JP3480256B2 - 投影光学装置 - Google Patents
投影光学装置Info
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- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
Description
る。
を映し出す液晶プロジェクタにおいて、液晶パネルを照
明する照明装置は、光源からの光をできるだけ液晶パネ
ルに集中させ、光源からの光をできるだけ有効に利用す
ることが望ましい。
めに、照明装置は、液晶パネルよりやや広い領域を照明
する必要がある。このように余裕をとると、光源からの
光の有効利用の障害となる。
一般に、軽量化や量産のために樹脂成型品が用いられ
る。そのため、ハウジングに取り付けた液晶パネルやミ
ラーの位置を調整するためには、金型を修正する必要が
あり、費用と時間を要する。
決すべき課題は、光源からの光をできるだけ照明対象に
集中させることができる投影光学装置を提供することで
ある。
技術的課題を解決するため、本発明は、以下の構成の照
明装置を提供する。
が入射する第1のレンズアレイと、該第1のレンズアレ
イより照明対象側に所定距離離し光軸に沿って配置され
た第2のレンズアレイとを備えた照明光学系と、照明光
学系からの照明光を変調する液晶パネルとを備え、第1
および第2のレンズアレイは、それぞれ光軸に垂直な面
上に複数の矩形レンズが並列に並べられており、矩形の
照明対象を均一に照明するタイプのものである。液晶パ
ネル位置における照明領域の大きさを変えるために、照
明領域を決定する上記第1のレンズアレイ、照明光束を
照明対象に重ね合わせる上記第2のレンズアレイの、い
ずれか一方あるいは両方は、光軸方向に移動可能に支持
されている。
に沿って進行し、一対のレンズアレイを透過した後、照
明対象を照明する。照明対象の位置での照明領域の大き
さは、第1および/または第2レンズアレイを光軸方向
に移動すると拡大または縮小するので、レンズアレイを
光軸方向に移動することによって、光源からの光ができ
るだけ照明対象に集中するように照明領域の大きさを調
整することができる。レンズアレイの光軸方向の位置
を、ハウジングの金型を修正することなく調整できるよ
うに構成することは、容易である。したがって、光源か
らの光をできるだけ照明対象に集中させることができ
る。
光を赤、緑、青の3色に分解する2枚のダイクロイック
ミラーと、色分解された3色のそれぞれの照明光路のう
ち少なくとも一つの照明光路に配置されたリレー光学系
とを備えた照明光学系と、照明光学系からの異なる色の
照明光をそれぞれ変調する3枚の液晶パネルとを備え、
上記リレー光学系は、照明光路の光軸に沿って配置され
た、少なくとも各1枚のフィールドレンズおよびリレー
レンズとを含み、液晶パネル位置における照明領域の大
きさを変えるために、上記リレー光学系のリレーレンズ
は、光軸方向に移動可能に支持されている。
レンズを光軸方向に移動することによって、照明対象の
位置における照明領域の大きさを拡大または縮小するこ
とができる。リレーレンズの位置を、ハウジングの成型
金型を修正することなく上記のように調整できるように
構成することは、容易である。したがって、光源からの
光をできるだけ照明対象に集中させることができる。
光を赤、緑、青の3色に分解する2枚のダイクロイック
ミラーと、色分解された3色のそれぞれの照明光路のう
ち少なくとも一つの照明光路に配置されたリレー光学系
とを備えた照明光学系と、照明光学系からの異なる色の
照明光をそれぞれ変調する3枚の液晶パネルとを備え、
上記リレー光学系は、照明光路の光軸に沿って配置され
た、少なくとも各1枚のフィールドレンズおよびリレー
レンズとを含み、上記リレー光学系の上記リレーレンズ
は、光軸直角方向と光軸方向とに移動可能に支持されて
いる。
レンズを光軸方向に移動することによって、照明対象の
位置における照明領域の大きさを拡大または縮小するこ
とができる。また、リレー光学系のリレーレンズを光軸
直角方向に移動することによって、照明対象に対して照
明領域を光軸直角方向に移動させることができる。リレ
ーレンズの位置を、ハウジングの成型金型を修正するこ
となく上記のように調整できるように構成することは、
容易である。したがって、光源からの光をできるだけ照
明対象に集中させることができる。
明の一実施形態に係る液晶プロジェクタについて詳細に
説明する。
に示すように、各液晶パネル46,56,66で形成し
た赤、緑、青色光のイメージを、クロスダイクロイック
プリズム70で合成し、投影レンズ80で拡大して映し
出すようにした装置である。液晶プロジェクタ10は、
光軸に沿って配置されたメタルハライドランプ12と、
リフレクタ14と、UV-IRカットフィルター16
と、第1および第2レンズアレイ20,22と、反射ミ
ラー18,26,32,36と、ダイクロイックミラー
24,28と、フィールドレンズ30と、リレーレンズ
34と、赤、緑、青の各成分ユニット40,50,60
と、クロスダイクロイックプリズム70と、投影レンズ
80とを備える。
12から放射された光は、リフレクタ14によって反射
され平行に近い光束となり、UV-IRカットフィルタ
ー16によって有害な紫外線、近赤外線がカットされた
後、第1レンズアレイ20に入射する。第1レンズアレ
イ20から出射した光束は、反射ミラー18で反射さ
れ、第2レンズアレイ22に入射する。
が平面上に並列に並んでおり、各々のレンズセルは第2
レンズアレイ22の近傍に焦点を結ぶようになってい
る。第2レンズアレイ22は、第1レンズアレイ20と
同数のレンズセルが平面上に並列に並んでおり、各レン
ズセルに対応する第1レンズアレイ20のレンズセルを
各液晶パネル46,56,66上に重ね合わせて結像す
るようになっている。
緑、青の3色に分解されて各液晶パネル46,56,6
6を照明する。すなわち、第2レンズアレイ22を出射
した光束は、赤透過ダイクロイックミラー24を透過し
て赤用液晶ユニット40に達する赤色光と、赤透過ダイ
クロイックイックミラー24で反射した後、緑反射ダイ
クロイックミラー28を透過して青用液晶ユニット60
を通過する青色光と、赤透過ダイクロイックイックミラ
ー24で反射した後、緑反射ダイクロイックイックミラ
ー28で反射して緑用液晶ユニット50を透過する緑色
光とに分解される。各液晶ユニット40,50,60
は、それぞれ、フィールドレンズ42,52,62と、
偏光板44,54,64と、液晶パネル46,56,6
6とからなる。
ィールドレンズ42,52は、第2レンズアレイ22近
傍の2次光源像を、投影レンズ80の瞳近傍に結像す
る。赤透過ダイクロイックミラー24で反射した後、緑
反射ダイクロイックミラー28を透過した青色光は、フ
ィールドレンズ30に入射し、リレーレンズ34近傍に
焦点を結び、青用液晶ユニット60のフィールドレンズ
62を透過して青用液晶パネル66近傍を照明する。フ
ィールドレンズ62は、リレーレンズ34近傍の光源像
を投影レンズ80の瞳近傍に結像する。リレーレンズ3
4はフィールドレンズ30近傍の矩形光束(第1レンズ
アレイ20の像)を青用液晶パネル66に結像する。
66で変調を受けた各色光は、クロスダイクロイックプ
リズム70で合成され、投影レンズ80によってスクリ
ーンに投影される。
いて、図2〜図9を用いて説明する。図2〜図9は、液
晶プロジェクタ10の液晶パネル46,56,66に対
する照明状態を解析した結果を示す図である。実線で示
した矩形領域内は、液晶パネル46,56,66の透過
領域である。点は、ランプ12からの複数の光束につい
て、光線追従を行った結果であり、液晶パネル46,5
6,66面における各照明位置をそれぞれ示している。
いて、説明する。赤および緑の液晶パネル46,56の
照明エリアは、第1および第2レンズアレイ20,22
を光軸方向に移動することによって調整できるようにな
っている。
赤および緑用液晶パネル46,56は、初期設計におい
ては、図2に示したように照明され、照明エリアに対す
る液晶パネル46,56の透過領域の割合は79.57
%である。この初期設計の状態から、第2レンズアレイ
22を光軸に沿って液晶パネル46,56側へ4mm移
動させた場合、図3に示すように、照明エリアに対する
液晶パネル46,56の透過領域の割合は91.37%
となり、11.8%増加する。また、液晶パネル46,
56を透過する光線本数も14.5%増加する。一方、
初期設計の状態から、第1レンズアレイ20を光軸に沿
って光源側へ4mm移動させた場合、図4に示すよう
に、照明エリアに対する液晶パネル46,56の透過領
域の割合は89.81%となり、10.24%増加す
る。また、液晶パネル46,56を透過する光線本数も
12.9%増加する。
する。青用液晶パネル66の照明エリアは、リレーレン
ズ34を光軸方向および光軸直角方向に移動することに
よって、調整できるようになっている。
晶パネル66は、図5に示したように照明される。すな
わち、照明エリアに対する液晶パネル66の透過領域の
割合は78.98%である。この初期設計の状態から、
リレーレンズ34を光軸に沿って光源12側へ1mm移
動させた場合、図6に示すように、照明エリアに対する
液晶パネル66の透過領域の割合は84.31%とな
り、4.33%増加する。逆に、リレーレンズ34を光
軸に沿って液晶パネル66側へ1mm移動させた場合、
図7に示すように、照明エリアに対する液晶パネル66
の透過領域の割合は73.99%となり、4.99%減
少する。また、リレーレンズ34を光軸直角に下側に
0.8mm移動させた場合、図8に示すように、照明エ
リアは液晶パネル66に対して上側に移動する。このと
き、照明エリアに対する液晶パネル66の透過領域の割
合は78.36%と初期設計状態とほとんど同じである
(0.62%減少する)。リレーレンズ34を光軸直角
に図1において右側に0.8mm移動させた場合、図9
に示すように、照明エリアは液晶パネル66の透過領域
の右側に移動する。このとき、照明エリアに対する液晶
パネル66の透過領域の割合は77.9%と初期設計状
態とほとんど同じである(1.08%減少する)。
0の第1および第2レンズアレイ20,22とリレー光
学系のリレーレンズ34との移動により液晶パネル4
6,56,66に対する照明領域を調整する場合、ハウ
ジングの成型金型を修正することなく調整できる。した
がって、光源からの光をできるだけ液晶パネル46,5
6,66に集中させるように、容易に調整することがで
きる。
ものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
成図である。
グラフ図である。
た場合の緑、赤液晶の照明エリアのグラフ図である。
た場合の緑、赤液晶の照明エリアのグラフ図である。
フ図である。
合の青液晶の照明エリアのグラフ図である。
合の青液晶の照明エリアのグラフ図である。
場合の青液晶の照明エリアのグラフ図である。
場合の青液晶の照明エリアのグラフ図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 光源からの光が入射する第1のレンズア
レイと、該第1のレンズアレイより照明対象側に所定距
離離し光軸に沿って配置された第2のレンズアレイとを
備えた照明光学系と、 照明光学系からの照明光を変調する液晶パネルとを備
え、 第1および第2のレンズアレイは、それぞれ光軸に垂直
な面上に複数の矩形レンズが並列に並べられており、 液晶パネル位置における照明領域の大きさを変えるため
に、上記第1および/または第2のレンズアレイは光軸
方向に移動可能に支持されていることを特徴とする投影
光学装置。 - 【請求項2】 光源からの光を赤、緑、青の3色に分解
する2枚のダイクロイックミラーと、色分解された3色
のそれぞれの照明光路のうち少なくとも一つの照明光路
に配置されたリレー光学系とを備えた照明光学系と、 照明光学系からの異なる色の照明光をそれぞれ変調する
3枚の液晶パネルとを備え、 上記リレー光学系は、照明光路の光軸に沿って配置され
た、少なくとも各1枚のフィールドレンズおよびリレー
レンズとを含み、 液晶パネル位置における照明領域の大きさを変えるため
に、上記リレー光学系のリレーレンズは、光軸方向に移
動可能に支持されていることを特徴とする投影光学装
置。 - 【請求項3】 光源からの光を赤、緑、青の3色に分解
する2枚のダイクロイックミラーと、色分解された3色
のそれぞれの照明光路のうち少なくとも一つの照明光路
に配置されたリレー光学系とを備えた照明光学系と、 照明光学系からの異なる色の照明光をそれぞれ変調する
3枚の液晶パネルとを備え、 上記リレー光学系は、照明光路の光軸に沿って配置され
た、少なくとも各1枚のフィールドレンズおよびリレー
レンズとを含み、 上記リレー光学系の上記リレーレンズは、光軸直角方向
と光軸方向とに移動可能に支持されていることを特徴と
する投影光学装置。
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