JP6299193B2 - Illumination optical system and image display device - Google Patents

Illumination optical system and image display device Download PDF

Info

Publication number
JP6299193B2
JP6299193B2 JP2013254995A JP2013254995A JP6299193B2 JP 6299193 B2 JP6299193 B2 JP 6299193B2 JP 2013254995 A JP2013254995 A JP 2013254995A JP 2013254995 A JP2013254995 A JP 2013254995A JP 6299193 B2 JP6299193 B2 JP 6299193B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical system
light
illumination optical
light valve
condenser lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013254995A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015114419A (en
Inventor
中村 直樹
直樹 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2013254995A priority Critical patent/JP6299193B2/en
Publication of JP2015114419A publication Critical patent/JP2015114419A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6299193B2 publication Critical patent/JP6299193B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、照明光学系および画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination optical system and an image display device.

会議や教育現場などの様々なシーンにおいて、パーソナルコンピュータから出力されるデータ画像などを拡大して表示させる画像表示装置(以下「プロジェクタ」という。)が用いられている。   In various scenes such as meetings and educational sites, an image display device (hereinafter referred to as “projector”) that enlarges and displays a data image output from a personal computer is used.

最近では、投射距離の非常に短いプロジェクタが普及してきている。このようなプロジェクタは、超短焦点プロジェクタあるいは至近距離プロジェクタと呼ばれる。至近距離プロジェクタは、設置スペースを小さくできるという利点がある。また、至近距離プロジェクタは、スクリーンと至近距離プロジェクタとの間にプレゼンターが入り込んで光を遮るようなことがなく、スクリーン上にプレゼンターの影が映りこむことを避けることができる。   Recently, projectors with a very short projection distance have become widespread. Such a projector is called an ultra short focus projector or a close range projector. The close-range projector has an advantage that the installation space can be reduced. In addition, the close range projector does not block the presenter from entering between the screen and the close range projector, so that the shadow of the presenter is not reflected on the screen.

一般的なプロジェクタは、スクリーン上に表示される画像をより大きくするために、投射光学系のレンズを大きくする。しかし、投射距離が短い場合は、投射レンズを大きくしても大きな画像を表示することは難しい。そこで、至近距離プロジェクタでは、拡大投射に対応するために、投射光学系のレンズを大きくするのではなく、投射光学系の最後に曲面形状の反射ミラーを配置する。   A general projector enlarges a lens of a projection optical system in order to enlarge an image displayed on a screen. However, when the projection distance is short, it is difficult to display a large image even if the projection lens is enlarged. Therefore, in a close-range projector, a curved reflection mirror is disposed at the end of the projection optical system instead of enlarging the lens of the projection optical system in order to cope with enlarged projection.

このような反射ミラーを含む投射光学系は、プロジェクタ本体のキャビネット内部に設置される。プロジェクタ本体のキャビネットには、投射レンズを通過し反射ミラーで反射された光がスクリーンへ投射されるための通路として、開口部が設けられる。この開口部からゴミやホコリがキャビネット内部入り込み、反射ミラーや投射レンズに付着すると、投射画像が乱れる。これらを防止するために、キャビネット開口部には防塵を目的するカバーガラスが設置される。すなわち、スクリーンへ投射される光は、カバーガラスを透過する。   The projection optical system including such a reflection mirror is installed inside the cabinet of the projector main body. In the cabinet of the projector main body, an opening is provided as a path through which light that passes through the projection lens and is reflected by the reflection mirror is projected onto the screen. If dust or dust enters the inside of the cabinet from this opening and adheres to the reflection mirror or the projection lens, the projection image is disturbed. In order to prevent these problems, a cover glass for dust prevention is installed in the cabinet opening. That is, the light projected on the screen passes through the cover glass.

至近距離プロジェクタは、スクリーンと投射光学系の距離が近いから、カバーガラスへの光の入射角度が大きくなる。カバーガラスへの入射角度が大きいと、光の透過率損失が大きくなる。特に、スクリーン上の下端の両端の位置に相当する光のカバーガラスへの入射角度は、他の位置に相当する光の入射角度に比べて大きくなる。つまり、スクリーン上の下端の両端の位置に相当する光は、カバーガラスにおいて、他の位置の光に比べて大きく損失する。すなわちスクリーン上に表示される画像の下端の両端付近は、画像の照度が暗くなる。   Since the close distance projector has a short distance between the screen and the projection optical system, the incident angle of light on the cover glass increases. When the incident angle to the cover glass is large, the light transmittance loss increases. In particular, the incident angle of light corresponding to the positions at both ends of the lower end on the screen is larger than the incident angle of light corresponding to other positions. That is, light corresponding to the positions at both ends of the lower end on the screen is greatly lost in the cover glass as compared with light at other positions. That is, the illuminance of the image becomes dark near both ends of the lower end of the image displayed on the screen.

カバーガラスへの入射角度が大きくてもカバーガラスにおける透過率損失を低減できるように、カバーガラスに特殊な反射防止膜を施す方法がある。そのような反射防止膜をカバーガラスに施しても、カバーガラスへの光の入射角度が80度付近になると、透過率が50%程度になる。至近距離プロジェクタは、スクリーン上の下端の両端に対応する光がカバーガラスに入射する角度が、80度付近になる。つまり、カバーガラスに特殊な反射防止膜を施しても、カバーガラスによるスクリーン上の投射画像下端における照度低下を避けることは難しい。   There is a method of applying a special antireflection film to the cover glass so that the transmittance loss in the cover glass can be reduced even when the incident angle to the cover glass is large. Even if such an antireflection film is applied to the cover glass, the transmittance becomes about 50% when the incident angle of light on the cover glass is around 80 degrees. In the close-range projector, the angle at which light corresponding to both ends of the lower end on the screen enters the cover glass is about 80 degrees. That is, even if a special antireflection film is applied to the cover glass, it is difficult to avoid a decrease in illuminance at the lower end of the projected image on the screen due to the cover glass.

また、カバーガラスを曲面形状にすることで、カバーガラスへの光の入射角度を小さくするプロジェクタが知られている(例えば、特許文献1参照)。しかし、カバーガラスを曲面形状にすると、高コストになり、さらには、投射光学系の設計の難易度を上げることになる。   Further, there is known a projector that reduces the incident angle of light to the cover glass by making the cover glass into a curved shape (see, for example, Patent Document 1). However, if the cover glass is curved, the cost is increased, and the difficulty of designing the projection optical system is increased.

また、プロジェクタの小型化を目的として照明光学系をコンパクトにするとき、非テレセントリックな照明光学系を用いることが多い。非テレセントリックな照明光学系を用いて、画像表示素子に反射型ライトバルブ(例えばDMD)を使用した場合は、反射型ライトバルブで反射された光が投射光学系に向う途中で照明光学系を構成する光学部品に当たる可能性が高まる。   Further, when the illumination optical system is made compact for the purpose of downsizing the projector, a non-telecentric illumination optical system is often used. When a non-telecentric illumination optical system is used and a reflective light valve (for example, DMD) is used for the image display element, the illumination optical system is configured while the light reflected by the reflective light valve is directed to the projection optical system. The possibility of hitting an optical component increases.

反射型ライトバルブで反射された光によってスクリーンに表示される画像が形成される。したがって、光の一部であっても照明光学系に当たって投射光学系に入射しないと、スクリーン上の画像に欠落が生じる。このような現象を「ケラレ」と称する。この「ケラレ」は、表示画像の乱れの原因となるので、避けなければならない。   An image displayed on the screen is formed by the light reflected by the reflective light valve. Accordingly, even if part of the light hits the illumination optical system and does not enter the projection optical system, the image on the screen is lost. Such a phenomenon is called “vignetting”. This “vignetting” causes disturbance of the display image and must be avoided.

このような「ケラレ」を避けるには、反射型ライトバルブで反射された光が当たる照明光学系を構成する光学部品の該当部分をカット(削除)すればよい。しかし、光学部品の一部をカットすると、これによって投射画像の一部の照度を低下させることになる。特に、投射光学系の最後に曲面形状の反射ミラーを有する至近距離プロジェクタの照明光学系においては、スクリーン上の投射画像における右下付近の照度を低下させる原因になる。   In order to avoid such “vignetting”, it is only necessary to cut (delete) a corresponding portion of the optical component that constitutes the illumination optical system to which the light reflected by the reflective light valve strikes. However, when a part of the optical component is cut, this reduces the illuminance of a part of the projected image. In particular, in the illumination optical system of a close-range projector having a curved reflection mirror at the end of the projection optical system, it causes a decrease in illuminance near the lower right in the projected image on the screen.

以上のとおり、従来から知られている至近距離プロジェクタでは、カバーガラスに起因する投射画像の照度低下が生ずる。また、照明光学系の光学部品をカットしなければならないことから、やはり、投射画像の照度が低下する。これら照度低下によって投射画像の一部の照度が低くなり、スクリーン上において照度ムラが生じる。   As described above, in a conventionally known close range projector, the illuminance of the projected image is reduced due to the cover glass. Moreover, since the optical component of the illumination optical system has to be cut, the illuminance of the projected image is lowered. Due to such a decrease in illuminance, the illuminance of a part of the projected image is lowered, resulting in uneven illuminance on the screen.

本発明は、スクリーン上の照度分布を均一にする、照明光学系及びこの照明光学系を備える画像表示装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an illumination optical system and an image display device including the illumination optical system that make the illuminance distribution on the screen uniform.

本発明は、投射光学系から被投射面までの光路に防塵部材を有する画像表示装置に用いられ、光源から出射される光を反射型ライトバルブへと導光する照明光学系であって、前記照明光学系は、光の進行方向に沿って順に、多重反射により照度分布を均一にした光を照射するロッドインテグレータと、リレーレンズと、ミラーと、前記ミラーで反射する光の照度分布を変化させるコンデンサレンズと、を有し、前記コンデンサレンズは、両凸形状の球面レンズであり、前記コンデンサレンズにより集光される光は、前記反射型ライトバルブの端部位置における前記光のスポット径をφ1とし、前記中心位置における前記光のスポット径をφ2としたとき、以下の条件式1
φ1/φ2<1
を満たし、前記照明光学系により照明され前記反射型ライトバルブ上の照度は、前記反射型ライトバルブの中心位置よりも端部位置高いことを最も主要な特徴とする。
The present invention is an illumination optical system that is used in an image display device having a dustproof member in an optical path from a projection optical system to a projection surface and guides light emitted from a light source to a reflective light valve, The illumination optical system sequentially changes the illuminance distribution of light reflected by the rod integrator, relay lens, mirror, and light that irradiates light with uniform illuminance distribution by multiple reflection along the light traveling direction . A condenser lens, and the condenser lens is a biconvex spherical lens, and the light collected by the condenser lens has a spot diameter of φ1 at the end position of the reflective light valve. When the spot diameter of the light at the center position is φ2, the following conditional expression 1
φ1 / φ2 <1
The filled, wherein the illumination on the reflection-type light valve that will be illuminated by the illumination optical system, the most important being higher at the end position than the center position of the reflection type light valve.

本発明によれば、スクリーン上の照度分布を均一にすることができる。   According to the present invention, the illuminance distribution on the screen can be made uniform.

本発明に係る照明光学系の実施形態を示す光学配置図である。1 is an optical arrangement diagram showing an embodiment of an illumination optical system according to the present invention. 上記照明光学系が備えるロッドインテグレータの例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of the rod integrator with which the said illumination optical system is provided. 上記照明光学系の斜視図である。It is a perspective view of the said illumination optical system. 上記照明光学系が備えるコンデンサレンズを球面形状にしたときのスポットダイヤグラムの例である。It is an example of the spot diagram when the condenser lens with which the said illumination optical system is provided is made into spherical shape. 上記照明光学系が備えるコンデンサレンズを非球面形状にしたときのスポットダイヤグラムの例である。It is an example of the spot diagram when the condenser lens with which the said illumination optical system is provided is made into an aspherical shape. 上記照明光学系が備えるコンデンサレンズを球面形状にしたときの照度分布の例である。It is an example of illumination distribution when the condenser lens with which the said illumination optical system is provided is made into spherical shape. 上記照明光学系が備えるコンデンサレンズを非球面形状にしたときの照度分布の例である。It is an example of illumination intensity distribution when the condenser lens with which the said illumination optical system is provided is made into an aspherical shape. 本発明に係る画像表示装置の実施形態を示す光学配置図である。1 is an optical layout diagram showing an embodiment of an image display device according to the present invention. 上記画像表示装置が備える防塵ガラスへの入射角と透過率との関係の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the relationship between the incident angle to the dustproof glass with which the said image display apparatus is provided, and the transmittance | permeability.

以下、本発明に係る照明光学系、および画像表示装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of an illumination optical system and an image display apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

●照明光学系の実施形態
まず、本発明に係る照明光学系の実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係る照明光学系10を構成する光学部品の配置の例を示す光学配置面図である。
Embodiment of Illumination Optical System First, an embodiment of an illumination optical system according to the present invention will be described. FIG. 1 is an optical arrangement plan view showing an example of arrangement of optical components constituting the illumination optical system 10 according to the present embodiment.

照明光学系10は、ランプユニット11と、カラーホイール12と、ロッドインテグレータ13と、リレーレンズ19と、折り返しミラー16と、コンデンサレンズ17と、反射型ライトバルブ18と、を有してなる。   The illumination optical system 10 includes a lamp unit 11, a color wheel 12, a rod integrator 13, a relay lens 19, a folding mirror 16, a condenser lens 17, and a reflective light valve 18.

ランプユニット11は、光源であるランプと、ランプが発した光を一定の方向(カラーホイール12が配置されている方向)に向けて反射するランプカバーと、を有してなる。   The lamp unit 11 includes a lamp that is a light source, and a lamp cover that reflects light emitted from the lamp in a certain direction (direction in which the color wheel 12 is disposed).

カラーホイール12は、ランプユニット11からの光の進行方向に配置されている。カラーホイール12は、ランプユニット11からの光が通過するときに、光の色変換を行う色変換手段である。カラーホイール12を通過した光は、ロッドインテグレータ13に入射される。   The color wheel 12 is disposed in the traveling direction of light from the lamp unit 11. The color wheel 12 is color conversion means for performing color conversion of light when light from the lamp unit 11 passes. The light that has passed through the color wheel 12 is incident on the rod integrator 13.

ロッドインテグレータ13は、光の進行方向において、カラーホイール12の後段に配置されている。ロッドインテグレータ13は、入射した光の照度を均一にして出射する照度均一化素子である。   The rod integrator 13 is disposed downstream of the color wheel 12 in the light traveling direction. The rod integrator 13 is an illuminance equalizing element that emits light with uniform illuminance of incident light.

ここで、ロッドインテグレータ13の例を説明する。図2は、ロッドインテグレータ13の斜視図である。ロッドインテグレータ13は、中空構造になっていて、開口部から入射した光が、反対側の開口部から出射される構造を有している。ロッドインテグレータ13の中空部分を構成する壁面(内側面)は、ミラー構造になっている。このミラー構造は反射ミラー131で構成されていて、入射口から入射した光を多重反射させる。つまり、ロッドインテグレータ13は、入射した光を多重反射させて照度を均一にしてから、出射する。本実施形態におけるロッドインテグレータ13の開口のサイズは、例えば、5.95mm×3.4mmである。   Here, an example of the rod integrator 13 will be described. FIG. 2 is a perspective view of the rod integrator 13. The rod integrator 13 has a hollow structure, and has a structure in which light incident from the opening is emitted from the opening on the opposite side. The wall surface (inner surface) constituting the hollow portion of the rod integrator 13 has a mirror structure. This mirror structure is constituted by a reflection mirror 131, and multi-reflects the light incident from the entrance. That is, the rod integrator 13 multi-reflects incident light to make the illuminance uniform, and then emits the light. The size of the opening of the rod integrator 13 in the present embodiment is, for example, 5.95 mm × 3.4 mm.

図1に戻る。リレーレンズ19は、第1リレーレンズ14と第2リレーレンズ15によって構成される。リレーレンズ19は、ロッドインテグレータ13からの光の進行方向において、ロッドインテグレータ13の後段に配置されている。リレーレンズ19は、ロッドインテグレータ13から出射された光を折り返しミラー16へと導光する導光手段である。   Returning to FIG. The relay lens 19 includes a first relay lens 14 and a second relay lens 15. The relay lens 19 is arranged at the subsequent stage of the rod integrator 13 in the traveling direction of the light from the rod integrator 13. The relay lens 19 is a light guiding unit that guides the light emitted from the rod integrator 13 to the folding mirror 16.

折り返しミラー16は、ロッドインテグレータ13からの光が反射型ライトバルブ18を照明するように、光の進行方向を大きく変更する手段である。折り返しミラー16によって、図1の紙面左方向から右方向へと進行してきた光は、左斜め上方向へと折り返される。   The folding mirror 16 is a means for greatly changing the traveling direction of the light so that the light from the rod integrator 13 illuminates the reflective light valve 18. The light that has traveled from the left direction in FIG. 1 to the right direction by the folding mirror 16 is folded back diagonally upward to the left.

コンデンサレンズ17は、両凸形状の球面レンズであって、折り返しミラー16で折り返された光が通過する。コンデンサレンズ17の一部には切り欠き部171が形成されている。切り欠き部171は、反射型ライトバルブ18で反射された光が投射レンズ(不図示)へと向うときに、コンデンサレンズ17によって「ケラレ」が生じないようにするためのものである。   The condenser lens 17 is a biconvex spherical lens through which light reflected by the folding mirror 16 passes. A notch 171 is formed in a part of the condenser lens 17. The notch 171 is for preventing “vignetting” by the condenser lens 17 when the light reflected by the reflective light valve 18 is directed to the projection lens (not shown).

反射型ライトバルブ18は、複数の微小ミラーが二次的に配置されている画像形成素子である。反射型ライトバルブ18は、例えば、一辺が10μm程度の正方形ミラーを表示画素に対応させて配列してなる。表示する画像の解像度の規格がWXGA規格であれば、これに対応する反射型ライトバルブ18の微小ミラーは、1280×800個の配列になる。   The reflection type light valve 18 is an image forming element in which a plurality of micromirrors are secondarily arranged. The reflection type light valve 18 is formed by, for example, arranging square mirrors each having a side of about 10 μm so as to correspond to display pixels. If the standard of the resolution of the image to be displayed is the WXGA standard, the number of micromirrors of the reflective light valve 18 corresponding to the standard is 1280 × 800.

反射型ライトバルブ18が備える各微小ミラーの形状は、正方形である。各微小ミラーは、2次元的に配列された状態から対角方向において±12度の傾きを形成できるようになっている。この各微小ミラーの傾きは、被投射面であるスクリーンに表示する画像の映像信号に基づいて適宜制御されて切り替わる。   The shape of each micromirror included in the reflective light valve 18 is a square. Each micromirror can form an inclination of ± 12 degrees in a diagonal direction from a two-dimensional array. The inclination of each micromirror is appropriately controlled and switched based on a video signal of an image displayed on a screen that is a projection surface.

例えば、微小ミラーの角度が+12度の状態をON状態、微小ミラーの角度が−12度の状態をOFF状態とする。反射型ライトバルブ18を照明した光は、ON状態の微小ミラーによって投射レンズに向けて反射されて、OFF状態のミラーを照明した光は、投射レンズが配置されている方向とは異なる方向へと反射される。投射レンズに向けて反射された光は、投射レンズを通過して、スクリーン上へと投射される。一方、その他の反射光は、照明光学系10が設置される図示しないハウジングに配置されている吸収部材などによって吸収される。   For example, the state where the angle of the micromirror is +12 degrees is set to the ON state, and the state where the angle of the micromirror is −12 degrees is set to the OFF state. The light illuminating the reflective light valve 18 is reflected toward the projection lens by the micro mirror in the ON state, and the light illuminating the mirror in the OFF state is in a direction different from the direction in which the projection lens is disposed. Reflected. The light reflected toward the projection lens passes through the projection lens and is projected onto the screen. On the other hand, other reflected light is absorbed by an absorbing member or the like disposed in a housing (not shown) where the illumination optical system 10 is installed.

各微小ミラーの傾きは、映像信号に基づいて制御される。また、照明光の色変換を行うカラーホイール12の動作も映像信号に基づいて制御される。この制御によって、映像信号に基づく画像が反射型ライトバルブ18によって形成され、これがスクリーン上に拡大投射されて表示される。   The tilt of each micromirror is controlled based on the video signal. The operation of the color wheel 12 that performs color conversion of illumination light is also controlled based on the video signal. By this control, an image based on the video signal is formed by the reflection type light valve 18, and this is magnified and projected on the screen.

なお、反射型ライトバルブ18の前面側(微小ミラーの反射面が配置されている側)には、保護ガラス181が配置されている。   A protective glass 181 is disposed on the front side of the reflective light valve 18 (the side on which the reflective surface of the micromirror is disposed).

照明光学系10は、反射型ライトバルブ18として、DMD(Digital Micromirror Device)を用いることができる。DMDを用いることで、照明光学系10を小型にできる。   The illumination optical system 10 can use a DMD (Digital Micromirror Device) as the reflective light valve 18. By using DMD, the illumination optical system 10 can be reduced in size.

ここで、照明光学系10の作用について説明する。ランプユニット11から出射された光は、カラーホイール12に向けて集光されて通過する。カラーホイール12を通過することで、光の色変換が行われて、所定の色の光になる。色変換された光は、ロッドインテグレータ13に入射する。ロッドインテグレータ13に入射した光は、ロッドインテグレータ13の内側面の反射ミラー131によって反射を繰り返しながら進行する。ロッドインテグレータ13内における多重反射を経てロッドインテグレータ13の出射端に至った光は、照度分布が均一化された光になる。このロッドインテグレータ13の出射端における光は、照度分布が均一であって2次的な面光源とみなせる。   Here, the operation of the illumination optical system 10 will be described. The light emitted from the lamp unit 11 is condensed toward the color wheel 12 and passes therethrough. By passing through the color wheel 12, color conversion of light is performed and light of a predetermined color is obtained. The color-converted light enters the rod integrator 13. The light incident on the rod integrator 13 travels while being repeatedly reflected by the reflection mirror 131 on the inner side surface of the rod integrator 13. The light that reaches the exit end of the rod integrator 13 through multiple reflection in the rod integrator 13 becomes light with a uniform illuminance distribution. The light at the exit end of the rod integrator 13 has a uniform illuminance distribution and can be regarded as a secondary surface light source.

ロッドインテグレータ13の出射端から出た光は、リレーレンズ19(第1リレーレンズ14と第2リレーレンズ15)を通過する。リレーレンズ19を通過した光は、折り返しミラー16へと進行する。   The light emitted from the exit end of the rod integrator 13 passes through the relay lens 19 (the first relay lens 14 and the second relay lens 15). The light that has passed through the relay lens 19 travels to the folding mirror 16.

折り返しミラー16は、光の進行方向を大きく変えて、反射型ライトバルブ18が配置されている方向へ光を折り返す(反射する)。折り返しミラー16によって反射された光は、コンデンサレンズ17を通過する。コンデンサレンズ17は、通過する光を集光させる作用を奏する。このコンデンサレンズ17によって均一であった照度が不均一になる。すなわち、コンデンサレンズ17によって照度が不均一になった光によって、反射型ライトバルブ18が照明される。   The folding mirror 16 greatly changes the traveling direction of the light and folds (reflects) the light in the direction in which the reflective light valve 18 is disposed. The light reflected by the folding mirror 16 passes through the condenser lens 17. The condenser lens 17 has an effect of condensing passing light. The condenser lens 17 makes the uniform illuminance non-uniform. That is, the reflection type light valve 18 is illuminated by the light whose illuminance is nonuniform by the condenser lens 17.

照明光学系10は、その光軸が反射型ライトバルブ18に対して偏心していて、さらに、反射型ライトバルブ18を照明する光の照度を敢えて不均一にする。この照明光学系10の構成から生ずる作用によって、スクリーン上の投射画像における右下付近の照度は、その他の部分の照度と同等になる。すなわち、照明光学系10は、スクリーン上の投射画像の照度分布を均一にすることができる。   The optical axis of the illumination optical system 10 is decentered with respect to the reflective light valve 18, and the illumination intensity of the light that illuminates the reflective light valve 18 is deliberately made non-uniform. Due to the action resulting from the configuration of the illumination optical system 10, the illuminance near the lower right in the projected image on the screen becomes equivalent to the illuminance in other parts. That is, the illumination optical system 10 can make the illuminance distribution of the projected image on the screen uniform.

次に、上記の作用を奏する照明光学系10の具体的な構成について説明する。まず、照明光学系10が備える各光学素子の仕様を説明する。表1は、第1リレーレンズ14、第2リレーレンズ15、コンデンサレンズ17等の諸元を示している。なお、第1リレーレンズ14の焦点距離は、25.5mmである。第2リレーレンズ15の焦点距離は、27.1mmである。コンデンサレンズ17は、両凸の球面形状であって、焦点距離は38.3mmである。

Figure 0006299193
Next, a specific configuration of the illumination optical system 10 that exhibits the above-described action will be described. First, the specification of each optical element with which the illumination optical system 10 is provided is demonstrated. Table 1 shows specifications of the first relay lens 14, the second relay lens 15, the condenser lens 17, and the like. The focal length of the first relay lens 14 is 25.5 mm. The focal length of the second relay lens 15 is 27.1 mm. The condenser lens 17 has a biconvex spherical shape and a focal length of 38.3 mm.
Figure 0006299193

次に照明光学系10の光軸の偏心量を表2に示す。表2は、反射型ライトバルブ18を基準としたときの照明光学系10の光軸の偏心量を示している。

Figure 0006299193
Next, the amount of eccentricity of the optical axis of the illumination optical system 10 is shown in Table 2. Table 2 shows the amount of eccentricity of the optical axis of the illumination optical system 10 when the reflective light valve 18 is used as a reference.
Figure 0006299193

ここで、表2に示されている「α回転」と「β回転」及びxシフトとyシフトについて説明する。図3は、照明光学系10の斜視図である。図3は、光源であるランプユニット11から出射された光が折り返しミラー16に向う進行方向の斜め左方向から見た図である。   Here, “α rotation” and “β rotation” and x shift and y shift shown in Table 2 will be described. FIG. 3 is a perspective view of the illumination optical system 10. FIG. 3 is a view of the light emitted from the lamp unit 11 serving as a light source as viewed from the diagonally left direction in the traveling direction toward the folding mirror 16.

反射型ライトバルブ18における微小ミラーが配置されている面の法線方向をZ軸とする。Z軸と直交し、ランプユニット11が配置されている方向をX軸とする。また、Z軸とX軸に直交する軸をY軸とする。   The normal direction of the surface on which the minute mirror is arranged in the reflective light valve 18 is taken as the Z axis. The direction perpendicular to the Z axis and in which the lamp unit 11 is arranged is taken as the X axis. An axis perpendicular to the Z axis and the X axis is taken as a Y axis.

α回転は、反射型ライトバルブ18に対する照明光学系10の光軸のyz平面内における回転をいう。α回転は、図3に示したZ軸からY軸方向への反時計周りの回転をプラス方向の回転(プラス回転)とする。   The α rotation refers to rotation in the yz plane of the optical axis of the illumination optical system 10 with respect to the reflective light valve 18. In the α rotation, the counterclockwise rotation from the Z axis to the Y axis shown in FIG. 3 is defined as a positive rotation (plus rotation).

また、β回転は、反射型ライトバルブ18に対する照明光学系10の光軸のxz平面内における回転をいう。β回転は、図3に示したZ軸からX軸方向への反時計周りの回転をプラス方向の回転(プラス回転)とする。   Further, β rotation refers to rotation in the xz plane of the optical axis of the illumination optical system 10 with respect to the reflective light valve 18. In the β rotation, the counterclockwise rotation from the Z axis to the X axis direction shown in FIG. 3 is defined as a positive rotation (plus rotation).

xシフトは、反射型ライトバルブ18に対する照明光学系10のx軸方向のシフト量をいう。yシフトは、反射型ライトバルブ18に対する照明光学系10のy軸方向のシフト量をいう。表2に示すとおり、照明光学系10の光軸は、反射型ライトバルブ18に対して偏心している。   The x shift refers to a shift amount in the x-axis direction of the illumination optical system 10 with respect to the reflective light valve 18. The y shift is a shift amount in the y-axis direction of the illumination optical system 10 with respect to the reflective light valve 18. As shown in Table 2, the optical axis of the illumination optical system 10 is decentered with respect to the reflective light valve 18.

また、照明光学系10において、コンデンサレンズ17の中心から反射型ライトバルブ18の中心までの距離は、16.98mmである。コンデンサレンズ17の中心から反射型ライトバルブ18の中心までの距離が長すぎると、コンデンサレンズ17のサイズを大きくしなければならない。   In the illumination optical system 10, the distance from the center of the condenser lens 17 to the center of the reflective light valve 18 is 16.98 mm. If the distance from the center of the condenser lens 17 to the center of the reflective light valve 18 is too long, the size of the condenser lens 17 must be increased.

コンデンサレンズ17にサイズの大きなものを用いると、照明光学系10の部品コストが高くなる。したがって、コンデンサレンズ17のサイズは出来る限り小さい方が好ましい。そのためには、コンデンサレンズ17の配置位置を、反射型ライトバルブ18に近づける必要がある。ところが、コンデンサレンズ17を反射型ライトバルブ18に近づけると、反射型ライトバルブ18において反射されて投射レンズ(不図示)へと向う光が、コンデンサレンズ17に当たる。このように、光の進行が光学部品によって妨害される「ケラレ」は、光の利用効率を低下させる。光の利用効率が低下すると、この光によって表示されるスクリーン上の画像に明るさのムラ(照度ムラ)が生ずる。   If a condenser lens 17 having a large size is used, the component cost of the illumination optical system 10 increases. Therefore, the size of the condenser lens 17 is preferably as small as possible. For this purpose, the arrangement position of the condenser lens 17 needs to be close to the reflective light valve 18. However, when the condenser lens 17 is brought close to the reflective light valve 18, the light reflected by the reflective light valve 18 and directed to the projection lens (not shown) strikes the condenser lens 17. As described above, “vignetting” in which the progress of light is obstructed by the optical component reduces the light use efficiency. When the light use efficiency decreases, unevenness in brightness (illuminance unevenness) occurs in the image displayed on the screen by this light.

そこで照明光学系10は、コンデンサレンズ17を反射型ライトバルブ18に出来る限り近づけて配置できるようにコンデンサレンズ17のサイズを小さくしている。さらに、反射型ライトバルブ18に対して照明光学系10の光軸を表2で示した偏心量を与えている。これによって、反射型ライトバルブ18において反射された光に対するコンデンサレンズ17によるケラレが減り、光の利用効率を高めることができる。   Therefore, the illumination optical system 10 reduces the size of the condenser lens 17 so that the condenser lens 17 can be arranged as close as possible to the reflective light valve 18. Further, the eccentric amount of the optical axis of the illumination optical system 10 shown in Table 2 is given to the reflection type light valve 18. Thus, vignetting by the condenser lens 17 with respect to the light reflected by the reflective light valve 18 is reduced, and the light utilization efficiency can be increased.

次に、反射型ライトバルブ18上の各位置におけるスポットダイヤグラムの例を用いて、照明光学系10の効果について説明する。なお、照明光学系10が備えるコンデンサレンズ17を両凸の球面形状にした場合(本発明の構成)と、これに比較するものとしてコンデンサレンズ17を非球面形状にした場合を用いて説明する。   Next, the effect of the illumination optical system 10 will be described using an example of a spot diagram at each position on the reflective light valve 18. A case where the condenser lens 17 included in the illumination optical system 10 has a biconvex spherical shape (configuration of the present invention) and a case where the condenser lens 17 has an aspherical shape will be described as a comparison.

図4は、コンデンサレンズ17を、両面凸の球面形状にした場合のスポットダイヤグラムの例である。図5は、コンデンサレンズ17を非球面形状にした場合のスポットダイヤグラムの例である。   FIG. 4 is an example of a spot diagram in the case where the condenser lens 17 has a spherical shape with a convex surface on both sides. FIG. 5 is an example of a spot diagram when the condenser lens 17 is aspherical.

図4及び図5において示されている「スクリーン上の位置」とは、スクリーンに表示された画像のスクリーン上の位置を意味している。この「スクリーン上の位置」に相当する光を反射する反射型ライトバルブ18上の位置におけるスポットダイヤグラムを、図4と図5は示している。   The “position on the screen” shown in FIGS. 4 and 5 means the position on the screen of the image displayed on the screen. 4 and 5 show spot diagrams at positions on the reflective light valve 18 that reflects light corresponding to the “position on the screen”.

つまり、スクリーン上の位置が「中心」であるスポットダイヤグラムは、投射される位置がスクリーン上の中心に相当する光を反射する反射型ライトバルブ18上の中心位置におけるスポットダイヤグラムを示している。また、スクリーン上の位置が「右下」であるスポットダイヤグラムは、投射される位置がスクリーン上の右下に相当する光を反射する反射型ライトバルブ18上の端部位置におけるスポットダイヤグラムを示している。   That is, the spot diagram whose position on the screen is “center” is a spot diagram at the center position on the reflective light valve 18 where the projected position reflects light corresponding to the center on the screen. The spot diagram whose position on the screen is “lower right” shows the spot diagram at the end position on the reflective light valve 18 where the projected position reflects light corresponding to the lower right on the screen. Yes.

図4に示すように、コンデンサレンズ17を両凸の球面形状にすると、「右下」のスポット径(1.58mm)は、「中心」のスポット径(1.71mm)よりも小さくなる。一方、図5に示すように、コンデンサレンズ17を非球面形状にすると、「右下」のスポット径(1.28mm)は、「中心」のスポット径(1.08mm)よりも大きくなる。コンデンサレンズ17を非球面形状にしたときのスポット径が、右下よりも中心付近が小さくなるのは、非球面形状の球面収差の補正効果による。   As shown in FIG. 4, when the condenser lens 17 has a biconvex spherical shape, the “lower right” spot diameter (1.58 mm) is smaller than the “center” spot diameter (1.71 mm). On the other hand, as shown in FIG. 5, when the condenser lens 17 is aspherical, the “lower right” spot diameter (1.28 mm) becomes larger than the “center” spot diameter (1.08 mm). The reason why the spot diameter when the condenser lens 17 is aspherical is smaller in the vicinity of the center than in the lower right is due to the effect of correcting the spherical aberration of the aspherical shape.

スポット径の小さい方が、照度が高くなる。すなわち、コンデンサレンズ17の形状を、両凸の球面形状にすることで、「中心」よりも「右下」の照度が高くなる。   The smaller the spot diameter, the higher the illuminance. That is, by setting the shape of the condenser lens 17 to a biconvex spherical shape, the “lower right” illuminance is higher than the “center”.

次に、反射型ライトバルブ18における照度分布の例を用いて、照明光学系10の作用と効果について説明する。図6及び図7は、ランプユニット11と、ロッドインテグレータ13とを含む照明光学系10のモデルをコンピュータプログラム上で作成し、シミュレーションによって反射型ライトバルブ18上の照度分布をグラフ化した等高線図である。   Next, the operation and effect of the illumination optical system 10 will be described using an example of illuminance distribution in the reflective light valve 18. 6 and 7 are contour diagrams in which a model of the illumination optical system 10 including the lamp unit 11 and the rod integrator 13 is created on a computer program, and the illuminance distribution on the reflective light valve 18 is graphed by simulation. is there.

なお、図6は、照明光学系10が備えるコンデンサレンズ17を、両凸の球面形状にした場合(本発明の構成)である。また、図7は、これに比較するものとしてコンデンサレンズ17を非球面形状にした場合である。   FIG. 6 shows a case where the condenser lens 17 included in the illumination optical system 10 has a biconvex spherical shape (configuration of the present invention). FIG. 7 shows a case where the condenser lens 17 is aspherical for comparison.

図6と図7に示す長手方向と短手方向のスケールは、反射型ライトバルブ18上の長手方向と短手方向の位置を示している。原点(0、0)は、反射型ライトバルブ18の中心位置に合致する。   The scales in the longitudinal direction and the lateral direction shown in FIGS. 6 and 7 indicate the positions in the longitudinal direction and the lateral direction on the reflective light valve 18. The origin (0, 0) matches the center position of the reflective light valve 18.

なお、図6及び図7において、スケールで示された図面中の右下側が、スクリーン上に表示される画像の右下側に相当する。図6及び図7に示す黒枠182は、反射型ライトバルブ18の有効画像領域を示している。また、図6及び図7は、反射型ライトバルブ18内の最大照度を用いて各位置の照度を規格化して表している。各位置の照度のうち、色が濃い部分が、照度が強い部分を示している。   6 and 7, the lower right side in the drawing indicated by the scale corresponds to the lower right side of the image displayed on the screen. A black frame 182 shown in FIGS. 6 and 7 shows an effective image area of the reflective light valve 18. 6 and 7 show the illuminance at each position normalized by using the maximum illuminance in the reflective light valve 18. Of the illuminance at each position, the darker color portion indicates the portion with higher illuminance.

図6に示すように、コンデンサレンズ17を両凸の球面形状にすると、反射型ライトバルブ18上の有効画像領域の中心の照度よりも左下の照度と右下の照度が高くなる。一方、コンデンサレンズ17を非球面形状にすると、反射型ライトバルブ18上の有効画像領域の中心の照度よりも左下の照度と右下の照度が低くなる。コンデンサレンズ17を非球面形状にしたときの照度分布において、右下よりも中心付近が高くなるのは、非球面形状の球面収差の補正効果により、反射型ライトバルブ18の中心付近の集光状態が良くなるためである。   As shown in FIG. 6, when the condenser lens 17 has a biconvex spherical shape, the lower left illuminance and the lower right illuminance are higher than the illuminance at the center of the effective image area on the reflective light valve 18. On the other hand, when the condenser lens 17 is aspheric, the lower left illuminance and the lower right illuminance are lower than the illuminance at the center of the effective image area on the reflective light valve 18. In the illuminance distribution when the condenser lens 17 is aspherical, the vicinity of the center is higher than that of the lower right. Is to improve.

以上のとおり、照明光学系10は、反射型ライトバルブ18に対して光軸が偏心していて、コンデンサレンズ17の形状が両凸の球面形状であることにより、反射型ライトバルブ18上の照度分布を従来のものと異なるものにする。すなわち、照明光学系10によれば、反射型ライトバルブ18上の照度分布において、投射画像の中心に相当する位置よりも右下に相当する位置の照度を高くすることができる。この照明光学系10を用いることによって、スクリーン上の投射画像の照度ムラを低減させることができる。   As described above, the illumination optical system 10 has an illuminance distribution on the reflective light valve 18 because the optical axis is decentered with respect to the reflective light valve 18 and the condenser lens 17 has a biconvex spherical shape. Is different from the conventional one. That is, according to the illumination optical system 10, in the illuminance distribution on the reflective light valve 18, the illuminance at the position corresponding to the lower right can be made higher than the position corresponding to the center of the projection image. By using this illumination optical system 10, it is possible to reduce the illuminance unevenness of the projected image on the screen.

また、照明光学系10は、コンデンサレンズ17の中心から反射型ライトバルブ18の中心までの距離を20mm以下とする。これによって、コンデンサレンズ17のサイズを小さくすることができる。コンデンサレンズ17のサイズを小さくすることで、照明光学系10のコストを下げることができる。   Further, the illumination optical system 10 sets the distance from the center of the condenser lens 17 to the center of the reflective light valve 18 to 20 mm or less. As a result, the size of the condenser lens 17 can be reduced. By reducing the size of the condenser lens 17, the cost of the illumination optical system 10 can be reduced.

また、照明光学系10は、反射型ライトバルブ18に平行な面内に対する照明光学系10の光軸の回転角を24度以上、反射型ライトバルブ18に垂直な面内に対する回転角を15度以上にする。このように、照明光学系10の光軸を、反射型ライトバルブ18を基準にシフトさせることで、反射型ライトバルブ18で反射される光は、投射レンズへと効率良く導かれる。反射型ライトバルブ18からの反射光が投射レンズに効率よく導かれると、スクリーン上に表示される画像を明るくすることができる。   The illumination optical system 10 has a rotation angle of the optical axis of the illumination optical system 10 with respect to the plane parallel to the reflection type light valve 18 of 24 degrees or more, and a rotation angle with respect to the plane perpendicular to the reflection type light valve 18 of 15 degrees. That's it. In this way, by shifting the optical axis of the illumination optical system 10 with respect to the reflective light valve 18, the light reflected by the reflective light valve 18 is efficiently guided to the projection lens. When the reflected light from the reflective light valve 18 is efficiently guided to the projection lens, the image displayed on the screen can be brightened.

また、照明光学系10は、反射型ライトバルブ18の右下位置における光のスポット径をφ1とし、反射型ライトバルブ18の中心位置における光のスポット径をφ2としたときに、以下の条件式1を満たす、
(条件式1) φ1/φ2<1
The illumination optical system 10 has the following conditional expression when the light spot diameter at the lower right position of the reflective light valve 18 is φ1 and the light spot diameter at the central position of the reflective light valve 18 is φ2. 1
(Condition 1) φ1 / φ2 <1

すなわち、照明光学系10は、反射型ライトバルブ18上の位置であって、スクリーンに投射される画像の右下位置に相当する位置におけるスポット径(Φ1)が、中心位置に相当する位置におけるスポット径Φ2よりも小さい。これによって、照明光学系10を画像表示装置に搭載したときに、防塵ガラスに起因するスクリーン上の照度ムラを低減させることができる。   That is, the illumination optical system 10 is a spot at a position on the reflective light valve 18 where the spot diameter (Φ1) at a position corresponding to the lower right position of the image projected on the screen corresponds to the center position. It is smaller than the diameter Φ2. Thereby, when the illumination optical system 10 is mounted on the image display device, it is possible to reduce unevenness of illumination on the screen caused by the dust-proof glass.

また、照明光学系10は、反射型ライトバルブ18として、DMD(Digital Micromirror Device)を用いることで、照明光学系10を小型にできるので、画像表示装置を小型にできる。   In addition, the illumination optical system 10 can use a DMD (Digital Micromirror Device) as the reflective light valve 18, thereby reducing the size of the illumination optical system 10, thereby reducing the size of the image display device.

また、照明光学系10は、ランプユニット11に超高圧水銀ランプを用いることができる。超高圧水銀ランプを用いると、光利用効率が高く明るい画像を形成できる。また、ランプユニット11に、LDやLEDなどの固体光源を用いることができる。これら固体光源を用いると、超高圧水銀ランプを用いた場合に比べて、長寿命かつ色再現性の良い画像を形成できる。   In the illumination optical system 10, an ultra-high pressure mercury lamp can be used for the lamp unit 11. When an ultra high pressure mercury lamp is used, a light image with high light utilization efficiency can be formed. Further, a solid light source such as an LD or LED can be used for the lamp unit 11. When these solid-state light sources are used, it is possible to form an image having a long life and good color reproducibility as compared with the case of using an ultrahigh pressure mercury lamp.

●画像表示装置の実施形態
次に、本発明に係る画像表示装置の実施形態について説明する。図8は、本実施形態に係る画像表示装置であるプロジェクタ100を構成する光学素子の配置の例を示す光学配置図である。
Embodiment of Image Display Device Next, an embodiment of an image display device according to the present invention will be described. FIG. 8 is an optical arrangement diagram showing an example of arrangement of optical elements constituting the projector 100 that is the image display apparatus according to the present embodiment.

プロジェクタ100は、すでに説明した照明光学系10と、投射レンズ系20と、凹面反射ミラー21と、カバーガラス22と、を有してなる。投射レンズ系20と、凹面反射ミラー21と、カバーガラス22によって投射光学系が構成される。   The projector 100 includes the illumination optical system 10, the projection lens system 20, the concave reflecting mirror 21, and the cover glass 22 that have already been described. The projection lens system 20, the concave reflecting mirror 21, and the cover glass 22 constitute a projection optical system.

投射レンズ系20は、照明光学系10が備える反射型ライトバルブ18において反射された光を図示しないスクリーンに投射するための投射レンズ群である。なお、図8において、投射レンズ群を所定の配置で維持するレンズ鏡胴などは図示を省略している。   The projection lens system 20 is a projection lens group for projecting light reflected by the reflective light valve 18 included in the illumination optical system 10 onto a screen (not shown). In FIG. 8, a lens barrel that maintains the projection lens group in a predetermined arrangement is not shown.

凹面反射ミラー21は、投射レンズ系20を通過した光を、図示しないスクリーンへと反射するミラーである。   The concave reflecting mirror 21 is a mirror that reflects light that has passed through the projection lens system 20 to a screen (not shown).

カバーガラス22は、プロジェクタ100の開口部に設置される防塵ガラスである。カバーガラス22によって、プロジェクタ100内部に対してホコリ等が入り込むことを防止する。   The cover glass 22 is dust-proof glass installed at the opening of the projector 100. The cover glass 22 prevents dust and the like from entering the projector 100.

プロジェクタ100は、図示しないスクリーンに投射される光がカバーガラス22を通過する。プロジェクタ100は、スクリーンとの設置距離が短い至近距離プロジェクタである。したがって、凹面反射ミラー21で反射された光がカバーガラス22に入射する角度は大きくなる。例えば、スクリーン上に表示される画像の下側の両端に対応する光線が、カバーガラス22へと入射する角度(入射角)は、80度程度になる。   In the projector 100, light projected on a screen (not shown) passes through the cover glass 22. The projector 100 is a close-range projector with a short installation distance from the screen. Therefore, the angle at which the light reflected by the concave reflecting mirror 21 enters the cover glass 22 is increased. For example, the angle (incident angle) at which the light rays corresponding to the lower ends of the image displayed on the screen enter the cover glass 22 is about 80 degrees.

ここで、カバーガラス22に特殊な反射防止膜を施した場合の透過率の角度特性を図9に示す。図9から分かるように入射角度80度付近では透過率が50%程度まで落ちる。これは、至近距離プロジェクタの場合は、カバーガラス22による透過率損失のため、投射画像の下側の両端が特に暗くなることを意味する。   Here, the angular characteristics of the transmittance when a special antireflection film is applied to the cover glass 22 are shown in FIG. As can be seen from FIG. 9, the transmittance falls to about 50% near an incident angle of 80 degrees. This means that, in the case of a close-range projector, both ends on the lower side of the projected image are particularly dark due to the transmittance loss due to the cover glass 22.

また、照明光学系10は、非テレセントリックな光学系である。このような非テレセントリックな照明光学系10では、反射型ライトバルブ18で反射された光においてコンデンサレンズ17よる「ケラレ」が生ずることを避ける必要がある。そこで、照明光学系10が備えるコンデンサレンズ17は、その一部を切り欠いた切り欠き部171を設けている(図1を参照)。しかし、切り欠き部171を設けることで、スクリーン上の投射画像の右下位置に相当する反射型ライトバルブ18上の位置における照度が低下する。   The illumination optical system 10 is a non-telecentric optical system. In such a non-telecentric illumination optical system 10, it is necessary to avoid the occurrence of “vignetting” due to the condenser lens 17 in the light reflected by the reflective light valve 18. Therefore, the condenser lens 17 included in the illumination optical system 10 is provided with a notch portion 171 in which a part thereof is notched (see FIG. 1). However, by providing the notch 171, the illuminance at the position on the reflective light valve 18 corresponding to the lower right position of the projected image on the screen is reduced.

仮に、照明光学系10に凹面反射ミラーを用いて非テレセントリックな光学系にした場合でも、この凹面反射ミラーに切り欠きを必要とする。結果として、スクリーン上の投射画像の右下位置に相当する反射型ライトバルブ18上の位置における照度が低下する。   Even if the illumination optical system 10 is a non-telecentric optical system using a concave reflecting mirror, the concave reflecting mirror requires a notch. As a result, the illuminance at the position on the reflective light valve 18 corresponding to the lower right position of the projected image on the screen decreases.

プロジェクタ100は、上記のような照度低下を低減させる照明光学系10を備えている。したがって、プロジェクタ100は、スクリーン上の投射画像の照度ムラを低減させることができる。   The projector 100 includes an illumination optical system 10 that reduces the above-described decrease in illuminance. Therefore, the projector 100 can reduce uneven illuminance of the projected image on the screen.

特にプロジェクタ100は、カバーガラス22への光の最大入射が70度以上であるような至近距離プロジェクタであっても、スクリーン上の投射画像の照度ムラを低減させることができる。   In particular, even if the projector 100 is a very close distance projector in which the maximum incidence of light on the cover glass 22 is 70 degrees or more, it is possible to reduce unevenness in the illuminance of the projected image on the screen.

10 照明光学系
11 ランプユニット
12 カラーホイール
13 ロッドインテグレータ
14 第1リレーレンズ
15 第2リレーレンズ
16 折り返しミラー
17 コンデンサレンズ
18 反射型ライトバルブ
19 リレーレンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Illumination optical system 11 Lamp unit 12 Color wheel 13 Rod integrator 14 1st relay lens 15 2nd relay lens 16 Folding mirror 17 Condenser lens 18 Reflection type light valve 19 Relay lens

特開2013−88727号公報JP 2013-88727 A

Claims (8)

投射光学系から被投射面までの光路に防塵部材を有する画像表示装置に用いられ、光源から出射される光を反射型ライトバルブへと導光する照明光学系であって、
前記照明光学系は、光の進行方向に沿って順に、多重反射により照度分布を均一にした光を照射するロッドインテグレータと、リレーレンズと、ミラーと、前記ミラーで反射する光の照度分布を変化させるコンデンサレンズと、を有し、
前記コンデンサレンズは、両凸形状の球面レンズであり、
前記コンデンサレンズにより集光される光は、前記反射型ライトバルブの端部位置における前記光のスポット径をφ1とし、前記中心位置における前記光のスポット径をφ2としたとき、以下の条件式1
φ1/φ2<1
を満たし、
前記照明光学系により照明され前記反射型ライトバルブ上の照度は、前記反射型ライトバルブの中心位置よりも端部位置高いことを特徴とする照明光学系。
An illumination optical system that is used in an image display device having a dustproof member in an optical path from a projection optical system to a projection surface and guides light emitted from a light source to a reflective light valve,
The illumination optical system sequentially changes the illuminance distribution of the light reflected by the rod integrator, relay lens, mirror, and light that irradiates light with uniform illuminance distribution by multiple reflection along the light traveling direction. A condenser lens,
The condenser lens is a biconvex spherical lens,
The light collected by the condenser lens has the following conditional expression 1 when the spot diameter of the light at the end position of the reflective light valve is φ1 and the spot diameter of the light at the center position is φ2.
φ1 / φ2 <1
The filling,
Wherein the illumination on the reflection-type light valve that will be illuminated by the illumination optical system, illumination optical system, wherein the high at the end position than the center position of the reflection type light valve.
前記中心位置は、前記ライトバルブにより形成された画像が前記被投射面に投射されたときの中心に相当する光を反射する前記反射型ライトバルブ上の位置であり、
前記端部位置は、前記ライトバルブにより形成された画像が前記被投射面に投射されたときの右下に相当する光を反射する前記反射型ライトバルブ上の位置である、
請求項1記載の照明光学系。
The center position is a position on the reflection type light valve in which the light valve image formed by the reflecting light corresponding to the center when it is projected on the projection surface,
It said end position is a position on the reflection type light valve in which the light valve image formed by the reflecting light corresponding to the bottom right when being projected on the projection surface,
The illumination optical system according to claim 1.
前記コンデンサレンズの中心から前記反射型ライトバルブの中心までの距離は、20mm以下であり、
前記反射型ライトバルブに平行な面内に対する前記照明光学系の光軸の回転角は、24度以上であり、
前記反射型ライトバルブに垂直な面内に対する前記照明光学系の回転角は、15度以上である、
請求項1または2記載の照明光学系。
The distance from the center of the condenser lens to the center of the reflective light valve is 20 mm or less,
The rotation angle of the optical axis of the illumination optical system with respect to the plane parallel to the reflective light valve is 24 degrees or more,
The rotation angle of the illumination optical system with respect to a plane perpendicular to the reflective light valve is 15 degrees or more.
The illumination optical system according to claim 1 or 2.
前記反射型ライトバルブは、DMDである、
請求項1乃至のいずれかに記載の照明光学系。
The reflective light valve is a DMD.
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3.
前記光源は、超高圧水銀ランプ、または、固体光源である、
請求項1乃至のいずれかに記載の照明光学系。
The light source is an ultra-high pressure mercury lamp or a solid light source,
The illumination optical system according to any one of claims 1 to 4.
反射型ライトバルブを有し、投射光学系から被投射面に向けて投射される光が通過する位置に配置されている防塵部材に対し前記光の入射角度が70度以上である画像表示装置に用いられる照明光学系であって、An image display apparatus having a reflection type light valve and having an incident angle of 70 degrees or more with respect to a dustproof member disposed at a position where light projected from a projection optical system toward a projection surface passes. An illumination optical system used,
前記照明光学系は、光の進行方向に沿って順に、多重反射により照度分布を均一にした光を照射するロッドインテグレータと、リレーレンズと、ミラーと、前記ミラーで反射する光の照度分布を変化させるコンデンサレンズと、を有し、The illumination optical system sequentially changes the illuminance distribution of the light reflected by the rod integrator, relay lens, mirror, and light that irradiates light with uniform illuminance distribution by multiple reflection along the light traveling direction. A condenser lens,
前記コンデンサレンズは、両凸形状の球面レンズであり、The condenser lens is a biconvex spherical lens,
前記コンデンサレンズにより集光される光は、前記ライトバルブの端部位置における前記光のスポット径をφ1とし、前記中心位置における前記光のスポット径をφ2としたとき、以下の条件式1The light condensed by the condenser lens has the following conditional expression 1 when the spot diameter of the light at the end position of the light valve is φ1 and the spot diameter of the light at the center position is φ2.
φ1/φ2<1φ1 / φ2 <1
を満たし、The filling,
前記照明光学系により照明される前記反射型ライトバルブ上の照度は、前記反射型ライトバルブの中心位置よりも端部位置で高いことを特徴とする照明光学系。An illumination optical system, wherein an illuminance on the reflective light valve illuminated by the illumination optical system is higher at an end position than a center position of the reflective light valve.
光源と、ロッドインテグレータと、リレーレンズと、ミラーと、コンデンサレンズと、反射型ライトバルブと、を有する照明光学系と、
前記反射型ライトバルブにおいて形成される画像を拡大投射する投射光学系と、
を有する画像表示装置であって、
前記照明光学系は、請求項1乃至のいずれかに記載の照明光学系である、
ことを特徴とする画像表示装置。
An illumination optical system having a light source, a rod integrator, a relay lens, a mirror, a condenser lens, and a reflective light valve;
A projection optical system for enlarging and projecting an image formed in the reflective light valve;
An image display apparatus which have a,
The illumination optical system is the illumination optical system according to any one of claims 1 to 5 .
An image display device characterized by that.
板状のカバーガラスからなる防塵部材を有し、前記カバーガラスは前記投射光学系から被投射面に向けて投射される光が通過する位置に配置され、前記カバーガラスに対し、前記光の入射角度が70度以上である、
請求項7記載の画像表示装置。

Has a dustproof member comprising a plate-like cover glass, the cover glass is disposed at a position where light is projected toward the projection surface from said projection optical system passes, with respect to the cover glass, the incident of the light The angle is 70 degrees or more,
The image display device according to claim 7.

JP2013254995A 2013-12-10 2013-12-10 Illumination optical system and image display device Active JP6299193B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013254995A JP6299193B2 (en) 2013-12-10 2013-12-10 Illumination optical system and image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013254995A JP6299193B2 (en) 2013-12-10 2013-12-10 Illumination optical system and image display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015114419A JP2015114419A (en) 2015-06-22
JP6299193B2 true JP6299193B2 (en) 2018-03-28

Family

ID=53528285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013254995A Active JP6299193B2 (en) 2013-12-10 2013-12-10 Illumination optical system and image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6299193B2 (en)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3589222B2 (en) * 1999-01-14 2004-11-17 セイコーエプソン株式会社 Illumination optical system and projection display device
JP2002169090A (en) * 2000-11-30 2002-06-14 Nitto Kogaku Kk Projecting lens system and projecting device
JP2004046026A (en) * 2002-07-16 2004-02-12 Minolta Co Ltd Projection type display device
JP4860124B2 (en) * 2004-07-23 2012-01-25 シャープ株式会社 Projection display
JP2007060118A (en) * 2005-08-23 2007-03-08 Casio Comput Co Ltd Projector and projection control method
JP2007279521A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Sharp Corp Illuminating device and projection type image display device
JP6007478B2 (en) * 2011-11-02 2016-10-12 株式会社リコー Image display device
JP5720586B2 (en) * 2012-01-19 2015-05-20 コニカミノルタ株式会社 Image projector

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015114419A (en) 2015-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6172431B2 (en) Projection optical system
US9983394B2 (en) Projection optical system and image display apparatus
JP5849613B2 (en) Image display device
JP3904597B2 (en) Projection display
US8901473B2 (en) Projection optical system having an aperture to limit quantity of light to a refractive optical system, and image display device using the same
JP5963057B2 (en) Projection optical system and image projection apparatus
JP5648616B2 (en) Image display device
JP2006292900A (en) Projection optical unit and projection type image display apparatus using the same
JP6221266B2 (en) Projection optical system and image display device
JP5691962B2 (en) Image display device
US9690179B2 (en) Illumination unit and image display device incorporating same
JP2007011154A (en) Screen and image display device using the same
JP6610852B2 (en) Image display device
JP2010197495A (en) Projection optical system and image display
JP6299193B2 (en) Illumination optical system and image display device
JP6249005B2 (en) Projection optical system and image display device
JP5975089B2 (en) Projection optical system and image display device
JP4063782B2 (en) Illumination optical system and projection display device
JP6422015B2 (en) Image display device
JP2015228006A (en) Image display device
JP2016186659A (en) Projection optical system and image display device
JP2011175277A (en) Projection optical unit and projection image display device using the same
JP6037185B2 (en) Projection optical system and image display device
JP2008241768A (en) Projection type display device
JP2015059940A (en) Illumination device and image display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170906

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170928

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171122

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180130

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180212

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6299193

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151