルタに入射し、それぞれ対応する色光のみを透過し、他の色光を反射する。
【００２５】
図１０は、ＳＣＲホイール３００で反射された光について示す説明図である。例えば、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出されてＳＣＲホイール３００のフィルタ面３１０上に形成されたＲ光透過フィルタ３１０Ｒに入射した光のうち、Ｒ光は透過され、Ｇ光およびＢ光は反射されて光射出面２０４からＳＣＲインテグレータ２００の内部に再び入射する。
【００２６】
この反射されたＧ光およびＢ光（以下、「ＧＢ光」と呼ぶ。）は、ＳＣＲインテグレータ２００の内部で反射を繰り返しながら光入射面２０２の方向へ進む。光入射面２０２上には、反射ミラー２０６が形成されているので、光入射面２０２に到達したＧＢ光は、反射ミラー２０６の開口部２０６ａを通過する一部のＧＢ光を除いて反射ミラー２０６で反射される。
【００２７】
反射ミラー２０６で反射されたＧＢ光はＳＣＲインテグレータ２００の内部を反射しながら光射出面２０４の方向へ進み、光射出面２０４から射出されて、再度ＳＣＲホイール３００に入射する。再度ＳＣＲホイール３００に入射したＧＢ光が、透過可能な色フィルタ、例えば、Ｇ光ならばＧ光透過フィルタ３１０Ｇ、Ｂ光ならばＢ光透過フィルタ３１０Ｂに入射した場合には、ＳＣＲホイール３００を通過して照明光として利用可能となる、一方、再度ＳＣＲホイール３００に入射したＧＢ光が、透過不可のフィルタ、すなわち、Ｒ光透過フィルタ３１０Ｒに入射した場合には、再び反射されて、透過可能なフィルタに入射して有効な光として利用されるまでＳＣＲインテグレータ２００内を繰り返し往復することになる。
【００２８】
なお、上述の説明は最初にＲ光フィルタ３１０Ｒに入射する光の場合を例に説明しているが、他のＧ光透過フィルタ３１０ＧあるいはＢ光透過フィルタ３１０Ｂに最初に入射する光においても同様である。
【００２９】
以上説明したように、ＳＣＲプロジェクタ１０００では、ＳＣＲホイール３００で反射されて有効に利用されなかった光を再利用することが可能となる。従って、フィールドシーケンシャル表示において発生していたカラーホイールによる光の無駄を抑制して、光源装置１００から射出された光を効率良く利用することが可能である。なお、このように光を再利用する技術を、「ＳＣＲ技術」と呼んでいる。
【００３０】
図７のリレー光学系４００は、ＳＣＲホイール３００を通過したＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４における光の像を、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を少なくとも含む領域上で所定の結像倍率で結像する機能を有しており、少なくとも１以上のレンズにより構成することができる。なお、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を少なくとも含む領域上で結像された光の像の領域が照明領域に相当する。なお、ＳＣＲホイール３００のフィルタ面３１０はＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４に近接配置されているので、リレー光学系４００は、ＳＣＲホイール３００を通過した光の像を所定の結像倍率で結像すると考えてもよい。なお、照明領域として結像される像（以下、「照明領域の像」とも呼ぶ。）の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）ＤＡは、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）をＤＩとし、結像倍率をｋｓとすると、以下の式で表される。
【００３１】
ＤＡ＝ＤＩ・ｋｓ …（２）
【００３２】
なお、所定の結像倍率ｋｓは、ＤＭＤ７００の光照射面を効率よく照明するように、照明領域の像の大きさ（横方向または縦方向の大きさ）ＤＡが光入射面７０２の大きさにほぼ等しくなるように設定される。通常、結像倍率ｋｓは、約１．５倍〜約２．５倍の範囲で設定される。
【００３３】
反射ミラー５００は、リレー光学系４００から射出された光がフィールドレンズ６００を介してＤＭＤ７００に入射するように反射する。
【００３４】
ＤＭＤ７００は、光入射面に入射する光を、与えられた画像信号（画像情報）に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像光を投写レンズ８００の方向に射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置（マイクロミラー型光変調装置）である。ＤＭＤ７００の光入射面７０２から射出される画像光は、フィールドレンズ６００及び投写レンズ８００を介して投写される。これにより、画像光の表す画像が投写表示される。
【００３５】
なお、反射ミラー５００は、反射ミラー５００からＤＭＤ７００までのシステム光軸１０００ａｘが、ＤＭＤ７００の上述の反射方向を制御する機能上の制約のために、ＤＭＤ７００から投写レンズ８００までのシステム光軸１０００ａｘ（ＤＭＤ７００の光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに一致する軸である）に対して所定の傾きを有するように配置されている。ただし、反射ミラー５００は、光源装置１００からリレー光学系４００までの光学系の配置によっては、省略することも可能である。また、反射ミラー５００は、必ずしも１枚である必要はなく、複数枚の反射ミラーを組み合わせて構成することも可能である。
【００３６】
ここで、「ＤＭＤ７００の光入射面７０２」は、照射された光を画像光として利用可能な領域、すなわち、上述の各画素に対応するマイクロミラーが形成されている領域を示す。
【００３７】
また、「所定の傾き」は、利用するデバイスに応じて適宜決定される。例えば、ＤＭＤ７００は、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘが紙面に平行で、ＤＭＤ７００の略矩形状の光入射面７０２の四辺のうち、比較的長い二辺が紙面に平行となるように配置されているとする。また、比較的長い二辺の対向する方向（図７の紙面に垂直な方向）を上下方向とし、紙面表側を上側と規定する。この場合において、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して、右斜め下方向あるいは左斜め上方向から光を入射させる必要がある。例えば、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に平行な平面に投影した光の中心軸が、光入射面７０２の中心に向かって右斜め下４５度側から入射するように傾斜し、かつ、この光の中心軸と光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘとを含む平面内で、中心軸７００ａｘに対して約２４度下側から光入射面７０２の中心に向かって入射するように設定して、右斜め下方向から光を入射させる。
【００３８】
ところで、図１１は、ＳＣＲホイール３００を通過した光の像を模式的に示す説明図である。ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光は、図９に破線で示したように、あるタイミングにおいて複数の色フィルタに入射する。従って、ＳＣＲホイール３００を通過した光は、図１１に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの複数の色光の領域に区分される。また、ＳＣＲホイール３００の回転に応じて、各色フィルタの境界は放射方向に移動するので、これに応じて、ＳＣＲホイール３００を通過した光のＲ，Ｇ，Ｂの複数の色光に区分されている領域のパターンは、例えば、図１１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、例えば、表示タイミングＴ＝０における状態から、表示タイミングＴ＝１における状態へと変化する。なお、表示タイミングとは、表示画像のデータを更新する単位時間を示している。
【００３９】
従って、ある表示タイミングにおいて、ＤＭＤ７００の各画素には、その画素に照射されている光の色に応じた色成分画像に相当する画像信号を供給する必要がある。照明される光の色のパターンは、例えば、ＳＣＲホイールの回転に応じて変化する、ＳＣＲホイール３００上に設けられた図示しない基準点の位置に応じて一義的に決定することが可能である。図示しない画像処理回路では、この基準点の位置を観測することにより対応する光の色のパターン情報を求めて、このパターン情報に応じた画像信号を生成して、ＤＭＤ７００に供給している。
【００４０】
以上のように、ＳＣＲプロジェクタ１０００では、画素ごとに、照射される光の色に応じた色成分画像を表示する。そして、画素ごとに表示された各画素の色成分画像が人間の目の残像効果によって合成されて１つのカラー画像として見えることになる。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
図１２は、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する実際の照明領域ＬＡ（図中一点鎖線で示す領域）を示す説明図である。ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光は、上述したように、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに平行ではなく、右斜め下方向から傾斜して入射する（図中に矢印で示す。）。この場合、リレー光学系４００による光の結像倍率が、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される位置に依存して変化し、図１２に示すようにＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する照明領域ＬＡの像に歪みが発生することになる。また、照明領域ＬＡの像にピントずれ（「ぼやけ」とも言う。）が発生することになる。このような、照明領域の像に歪やピントずれが発生すると、以下に示すような問題が発生する。
【００４２】
図１３は、照明領域ＬＡの像に歪みやピントずれが発生する場合における問題点を示す説明図である。図１３は、ある表示タイミングにおいて、ＤＭＤ７００の各画素に供給される画像信号を対応する色ごとに区分した状態を示している。図中に示す破線は、各画素を照明する光の複数の色光に区分された領域の境界線（以下、「色光境界線」と呼ぶ。）のうち、Ｒ光領域とＢ光領域との色光境界線を示している。図１３（Ａ）に示すように、Ｒ光領域とＢ光領域の色光境界線は、実線で示されたＲの画像領域とＢの画像領域の境界線に一致することが好ましい。しかしながら、照明領域の像に歪が発生すると、図１３（Ｂ）に示すような色光境界線の位置がずれて照明される場合があり、図１３（Ｄ）に示すように、色光境界線が歪んで照明されて、供給されている画像信号の色と照射される光の色とが異なる画素が発生する場合がある。また、照明領域の像にピントずれが発生すると、図１３（Ｃ）に示すように、色光境界線がぼやけて照明される場合があり、供給されている画像信号の色と照射される光の色とが異なる画素が発生する場合がある。以上のように、供給されている画像信号の色と照射される光の色とが異なる画素が発生すると、表示画像の画質の劣化を招くという問題が発生する。
【００４３】
従って、ＳＣＲ技術を用いたプロジェクタでは、ＳＣＲホイールを通過した光の像を反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域上で結像させて光入射面を照明する際に、照明領域の像に発生する歪やピントずれを抑制して、照明領域の像を高精度に結像させることが望まれている。
【００４４】
また、上述のように照明領域の像に歪が発生すると、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光の照明効率が悪くなり、結果として画像の投写効率も悪くなるという問題もある。なお、この画像の投写効率の問題は、ＳＣＲ技術を用いない反射型光変調装置を利用したプロジェクタにおいても、同様に発生する問題である。
【００４５】
従って、反射型光変調装置の光入射面を照明する光の照明効率を向上させるために、照明領域の像に発生する歪を抑制して、照明領域の像を高精度に結像させることが望まれている。
【００４６】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、反射型光変調装置を利用するプロジェクタにおいて、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能な技術を提供することを目的とする。さらに、ＳＣＲ技術を適用したプロジェクタにおいて、照明領域の像を高精度に結像させて、表示画像の品質を高めることが可能な技術を提供することを目的とする。
【００４７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明は、画像を投写するプロジェクタであって、
集光光を射出する光源装置と、
前記集光光が集束する位置近傍に光入射面が位置するように配置され、前記光源装置から射出された光を均一化して射出するためのインテグレータロッドと、
光入射面から入射する光を、与えられた画像信号に応じて反射して画像を表す画像光として射出する反射型光変調装置と、
前記インテグレータロッドの光射出面における光の像を前記反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域で結像させるとともに、前記インテグレータロッドから射出される光を前記反射型光変調装置の光入射面に入射させるためのリレー光学系と、
前記反射型光変調装置から射出される画像光の表す画像を投写する投写光学系と、を備え、
前記反射型光変調装置の光入射面から入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に垂直な中心軸に対して傾斜して入射しており、
前記リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズは、該レンズの中心軸が前記インテグレータロッドから射出される光の中心軸に対して傾斜して配置されていることを特徴とする。
【００４８】
反射型光変調装置の光入射面に垂直な中心軸に対して傾斜して入射する光によって照明される反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域（照明領域）の像には、入射する光の傾斜に応じて歪みやピントずれ等が発生することが一般的である。しかしながら、上記発明のプロジェクタにおいては、リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を、インテグレータロッドから射出される光の中心軸に対して傾斜させて配置しているので、例えば、このレンズの中心軸の傾斜を、反射型光変調装置の光入射面に入射する光の傾斜に応じて設定することにより、照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制することができる。この結果、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能となる。
【００４９】
例えば、上記発明のプロジェクタにおいて、
前記反射型光変調装置の略矩形状の輪郭を有する光入射面の四辺のうち、比較的長い対向する二辺に垂直な方向を上下方向と規定し、
前記反射型光変調装置の光入射面に入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に向かって前記上下方向を基準として右斜め下方向から入射しており、
前記レンズの中心軸は、前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に対して、該光の進行方向に向いて前記上下方向を基準として左斜め上方向に傾斜して配置されていることが好ましい。
【００５０】
あるいは、上記発明のプロジェクタにおいて、
前記反射型光変調装置の略矩形状の輪郭を有する光入射面の四辺のうち、比較的長い対向する二辺に垂直な方向を上下方向と規定し、
前記反射型光変調装置の光入射面に入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に向かって前記上下方向を基準として左斜め下方向から入射しており、
前記レンズの中心軸は、前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に対して、該光の進行方向に向いて前記上下方向を基準として右斜め上方向に傾斜して配置されていることも好ましい。
【００５１】
なお、前記リレー光学系は、前記インテグレータロッドの光射出面における光の像を、前記反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域上で結像するための少なくとも２群のレンズ群を有しており、
前記少なくとも１枚のレンズは、前記少なくとも２群のレンズ群のうち、前記インテグレータロッドに最も近いレンズ群に含まれていることが好ましい。
【００５２】
インテグレータロッドに最も近いレンズ群に含まれている少なくとも１枚のレンズの中心軸の傾斜を、反射型光変調装置の光入射面に入射する光の傾斜に応じて調整するようにすれば、照明領域の形状に発生する歪みやピントずれを、比較的容易に抑制することが可能となる。なお、レンズ群に含まれるレンズは、１枚であっても複数枚であってもよい。
【００５３】
上記発明のプロジェクタにおいて、
さらに、前記インテグレータロッドの光射出面に近接して配置されたカラーホイールを備え、
前記インテグレータロッドの光入射面には、前記光源装置から射出される集光光の中心軸を略中心とする開口部と、前記開口部の外周側に位置し、前記インテグレータロッド内の前記光射出面側から前記光入射面側に向かって進む光を反射する反射面とを有する反射ミラーが形成されており、
前記カラーホイールは、所望の色光を透過し他の色光を反射する反射型色フィルタが、前記インテグレータロッドから射出された光を複数の色光に区分して透過するようにスパイラル状に複数形成され、前記カラーホイールが前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に略平行な回転軸を中心に回転することにより、前記カラーホイールを透過する光に含まれる複数の色光の区分領域が循環的に変化するように構成されていることが好ましい。
【００５４】
上記構成にすれば、ＳＣＲ技術を利用したプロジェクタを構成することができる。ここで、上述したように、ＳＣＲ技術を利用したプロジェクタにおいては、反射型光変調装置の照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制して、カラーホイールを通過した光に含まれる複数の色光の区分領域の境界線を、高精度に結像させることが望まれている。従って、上記構成のＳＣＲ技術を利用したプロジェクタにおいて、リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を、インテグレータ光学系から射出される光の中心軸に対して傾斜するように配置すれば、照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制して、照明領域の像を高精度に結像させることができるので、その効果はより大きい。
【００５５】
【発明の実施の形態】
Ａ．実施例：
図１は、本発明の実施例に係るプロジェクタを示す概略平面図である。プロジェクタ１０００Ａは、従来例で説明したＳＣＲプロジェクタ１０００のリレー光学系４００をリレー光学系４００Ａに置き換えた点を除いて同じ構成を有している。なお、反射ミラー５００を除く各構成要素１００，２００，３００，４００Ａ，６００，７００，８００は、ＳＣＲプロジェクタに最低限必要な構成要素を示しており、各構成要素間に反射ミラーやレンズ等の種々の光学要素を適宜配置することが可能である。各構成要素の機能は従来例と全く同じであるので、以下では、図２および図３を用いてリレー光学系４００Ａについて特に説明を加える。
【００５６】
図２は、ＳＣＲプロジェクタ１０００Ａの一部を、リレー光学系４００Ａを中心に拡大して示す概略平面図であり、図３は、図２のリレー光学系４００Ａを光の進行方向に向かって右側から見た概略側面図である。ここで、図２および図３は、説明を容易にするため、反射ミラー５００を円板状に簡略化した形状で表すとともに、反射を無視して示している。また、ＳＣＲホイール３００も、円板状に簡略化した形状で示している。
【００５７】
図２におけるＤＭＤ７００は、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘが紙面に平行で、ＤＭＤ７００の略矩形状の光入射面７０２の四辺のうち、比較的長い二辺が紙面に平行となるように配置された状態を示している。なお、比較的長い二辺の対向する方向（図２の紙面に垂直な方向）を上下方向とし、紙面表側を上側と規定する。
【００５８】
また、図２および図３では、各レンズの曲面をわかり易くするために、補助線（レンズの中心軸から放射状に伸びる線および曲面の高さを表す閉曲線（いわゆる等高線））を付加して示している。
【００５９】
リレー光学系４００Ａは、２つのレンズ群４１０，４２０を備えている。第１のレンズ群４１０と第２のレンズ群４２０のうち、第１のレンズ群４１０は、負のレンズパワーを有する１つのメニスカス凹レンズで構成されている。第２のレンズ群４２０は、ＳＣＲホイール３００側から順に配列される、正のレンズパワーを有する２つのメニスカス凸レンズ４２２，４２４と、両凹レンズ４２６と、両凸レンズ４２８とで構成されている。
【００６０】
リレー光学系４００Ａは、ＳＣＲインテグレータ２００（図１）の光射出面２０４における光の像を、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を少なくとも含む領域上で照明領域として結像させる。リレー光学系４００Ａに含まれる２つのレンズ群のうち、第２のレンズ群４２０が、主に、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４における光の像を、照明領域として結像させるための結像機能を司る。一方、第１のレンズ群４１０は、主に、ＤＭＤ７００を照明する光の傾斜に起因して発生する、照明領域として結像される光の像（照明領域の像）の歪みやピントずれを抑制するための補償機能を司る。この補償は、ＤＭＤ７００の光入射面７０２から、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する光の中心軸の傾斜状態に応じて、メニスカス凹レンズ４１０の中心軸４１０ａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光の中心軸に対して傾斜させることにより行われる。なお、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光の中心軸は、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４に垂直な中心軸２００ａｘに等しいので、以下では、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光の中心軸の符号を２００ａｘとして説明する場合もある。
【００６１】
図２および図３の例では、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して、右斜め下方向から光を入射させており、これに応じて、第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０は、その中心軸４１０ａｘが、ＳＣＲインテグレータ２００から射出される光の中心軸２００ａｘに対して、光の進行方向に向かって左斜め上方向に傾斜するように配置されている。
【００６２】
以上のように、本実施例のＳＣＲプロジェクタ１０００Ａにおいては、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光の中心軸が、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する場合において、リレー光学系４００Ａの第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０の中心軸４１０ａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００から射出される光の中心軸２００ａｘに対して傾斜させて配置している。これにより、光入射面７０２に入射する光の傾斜に応じて、メニスカス凹レンズ４１０の中心軸４１０ａｘを傾斜させれば、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制することができる。この結果、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能となる。また、カラーホイールを通過した光に含まれる複数の色光の区分領域の境界線を含む照明領域の像を高精度に結像させて、表示画像の品質を高めることが可能となる。
【００６３】
Ｂ．変形例：
なお、本発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６４】
Ｂ１．変形例１：
図４は、変形例としてのプロジェクタ１０００Ｂの一部を、リレー光学系４００Ｂを中心に拡大して示す概略平面図である。図４は、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して左斜め下方向から光を入射させる場合におけるリレー光学系４００Ｂを示している。
【００６５】
なお、この変形例におけるＳＣＲプロジェクタ１０００Ｂは、上記ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して入射する光の傾斜方向に応じて、反射ミラーの配置や反射射方向、およびリレー光学系の構成が変更されている点を除いて、上記実施例のプロジェクタ１０００Ａ（図１）と同じであるので、全体の図示および説明を省略する。
【００６６】
また、図４のリレー光学系４００Ｂを光の進行方向に向かって左側からみた概略側面図が、光の進行方向が反対となる点を除いて図３と同じであるので、この側面図の図示も省略する。
【００６７】
図４は、図２と同様に、説明を容易にするため、反射ミラー５００を円板状に簡略化した形状で表すとともに、反射を無視して示している。また、カラーホイール３００も、円板状に簡略化した形状で示している。
【００６８】
また、図４では、各レンズの曲面をわかり易くするために、補助線（レンズの中心軸から放射状に伸びる線および曲面の高さを表す閉曲線（いわゆる等高線））を付加して示している。
【００６９】
図４におけるＤＭＤ７００も、図２と同様に、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘが紙面に平行で、ＤＭＤ７００の略矩形状の光入射面７０２の四辺のうち、比較的長い二辺が紙面に平行となるように配置された状態を示している。ただし、本例におけるＤＭＤ７００は、図２におけるＤＭＤ７００の上下を１８０度反転させた状態で配置したものである。なお、本例においても、比較的長い二辺の対向する方向（図４の紙面に垂直な方向）を上下方向とし、紙面表側を上側と規定する。
【００７０】
ここで、図２におけるＤＭＤ７００の上下を反転させて配置した場合には、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して、右斜め下方向あるいは左斜め上方向からではなく、左斜め下方向あるいは右斜め上方向から光を入射させる必要がある。すなわち、本例のＳＣＲプロジェクタ１０００Ｂにおけるリレー光学系４００Ｂ（図４）は、図２におけるＤＭＤ７００の上下を反転させて、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して左斜め下方向から光を入射させる場合の構成を示している。
【００７１】
このリレー光学系４００Ｂは、図２のリレー光学系４００Ａと比較すればわかるように、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して左右対称に配置されている点を除いてリレー光学系４００Ａと全く同じである。すなわち、リレー光学系４００Ｂは、リレー光学系４００Ａの第１のレンズ群４１０および第２のレンズ群４２０と左右対称な第１のレンズ群４１０Ｂおよび第２のレンズ群４２０Ｂを備えている。
【００７２】
第２のレンズ群４２０Ｂは、リレー光学系４００Ａの第２のレンズ群４２０を構成する２つのメニスカス凸レンズ４２２，４２４と、両凹レンズ４２６と、両凸レンズ４２８と、左右対称な２つのメニスカス凸レンズ４２２Ｂ，４２４Ｂと、両凹レンズ４２６Ｂと、両凸レンズ４２８Ｂを備えている。
【００７３】
また、第１のレンズ群４１０Ｂは、リレー光学系４００Ａの第１のレンズ群４１０であるメニスカス凹レンズと左右対対称なメニスカス凹レンズを備えている。さらに、第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０Ｂは、その中心軸４１０Ｂａｘがリレー光学系４００の第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０の中心軸４１０ａｘと左右対称となるように配置されている。具体的には、第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０Ｂの中心軸４１０Ｂａｘは、ＳＣＲインテグレータの光射出面２０４から射出される光の中心軸２００ａｘに対して、光の進行方向に向かって右斜め上方向に傾斜するように配置されている。
【００７４】
リレー光学系４００Ｂを有する本変形例のＳＣＲプロジェクタ１０００Ｂにおいても、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光の中心軸が、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する場合において、リレー光学系４００Ｂの第１のレンズ群であるメニスカス凹レンズ４１０Ｂの中心軸４１０Ｂａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００から射出される光の中心軸２００ａｘに対して傾斜させて配置している。これにより、光入射面７０２に入射する光の傾斜に応じて、メニスカス凹レンズ４１０Ｂの中心軸４１０Ｂａｘを傾斜させれば、光入射面７０２を照明する照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制することができる。この結果、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能となる。また、カラーホイールを通過した光に含まれる複数の色光の区分領域の境界線を含む照明領域の像を高精度に結像させて、表示画像の品質を高めることが可能となる。
【００７５】
なお、図２および図４では、説明を容易にするために、反射ミラー５００における反射を無視して示している。このため、上記説明では、本変形例のリレー光学系４００Ｂ（図４）が、実施例のリレー光学系４００Ａ（図２）とＤＭＤ７００の光入射面に垂直な中心軸７００ａｘに対して左右方向で対称であるとして説明している。しかしながら、実際に反射ミラー５００を備えている場合、ＤＭＤ７００の光入射面に垂直な中心軸７００ａｘに対し左右方向で対称とはならない。反射ミラー５００を備える実際の場合には、図１に示した光源装置１００から反射ミラー５００までのシステム光軸１０００ａｘ、あるいは、ＳＣＲインテグレータ２００から射出面２０４に垂直な中心軸２００ａｘ（光射出面２０４から射出される光の中心軸）に対して左右方向で対称となるように配置される。
【００７６】
Ｂ２．変形例２：
図５は、他の変形例としてのプロジェクタ１０００Ｃの一部を、リレー光学系４００Ｃを中心に拡大して示す概略平面図であり、図６は、図５のリレー光学系４００Ｃを光の進行方向に向かって右側から見た概略側面図である。なお、この変形例におけるＳＣＲプロジェクタ１０００Ｃは、リレー光学系の構成が変更されている点を除いて、上記実施例のプロジェクタ１０００Ａ（図１）と同じであるので、全体の図示および説明を省略する。
【００７７】
図５および図６も、図２および図３と同様に、説明を容易にするため、反射ミラー５００を円板状に簡略化した形状で表すとともに、反射を無視して示している。また、カラーホイール３００も、円板状に簡略化した形状で示している。
【００７８】
また、図５および図６では、図２および図３と同様に、各レンズの曲面をわかり易くするために、補助線（レンズの中心軸から放射状に伸びる線および曲面の高さを表す閉曲線（いわゆる等高線））を付加して示している。
【００７９】
図５におけるＤＭＤ７００も、図２と同様に、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘが紙面に平行で、ＤＭＤ７００の略矩形状の光入射面７０２の四辺のうち、比較的長い二辺が紙面に平行となるように配置された状態を示している。なお、本例においても、比較的長い二辺の対向する方向（図５の紙面に垂直な方向）を上下方向とし、紙面表側を上側と規定する。
【００８０】
このリレー光学系４００Ｃは、実施例のリレー光学系４００Ａ（図２および図３）と同様に、第１のレンズ群４１０Ｃと、第２のレンズ群４２０Ｃとを備えている。第１のレンズ群４１０Ｃは、ＳＣＲホイール３００側から順に配列される、正のレンズパワーを有するメニスカス凸レンズ９１２と負のレンズパワーを有するメニスカス凹レンズ９１４とで構成されている。第２のレンズ群４２０Ｃは、ＳＣＲホイール３００側から順に配列される、２つの両凸レンズ９２２，９２４と、メニスカス凸レンズ９２６と、両凹レンズ９２８と、両凸レンズ９３０と、メニスカス凸レンズ９３２とで構成されている。
【００８１】
第２のレンズ群４２０Ｃは、実施例のリレー光学系４００Ａにおける第２のレンズ群４２０と同様に、主に、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４の光の像を、照明領域として結像させるための結像機能を司る。第１のレンズ群４１０Ｃは、実施例のリレー光学系４００Ａにおける第１のレンズ群４１０と同様に、主に、ＤＭＤ７００を照明する光の傾斜によって、照明領域として結像される光の像（照明領域の像）に発生する歪みやピントずれを抑制するための補償機能を司る。この補償は、同様に、ＤＭＤ７００の光入射面７０２から、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する光の中心軸の傾斜状態に応じて、第１のレンズ群４１０Ｃの中心軸４１０Ｃａｘ、すなわち、メニスカス凸レンズ９１２の中心軸９１２ａｘおよびメニスカス凹レンズ９１４の中心軸９１４ａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００の光射出面２０４から射出される光の中心軸２００ａｘに対して傾斜させることにより行われる。
【００８２】
リレー光学系４００Ｃを有する本変形例のＳＣＲプロジェクタ１０００Ｃにおいても、ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する光の中心軸が、光入射面７０２に垂直な中心軸７００ａｘに対して傾斜して入射する場合において、リレー光学系４００Ｃの第１のレンズ群４１０Ｃの中心軸４１０Ｃａｘを、ＳＣＲインテグレータ２００から射出される光の中心軸２００ａｘに対して傾斜させて配置している。これにより、光入射面７０２に入射する光の傾斜に応じて、第１のレンズ群４１０Ｃの中心軸４１０Ｃａｘを傾斜させれば、光入射面７０２を照明する照明領域の像に発生する歪みやピントずれを抑制することができる。この結果、照明領域の像を高精度に結像させて、画像の投写効率を向上させることが可能となる。また、カラーホイールを通過した光に含まれる複数の色光の区分領域の境界線を含む照明領域の像を高精度に結像させて、表示画像の品質を高めることが可能となる。
【００８３】
なお、本変形例では、実施例と同様に、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して右斜め下方向から光を入射させる場合の例を示しているが、変形例１と同様に、ＤＭＤ７００の光入射面７０２に対して左斜め下方向から光を入射させるようにすることも可能である。
【００８４】
Ｂ３．変形例３：
リレー光学系を構成する第２のレンズ群の構成は、上述の実施例や変形例に限定されるものではなく、主に結像機能を司ることが可能なものであれば、構成するレンズの枚数や、レンズの種類、レンズの組み合わせは、どのようなものであってもよい。また、第１のレンズ群の構成も、主に補償機能を司ることが可能なものであれば、構成するレンズの枚数や、レンズの種類、レンズの組み合わせは、どのようなものであってもよい。
【００８５】
Ｂ４．変形例４：
【００８６】
上記実施例や変形例では、リレー光学系を、第１のレンズ群と、第２のレンズ群で構成し、インテグレータロッドに最も近い第１のレンズ群に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を傾斜させて、照明領域の像に発生する歪みやピントずれを補償する場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、第２のレンズ群に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を傾斜させるようにしてもよい。すなわち、リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を傾斜させて、ＤＭＤを照明する光の傾斜によって発生する、照明領域の像の歪みやピントずれを抑制するようにすればよい。
【００８７】
ただし、インテグレータロッドに最も近い第１のレンズ群に含まれる少なくとも１枚のレンズの中心軸を傾斜させるほうが、ＤＭＤを照明する光の傾斜によって発生する照明領域の像の歪みやピントずれを比較的容易に抑制することが可能である。
【００８８】
Ｂ５．変形例５：
上記実施例や変形例では、リレー光学系を２群のレンズ群で構成する例を示しているが、これに限定されるものではなく、３群以上のレンズ群を有する構成としてもよい。
【００８９】
Ｂ６．変形例６：
上記実施例や変形例では、反射型光変調装置としてＤＭＤを備えているプロジェクタを例に説明しているが、例えば、１つの反射型液晶パネルを備えるプロジェクタにも本発明を適用することが可能であり、種々の反射型変調装置を利用したプロジェクタにも本発明を適用することが可能である。
【００９０】
Ｂ７．変形例７：
上記実施例や変形例では、ＳＣＲ技術を利用したプロジェクタを例に説明しているが、これを利用しないプロジェクタにも本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るプロジェクタを示す概略平面図である。
【図２】ＳＣＲプロジェクタ１０００Ａの一部を、リレー光学系４００Ａを中心に拡大して示す概略平面図である。
【図３】図２のリレー光学系４００Ａを光の進行方向に向かって右側から見た概略側面図である。
【図４】変形例としてのプロジェクタ１０００Ｂの一部を、リレー光学系４００Ｂを中心に拡大して示す概略平面図である。
【図５】他の変形例としてのプロジェクタ１０００Ｃの一部を、リレー光学系４００Ｃを中心に拡大して示す概略平面図である。
【図６】図５のリレー光学系４００Ｃを光の進行方向に向かって右側から見た概略側面図である。
【図７】ＳＣＲ技術を用いたプロジェクタの要部を示す概略平面図である。
【図８】ＳＣＲインテグレータ２００を示す説明図である。
【図９】ＳＣＲホイール３００を示す説明図である。
【図１０】ＳＣＲホイール３００で反射された光について示す説明図である。
【図１１】ＳＣＲホイール３００を通過した光の像を模式的に示す説明図である。
【図１２】ＤＭＤ７００の光入射面７０２を照明する実際の照明領域ＬＡを示す説明図である。
【図１３】照明領域ＬＡの像に歪みやピントずれが発生する場合における問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１０００…プロジェクタ（ＳＣＲプロジェクタ）
１０００Ａ…プロジェクタ（ＳＣＲプロジェクタ）
１０００Ｂ…プロジェクタ（ＳＣＲプロジェクタ）
１０００Ｃ…プロジェクタ（ＳＣＲプロジェクタ）
１０００ａｘ…システム光軸
１００…光源装置
１１０…楕円リフレクタ
１２０…光源ランプ
２００…ＳＣＲインテグレータ（ＳＣＲ用のインテグレータロッド）
２００ａｘ…中心軸
２０２…光入射面
２０４…光射出面
２０６…反射ミラー
３００…ＳＣＲホイール（ＳＣＲ用のカラーホイール）
３１０…フィルタ面
３１０Ｒ…Ｒ光透過フィルタ
３１０Ｇ…Ｇ光透過フィルタ
３１０Ｂ…Ｂ光透過フィルタ
３２０…回転軸
４００…リレー光学系
５００…反射ミラー
６００…フィールドレンズ
７００…ＤＭＤ
７００ａｘ…中心軸
７０２…光入射面
８００…投写レンズ（投写光学系）
４００Ａ…リレー光学系
４１０…第１のレンズ群（メニスカス凹レンズ）
４１０ａｘ…中心軸
４２０…第２のレンズ群
４２２，４２４…メニスカス凸レンズ
４２６…両凹レンズ
４２８…両凸レンズ
４００Ｂ…リレー光学系
４１０Ｂ…第１のレンズ群（メニスカス凹レンズ）
４１０Ｂａｘ…中心軸
４２０Ｂ…第２のレンズ群
４２２Ｂ，４２４Ｂ…メニスカス凸レンズ
４２６Ｂ…両凹レンズ
４２８Ｂ…両凸レンズ
４００Ｃ…リレー光学系
４１０Ｃ…第１のレンズ群
４１０Ｃａｘ…中心軸
９１２…メニスカス凸レンズ
９１２ａｘ…中心軸
９１４…メニスカス凹レンズ
９１４ａｘ…中心軸
４２０Ｃ…第２のレンズ群
９２２，９２４…両凸レンズ
９２６…メニスカス凸レンズ
９２８…両凹レンズ
９３０…両凸レンズ
９３２…メニスカス凸レンズ
Claims (5)
- 画像を投写するプロジェクタであって、
集光光を射出する光源装置と、
前記集光光が集束する位置近傍に光入射面が位置するように配置され、前記光源装置から射出された光を均一化して射出するためのインテグレータロッドと、
光入射面から入射する光を、与えられた画像信号に応じて反射して画像を表す画像光として射出する反射型光変調装置と、
前記インテグレータロッドの光射出面における光の像を前記反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域で結像させるとともに、前記インテグレータロッドから射出される光を前記反射型光変調装置の光入射面に入射させるためのリレー光学系と、
前記反射型光変調装置から射出される画像光の表す画像を投写する投写光学系と、を備え、
前記反射型光変調装置の光入射面から入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に垂直な中心軸に対して傾斜して入射しており、
前記リレー光学系に含まれる少なくとも１枚のレンズは、該レンズの中心軸が前記インテグレータロッドから射出される光の中心軸に対して傾斜して配置されている、プロジェクタ。 - 請求項１記載のプロジェクタであって、
前記反射型光変調装置の略矩形状の輪郭を有する光入射面の四辺のうち、比較的長い対向する二辺に垂直な方向を上下方向と規定し、
前記反射型光変調装置の光入射面に入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に向かって前記上下方向を基準として右斜め下方向から入射しており、
前記レンズの中心軸は、前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に対して、該光の進行方向に向いて前記上下方向を基準として左斜め上方向に傾斜して配置されている、プロジェクタ。 - 請求項１記載のプロジェクタであって、
前記反射型光変調装置の略矩形状の輪郭を有する光入射面の四辺のうち、比較的対向する二辺に垂直な方向を上下方向と規定し、
前記反射型光変調装置の光入射面に入射する光は、該光の中心軸が前記反射型光変調装置の光入射面に向かって前記上下方向を基準として左斜め下方向から入射しており、
前記レンズの中心軸は、前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に対して、該光の進行方向に向いて前記上下方向を基準として右斜め上方向に傾斜して配置されている、プロジェクタ。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のプロジェクタであって、
前記リレー光学系は、前記インテグレータロッドの光射出面における光の像を、前記反射型光変調装置の光入射面を少なくとも含む領域上で結像するための少なくとも２群のレンズ群を有しており、
前記少なくとも１枚のレンズは、前記少なくとも２群のレンズ群のうち、前記インテグレータロッドに最も近いレンズ群に含まれている、プロジェクタ。 - 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプロジェクタであって、
さらに、前記インテグレータロッドの光射出面に近接して配置されたカラーホイールを備え、
前記インテグレータロッドの光入射面には、前記光源装置から射出される集光光の中心軸を略中心とする開口部と、前記開口部の外周側に位置し、前記インテグレータロッド内の前記光射出面側から前記光入射面側に向かって進む光を反射する反射面とを有する反射ミラーが形成されており、
前記カラーホイールは、所望の色光を透過し他の色光を反射する反射型色フィルタが、前記インテグレータロッドから射出された光を複数の色光に区分して透過するようにスパイラル状に複数形成され、前記カラーホイールが前記インテグレータロッドの光射出面から射出される光の中心軸に略平行な回転軸を中心に回転することにより、前記カラーホイールを透過する光に含まれる複数の色光の区分領域が循環的に変化するように構成されている、プロジェクタ。
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|---|---|---|---|---|
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| JP2011059317A (ja) * | 2009-09-09 | 2011-03-24 | Mitsubishi Electric Corp | 投写型表示装置 |
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-
2002
- 2002-06-19 JP JP2002178587A patent/JP2004021094A/ja not_active Withdrawn
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