JP2006058659A - Projection type image display apparatus - Google Patents

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JP2006058659A JP2004241112A JP2004241112A JP2006058659A JP 2006058659 A JP2006058659 A JP 2006058659A JP 2004241112 A JP2004241112 A JP 2004241112A JP 2004241112 A JP2004241112 A JP 2004241112A JP 2006058659 A JP2006058659 A JP 2006058659A
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Tsutomu Yoshikawa
努 吉川
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Funai Electric Co Ltd
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Funai Electric Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size and weight of an image projection optical system in a projection type image display apparatus and also to decrease light loss in the image projection optical system. <P>SOLUTION: The image projection optical system 10 includes: an image forming element 3, a projecting lens 4, a light integrator 12, a lens group 13, a first prism 15, and a second prism 16. The first prism 15 is designed so that light passed through the lens group 13 is made incident on the first prism 15, and the incident light is totally reflected and emitted toward the image forming element 3 whereas light reflected by the image forming element 3 is made incident on the first prism 15, transmitted through the first prism 15, and emitted toward the projection lens. The second prism 16 is designed so that the light reflected by the image forming element 3 and transmitted through the first prism 15 is refracted toward the projection lens 4. The optical axis P of light made incident on the first prism 15 after passed through the lens group 13 is almost parallel to the image forming face 3a of the image forming element 3. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、画像を投射してスクリーン等に表示する投射型画像表示装置に関する。   The present invention relates to a projection type image display apparatus that projects an image and displays it on a screen or the like.

従来から、パソコンやビデオカメラ等からの画像データを基に、ランプから出射される光を用いて画像形成素子により画像を形成し、その画像をスクリーン等に投射して表示させる投射型画像表示装置が知られている。この種の投射型画像表示装置は、画像を投射して表示させるための画像投射光学系を備えている。   Conventionally, a projection type image display device that forms an image by an image forming element using light emitted from a lamp based on image data from a personal computer or a video camera, and projects the image on a screen or the like to display the image. It has been known. This type of projection type image display apparatus includes an image projection optical system for projecting and displaying an image.

この画像投射光学系として、図４に示すような光学設計上の構成の構成を有するものが知られている。図４に示す画像投射光学系９０では、ランプから投光された光は、ライトインテグレータ９１により凝縮され均一化される。ライトインテグレータ９１で均一化された光は、レンズ９２ａ，９２ｂを経由した後、第１のプリズム（全反射プリズム）９３に至る。レンズ９２ａ，９２ｂを経由した光は、第１のプリズム９３内に第１の面９３ａから入射し、第２の面９３ｂにより全反射され、第３の面９３ｃから第１のプリズム９３外に出射されることにより、素子基板９４上の画像形成素子９５に導かれる。第１のプリズム９３から出射された光は、素子基板９４上の画像形成素子９５に照射され、これにより、画像形成素子９５の画像形成面で画像が形成される。   As this image projection optical system, an optical projection system having a configuration in the optical design as shown in FIG. 4 is known. In the image projection optical system 90 shown in FIG. 4, the light projected from the lamp is condensed and made uniform by the light integrator 91. The light made uniform by the light integrator 91 passes through the lenses 92 a and 92 b and then reaches the first prism (total reflection prism) 93. The light that has passed through the lenses 92a and 92b enters the first prism 93 from the first surface 93a, is totally reflected by the second surface 93b, and exits from the third surface 93c to the outside of the first prism 93. As a result, the light is guided to the image forming element 95 on the element substrate 94. The light emitted from the first prism 93 is applied to the image forming element 95 on the element substrate 94, whereby an image is formed on the image forming surface of the image forming element 95.

レンズ９２ａ，９２ｂは、ライトインテグレータ９１で均一化された光を画像形成素子９５の画像形成面上に結像させる役割を担っている。また、第１のプリズム９３の第１の面９３ａは、画像形成面に対して（従って、素子基板９４に対して）傾けられており、ライトインテグレータ９１からの光は、第１の面９３ａに垂直に（すなわち素子基板９４と干渉する方向から）入射するようになっている。   The lenses 92 a and 92 b have a role of forming an image of the light uniformed by the light integrator 91 on the image forming surface of the image forming element 95. Further, the first surface 93a of the first prism 93 is inclined with respect to the image forming surface (thus, with respect to the element substrate 94), and the light from the light integrator 91 is incident on the first surface 93a. Incident light is incident vertically (that is, from the direction of interference with the element substrate 94).

画像形成面からの反射光すなわち画像形成素子９５で形成された画像は、再び第１のプリズム９３内に第３の面９３ｃから入射し、第２の面９３ｂから第１のプリズム９３外に出射される。第１のプリズム９３から出射された光は、第２のプリズム９６内に第１の面９６ａから入射し、第２の面９６ｂから出射されることにより、投射レンズ９７に向けて屈折される。第２のプリズム９６から出射された光は、投射レンズ９７を介してスクリーン等に投射され、これにより、スクリーン等に画像が表示される。   The reflected light from the image forming surface, that is, the image formed by the image forming element 95 is incident on the first prism 93 again from the third surface 93 c and is emitted from the second surface 93 b to the outside of the first prism 93. Is done. The light emitted from the first prism 93 enters the second prism 96 from the first surface 96a, and is refracted toward the projection lens 97 by being emitted from the second surface 96b. The light emitted from the second prism 96 is projected onto a screen or the like via the projection lens 97, whereby an image is displayed on the screen or the like.

また、ランプからの光を第１のプリズム及び第２のプリズムを透過させて画像形成素子に導くと共に、画像形成素子からの反射光を第２のプリズムで全反射して投射レンズに導くようにした投射型画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ランプからの光を、ミラーにて反射させた後に、第１のプリズムで全反射して画像形成素子に導くと共に、画像形成素子からの反射光を第１のプリズム及び第２のプリズムを透過させて投射レンズに導くようにした投射型画像表示装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献１に記載の装置では、上記の従来の構成と同様に、第１のプリズムへの光入射面は、画像形成素子の画像形成面に対して傾けられており、この光入射面に垂直に（すなわち画像形成素子と干渉する方向から）光が入射するようになっている。
特開２００２−１５６６０２号公報 特開２００２−３５０７７５号公報 Further, the light from the lamp is transmitted through the first prism and the second prism and guided to the image forming element, and the reflected light from the image forming element is totally reflected by the second prism and guided to the projection lens. Such a projection type image display device is known (see, for example, Patent Document 1). In addition, after the light from the lamp is reflected by the mirror, it is totally reflected by the first prism and guided to the image forming element, and the reflected light from the image forming element is sent to the first prism and the second prism. A projection-type image display device that transmits light and guides it to a projection lens is known (for example, see Patent Document 2). In the apparatus described in Patent Document 1, the light incident surface on the first prism is inclined with respect to the image forming surface of the image forming element, as in the conventional configuration described above. Light is incident vertically (that is, from a direction that interferes with the image forming element).
JP 2002-156602 A JP 2002-350775 A

ところが、上述した従来の投射型画像表示装置においては、ライトインテグレータ９１からの光は、素子基板９４と干渉する方向から第１のプリズムに入射するようになっている。このため、第１のプリズム９３と素子基板９４との距離を近づけると、ライトインテグレータ９１からの光が素子基板９４で遮られたり、図４に示すように、レンズ９２ｂと素子基板９４がぶつかってしまう。従って、第１のプリズム９３と素子基板９４との距離をあける必要があった。   However, in the above-described conventional projection type image display apparatus, the light from the light integrator 91 is incident on the first prism from the direction of interference with the element substrate 94. Therefore, when the distance between the first prism 93 and the element substrate 94 is reduced, the light from the light integrator 91 is blocked by the element substrate 94, or the lens 92b and the element substrate 94 collide as shown in FIG. End up. Therefore, it is necessary to increase the distance between the first prism 93 and the element substrate 94.

また、ライトインテグレータ９１からの光は、画像形成素子９５上に結像されるため、画像形成素子９５で反射された光は広がり角を持っている。このため、第１のプリズム９３と素子基板９４との距離をあけると、その分、第１のプリズム９３を大きくしないと、第１のプリズム９３及び第２のプリズム９６に入射される光が少なくなり、光量ロスを生じてしまう。従って、画像形成素子９５を小型化することができても、第１のプリズム９３、第２のプリズム９６及び投射レンズ９７を小型化するのは困難であった。すなわち、光量ロスを生じることなく画像投射光学系９０を小型化するのは、困難であった。なお、上述した特許文献１及び特許文献２に開示の内容を適用したとしても、上記の課題を解決することはできない。   Further, since the light from the light integrator 91 is imaged on the image forming element 95, the light reflected by the image forming element 95 has a spread angle. For this reason, when the distance between the first prism 93 and the element substrate 94 is increased, the amount of light incident on the first prism 93 and the second prism 96 is small unless the first prism 93 is enlarged accordingly. As a result, a light amount loss occurs. Therefore, even if the image forming element 95 can be downsized, it is difficult to downsize the first prism 93, the second prism 96, and the projection lens 97. That is, it has been difficult to reduce the size of the image projection optical system 90 without causing a light loss. In addition, even if the contents disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above are applied, the above problem cannot be solved.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、画像投射光学系を小型軽量化できると共に画像投射光学系での光量ロスを少なくできる投射型画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a projection-type image display apparatus that can reduce the size and weight of the image projection optical system and reduce the loss of light amount in the image projection optical system. To do.

上記目的を達成するために請求項１の発明は、画像投射用の光を出射する光源と、光源からの光を均一化するライトインテグレータと、ライトインテグレータによって均一化された光を反射することにより画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子により反射された光を投射するための投射レンズと、ライトインテグレータによって均一化された光を画像形成素子上に結像させる、ライトインテグレータから画像形成素子に至る光路中に配置される複数のレンズから成るレンズ群と、レンズ群を経由した光が入射され、該入射光を全反射して画像形成素子へ向けて出射すると共に画像形成素子により反射された光を透過させる、レンズ群から画像形成素子に至る光路中に配置される第１のプリズムと、画像形成素子により反射されて第１のプリズムを透過した光を投射レンズに向けて屈折させる、第１のプリズムから投射レンズに至る光路中に配置される第２のプリズムとを備えた投射型画像表示装置において、レンズ群を経由した光の第１のプリズムへの入射光軸は、画像形成素子の画像形成面と略平行であり、第１のプリズムは、レンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが、
80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)
nd：第１のプリズムの屈折率
B：画像形成素子での反射角
C：sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo）
を満たし、レンズ群のレンズのうち第１のプリズムの直近に位置するレンズは、レンズ群を経由した光の第１のプリズムへの入射光軸に対して所定の角度傾けて配置されており、その傾き角が
(90−A)/2≦レンズの傾き角≦90−A
を満たすものである。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a light source that emits light for image projection, a light integrator that makes light from the light source uniform, and light that is made uniform by the light integrator is reflected. An image forming element for forming an image, a projection lens for projecting light reflected by the image forming element, and an image forming element from the light integrator that forms an image on the image forming element of the light uniformized by the light integrator A lens group composed of a plurality of lenses arranged in the optical path to the light beam, and light that has passed through the lens group is incident, and the incident light is totally reflected and emitted toward the image forming element and reflected by the image forming element. A first prism disposed in an optical path from the lens group to the image forming element, and the first prism reflected by the image forming element. Light that has passed through a lens group in a projection-type image display device that includes a second prism disposed in an optical path from the first prism to the projection lens that refracts light transmitted through the prism toward the projection lens. The incident optical axis to the first prism is substantially parallel to the image forming surface of the image forming element, and the first prism includes a light incident surface from the lens group and a light emitting surface to the image forming element. The intersection angle A is
80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−sin −1 (sin (2B + C) / nd)
nd: Refractive index of the first prism
B: Reflection angle at the image forming element
C: sin -1 ((1/2) / FNo on the image forming element side of light from the light source)
Of the lenses in the lens group, which are positioned in the immediate vicinity of the first prism, are disposed at a predetermined angle with respect to the optical axis of the light that has passed through the lens group and incident on the first prism, The tilt angle is
(90−A) / 2 ≦ Lens tilt angle ≦ 90−A
It satisfies.

この構成においては、光源からの出射光束及びレンズ群が第１のプリズムの画像形成素子への光出射面側から画像形成素子側へはみ出ることを少なく抑えることができ、その分、第１のプリズムと画像形成素子との距離を短くしても、画像形成素子が設けられる素子基板に光源からの出射光束が遮られたり、素子基板にレンズ群がぶつかることがない。従って、第１のプリズムと画像形成素子との距離を短くすることが可能となる。また、第１のプリズムと画像形成素子との距離を短くすることで、画像形成素子からの反射光は、その広がり角が小さいうちに第１のプリズム及び第２のプリズムに入射される。従って、第１のプリズム及び第２のプリズムを小型化することができる。さらに、第１のプリズム及び第２のプリズムの小型化により、画像形成素子から投射レンズに至る光路長を短くでき、これにより、画像形成素子からの反射光を広がり角の小さいうちに投射レンズに入射させることが可能となり、投射レンズを小型化することができる。   In this configuration, it is possible to suppress the emission light beam from the light source and the lens group from protruding from the light exit surface side to the image forming element of the first prism to the image forming element side, and accordingly, the first prism. Even if the distance between the image forming element and the image forming element is shortened, the light beam emitted from the light source is not blocked by the element substrate on which the image forming element is provided, and the lens group does not collide with the element substrate. Accordingly, the distance between the first prism and the image forming element can be shortened. Further, by shortening the distance between the first prism and the image forming element, the reflected light from the image forming element is incident on the first prism and the second prism while the spread angle is small. Therefore, the first prism and the second prism can be reduced in size. Further, the downsizing of the first prism and the second prism can shorten the optical path length from the image forming element to the projection lens, thereby allowing the reflected light from the image forming element to spread to the projection lens while the divergence angle is small. It becomes possible to make it enter, and a projection lens can be reduced in size.

また、第１のプリズムのレンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、光源からの光は、光量ロスが少なく、効率よく投射レンズへ導かれる。さらに、レンズ群のレンズのうち第１のプリズムの直近に位置するレンズの傾き角が(90−A)/2≦レンズの傾き角≦90−Aを満たすことで、光源からの光は、光量ロスがより少なく、より効率よく投射レンズへ導かれる。 Further, the intersection angle A between the light incident surface from the lens group of the first prism and the light exit surface to the image forming element is 80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−sin −. By satisfying 1 (sin (2B + C) / nd), the light from the light source is efficiently guided to the projection lens with little light loss. Furthermore, when the tilt angle of the lens located in the lens group closest to the first prism satisfies (90−A) / 2 ≦ the tilt angle of the lens ≦ 90−A, the light from the light source Less loss and more efficient guidance to the projection lens.

請求項２の発明は、画像投射用の光を出射する光源と、光源からの光を反射することにより画像を形成する画像形成素子と、画像形成素子により反射された光を投射するための投射レンズと、光源からの光を画像形成素子上に結像させる、光源から画像形成素子に至る光路中に配置される複数のレンズから成るレンズ群と、レンズ群を経由した光が入射され、該入射光を全反射して画像形成素子へ向けて出射すると共に画像形成素子により反射された光を透過させて投射レンズへ導く、レンズ群から画像形成素子に至る光路中に配置される全反射プリズムとを備えた投射型画像表示装置において、レンズ群を経由した光の全反射プリズムへの入射光軸は、画像形成素子の画像形成面と略平行である、又は画像形成面側に傾いているものである。   The invention according to claim 2 is a light source that emits light for image projection, an image forming element that forms an image by reflecting light from the light source, and a projection for projecting light reflected by the image forming element A lens, a lens group composed of a plurality of lenses disposed in an optical path from the light source to the image forming element, which forms an image of light from the light source on the image forming element, and light that has passed through the lens group is incident; Total reflection prism arranged in the optical path from the lens group to the image forming element that totally reflects incident light and emits it toward the image forming element and transmits the light reflected by the image forming element to the projection lens In the projection type image display apparatus having the above, the incident optical axis to the total reflection prism of the light passing through the lens group is substantially parallel to the image forming surface of the image forming element or inclined toward the image forming surface side. Is a thing

この構成においては、光源からの出射光束及びレンズ群が全反射プリズムの画像形成素子への光出射面側から画像形成素子側へはみ出ることを少なく抑えることができ、その分、全反射プリズムと画像形成素子との距離を短くしても、画像形成素子が設けられる素子基板に光源からの出射光束が遮られたり、素子基板にレンズ群がぶつかることがない。従って、全反射プリズムと画像形成素子との距離を短くすることが可能となる。また、全反射プリズムと画像形成素子との距離を短くすることで、画像形成素子からの反射光は、その広がり角が小さいうちに全反射プリズムに入射される。従って、全反射プリズムを小型化することができる。さらに、全反射プリズムの小型化により、画像形成素子から投射レンズに至る光路長を短くでき、これにより、画像形成素子からの反射光を広がり角の小さいうちに投射レンズに入射させることが可能となり、投射レンズを小型化することができる。   In this configuration, it is possible to suppress the emission light flux from the light source and the lens group from protruding from the light emitting surface side to the image forming element of the total reflection prism to the image forming element side. Even if the distance from the forming element is shortened, the light beam emitted from the light source is not blocked by the element substrate on which the image forming element is provided, and the lens group does not collide with the element substrate. Therefore, the distance between the total reflection prism and the image forming element can be shortened. Further, by shortening the distance between the total reflection prism and the image forming element, the reflected light from the image forming element enters the total reflection prism while the spread angle is small. Therefore, the total reflection prism can be reduced in size. Furthermore, the miniaturization of the total reflection prism enables the optical path length from the image forming element to the projection lens to be shortened, so that the reflected light from the image forming element can be incident on the projection lens while the divergence angle is small. The projection lens can be miniaturized.

請求項３の発明は、請求項２に記載の投射型画像表示装置において、全反射プリズムは、レンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが、
80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)
nd：全反射プリズムの屈折率
B：画像形成素子での反射角
C：sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo)
を満たすものである。 According to a third aspect of the present invention, in the projection type image display device according to the second aspect, the total reflection prism has an intersection angle A between the light incident surface from the lens group and the light emission surface to the image forming element.
80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−sin −1 (sin (2B + C) / nd)
nd: Refractive index of total reflection prism
B: Reflection angle at the image forming element
C: sin -1 ((1/2) / FNo on the image forming element side of light from the light source)
It satisfies.

この構成においては、全反射プリズムのレンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、光源からの光は、光量ロスが少なく、効率よく投射レンズへ導かれる。 In this configuration, the intersection angle A between the light incident surface from the lens group of the total reflection prism and the light exit surface to the image forming element is 80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−. By satisfying sin −1 (sin (2B + C) / nd), light from the light source is efficiently guided to the projection lens with little light loss.

請求項１の発明によれば、第１のプリズムへの入射光軸が画像形成素子の画像形成面と略平行であるため、画像形成素子と第１のプリズムとの距離を短くすることができ、画像形成素子、投射レンズ、レンズ群、第１のプリズム、及び第２のプリズムから成る画像投射光学系全体の省スペース化を図ることができる。また、画像形成素子と第１のプリズムとの距離を短くすることで、第１のプリズム、第２のプリズム、及び投射レンズを小型化することができ、これにより、画像投射光学系全体を小型化、軽量化することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the incident optical axis to the first prism is substantially parallel to the image forming surface of the image forming element, the distance between the image forming element and the first prism can be shortened. Further, it is possible to reduce the space of the entire image projection optical system including the image forming element, the projection lens, the lens group, the first prism, and the second prism. Further, by shortening the distance between the image forming element and the first prism, the first prism, the second prism, and the projection lens can be reduced in size, thereby reducing the size of the entire image projection optical system. And weight reduction.

また、第１のプリズムのレンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、画像投射光学系での光量ロスを少なくでき、明るい画像を表示することができる。さらに、レンズ群のレンズのうち第１のプリズムの直近に位置するレンズの傾き角が(90−A)/2≦レンズの傾き角≦90−Aを満たすことで、画像投射光学系での光量ロスをより一層少なくでき、より一層明るい画像を表示することができる。 Further, the intersection angle A between the light incident surface from the lens group of the first prism and the light exit surface to the image forming element is 80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−sin −. By satisfying 1 (sin (2B + C) / nd), the light loss in the image projection optical system can be reduced, and a bright image can be displayed. Further, when the tilt angle of the lens located in the lens group closest to the first prism satisfies (90−A) / 2 ≦ the tilt angle of the lens ≦ 90−A, the amount of light in the image projection optical system is increased. Loss can be further reduced and a brighter image can be displayed.

請求項２の発明によれば、全反射プリズムへの入射光軸が画像形成素子の画像形成面と略平行又は画像形成面側に傾いているため、画像形成素子と全反射プリズムとの距離を短くすることができ、画像形成素子、投射レンズ、レンズ群、及び全反射プリズムから成る画像投射光学系全体の省スペース化を図ることができる。また、画像形成素子と全反射プリズムとの距離を短くすることで、全反射プリズム及び投射レンズを小型化することができ、これにより、画像投射光学系全体を小型化、軽量化することができる。   According to the second aspect of the present invention, since the incident optical axis to the total reflection prism is substantially parallel to the image forming surface of the image forming element or inclined toward the image forming surface, the distance between the image forming element and the total reflection prism is increased. Thus, the entire image projection optical system including the image forming element, the projection lens, the lens group, and the total reflection prism can be saved. Further, by shortening the distance between the image forming element and the total reflection prism, the total reflection prism and the projection lens can be reduced in size, and thereby the entire image projection optical system can be reduced in size and weight. .

請求項３の発明によれば、全反射プリズムのレンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、画像投射光学系での光量ロスを少なくでき、明るい画像を表示することができる。 According to the invention of claim 3, the intersection angle A between the light incident surface from the lens group of the total reflection prism and the light exit surface to the image forming element is 80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ By satisfying A ≦ 100−sin −1 (sin (2B + C) / nd), the light amount loss in the image projection optical system can be reduced, and a bright image can be displayed.

以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。図１において、画像表示プロジェクタ１は、パソコンやビデオカメラ等から入力される画像信号を基に、画像投射光学系により画像を形成し、その画像をスクリーン等に投射表示する装置である。画像投射光学系は、筐体２０の内部に装備されている。筐体２０は、画像投射用開口２１を前面に有しており、画像投射光学系の一部を構成する投射レンズ４が画像投射用開口２１に臨んでいる。画像投射光学系により形成された画像は、投射レンズ４から筐体２０の外部に投射される。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, an image display projector 1 is an apparatus that forms an image by an image projection optical system based on an image signal input from a personal computer, a video camera, or the like, and projects and displays the image on a screen or the like. The image projection optical system is provided inside the housing 20. The housing 20 has an image projection opening 21 on the front surface, and the projection lens 4 constituting a part of the image projection optical system faces the image projection opening 21. An image formed by the image projection optical system is projected from the projection lens 4 to the outside of the housing 20.

次に、上記画像投射光学系について説明する。図２において、画像投射光学系１０は、ランプ２と、画像形成素子３と、投射レンズ４と、カラーフィルタ１１と、ライトインテグレータ１２と、レンズ群１３と、反射ミラー１４と、第１のプリズム（全反射プリズム）１５と、第２のプリズム１６とを有している。   Next, the image projection optical system will be described. In FIG. 2, an image projection optical system 10 includes a lamp 2, an image forming element 3, a projection lens 4, a color filter 11, a light integrator 12, a lens group 13, a reflection mirror 14, and a first prism. It has a (total reflection prism) 15 and a second prism 16.

ランプ２は、画像投射用の光を出射するものである。このランプ２は、例えば、白色光を出射するものが用いられる。   The lamp 2 emits light for image projection. For example, a lamp that emits white light is used as the lamp 2.

画像形成素子３は、ランプ２から出射された画像投射用の光を反射することにより画像を形成するものであり、素子基板１７上に設けられている。この画像形成素子３は、多数のマイクロミラーがマトリックス状に配列されて画像形成面３ａが構成されており、各マイクロミラーの角度が制御部（不図示）からの信号により制御されることで、画像形成面３ａ（各マイクロミラー）に照射される光を反射して画像を形成する。   The image forming element 3 forms an image by reflecting light for image projection emitted from the lamp 2, and is provided on the element substrate 17. In the image forming element 3, an image forming surface 3a is configured by arranging a large number of micromirrors in a matrix, and the angle of each micromirror is controlled by a signal from a control unit (not shown). An image is formed by reflecting light applied to the image forming surface 3a (each micromirror).

投射レンズ４は、画像形成素子３により反射された光、すなわち画像形成素子３で形成された画像を投射するためのものであり、上述のように筐体２０に設けられた画像投射用開口２１に臨む位置に配置される。   The projection lens 4 is for projecting the light reflected by the image forming element 3, that is, the image formed by the image forming element 3, and the image projection opening 21 provided in the housing 20 as described above. It is arranged at the position facing.

カラーフィルタ１１は、ランプ２から出射された光を配色するものであり、回転軸１１ａを軸心として回転し、その回転方向に赤、緑、青、白（透明）の４枚のフィルタが配列された構成となっている。ランプ２から出射された光は、回転しているカラーフィルタ１１を透過することにより、赤、緑、青、白（透明）の４色に時系列的に配色される。   The color filter 11 colors the light emitted from the lamp 2 and rotates around the rotation shaft 11a, and four filters of red, green, blue, and white (transparent) are arranged in the rotation direction. It has been configured. The light emitted from the lamp 2 passes through the rotating color filter 11 and is time-sequentially arranged into four colors of red, green, blue, and white (transparent).

ライトインテグレータ１２は、ランプ２から出射された光を凝縮して均一化するものである。このライトインテグレータ１２は、内部が中空のトンネル型のものや、内部が中実のロッド型のものが用いられる。カラーフィルタ１１により配色された光は、ライトインテグレータ１２の一端側から入射し、内部で反射（トンネル型のものでは内面反射、ロッド型のものでは全反射）を繰り返すことにより凝縮され均一化されて、他端側から出射される。ライトインテグレータ１２は、画像投射用の光を出射する２次光源としての役割を持っている。   The light integrator 12 condenses and equalizes the light emitted from the lamp 2. The light integrator 12 may be a tunnel type with a hollow inside or a rod type with a solid inside. The light arranged by the color filter 11 enters from one end side of the light integrator 12 and is condensed and made uniform by repeating internal reflection (internal reflection in the tunnel type and total reflection in the rod type). The light is emitted from the other end side. The light integrator 12 has a role as a secondary light source that emits light for image projection.

レンズ群１３は、ライトインテグレータ１２から出射された光（すなわちランプ２からの光）を画像形成素子３上に結像させるものであり、３枚のレンズ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄから成り、ライトインテグレータ１２から画像形成素子３に至る光路中に配置されている。反射ミラー１４は、レンズ１３ｃを経由した光をレンズ１３ｄに向けて反射するものであり、レンズ１３ｃからレンズ１３ｄに至る光路中に配置されている。   The lens group 13 forms an image of light emitted from the light integrator 12 (that is, light from the lamp 2) on the image forming element 3, and includes three lenses 13a, 13b, 13c, and 13d. It is disposed in the optical path from the integrator 12 to the image forming element 3. The reflection mirror 14 reflects light passing through the lens 13c toward the lens 13d, and is disposed in the optical path from the lens 13c to the lens 13d.

第１のプリズム１５は、レンズ群１３を経由した光を画像形成素子３に導くと共に、画像形成素子３からの反射光を投射レンズ４に導くものであり、レンズ群１３から画像形成素子３に至る光路中に配置されている。第２のプリズム１６は、第１のプリズム１５により投射レンズ４に導かれる画像形成素子３からの反射光の向きを調整するものであり、第１のプリズム１５から投射レンズ４に至る光路中に配置されている。   The first prism 15 guides light passing through the lens group 13 to the image forming element 3 and guides reflected light from the image forming element 3 to the projection lens 4. It is arranged in the optical path to reach. The second prism 16 adjusts the direction of reflected light from the image forming element 3 guided to the projection lens 4 by the first prism 15, and is in the optical path from the first prism 15 to the projection lens 4. Has been placed.

このような構成の画像投射光学系１０は、ランプ２から出射された画像投射用の光をカラーフィルタ１１により配色すると共にライトインテグレータ１２により凝縮、均一化し、その光をレンズ群１３及び第１のプリズム１５を経由して画像形成素子３に導いて、画像形成素子３にて画像を形成する。そして、画像形成素子３からの反射光（すなわち画像形成素子３にて形成された画像）を第１のプリズム１５及び第２のプリズム１６を経由して投射レンズ４に導いて、投射レンズ４を介してスクリーン等に投射する。   The image projection optical system 10 having such a configuration colors the light for image projection emitted from the lamp 2 by the color filter 11, condenses and equalizes the light by the light integrator 12, and converts the light into the lens group 13 and the first light. The light is guided to the image forming element 3 via the prism 15 and the image forming element 3 forms an image. Then, the reflected light from the image forming element 3 (that is, the image formed by the image forming element 3) is guided to the projection lens 4 via the first prism 15 and the second prism 16, and the projection lens 4 is moved. Through the screen.

次に、上記第１のプリズム１５、及び第２のプリズム１６の構成と共に、上記画像投射光学系１０の詳細について、図３を参照して説明する。なお、図３に示す画像投射光学系１０は、光学設計上の構成（以下、光学設計構成という）であり、レンズ１３ｂ,１３ｃ、及び反射ミラー１４を省略した構成となっている。このような光学設計構成によっても、光学的には同等であり、簡単のために、以下、この光学設計構成を参照して説明する。   Next, the configuration of the first prism 15 and the second prism 16 and the details of the image projection optical system 10 will be described with reference to FIG. The image projection optical system 10 shown in FIG. 3 has an optical design configuration (hereinafter, referred to as an optical design configuration), and has a configuration in which the lenses 13b and 13c and the reflection mirror 14 are omitted. Such an optical design configuration is also optically equivalent and will be described below with reference to this optical design configuration for the sake of simplicity.

第１のプリズム１５は、レンズ群１３を経由したライトインテグレータ１２からの光が第１の面１５ａから入射され、その光を第２の面１５ｂにより全反射して画像形成素子３に向けて第３の面１５ｃから出射すると共に、画像形成素子３で反射された光が入射され、その光を第２の面１５ｂから出射する構成となっている。この第１のプリズム１５は、第１の面１５ａが、レンズ群１３を経由した光の第１のプリズム１５への入射光軸Ｐに対して傾き、第３の面１５ｃが、入射光軸Ｐと平行となっている。また、第２の面１５ｂは、レンズ群１３を経由して第１の面１５ａから入射した光が全反射する角度に設定されている。   In the first prism 15, the light from the light integrator 12 that has passed through the lens group 13 is incident from the first surface 15 a, and the light is totally reflected by the second surface 15 b toward the image forming element 3. 3 is emitted from the third surface 15c, and the light reflected by the image forming element 3 is incident thereon, and the light is emitted from the second surface 15b. In the first prism 15, the first surface 15a is inclined with respect to the incident optical axis P of the light that has passed through the lens group 13 and incident on the first prism 15, and the third surface 15c has the incident optical axis P. It is parallel to. The second surface 15b is set to an angle at which light incident from the first surface 15a via the lens group 13 is totally reflected.

画像形成素子３は、上述のように多数のマイクロミラーがマトリックス状に配列されて画像形成面３ａが構成されており、画像形成面３ａが第１のプリズム１５の第３の面１５ｃと平行となるように、従って、画像形成面３ａがレンズ群１３を経由した光の第１のプリズムへの入射光軸Ｐと平行となるように配置されている。画像形成素子３は、素子基板１７の表面に設けられており、素子基板１７と入射光軸Ｐも平行となっている。   In the image forming element 3, as described above, a large number of micromirrors are arranged in a matrix to form an image forming surface 3a, and the image forming surface 3a is parallel to the third surface 15c of the first prism 15. Accordingly, the image forming surface 3a is arranged so as to be parallel to the incident optical axis P of the light that has passed through the lens group 13 to the first prism. The image forming element 3 is provided on the surface of the element substrate 17, and the element substrate 17 and the incident optical axis P are also parallel.

第１のプリズム１５の第３の面１５ｃから出射された光は、集光されながら画像形成素子３上に照射されて画像形成面３ａに結像される。画像形成素子３に照射された光は、各マイクロミラーにより広がり角を持った状態に反射される。画像形成素子３の各マイクロミラーは、画像形成面３ａと垂直な方向を基準の０°として、例えば±１２°の角度に変化するようになっており、各マイクロミラーの角度が＋１２°と−１２°とに変化されることにより、各マイクロミラーからの反射光が投射レンズ４に導かれる状態と導かれない状態とに制御される。   The light emitted from the third surface 15c of the first prism 15 is irradiated onto the image forming element 3 while being condensed and focused on the image forming surface 3a. The light irradiated to the image forming element 3 is reflected by each micromirror in a state having a spread angle. Each micromirror of the image forming element 3 changes to an angle of ± 12 °, for example, with the direction perpendicular to the image forming surface 3a as 0 °, and the angle of each micromirror is + 12 ° and − By changing the angle to 12 °, the reflected light from each micromirror is controlled to be guided to the projection lens 4 and not guided.

画像形成素子３、ライトインテグレータ１２、レンズ群１３、及び第１のプリズム１５は、画像形成素子３のマイクロミラーからの反射光が投射レンズ４に導かれる状態では、主光線（光束の中心である光軸Ｑ上を通る光）が画像形成素子３の画像形成面３ａと垂直な方向へ反射されるように設計され配置されている。また、マイクロミラーへの入射光束とその反射光束が重ならないように（すなわち、マイクロミラーからの反射光が第１のプリズム１５の第２の面１５ｂで全反射されることなく、第２の面１５ｂを透過するように）設計され配置されている。   The image forming element 3, the light integrator 12, the lens group 13, and the first prism 15 are chief rays (the center of the light beam) when the reflected light from the micromirrors of the image forming element 3 is guided to the projection lens 4. The light passing on the optical axis Q) is designed and arranged so as to be reflected in a direction perpendicular to the image forming surface 3 a of the image forming element 3. Further, the second surface is formed so that the incident light beam to the micromirror does not overlap with the reflected light beam (that is, the reflected light from the micromirror is not totally reflected by the second surface 15b of the first prism 15). 15b) is designed and arranged.

第１のプリズム１５は、屈折率をnd、画像形成素子３での主光線の反射角をB、画像形成素子３への集光最大角度の半角（sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo））をCとすると、第１の面１５ａ（レンズ群１３からの光の入射面）と第３の面１５ｃ（画像形成素子３への光の出射面）との交角Aが、80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たしている。本実施形態では、nd＝１．５１６８、A＝６８°、B＝１２°、C＝１１．５４°（FNo＝２．５）であり、A＝６８°となっている。 The first prism 15 has a refractive index nd, a principal ray reflection angle B at the image forming element 3, and a half angle (sin −1 ((1/2) / light source) of the maximum condensing angle to the image forming element 3. FNo of the light from the image forming element side))) is C, the first surface 15a (the light incident surface from the lens group 13) and the third surface 15c (the light emitting surface to the image forming element 3) ) Satisfying 80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−sin −1 (sin (2B + C) / nd). In this embodiment, nd = 1.5168, A = 68 °, B = 12 °, C = 11.54 ° (FNo = 2.5), and A = 68 °.

また、レンズ群１３の第１のプリズム１５の直近に位置するレンズ１３ｄは、レンズ群１３を経由した光の第１のプリズム１５への入射光軸Ｐに対して所定の角度傾けて配置されており、その傾き角Dは、(90−A)/2≦D≦90−Aを満たしている。   Further, the lens 13d positioned in the lens group 13 in the immediate vicinity of the first prism 15 is disposed at a predetermined angle with respect to the optical axis P incident on the first prism 15 of the light passing through the lens group 13. The inclination angle D satisfies (90−A) / 2 ≦ D ≦ 90−A.

第２のプリズム１６は、第１のプリズム１５の第２の面１５ｂから出射された光、すなわち画像形成素子３により反射されて第１のプリズム１５を透過した光が第１の面１６ａから入射され、その光を投射レンズ４に向けて第２の面１６ｂから出射する構成となっている。この第２のプリズム１６は、第１の面１６ａが、第１のプリズム１５の第２の面１５ｂと平行で、第２の面１６ｂが第１のプリズム１５の第３の面１５ｃと平行となっている。第１のプリズム１５の第２の面１５ｂと第２のプリズム１６の第１の面１６ａとの間には、隙間（空気層）が設けられている。第２のプリズム１６の屈折率は、第１のプリズム１５の屈折率と同じである。   In the second prism 16, the light emitted from the second surface 15 b of the first prism 15, that is, the light reflected by the image forming element 3 and transmitted through the first prism 15 is incident from the first surface 16 a. The light is emitted from the second surface 16 b toward the projection lens 4. The second prism 16 has a first surface 16 a parallel to the second surface 15 b of the first prism 15 and a second surface 16 b parallel to the third surface 15 c of the first prism 15. It has become. A gap (air layer) is provided between the second surface 15 b of the first prism 15 and the first surface 16 a of the second prism 16. The refractive index of the second prism 16 is the same as the refractive index of the first prism 15.

画像形成素子３で反射された光は、第１のプリズム１５を透過することにより屈折するが、第２のプリズム１６を透過することにより第１のプリズム１５により屈折したのとは逆向きに屈折する。これにより、第２のプリズム１６を透過した後の画像形成素子３からの反射光は、第１のプリズム１５に入射する前の画像形成素子３からの反射光と同じ進行方向（主光線が画像形成面３ａと垂直な方向）で同じ広がり角となる。   The light reflected by the image forming element 3 is refracted by passing through the first prism 15, but refracted in the direction opposite to that refracted by the first prism 15 by passing through the second prism 16. To do. As a result, the reflected light from the image forming element 3 after passing through the second prism 16 has the same traveling direction as the reflected light from the image forming element 3 before entering the first prism 15 (the principal ray is the image). The spread angle is the same in the direction perpendicular to the formation surface 3a.

このような構成によれば、第１のプリズム１５への入射光軸Ｐが画像形成素子３の画像形成面３ａと平行であるため、ライトインテグレータ１２からの出射光束及びレンズ群１３が第１のプリズム１５の第３の面１５ｃよりも画像形成素子３側へはみ出ることを少なく抑えることができる。これにより、その分、第１のプリズム１５と画像形成素子３との距離を短くしても、素子基板１７にライトインテグレータ１２からの出射光束が遮られたり、素子基板１７にレンズ群１３がぶつかることがなく、第１のプリズム１５と画像形成素子３との距離を短くすることが可能となる。   According to such a configuration, since the incident optical axis P to the first prism 15 is parallel to the image forming surface 3a of the image forming element 3, the emitted light flux from the light integrator 12 and the lens group 13 are the first. It is possible to suppress the protrusion of the third surface 15c of the prism 15 to the image forming element 3 side. Thereby, even if the distance between the first prism 15 and the image forming element 3 is shortened accordingly, the emitted light beam from the light integrator 12 is blocked by the element substrate 17 or the lens group 13 collides with the element substrate 17. In other words, the distance between the first prism 15 and the image forming element 3 can be shortened.

しかも、第１のプリズム１５と画像形成素子３との距離を短くすることで、画像形成素子３からの反射光は、その広がり角が小さいうちに第１のプリズム１５及び第２のプリズム１６に入射される。従って、第１のプリズム１５及び第２のプリズム１６を小型化することができる。さらに、第１のプリズム１５及び第２のプリズム１６の小型化により、第１のプリズム１５の第３の面１５ｃから第２のプリズム１６の第２の面１６ｂに至る光路長Ｌを短くして、画像形成素子３からの反射光を広がり角の小さいうちに投射レンズ４に入射させることができるので、投射レンズ４を小型化することができる。   In addition, by reducing the distance between the first prism 15 and the image forming element 3, the reflected light from the image forming element 3 reaches the first prism 15 and the second prism 16 while the spread angle is small. Incident. Therefore, the first prism 15 and the second prism 16 can be reduced in size. Further, by reducing the size of the first prism 15 and the second prism 16, the optical path length L from the third surface 15c of the first prism 15 to the second surface 16b of the second prism 16 is shortened. Since the reflected light from the image forming element 3 can be incident on the projection lens 4 while the divergence angle is small, the projection lens 4 can be miniaturized.

また、第１のプリズム１５の第１の面１５ａ（レンズ群１３からの光の入射面）と第３の面１５ｃ（画像形成素子３への光の出射面）との交角Ａが80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)を満たすことで、ライトインテグレータ１２からの光は、光量ロスが少なく、効率よく投射レンズ４へ導かれ、明るい画像が投射される。さらに、第１のプリズム１５の直近に位置するレンズ１３ｄの傾き角Dが(90−A)/2≦D≦90−Aを満たすことで、ライトインテグレータ１２からの光は、光量ロスがより少なく、より効率よく投射レンズへ導かれ、より明るい画像が投射される。 Further, the intersection angle A between the first surface 15a of the first prism 15 (the light incident surface from the lens group 13) and the third surface 15c (the light output surface to the image forming element 3) is 80-sin. By satisfying −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−sin −1 (sin (2B + C) / nd), the light from the light integrator 12 is reduced in light amount loss and efficiently into the projection lens 4. Guided and bright images are projected. Furthermore, when the tilt angle D of the lens 13d positioned in the immediate vicinity of the first prism 15 satisfies (90−A) / 2 ≦ D ≦ 90−A, the light from the light integrator 12 has less light loss. , More efficiently guided to the projection lens, and a brighter image is projected.

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態において、レンズ群１３を経由した光の第１のプリズム１５への入射光軸Ｐは、必ずしも画像形成素子３の画像形成面３ａと平行である必要はなく、画像形成面３ａ側に傾いて（投射レンズ４側から画像形成素子３側に向かって第１のプリズム１５に入射するように傾いて）いてもよい。このような構成によっても、上記の実施形態と同様に、ライトインテグレータ１２からの出射光束及びレンズ群１３が第１のプリズム１５の第３の面１５ｃよりも画像形成素子３側へはみ出ることを少なく抑えることができ、第１のプリズム１５と画像形成素子３との距離を短くすることが可能となる。また、反射ミラー１４は、必ずしも必要ではなく、反射ミラーを備えない構成であってもよい。   In addition, this invention is not restricted to the structure of the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, the incident optical axis P of the light that has passed through the lens group 13 to the first prism 15 does not necessarily have to be parallel to the image forming surface 3a of the image forming element 3, but the image forming surface 3a. It may be inclined (inclined so as to be incident on the first prism 15 from the projection lens 4 side toward the image forming element 3 side). Even with such a configuration, similarly to the above-described embodiment, the light flux emitted from the light integrator 12 and the lens group 13 are less likely to protrude beyond the third surface 15 c of the first prism 15 toward the image forming element 3. Therefore, the distance between the first prism 15 and the image forming element 3 can be shortened. Further, the reflection mirror 14 is not necessarily required, and may be configured without a reflection mirror.

本発明の一実施形態に係る投射型画像表示装置の概略構成を示す斜視図。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a projection type image display apparatus according to an embodiment of the present invention. 同投射型画像表示装置の画像投射光学系の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the image projection optical system of the projection type image display apparatus. 同投射型画像表示装置の画像投射光学系の光学設計構成を示す平面図。The top view which shows the optical design structure of the image projection optical system of the projection type image display apparatus. 従来の投射型画像表示装置の画像投射光学系の光学設計構成を示す平面図。The top view which shows the optical design structure of the image projection optical system of the conventional projection type image display apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 投射型画像表示装置
２ ランプ（光源）
３ 画像形成素子
３ａ 画像形成面
４ 投射レンズ
１０ 画像投射光学系
１１ カラーフィルタ
１２ ライトインテグレータ
１３ レンズ群
１３ｄ 第１のプリズムの直近に位置するレンズ
１４ 反射ミラー
１５ 第１のプリズム（全反射プリズム）
１５ａ 第１のプリズムの第１の面（レンズ群からの光の入射面）
１５ｂ 第１のプリズムの第２の面
１５ｃ 第１のプリズムの第３の面（画像形成素子への光の出射面）
１６ 第２のプリズム
１６ａ 第２のプリズムの第１の面
１６ｂ 第２のプリズムの第２の面
２０ 筐体
Ａ 第１のプリズムの第１の面と第３の面との交角（レンズ群からの光の入射面と画像形成素子への光の出射面との交角）
Ｂ 画像形成素子での反射角
Ｃ 画像形成素子への集光角度の半角（sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo））
Ｄ 第１のプリズムの直近に位置するレンズの傾き角
ｎｄ 第１のプリズムの屈折率
Ｐ レンズ群を経由した光の第１のプリズムへの入射光軸
Ｑ 光軸 1 Projection-type image display device 2 Lamp (light source)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Image formation element 3a Image formation surface 4 Projection lens 10 Image projection optical system 11 Color filter 12 Light integrator 13 Lens group 13d Lens located in the immediate vicinity of 1st prism 14 Reflection mirror 15 1st prism (total reflection prism)
15a First surface of first prism (light incident surface from lens group)
15b Second surface of the first prism 15c Third surface of the first prism (light emission surface to the image forming element)
16 2nd prism 16a 1st surface of 2nd prism 16b 2nd surface of 2nd prism 20 housing | casing A Crossing angle (from lens group) of 1st surface of 1st prism, and 3rd surface Of the light incident surface and the light exit surface to the image forming element)
B Reflection angle at image forming element C Half angle of condensing angle to image forming element (sin -1 ((1/2) / FNo of light source from image forming element))
D Inclination angle of the lens located in the immediate vicinity of the first prism nd Refractive index of the first prism P Optical axis of incidence of light passing through the lens group to the first prism Q Optical axis

Claims (3)

画像投射用の光を出射する光源と、前記光源からの光を均一化するライトインテグレータと、前記ライトインテグレータによって均一化された光を反射することにより画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子により反射された光を投射するための投射レンズと、前記ライトインテグレータによって均一化された光を前記画像形成素子上に結像させる、前記ライトインテグレータから前記画像形成素子に至る光路中に配置される複数のレンズから成るレンズ群と、前記レンズ群を経由した光が入射され、該入射光を全反射して前記画像形成素子へ向けて出射すると共に前記画像形成素子により反射された光を透過させる、前記レンズ群から前記画像形成素子に至る光路中に配置される第１のプリズムと、前記画像形成素子により反射されて前記第１のプリズムを透過した光を前記投射レンズに向けて屈折させる、前記第１のプリズムから前記投射レンズに至る光路中に配置される第２のプリズムとを備えた投射型画像表示装置において、
前記レンズ群を経由した光の前記第１のプリズムへの入射光軸は、前記画像形成素子の画像形成面と略平行であり、
前記第１のプリズムは、前記レンズ群からの光の入射面と前記画像形成素子への光の出射面との交角Ａが、
80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)
nd：第１のプリズムの屈折率
B：画像形成素子での反射角
C：sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo）
を満たし、
前記レンズ群のレンズのうち前記第１のプリズムの直近に位置するレンズは、前記レンズ群を経由した光の前記第１のプリズムへの入射光軸に対して所定の角度傾けて配置されており、その傾き角が
(90−A)/2≦レンズの傾き角≦90−A
を満たすことを特徴とする投射型画像表示装置。 A light source that emits light for image projection, a light integrator that makes light from the light source uniform, an image forming element that forms an image by reflecting the light made uniform by the light integrator, and the image formation A projection lens for projecting light reflected by the element, and an image formed on the image forming element for the light uniformized by the light integrator, and disposed in an optical path from the light integrator to the image forming element. A lens group composed of a plurality of lenses, and light that has passed through the lens group is incident. The incident light is totally reflected and emitted toward the image forming element, and the light reflected by the image forming element is transmitted. A first prism disposed in an optical path from the lens group to the image forming element, and reflected by the image forming element A projection-type image display comprising: a second prism disposed in an optical path from the first prism to the projection lens that refracts the light transmitted through the first prism toward the projection lens. In the device
The incident optical axis of the light passing through the lens group to the first prism is substantially parallel to the image forming surface of the image forming element,
The first prism has an intersection angle A between a light incident surface from the lens group and a light emission surface to the image forming element.
80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−sin −1 (sin (2B + C) / nd)
nd: Refractive index of the first prism
B: Reflection angle at the image forming element
C: sin -1 ((1/2) / FNo on the image forming element side of light from the light source)
The filling,
Among the lenses in the lens group, a lens positioned in the immediate vicinity of the first prism is disposed at a predetermined angle with respect to an optical axis of light incident on the first prism through the lens group. , Its tilt angle is
(90−A) / 2 ≦ Lens tilt angle ≦ 90−A
A projection type image display device characterized by satisfying the above. 画像投射用の光を出射する光源と、前記光源からの光を反射することにより画像を形成する画像形成素子と、前記画像形成素子により反射された光を投射するための投射レンズと、前記光源からの光を前記画像形成素子上に結像させる、前記光源から前記画像形成素子に至る光路中に配置される複数のレンズから成るレンズ群と、前記レンズ群を経由した光が入射され、該入射光を全反射して前記画像形成素子へ向けて出射すると共に前記画像形成素子により反射された光を透過させて前記投射レンズへ導く、前記レンズ群から前記画像形成素子に至る光路中に配置される全反射プリズムとを備えた投射型画像表示装置において、
前記レンズ群を経由した光の前記全反射プリズムへの入射光軸は、前記画像形成素子の画像形成面と略平行である、又は画像形成面側に傾いていることを特徴とする投射型画像表示装置。 A light source that emits light for image projection, an image forming element that forms an image by reflecting light from the light source, a projection lens that projects light reflected by the image forming element, and the light source A lens group consisting of a plurality of lenses arranged in an optical path from the light source to the image forming element, and light passing through the lens group is incident on the image forming element. Arranged in the optical path from the lens group to the image forming element, which totally reflects incident light and emits the light toward the image forming element and transmits the light reflected by the image forming element to the projection lens. In a projection type image display device comprising a total reflection prism,
A projection type image characterized in that an incident optical axis of the light passing through the lens group to the total reflection prism is substantially parallel to or inclined toward the image forming surface of the image forming element. Display device. 前記全反射プリズムは、
前記レンズ群からの光の入射面と前記画像形成素子への光の出射面との交角Ａが、
80−sin-1(sin(2B＋C)/nd)≦A≦100−sin-1(sin(2B＋C)/nd)
nd：全反射プリズムの屈折率
B：画像形成素子での反射角
C：sin-1((1/2)/光源からの光の画像形成素子側のFNo)
を満たすようにした請求項２に記載の投射型画像表示装置。 The total reflection prism is
The intersection angle A between the light incident surface from the lens group and the light exit surface to the image forming element is:
80−sin −1 (sin (2B + C) / nd) ≦ A ≦ 100−sin −1 (sin (2B + C) / nd)
nd: Refractive index of total reflection prism
B: Reflection angle at the image forming element
C: sin -1 ((1/2) / FNo on the image forming element side of light from the light source)
The projection type image display device according to claim 2, wherein the projection type image display device satisfies the above.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011093161A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 三洋電機株式会社 Projection video display device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001188111A (en) * 1999-10-20 2001-07-10 Mitsubishi Electric Corp Prism, projection optical system and projection type display device
JP2001324675A (en) * 2000-05-17 2001-11-22 Mitsubishi Electric Corp Retrofocus type lens and projection type display device
JP2003121784A (en) * 2001-10-18 2003-04-23 Mitsubishi Electric Corp Projecting device
JP2003322822A (en) * 2002-04-30 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp Picture display device
JP2004177801A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Tamron Co Ltd Electronic device projector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001188111A (en) * 1999-10-20 2001-07-10 Mitsubishi Electric Corp Prism, projection optical system and projection type display device
JP2001324675A (en) * 2000-05-17 2001-11-22 Mitsubishi Electric Corp Retrofocus type lens and projection type display device
JP2003121784A (en) * 2001-10-18 2003-04-23 Mitsubishi Electric Corp Projecting device
JP2003322822A (en) * 2002-04-30 2003-11-14 Mitsubishi Electric Corp Picture display device
JP2004177801A (en) * 2002-11-28 2004-06-24 Tamron Co Ltd Electronic device projector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011093161A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 三洋電機株式会社 Projection video display device

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