JP2004252112A - 映像投射装置及びこれに用いられる照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】映像投射装置において、光源の光の利用効率を改善する。
【解決手段】ランプ１２の白色光が楕円反射鏡１１で反射され、カラーフィルタ１３で赤，緑，青の原色光に時分割的に分離されて楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される。この第２焦点にライトトンネル１４の入射口１４ａが配置され、かつ同入射口１４ａの形状が円形に形成されているので、各原色光の光束Ｐは、ライトトンネル１４の入射口１４ａから外れることなく完全に取り込まれ、出射口１４ｂから矩形の光束Ｐとして射出される。射出された光束Ｐは、コンデンサレンズ１５，１６及び反射ミラー１７を介してＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）１８の入射面に照射される。ＤＭＤ１８の入射面に照射された光束Ｐの各原色光は、映像信号に対応してそれぞれ変調されて反射され、投射レンズ１９を介してスクリーンに拡大投射される。
【選択図】 図１
【解決手段】ランプ１２の白色光が楕円反射鏡１１で反射され、カラーフィルタ１３で赤，緑，青の原色光に時分割的に分離されて楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される。この第２焦点にライトトンネル１４の入射口１４ａが配置され、かつ同入射口１４ａの形状が円形に形成されているので、各原色光の光束Ｐは、ライトトンネル１４の入射口１４ａから外れることなく完全に取り込まれ、出射口１４ｂから矩形の光束Ｐとして射出される。射出された光束Ｐは、コンデンサレンズ１５，１６及び反射ミラー１７を介してＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）１８の入射面に照射される。ＤＭＤ１８の入射面に照射された光束Ｐの各原色光は、映像信号に対応してそれぞれ変調されて反射され、投射レンズ１９を介してスクリーンに拡大投射される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像投射装置に係り、特に、光源の光束をライトバルブに導くライトトンネルを有する装置において、光源から発生した光束の利用効率を改善する必要がある場合に好適な映像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
映像投射装置には、赤，緑，青の３色のカラーフィルタを備えた液晶パネルがが単一で用いられる単板式のものや、モノクロ液晶パネルが赤，緑，青の各光路毎に設けられている３板式のものがある。また、近年普及しつつあるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、米国テキサスインスツルメンツ社で開発された投射型映像表示方法）プロジェクタでは、たとえば１３μｍ四方の小型の鏡（ＤＭＤ、ディジタル・マイクロミラー・デバイス）を数百万個敷き詰めた表示素子の各々の鏡の向きが映像信号に基づいて制御され、光源の光が反射されて映像がスクリーンに投射される。
【０００３】
この種の映像投射装置は、従来では例えば図５に示すように、楕円反射鏡１と、ランプ２と、カラーフィルタ３と、ライトトンネル４と、コンデンサレンズ５，６と、反射ミラー７と、ＤＭＤ８と、投射レンズ９とから構成されている。楕円反射鏡１は、反射面が回転楕円体の一部からなる反射鏡であり、第１焦点及び第２焦点を有している。ランプ２は、楕円反射鏡１の第１焦点に配置されて白色光を発生する。カラーフィルタ３は、ランプ２から発生して楕円反射鏡１で反射された白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する。ライトトンネル４は、入射口４ａが楕円反射鏡１の第２焦点に配置され、各原色光を入射口４ａから取り込んで出射口４ｂから光束Ｐとして射出する。このライトトンネル４は、入射口４ａから出射口４ｂに向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、内面に鏡面物質が蒸着されている。そして、出射口４ｂの形状がＤＭＤ８（ライトバルブ）の入射面の形状に相似した矩形に形成されている。また、ライトトンネル４の入射口４ａも矩形に形成され、かつ入射口４ａが出射口４ｂよりも大きく形成されている。
【０００４】
コンデンサレンズ５，６は、ライトトンネル４の出射口４ｂから射出された光束Ｐを反射ミラー７を介してＤＭＤ８の入射面に集光する。ＤＭＤ８は、画素相当数の極小のミラーが敷き詰められた光半導体デバイスであり、傾きが映像信号に基づいて制御された各ミラーに光源からの光を当てて反射させることにより、入射面に集光された光束Ｐの各原色光を同映像信号に対応してそれぞれ変調して合成する。投射レンズ９は、ＤＭＤ８で合成された光をスクリーンに拡大投射する。
【０００５】
この映像投射装置では、ランプ２から発生した白色光が楕円反射鏡１で反射され、カラーフィルタ３で赤，緑，青の原色光に時分割的に分離されて楕円反射鏡１の第２焦点に集光される。各原色光は、ライトトンネル４の入射口４ａから取り込まれ、出射口４ｂから光束Ｐとして射出される。射出された光束Ｐは、コンデンサレンズ５，６及び反射ミラー７を介してＤＭＤ８の入射面に集光される。ＤＭＤ８の入射面に集光された光束Ｐの各原色光は、映像信号に対応してそれぞれ変調されて合成され、投射レンズ９を介してスクリーンに拡大投射される。
【０００６】
上記の映像投射装置の他、従来、この種の技術としては、たとえば、次のような文献に記載されるものがあった。
特許文献１に記載された投射型表示装置では、部分テーパロッド（ライトトンネル）の出射端面が矩形に形成され、ライトバルブの照明に適した光束が得られる。また、同装置では、ライトトンネルの入射端面は、矩形、楕円形、又は円形であり、出射端面よりも小さく形成されている。
【０００７】
特許文献２に記載された投射型表示装置では、ランプとロッドインテグレータ（ライトトンネル）との間に回転対称な片面非球面レンズが配置され、同レンズの入射面において光軸から所定の有限半径の領域に入射する光の断面積が同レンズの出射面でゼロ又は所定の小さい値になるように形成され、かつ、入射面と出射面との屈折により前記領域以外に入射する光をロッドインテグレータに集光させるので、ランプから出射される光の大部分が同ロッドインテグレータに取り込まれ、光の利用効率が向上する。また、ロッドインテグレータ（ライトトンネル）の入射面に内面を反射面とするダクト状の集光ミラーが装着され、光の利用効率が向上する。また、同装置では、ライトトンネルの入射端面及び出射端面が矩形に形成され、かつ入射端面が出射端面よりも大きく形成されている。
【０００８】
特許文献３に記載された投射型表示装置では、ロッドインテグレータ（ライトトンネル）の入射面における焦点に現れる光源像の大きさが、ランプ前面透過時の光軸からの距離にかかわらず一定の大きさになるように構成されているので、光源像が小さくなり、光の利用効率が向上する。また、ロッドインテグレータ（ライトトンネル）の入射面に内面を反射面とするダクト状の集光ミラーが装着され、光の利用効率が向上する。また、同装置では、ライトトンネルの入射端面及び出射端面が矩形に形成され、かつ入射端面が出射端面よりも大きく形成されている。
【０００９】
特許文献４に記載された画像表示装置では、ランプから出射されて集光点に集光した光がインテグレータ（ライトトンネル）の入射面で受光され、側面で全反射が繰り返されて出射面から出射されるので、集光点における発光部の光源像の広がりが抑制され、同インテグレータの入射面で生じる損失が軽減される。また、同装置では、ライトトンネルの入射端面及び出射端面が矩形に形成され、かつ入射端面が出射端面よりも大きく形成されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１４２７８０号公報（図１，５）
【特許文献２】
特開２００２−０４８９９９号公報（図５，６）
【特許文献３】
特開２００２−０４９０９６号公報（図５，６）
【特許文献４】
特開２００２−２９８６２５号公報（図９，１０）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図５の映像投射装置では、次のような問題点があった。
すなわち、楕円反射鏡１の第２焦点は理論的には１点であるが、ランプ２のアーク長が有限であるため、実際には第２焦点でも有限の大きさの光源像が発生する。一方、図５中のライトトンネル４の入射口４ａが矩形に形成されているため、図６に示すように、楕円反射鏡１の第２焦点で集光された光が部分的に同入射口４ａ内に取り込まれないことがある。この入射口４ａ内に取り込まれない光により、同入射口４ａで熱が発生し、ライトトンネル４の材質によっては、変形などの劣化が発生し、また、内面の鏡面物質の剥がれが発生するという問題点があった。
【００１２】
この問題点を改善するために、ライトトンネル４の入射口４ａを冷却するためのファンなどを設けることも考えられるが、部品点数が多くなるという問題点がある。また、楕円反射鏡１の第２焦点で集光された光をライトトンネル４に最大限に取り込むために、矩形の入射口４ａの大きさを広げることが考えられる。ところが、入射口４ａの大きさを広げることにより、ＤＭＤ８の入射面に照射される光線量が少なくなり、スクリーン上の画像の明るさが低下するという問題点がある。
【００１３】
また、特許文献１に記載された投射型表示装置では、ライトトンネルの入射端面が、矩形、楕円形、又は円形に形成され、光源の光束との整合性が考慮されているが、出射端面よりも小さく形成されていることに限定されているため、出射端面から射出される光の光線量が不足し、スクリーン上の画像の明るさが不十分になるという問題点がある。
【００１４】
また、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に記載された投射型表示装置では、ライトトンネルの入射端面が矩形に形成されているため、図５の映像投射装置と同様の問題点がある。
【００１５】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、光源から発生した光束の利用効率を改善し、スクリーン面での明るさが低下せず、かつライトトンネルが劣化しない映像投射装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、入射される光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、該変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射光学系とを備えてなる映像投射装置に用いられ、前記ライトバルブに前記光束を入射させる照明装置に係り、第１焦点と第２焦点とをもつ光学系を有し、前記第１焦点に配置されたランプから発生する光束を前記第２焦点に集光させる光源と、入射側が前記光源の光学系の前記第２焦点又はその近傍に配置され、前記集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側から射出するライトトンネルと、該ライトトンネルから射出された光束を前記ライトバルブに入射させるための照明光学系とを備え、かつ、前記ライトトンネルの前記入射側の形状が前記光源の光学系の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されている一方、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の照明装置に係り、前記ライトトンネルの前記出射側の形状は、前記ライトバルブの入射面の形状に相似する略矩形に形成されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の照明装置に係り、前記光源の光学系は、前記第１焦点に配置されたランプから発生する光束を前記第２焦点に集光させる楕円反射鏡を有することを特徴としている。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の照明装置に係り、前記ライトバルブは、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）、反射型液晶パネル、又は透過型液晶パネルで構成されていることを特徴としている。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一に記載の照明装置に係り、前記ライトトンネルは、耐熱樹脂により形成されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一に記載の照明装置に係り、前記ライトトンネルは、内面が鏡面状にされていることを特徴としている。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一に記載の照明装置に係り、前記照明光学系は、前記ライトトンネルから射出された前記光束を前記ライトバルブの入射面に集光するためのコンデンサレンズを備えていることを特徴としている。
【００２３】
請求項８記載の発明は、ランプから発生した光束を焦点に集光させる光源と、入射側が前記焦点に配置され、該焦点に集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、射出された前記光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、前記ライトトンネルは、前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置に係り、前記ライトトンネルの前記入射側は、前記焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴としている。
【００２４】
請求項９記載の発明は、楕円反射鏡、及び該楕円反射鏡の第１焦点に配置されたランプを有し、該ランプから発生した光束を前記楕円反射鏡で反射して該楕円反射鏡の第２焦点に集光させる光源と、入射側が前記楕円反射鏡の前記第２焦点に配置され、該第２焦点に集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、射出された前記光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、前記ライトトンネルは、前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置に係り、前記ライトトンネルの前記入射側は、前記楕円反射鏡の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の映像投射装置に係り、前記ライトバルブは、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）、反射型液晶パネル、又は透過型液晶パネルで構成されていることを特徴としている。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、ランプから発生した光束を焦点に集光させる光源と、前記光源から発生した白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する時分割色分離手段と、入射側が前記焦点に配置され、前記各原色光を前記入射側から取り込んで出射側から出射側へ導いて射出するライトトンネルと、射出された前記光束の前記各原色光を映像信号に対応してそれぞれ変調して合成するライトバルブと、該ライトバルブで合成された光をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、前記ライトトンネルは、前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置に係り、前記ライトトンネルの前記入射側は、前記焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、楕円反射鏡、及び該楕円反射鏡の第１焦点に配置されたランプを有し、該ランプから発生した白色光を前記楕円反射鏡で反射して該楕円反射鏡の第２焦点に集光させる光源と、前記光源から発生した白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する時分割色分離手段と、入射側が前記楕円反射鏡の前記第２焦点に配置され、前記各原色光を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、射出された前記光束の前記各原色光を映像信号に対応してそれぞれ変調して合成するライトバルブと、該ライトバルブで合成された光をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、前記ライトトンネルは、前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置に係り、前記ライトトンネルの前記入射側は、前記楕円反射鏡の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴としている。
【００２８】
請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２記載の映像投射装置に係り、前記ライトバルブは、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）で構成されていることを特徴としている。
【００２９】
請求項１４記載の発明は、請求項８乃至１３のうちの一に記載の映像投射装置に係り、前記ライトトンネルは、耐熱樹脂により形成されていることを特徴としている。
【００３０】
請求項１５記載の発明は、請求項８乃至１４のうちの一に記載の映像投射装置に係り、前記ライトトンネルは、内面が鏡面状にされていることを特徴としている。
【００３１】
請求項１６記載の発明は、請求項８乃至１５のうちの一に記載の映像投射装置に係り、前記ライトトンネルから射出された前記光束を前記ライトバルブの入射面に集光するためのコンデンサレンズが備えられていることを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態
図１は、この発明の第１の実施形態である映像投射装置の概略の構成図である。
この形態の映像投射装置は、同図に示すように、楕円反射鏡１１と、ランプ１２と、カラーフィルタ１３と、ライトトンネル１４と、コンデンサレンズ１５，１６と、反射ミラー１７と、ＤＭＤ１８と、投射レンズ１９とから構成されている。
【００３３】
楕円反射鏡１１は、反射面が回転楕円体の一部からなる反射鏡であり、第１焦点及び第２焦点を有している。ランプ１２は、楕円反射鏡１１の第１焦点に配置されて白色光を発生する。カラーフィルタ１３は、ランプ１２から発生して楕円反射鏡１１で反射された白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する。ライトトンネル１４は、入射口１４ａが楕円反射鏡１１の第２焦点に配置され、各原色光を入射口１４ａから取り込んで出射口１４ｂへ導いて射出する。コンデンサレンズ１５，１６は、ライトトンネル１４とほぼ同軸に配置され、同ライトトンネル１４の出射口１４ｂから射出された光束Ｐを反射ミラー１７を介してＤＭＤ１８の入射面に集光する。この場合、コンデンサレンズ１５，１６は、光線がＤＭＤ１８に効果的に照射されるように、ライトトンネル１４の光軸に対して同軸または若干ずれた軸、そして、入射面が光軸に垂直もしくは所定の角度をもつように配置されている。これらの楕円反射鏡１１、ランプ１２、カラーフィルタ１３、ライトトンネル１４、及びコンデンサレンズ１５，１６で照明装置が構成されている。ＤＭＤ１８は、画素相当数の極小のミラーが敷き詰められた光半導体デバイスであり、傾きが映像信号に基づいて制御された各ミラーに光源からの光を当てて反射させることにより、入射面に集光された光束Ｐの各原色光を同映像信号に対応してそれぞれ変調して合成する。投射レンズ１９は、ＤＭＤ１８で合成された光をスクリーンに拡大投射する。
【００３４】
図２は、図１中のライトトンネル１４の外観図である。
このライトトンネル１４は、入射口１４ａから出射口１４ｂに向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、内面にたとえばアルミニウムや銀などが蒸着されることにより、鏡面１４ｃが形成されている。そして、出射口１４ｂの形状がＤＭＤ１８（ライトバルブ）の入射面の形状に相似形（矩形）に形成されている。また、この実施形態では、ライトトンネル１４の入射口１４ａは、楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される光束Ｐの大きさに略一致する円形に形成されている。また、ライトトンネル１４は、耐熱樹脂により形成されている。
【００３５】
図３は、ライトトンネル１４の入射口１４ａに光束Ｐが入射する状態を表す模式図である。
この図を参照して、この形態の映像投射装置の動作について説明する。
この映像投射装置では、ランプ１２から発生した白色光が楕円反射鏡１１で反射され、回転するカラーフィルタ１３で赤，緑，青の原色光に時分割的に分離されて楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される。この第２焦点にライトトンネル１４の入射口１４ａが配置され、かつ同入射口１４ａの形状が円形に形成されているので、図３に示すように、各原色光の光束Ｐは、ライトトンネル１４の入射口１４ａから外れることなく完全に取り込まれ、出射口１４ｂから断面が矩形（ＤＭＤ１８の入射面の形状に相似）の光束Ｐとして射出される。
【００３６】
ライトトンネル１４から射出された光束Ｐは、コンデンサレンズ１５，１６及び反射ミラー１７を介してＤＭＤ１８の入射面に照射される。ＤＭＤ１８の入射面に照射された光束Ｐの各原色光は、映像信号に対応してそれぞれ変調されて合成及び反射され、投射レンズ１９を介してスクリーンに拡大投射される。
【００３７】
以上のように、この第１の実施形態では、ライトトンネル１４の入射口１４ａが楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される光束Ｐの大きさに略一致する円形に形成されているので、各原色光の光束Ｐが同入射口１４ａから外れることなく完全に取り込まれる。このため、光源からの光線が略完全に利用され、スクリーン上の画像の明るさが向上すると共に、同入射口１４ａ付近での熱の発生が軽減され、ライトトンネル１４の内面の蒸着物質や映像投射装置内部の各部品の劣化が防止され、耐久性が向上する。
【００３８】
第２の実施形態
図４は、この発明の第２の実施形態である映像投射装置の構成図であり、第１の実施形態を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の映像投射装置では、図１中のＤＭＤ１８に代えて、反射ミラー１７と投射レンズ１９との間にＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）ライトバルブ２０が設けられている。また、反射ミラー１７は、ライトトンネル１４からコンデンサレンズ１５，１６を経て射出された光束Ｐを投射レンズ１９の方向に反射させる向きに設定されている。ＬＣＤライトバルブ２０は、赤，緑，青のカラーフィルタを内蔵した透過型液晶パネルで構成され、反射ミラー１７で反射された光束Ｐの各原色光を映像信号に対応してそれぞれ変調して合成する。また、図１中のカラーフィルタ１３は、削除されている。他は、図１と同様の構成である。
【００３９】
次に、この形態の映像投射装置の動作について説明する。
この映像投射装置では、ランプ１２から発生した白色光が楕円反射鏡１１で反射され、光束Ｐが楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される。この第２焦点にライトトンネル１４の入射口１４ａが配置され、かつ同入射口１４ａの形状が円形に形成されているので、光束Ｐは、ライトトンネル１４の入射口１４ａから外れることなく完全に取り込まれ、出射口１４ｂから断面が矩形（ＬＣＤライトバルブ２０の入射面の形状に相似）の光束Ｐとして射出される。
【００４０】
ライトトンネル１４から射出された光束Ｐは、コンデンサレンズ１５，１６及び反射ミラー１７を介してＬＣＤライトバルブ２０の入射面に照射される。ＬＣＤライトバルブ２０の入射面に照射された光束Ｐは、赤，緑，青の映像信号に対応してそれぞれ変調されて合成及び反射され、投射レンズ１９を介してスクリーンに拡大投射される。
【００４１】
以上のように、この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の利点がある。
【００４２】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、ライトトンネル１４の入射口１４ａの形状は、円形に限らず、楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される光束Ｐの大きさに略一致する楕円形でも良い。また、ライトトンネル１４は、内面にアルミニウムや銀などが蒸着され、鏡面１４ｃが形成されているが、たとえば研磨処理などにより鏡面状にされていれば、内面の処理は任意で良い。また、図１中のカラーフィルタ１３を省略し、ＤＭＤ１８を反射型液晶パネルに置き換えても、第１の実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる。
【００４３】
また、図１又は図４中のコンデンサレンズ１５，１６の数は、ライトトンネル１４の出射口１４ｂから射出された光束Ｐをライトバルブの入射面に集光するものであれば、映像投射装置の規模や構成に応じて任意の数で良い。また、図１又は図４中の反射ミラー１７の向きや数は、映像投射装置の規模や構成に応じて任意で良い。また、カラーフィルタ１３（時分割色分離手段）は、光源から発生した白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する機能を有するものであれば、任意のもので良い。また、各実施形態では、楕円反射鏡１１及びランプ１２を有する光源が用いられているが、たとえば、ランプと集光レンズとを組み合わせた光源など、ランプから発生した光束を焦点に集光させる光源であれば、任意の構成のもので良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、ライトトンネルの入射側が楕円反射鏡の第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形に形成されているので、同光束が同入射側から外れることなく完全に取り込まれる。このため、光源からの光線を略完全に利用でき、スクリーン上の画像の明るさを向上できると共に、同入射側付近での熱の発生を軽減できる。さらに、ライトトンネルの内面を鏡面状にするための蒸着物質や映像投射装置及び照明装置内部の各部品の劣化を防止でき、耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態である映像投射装置の構成図である。
【図２】図１中のライトトンネル１４の外観図である。
【図３】ライトトンネル１４の入射口１４ａに光束Ｐが入射する状態を表す模式図である。
【図４】この発明の第２の実施形態である映像投射装置の構成図である。
【図５】従来の映像投射装置の構成図である。
【図６】ライトトンネル４の入射口４ａに光束Ｐが入射する状態を表す模式図である。
【符号の説明】
１１ 楕円反射鏡（光源、照明装置）
１２ ランプ（光源、照明装置）
１３ カラーフィルタ（時分割色分離手段）
１４ ライトトンネル（照明装置）
１４ａ 入射口
１４ｂ 出射口
１４ｃ 鏡面
１５，１６ コンデンサレンズ（照明装置）
１７ 反射ミラー
１８ ＤＭＤ（ライトバルブ）
１９ 投射レンズ
２０ ＬＣＤライトバルブ
Ｐ 光束
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像投射装置に係り、特に、光源の光束をライトバルブに導くライトトンネルを有する装置において、光源から発生した光束の利用効率を改善する必要がある場合に好適な映像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
映像投射装置には、赤，緑，青の３色のカラーフィルタを備えた液晶パネルがが単一で用いられる単板式のものや、モノクロ液晶パネルが赤，緑，青の各光路毎に設けられている３板式のものがある。また、近年普及しつつあるＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、米国テキサスインスツルメンツ社で開発された投射型映像表示方法）プロジェクタでは、たとえば１３μｍ四方の小型の鏡（ＤＭＤ、ディジタル・マイクロミラー・デバイス）を数百万個敷き詰めた表示素子の各々の鏡の向きが映像信号に基づいて制御され、光源の光が反射されて映像がスクリーンに投射される。
【０００３】
この種の映像投射装置は、従来では例えば図５に示すように、楕円反射鏡１と、ランプ２と、カラーフィルタ３と、ライトトンネル４と、コンデンサレンズ５，６と、反射ミラー７と、ＤＭＤ８と、投射レンズ９とから構成されている。楕円反射鏡１は、反射面が回転楕円体の一部からなる反射鏡であり、第１焦点及び第２焦点を有している。ランプ２は、楕円反射鏡１の第１焦点に配置されて白色光を発生する。カラーフィルタ３は、ランプ２から発生して楕円反射鏡１で反射された白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する。ライトトンネル４は、入射口４ａが楕円反射鏡１の第２焦点に配置され、各原色光を入射口４ａから取り込んで出射口４ｂから光束Ｐとして射出する。このライトトンネル４は、入射口４ａから出射口４ｂに向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、内面に鏡面物質が蒸着されている。そして、出射口４ｂの形状がＤＭＤ８（ライトバルブ）の入射面の形状に相似した矩形に形成されている。また、ライトトンネル４の入射口４ａも矩形に形成され、かつ入射口４ａが出射口４ｂよりも大きく形成されている。
【０００４】
コンデンサレンズ５，６は、ライトトンネル４の出射口４ｂから射出された光束Ｐを反射ミラー７を介してＤＭＤ８の入射面に集光する。ＤＭＤ８は、画素相当数の極小のミラーが敷き詰められた光半導体デバイスであり、傾きが映像信号に基づいて制御された各ミラーに光源からの光を当てて反射させることにより、入射面に集光された光束Ｐの各原色光を同映像信号に対応してそれぞれ変調して合成する。投射レンズ９は、ＤＭＤ８で合成された光をスクリーンに拡大投射する。
【０００５】
この映像投射装置では、ランプ２から発生した白色光が楕円反射鏡１で反射され、カラーフィルタ３で赤，緑，青の原色光に時分割的に分離されて楕円反射鏡１の第２焦点に集光される。各原色光は、ライトトンネル４の入射口４ａから取り込まれ、出射口４ｂから光束Ｐとして射出される。射出された光束Ｐは、コンデンサレンズ５，６及び反射ミラー７を介してＤＭＤ８の入射面に集光される。ＤＭＤ８の入射面に集光された光束Ｐの各原色光は、映像信号に対応してそれぞれ変調されて合成され、投射レンズ９を介してスクリーンに拡大投射される。
【０００６】
上記の映像投射装置の他、従来、この種の技術としては、たとえば、次のような文献に記載されるものがあった。
特許文献１に記載された投射型表示装置では、部分テーパロッド（ライトトンネル）の出射端面が矩形に形成され、ライトバルブの照明に適した光束が得られる。また、同装置では、ライトトンネルの入射端面は、矩形、楕円形、又は円形であり、出射端面よりも小さく形成されている。
【０００７】
特許文献２に記載された投射型表示装置では、ランプとロッドインテグレータ（ライトトンネル）との間に回転対称な片面非球面レンズが配置され、同レンズの入射面において光軸から所定の有限半径の領域に入射する光の断面積が同レンズの出射面でゼロ又は所定の小さい値になるように形成され、かつ、入射面と出射面との屈折により前記領域以外に入射する光をロッドインテグレータに集光させるので、ランプから出射される光の大部分が同ロッドインテグレータに取り込まれ、光の利用効率が向上する。また、ロッドインテグレータ（ライトトンネル）の入射面に内面を反射面とするダクト状の集光ミラーが装着され、光の利用効率が向上する。また、同装置では、ライトトンネルの入射端面及び出射端面が矩形に形成され、かつ入射端面が出射端面よりも大きく形成されている。
【０００８】
特許文献３に記載された投射型表示装置では、ロッドインテグレータ（ライトトンネル）の入射面における焦点に現れる光源像の大きさが、ランプ前面透過時の光軸からの距離にかかわらず一定の大きさになるように構成されているので、光源像が小さくなり、光の利用効率が向上する。また、ロッドインテグレータ（ライトトンネル）の入射面に内面を反射面とするダクト状の集光ミラーが装着され、光の利用効率が向上する。また、同装置では、ライトトンネルの入射端面及び出射端面が矩形に形成され、かつ入射端面が出射端面よりも大きく形成されている。
【０００９】
特許文献４に記載された画像表示装置では、ランプから出射されて集光点に集光した光がインテグレータ（ライトトンネル）の入射面で受光され、側面で全反射が繰り返されて出射面から出射されるので、集光点における発光部の光源像の広がりが抑制され、同インテグレータの入射面で生じる損失が軽減される。また、同装置では、ライトトンネルの入射端面及び出射端面が矩形に形成され、かつ入射端面が出射端面よりも大きく形成されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１４２７８０号公報（図１，５）
【特許文献２】
特開２００２−０４８９９９号公報（図５，６）
【特許文献３】
特開２００２−０４９０９６号公報（図５，６）
【特許文献４】
特開２００２−２９８６２５号公報（図９，１０）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図５の映像投射装置では、次のような問題点があった。
すなわち、楕円反射鏡１の第２焦点は理論的には１点であるが、ランプ２のアーク長が有限であるため、実際には第２焦点でも有限の大きさの光源像が発生する。一方、図５中のライトトンネル４の入射口４ａが矩形に形成されているため、図６に示すように、楕円反射鏡１の第２焦点で集光された光が部分的に同入射口４ａ内に取り込まれないことがある。この入射口４ａ内に取り込まれない光により、同入射口４ａで熱が発生し、ライトトンネル４の材質によっては、変形などの劣化が発生し、また、内面の鏡面物質の剥がれが発生するという問題点があった。
【００１２】
この問題点を改善するために、ライトトンネル４の入射口４ａを冷却するためのファンなどを設けることも考えられるが、部品点数が多くなるという問題点がある。また、楕円反射鏡１の第２焦点で集光された光をライトトンネル４に最大限に取り込むために、矩形の入射口４ａの大きさを広げることが考えられる。ところが、入射口４ａの大きさを広げることにより、ＤＭＤ８の入射面に照射される光線量が少なくなり、スクリーン上の画像の明るさが低下するという問題点がある。
【００１３】
また、特許文献１に記載された投射型表示装置では、ライトトンネルの入射端面が、矩形、楕円形、又は円形に形成され、光源の光束との整合性が考慮されているが、出射端面よりも小さく形成されていることに限定されているため、出射端面から射出される光の光線量が不足し、スクリーン上の画像の明るさが不十分になるという問題点がある。
【００１４】
また、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４に記載された投射型表示装置では、ライトトンネルの入射端面が矩形に形成されているため、図５の映像投射装置と同様の問題点がある。
【００１５】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、光源から発生した光束の利用効率を改善し、スクリーン面での明るさが低下せず、かつライトトンネルが劣化しない映像投射装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、入射される光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、該変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射光学系とを備えてなる映像投射装置に用いられ、前記ライトバルブに前記光束を入射させる照明装置に係り、第１焦点と第２焦点とをもつ光学系を有し、前記第１焦点に配置されたランプから発生する光束を前記第２焦点に集光させる光源と、入射側が前記光源の光学系の前記第２焦点又はその近傍に配置され、前記集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側から射出するライトトンネルと、該ライトトンネルから射出された光束を前記ライトバルブに入射させるための照明光学系とを備え、かつ、前記ライトトンネルの前記入射側の形状が前記光源の光学系の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されている一方、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の照明装置に係り、前記ライトトンネルの前記出射側の形状は、前記ライトバルブの入射面の形状に相似する略矩形に形成されていることを特徴としている。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の照明装置に係り、前記光源の光学系は、前記第１焦点に配置されたランプから発生する光束を前記第２焦点に集光させる楕円反射鏡を有することを特徴としている。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１、２又は３記載の照明装置に係り、前記ライトバルブは、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）、反射型液晶パネル、又は透過型液晶パネルで構成されていることを特徴としている。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一に記載の照明装置に係り、前記ライトトンネルは、耐熱樹脂により形成されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一に記載の照明装置に係り、前記ライトトンネルは、内面が鏡面状にされていることを特徴としている。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一に記載の照明装置に係り、前記照明光学系は、前記ライトトンネルから射出された前記光束を前記ライトバルブの入射面に集光するためのコンデンサレンズを備えていることを特徴としている。
【００２３】
請求項８記載の発明は、ランプから発生した光束を焦点に集光させる光源と、入射側が前記焦点に配置され、該焦点に集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、射出された前記光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、前記ライトトンネルは、前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置に係り、前記ライトトンネルの前記入射側は、前記焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴としている。
【００２４】
請求項９記載の発明は、楕円反射鏡、及び該楕円反射鏡の第１焦点に配置されたランプを有し、該ランプから発生した光束を前記楕円反射鏡で反射して該楕円反射鏡の第２焦点に集光させる光源と、入射側が前記楕円反射鏡の前記第２焦点に配置され、該第２焦点に集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、射出された前記光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、前記ライトトンネルは、前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置に係り、前記ライトトンネルの前記入射側は、前記楕円反射鏡の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載の映像投射装置に係り、前記ライトバルブは、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）、反射型液晶パネル、又は透過型液晶パネルで構成されていることを特徴としている。
【００２６】
請求項１１記載の発明は、ランプから発生した光束を焦点に集光させる光源と、前記光源から発生した白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する時分割色分離手段と、入射側が前記焦点に配置され、前記各原色光を前記入射側から取り込んで出射側から出射側へ導いて射出するライトトンネルと、射出された前記光束の前記各原色光を映像信号に対応してそれぞれ変調して合成するライトバルブと、該ライトバルブで合成された光をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、前記ライトトンネルは、前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置に係り、前記ライトトンネルの前記入射側は、前記焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項１２記載の発明は、楕円反射鏡、及び該楕円反射鏡の第１焦点に配置されたランプを有し、該ランプから発生した白色光を前記楕円反射鏡で反射して該楕円反射鏡の第２焦点に集光させる光源と、前記光源から発生した白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する時分割色分離手段と、入射側が前記楕円反射鏡の前記第２焦点に配置され、前記各原色光を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、射出された前記光束の前記各原色光を映像信号に対応してそれぞれ変調して合成するライトバルブと、該ライトバルブで合成された光をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、前記ライトトンネルは、前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置に係り、前記ライトトンネルの前記入射側は、前記楕円反射鏡の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴としている。
【００２８】
請求項１３記載の発明は、請求項１１又は１２記載の映像投射装置に係り、前記ライトバルブは、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）で構成されていることを特徴としている。
【００２９】
請求項１４記載の発明は、請求項８乃至１３のうちの一に記載の映像投射装置に係り、前記ライトトンネルは、耐熱樹脂により形成されていることを特徴としている。
【００３０】
請求項１５記載の発明は、請求項８乃至１４のうちの一に記載の映像投射装置に係り、前記ライトトンネルは、内面が鏡面状にされていることを特徴としている。
【００３１】
請求項１６記載の発明は、請求項８乃至１５のうちの一に記載の映像投射装置に係り、前記ライトトンネルから射出された前記光束を前記ライトバルブの入射面に集光するためのコンデンサレンズが備えられていることを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
第１の実施形態
図１は、この発明の第１の実施形態である映像投射装置の概略の構成図である。
この形態の映像投射装置は、同図に示すように、楕円反射鏡１１と、ランプ１２と、カラーフィルタ１３と、ライトトンネル１４と、コンデンサレンズ１５，１６と、反射ミラー１７と、ＤＭＤ１８と、投射レンズ１９とから構成されている。
【００３３】
楕円反射鏡１１は、反射面が回転楕円体の一部からなる反射鏡であり、第１焦点及び第２焦点を有している。ランプ１２は、楕円反射鏡１１の第１焦点に配置されて白色光を発生する。カラーフィルタ１３は、ランプ１２から発生して楕円反射鏡１１で反射された白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する。ライトトンネル１４は、入射口１４ａが楕円反射鏡１１の第２焦点に配置され、各原色光を入射口１４ａから取り込んで出射口１４ｂへ導いて射出する。コンデンサレンズ１５，１６は、ライトトンネル１４とほぼ同軸に配置され、同ライトトンネル１４の出射口１４ｂから射出された光束Ｐを反射ミラー１７を介してＤＭＤ１８の入射面に集光する。この場合、コンデンサレンズ１５，１６は、光線がＤＭＤ１８に効果的に照射されるように、ライトトンネル１４の光軸に対して同軸または若干ずれた軸、そして、入射面が光軸に垂直もしくは所定の角度をもつように配置されている。これらの楕円反射鏡１１、ランプ１２、カラーフィルタ１３、ライトトンネル１４、及びコンデンサレンズ１５，１６で照明装置が構成されている。ＤＭＤ１８は、画素相当数の極小のミラーが敷き詰められた光半導体デバイスであり、傾きが映像信号に基づいて制御された各ミラーに光源からの光を当てて反射させることにより、入射面に集光された光束Ｐの各原色光を同映像信号に対応してそれぞれ変調して合成する。投射レンズ１９は、ＤＭＤ１８で合成された光をスクリーンに拡大投射する。
【００３４】
図２は、図１中のライトトンネル１４の外観図である。
このライトトンネル１４は、入射口１４ａから出射口１４ｂに向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、内面にたとえばアルミニウムや銀などが蒸着されることにより、鏡面１４ｃが形成されている。そして、出射口１４ｂの形状がＤＭＤ１８（ライトバルブ）の入射面の形状に相似形（矩形）に形成されている。また、この実施形態では、ライトトンネル１４の入射口１４ａは、楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される光束Ｐの大きさに略一致する円形に形成されている。また、ライトトンネル１４は、耐熱樹脂により形成されている。
【００３５】
図３は、ライトトンネル１４の入射口１４ａに光束Ｐが入射する状態を表す模式図である。
この図を参照して、この形態の映像投射装置の動作について説明する。
この映像投射装置では、ランプ１２から発生した白色光が楕円反射鏡１１で反射され、回転するカラーフィルタ１３で赤，緑，青の原色光に時分割的に分離されて楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される。この第２焦点にライトトンネル１４の入射口１４ａが配置され、かつ同入射口１４ａの形状が円形に形成されているので、図３に示すように、各原色光の光束Ｐは、ライトトンネル１４の入射口１４ａから外れることなく完全に取り込まれ、出射口１４ｂから断面が矩形（ＤＭＤ１８の入射面の形状に相似）の光束Ｐとして射出される。
【００３６】
ライトトンネル１４から射出された光束Ｐは、コンデンサレンズ１５，１６及び反射ミラー１７を介してＤＭＤ１８の入射面に照射される。ＤＭＤ１８の入射面に照射された光束Ｐの各原色光は、映像信号に対応してそれぞれ変調されて合成及び反射され、投射レンズ１９を介してスクリーンに拡大投射される。
【００３７】
以上のように、この第１の実施形態では、ライトトンネル１４の入射口１４ａが楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される光束Ｐの大きさに略一致する円形に形成されているので、各原色光の光束Ｐが同入射口１４ａから外れることなく完全に取り込まれる。このため、光源からの光線が略完全に利用され、スクリーン上の画像の明るさが向上すると共に、同入射口１４ａ付近での熱の発生が軽減され、ライトトンネル１４の内面の蒸着物質や映像投射装置内部の各部品の劣化が防止され、耐久性が向上する。
【００３８】
第２の実施形態
図４は、この発明の第２の実施形態である映像投射装置の構成図であり、第１の実施形態を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。
この形態の映像投射装置では、図１中のＤＭＤ１８に代えて、反射ミラー１７と投射レンズ１９との間にＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）ライトバルブ２０が設けられている。また、反射ミラー１７は、ライトトンネル１４からコンデンサレンズ１５，１６を経て射出された光束Ｐを投射レンズ１９の方向に反射させる向きに設定されている。ＬＣＤライトバルブ２０は、赤，緑，青のカラーフィルタを内蔵した透過型液晶パネルで構成され、反射ミラー１７で反射された光束Ｐの各原色光を映像信号に対応してそれぞれ変調して合成する。また、図１中のカラーフィルタ１３は、削除されている。他は、図１と同様の構成である。
【００３９】
次に、この形態の映像投射装置の動作について説明する。
この映像投射装置では、ランプ１２から発生した白色光が楕円反射鏡１１で反射され、光束Ｐが楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される。この第２焦点にライトトンネル１４の入射口１４ａが配置され、かつ同入射口１４ａの形状が円形に形成されているので、光束Ｐは、ライトトンネル１４の入射口１４ａから外れることなく完全に取り込まれ、出射口１４ｂから断面が矩形（ＬＣＤライトバルブ２０の入射面の形状に相似）の光束Ｐとして射出される。
【００４０】
ライトトンネル１４から射出された光束Ｐは、コンデンサレンズ１５，１６及び反射ミラー１７を介してＬＣＤライトバルブ２０の入射面に照射される。ＬＣＤライトバルブ２０の入射面に照射された光束Ｐは、赤，緑，青の映像信号に対応してそれぞれ変調されて合成及び反射され、投射レンズ１９を介してスクリーンに拡大投射される。
【００４１】
以上のように、この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の利点がある。
【００４２】
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、ライトトンネル１４の入射口１４ａの形状は、円形に限らず、楕円反射鏡１１の第２焦点に集光される光束Ｐの大きさに略一致する楕円形でも良い。また、ライトトンネル１４は、内面にアルミニウムや銀などが蒸着され、鏡面１４ｃが形成されているが、たとえば研磨処理などにより鏡面状にされていれば、内面の処理は任意で良い。また、図１中のカラーフィルタ１３を省略し、ＤＭＤ１８を反射型液晶パネルに置き換えても、第１の実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる。
【００４３】
また、図１又は図４中のコンデンサレンズ１５，１６の数は、ライトトンネル１４の出射口１４ｂから射出された光束Ｐをライトバルブの入射面に集光するものであれば、映像投射装置の規模や構成に応じて任意の数で良い。また、図１又は図４中の反射ミラー１７の向きや数は、映像投射装置の規模や構成に応じて任意で良い。また、カラーフィルタ１３（時分割色分離手段）は、光源から発生した白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する機能を有するものであれば、任意のもので良い。また、各実施形態では、楕円反射鏡１１及びランプ１２を有する光源が用いられているが、たとえば、ランプと集光レンズとを組み合わせた光源など、ランプから発生した光束を焦点に集光させる光源であれば、任意の構成のもので良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、ライトトンネルの入射側が楕円反射鏡の第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形に形成されているので、同光束が同入射側から外れることなく完全に取り込まれる。このため、光源からの光線を略完全に利用でき、スクリーン上の画像の明るさを向上できると共に、同入射側付近での熱の発生を軽減できる。さらに、ライトトンネルの内面を鏡面状にするための蒸着物質や映像投射装置及び照明装置内部の各部品の劣化を防止でき、耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態である映像投射装置の構成図である。
【図２】図１中のライトトンネル１４の外観図である。
【図３】ライトトンネル１４の入射口１４ａに光束Ｐが入射する状態を表す模式図である。
【図４】この発明の第２の実施形態である映像投射装置の構成図である。
【図５】従来の映像投射装置の構成図である。
【図６】ライトトンネル４の入射口４ａに光束Ｐが入射する状態を表す模式図である。
【符号の説明】
１１ 楕円反射鏡（光源、照明装置）
１２ ランプ（光源、照明装置）
１３ カラーフィルタ（時分割色分離手段）
１４ ライトトンネル（照明装置）
１４ａ 入射口
１４ｂ 出射口
１４ｃ 鏡面
１５，１６ コンデンサレンズ（照明装置）
１７ 反射ミラー
１８ ＤＭＤ（ライトバルブ）
１９ 投射レンズ
２０ ＬＣＤライトバルブ
Ｐ 光束
Claims (16)
- 入射される光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、該変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射光学系とを備えてなる映像投射装置に用いられ、前記ライトバルブに前記光束を入射させる照明装置であって、
第１焦点と第２焦点とをもつ光学系を有し、前記第１焦点に配置されたランプから発生する光束を前記第２焦点に集光させる光源と、
入射側が前記光源の光学系の前記第２焦点又はその近傍に配置され、前記集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側から射出するライトトンネルと、
該ライトトンネルから射出された光束を前記ライトバルブに入射させるための照明光学系とを備え、かつ、
前記ライトトンネルの前記入射側の形状が前記光源の光学系の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されている一方、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されていることを特徴とする照明装置。 - 前記ライトトンネルの前記出射側の形状は、
前記ライトバルブの入射面の形状に相似する略矩形に形成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。 - 前記光源の光学系は、
前記第１焦点に配置されたランプから発生する光束を前記第２焦点に集光させる楕円反射鏡を有することを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。 - 前記ライトバルブは、
ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）、反射型液晶パネル、又は透過型液晶パネルで構成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の照明装置。 - 前記ライトトンネルは、
耐熱樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちの一に記載の照明装置。 - 前記ライトトンネルは、
内面が鏡面状にされていることを特徴とする請求項１乃至５のうちの一に記載の照明装置。 - 前記照明光学系は、
前記ライトトンネルから射出された前記光束を前記ライトバルブの入射面に集光するためのコンデンサレンズを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のうちの一に記載の照明装置。 - ランプから発生した光束を焦点に集光させる光源と、
入射側が前記焦点に配置され、該焦点に集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、
射出された前記光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、
変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、
前記ライトトンネルは、
前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置であって、
前記ライトトンネルの前記入射側は、
前記焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴とする映像投射装置。 - 楕円反射鏡、及び該楕円反射鏡の第１焦点に配置されたランプを有し、該ランプから発生した光束を前記楕円反射鏡で反射して該楕円反射鏡の第２焦点に集光させる光源と、
入射側が前記楕円反射鏡の前記第２焦点に配置され、該第２焦点に集光された光束を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、
射出された前記光束を映像信号に対応して変調するライトバルブと、
変調された光束をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、
前記ライトトンネルは、
前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置であって、
前記ライトトンネルの前記入射側は、
前記楕円反射鏡の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴とする映像投射装置。 - 前記ライトバルブは、
ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）、反射型液晶パネル、又は透過型液晶パネルで構成されていることを特徴とする請求項８又は９記載の映像投射装置。 - ランプから発生した光束を焦点に集光させる光源と、
前記光源から発生した白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する時分割色分離手段と、
入射側が前記焦点に配置され、前記各原色光を前記入射側から取り込んで出射側から出射側へ導いて射出するライトトンネルと、
射出された前記光束の前記各原色光を映像信号に対応してそれぞれ変調して合成するライトバルブと、
該ライトバルブで合成された光をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、
前記ライトトンネルは、
前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置であって、
前記ライトトンネルの前記入射側は、
前記焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴とする映像投射装置。 - 楕円反射鏡、及び該楕円反射鏡の第１焦点に配置されたランプを有し、該ランプから発生した白色光を前記楕円反射鏡で反射して該楕円反射鏡の第２焦点に集光させる光源と、
前記光源から発生した白色光を赤，緑，青の原色光に時分割的に分離する時分割色分離手段と、
入射側が前記楕円反射鏡の前記第２焦点に配置され、前記各原色光を前記入射側から取り込んで出射側へ導いて射出するライトトンネルと、
射出された前記光束の前記各原色光を映像信号に対応してそれぞれ変調して合成するライトバルブと、
該ライトバルブで合成された光をスクリーンに拡大投射する投射レンズとを備え、
前記ライトトンネルは、
前記入射側から前記出射側に向かって断面形状が連続的に減少するテーパ部、及び断面形状が一定の平行部からなり、前記出射側の形状が前記ライトバルブの入射面の形状に相似形に形成されてなる映像投射装置であって、
前記ライトトンネルの前記入射側は、
前記楕円反射鏡の前記第２焦点に集光される光束の大きさに略一致する円形又は楕円形に形成されていることを特徴とする映像投射装置。 - 前記ライトバルブは、
ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）で構成されていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の映像投射装置。 - 前記ライトトンネルは、
耐熱樹脂により形成されていることを特徴とする請求項８乃至１３のうちの一に記載の映像投射装置。 - 前記ライトトンネルは、
内面が鏡面状にされていることを特徴とする請求項８乃至１４のうちの一に記載の映像投射装置。 - 前記ライトトンネルから射出された前記光束を前記ライトバルブの入射面に集光するためのコンデンサレンズが備えられていることを特徴とする請求項８乃至１５のうちの一に記載の映像投射装置。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN103186027A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-03 | 电子科技大学 | 一种微投影仪的匀光装置 |
| US8950873B2 (en) | 2012-06-15 | 2015-02-10 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source apparatus and projector |
| US8960923B2 (en) | 2009-09-16 | 2015-02-24 | Nec Display Solutions, Ltd. | Projection type display device and method including vibration of component of illumination optical system |
| US8960927B2 (en) | 2011-12-27 | 2015-02-24 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Coherent light source apparatus and projector |
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| US9749603B2 (en) | 2013-01-30 | 2017-08-29 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Projector light source unit having intensity controller |
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-
2003
- 2003-02-19 JP JP2003041849A patent/JP2004252112A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7794093B2 (en) | 2006-08-25 | 2010-09-14 | Mitsubishi Electric Corporation | Projection display apparatus |
| KR101550066B1 (ko) | 2008-10-07 | 2015-09-03 | 엘지전자 주식회사 | 영상 투사 장치 |
| US8960923B2 (en) | 2009-09-16 | 2015-02-24 | Nec Display Solutions, Ltd. | Projection type display device and method including vibration of component of illumination optical system |
| US8960927B2 (en) | 2011-12-27 | 2015-02-24 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Coherent light source apparatus and projector |
| US9488849B2 (en) | 2012-02-21 | 2016-11-08 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Coherent light source device and projector |
| US9581885B2 (en) | 2012-05-11 | 2017-02-28 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source apparatus and projector |
| US8950873B2 (en) | 2012-06-15 | 2015-02-10 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source apparatus and projector |
| US9380686B2 (en) | 2012-08-01 | 2016-06-28 | Ushio Denki Kabushiki Kaishi | Discharge lamp lighting apparatus and projector |
| US9749603B2 (en) | 2013-01-30 | 2017-08-29 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Projector light source unit having intensity controller |
| US9615069B2 (en) | 2013-03-06 | 2017-04-04 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source unit and projector |
| CN103186027A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-03 | 电子科技大学 | 一种微投影仪的匀光装置 |
| US10031407B2 (en) | 2013-07-19 | 2018-07-24 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source unit and projector |
| US9509967B2 (en) | 2013-10-15 | 2016-11-29 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source device and projector |
| US10191362B2 (en) | 2014-08-08 | 2019-01-29 | Ushio Denki Kabushiki Kaisha | Light source unit and projector |
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