JP2005049593A - プロジェクター - Google Patents
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Abstract
【課題】 被照射面における光量分布の均一度を向上させて、表示画像の画質を向上させたプロジェクターを提供する。
【解決手段】 光源手段と、この光源手段からの光束に基づいて多光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、この多光源の光束を被照射面に重畳させる集光光学系と、可視光線領域外の波長の遮光手段とを備えた可視光線を用いる照明光学系を備えたプロジェクターにおいて、このオプティカルインテグレータは、単位セルレンズで1つの集光系をなす複数のセルで構成され、その焦点位置近傍に多光源を形成し、そのレンズ両面に有限の値の曲率半径を持つ面を有し、光源手段に近い方のレンズ面をR1面、他方のレンズ面をR2面とおくとき、単位セルレンズ12の前側焦点位置がR1面上にあり、単位セル12の後側焦点位置は空気中にあり、後側焦点位置とR2面との光軸上の距離は単位セルレンズ12の中心厚よりも短いようにする。
【選択図】 図6
【解決手段】 光源手段と、この光源手段からの光束に基づいて多光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、この多光源の光束を被照射面に重畳させる集光光学系と、可視光線領域外の波長の遮光手段とを備えた可視光線を用いる照明光学系を備えたプロジェクターにおいて、このオプティカルインテグレータは、単位セルレンズで1つの集光系をなす複数のセルで構成され、その焦点位置近傍に多光源を形成し、そのレンズ両面に有限の値の曲率半径を持つ面を有し、光源手段に近い方のレンズ面をR1面、他方のレンズ面をR2面とおくとき、単位セルレンズ12の前側焦点位置がR1面上にあり、単位セル12の後側焦点位置は空気中にあり、後側焦点位置とR2面との光軸上の距離は単位セルレンズ12の中心厚よりも短いようにする。
【選択図】 図6
Description
本発明は、プロジェクターに関し、特に、照明光学系に用いられるオプティカルインテグレータの形状や配置に特徴を有するものに関する。
大画面の画表示装置として、前面投射型の液晶プロジェクターや、背面投射型のプロジェクションテレビなどのプロジェクターが普及している。そうしたプロジェクターでは、像共役である被照射面を均一に照明するために、光源から投射レンズ系の物体面までの照明光学系において、光源の近傍にオプティカルインテグレータ(レンズアレイ)がよく用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
このレンズアレイは光束を物理的に分割し、レンズアレイより像側に配置されるレンズ系によって光束を重ね合わせることによって光量を均一にする効果を有する。このレンズアレイによる光量均一化の効果は大きく、レンズアレイのセルの個数が多ければ多いほど光束は多数分割され、それを重ねあわせることによって光量分布がより平坦化され均一となり、得られる表示画像の質はより向上する。
図1は、このレンズアレイとして、2組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成するものを用いた場合における、従来のレンズアレイの配置例を示す(図の座標系は光軸をz軸、紙面をyz平面ととっている)。従来、この2組のレンズアレイは、その焦点位置を光源から遠い方の第2レンズアレイ21BのレンズのR2面上にあるように配置されていた。
特開2003−172974号公報(段落番号0038、図1)
しかし、レンズアレイのレンズ表面には、細かな傷が存在することや、埃が付着している場合がある。そうした場合、図1に示したようなレンズアレイの配置では、第2レンズアレイ21Bのレンズ表面の傷や埃が被照射面に転写されるので、被照射面における光量分布の均一度が下がり、表示画像に乱れが生じて画質が低下することがあった。また、レンズ面上に光束が集光するため熱で温度が上昇し、レンズや薄膜が劣化して透過率などの光学性能が低下する問題があった。
本発明は、上述の点に鑑み、オプティカルインテグレータとしてのレンズアレイの形状や配置などに規定を設けることにより、被照射面における光量分布の均一度を向上させて、表示画像の画質を向上させたプロジェクターを提供することを課題としてなされたものである。
この課題を解決するために、本出願人は、光束を供給するための光源手段と、この光源手段からの光束に基づいて複数の光源像からなる多光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、このオプティカルインテグレータにより形成された多光源の光束を集光して被照射面を重畳して照明する集光光学系と、可視光線領域外の波長を遮光する遮光手段とを備えた可視光線を用いる照明光学系を備えたプロジェクターにおいて、このオプティカルインテグレータは、複数のセルを有する1組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成し、そのレンズ両面に平面ではない有限の値の曲率半径を持つ面を有し、光源手段に近い方のレンズ面をR1面、光源手段から遠い方のレンズ面をR2面とおくとき、レンズアレイの前側焦点位置がR1面上にあり、レンズアレイの後側焦点位置は空気中にあり、後側焦点位置とR2面との光軸上の距離はレンズアレイの中心厚よりも短いようにしたプロジェクターを提案する。
このプロジェクターによれば、オプティカルインテグレータとして、1組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成するものを用いる場合に、そのレンズアレイの後側焦点位置がR2面上ではなく空気中にあるので、R2面に細かな傷が存在したり埃が付着している場合にも、その傷や埃が被照射面に転写されることがない。これにより、こうした傷や埃を原因として被照射面における光量分布の均一度が下がることが防止され、被照射面における光量分布の均一度が向上するので、表示画像の画質を向上させることができる。さらに、レンズ面上に光束が集光するため熱で温度が上昇し、レンズや薄膜が劣化して透過率などの光学性能が低下する問題も防げる。
また、レンズアレイの後側焦点位置がR2面から離れる距離があまり長くなると、開口数(NA)が小さくなるので、被照射面の手前にかなり倍率の高いレンズを設けなければ被照射面全体に光束を照射することができなくなり、その結果照明光学系の大型化や複雑化を招いてしまう。これに対し、レンズアレイの後側焦点位置がR2面から離れる距離をレンズアレイの中心厚よりも短くすることにより、NAが一定以上小さくなることがないので、照明光学系の大型化や複雑化が防止される。
次に、本出願人は、光束を供給するための光源手段と、この光源手段からの光束に基づいて複数の光源像からなる多光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、このオプティカルインテグレータにより形成された多光源の光束を集光して被照射面を重畳して照明する集光光学系と、可視光線領域外の波長を遮光する遮光手段とを備えた可視光線を用いる照明光学系を備えたプロジェクターにおいて、このオプティカルインテグレータは、複数の矩形のセルを有する2組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成し、光源手段に近い方のレンズアレイの焦点距離をf_arrayA、光源手段から遠い方のレンズアレイの焦点距離をf_arrayB、2組のレンズアレイの空気間隔をt_arrayABとするとき、
0.66< (t_arrayAB/f_arrayA) < 1.0
0.66< (f_arrayB/f_arrayA) ≦1.0
の条件を満たすようにしたプロジェクターを提案する。
0.66< (t_arrayAB/f_arrayA) < 1.0
0.66< (f_arrayB/f_arrayA) ≦1.0
の条件を満たすようにしたプロジェクターを提案する。
このプロジェクターによれば、オプティカルインテグレータとして、2組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成するものを用いる場合に、光源手段に近い方のレンズアレイ(第1レンズアレイ)の焦点距離f_arrayAが、2組のレンズアレイの空気間隔t_arrayABよりも長いとともに光源手段から遠い方のレンズアレイ(第2レンズアレイ)の焦点距離f_arrayB以上であるので、第2レンズアレイのレンズ面に細かな傷が存在したり埃が付着している場合にも、その傷や埃が被照射面に転写されることがない。これにより、こうした傷や埃を原因として被照射面における光量分布の均一度が下がることが防止され、被照射面における光量分布の均一度が向上するので、表示画像の画質を向上させることができる。さらに、レンズ面上に光束が集光するため熱で温度が上昇し、レンズや薄膜が劣化して透過率などの光学性能が低下する問題も防げる。
また、第1レンズアレイの焦点距離f_arrayAに対する空気間隔t_arrayABや第2レンズアレイ)の焦点距離f_arrayBの比があまり小さくなると、NAが小さくなるので、被照射面の手前にかなり倍率の高いレンズを設けなければ被照射面全体に光束を照射することができなくなり、その結果照明光学系の大型化や複雑化を招いてしまう。これに対し、t_arrayAB/f_arrayA、f_arrayB/f_arrayAをともに0.66よりも大きくすることにより、NAが一定以上小さくなることがないので、照明光学系の大型化や複雑化が防止される。
なお、このプロジェクターにおいて、一例として、光源手段に近い方のレンズアレイの矩形セルの光軸垂直面における短辺方向の長さをarrayA_y、長辺方向の長さをarrayA_x、光源手段から遠い方のレンズアレイの矩形セルの短辺方向の長さをarrayB_y、長辺方向の長さをarrayB_xとするとき、
arrayA_y = arrayB_y
arrayA_x = arrayB_x
の条件を満たし、光源手段に近い方のレンズアレイの矩形セルの光軸垂直面における長辺方向のセル個数をnum_x_arrayA、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayA、光源手段から遠い方のレンズアレイの矩形セルの光軸垂直面における長辺方向のセル個数を
num_x_arrayB、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayBとするとき、
(num_x_arrayA)=(num_x_arrayB)
(num_y_arrayA)=(num_y_arrayB)
の条件を満たすようにすることにより、光源手段に近い方のレンズアレイ(第1レンズアレイ)の矩形セルと、光源手段から遠い方のレンズアレイ(第2レンズアレイ)の矩形セルとを、一対一に対応させることが好適である。
arrayA_y = arrayB_y
arrayA_x = arrayB_x
の条件を満たし、光源手段に近い方のレンズアレイの矩形セルの光軸垂直面における長辺方向のセル個数をnum_x_arrayA、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayA、光源手段から遠い方のレンズアレイの矩形セルの光軸垂直面における長辺方向のセル個数を
num_x_arrayB、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayBとするとき、
(num_x_arrayA)=(num_x_arrayB)
(num_y_arrayA)=(num_y_arrayB)
の条件を満たすようにすることにより、光源手段に近い方のレンズアレイ(第1レンズアレイ)の矩形セルと、光源手段から遠い方のレンズアレイ(第2レンズアレイ)の矩形セルとを、一対一に対応させることが好適である。
また、以上の各プロジェクターにおいて、オプティカルインテグレータの多光源に最も近い位置にあるセル(オプティカルインテグレータとして1組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成するものを用いる場合には前述のR2面のセル、オプティカルインテグレータとして2組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成するものを用いる場合には第2レンズアレイのセル)が光軸垂直面において矩形形状を有するとともに、被照射面の有効領域が矩形形状を有しており、
このセルの短辺方向の長さをarray_y、長辺方向の長さをarray_xとおき、また、被照射面の有効領域の短辺方向の長さをpro_y、長辺方向の長さをpro_xとおくとき、
(array_y/pro_y) ≦ (array_x/pro_x)
の条件を満たすようにすることが好適である。
このセルの短辺方向の長さをarray_y、長辺方向の長さをarray_xとおき、また、被照射面の有効領域の短辺方向の長さをpro_y、長辺方向の長さをpro_xとおくとき、
(array_y/pro_y) ≦ (array_x/pro_x)
の条件を満たすようにすることが好適である。
それにより、矩形形状の被照射面の有効領域をオーバーラップして照射する際に、その有効領域の短辺方向のマージンも多く取ることができるようになる。
本発明によれば、照明光学系に用いられるオプティカルインテグレータとしてのレンズアレイの形状や配置などに規定を設けることにより、被照射面における光量分布の均一度を向上させて、プロジェクターの表示画像の画質を向上させることができるという効果が得られる。
また、矩形形状の被照射面の有効領域をオーバーラップして照射する際に、その有効領域の短辺方向のマージンも多く取ることができるという効果が得られる。
以下、本発明を図面を用いて具体的に説明する。図2は、本発明が適用されるプロジェクターにおける、光源から像共役面である被照射面に至るまでの照明光学系の概略図である。光源1を出た光束は、UV-IRカットフィルター2により紫外域および赤外域の光線を遮光され、光学系3によりほぼ平行光とされてインテグレータ4を通り、インテグレータ4を射出後その近傍に多数の2次光源像を形成する。
2次光源面には開口絞り5が設けられている。開口絞り5を透過した光束は、光学系6により像共役面である被照射面7(例えば液晶プロジェクターでは液晶パネル)に重畳して照明され、これにより被照射面7の照度均一性が向上する。図2の座標系は光軸をz軸、紙面がyz平面ととり、被照射面7の有効領域は長辺方向(x方向)が16mm、短辺方向(y方向)が9mmの矩形である。
図2のインテグレータ4として、1組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成するものを用いる場合の実施例を説明する。図3は、そうしたインテグレータとしての最低限の機能を備えたレンズアレイを構成する複数のセルの単位セルの概略光路図である。このレンズアレイ11の1粒のセルは、像面に平面を向けた配置の平凸レンズである。図4A及びBは、レンズアレイ11のレンズデータである。このレンズアレイ11は、図2の光源1に近い方のレンズ面をR1面、光源1から遠い方のレンズ面をR2面とおくとき、後側焦点位置がR2面上にある。
図5は、このレンズアレイ11を図2のインテグレータ4として用いた際の、図2の被照射面7における照度を示すグラフである。このグラフは、縦軸が1に規格化された相対的な照度を示し、横軸が光軸を中心0として1に規格化された相対的なy像高を示している。このグラフによると、周辺の縁の部分だけ際立って光量が上がってしまい画面全体の照度均一化を悪化させていることがわかる。
また、このレンズアレイ11では、R2面に細かな傷が存在したり埃が付着している場合、従来例として図1に示したようなレンズアレイと同様に、その傷や埃が被照射面7に転写されるので、被照射面7における光量分布の均一度が下がり、表示画像に乱れが生じて画質が低下することがある。
これに対し、図6は、本発明によるレンズアレイを構成する複数のセルの単位セルの概略光路図である。このレンズアレイ12の1粒のセルは、両面に曲率のついた両凸レンズである。図7A及びBは、レンズアレイ12のレンズデータである。このレンズアレイ12は、図2の光源1に近い方のレンズ面をR1面、光源1から遠い方のレンズ面をR2面とおくとき、前側焦点位置がR1面上にあり、後側焦点位置は空気中にあり、後側焦点位置とR2面との光軸上の距離はレンズアレイ12の中心厚よりも短いように後ろ側焦点位置をとる。
図8は、このレンズアレイ12を図2のインテグレータ4として用いた際の、図2の被照射面7における照度を図5と同様にして示すグラフである。このグラフによると、周辺の縁の部分だけ光量が上がることがなく、中心から周辺に向かって照度がなだらかに低下し、局所的に照度が高くなっている部分がないことがわかる。このように、画面中心から周辺にかけてなだらかな分布をとれば、例え周辺照度と中心照度に差があっても照度の違いは目立ちにくく画質は良好となる。
そして、レンズアレイ12の後側焦点位置がR2面上ではなく空気中にあるので、R2面に細かな傷が存在したり埃が付着している場合にも、その傷や埃が被照射面7に転写されることがない。これにより、こうした傷や埃を原因として被照射面7における光量分布の均一度が下がることが防止され、被照射面7における光量分布の均一度が向上するので、表示画像の画質を向上させることができる。さらに、レンズ面上に光束が集光するため熱で温度が上昇し、レンズや薄膜が劣化して透過率などの光学性能が低下する問題も防げる。
また、レンズアレイ12の後側焦点位置がR2面から離れる距離があまり長くなると、開口数(NA)が小さくなるので、被照射面7の手前にかなり倍率の高いレンズを設けなければ被照射面7全体に光束を照射することができなくなり、その結果照明光学系の大型化や複雑化を招いてしまう。これに対し、レンズアレイ12の後側焦点位置とR2面との光軸上の距離をレンズアレイ12の中心厚よりも短くすることにより、NAが一定以上小さくなることがないので、照明光学系の大型化や複雑化が防止される。
なお、レンズアレイ12のR1面の曲率半径をR_curvB、R2面の曲率半径をR_curvAとおくと、図7のレンズデータから、
|R_curvA|/|R_curvB|=10.220/10.225=0.9995
となる。より一般には、これらの曲率半径が
1.0 ≧|R_curvA|/|R_curvB| ≧0.02 …〔式1〕
の条件を満たすようにすれば、照明光学系の大型化や複雑化を招くことなく、被照射面7における光量分布の均一度を向上させて表示画像の画質を向上させることができる。
|R_curvA|/|R_curvB|=10.220/10.225=0.9995
となる。より一般には、これらの曲率半径が
1.0 ≧|R_curvA|/|R_curvB| ≧0.02 …〔式1〕
の条件を満たすようにすれば、照明光学系の大型化や複雑化を招くことなく、被照射面7における光量分布の均一度を向上させて表示画像の画質を向上させることができる。
ちなみに、図3に示したレンズアレイ11では、図2のレンズデータから
|R_curvA|/|R_curvB|=10.223/∞=0
となるので、〔式1〕の条件を満たさない。
|R_curvA|/|R_curvB|=10.223/∞=0
となるので、〔式1〕の条件を満たさない。
さらに、発明によるレンズアレイ12では、1粒のセルの長辺方向の長さをarray_x、短辺方向の長さをarray_yとおき、また、被照射面7の有効領域の長辺方向の長さをpro_x、短辺方向の長さをpro_yとおくと、図7Bのレンズデータと、被照射面7の有効領域は矩形で長辺方向(x方向)が16mm、短辺方向(y方向)が9mmであることから、
pro_y=9、pro_x=16、array_y=5、array_x=7.5
であり、
array_x/pro_x = 7.5/16=0.469
array_y/pro_y = 5/9=0.555
なので、
(array_y/pro_y)≦(array_x/pro_x) …〔式2〕
となる。
pro_y=9、pro_x=16、array_y=5、array_x=7.5
であり、
array_x/pro_x = 7.5/16=0.469
array_y/pro_y = 5/9=0.555
なので、
(array_y/pro_y)≦(array_x/pro_x) …〔式2〕
となる。
この〔式2〕の条件を満たすことの意味を、図9を用いて説明する。図2のインテグレータ4として用いるレンズアレイの1粒のセルの縦横比を、図2の被照射面7の有効領域7aの縦横比(通常は表示画面の縦横比である4:3や16:9に合せられている)と一致させると、有効領域7aをオーバーラップして照射する際の短辺方向(y方向)のマージンが、長辺方向(x方向)のマージンよりも少なくなってしまう。これに対し、〔式2〕の条件を満たすようにすれば、この短辺方向(y方向)のマージンも多く取ることができるようになる。
次に、図2のインテグレータ4として、2組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成するものを用いる場合の実施例を説明する。図10は、本発明によるレンズアレイを構成する複数のセルの単位セルの概略光路図であり、第1レンズアレイを構成する単位セルレンズ13Aは図2の光源1に近い方のレンズアレイ、第2レンズアレイを構成する単位セルレンズ13Bは光源1から遠い方のレンズアレイである。
第1レンズアレイ13A,第2レンズアレイ13Bともに、1粒のセルは片面にのみ曲率のついた平凸レンズである。図11A及びBはこれらのレンズアレイのレンズデータであり、arrayA,arrayBはそれぞれ第1レンズアレイ13A,第2レンズアレイ13Bを表している。また、arrayA_x,arrayA_yはそれぞれ第1レンズアレイ13Aの長辺方向,短辺方向の長さであり、arrayB_x,arrayB_yはそれぞれ第2レンズアレイ13Bの長辺方向,短辺方向の長さである。
この第1レンズアレイ13A,第2レンズアレイ13Bでは、図11のレンズデータから、第1レンズアレイ13Aの焦点距離が、第1レンズアレイ13Aと第2レンズアレイ13Bとの空気間隔よりも長いとともに第2レンズアレイ13Bの焦点距離以上になっている。これにより、第2レンズアレイ13Bのレンズ面に細かな傷が存在したり埃が付着している場合にも、その傷や埃が図2の被照射面7に転写されることがない。これにより、こうした傷や埃を原因として被照射面7における光量分布の均一度が下がることが防止され、被照射面7における光量分布の均一度が向上するので、表示画像の画質を向上させることができる。さらに、レンズ面上に光束が集光するため熱で温度が上昇し、レンズや薄膜が劣化して透過率などの光学性能が低下する問題も防げる。
また、第1レンズアレイ13Aの焦点距離に対する空気間隔や第2レンズアレイ13Bの焦点距離の比があまり小さくなると、NAが小さくなるので、被照射面7の手前にかなり倍率の高いレンズを設けなければ被照射面7全体に光束を照射することができなくなり、その結果照明光学系の大型化や複雑化を招いてしまう。
これに対し、第1レンズアレイ13Aの焦点距離をf_arrayA、第2レンズアレイ13Bの焦点距離をf_arrayB、第1レンズアレイ13Aと第2レンズアレイ13Bとの空気間隔をt_arrayABとすると、図11のレンズデータから、
(t_arrayAB/f_arrayA)=34.7/38.7=0.897
(f_arrayB/f_arrayA) =34.7/38.66=0.896
となる。したがって、NAはあまり小さくならないので、照明光学系の大型化や複雑化が防止される。
(t_arrayAB/f_arrayA)=34.7/38.7=0.897
(f_arrayB/f_arrayA) =34.7/38.66=0.896
となる。したがって、NAはあまり小さくならないので、照明光学系の大型化や複雑化が防止される。
より一般には、
0.66< (t_arrayAB/f_arrayA) < 1.0 …〔式3〕
0.66< (f_arrayB/f_arrayA) ≦1.0 …〔式4〕
の条件を満たすようにすれば、照明光学系の大型化や複雑化を招くことなく、被照射面7における光量分布の均一度を向上させて表示画像の画質を向上させることができる。
0.66< (t_arrayAB/f_arrayA) < 1.0 …〔式3〕
0.66< (f_arrayB/f_arrayA) ≦1.0 …〔式4〕
の条件を満たすようにすれば、照明光学系の大型化や複雑化を招くことなく、被照射面7における光量分布の均一度を向上させて表示画像の画質を向上させることができる。
さらに、この第1レンズアレイ13A,第2レンズアレイ13Bでは、図11Bのレンズデータから、
arrayA_y = arrayB_y
arrayA_x = arrayB_x
となるとともに、第1レンズアレイ13Aの光軸垂直面における長辺方向のセル個数をnum_x_arrayA、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayA、第2レンズアレイ13Bの光軸垂直面における長辺方向のセル個数をnum_x_arrayB、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayBとすると
(num_x_arrayA)=(num_x_arrayB)
(num_y_arrayA)=(num_y_arrayB)
となるので、第1レンズアレイ13Aの矩形セルと第2レンズアレイ13Bのの矩形セルとが一対一に対応している。
arrayA_y = arrayB_y
arrayA_x = arrayB_x
となるとともに、第1レンズアレイ13Aの光軸垂直面における長辺方向のセル個数をnum_x_arrayA、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayA、第2レンズアレイ13Bの光軸垂直面における長辺方向のセル個数をnum_x_arrayB、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayBとすると
(num_x_arrayA)=(num_x_arrayB)
(num_y_arrayA)=(num_y_arrayB)
となるので、第1レンズアレイ13Aの矩形セルと第2レンズアレイ13Bのの矩形セルとが一対一に対応している。
そして、この第1レンズアレイ13A,第2レンズアレイ13Bでも、図11Bのレンズデータと、第2レンズアレイ13Bの被照射面7の有効領域は長辺方向(x方向)が16mm、短辺方向(y方向)が9mmであることから、第2レンズアレイ13Bの1粒のセルの長辺方向の長さarrayB_x,短辺方向の長さarrayB_yと、被照射面7の有効領域の長辺方向の長さpro_x、短辺方向の長さpro_yとの関係が
array_x/pro_x = 6.5/16=0.406
array_y/pro_y = 4/9=0.444
となるので、前述の〔式2〕の条件を満たす。
array_x/pro_x = 6.5/16=0.406
array_y/pro_y = 4/9=0.444
となるので、前述の〔式2〕の条件を満たす。
したがって、図9を用いて説明したように、やはり、図2の被照射面7の有効領域7aをオーバーラップして照射する際の短辺方向(y方向)のマージンを多く取ることができるようになる。
以上のようにして、本発明によれば、照明光学系に用いられるオプティカルインテグレータとしてのレンズアレイの形状や配置などに規定を設けることにより、被照射面における光量分布の均一度を向上させて、プロジェクターの表示画像の画質を向上させることができる。
1 光源
2 UV-IRカットフィルター
3 光学系
4 インテグレータ
5 開口絞り
6 光学系
7 被照射面
7a 被照射面の有効領域
11 レンズアレイを構成する単位セルレンズ
12 レンズアレイを構成する単位セルレンズ
13A 第1レンズアレイを構成する単位セルレンズ
13B 第2レンズアレイを構成する単位セルレンズ
2 UV-IRカットフィルター
3 光学系
4 インテグレータ
5 開口絞り
6 光学系
7 被照射面
7a 被照射面の有効領域
11 レンズアレイを構成する単位セルレンズ
12 レンズアレイを構成する単位セルレンズ
13A 第1レンズアレイを構成する単位セルレンズ
13B 第2レンズアレイを構成する単位セルレンズ
Claims (4)
- 光束を供給するための光源手段と、該光源手段からの光束に基づいて複数の光源像からなる多光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、該オプティカルインテグレータにより形成された多光源の光束を集光して被照射面を重畳して照明する集光光学系と、可視光線領域外の波長を遮光する遮光手段とを備えた可視光線を用いる照明光学系を備えたプロジェクターにおいて、
該オプティカルインテグレータは、複数のセルを有する1組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成し、そのレンズ両面に平面ではない有限の値の曲率半径を持つ面を有し、前記光源手段に近い方のレンズ面をR1面、前記光源手段から遠い方のレンズ面をR2面とおくとき、レンズアレイの前側焦点位置がR1面上にあり、レンズアレイの後側焦点位置は空気中にあり、後側焦点位置とR2面との光軸上の距離はレンズアレイの中心厚よりも短い
ことを特徴とするプロジェクター。 - 光束を供給するための光源手段と、該光源手段からの光束に基づいて複数の光源像からなる多光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、該オプティカルインテグレータにより形成された多光源の光束を集光して被照射面を重畳して照明する集光光学系と、可視光線領域外の波長を遮光する遮光手段とを備えた可視光線を用いる照明光学系を備えたプロジェクターにおいて、
該オプティカルインテグレータは、複数の矩形のセルを有する2組のレンズアレイで1つの集光系をなしてその焦点位置近傍に多光源を形成し、前記光源手段に近い方のレンズアレイの焦点距離をf_arrayA、前記光源手段から遠い方のレンズアレイの焦点距離をf_arrayB、2組のレンズアレイの空気間隔をt_arrayABとするとき、
0.66< (t_arrayAB/f_arrayA) < 1.0
0.66< (f_arrayB/f_arrayA) ≦1.0
の条件を満たすことを特徴とするプロジェクター。 - 請求項2に記載のプロジェクターにおいて、
前記光源手段に近い方のレンズアレイの矩形セルの光軸垂直面における短辺方向の長さをarrayA_y、長辺方向の長さをarrayA_x、前記光源手段から遠い方のレンズアレイの矩形セルの短辺方向の長さをarrayB_y、長辺方向の長さをarrayB_xとするとき、
arrayA_y = arrayB_y
arrayA_x = arrayB_x
の条件を満たし、前記光源手段に近い方のレンズアレイの矩形セルの光軸垂直面における長辺方向のセル個数をnum_x_arrayA、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayA、前記光源手段から遠い方のレンズアレイの矩形セルの光軸垂直面における長辺方向のセル個数をnum_x_arrayB、短辺方向のセル個数をnum_y_arrayBとするとき、
(num_x_arrayA)=(num_x_arrayB)
(num_y_arrayA)=(num_y_arrayB)
の条件を満たすことを特徴とするプロジェクター。 - 請求項1または2に記載のプロジェクターにおいて、
前記オプティカルインテグレータの前記多光源に最も近い位置にあるセルが光軸垂直面において矩形形状を有するとともに、前記被照射面の有効領域が矩形形状を有しており、
該セルの短辺方向の長さをarray_y、長辺方向の長さをarray_xとおき、また、前記被照射面の有効領域の短辺方向の長さをpro_y、長辺方向の長さをpro_xとおくとき、
(array_y/pro_y) ≦ (array_x/pro_x)
の条件を満たすことを特徴とするプロジェクター。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003281136A JP2005049593A (ja) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | プロジェクター |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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ID=34266741
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2003281136A Pending JP2005049593A (ja) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | プロジェクター |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005049593A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015201433A (ja) * | 2014-04-01 | 2015-11-12 | キヤノン株式会社 | 照明光学系およびこれを用いた画像投射装置 |
JP2023503139A (ja) * | 2020-05-26 | 2023-01-26 | リモ ディスプレイ ゲーエムベーハー | レーザー光を均質化する装置及び当該種類の複数の装置のアセンブリ |
JP7452143B2 (ja) | 2020-03-19 | 2024-03-19 | セイコーエプソン株式会社 | マルチレンズアレイ、光源装置およびプロジェクター |
-
2003
- 2003-07-28 JP JP2003281136A patent/JP2005049593A/ja active Pending
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US10268112B2 (en) | 2014-04-01 | 2019-04-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Illumination optical system and image projection apparatus with the same |
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