JP2008046328A - Video projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示素子等からなる電気光学素子を内蔵し、投影スクリーン等に映像を投射する映像投影装置に関する。 The present invention relates to a video projection apparatus that incorporates an electro-optic element such as a liquid crystal display element and projects an image on a projection screen or the like.
近年、液晶表示素子やDMD(digital maicromirror device)表示素子等からなる電気光学素子を内蔵した映像投影装置が普及している。この種の映像投影装置は持ち運びが手軽であり、机の上等に設置して、机の高さよりも高い斜め上方向の投影スクリーンに向けて映像光を拡大投射して使用される。そのために、映像投影装置の投射レンズの光軸と、投影スクリーンの中央とが一致しない。 2. Description of the Related Art In recent years, video projectors incorporating electro-optic elements such as liquid crystal display elements and DMD (digital micromirror device) display elements have become widespread. This type of image projection apparatus is easy to carry, and is installed on a desk or the like, and is used by enlarging and projecting image light toward an upward projection screen that is higher than the height of the desk. For this reason, the optical axis of the projection lens of the image projection apparatus does not match the center of the projection screen.
図7は、この種の従来公知の映像投影装置100の概観図である(例えば特許文献1参照)。映像投影装置100は筐体101、走査パネル103、投射レンズ部102などから構成されている。図8(a)は、映像投影装置100から投影スクリーンに向けて投射される光の経路を説明するための映像投影装置100のブロック図であり、図8(b)は、レンズ114が入射する光について、レンズ114上の位置と光強度の関係を表すグラフであり、図8(c)は、投影スクリーン上の位置と光強度の関係を表すグラフである。
FIG. 7 is a schematic view of this type of conventionally known video projector 100 (see, for example, Patent Document 1). The
図8(a)において、光源112で発光した光は、リフレクタ111により反射されて集光される。集光された光はライトパイプ113の入射面に入射し、ライトパイプ113において内面反射を繰り返して射出面から射出される。射出された光はレンズ114により平行光線となって液晶表示素子115に照射される。照射された光は液晶表示素子115により映像光に変換され、投射レンズ部116により投影スクリーン117へ投射される。この場合に、光源112とリフレクタ111により構成される光源部の光軸125と、ライトパイプ113の光軸126及びレンズ114と液晶表示素子115の光軸127は全て一致している。また、投射レンズ部116の光軸128は投影スクリーン117の中心部と一致しない。投射される映像光は光軸128よりも上方に拡大投射される。なお、ライトパイプ113の光軸126とは、入射した入射光が射出面から均一な光強度分布を持った射出光として射出する場合に、入射光の光軸と一致する軸をいう。
In FIG. 8A, the light emitted from the
図8(b)のグラフ119は、ライトパイプ113の射出面から均一な強度分布を有する光が射出した場合のレンズ114の縦方向の入射光強度分布を表している。横軸は任意単位の入射光強度を、縦軸118はレンズ114の縦方向の位置をそれぞれ表す。図8(c)のグラフ121は、液晶表示素子115を透過状態とし、ライトパイプ113の射出面から均一な強度分布を有する射出光が射出した場合に、投影スクリーン117の縦方向の入射光強度分布を表している。横軸は任意単位の入射光強度を、縦軸120は投影スクリーン117の縦方向位置をそれぞれ表す。これにより、レンズ114ではレンズ114の中心から外周に向けて入射光強度がほぼ均一であるのに対して、投影スクリーン117上では、投射レンズ部116の光軸128から外周に向けて入射光強度は低下する。
上記図8(c)に示されるように、投射レンズ部116から投射される映像光の光強度は投射レンズ部116の光軸方向が最も強く、外周部に向かって光強度は漸次弱くなる。そのために投影スクリーン117上の投影画像は、投射レンズ部116の光軸方向である下辺部が明るく上辺部が暗くなり、見づらい表示となってしまう、という課題があった。
As shown in FIG. 8C, the light intensity of the image light projected from the
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
請求項1に係る発明においては、発光した光を集光させる光源部と、前記集光した光を入射面から入射し、導光して射出面から射出するライトパイプと、前記射出した光を映像光へ変換する電気光学素子と、前記映像光を投射する投射レンズ部とを備えた映像投影装置において、前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射することを特徴とする映像投影装置とした。
In the present invention, the following means have been taken in order to solve the above problems.
In the invention which concerns on
請求項2に係る発明においては、前記光源部の光軸は、前記ライトパイプの光軸とは一致せず、前記電気光学素子の光軸とは略一致することを特徴とする請求項1に記載の映像投影装置とした。 In the invention according to claim 2, the optical axis of the light source unit does not coincide with the optical axis of the light pipe, and substantially coincides with the optical axis of the electro-optic element. It was set as the image projection apparatus of description.
請求項3に係る発明においては、前記光源部の光軸は、前記ライトパイプの光軸と平行であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の映像投影装置とした。 According to a third aspect of the present invention, in the video projection device according to the first or second aspect, the optical axis of the light source unit is parallel to the optical axis of the light pipe.
請求項4に係る発明においては、前記ライトパイプの射出面から射出して前記電気光学素子へ照射される照射光は、前記電気光学素子の光軸に対して非対称な強度分布を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の映像投影装置とした。
The invention according to
請求項5に係る発明においては、前記入射面において前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射する前記集光した光のうち、前記ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光が前記ライトパイプ内において奇数回反射されて前記射出面から射出される場合に、前記ライトパイプの射出面における射出光の強度は、前記ライトパイプの光軸を基準として前記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と反対の方向において最大となることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の映像投影装置とした。
In the invention which concerns on
請求項6に係る発明においては、前記投射レンズ部の光軸に対して上方への投射画角が下方への投射画角よりも大きい場合に、前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸よりも下方にずれた位置において入射することを特徴とする請求項5に記載の映像投影装置とした。
According to a sixth aspect of the present invention, when the projection field angle upward with respect to the optical axis of the projection lens unit is larger than the projection field angle downward, the light pipe has the light condensing on the incident surface. The image projection apparatus according to
請求項7に係る発明においては、前記入射面において前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射する前記集光した光のうち、前記ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光が前記ライトパイプ内において偶数回反射されて前記射出面から射出される場合に、前記ライトパイプの射出面における射出光の強度は、前記ライトパイプの光軸を基準として前記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と同じ方向において最大となることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の映像投影装置とした。
In the invention which concerns on Claim 7, the light which injects at the maximum angle with respect to the optical axis of the said light pipe among the said condensed light which injects in the position shifted from the optical axis of the said light pipe in the said entrance plane Is reflected an even number of times in the light pipe and emitted from the exit surface, the intensity of the emitted light at the exit surface of the light pipe is from the optical axis of the light pipe with respect to the optical axis of the light pipe. 5. The video projection device according to
請求項8に係る発明においては、前記投射レンズ部の光軸に対して上方への投射画角が下方への投射画角よりも大きい場合に、前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸よりも上方にずれた位置において入射することを特徴とする請求項7に記載の映像投影装置とした。
In the invention according to
請求項9に係る発明においては、前記投射レンズ部は、前記投射レンズ部の光軸に対して最大投射画角が45°以上を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の映像投影装置とした。 In the invention which concerns on Claim 9, the said projection lens part has a maximum projection view angle of 45 degrees or more with respect to the optical axis of the said projection lens part, The any one of Claims 1-8 characterized by the above-mentioned. The video projection apparatus described in 1.
請求項10に係る発明においては、前記ライトパイプの光軸に対して前記集光した光を入射する入射位置を移動させるための移動手段を備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の映像投影装置とした。
In the invention which concerns on
請求項11に係る発明においては、前記移動手段は、前記ライトパイプの光軸に対して垂直方向に移動させるための移動手段であって、一端が前記ライトパイプ又は前記ライトパイプを保持する保持手段に当接し、他端が固定部に回転可能に支持された位置調整用ネジであることを特徴とする請求項10に記載の映像投影装置とした。
In the invention which concerns on
請求項12に係る発明においては、前記移動手段は、前記ライトパイプの光軸に対して垂直方向に移動を可能とするアクチュエータであることを特徴とする請求項10に記載の映像投影装置とした。
The invention according to
本発明の映像投影装置によれば、ライトパイプの入射面に入射する集光された光を、ライトパイプの光軸からずらすことにより、ライトパイプの射出面から射出する射出光は、ライトパイプの光軸近傍よりも光軸からはなれた周辺部のほうが強くなる。これにより、投影スクリーン上に投射された映像は、投射レンズ部の光軸に対して投射画角が小さい投射領域と、投射画角が大きい投射領域との間の光強度差を減少させることができ、投射映像光の明るさの均一性を向上させることができる、という利点を有する。 According to the video projection device of the present invention, the condensed light incident on the incident surface of the light pipe is shifted from the optical axis of the light pipe. The peripheral part away from the optical axis is stronger than the vicinity of the optical axis. As a result, the image projected on the projection screen can reduce the difference in light intensity between the projection area having a small projection angle of view and the projection area having a large projection angle of view with respect to the optical axis of the projection lens unit. It is possible to improve the uniformity of the brightness of the projected image light.
また、光源部の光軸と電気光学素子の光軸とを略同一とし、ライトパイプの光軸のみずらすようにした。これにより、ライトパイプから射出される射出光の光強度分布を、ライトパイプの位置のみをずらすことにより変化させることが可能となり、光強度分布の調整が容易となる、という利点を有する。 Further, the optical axis of the light source unit and the optical axis of the electro-optical element are made substantially the same, and only the optical axis of the light pipe is shifted. Thereby, the light intensity distribution of the emitted light emitted from the light pipe can be changed by shifting only the position of the light pipe, and there is an advantage that the light intensity distribution can be easily adjusted.
また、光源部の光軸とライトパイプの光軸とを平行とする。これにより、ライトパイプから射出される射出光の光強度分布のみを非対称とすることができ、電気光学素子に照射される照射光の照射方向等の調節が容易になる、という利点を有する。 Also, the optical axis of the light source unit and the optical axis of the light pipe are made parallel. Thereby, only the light intensity distribution of the emitted light emitted from the light pipe can be asymmetrical, and there is an advantage that adjustment of the irradiation direction and the like of the irradiation light irradiated on the electro-optic element is facilitated.
また、ライトパイプの射出面から射出して電気光学素子へ照射される照射光は、電気光学素子の光軸、即ち電気光学素子の中心部に対して非対称な強度分布を有するようにした。これにより、投射レンズ部の光軸から上方に映像が拡大投射される場合でも、投影スクリーン上において明るさの均一性を向上させた投射映像を得ることができる、という利点を有する。 Further, the irradiation light emitted from the light pipe exit surface and applied to the electro-optical element has an asymmetric intensity distribution with respect to the optical axis of the electro-optical element, that is, the central portion of the electro-optical element. Thus, even when an image is enlarged and projected upward from the optical axis of the projection lens unit, there is an advantage that a projected image with improved brightness uniformity can be obtained on the projection screen.
また、ライトパイプの射出面における射出光の強度分布は、ライトパイプの入射面においてライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光がライトパイプ内において偶数回反射される場合には、ライトパイプの光軸を基準として入射面において入射した方向と反対の方向において最大となり、奇数回反射される場合には、ライトパイプの光軸を基準として入射面において入射した方向と同じ方向において最大となるようにした。これにより、ライトパイプの射出面における射出光に光軸に対して非対称な強度分布を簡便な方法により持たせることができる、という利点を有する。 In addition, the intensity distribution of the emitted light on the light pipe exit surface is such that when the light incident on the light pipe incident surface at the maximum angle with respect to the optical axis of the light pipe is reflected an even number of times in the light pipe, Maximum in the direction opposite to the direction of incidence on the incident surface with respect to the optical axis of the light pipe, and when reflected an odd number of times, maximum in the same direction as the direction of incidence on the incident surface with respect to the optical axis of the light pipe It was made to become. This has the advantage that the light emitted from the exit surface of the light pipe can have an asymmetric intensity distribution with respect to the optical axis by a simple method.
また、投射レンズ部から投影される映像光が、投射レンズ部の光軸に対して上方に拡大投影される場合に、ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光がライトパイプ内において偶数回反射される場合にはライトパイプの入射面において集光された光をライトパイプの光軸より下方に入射させるように、ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光がライトパイプ内において奇数回反射される場合にはライトパイプの入射面において集光された光をライトパイプの光軸より上方に入射させるようにした。これにより、投影スクリーン上において光強度分布を補償することができ、明るさの均一性を向上させた投射映像を得ることができる、という利点を有する。 Further, when the image light projected from the projection lens unit is enlarged and projected upward with respect to the optical axis of the projection lens unit, the light incident at the maximum angle with respect to the optical axis of the light pipe is reflected in the light pipe. Light is incident at the maximum angle with respect to the optical axis of the light pipe so that the light condensed on the incident surface of the light pipe is incident below the optical axis of the light pipe. When the light pipe is reflected an odd number of times, the light condensed on the incident surface of the light pipe is made to enter above the optical axis of the light pipe. Accordingly, there is an advantage that the light intensity distribution can be compensated on the projection screen, and a projection image with improved brightness uniformity can be obtained.
また、投射される映像光の投射画角が投射レンズ部の光軸に対して45°以上の領域では映像光の光強度が著しく低下する。そこで、ライトパイプの光軸からずれた位置で集光された光を入射するようにすることが特に有効となる。 In addition, in the region where the projection angle of view of the projected image light is 45 ° or more with respect to the optical axis of the projection lens unit, the light intensity of the image light is significantly reduced. Therefore, it is particularly effective to allow the light collected at a position shifted from the optical axis of the light pipe to be incident.
また、ライトパイプの位置を移動させるための移動手段を備えることにより、実際に映像光を投射しながらライトパイプの移動量を調節することができ、利便性が高いという利点を有する。 In addition, since the moving means for moving the position of the light pipe is provided, the moving amount of the light pipe can be adjusted while actually projecting the image light, and there is an advantage that the convenience is high.
その他本発明の効果は各実施の形態の説明において説明する。 Other effects of the present invention will be described in the description of each embodiment.
本発明の実施の形態においては、発光した光を集光させる光源部と、集光された光を入射面から入射して導光し、射出面から光を射出するライトパイプと、ライトパイプから射出した光を映像光へ変換する電気光学素子と、電気光学素子から射出された映像光を投影スクリーン等へ投影するための投射レンズ部を備えている。この場合に、ライトパイプはその入射面において光源部により集光された光をライトパイプの光軸からずれた位置に入射して、投射レンズ部から投影される映像光の不均一な光強度分布を補償するようにした。ここで、電気光学素子としては透過型液晶表示素子を使用することができる。また、液晶表示素子に代えてDMD表示素子や電気泳動素子、その他の透過型あるいは反射型の表示素子を使用することができる。なお、本実施の形態においては、中実型のライトパイプ及び中空型のライトパイプ又はライトチューブのいずれをも総称してライトパイプと記載している。 In an embodiment of the present invention, a light source unit that collects emitted light, a light pipe that enters and guides the collected light from an incident surface, and emits light from an exit surface; and a light pipe An electro-optical element that converts the emitted light into image light and a projection lens unit that projects the image light emitted from the electro-optical element onto a projection screen or the like are provided. In this case, the light pipe enters the light collected by the light source unit on the incident surface at a position shifted from the optical axis of the light pipe, and the light intensity distribution of the image light projected from the projection lens unit is uneven. To compensate. Here, a transmissive liquid crystal display element can be used as the electro-optical element. Further, instead of the liquid crystal display element, a DMD display element, an electrophoretic element, or other transmission type or reflection type display element can be used. In the present embodiment, the solid light pipe and the hollow light pipe or the light tube are collectively referred to as a light pipe.
また、光源部の光軸と電気光学素子の光軸は略一致させ、ライトパイプの光軸を光源部の光軸と一致しないようする。これにより、光学系を複雑にすることなく投影映像の明るさの均一性を容易に向上させることができる。 In addition, the optical axis of the light source unit and the optical axis of the electro-optic element are substantially matched so that the optical axis of the light pipe does not match the optical axis of the light source unit. Thereby, the uniformity of the brightness of the projected image can be easily improved without complicating the optical system.
また、光源部の光軸とライトパイプの光軸とを平行とする。これにより、ライトパイプから射出される射出光の光強度分布のみを非対称とすることができるので、他の構成要素との間の光軸の調整等を容易に行うことができる。 Also, the optical axis of the light source unit and the optical axis of the light pipe are made parallel. Thereby, since only the light intensity distribution of the emitted light emitted from the light pipe can be made asymmetrical, the adjustment of the optical axis with other components can be easily performed.
また、ライトパイプの射出面から射出して電気光学素子へ照射される照射光は、電気光学素子の光軸、即ち電気光学素子の中心部に対して非対称な強度分布を有するようにした。例えば、電気光学素子である液晶表示素子の中心である光軸を基準として、液晶表示素子の上辺付近に照射される光強度が強く、液晶表示素子の下辺に向かって照射される照射光が漸次弱くなるようにする。これは、上記のように、光源部により集光された光をライトパイプの光軸からずれた位置に入射させることにより得ることができる。その結果、投射レンズ部の光軸から上方に映像が拡大投射される場合でも、投影スクリーン上において明るさの均一性を向上させた投射映像を得ることができる。 Further, the irradiation light emitted from the light pipe exit surface and applied to the electro-optical element has an asymmetric intensity distribution with respect to the optical axis of the electro-optical element, that is, the central portion of the electro-optical element. For example, with reference to the optical axis that is the center of a liquid crystal display element that is an electro-optic element, the intensity of light irradiated near the upper side of the liquid crystal display element is strong, and the irradiation light irradiated toward the lower side of the liquid crystal display element gradually increases. Make it weak. As described above, this can be obtained by causing the light condensed by the light source unit to enter the position shifted from the optical axis of the light pipe. As a result, even when an image is enlarged and projected upward from the optical axis of the projection lens unit, a projected image with improved brightness uniformity can be obtained on the projection screen.
また、ライトパイプの入射面において光源から集光された光をライトパイプの光軸からずれた位置に入射させるとともに、ライトパイプから光が射出される射出面においてもライトパイプの光軸からずれた位置において射出光の強度が最大となるようにする。この場合に、ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光がライトパイプ内において奇数回反射されて射出面から射出される場合には、ライトパイプの光軸を基準として上記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と反対の方向において射出光の強度が最大となるようにする。また、ライトパイプ内において偶数回反射されて射出面から射出される場合には、ライトパイプの光軸を基準として上記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と同じ方向において射出光の強度が最大となるようにする。これにより、ライトパイプの射出面において非対称な光を他の構成要素を付加する必要なく容易に得ることができる。 In addition, the light collected from the light source on the incident surface of the light pipe is incident on a position shifted from the optical axis of the light pipe, and the light emitting surface from which the light pipe emits is also shifted from the optical axis of the light pipe. The intensity of the emitted light is maximized at the position. In this case, when the light incident at the maximum angle with respect to the optical axis of the light pipe is reflected an odd number of times in the light pipe and is emitted from the exit surface, the light pipe is referenced with respect to the optical axis of the light pipe. The intensity of the emitted light is maximized in the direction opposite to the direction of the position shifted from the optical axis. Further, when the light pipe is reflected an even number of times and is emitted from the exit surface, the intensity of the emitted light is in the same direction as the position shifted from the optical axis of the light pipe with respect to the optical axis of the light pipe. Try to be the maximum. This makes it possible to easily obtain asymmetric light on the exit surface of the light pipe without the need to add other components.
また、ライトパイプの光軸に対して、光源部の光軸を上方又は下方にずらすことにより、ライトパイプから射出する射出光の強度分布をライトパイプの光軸に対して上方に偏らせることができる。具体的には、ライトパイプ内においてライトパイプの光軸に対して最大角を有する光がライトパイプ内において奇数回反射される場合にはライトパイプへの入射光をライトパイプの光軸に対して下方にずらし、偶数回反射される場合にはライトパイプへの入射光を上方にすらず。これにより、投射レンズ部の光軸に対して上方に偏って拡大投射された映像光の輝度の均一化を図ることができる。特に、投射レンズ部の光軸に対して投射画角が45°以上を有する場合には、投射される映像光の周辺領域において光強度が低下する。従って、投射レンズ部がこのような投射画角を有する場合に光源部により集光された光をライトパイプの光軸からずらして入射することが特に有効となる。 Further, by shifting the optical axis of the light source unit upward or downward with respect to the optical axis of the light pipe, the intensity distribution of the emitted light emitted from the light pipe can be biased upward with respect to the optical axis of the light pipe. it can. Specifically, when light having the maximum angle with respect to the optical axis of the light pipe is reflected an odd number of times in the light pipe, the incident light to the light pipe is directed to the optical axis of the light pipe. If it is shifted downward and reflected an even number of times, the incident light to the light pipe should not be directed upward. Thereby, it is possible to make the luminance of the image light projected enlarged and deviated upward with respect to the optical axis of the projection lens unit uniform. In particular, when the projection angle of view is 45 ° or more with respect to the optical axis of the projection lens unit, the light intensity decreases in the peripheral region of the projected image light. Therefore, when the projection lens unit has such a projection angle of view, it is particularly effective to make the light collected by the light source unit enter the light pipe while being shifted from the optical axis.
また、ライトパイプの位置を移動させるためのライトパイプ移動手段を備えている。この移動手段は手動により移動するものでも、また、アクチュエータにより移動するものでであってもよい。 Further, a light pipe moving means for moving the position of the light pipe is provided. The moving means may be manually moved or may be moved by an actuator.
以下、図面を用いて本実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図1(a)は、本実施の形態に係る映像投影装置1から投影スクリーン8に向けて投影される光の経路を説明するための説明図であり、図1(b)は、レンズ5が入射する光の強度をレンズの位置と光強度の関係を表すグラフであり、図1(c)は、投影スクリーン8の位置と光強度の関係を表すグラフである。同一の部分又は同一の機能は同一の符号で示す。
FIG. 1A is an explanatory diagram for explaining a path of light projected from the
図1(a)において、光源3とリフレクタ2により光源部を構成する。光源としては水銀ランプやキセノンランプを使用することができる。光源3から発光された光はリフレクタ2により反射され、ライトパイプ4の入射面25に集光される。ライトパイプ4としては、中が空洞の四角柱からなり内面に反射膜がコーティングされているものや、ガラス等からなる透明な四角柱からなりその表面に反射膜が形成されているものなどを使用することができる。ライトパイプ4に入射した光は、その内面又は外面に形成された反射膜により繰り返して反射されて伝達し、射出面26から射出される。射出光はレンズ5により並行光線又は特定のF値を有して透過型の液晶表示素子6に照射される。液晶表示素子6は、液晶層を含む多数の画素がマトリクス状に配列しており、画像信号に応じて各画素の透過光量が制御されて、入射光を映像光へ変調する。この変調された映像光が投射レンズ部7により投影スクリーン8に投影されて、画像表示が行われる。
In FIG. 1A, a light source unit is configured by the light source 3 and the reflector 2. A mercury lamp or a xenon lamp can be used as the light source. The light emitted from the light source 3 is reflected by the reflector 2 and collected on the
ここで、各部分における光軸について説明する。図2は図1のA部を拡大した図である。リフレクタ2から反射された反射光20は、光源部の光軸13上でありライトパイプ4の入射面25上に集光される。この集光点はライトパイプ4の光軸14から距離d離間している。また、レンズ5の光軸15と液晶表示素子6の光軸16、即ち液晶表示素子6の中心部を通る垂線と、光源部の光軸13とは略一致している。また、液晶表示素子6の光軸16と投射レンズ部7の光軸17とは必ずしも一致しない。液晶表示素子6から射出される映像光を投射レンズ部7の光軸17よりも下部領域又は上部領域から入射する。そして、投射レンズ部7の光軸17は投影スクリーン8の中心とは一致せず、映像光18は投射レンズ部7により大きく上方に偏って投影される。
Here, the optical axis in each part will be described. FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG. The reflected light 20 reflected from the reflector 2 is collected on the
図1(b)のグラフ10は、レンズ5の位置における射出光の強度分布を表し、横軸が光強度、縦軸がレンズ位置を表す。図1(c)のグラフ12は、投影スクリーン8における投射光の強度分布を表し、横軸が光強度、縦軸がスクリーン位置を表す。光源部により集光された光をライトパイプ4の入射面25上の光軸14から距離dの下方へ入射させることにより、射出面26から射出される射出光を上方部が強く中心より下方部が弱い強度分布を有する射出光とすることができる。その結果、投射レンズ部7から投射された映像光は、グラフ12に示すように投影スクリーン8上において均一な光強度を持つようにすることができる。投影スクリーン8と投射レンズ部7との距離や投影スクリーン8と投射レンズ部7の光軸17との角度に応じて、上記距離dを適宜設定することにより、最適な強度分布を得ることができる。
A
なお、透過型の液晶表示素子6に代えて反射型の液晶表示素子やDMD表示素子を使用する場合には、液晶表示素子6の光軸16とレンズ5の光軸15や光源部の光軸13は一致しなくともよい。
When a reflective liquid crystal display element or a DMD display element is used instead of the transmissive liquid
また、上記実施の形態においては、映像投影装置1を例えば机の上に設置し、その机の高さよりも高い位置に投影スクリーン8を設置した例について説明した。しかし、本発明はこの配置に限定されず、例えば、机の表面上方から机の表面に向けて斜め下方へ投射する場合にも適用することができる。例えば、投射光を机上の−X方向から+X方向に向けて拡大投射する場合には、上記説明における「上方」が+X方向となり、上記説明における下方が−X方向に該当する。即ち、机上の左方向から右方向に向けて映像光を投射する場合には、ライトパイプ4の入射面25において、光源部から集光された光をライトパイプ4の光軸14に対して左方向にずらすようにすればよい。
Moreover, in the said embodiment, the
また、上記実施の形態及び図1においては、液晶表示素子6から射出された映像光は投射レンズ部7を通過して正立像として拡大投射される状態を示している。次に、図1の場合とは異なり、投射レンズ部7は倒立像として拡大投射する場合について説明する。
In the above embodiment and FIG. 1, the image light emitted from the liquid
この場合、各部の配置を次のようにすればよい。図1(a)において、ライトパイプ4を下方にずらす。従って、リフレクタ2から集光された光をライトパイプ4の光軸14よりも上方で入射するようにする。すると、ライトパイプ4から射出される光は図1(b)に示した強度分と上下が逆転し、下方の光強度が強く上方の光強度は弱くなる。次に、液晶表示素子6から射出される映像光は、投射レンズ部7の光軸17より下部の領域に入射するように投射レンズ部7の位置を上方へ移動させる。即ち、液晶表示素子6の光軸16よりも投射レンズ部7の光軸17を上部に位置するようにセットする。これにより、投射レンズ部7から射出される映像光は投射レンズ部7の光軸17より上部に拡大投射される。その結果、液晶表示素子6の下辺部の画像が投影スクリーン8上の上辺部へ投射され、液晶表示素子6の上辺部の画像が投影スクリーン8の下辺部に投射される。各構成要素をこのように配置することにより、投影スクリーン8には均一な光強度の映像が投影されることになる。
In this case, the arrangement of each part may be as follows. In FIG. 1A, the
以上の説明においては、ライトパイプ4の入射面25に入射する光の光軸13がライトパイプ4の光軸14に対して下方に(又は上方に)ずれている場合は、ライトパイプ4の射出面26から射出される射出光は光軸14に対して上方部(又は下方部)の光強度が強く下方部(又は上方部)の光強度が弱くなる場合である。即ち、入射面25における入射光の強度分布はライトパイプ4の光軸14に対してほぼ対称な分布をもって射出面26から射出される場合である。しかし、ライトパイプ4内における光の反射から、常にこのような関係になるとは限らない。
In the above description, when the
図3は、映像投影装置1の光路をより具体的に表す説明図であり、図3(a)は、ライトパイプ4に入射した光のうち、光軸14に対して最大角を有する光がライトパイプ4内において奇数回反射される場合、図3(b)は、偶数回反射される場合を示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分は同一の符号を付した。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the optical path of the
図3(a)において、ライトパイプ4aは例えば透明材料からなる四角柱の中実型であり、内部に取り込まれた光はその側面において全反射される。光源部の光軸13を中心としてリフレクタ2から反射されて集光される反射光20はライトパイプ4aの入射面25の光軸14より上部の領域に入射する。ライトパイプ4a内に入射した光のうち、光軸14に対して最大角αを有する光は、図3(a)に示すように、ライトパイプ4aの側面において2回反射され、射出面26の光軸14より上部から射出される。射出面26における射出光の強度は、光軸14より上部の領域において最大となり、光軸14及び光軸14から下部の領域になるに従って弱くなる。即ち、射出光の強度は、ライトパイプ14aの光軸14を基準として入射面25において入射した位置の方向と同じ方向において最大となる。
In FIG. 3A, the
そして、射出面26から射出した射出光はレンズ5を介して電気光学素子である液晶表示素子6の有効表示面に照射される。特に図3(a)の場合は、液晶表示素子6の下部に照射される光の強度が上部に照射される光の強度よりも大きい。そして、投射レンズ部7の投射レンズ27により液晶表示素子6により変調された映像光が倒立して投影スクリーン8上に投影される。光強度の大きい液晶表示素子6の下部の映像が投影スクリーン8の上部に投影されるので、光強度が補償されてより均一な明るさの映像を投影することができる。なお、上記実施の形態ではライトパイプ4aに入射した光の内、光軸14に対して最大角αを有する光がライトパイプ4aの側面で2回反射する例であるが、2回以上の偶数回反射する場合も同様となる。また、上記実施の形態においてはライトパイプ4aとして中実型を用いているが、これを中空型のライトパイプを用いても同様となる。
Then, the emitted light emitted from the
一方、図3(b)の場合は、ライトパイプ4bに入射した光の内、最大角αを有する光が3回反射される場合を示している。光源部の光軸13を中心としてリフレクタ2から反射されて集光される反射光20はライトパイプ4bの入射面25の光軸14より下部の領域に入射する。ライトパイプ4b内に入射した光のうち、光軸14に対して最大角αを有する光は、図3(b)に示すように、ライトパイプ4bの側面において2回反射され、射出面26の光軸14より上部から射出される。射出面26における射出光の強度は、光軸14より上部の領域において最大となり、光軸14及び光軸14から下部の領域になるに従って弱くなる。即ち、射出光の強度は、ライトパイプ14bの光軸14を基準として入射面25において入射した位置の方向と反対の方向において最大となる。以降の光路は上記図3(a)と同様である。なお、上記の実施の形態ではライトパイプ4bに入射した光の内、光軸14に対して最大角αを有する光がライトパイプ4bの側面で3回反射する例であるが、3回以上の奇数回反射する場合も同様となる。また、上記実施の形態においてはライトパイプ4bとして中実型を用いているが、これを中空型のライトパイプを用いても同様となる。
On the other hand, FIG. 3B shows a case where light having the maximum angle α is reflected three times among the light incident on the
図4(a)は、一般的な映像投影装置1により映像光を投影スクリーン8上に投影している状態を示す模式図である。投射画像と投射レンズ部7の光軸17とがなす角度を投射画角θとする。図4(b)は投射画角θと投影スクリーン8上の投影光の強度比率の関係を表すグラフである。グラフ30は、投影スクリーン8上における投射光の光強度比率を表し、横軸が投射画角θであり、縦軸が投影スクリーン8上における光強度比率である。グラフ30から明らかなように、投射画角θが45°を超えると急激に光強度比率が低下する。従って、図1に示す、リフレクタ2により集光され光をライトパイプ4の光軸14の位置からずらす本実施の形態において、投射画角θが45°以上を有する投射レンズ部7の場合により有効であることが理解できる。
FIG. 4A is a schematic diagram showing a state in which image light is projected onto the
図5は、映像投影装置1の内部に装着されているライトパイプ4の保持機構を示す模式的断面図である。ライトパイプ4は筐体の上板40と底板44との間に保持されている。ライトパイプ4は上側支持材42と下側支持材43により保持されている。そして、上側支持材42と上板40との間に2つのばね41を設けてライトパイプ4を下方へ押圧し、下側支持材43と筐体の底板44との間にライトパイプ4の位置を調節するための調整用ネジ45を設けてライトパイプ4を保持している。使用時に映像を投影スクリーン8に投射し、必要に応じて調整用ネジ45によりライトパイプ4の位置を調節すればよい。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a holding mechanism for the
なお、光源部や液晶表示素子6、投射レンズ部7は固定しておき、光源部の光軸13に対してライトパイプ4のみを移動させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、ライトパイプ4の光軸14に対して、光源部の光軸13のみを移動させるようにしてもよいし、ライトパイプ4とともにレンズ5、液晶表示素子6、投射レンズ部7を移動させるようにしてもよい。要は、ライトパイプ4の入射面25における光軸14に対して、リフレクタ2により集光された集光点の位置をずらすようにすればよい。
In addition, although the light source part, the liquid
図6は、図5において示したライトパイプ4を保持する保持機構の変形例を示す模式的断面図である。筐体の上板40には上部ガイド46が設置され、底板44には下部ガイド47が設置されている。また、ライトパイプ4は、その入射面25及び射出面26の両側面近傍に支持材48が取り付けられている。ライトパイプ4は、筐体の上板40との間に設けたばね41により下方に押圧され、筐体の底板44との間に設けた調整用ネジ45により保持されている。調整用ネジ45を回転させることにより、上部ガイド46及び下部ガイド47にガイドされて垂直方向に移動調整することができる。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a modified example of the holding mechanism that holds the
なお、ライトパイプ4の移動機構は上記の例に限定されず、調整用ネジ45を筐体内に設けたモータ等のアクチュエータにより回転させて調整するようにしてもよい。例えば、ライトパイプ4の下部に下側支持材を設け、この支持材にネジを切ったボルトを固定する。更に、内周に上記ボルトを挿入して上下移動を可能にするためのネジを切り、外周にオームギアを構成して回転自在にして筐体に取り付ける。このオームギアをモータにより回転させて、ライトパイプ4を上下移動させる。筐体の操作パネルにモータの制御スイッチを設けて、ライトパイプ4の位置を外部から制御するようにすればよい。
The moving mechanism of the
1 映像投影装置
2 リフレクタ
3 光源
4 ライトパイプ
5 レンズ
6 液晶表示素子
7 投射レンズ部
8 投影スクリーン
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射することを特徴とする映像投影装置。 A light source unit that collects the emitted light, a light pipe that enters the collected light from an incident surface, guides the emitted light from the exit surface, and an electro-optic element that converts the emitted light into image light In a video projection device comprising a projection lens unit for projecting the video light,
The image projection apparatus, wherein the light pipe makes the condensed light incident on the incident surface at a position shifted from an optical axis of the light pipe.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006221461A JP2008046328A (en) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | Video projection device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2008046328A true JP2008046328A (en) | 2008-02-28 |
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ID=39180129
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---|---|---|---|
JP2006221461A Pending JP2008046328A (en) | 2006-08-15 | 2006-08-15 | Video projection device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2008046328A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018004817A (en) * | 2016-06-29 | 2018-01-11 | 株式会社リコー | Image display device and head-up display system |
WO2019082228A1 (en) * | 2017-10-23 | 2019-05-02 | 三菱電機株式会社 | Projection device |
-
2006
- 2006-08-15 JP JP2006221461A patent/JP2008046328A/en active Pending
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