JP2006259174A - Irradiation optical unit and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学素子に対して光を照射するための照射光学ユニット、及び光学素子として反射型ライトバルブを用いて画像を投射するプロジェクタに関する。 The present invention relates to an irradiation optical unit for irradiating light to an optical element, and a projector that projects an image using a reflective light valve as the optical element.
プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、画像データに基づいた画像を外部のスクリーン等に対して拡大投影するプロジェクタが用いられている。特許文献1には、種々のプロジェクタの構成が開示されている。
In the field of presentation or video projection, a projector that enlarges and projects an image based on image data onto an external screen or the like is used.
図6は、従来のプロジェクタの光学系の一部を示す構成図である。プロジェクタは、照射された光を反射することによって画像を出射する反射型ライトバルブ21と、入射された光を集光して反射型ライトバルブ21へ照射する照射レンズ22と、反射型ライトバルブ21が出射した画像を外部へ投射する投射光学系23とを備えている。図6中には、光の経路を一点鎖線で示している。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a part of an optical system of a conventional projector. The projector includes a
反射型ライトバルブ21は、液晶パネル又はDMD(Didital Micromirror Device)等を用いて構成されている。反射型ライトバルブ21が液晶パネルである場合、液晶パネルは、画像信号に応じて液晶パネル内の各画素での反射率を変化させ、画像信号に応じた反射率で各画素が光を反射することにより、反射光でなる画像を出射する。また反射型ライトバルブ21がDMDである場合、DMDは複数の微小ミラーを2次元的に配置してなる。DMDは、発光する画素に対応する微小ミラーが投射光学系23の方向へ光を反射し、また非発光の画素に対応する微小ミラーが投射光学系23へは入射しない方向へ光を反射するように、画像信号に応じて各微小ミラーが光を反射する方向を制御することによって、反射光でなる画像を投射光学系23の方向へ出射する。投射光学系23は、反射型ライトバルブ21が出射した画像を外部へ投射し、外部のスクリーン等に画像が拡大投影される。また透過型のスクリーンの背面から画像を投射することによってスクリーンに画像を拡大投影する背面投射型のプロジェクタも実用化されている。
The
以上の如き構成のプロジェクタでは、反射型ライトバルブ21に対して光を照射するための照射光軸と反射型ライトバルブ21が光を反射するための反射光軸とが必要であり、照射光軸と反射光軸とが所定の角度をなすように光学系が設計されていることが多い。ここで反射型ライトバルブ21と照射レンズ22との間の距離及び反射型ライトバルブ21と投射光学系23との距離を大きく設計すると、プロジェクタのサイズが増加し、また焦点距離の長いレンズが必要となってプロジェクタのコストが上昇する。従って、反射型ライトバルブ21と照射レンズ22及び投射光学系23との距離が可及的に短くなるように光学系を設計することが望ましいが、この場合は、照射レンズ22と投射光学系23との間に物理的な干渉が発生する。そこで、投射光学系23と物理的に干渉する部分を除去した照射レンズ22を用い、光学系を構成することが行われている。
In the projector having the above-described configuration, an irradiation optical axis for irradiating light to the reflection
図7は、一部分を除去した照射レンズ22の例を示す斜視図である。光が入射する入射曲面及び出射する出射曲面以外に境界面を有し、境界面を境界にして凸レンズの一部分が除去された形状に形成されている。図に示す如き凸レンズの一部分を除去した形状の照射レンズ22を用いて光学系を構成することにより、全体のサイズが小さく、またコストの上昇を抑制したプロジェクタを実現することができる。
ところで、前述の如きプロジェクタでは、照射レンズ22へ入射された光束に含まれる光は、大部分が照射レンズ22で集光されて反射型ライトバルブ21へ照射されるが、照射レンズ22内での光路の途中に境界面が存在するために集光レンズ22で集光できない光が存在する。図8は、従来の照射レンズ22の光軸を含む面内での反射型ライトバルブ21及び照射レンズ22の断面を示す模式的断面図である。図中には照射レンズ22の光軸を一点鎖線で示している。図中に実線で示した光は、光路の途中に境界面があるために境界面で反射して照射レンズ22の出射曲面で屈折し、照射レンズ22で集光される光とは異なる角度で反射型ライトバルブ21へ照射される。集光される光とは異なる角度で照射された光は、反射型ライトバルブ21の表面カバーで反射し、反射型ライトバルブ21が出射する画像と共に投射光学系23から投射される。この結果、プロジェクタが投影する画像には、反射型ライトバルブ21の表面カバーで反射した光に起因するゴーストが混在することとなる。
By the way, in the projector as described above, most of the light contained in the light beam incident on the
図9は、プロジェクタが投影する画像に混在するゴーストの例を示す模式図である。図中には、反射型ライトバルブ21が出射する画像とは別に投影画像に含まれる輝点を示す。投影画像が明るい画像である場合はゴーストが目立つことはないが、投影画像が黒画面等の暗い画像である場合は、図9に示す如き照射レンズ22の境界面の形状を反映したゴーストが現れる。以上の如く、凸レンズの一部分を除去した形状の照射レンズ22を用いて光学系を構成したプロジェクタでは、照射レンズ22の境界面で反射した光に起因するゴーストが投影画像に混在するという問題がある。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating an example of a ghost mixed in an image projected by the projector. In the figure, bright spots included in the projected image are shown separately from the image emitted from the
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、照射レンズの境界面で反射した光が反射型ライトバルブへ入射することを防止することができる照射光学ユニット、及び投影画像に混在するゴーストの発生を抑制することができるプロジェクタを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to irradiate light that can prevent light reflected by the boundary surface of the irradiation lens from entering the reflective light valve. It is an object of the present invention to provide a projector capable of suppressing generation of ghosts mixed in a unit and a projection image.
本発明に係る照射光学ユニットは、光の入射曲面及び出射曲面を有し、入射曲面に入射された光束を出射曲面から出射して光学素子へ照射するように配置した照射レンズを備える照射光学ユニットにおいて、前記照射レンズは、入射曲面及び出射曲面以外の境界面を境界にして凸レンズの一部を除去した形状に形成してあり、入射曲面に入射された光束に含まれる光の内で前記境界面の内面で反射した光が前記光学素子を外れるように配置してあることを特徴とする。 An irradiation optical unit according to the present invention includes an irradiation optical unit including an irradiation lens that has an incident curved surface and an outgoing curved surface of light, and is arranged so that a light beam incident on the incident curved surface is emitted from the outgoing curved surface and irradiated to an optical element. The irradiation lens is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with a boundary surface other than the incident curved surface and the outgoing curved surface as a boundary, and the boundary is included in the light included in the light beam incident on the incident curved surface. The light reflected by the inner surface of the surface is disposed so as to be out of the optical element.
本発明においては、光学素子に対して光を照射する照射レンズは、境界面を境界として凸レンズの一部を除去した形状に形成されてあり、入射された光束の内の境界面の内面で反射した光が光学素子から外れるように配置してある。 In the present invention, the irradiation lens that irradiates light to the optical element is formed in a shape obtained by removing a part of the convex lens with the boundary surface as a boundary, and is reflected by the inner surface of the boundary surface of the incident light flux. It arrange | positions so that the emitted light may remove | deviate from an optical element.
本発明に係る照射光学ユニットは、光の入射曲面及び出射曲面を有し、入射曲面に入射された光束を出射曲面から出射して光学素子へ照射するように配置した照射レンズを備える照射光学ユニットにおいて、前記照射レンズは、入射曲面及び出射曲面以外の境界面を境界にして凸レンズの一部を除去した形状に形成してあり、前記境界面の少なくとも一部分は、前記照射レンズの光軸を含む断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなすように形成した傾斜面をなし、前記傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と前記光学素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも前記光学素子外を通過するように、前記照射レンズを配置してあることを特徴とする。 An irradiation optical unit according to the present invention includes an irradiation optical unit including an irradiation lens that has an incident curved surface and an outgoing curved surface of light, and is arranged so that a light beam incident on the incident curved surface is emitted from the outgoing curved surface and irradiated to an optical element. The irradiation lens is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with a boundary surface other than the incident curved surface and the outgoing curved surface as a boundary, and at least a part of the boundary surface includes an optical axis of the irradiation lens. An inclined surface formed so as to form a straight line inclined with respect to the optical axis in a cross section is formed, and an extension line of an optical path exiting from the exit curved surface along the inner surface of the inclined surface is a point on the exit curved surface and the optical The irradiation lens is arranged so as to cross any line segment connecting points on the element and pass outside the optical element.
本発明においては、光学素子に対して光を照射する照射レンズは、境界面を境界として凸レンズの一部を除去した形状に形成されてあり、光束が入射される範囲に含まれている境界面の部分は、光軸が含まれる断面内で光軸に対して傾斜した直線をなす傾斜面で形成されている。傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と光素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも光学素子外を通過するように、光学素子と照射レンズとを配置してある。傾斜面の内面で反射する光は、傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路よりも出射曲面へ近づく方向へ進むので、前記光路に対して出射曲面の反対側にある光素子へ前記光路よりも近づくことはできず、常に光学素子外を通過する。 In the present invention, the irradiation lens that irradiates light to the optical element is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with the boundary surface as a boundary, and is included in the range where the light beam is incident This part is formed by an inclined surface forming a straight line inclined with respect to the optical axis in a cross section including the optical axis. The extension line of the optical path exiting from the exit curved surface along the inner surface of the inclined surface intersects any line segment connecting the point on the exit curved surface and the point on the optical element, and passes outside the optical element. In addition, an optical element and an irradiation lens are arranged. The light reflected by the inner surface of the inclined surface travels in a direction closer to the outgoing curved surface than the optical path exiting from the outgoing curved surface along the inner surface of the inclined surface, so that the optical element on the opposite side of the outgoing curved surface to the optical path It cannot be closer than the optical path and always passes outside the optical element.
本発明に係る照射光学ユニットは、光の入射曲面及び出射曲面を有し、入射曲面に入射された光束を出射曲面から出射して光学素子へ照射するように配置した照射レンズを備える照射光学ユニットにおいて、前記照射レンズは、入射曲面及び出射曲面以外の境界面を境界にして凸レンズの一部を除去した形状に形成してあり、前記境界面の少なくとも一部分は、前記照射レンズの光軸を含む断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなして出射曲面に交差する第1傾斜面と前記断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなして入射曲面に交差する第2傾斜面とで前記光軸に対して凸状に形成してあり、前記第1傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と前記光学素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも前記光学素子外を通過するように、前記照射レンズを配置してあることを特徴とする。 An irradiation optical unit according to the present invention includes an irradiation optical unit including an irradiation lens that has an incident curved surface and an outgoing curved surface of light, and is arranged so that a light beam incident on the incident curved surface is emitted from the outgoing curved surface and irradiated to an optical element. The irradiation lens is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with a boundary surface other than the incident curved surface and the outgoing curved surface as a boundary, and at least a part of the boundary surface includes an optical axis of the irradiation lens. A first inclined surface that intersects the exit curved surface with a straight line inclined with respect to the optical axis in the cross section and a second inclined surface that intersects the incident curved surface with a straight line inclined with respect to the optical axis within the cross section in the cross section And an extension of the optical path that exits from the exit curved surface along the inner surface of the first inclined surface is a point on the exit curved surface and a point on the optical element. On any line segment And, moreover so as to pass through outside the optical element, characterized in that it is arranged at the irradiation lens.
本発明においては、光学素子に対して光を照射する照射レンズは、境界面を境界として凸レンズの一部を除去した形状に形成されてあり、光束が入射される範囲に含まれている境界面の部分は、光軸を含む断面内で光軸に対して傾斜した直線をなして出射曲面に交差する第1傾斜面と光軸に対して傾斜した直線をなして入射曲面に交差する第2傾斜面とで前記光軸に対して凸状に形成されている。更に、第1傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と光学素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも光学素子外を通過するように、光学素子と照射レンズとを配置してある。第1傾斜面の内面で反射する光は、第1傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路よりも出射曲面へ近づく方向へ進むので、前記光路に対して出射曲面の反対側にある光素子へ前記光路よりも近づくことはできず、常に光学素子外を通過する。 In the present invention, the irradiation lens that irradiates light to the optical element is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with the boundary surface as a boundary, and is included in the range where the light beam is incident The second portion intersects the incident curved surface by forming a straight line inclined with respect to the optical axis in a cross section including the optical axis and intersecting with the outgoing curved surface. The inclined surface is convex with respect to the optical axis. Furthermore, the extension line of the optical path exiting from the exit curved surface along the inner surface of the first inclined surface intersects any line segment connecting the point on the exit curved surface and the point on the optical element, and the outside of the optical element. The optical element and the irradiation lens are arranged so as to pass through the lens. The light reflected from the inner surface of the first inclined surface travels in a direction closer to the outgoing curved surface than the optical path exiting from the outgoing curved surface along the inner surface of the first inclined surface, and therefore is on the opposite side of the outgoing curved surface with respect to the optical path. The optical element cannot be closer than the optical path, and always passes outside the optical element.
本発明に係る照射光学ユニットは、光の入射曲面及び出射曲面を有し、入射曲面に入射された光束を出射曲面から出射して光学素子へ照射するように配置した照射レンズを備える照射光学ユニットにおいて、前記照射レンズは、入射曲面及び出射曲面以外の境界面を境界にして凸レンズの一部を除去した形状に形成してあり、前記境界面の少なくとも一部分は、前記照射レンズの光軸を含む断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなして出射曲面に交差する第1傾斜面と前記断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなして入射曲面に交差する第2傾斜面とで前記光軸に対して凹状に形成してあり、前記第2傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と前記光学素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも前記光学素子外を通過するように、前記照射レンズを配置してあることを特徴とする。 An irradiation optical unit according to the present invention includes an irradiation optical unit including an irradiation lens that has an incident curved surface and an outgoing curved surface of light, and is arranged so that a light beam incident on the incident curved surface is emitted from the outgoing curved surface and irradiated to an optical element. The irradiation lens is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with a boundary surface other than the incident curved surface and the outgoing curved surface as a boundary, and at least a part of the boundary surface includes an optical axis of the irradiation lens. A first inclined surface that intersects the exit curved surface with a straight line inclined with respect to the optical axis in the cross section and a second inclined surface that intersects the incident curved surface with a straight line inclined with respect to the optical axis within the cross section in the cross section And an extension of the optical path that exits from the exit curved surface along the inner surface of the second inclined surface is a point on the exit curved surface and a point on the optical element. Intersection on any connected line And, moreover so as to pass through outside the optical element, characterized in that it is arranged at the irradiation lens.
本発明においては、光学素子に対して光を照射する照射レンズは、境界面を境界として凸レンズの一部を除去した形状に形成されてあり、光束が入射される範囲に含まれている境界面の部分は、光軸を含む断面内で光軸に対して傾斜した直線をなして出射曲面に交差する第1傾斜面と光軸に対して傾斜した直線をなして入射曲面に交差する第2傾斜面とで前記光軸に対して凹状に形成されている。更に、第2傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と光学素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも光学素子外を通過するように、光学素子と照射レンズとを配置してある。第2傾斜面の内面で反射する光は、第2傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路よりも出射曲面へ近づく方向へ進むので、前記光路に対して出射曲面の反対側にある光素子へ前記光路よりも近づくことはできず、常に光学素子外を通過する。 In the present invention, the irradiation lens that irradiates light to the optical element is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with the boundary surface as a boundary, and is included in the range where the light beam is incident The second portion intersects the incident curved surface by forming a straight line inclined with respect to the optical axis in a cross section including the optical axis and intersecting with the outgoing curved surface. The inclined surface is formed in a concave shape with respect to the optical axis. Furthermore, the extension line of the optical path exiting from the exit curved surface along the inner surface of the second inclined surface intersects any line segment connecting the point on the exit curved surface and the point on the optical element, and is outside the optical element. The optical element and the irradiation lens are arranged so as to pass through the lens. The light reflected from the inner surface of the second inclined surface travels in a direction closer to the outgoing curved surface than the optical path exiting from the outgoing curved surface along the inner surface of the second inclined surface, and thus is on the opposite side of the outgoing curved surface with respect to the optical path. The optical element cannot be closer than the optical path, and always passes outside the optical element.
本発明に係るプロジェクタは、本発明のいずれか一つに記載の照射光学ユニットを備え、該照射光学ユニットが備える光学素子は、照射された光を反射して反射光からなる画像を生成する反射型ライトバルブであり、更に、前記照射光学ユニットが備える照射レンズへ入射する光を発生する光源と、前記光学素子が生成した画像を外部へ投射する手段とを備えることを特徴とする。 A projector according to the present invention includes the irradiation optical unit according to any one of the present inventions, and the optical element included in the irradiation optical unit reflects the irradiated light to generate an image including reflected light. It is a type | mold light valve, Furthermore, the light source which generate | occur | produces in the irradiation lens with which the said irradiation optical unit is equipped, and the means to project the image which the said optical element produced | generated outside are characterized by the above-mentioned.
また本発明においては、光学素子としてDMD又は液晶パネル等の反射型ライトバルブを用いることにより、画像を外部へ投射するプロジェクタを実現する。 In the present invention, a projector that projects an image to the outside is realized by using a reflective light valve such as a DMD or a liquid crystal panel as an optical element.
本発明にあっては、照射レンズに入射された光の内で境界面の内面で反射した光は光素子を外れるので、照射レンズの境界面で反射した光が光素子へ入射することを防止することができる。 In the present invention, the light reflected on the inner surface of the boundary surface out of the light incident on the irradiation lens deviates from the optical element, thus preventing the light reflected on the boundary surface of the irradiation lens from entering the optical element. can do.
また本発明にあっては、光素子として反射型ライトバルブを用いたプロジェクタでは、照射レンズの境界面で反射して反射型ライトバルブへ入射された光が投射されることに起因する投影画像でのゴーストの発生を抑制することが可能となる。従って、特にプロジェクタが黒画面等の暗い画像を投影する場合の投影画像の品質を向上させることができる等、本発明は優れた効果を奏する。 Further, in the present invention, in a projector using a reflective light valve as an optical element, a projected image resulting from the projection of light incident on the reflective light valve after being reflected at the boundary surface of the irradiation lens. It is possible to suppress the occurrence of ghost. Therefore, the present invention has an excellent effect, for example, the quality of the projected image can be improved particularly when the projector projects a dark image such as a black screen.
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図1は、本発明のプロジェクタの光学系の構成例を示す構成図である。プロジェクタ1は、光源17、光源17が放射する光の分布を均一化するロッドインテグレータ16、ロッドインテグレータ16を通過した光を集光する集光レンズ15、集光レンズ15が集光した光を反射して光路を変える反射鏡13、反射鏡13が反射した光を集光して照射する照射レンズ12、照射レンズ12から照射された光を反射することによって画像を出射する反射型ライトバルブ(光学素子)11、及び反射型ライトバルブ11が出射した画像を外部へ投射する投射光学系14とを備えている。図中には、光の経路を一点鎖線で示しておいる。ロッドインテグレータ16、集光レンズ15、及び反射鏡13は、光軸合わせが成されており、光源17が発生した光は、ロッドインテグレータ16及び集光レンズ15を通過し、反射鏡13で反射され、照射レンズ12で更に集光されて反射型ライトバルブ11へ照射される構成となっている。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of an optical system of a projector according to the present invention. The
反射型ライトバルブ11は、照射レンズ12からの光を照射されるDMD又は反射型液晶パネルであり、照射された光を反射した反射光でなる画像を生成する構成となっている。反射型ライトバルブ11及び照射レンズ12は、本発明の照射光学ユニットをなしている。また投射光学系14は、反射型ライトバルブ11が生成した画像を外部へ投射する構成となっている。プロジェクタ1は、以上の如くにして外部のスクリーン等へ画像を投影する構成となっている。
The reflection type
次に、本発明の照射光学ユニットの構成を説明する。図2は、反射型ライトバルブ11の反射面に平行な方向から見た、反射型ライトバルブ11、照射レンズ12及び投射光学系14の位置関係を示す模式的側面図である。図中には、反射型ライトバルブ11に照射される光束の中心を一点鎖線及び矢印で示した。投射光学系14は、反射型ライトバルブ11の略正面に配置されている。照射レンズ12は、投射光学系14と物理的に干渉しないように、凸レンズの周縁部の一部を除去した形状に形成されており、反射型ライトバルブ11の正面に配置された投射光学系14を除去した部分に位置させ、投射光学系14の周囲を占めるように配置されている。また照射レンズ12の光軸は、反射型ライトバルブ11の法線に対して所定角度傾斜するように設定されている。
Next, the configuration of the irradiation optical unit of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic side view showing the positional relationship between the
図3は、照射レンズ12の光軸を含む面内での反射型ライトバルブ11及び照射レンズ12の断面を示す模式的断面図である。図中には、照射レンズ12の光軸を一点鎖線で示し、照射レンズ12に入射される光の光路を実線及び矢印で示している。照射レンズ12は、前述した如く凸レンズの周縁部の一部を除去した形状に形成されており、光が入射する入射曲面及び出射する出射曲面以外に、凸レンズの除去部分と残存部分との境界となる境界面を有している。反射鏡13で反射されて入射曲面へ入射される光束に含まれる光は、殆どが照射レンズ12で集光されて反射型ライトバルブ11へ照射される。しかし光束には、境界面に当たって反射する光も含まれている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a cross section of the
照射レンズ12の境界面の内、反射鏡13で反射された光束が入射される範囲に含まれている部分は、光軸が含まれる断面内で光軸に対して傾斜した直線をなす傾斜面で形成されている。傾斜面で形成された部分の境界面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と反射型ライトバルブ11上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも反射型ライトバルブ11外を通過するように、反射型ライトバルブ11と照射レンズ12との距離、及び反射型ライトバルブ11に対する照射レンズ12の姿勢等が定められ、照射レンズ12が配置されている。図3中では、前記光路の延長線を破線で示している。
The portion of the boundary surface of the
境界面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線は、出射曲面上の点と反射型ライトバルブ11上の点とを結んだいずれかの線分に交差するので、反射型ライトバルブ11の照射面と照射レンズ12の出射曲面は、当該延長線を挟んで互いに反対側に位置する。境界面の内面に当たった光は、境界面に対して照射レンズ12の内側の方向へ反射するので、境界面の内面に沿って出射曲面から出射する光路よりも出射曲面へ近づく方向へ進む。従って、境界面の内面に当たる光は、境界面の内面に沿って出射曲面から出射する光路に対して出射曲面の反対側にある反射型ライトバルブ11へ前記光路よりも近づくことはできず、常に反射型ライトバルブ11外を通過する。故に、照射レンズ12の入射曲面に入射された光束に含まれる光の内で境界面の内面で反射した光は、常に反射型ライトバルブ11を外れることとなる。
Since the extension line of the optical path exiting from the exit curved surface along the inner surface of the boundary surface intersects with any line segment connecting the point on the exit curved surface and the point on the
以上で説明した如く、本発明の照射光学ユニットでは、照射レンズ12に入射された光の内で境界面の内面で反射した光は、常に反射型ライトバルブ11を外れるので、照射レンズ12の境界面で反射した光が反射型ライトバルブ11へ入射することが防止される。従って、本発明のプロジェクタ1では、照射レンズ12の境界面で反射して反射型ライトバルブ11へ入射された光が投射されることに起因する投影画像での図9に示す如きゴーストの発生を防止することができる。これにより、特にプロジェクタ1が黒画面等の暗い画像を投影する場合の投影画像の品質を向上させることができる。
As described above, in the irradiation optical unit of the present invention, the light reflected on the inner surface of the boundary surface among the light incident on the
なお、照射レンズ12の境界面の内、以上に説明した傾斜面をなしている部分は、光軸に最も近い部分等の光束が入射される範囲にある境界面の一部分であればよい。光束が入射されることがない境界面の部分は、光軸に平行な形状等の任意の形状をなしていてもよい。
In addition, the part which has comprised the inclined surface demonstrated above among the boundary surfaces of the
次に、本発明の照射光学ユニットの可能な他の構成を説明する。図4は、本発明の照射光学ユニットの第1の他の構成例を示す模式的断面図である。図中には、照射レンズ12の光軸を含む面内での反射型ライトバルブ11及び照射レンズ12の断面を示し、照射レンズ12の光軸を一点鎖線、照射レンズ12に入射される光の光路を実線及び矢印で示している。照射レンズ12の境界面の内、反射鏡13で反射された光束が入射される範囲に含まれている部分は、光軸を含む断面内で光軸に対して傾斜した直線をなして出射曲面に交差する第1傾斜面と光軸に対して傾斜した直線をなして入射曲面に交差する第2傾斜面とで前記光軸に対して凸状に形成されている。更に、第1傾斜面で形成された部分の境界面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と反射型ライトバルブ11上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも反射型ライトバルブ11外を通過するように、照射レンズ12が反射型ライトバルブ11に対して配置されている。図4中では、前記光路の延長線を破線で示している。
Next, another possible configuration of the irradiation optical unit of the present invention will be described. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a first other configuration example of the irradiation optical unit of the present invention. In the drawing, a cross section of the reflection type
この構成の場合でも、照射レンズ12の入射曲面に入射された光束に含まれる光の内で第1傾斜面で形成された部分の境界面の内面に当たった光は、第1傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路に対して出射曲面の反対側にある反射型ライトバルブ11へ前記光路よりも近づくことはできず、反射型ライトバルブ11外を通過するので、照射レンズ12の境界面で反射した光が反射型ライトバルブ11へ入射することが抑制される。従って、図4に示す照射光学ユニットを用いたプロジェクタでは、投影画像でのゴーストの発生を抑制し、特に暗い画像を投影する場合の画質を向上させることができる。
Even in the case of this configuration, the light that hits the inner surface of the boundary surface of the portion formed by the first inclined surface among the light included in the light beam incident on the incident curved surface of the
また図4に示した照射レンズ12の形状は、出射曲面側と入射曲面側とから照射レンズ12を挟むな構造の一般的な金型を用いて製造することが可能な形状である。従って、この形状の照射レンズ12は製造が容易であり、低コストで本発明を実現することができる。
The shape of the
図5は、本発明の照射光学ユニットの第2の他の構成例を示す模式的断面図である。図中には、照射レンズ12の光軸を含む面内での反射型ライトバルブ11及び照射レンズ12の断面を示し、照射レンズ12の光軸を一点鎖線、照射レンズ12に入射される光の光路を実線及び矢印で示している。照射レンズ12の境界面の内、反射鏡13で反射された光束が入射される範囲に含まれている部分は、光軸を含む断面内で光軸に対して傾斜した直線をなして出射曲面に交差する第1傾斜面と光軸に対して傾斜した直線をなして入射曲面に交差する第2傾斜面とで前記光軸に対して凹状に形成されている。更に、第2傾斜面で形成された部分の境界面の内面に沿って照射レンズ12内を進行した先で出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と反射型ライトバルブ11上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも反射型ライトバルブ11外を通過するように、照射レンズ12が反射型ライトバルブ11に対して配置されている。図5中では、前記光路の延長線を破線で示している。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a second other configuration example of the irradiation optical unit of the present invention. In the drawing, a cross section of the reflection type
この構成の場合でも、照射レンズ12の入射曲面に入射された光束に含まれる光の内で第2傾斜面で形成された部分の境界面の内面に当たった光は、第2傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路に対して出射曲面の反対側にある反射型ライトバルブ11へ前記光路よりも近づくことはできず、反射型ライトバルブ11外を通過するので、照射レンズ12の境界面で反射した光が反射型ライトバルブ11へ入射することが抑制される。従って、図5に示す照射光学ユニットを用いたプロジェクタでも、投影画像でのゴーストの発生を抑制し、特に暗い画像を投影する場合の画質を向上させることができる。
Even in the case of this configuration, the light that hits the inner surface of the boundary surface of the portion formed by the second inclined surface among the light included in the light beam incident on the incident curved surface of the
なお本実施の形態においては、本発明の照射光学ユニットは、外部のスクリーン等へ画像を投影するプロジェクタを構成するために用いた形態を示しているが、これに限るものではなく、透過型のスクリーンを備え、スクリーンの背面から投射光学系14で画像を投射することによってスクリーンに画像を拡大投影するリアプロジェクション方式の画像表示装置を構成する形態であってもよい。
In the present embodiment, the irradiation optical unit of the present invention shows a form used for constructing a projector that projects an image onto an external screen or the like. However, the present invention is not limited to this. A rear projection type image display apparatus that includes a screen and projects an image on the screen by projecting the image from the back surface of the screen by the projection
また本実施の形態においては、本発明の照射光学ユニットは、本発明に係る光学素子が反射型ライトバルブであってプロジェクタを構成するために用いた形態を示しているが、これに限るものではなく、本発明に係る光学素子は反射型ライトバルブ以外の光学素子であってもよく、本発明の照射光学ユニットはプロジェクタ以外の装置を構成するために用いた形態であってもよい。例えば、本発明に係る光学素子がCCD(Charge Coupuled Device)等の撮像素子であって、本発明の照射光学ユニットが撮像装置構成するために用いられている形態でもよい。この場合は、撮像装置が撮像する画像にゴーストが発生することを防止することができる。 Further, in the present embodiment, the irradiation optical unit of the present invention shows a form in which the optical element according to the present invention is a reflection type light valve and is used to constitute a projector, but the present invention is not limited to this. Instead, the optical element according to the present invention may be an optical element other than the reflection type light valve, and the irradiation optical unit according to the present invention may be in a form used to constitute an apparatus other than the projector. For example, the optical element according to the present invention may be an imaging element such as a CCD (Charge Coupuled Device), and the irradiation optical unit of the present invention may be used to configure the imaging apparatus. In this case, it is possible to prevent a ghost from occurring in an image captured by the imaging device.
1 プロジェクタ
11 反射型ライトバルブ(光学素子)
12 照射レンズ
13 反射鏡
14 投射光学系
15 集光レンズ
16 ロッドインテグレータ
17 光源
1
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記照射レンズは、
入射曲面及び出射曲面以外の境界面を境界にして凸レンズの一部を除去した形状に形成してあり、
入射曲面に入射された光束に含まれる光の内で前記境界面の内面で反射した光が前記光学素子を外れるように配置してあること
を特徴とする照射光学ユニット。 In an irradiation optical unit comprising an irradiation lens having an incident curved surface and an outgoing curved surface, and arranged so as to emit a light beam incident on the incident curved surface from the outgoing curved surface and irradiate the optical element,
The irradiation lens is
It is formed in a shape where a part of the convex lens is removed with a boundary surface other than the incident curved surface and the outgoing curved surface as a boundary,
An irradiation optical unit, wherein light reflected by the inner surface of the boundary surface out of the light contained in the light beam incident on the incident curved surface is disposed so as to deviate from the optical element.
前記照射レンズは、入射曲面及び出射曲面以外の境界面を境界にして凸レンズの一部を除去した形状に形成してあり、
前記境界面の少なくとも一部分は、前記照射レンズの光軸を含む断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなすように形成した傾斜面をなし、
前記傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と前記光学素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも前記光学素子外を通過するように、前記照射レンズを配置してあること
を特徴とする照射光学ユニット。 In an irradiation optical unit comprising an irradiation lens having an incident curved surface and an outgoing curved surface, and arranged so as to emit a light beam incident on the incident curved surface from the outgoing curved surface and irradiate the optical element,
The irradiation lens is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with a boundary surface other than the entrance curved surface and the exit curved surface as a boundary,
At least a part of the boundary surface forms an inclined surface formed so as to form a straight line inclined with respect to the optical axis in a cross section including the optical axis of the irradiation lens,
The extension line of the optical path exiting from the exit curved surface along the inner surface of the inclined surface intersects any line segment connecting the point on the exit curved surface and the point on the optical element, and outside the optical element. An irradiation optical unit, wherein the irradiation lens is disposed so as to pass therethrough.
前記照射レンズは、入射曲面及び出射曲面以外の境界面を境界にして凸レンズの一部を除去した形状に形成してあり、
前記境界面の少なくとも一部分は、前記照射レンズの光軸を含む断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなして出射曲面に交差する第1傾斜面と前記断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなして入射曲面に交差する第2傾斜面とで前記光軸に対して凸状に形成してあり、
前記第1傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と前記光学素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも前記光学素子外を通過するように、前記照射レンズを配置してあること
を特徴とする照射光学ユニット。 In an irradiation optical unit comprising an irradiation lens having an incident curved surface and an outgoing curved surface, and arranged so as to emit a light beam incident on the incident curved surface from the outgoing curved surface and irradiate the optical element,
The irradiation lens is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with a boundary surface other than the entrance curved surface and the exit curved surface as a boundary,
At least a portion of the boundary surface forms a straight line inclined with respect to the optical axis in a cross section including the optical axis of the irradiation lens, and intersects the outgoing curved surface with respect to the optical axis in the cross section. And a second inclined surface that intersects with the incident curved surface and forms a straight line that is inclined with respect to the optical axis,
An extension line of the optical path exiting from the exit curved surface along the inner surface of the first inclined surface intersects any line segment connecting a point on the exit curved surface and a point on the optical element, and the optical element An irradiation optical unit, wherein the irradiation lens is disposed so as to pass outside.
前記照射レンズは、入射曲面及び出射曲面以外の境界面を境界にして凸レンズの一部を除去した形状に形成してあり、
前記境界面の少なくとも一部分は、前記照射レンズの光軸を含む断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなして出射曲面に交差する第1傾斜面と前記断面内で前記光軸に対して傾斜した直線をなして入射曲面に交差する第2傾斜面とで前記光軸に対して凹状に形成してあり、
前記第2傾斜面の内面に沿って出射曲面から出射する光路の延長線が、出射曲面上の点と前記光学素子上の点とを結んだいずれかの線分に交差し、しかも前記光学素子外を通過するように、前記照射レンズを配置してあること
を特徴とする照射光学ユニット。 In an irradiation optical unit comprising an irradiation lens having an incident curved surface and an outgoing curved surface, and arranged so as to emit a light beam incident on the incident curved surface from the outgoing curved surface and irradiate the optical element,
The irradiation lens is formed in a shape in which a part of the convex lens is removed with a boundary surface other than the entrance curved surface and the exit curved surface as a boundary,
At least a portion of the boundary surface forms a straight line inclined with respect to the optical axis in a cross section including the optical axis of the irradiation lens, and intersects the outgoing curved surface with respect to the optical axis in the cross section. And a second inclined surface that intersects the incident curved surface and forms a straight line that is inclined with respect to the optical axis,
An extension line of the optical path exiting from the exit curved surface along the inner surface of the second inclined surface intersects any line segment connecting a point on the exit curved surface and a point on the optical element, and the optical element An irradiation optical unit, wherein the irradiation lens is disposed so as to pass outside.
該照射光学ユニットが備える光学素子は、照射された光を反射して反射光からなる画像を生成する反射型ライトバルブであり、
更に、前記照射光学ユニットが備える照射レンズへ入射する光を発生する光源と、
前記光学素子が生成した画像を外部へ投射する手段とを備えること
を特徴とするプロジェクタ。
An irradiation optical unit according to any one of claims 1 to 4,
The optical element included in the irradiation optical unit is a reflective light valve that reflects the irradiated light and generates an image composed of reflected light,
Furthermore, a light source that generates light incident on an irradiation lens included in the irradiation optical unit;
A projector for projecting an image generated by the optical element to the outside.
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