JP2007256595A - Projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示パネルその他の光変調装置を用いて映像を投射するプロジェクタに
関する。
The present invention relates to a projector that projects an image using a liquid crystal display panel or other light modulation device.
プロジェクタとして、照明装置によって各色の液晶ライトバルブを照明し、これらの液
晶ライトバルブによって変調された像光を、合成後に投射レンズによって必要な倍率で投
射するものがある(特許文献1参照)。また、プロジェクタに組み込まれる投射レンズと
しては、空間周波数フィルタとしての遮光部材を内蔵したものがあり、このような遮光部
材によって、液晶ライトバルブのブラックマトリックスが周期パターンとしてスクリーン
上に投射されることを防止している(特許文献2参照)。
しかし、上記のようなプロジェクタでは、投射レンズ内の遮光部材に形成された比較的
大面積の遮光帯によって像光を遮断するので、少なからず光損失が生じる。また、上記プ
ロジェクタでは、遮光帯が空間周波数フィルタとなるように透明基板等で遮光帯を支持す
る必要があり、この場合、透明基板等による収差や光損失が生じる可能性がある。
However, in the projector as described above, image light is blocked by a relatively large area light-shielding band formed on the light-shielding member in the projection lens. Further, in the projector, it is necessary to support the light shielding band with a transparent substrate or the like so that the light shielding band becomes a spatial frequency filter. In this case, aberration or light loss may occur due to the transparent substrate or the like.
そこで、本発明は、光損失や収差の発生を低減しつつ、ブラックマトリックスの影を目
立たなくすることができるプロジェクタを提供することを目的とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a projector that can reduce the occurrence of light loss and aberration while making the shadow of a black matrix inconspicuous.
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、画像形成装置と、画像形成装
置によって形成された画像を投射する投射光学系とを備え、このうち、投射光学系は、光
軸方向に配列された複数の光学要素を含むとともに、当該複数の光学要素を通過する光束
を所定の断面積を有する複数の部分光束に分割する光束分割手段を有する。
In order to solve the above problems, a projector according to the present invention includes an image forming apparatus and a projection optical system that projects an image formed by the image forming apparatus, and the projection optical system is arranged in the optical axis direction. And a light beam splitting unit that splits a light beam passing through the plurality of optical elements into a plurality of partial light beams having a predetermined cross-sectional area.
上記プロジェクタでは、投射光学系に設けた光束分割手段が、複数の光学要素を通過す
る光束を所定の断面積を有する複数の部分光束に分割するので、各部分光束によって達成
される解像度は、投射光学系の全有効径を通過する光束によって達成可能な分解能に比較
して劣化したものとなる。よって、画像形成装置がブラックマトリックス等を有する場合
であっても、分割された各部分光束の解像度の設定を調節することにより、ブラックマト
リックス等の影がスクリーン上に投射されることを防止できる。この際、投射光学系によ
る投射像の明るさの減少は、光束分割手段による遮光分だけとなるので、スクリーン上に
明るい画像を投射することができる。
In the projector described above, the light beam splitting means provided in the projection optical system splits the light beam passing through the plurality of optical elements into a plurality of partial light beams having a predetermined cross-sectional area. Compared to the achievable resolution by the light beam passing through the entire effective diameter of the optical system, it is degraded. Therefore, even when the image forming apparatus has a black matrix or the like, it is possible to prevent the shadow of the black matrix or the like from being projected on the screen by adjusting the resolution setting of each divided partial light beam. At this time, the decrease in the brightness of the projected image by the projection optical system is only the amount of light shielding by the light beam splitting means, so that a bright image can be projected on the screen.
また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記プロジェクタにおいて、光束分割
手段が、複数の光学要素のうち少なくとも1つの所定レンズ要素を、複数の部分光束に対
応して光軸に略垂直な面内において複数に分割された分割領域をそれぞれ形成する複数部
分で構成することによって実現される。この場合、所定レンズ要素を複数部分で構成する
ことによって、投射光学系への入射光から複数の部分光束を簡単に形成することができる
。
Further, according to a specific aspect or aspect of the present invention, in the projector, the light beam splitting unit has at least one predetermined lens element among the plurality of optical elements substantially aligned with the optical axis corresponding to the plurality of partial light beams. This is realized by forming a plurality of divided areas each formed in a vertical plane. In this case, by configuring the predetermined lens element with a plurality of portions, a plurality of partial light beams can be easily formed from light incident on the projection optical system.
本発明の別の態様によれば、所定レンズ要素を構成する複数部分が、互いに同一の比率
で分割されている。この場合、各複数部分を通過する光量を等しくすることができ、各複
数部分を経た均等な光束によって劣化の少ない像光を形成することができる。
According to another aspect of the present invention, a plurality of portions constituting the predetermined lens element are divided at the same ratio. In this case, the amount of light passing through each of the plurality of portions can be made equal, and image light with little deterioration can be formed by the uniform light flux that has passed through each of the plurality of portions.
本発明のさらに別の態様によれば、所定レンズ要素を構成する複数部分が、互いに同一
の形状を有する。この場合、各複数部分を経て特性が共通する同様の光束によって像光を
形成することができる。
According to still another aspect of the present invention, the plurality of portions constituting the predetermined lens element have the same shape. In this case, the image light can be formed by a similar light beam having a common characteristic through each of the plurality of portions.
本発明のさらに別の態様によれば、所定レンズ要素を構成する複数部分が、境界におい
て互いに所定の間隔だけ離間している。この場合、各複数部分の分離度を高めることがで
き、各複数部分に固有の解像度で画像形成が可能になる。
According to still another aspect of the present invention, the plurality of portions constituting the predetermined lens element are separated from each other by a predetermined distance at the boundary. In this case, the degree of separation of each of the plurality of parts can be increased, and an image can be formed with a resolution unique to each of the plurality of parts.
本発明のさらに別の態様によれば、所定レンズ要素が、一体的なレンズ部材から複数部
分に分割された後に当該複数部分を互いに接合して一部材としたものである。この場合、
各複数部分を一体的なレンズ部材の一部として比較的簡単に得ることができ、所定レンズ
要素としての光学特性を高くすることができる。
According to still another aspect of the present invention, after the predetermined lens element is divided into a plurality of parts from an integral lens member, the plurality of parts are joined together to form a single member. in this case,
Each of the plurality of portions can be obtained relatively easily as a part of an integral lens member, and the optical characteristics as a predetermined lens element can be enhanced.
本発明のさらに別の態様によれば、光束分割手段が、所定レンズ要素を構成する複数部
分の境界に設けられた遮光体である。この場合、高い自由度で様々なパターンとできる遮
光体によって、投射光学系への入射光を投射光学系内の適所で複数の部分光束に分割する
ことができる。
According to still another aspect of the present invention, the light beam splitting means is a light shield provided at a boundary between a plurality of portions constituting the predetermined lens element. In this case, the light incident on the projection optical system can be divided into a plurality of partial light beams at appropriate positions in the projection optical system by the light shielding body that can have various patterns with a high degree of freedom.
本発明のさらに別の態様によれば、画像形成装置が、液晶パネルと当該液晶パネルに隣
接して配置される少なくとも1つの偏光素子とを含む液晶ライトバルブと、当該液晶ライ
トバルブを照明する照明装置とを有する。この場合、光束分割手段によって分解能を適度
に劣化させた投射光学系により、画像形成装置を構成する各画素の周りに形成されるブラ
ックマトリックスを目立たないものとすることができる。
According to still another aspect of the invention, the image forming apparatus includes a liquid crystal light valve including a liquid crystal panel and at least one polarizing element disposed adjacent to the liquid crystal panel, and illumination that illuminates the liquid crystal light valve. Device. In this case, the black matrix formed around each pixel constituting the image forming apparatus can be made inconspicuous by the projection optical system in which the resolution is appropriately deteriorated by the light beam splitting means.
なお、所定レンズ要素を構成する複数部分は、通常、光軸方向に互いに位置ずれなく配
置されるが、複数部分のうち少なくとも2つを光軸方向に互いに位置ずれした状態で配置
することもできる。この場合、複数部分相互の結像ずれと各複数部分の解像度とを加算し
た状態で画像を投射することができ、ブラックマトリックス等の影の消し具合を調整する
ことができる。
The plurality of portions constituting the predetermined lens element are usually arranged without being displaced from each other in the optical axis direction. However, at least two of the plurality of portions may be arranged in a state of being displaced from each other in the optical axis direction. . In this case, it is possible to project an image in a state in which the image formation deviation between the plurality of portions and the resolution of each of the plurality of portions are added, and it is possible to adjust the degree of shadow elimination such as a black matrix.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタ10の光学系を示す模式図である。
このプロジェクタ10は、光源光を発生する光源装置21と、光源装置21からの光源光
を赤緑青の3色に分割する色分離光学系23と、色分離光学系23から射出された各色の
照明光によって照明される光変調部25と、光変調部25からの各色の像光を合成するク
ロスダイクロイックプリズム27と、クロスダイクロイックプリズム27を経た像光をス
クリーン(不図示)に投射するための投射光学系である投射レンズ29とを備える。この
うち、光源装置21、色分離光学系23、光変調部25、及びクロスダイクロイックプリ
ズム27は、スクリーンに投射すべき像光を形成する画像形成装置となっている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical system of a
The
以上のプロジェクタ10において、光源装置21は、光源ランプ21aと、凹レンズ2
1bと、一対のレンズアレイ21d,21eと、偏光変換部材21gと、重畳レンズ21
iとを備える。このうち、光源ランプ21aは、例えば高圧水銀ランプからなり、光源光
を回収して前方に射出させる凹面鏡を備える。凹レンズ21bは、光源ランプ21aから
の光源光を平行化する役割を有するが、省略することもできる。一対のレンズアレイ21
d,21eは、フライアイ光学系を構成する。各レンズアレイ21d,21eは、マトリ
ックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ
21bを経た光源ランプ21aからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変
換部材21gは、レンズアレイ21eから射出した光源光を例えば図1の紙面に垂直なS
偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ21iは、偏光変換部材21
gを経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部25に設けた各色の光
変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両レンズアレイ21d,21eと重畳
レンズ21iとを経た照明光は、以下に詳述する色分離光学系23を経て、光変調部25
に設けられた各色の光変調装置すなわち各色の液晶パネル25a,25b,25cを均一
に重畳照明する。
In the
1b, a pair of
i. Among these, the
d and 21e constitute a fly-eye optical system. Each of the
Converted to only the polarization component and supplied to the next stage optical system. The superimposing lens 21i is a
By appropriately converging the illumination light having passed through g as a whole, it is possible to perform superimposing illumination on the light modulation device of each color provided in the
Each color light modulation device, that is, each color
色分離光学系23は、第1及び第2ダイクロイックミラー23a,23bと、3つのフ
ィールドレンズ23f,23g,23hと、反射ミラー23j,23m,23n,23o
とを備え、光源装置21とともに照明装置を構成する。ここで、第1ダイクロイックミラ
ー23aは、赤緑青の3色のうち赤光及び緑光を反射し青光を透過させる。また、第2ダ
イクロイックミラー23bは、入射した赤及び緑の2色のうち緑光を反射し赤光を透過さ
せる。この色分離光学系23において、光源装置21からの略白色の光源光は、反射ミラ
ー23jで光路を折り曲げられて第1ダイクロイックミラー23aに入射する。第1ダイ
クロイックミラー23aを通過した青光は、例えばS偏光のまま、反射ミラー23mを経
てフィールドレンズ23fに入射する。また、第1ダイクロイックミラー23aで反射さ
れて第2ダイクロイックミラー23bでさらに反射された緑光は、例えばS偏光のままフ
ィールドレンズ23gに入射する。さらに、第2ダイクロイックミラー23bを通過した
赤光は、例えばS偏光のまま、レンズLL1,LL2及び反射ミラー23n,23oを経
て、入射角度を調節するためのフィールドレンズ23hに入射する。レンズLL1,LL
2及びフィールドレンズ23hは、リレー光学系を構成している。このリレー光学系は、
第1レンズLL1の像を、第2レンズLL2を介してほぼそのままフィールドレンズ23
hに伝達する機能を備えている。
The color separation
The lighting device is configured together with the
2 and the
The image of the first lens LL1 is almost directly converted into the
The function to transmit to h is provided.
光変調部25は、それぞれが液晶装置である3つの液晶パネル25a,25b,25c
と、各液晶パネル25a,25b,25cを挟むように配置される3組の偏光フィルタ(
偏光素子)25e,25f,25gとを備える。ここで、青光用の液晶パネル25aと、
これを挟む一対の偏光フィルタ25e,25eとは、輝度変調後の像光のうち青光を画像
情報に基づいて2次元的に輝度変調するための青色用の液晶ライトバルブを構成する。同
様に、緑光用の液晶パネル25bと、対応する偏光フィルタ25f,25fも、緑色用の
液晶ライトバルブを構成し、赤光用の液晶パネル25cと、偏光フィルタ25g,25g
も、赤色用の液晶ライトバルブを構成する。
The
And three sets of polarizing filters arranged so as to sandwich the
Polarizing elements) 25e, 25f, and 25g. Here, a blue light
The pair of
Also constitutes a red liquid crystal light valve.
色分離光学系23の第1ダイクロイックミラー23aを透過することによって分岐され
た青光は、フィールドレンズ23fを介して青光用の第1液晶パネル25aに入射する。
色分離光学系23の第2ダイクロイックミラー23bで反射されることによって分岐され
た緑光は、フィールドレンズ23gを介して緑光用の第2液晶パネル25bに入射する。
第2ダイクロイックミラー23bを透過することによって分岐された赤光は、フィールド
レンズ23hを介して赤光用の第3液晶パネル25cに入射する。各液晶パネル25a〜
25cは、入射した照明光の空間的強度分布を変調する非発光型の光変調装置であり、各
液晶パネル25a〜25cにそれぞれ入射した3色の光は、各液晶パネル25a〜25c
に電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。その際、偏
光フィルタ25e〜25gによって、各液晶パネル25a〜25cに入射する照明光の偏
光方向が調整されるとともに、各液晶パネル25a〜25cから射出される変調光から所
定の偏光方向の成分光が像光として取り出される。
The blue light branched by passing through the first
The green light branched by being reflected by the second
The red light branched by passing through the second
Is modulated in accordance with a drive signal or an image signal input as an electrical signal. At that time, the polarization filters 25e to 25g adjust the polarization direction of the illumination light incident on the
クロスダイクロイックプリズム27は、光合成部材であり、4つの直角プリズムを貼り
合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、X字状に
交差する一対の誘電体多層膜27a,27bが形成されている。一方の第1誘電体多層膜
27aは青色光を反射し、他方の第2誘電体多層膜27bは赤色光を反射する。このクロ
スダイクロイックプリズム27は、液晶パネル25aからの青光を第1誘電体多層膜27
aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル25bからの緑光を第1及び第2誘電
体多層膜27a,27bを介して直進・射出させ、液晶パネル25cからの赤光を第2誘
電体多層膜27bで反射して進行方向左側に射出させる。
The cross
The green light from the
投射レンズ29は、クロスダイクロイックプリズム27で合成されたカラーの像光を、
所望の倍率でスクリーン(不図示)上に投射する。つまり、各液晶パネル25a〜25c
に入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画
がスクリーン上に投射される。
The
Project onto a screen (not shown) at the desired magnification. That is, each
A color moving image or a color still image with a desired magnification corresponding to the drive signal or image signal input to is projected on the screen.
図2は、投射レンズ29の一構成例を説明する側方断面図である。投射レンズ29は、
鏡筒(不図示)中に開口絞りSを挟んで第1群レンズG1と第2群レンズG2とを内蔵し
ている。第1群レンズG1は、光軸OAに沿って配列された複数の光学要素である第1〜
第4レンズL11〜L14を有し、第2群レンズG2も、光軸OAに沿って配列された複
数の光学要素である第1〜第4レンズL21〜L24を有する。このうち、第1群レンズ
G1の第3レンズL13と、第2群レンズG2の第3レンズL23とは、凸レンズ及び凹
レンズを組み合わせた接合レンズとなっている。
FIG. 2 is a side cross-sectional view for explaining a configuration example of the
A first group lens G1 and a second group lens G2 are built in a lens barrel (not shown) with an aperture stop S interposed therebetween. The first group lens G1 is a first to a plurality of optical elements arranged along the optical axis OA.
The second lens group G2 includes fourth lenses L11 to L14, and the second lens group G2 also includes first to fourth lenses L21 to L24 that are a plurality of optical elements arranged along the optical axis OA. Among these, the third lens L13 of the first group lens G1 and the third lens L23 of the second group lens G2 are cemented lenses in which a convex lens and a concave lens are combined.
図3は、投射レンズ29の外観を説明する斜視図である。図3において各レンズL11
〜L14,L21〜L24の表面には、メッシュ状のパターンが表示されているが、これ
は、現実に存在するものではなく、レンズ形状を分かりやすくするために表示されている
ものである。ここで、投射レンズ29の先端に配置された射出側のレンズ、すなわち所定
レンズ要素である第2群レンズG2中の第4レンズL24は、図4にも示すように、複数
部分として4つのレンズ部分41a,41b,41c,41dを備える。第4レンズL2
4を構成する各レンズ部分41a〜41dは、光軸OAに交差する表面SAにおいて、複
数に分割された分割領域A1〜A4を形成する。各分割領域A1〜A4は、これらの境界
に設けられた遮光体としての接着部42によって仕切られている。接着部42は、光軸O
Aを中心として十字状に延びており、第4レンズL24に入射した像光の光束を4つに分
割して光軸OAの周りに配置される4つの部分光束を形成するための光束分割手段となっ
ている。
FIG. 3 is a perspective view for explaining the external appearance of the
A mesh-like pattern is displayed on the surfaces of L14 and L21 to L24. However, this is not actually present but is displayed for easy understanding of the lens shape. Here, the exit side lens disposed at the tip of the
4, the
A beam splitting means that extends in a cross shape with A as the center, splits the beam of image light incident on the fourth lens L24 into four, and forms four partial beams arranged around the optical axis OA. It has become.
ここで、各レンズ部分41a〜41dは、互いに同一の比率で分割されており、互いに
同一の形状を有する。つまり、各レンズ部分41a〜41dは、それぞれ90°の中心角
を有する扇型のレンズ部材である。これにより、第4レンズL24に入射した像光の光束
を、表面SAにおいて面積的に均等に4分割できるだけでなく、第4レンズL24に入射
した光束を光軸OAの周りに対称に配置された同一断面形状を有する4つの光束として均
等に4分割することができる。この際、各分割領域A1〜A4は、接着部42によって光
学的に分離されている。つまり、接着部42は、各レンズ部分41a〜41dの有効径を
画定しており、各レンズ部分41a〜41dの単位で結像に際しての分解能の下限を与え
ることができるようになっている。
Here, each
各レンズ部分41a〜41dを相互に固定する接着部42は、不透明な樹脂等で形成さ
れており、隣り合うレンズ部分41a〜41d間で波面を完全に分割できるようになって
いる。また、接着部42は、固定後の各レンズ部分41a〜41dに不要な応力が働かな
いような材料となっている。
The
以下、図5等を参照して、図4等に示す第4レンズL24の製造方法の一例について説
明する。まず、投射レンズ29を構成する第2群レンズG2の第4レンズL24の最終的
外形に対応する一体的な円板状のレンズ部材PFを準備する。このようなレンズ部材PF
は、屈折率や分散において投射レンズ29の収差を目標値に抑えるようなガラス材料等で
形成されており、表面SAすなわち一対の光学面が、研削や研磨によって目標通りの曲率
を有する球面や非球面に加工され、必要なコーティング等が施される。このレンズ部材P
Fは、研削等によって接着部42を充填すべき十字の部分で4つのレンズ部分41a〜4
1dに精密に切断・分離される。その後、これらの切断面CFに不透明な紫外線硬化樹脂
等を塗布するとともに、治具等を利用して各レンズ部分41a〜41dを切断面CFで貼
り合わせるように結合して一部材とし、切断前の輪郭が復元されるようにする。この際、
各レンズ部分41a〜41dは、光軸OA方向に精密に位置合わせされ、相互に収差が生
じないようにする。その後、各レンズ部分41a〜41dをアライメントした状態で紫外
線を照射するなどして、紫外線硬化樹脂等を硬化させる。これにより、各レンズ部分41
a〜41dが接着部42によって相互に固定され、接着部42を挟んで相互に僅かに離間
した状態となる。なお、各レンズ部分41a〜41dが接着部42によって互いに離間す
る距離は、レンズ部材PFを研削等によって切断した際の削り代に対応するものとなって
いる。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the fourth lens L24 illustrated in FIG. 4 and the like will be described with reference to FIG. First, an integral disk-shaped lens member PF corresponding to the final outer shape of the fourth lens L24 of the second group lens G2 constituting the
Is formed of a glass material or the like that suppresses the aberration of the
F is a cross-shaped portion that should be filled with the
It is precisely cut and separated into 1d. After that, an opaque ultraviolet curable resin or the like is applied to the cut surface CF, and the
The
a to 41d are fixed to each other by the
以上のようにして得た第4レンズL24は、通常の加工方法で得たレンズと殆ど同じ外
観を有し、高精度に各レンズ部分41a〜41dの相対位置がアライメントされた状態で
接着部42によって固定されている。よって、第4レンズL24の光学的収差は、通常の
投射用レンズに比べて殆ど劣らないものとすることができ、投射レンズ29としての光学
性能も、高精度に設定することができる。つまり、各種収差を通常の投射用レンズと同等
にできるだけでなく、レンズの明るさも通常の投射用レンズと同等にできる。ただし、第
4レンズL24を4分割しているので、第4レンズL24に入射する像光が4つに波面分
割される。このため、各レンズ部分41a〜41dを経た光束がそれぞれNAの小さな像
光としてスクリーンに入射するので、投射レンズ29の分解能の値が大きくなる。
The fourth lens L24 obtained as described above has almost the same appearance as a lens obtained by a normal processing method, and the
ここで、投射レンズ29の分解能について説明する。分解能とは、物体側において2点
が互いにどれほど近接するまで見分けられるかを示す量であり、ここでは、投射レンズ2
9の理論分解能について考える。説明のため、投射レンズ29が無収差のレンズであると
すると、この投射レンズ29の回折による理論分解能は、よく知られたレイリー(Raylei
gh)の式により、
理論分解能=1.22×λ×Fe=0.61×λ/NA
として与えられる。ここで、λは、投射レンズ29が対象とする光の波長であり、Feは
、投射レンズ29の射出側のF値である(Feのことを通常、実効F値と呼ぶ)。また、
NAは、投射レンズ29の開口数である。これからも明らかなように、投射レンズ29の
開口数NAが小さいと、その制限で分解能を向上させることができないことが分かる。つ
まり、第4レンズL24を4つのレンズ部分41a〜41dに分割して像光を波面分割し
た場合、各光束のビーム断面の開口径は約1/2になる。よって、各レンズ部分41a〜
41dの理論分解能の値は、分割されない場合に比較して2倍程度大きくなり、分解能が
相対的に劣化する。一方、分解能が劣る4つのレンズ部分41a〜41dを集めて結像し
ても、結果的に分解能は向上しない。よって、投射レンズ29を構成する第4レンズL2
4等の分割数を適宜設定することにより、投射レンズ29の分解能を所望の程度に調整す
ることができる。これを利用すれば、液晶パネル25a,25b,25cを構成する各画
素の周囲を遮光するブラックマトリックスがスクリーン上に十分な解像力で投射されなく
なり、ブラックマトリックスの影を目立たないものとすることができる。
Here, the resolution of the
Consider 9 theoretical resolutions. For the sake of explanation, assuming that the
gh)
Theoretical resolution = 1.22 × λ × Fe = 0.61 × λ / NA
As given. Here, λ is the wavelength of light targeted by the
NA is the numerical aperture of the
The value of the theoretical resolution of 41d is about twice as large as that in the case where it is not divided, and the resolution is relatively deteriorated. On the other hand, even if the four
By appropriately setting the number of divisions such as 4, the resolution of the
具体的な例で説明すると、投射レンズ29がFe=2.0(NA=0.25)である場
合、
理論分解能=0.61×550×10−6/0.25
=1.342μm
となる。よって、第4レンズL24を4分割した場合、理論分解能は、2.7μm程度に
なると考えられる。例えばブラックマトリックスの幅が2μm程度であれば、ブラックマ
トリックスの影が投射されることを防止でき、かつ、画素がつぶれてボケた画像が投射さ
れることを防止できる。
In a specific example, when the
Theoretical resolution = 0.61 × 550 × 10 −6 /0.25
= 1.342 μm
It becomes. Therefore, when the fourth lens L24 is divided into four, the theoretical resolution is considered to be about 2.7 μm. For example, if the width of the black matrix is about 2 μm, it is possible to prevent the shadow of the black matrix from being projected, and it is possible to prevent a blurred image from being projected due to pixel collapse.
以上の説明では、投射レンズ29のうち第2群レンズG2の第4レンズL24を対象と
して、その分解能の値を所望の程度に大きくすべく、第4レンズL24を分割後に基の形
状に接合することによって復元した合成レンズとしたが、第4レンズL24以外のレンズ
も上記のような合成レンズとすることができる。例えば、第1群レンズG1の第1レンズ
L11、第1群レンズG1の第4レンズL14、第2群レンズG2の第1レンズL21等
を上記のような分割接合型の合成レンズとすることができる。さらに、第1群レンズG1
や第2群レンズG2全体を分割接合型の合成レンズとすることができる。この場合、第1
,2群レンズG1,G2を構成する各合成レンズにおいて、各構成レンズの接着部82が
光軸OAのまわりに対して延びる方向を相互に一致させる。つまり、各レンズの接着部4
2が光軸OA方向から見て互いに重なって一致するように配置する。これにより、接着部
82の影を減らすことができ、解像度が必要以上に劣化することを防止できる。
In the above description, for the fourth lens L24 of the second group lens G2 in the
Alternatively, the entire second group lens G2 can be a split-junction type synthetic lens. In this case, the first
, In the composite lenses constituting the second group lenses G1 and G2, the directions in which the adhesive portions 82 of the constituent lenses extend with respect to the optical axis OA are made to coincide with each other. That is, the adhesive portion 4 of each lens
2 are arranged so as to overlap each other when viewed from the optical axis OA direction. Thereby, the shadow of the adhesion part 82 can be reduced and the resolution can be prevented from being deteriorated more than necessary.
また、以上では、第4レンズL24等を光軸OAのまわりに4等分して、4つの分割領
域A1〜A4に対応する断面の4光束を形成しているが、3或いは5以上の波面分割によ
って3或いは5以上の分割光束を形成することもでき、この場合、第4レンズL24等の
分解能を段階的に調整することができる。なお、第4レンズL24等の分割方法は、光軸
OAのまわりに等分割する場合に限らず、様々な形状に均等な面積で分割することができ
る。また、第4レンズL24等の分割方法は、均等な面積に分割する場合に限らず、不均
等な面積に分割する場合を含む。例えば、中心角が異なる複数の扇部分に分割することに
よっても、第4レンズL24等によって分割される像光ビームの有効径が調整され投射レ
ンズ29の分解能を適宜調整することができる。
In the above description, the fourth lens L24 and the like are divided into four equal parts around the optical axis OA to form four light beams having cross sections corresponding to the four divided regions A1 to A4. It is also possible to form three or five or more divided light beams by the division, and in this case, the resolution of the fourth lens L24 and the like can be adjusted stepwise. The dividing method of the fourth lens L24 and the like is not limited to the case of dividing equally around the optical axis OA, and can be divided into various shapes with an equal area. Further, the dividing method of the fourth lens L24 and the like is not limited to the case where the fourth lens L24 is divided into equal areas, but includes the case where the fourth lens L24 is divided into non-uniform areas. For example, the effective diameter of the image light beam divided by the fourth lens L24 and the like can be adjusted by dividing into a plurality of fan portions having different central angles, and the resolution of the
〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタについて説明する。なお、第2実施形
態のプロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタを一部変更したものであり、特に説明
しない部分については第1実施形態と同様であるものとする。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a second embodiment of the invention will be described. Note that the projector according to the second embodiment is obtained by partially changing the projector according to the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
図6(a)は、第2実施形態のプロジェクタに組み込まれる投射レンズを構成する第1
例のレンズL101を説明する断面の部分拡大図であり、図6(b)は、投射レンズを構
成する第2例のレンズL102を説明する断面の部分拡大図である。
FIG. 6A illustrates a first projection lens that is incorporated in the projector according to the second embodiment.
FIG. 6B is a partially enlarged view of a cross-section illustrating a lens L102 of a second example that constitutes a projection lens.
図6(a)の場合、レンズL101を機械加工等によって分割・合成するのではなく、
レンズL101の表面SA上に遮光性の樹脂材料等からなる遮光層142を形成している
。このような遮光層142によって、レンズL101の表面SAが例えば分割領域A1,
A2に分割される。この場合、両分割領域A1,A2の境界に設けられた遮光体としての
遮光層142が光束を分割するので、レンズL101を組み込んだ投射レンズ29の分解
能の値を適宜大きくすることができ、ブラックマトリックスの影が投射されることを防止
できる。
In the case of FIG. 6A, the lens L101 is not divided and synthesized by machining or the like.
A
Divided into A2. In this case, since the
図6(b)の場合、レンズL101を機械加工等によって分割・合成するのではなく、
パルスレーザ等を利用して、レンズL101の内部IPにマイクロクラック層242を形
成している。このようなマイクロクラック層242によって、レンズL101の表面SA
が例えば分割領域A1,A2に分割される。この場合、両分割領域A1,A2の境界を形
成するマイクロクラック層242が遮光体となって光束を分割するので、レンズL101
を組み込んだ投射レンズ29の分解能の値を適宜大きくすることができ、ブラックマトリ
ックスの影が投射されることを防止できる。
In the case of FIG. 6B, the lens L101 is not divided and synthesized by machining or the like.
A
Is divided into divided areas A1, A2, for example. In this case, since the
The resolution value of the
〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態に係るプロジェクタについて説明する。なお、第3実施形態のプロ
ジェクタは、第1実施形態のプロジェクタを一部変更したものであり、特に説明しない部
分については第1実施形態と同様であるものとする。
[Third Embodiment]
Hereinafter, the projector according to the third embodiment will be described. Note that the projector according to the third embodiment is obtained by partially changing the projector according to the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
図7(a)は、第3実施形態のプロジェクタに設けた投射レンズに組み込まれる第1例
の遮光体の正面図であり、図7(b)は、投射レンズに組み込まれる第2例の遮光体の正
面図である。図7(a)に示す遮光体342や図7(b)に示す遮光体442は、L11
〜14,L21〜24の表面SA上にコーティングとして形成することもできるが、これ
を薄い金属材料等で形成した自立型のマスクとすれば、鏡筒内の適所例えば開口絞りSの
位置等に配置することができる。図示のような遮光体342,442は、それぞれ開口A
P1〜AP7を有しており、各開口AP1〜AP7は、像光を分割する開口となる。これ
により、投射レンズ29の分解能の値を適宜大きくすることができ、ブラックマトリック
スの影が投射されることを防止できる。
FIG. 7A is a front view of a first example light shield incorporated in the projection lens provided in the projector according to the third embodiment, and FIG. 7B is a second example light shield incorporated in the projection lens. It is a front view of a body. The
14 and L21 to 24 can be formed as a coating on the surface SA, but if this is a self-supporting mask formed of a thin metal material or the like, it can be placed at an appropriate position in the lens barrel, such as the position of the aperture stop S. Can be arranged. The
P1 to AP7 are provided, and each of the openings AP1 to AP7 is an opening that divides the image light. As a result, the resolution value of the
なお、以上の例では、遮光体342,442に7つの開口AP1〜AP7を設けている
が、開口の数や形状は、ブラックマトリックスのサイズ等に合わせて適宜変更することが
できる。
In the above example, the
〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態のプロジェクタについて説明する。なお、第4実施形態のプロジェ
クタは、第1実施形態のプロジェクタを一部変更したものであり、特に説明しない部分に
ついては、第1実施形態と同様であるものとする。
[Fourth Embodiment]
The projector according to the fourth embodiment will be described below. Note that the projector according to the fourth embodiment is obtained by partially changing the projector according to the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those of the first embodiment.
図8は、第4実施形態のプロジェクタ510を説明する平面図である。このプロジェク
タ510は、図1に示すプロジェクタ10において、クロスダイクロイックプリズム27
と投射レンズ29との間に、リレーレンズ560と第2光変調部570とを配置したもの
である。
FIG. 8 is a plan view illustrating a
And a
クロスダイクロイックプリズム27で合成されたカラーの像光は、リレーレンズ560
によって輝度変調用の第2光変調部570に再結像され、第2光変調部570で輝度変調
された像光は、投射レンズ29によってプロジェクタ510の前方に配置されたスクリー
ン(不図示)に投射される。
The color image light synthesized by the cross
The image light re-imaged on the second
ここで、リレーレンズ560は、前段の各液晶パネル25a,25b,25cの画像形
成領域に形成された画像を、第2光変調部570に設けた液晶パネル572の画像形成領
域に例えば等倍で投影する。
Here, the
第2光変調部570は、入射レンズ571、液晶パネル572、及び偏光フィルタ57
3,573を備える。ここで、液晶パネル572や偏光フィルタ573,573は、第1
実施形態に係るプロジェクタ10の光変調部25に設けた液晶パネル25a,25b,2
5c等と同一又は相似な形状を有する。
The second
3,573. Here, the
It has the same or similar shape as 5c.
本実施形態のプロジェクタ510においても、投射レンズ29中において例えば第4レ
ンズL24が互いに分離された複数のレンズ部分41a〜41dからなるので(図4参照
)、像の明るさを擬制にすることなく投射レンズ29の分解能を所望の程度に調整するこ
とができる。よって、液晶パネル572を構成する各画素の周囲を遮光するブラックマト
リックスがスクリーン上に十分な解像力で投射されなくなり、ブラックマトリックスの影
を目立たないものとすることができる。
Also in the
なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能
である。
In addition, this invention is not restricted to said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can implement in a various aspect, For example, the following deformation | transformation is also possible.
以上の実施形態で説明した投射レンズ29のレンズ構成は例示であり、多様なレンズ要
素で投射レンズ29を組み立てることができ、そのいずれか1つ以上のレンズ要素を例え
ば図4等に示すように分離された複数のレンズ部分で構成することができる。
The lens configuration of the
また、上記実施形態では、レンズ部分41a〜41dを光軸OA方向に互いに位置ずれ
なく配置しているが、レンズ部分41a〜41dのうち少なくとも2つを光軸OA方向に
互いに位置ずれした状態で配置することもできる。この場合、レンズ部分41a〜41d
相互の結像ずれと各レンズ部分41a〜41dの解像度調整とを加算した状態で画像を投
射することができる。
In the above-described embodiment, the
An image can be projected in a state in which the mutual image formation deviation and the resolution adjustment of the
また、上記実施形態では、光束を分割するためにレンズアレイ21d,21eを用いて
いたが、この発明は、このようなレンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能であ
る。また、レンズアレイ21d,21eをロッドインテグレータに置き換えることもでき
る。さらに、光源ランプ21aからの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材21gを用
いていたが、この発明は、このような偏光変換部材21gを用いないプロジェクタにも適
用可能である。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、液晶パネル25a,25b,25cその他からなる液晶ライ
トバルブを透過型としたが、これらの液晶ライトバルブを反射型とすることもできる。さ
らに、液晶パネル25a,25b,25cその他からなる液晶ライトバルブに代えて、デ
ジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を用いることができ、この場合、複数のマイク
ロミラーの間に形成される境界部分である非画像形成部が投射レンズ29によってスクリ
ーン上に鮮明に投射されることを防止できる。
In the above embodiment, the liquid crystal light valves including the
また、上記実施形態では、赤色の液晶パネル25cを比較的長い第3光路OP3に配置
しているが、他の青色や緑色を比較的長い第3光路OP3に導くことも可能である。
In the above embodiment, the red
また、プロジェクタとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面プロジェ
クタと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面プロジェクタとがある
が、図1等に示すプロジェクタ10,510の構成は、いずれにも適用可能である。
Further, as the projector, there are a front projector that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear projector that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. The
10…プロジェクタ、 21…光源装置、 21a…光源ランプ、 21g…偏光変換
部材、 23…色分離光学系、 23a,23b…ダイクロイックミラー、 25…光変
調部、 25a,25b,25c…液晶パネル、 25e,25f,25g…偏光フィル
タ、 27…クロスダイクロイックプリズム、 29…投射レンズ、 41a,41b,
41c,41d…レンズ部分、 42…接着部、 A1〜A4…分割領域、 L11〜L
14…レンズ、 L21〜L24…レンズ、 OA…光軸、 SA…表面
DESCRIPTION OF
41c, 41d ... lens part, 42 ... adhesive part, A1-A4 ... divided area, L11-L
14 ... lens, L21 to L24 ... lens, OA ... optical axis, SA ... surface
Claims (8)
備えるプロジェクタであって、
前記投射光学系は、光軸方向に配列された複数の光学要素を含むとともに、当該複数の
光学要素を通過する光束を所定の断面積を有する複数の部分光束に分割する光束分割手段
を有することを特徴とするプロジェクタ。 A projector comprising an image forming apparatus and a projection optical system that projects an image formed by the image forming apparatus,
The projection optical system includes a plurality of optical elements arranged in the optical axis direction, and has a light beam splitting unit that splits a light beam passing through the plurality of optical elements into a plurality of partial light beams having a predetermined cross-sectional area. Projector.
前記複数の部分光束に対応して光軸に略垂直な面内において複数に分割された分割領域を
それぞれ形成する複数部分で構成することによって実現される請求項1記載のプロジェク
タ。 The beam splitting means includes at least one predetermined lens element among the plurality of optical elements.
2. The projector according to claim 1, wherein the projector is realized by a plurality of parts that respectively form a plurality of divided regions in a plane substantially perpendicular to the optical axis corresponding to the plurality of partial light beams.
求項2記載のプロジェクタ。 The projector according to claim 2, wherein the plurality of portions constituting the predetermined lens element are divided at the same ratio.
載のプロジェクタ。 The projector according to claim 3, wherein the plurality of portions constituting the predetermined lens element have the same shape.
間している請求項1から請求項4のいずれか一項記載のプロジェクタ。 The projector according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of portions constituting the predetermined lens element are separated from each other by a predetermined interval at a boundary.
数部分を互いに接合して一部材としたものである請求項5記載のプロジェクタ。 6. The projector according to claim 5, wherein the predetermined lens element is obtained by dividing the predetermined lens element into a plurality of parts from an integral lens member and then joining the plurality of parts together.
遮光体である請求項1から請求項4のいずれか一項記載のプロジェクタ。 5. The projector according to claim 1, wherein the light beam splitting unit is a light shielding body provided at a boundary between the plurality of portions constituting the predetermined lens element. 6.
つの偏光素子とを含む液晶ライトバルブと、当該液晶ライトバルブを照明する照明装置と
を有する請求項1から請求項7のいずれか一項記載のプロジェクタ。
The image forming apparatus includes a liquid crystal panel and at least one disposed adjacent to the liquid crystal panel.
The projector according to claim 1, further comprising: a liquid crystal light valve including two polarizing elements; and an illumination device that illuminates the liquid crystal light valve.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006080430A JP2007256595A (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006080430A JP2007256595A (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Projector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007256595A true JP2007256595A (en) | 2007-10-04 |
Family
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006080430A Withdrawn JP2007256595A (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Projector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007256595A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015090375A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 株式会社Suwaオプトロニクス | Projection optical system |
JP2015090376A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 株式会社Suwaオプトロニクス | Projection optical system |
-
2006
- 2006-03-23 JP JP2006080430A patent/JP2007256595A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015090375A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 株式会社Suwaオプトロニクス | Projection optical system |
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