JP2008046328A - Video projection device - Google Patents

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Kazuhiro Hayakawa
和弘 早川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that the intensity of emitted light in the area of a periphery part is reduced in comparison with that in the area of a projection optical axis as a projection viewing angle gets larger with respect to the projection optical axis of a video projection device when the image is projected by the video projection device. <P>SOLUTION: The video projection device is equipped with: a light source part which condenses emitted light; a light pipe on which the condensed light is made incident from an incident surface and which guides it to emit from an emitting surface; an electrooptic element which converts the emitted light into video light; and a projection lens part which projects the video light, wherein the condensed light is set to deviate from the optical axis of the light pipe on the incident surface of the light pipe. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

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 video projection apparatus 100 includes a casing 101, a scanning panel 103, a projection lens unit 102, and the like. FIG. 8A is a block diagram of the video projection apparatus 100 for explaining the path of light projected from the video projection apparatus 100 toward the projection screen, and FIG. FIG. 8C is a graph showing the relationship between the position on the lens 114 and the light intensity for light, and FIG. 8C is a graph showing the relationship between the position on the projection screen and the light intensity.

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 light source 112 is reflected by the reflector 111 and collected. The condensed light is incident on the incident surface of the light pipe 113 and is repeatedly reflected from the inner surface of the light pipe 113 and is emitted from the emission surface. The emitted light is collimated by the lens 114 and applied to the liquid crystal display element 115. The irradiated light is converted into image light by the liquid crystal display element 115 and projected onto the projection screen 117 by the projection lens unit 116. In this case, the optical axis 125 of the light source unit constituted by the light source 112 and the reflector 111, the optical axis 126 of the light pipe 113, the lens 114, and the optical axis 127 of the liquid crystal display element 115 all coincide. Further, the optical axis 128 of the projection lens unit 116 does not coincide with the center of the projection screen 117. The projected image light is enlarged and projected above the optical axis 128. Note that the optical axis 126 of the light pipe 113 is an axis that coincides with the optical axis of the incident light when the incident incident light is emitted from the exit surface as the emitted light having a uniform light intensity distribution.

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。
特開2005−208174号公報
A graph 119 in FIG. 8B represents the incident light intensity distribution in the vertical direction of the lens 114 when light having a uniform intensity distribution is emitted from the exit surface of the light pipe 113. The horizontal axis represents the incident light intensity in arbitrary units, and the vertical axis 118 represents the position of the lens 114 in the vertical direction. The graph 121 of FIG. 8C shows the incident light intensity in the vertical direction of the projection screen 117 when the liquid crystal display element 115 is in a transmissive state and the emitted light having a uniform intensity distribution is emitted from the emission surface of the light pipe 113. Represents the distribution. The horizontal axis represents the incident light intensity in arbitrary units, and the vertical axis 120 represents the vertical position of the projection screen 117. Thereby, in the lens 114, the incident light intensity is substantially uniform from the center of the lens 114 toward the outer periphery, whereas on the projection screen 117, the incident light intensity is increased from the optical axis 128 of the projection lens unit 116 toward the outer periphery. Will decline.
JP 2005-208174 A

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 projection lens unit 116 is the strongest in the optical axis direction of the projection lens unit 116, and the light intensity gradually decreases toward the outer periphery. For this reason, the projection image on the projection screen 117 has a problem that the lower side, which is the optical axis direction of the projection lens unit 116, is bright and the upper side is dark, which makes it difficult to see.

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 Claim 1, the light source part which condenses the emitted light, the light pipe which injects the condensed light from the incident surface, guides it and injects it from the emission surface, and the emitted light In a video projection device comprising an electro-optic element for converting to video light, and a projection lens unit for projecting the video light, the light pipe emits the condensed light on the incident surface from the optical axis of the light pipe. The video projection apparatus is characterized in that it is incident at a shifted position.

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 claim 4 is characterized in that the irradiation light emitted from the emission surface of the light pipe and applied to the electro-optic element has an asymmetric intensity distribution with respect to the optical axis of the electro-optic element. The video projection device according to any one of claims 1 to 3.

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 Claim 5, the light which injects at the largest 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 When the light pipe is reflected an odd number of times in the light pipe and emitted from the emission surface, the intensity of the emitted light on the emission surface of the light pipe is from the optical axis of the light pipe with respect to the optical axis of the light pipe. The video projector according to claim 1, wherein the video projector is maximum in a direction opposite to the direction of the shifted position.

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 claim 5, wherein the incident light is incident at a position shifted downward from the optical axis of the light pipe.

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 claim 1, wherein the video projection device has a maximum in the same direction as the direction of the shifted position.

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 claim 8, 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 claim 7, wherein the incident light is incident at a position shifted upward from the optical axis of the light pipe.

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 Claim 10, It has a moving means for moving the incident position which injects the said condensed light with respect to the optical axis of the said light pipe, The any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. The video projection device described in item 1 was used.

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 Claim 11, the said moving means is a moving means for moving to the orthogonal | vertical direction with respect to the optical axis of the said light pipe, Comprising: One end hold | maintains the said light pipe or the said light pipe The image projection device according to claim 10, wherein the image projection device is a position adjusting screw that is in contact with the other end and is rotatably supported by the fixed portion.

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 claim 12 is the video projection apparatus according to claim 10, wherein the moving means is an actuator that enables movement in a direction perpendicular to the optical axis of the light pipe. .

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 image projection apparatus 1 according to the present embodiment toward the projection screen 8, and FIG. FIG. 1C is a graph showing the relationship between the position of the projection screen 8 and the light intensity. The same parts or the same functions are denoted by the same reference numerals.

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 incident surface 25 of the light pipe 4. The light pipe 4 is made of a hollow rectangular column whose inner surface is coated with a reflective film, or a transparent square column made of glass or the like and whose surface is formed with a reflective film. can do. The light incident on the light pipe 4 is repeatedly reflected and transmitted by the reflection film formed on the inner surface or the outer surface, and is emitted from the emission surface 26. The emitted light is applied to the transmissive liquid crystal display element 6 by the lens 5 with parallel rays or a specific F value. In the liquid crystal display element 6, a large number of pixels including a liquid crystal layer are arranged in a matrix, and the amount of transmitted light of each pixel is controlled in accordance with an image signal to modulate incident light into video light. The modulated image light is projected onto the projection screen 8 by the projection lens unit 7 to display an image.

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 light incident surface 25 of the light pipe 4 on the optical axis 13 of the light source unit. This condensing point is separated from the optical axis 14 of the light pipe 4 by a distance d. Further, the optical axis 15 of the lens 5 and the optical axis 16 of the liquid crystal display element 6, that is, a perpendicular line passing through the center of the liquid crystal display element 6, and the optical axis 13 of the light source section are substantially coincident. Further, the optical axis 16 of the liquid crystal display element 6 and the optical axis 17 of the projection lens unit 7 do not necessarily match. The image light emitted from the liquid crystal display element 6 enters from a lower region or an upper region than the optical axis 17 of the projection lens unit 7. The optical axis 17 of the projection lens unit 7 does not coincide with the center of the projection screen 8, and the image light 18 is projected largely biased upward by the projection lens unit 7.

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 graph 10 in FIG. 1B represents the intensity distribution of the emitted light at the position of the lens 5, the horizontal axis represents the light intensity, and the vertical axis represents the lens position. A graph 12 in FIG. 1C represents the intensity distribution of the projection light on the projection screen 8, the horizontal axis represents the light intensity, and the vertical axis represents the screen position. By making the light condensed by the light source part enter the distance d from the optical axis 14 on the incident surface 25 of the light pipe 4, the upper part of the emitted light emitted from the emission surface 26 is strongly below the center. Can be emitted light having a weak intensity distribution. As a result, the image light projected from the projection lens unit 7 can have a uniform light intensity on the projection screen 8 as shown in the graph 12. An optimal intensity distribution can be obtained by appropriately setting the distance d according to the distance between the projection screen 8 and the projection lens unit 7 and the angle between the projection screen 8 and the optical axis 17 of the projection lens unit 7. .

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 crystal display element 6, the optical axis 16 of the liquid crystal display element 6, the optical axis 15 of the lens 5, and the optical axis of the light source unit. 13 do not need to match.

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 image projection apparatus 1 was installed, for example on the desk, and the example which installed the projection screen 8 in the position higher than the height of the desk was demonstrated. However, the present invention is not limited to this arrangement. For example, the present invention can also be applied to a case where projection is performed obliquely downward from the upper surface of the desk toward the surface of the desk. For example, when the projection light is enlarged and projected from the −X direction on the desk toward the + X direction, “upper” in the above description corresponds to the + X direction, and the lower side in the above description corresponds to the −X direction. That is, when projecting image light from the left direction on the desk to the right direction, the light collected from the light source unit on the incident surface 25 of the light pipe 4 is left with respect to the optical axis 14 of the light pipe 4. What is necessary is just to make it shift to a direction.

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 crystal display element 6 passes through the projection lens unit 7 and is enlarged and projected as an erect image. Next, unlike the case of FIG. 1, the case where the projection lens unit 7 projects an enlarged image as an inverted image will be described.

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 light pipe 4 is shifted downward. Therefore, the light collected from the reflector 2 is incident above the optical axis 14 of the light pipe 4. Then, the light emitted from the light pipe 4 is reversed upside down from the intensity shown in FIG. 1B, the lower light intensity is strong, and the upper light intensity is weak. Next, the position of the projection lens unit 7 is moved upward so that the image light emitted from the liquid crystal display element 6 enters the region below the optical axis 17 of the projection lens unit 7. That is, the optical axis 17 of the projection lens unit 7 is set to be located above the optical axis 16 of the liquid crystal display element 6. Thereby, the image light emitted from the projection lens unit 7 is enlarged and projected above the optical axis 17 of the projection lens unit 7. As a result, the image of the lower side of the liquid crystal display element 6 is projected onto the upper side of the projection screen 8, and the image of the upper side of the liquid crystal display element 6 is projected onto the lower side of the projection screen 8. By disposing the respective components in this way, an image with uniform light intensity is projected onto the projection screen 8.

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 optical axis 13 of the light incident on the incident surface 25 of the light pipe 4 is shifted downward (or upward) with respect to the optical axis 14 of the light pipe 4, the light pipe 4 is emitted. The light emitted from the surface 26 is a case where the light intensity at the upper part (or lower part) is strong and the light intensity at the lower part (or upper part) is weak with respect to the optical axis 14. That is, the intensity distribution of incident light on the incident surface 25 is emitted from the emission surface 26 with a substantially symmetric distribution with respect to the optical axis 14 of the light pipe 4. However, this relationship is not always obtained from the reflection of light in the light pipe 4.

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 video projector 1 more specifically. FIG. 3A shows the light having the maximum angle with respect to the optical axis 14 out of the light incident on the light pipe 4. When the light pipe 4 is reflected an odd number of times, FIG. 3B shows a case where the light pipe 4 is reflected an even number of times. The same parts or parts having the same function are denoted by the same reference numerals.

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 light pipe 4a is a solid type of a quadrangular prism made of a transparent material, for example, and the light taken inside is totally reflected on its side surface. The reflected light 20 reflected and collected from the reflector 2 around the optical axis 13 of the light source unit is incident on a region above the optical axis 14 of the incident surface 25 of the light pipe 4a. Of the light incident on the light pipe 4a, the light having the maximum angle α with respect to the optical axis 14 is reflected twice on the side surface of the light pipe 4a as shown in FIG. The light is emitted from above the optical axis 14. The intensity of the emitted light at the exit surface 26 is maximized in the region above the optical axis 14 and becomes weaker as it goes from the optical axis 14 and the region below the optical axis 14. That is, the intensity of the emitted light is maximized in the same direction as the direction of the incident position on the incident surface 25 with respect to the optical axis 14 of the light pipe 14a.

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 emission surface 26 is applied to the effective display surface of the liquid crystal display element 6 that is an electro-optic element through the lens 5. In particular, in the case of FIG. 3A, the intensity of the light applied to the lower part of the liquid crystal display element 6 is greater than the intensity of the light applied to the upper part. Then, the image light modulated by the liquid crystal display element 6 by the projection lens 27 of the projection lens unit 7 is inverted and projected onto the projection screen 8. Since the image of the lower part of the liquid crystal display element 6 having a high light intensity is projected on the upper part of the projection screen 8, the light intensity is compensated and an image with a more uniform brightness can be projected. In the above embodiment, the light having the maximum angle α with respect to the optical axis 14 is reflected twice on the side surface of the light pipe 4a out of the light incident on the light pipe 4a. The same applies to the case of multiple reflections. In the above-described embodiment, a solid type is used as the light pipe 4a. However, the same applies even when a hollow type light pipe is used.

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 light pipe 4b. The reflected light 20 reflected and collected from the reflector 2 around the optical axis 13 of the light source unit is incident on a region below the optical axis 14 of the incident surface 25 of the light pipe 4b. Of the light incident on the light pipe 4b, the light having the maximum angle α with respect to the optical axis 14 is reflected twice on the side surface of the light pipe 4b as shown in FIG. The light is emitted from above the optical axis 14. The intensity of the emitted light at the exit surface 26 is maximized in the region above the optical axis 14 and becomes weaker as it goes from the optical axis 14 and the region below the optical axis 14. That is, the intensity of the emitted light is maximized in a direction opposite to the direction of the incident position on the incident surface 25 with respect to the optical axis 14 of the light pipe 14b. The subsequent optical paths are the same as in FIG. In the above embodiment, the light having the maximum angle α with respect to the optical axis 14 is reflected three times on the side surface of the light pipe 4b out of the light incident on the light pipe 4b. The same is true for an odd number of reflections. In the above-described embodiment, a solid type is used as the light pipe 4b. However, the same applies even when a hollow type light pipe is used.

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 projection screen 8 by the general image projection apparatus 1. An angle formed by the projection image and the optical axis 17 of the projection lens unit 7 is defined as a projection field angle θ. FIG. 4B is a graph showing the relationship between the projection angle of view θ and the intensity ratio of the projection light on the projection screen 8. The graph 30 represents the light intensity ratio of the projection light on the projection screen 8, the horizontal axis is the projection field angle θ, and the vertical axis is the light intensity ratio on the projection screen 8. As is apparent from the graph 30, when the projection angle of view θ exceeds 45 °, the light intensity ratio rapidly decreases. Therefore, in the present embodiment in which the light collected by the reflector 2 shown in FIG. 1 is shifted from the position of the optical axis 14 of the light pipe 4, the projection lens unit 7 having a projection field angle θ of 45 ° or more is more effective. It can be understood that.

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 light pipe 4 mounted inside the video projector 1. The light pipe 4 is held between the top plate 40 and the bottom plate 44 of the housing. The light pipe 4 is held by an upper support member 42 and a lower support member 43. Then, two springs 41 are provided between the upper support member 42 and the upper plate 40 to press the light pipe 4 downward, and the position of the light pipe 4 between the lower support member 43 and the bottom plate 44 of the housing. An adjusting screw 45 for adjusting the light pipe 4 is provided to hold the light pipe 4. An image may be projected onto the projection screen 8 during use, and the position of the light pipe 4 may be adjusted with the adjusting screw 45 as necessary.

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 crystal display element 6, and the projection lens part 7 were fixed and the example which moves only the light pipe 4 with respect to the optical axis 13 of a light source part was demonstrated, it is not limited to this. Only the optical axis 13 of the light source unit may be moved with respect to the optical axis 14 of the light pipe 4, or the lens 5, the liquid crystal display element 6, and the projection lens unit 7 may be moved together with the light pipe 4. May be. In short, the position of the condensing point condensed by the reflector 2 may be shifted with respect to the optical axis 14 on the incident surface 25 of the light pipe 4.

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 light pipe 4 shown in FIG. An upper guide 46 is installed on the upper plate 40 of the casing, and a lower guide 47 is installed on the bottom plate 44. Further, the light pipe 4 is provided with support members 48 in the vicinity of both side surfaces of the entrance surface 25 and the exit surface 26. The light pipe 4 is pressed downward by a spring 41 provided between the upper plate 40 of the casing and is held by an adjusting screw 45 provided between the bottom plate 44 of the casing. By rotating the adjusting screw 45, it is guided by the upper guide 46 and the lower guide 47 and can be moved and adjusted in the vertical direction.

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 light pipe 4 is not limited to the above example, and the adjustment screw 45 may be adjusted by being rotated by an actuator such as a motor provided in the housing. For example, a lower support member is provided at the lower portion of the light pipe 4 and a bolt with a screw cut is fixed to the support member. Further, the bolt is inserted into the inner periphery to cut the screw for enabling vertical movement, and an ohmic gear is formed on the outer periphery to be freely rotated and attached to the housing. The ohmic gear is rotated by a motor to move the light pipe 4 up and down. A motor control switch may be provided on the operation panel of the housing to control the position of the light pipe 4 from the outside.

本発明の実施の形態に係る映像投影装置の模式的ブロック図である。1 is a schematic block diagram of a video projection apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係るライトパイプの光軸と光源部の光軸との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the optical axis of the light pipe which concerns on embodiment of this invention, and the optical axis of a light source part. 本発明の実施の形態に係る映像投影装置1の光路をより具体的に表す説明図である。It is explanatory drawing which represents more specifically the optical path of the image projection apparatus 1 which concerns on embodiment of this invention. 一般的な映像投影装置により映像を投射している状態を示す概観図、及び、投射画角と光強度比率を表すグラフである。It is the outline figure which shows the state which is projecting the image | video with the general image | video projection apparatus, and the graph showing a projection view angle and a light intensity ratio. 本発明の実施の形態に係るライトパイプの支持機構を表す概観図である。It is a general-view figure showing the support mechanism of the light pipe which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るライトパイプの支持機構を表す概観図である。It is a general-view figure showing the support mechanism of the light pipe which concerns on embodiment of this invention. 従来公知の映像投影装置の概観図である。It is a general-view figure of a conventionally well-known image projection device. 従来公知の映像投影装置の模式的ブロック図である。It is a typical block diagram of a conventionally well-known video projection device.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Image projector 2 Reflector 3 Light source 4 Light pipe 5 Lens 6 Liquid crystal display element 7 Projection lens part 8 Projection screen

Claims (12)

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。
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.
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。   The video projection apparatus according to claim 1, wherein an optical axis of the light source unit does not coincide with an optical axis of the light pipe, and substantially coincides with an optical axis of the electro-optical element. 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。   The image projection apparatus according to claim 1, wherein an optical axis of the light source unit is parallel to an optical axis of the light pipe. 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。   The irradiation light emitted from the light emission surface of the light pipe and applied to the electro-optic element has an asymmetric intensity distribution with respect to the optical axis of the electro-optic element. The video projection device according to claim 1. 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。   Of the collected light incident at a position shifted from the optical axis of the light pipe on the incident surface, light incident at a maximum angle with respect to the optical axis of the light pipe is reflected an odd number of times in the light pipe. When the light pipe is emitted from the light exit surface, the intensity of the light emitted from the light pipe exit surface is opposite to the direction of the position deviated from the light pipe optical axis with respect to the light pipe optical axis. 5. The image projection device according to claim 1, wherein the image projection device is a maximum in the image projection. 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。   When the upward projection field angle with respect to the optical axis of the projection lens unit is larger than the downward projection field angle, the light pipe transmits the condensed light on the incident surface to the optical axis of the light pipe. The image projection apparatus according to claim 5, wherein the light is incident at a position shifted downward. 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。   Of the collected light incident at a position shifted from the optical axis of the light pipe on the incident surface, light incident at a maximum angle with respect to the optical axis of the light pipe is reflected even times in the light pipe. When the light pipe is emitted from the light exit surface, the intensity of the light emitted from the light pipe exit surface is in the same direction as the direction of the position shifted from the light pipe optical axis with respect to the light pipe optical axis. The video projection device according to claim 1, wherein the video projection device is maximum. 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。   When the upward projection field angle with respect to the optical axis of the projection lens unit is larger than the downward projection field angle, the light pipe transmits the condensed light on the incident surface to the optical axis of the light pipe. The image projection apparatus according to claim 7, wherein the light is incident at a position shifted upward. 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。   The video projection device according to claim 1, wherein the projection lens unit has a maximum projection angle of view of 45 ° or more with respect to an optical axis of the projection lens unit. 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。   The video projection apparatus according to claim 1, further comprising a moving unit configured to move an incident position where the condensed light is incident on an optical axis of the light pipe. 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。   The moving means is a moving means for moving the light pipe in a direction perpendicular to the optical axis of the light pipe, one end abutting against the light pipe or the holding means for holding the light pipe, and the other end being a fixed portion. The image projecting device according to claim 10, wherein the image projecting device is a position adjusting screw rotatably supported by the position adjusting screw. 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。   The video projection apparatus according to claim 10, wherein the moving unit is an actuator that can move in a direction perpendicular to an optical axis of the light pipe.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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

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