KR100707552B1

KR100707552B1 - 프로젝터

Info

Publication number: KR100707552B1
Application number: KR1020057021291A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 이토
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2007-04-13
Also published as: EP1280002A1; US20030058410A1; JP3900818B2; EP1280002B1; KR20020071007A; CN1191494C; JP2002139793A; US6575578B2; EP1280002A4; CN1394295A; KR20050111651A; DE60138276D1; TW508475B; WO2002037180A1

Abstract

스크린은, y z 평면에 대략 평행하게 배치된다. 제 1 미러의 반사면은, y z 평면에 대략 수직으로, 또한, x y 평면에 대하여 대략 45°경사져서 배치된다. 적어도 전기 광학 장치와 색 합성 수단과 투사 렌즈는, x y 평면을 따라서 배치되고, 또한, 색 합성 광학계로부터 사출되는 화상광의 중심이, x y 평면과 평행과 평행하고, 또한 y 축에 대하여 α°경사져 제 1 미러에 입사하도록 배치된다. 제 2 미러는, 제 1 미러로부터의 반사광인 화상광이 제 2 미러에서 다시 반사되고, 그 화상광의 중심이 상기 스크린의 대략 중심에 대략 수직인 상태로 입사하도록, x z 평면에 대략 수직으로, 또한, y z 평면에 대하여, 대략 45°보다도 α/2°만큼 작은 경사로 배치된다. 프로젝터를 구성하는 광학계의 위치 조정이 용이하고, 또한, 장치의 소형화를 도모한다.

Description

프로젝터{PROJECTOR}

도 1은 본 발명의 일실시예로서의 리어 프로젝터의 개략 구성을 도시하는 사시도,

도 2는 프로젝션부(PJ)의 광학계의 개략 구성을 도시하는 평면도,

도 3은 크로스 다이크로익(cross-dichroic) 프리즘(500)과 각 색용의 라이트 밸브(light valve)(400R, 400G, 400B)를 도시하는 개략 사시도,

도 4는 프로젝션부(PJ)와 투사광 반사 미러(MR1, MR2)와 리어 스크린(SCR)의 배치 관계를 도시하는 설명도,

도 5는 반사형 액정 패널을 라이트 밸브로서 이용한 프로젝션부(PJ')의 광학계의 개략 구성을 도시하는 평면도,

도 6은 제 1 투사광 반사 미러(MR1)를 투사 렌즈내에 배치한 예를 도시하는 설명도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 리어 프로젝터 PJ : 프로젝션부

MR1, MR2 : 투사광 반사 미러 SCR : 리어 스크린

100 : 조명 광학계 200 : 색광 분리 광학계

300 : 릴레이 광학계 400R, 400G, 400B : 라이트 밸브

500 : 크로스 다이크로익 프리즘 600 : 투사 렌즈

본 발명은 컬러 화상을 투사하는 프로젝터(투사형 표시 장치)에 관한 것이다.

대형 화면을 가진 표시 장치로서, 스크린 상에 화상을 확대 투사하는 프로젝터가 다수 이용되고 있다. 프로젝터에는 투사광을 반사형의 스크린 상에 투사하는 프론트(front)형 프로젝터와, 투사광을 투과형의 스크린 상에 투사하는 리어(rear)형 프로젝터가 알려져 있다. 리어형 프로젝터로서는, 예를 들어, 일본 특허 공개 공보 제 10-307332 호에 기재된 예에 기술되어 있다.

리어형 프로젝터는, 화상을 투사하는 투사기로부터 사출된 투사광을 복수의 미러로 반사하여 스크린 상에 투사한다. 복수의 미러 중, 투사광을 스크린을 향해 반사하는 미러는, 스크린에 대하여 45°보다 작은 경사로 되도록 배치되는 경우가 많고, 스크린으로부터 그 미러까지의 깊이를 적게 함으로써, 리어형 프로젝터의 소형화가 도모된다.

상술한 바와 같이, 투사광을 스크린을 향해 반사하는 미러를 배치한 경우, 스크린 상에 투사되는 화상의 회전을 보정하기 위해서, 투사기를 스크린에 수직인 평면에 대하여 경사지도록 배치할 필요가 있다. 이 때문에, 미러의 경사에 따라 투사기를 경사지게 하여 배치하는 경우, 프로젝터를 구성하는 광학계의 위치 조정이 어렵다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 종래 기술에 있어서의 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 프로젝터를 구성하는 광학계의 위치 조정을 용이하게 할 수 있고, 또한 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서, 본 발명의 프로젝터는, 3개의 색 성분 화상을 형성하기 위한 3개의 전기 광학 장치와, 상기 3개의 색 성분 화상을 합성하여 컬러 화상을 형성하기 위한 색 합성 광학계와, 상기 색 합성 광학계에 의해 형성된 컬러 화상을 투사하는 투사 렌즈와, 상기 컬러 화상이 투사되는 스크린과, 상기 투사 렌즈의 광의 입사면으로부터 상기 스크린의 광의 입사면까지의 경로 도중에 배치되고, 상기 색 합성 광학계로부터 사출되는 상기 컬러 화상을 나타내는 화상광을 순차 반사하는 제 1 및 제 2 미러를 구비하고, 상호 직교하는 3개의 축을 x, y, z 축으로 할 때에, 상기 스크린은, y z 평면에 대략 평행하게 배치되어 있고, 상기 색 합성 광학계는, 대략 X 자 형태로 배치된 2 종류의 다이크로익(dichroic) 면을 갖고, 상기 2 종류의 다이크로익 면에 의한 교선이 z 축에 대략 평행하도록 배치되어 있고, 상기 전기 광학 장치의 각각은, 대략 직사각형의 화상 형성 영역을 갖고, 상기 화상 형성 영역의 가로 길이 길이의 방향이 상기 교선의 방향에 일치하도록, 상기 색 합성 광학계의 상기 교선과 평행한 3개의 입사면 중, 각각에 대응하는 입사면에 대향하여 배치되어 있고, 상기 제 1 미러의 반사면은, y z 평면에 대략 수직으로, 또한, x y 평면에 대하여 대략 45° 경사지게 배치되어 있고, 적어도 상기 전기 광학 장치와 상기 색 합성 광학계와 상기 투사 렌즈는, x y 평면을 따라서 배치되고, 또한, 상기 색 합성 광학계로부터 사출되는 상기 화상광의 중심이, x y 평면과 평행하고, 또한, y 축에 대하여 α° 경사져서 상기 제 1 미러에 입사하도록 배치되어 있고, 상기 제 1 미러로부터의 반사광인 화상광이 상기 제 2 미러로 다시 반사되고, 그 화상광의 중심이 상기 스크린의 대략 중심에 대략 수직인 상태로 입사하도록, 상기 제 2 미러는 xz 평면에 대략 수직으로, 또한, y z 평면에 대하여, 대략 45° 보다도 α/2° 만큼 적은 경사로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 프로젝터는, 제 1 미러로부터의 화상광을 반사하여 스크린에 입사시키는 제 2 미러를 xz 평면에 대략 수직으로, 또한, y z 평면에 대하여 대략 45° 보다도 α/2 만큼 작은 경사로 배치할 수 있으므로, 스크린으로부터 제 2 미러까지의 깊이를 작게 할 수 있다. 이것에 의해 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 적어도 전기 광학 장치와 색 합성 광학계와 투사 렌즈가, 스크린에 대략 수직인 평면(예컨대, 수평면)을 따라서 배치되어 있으므로, 이들의 광학 요소의 배치나, 배치에 따른 위치 조정 등을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 프로젝 터에 있어서는, 프로젝터를 구성하는 광학계의 배치를 용이하게 하고, 또한, 장치의 소형화를 도모할 수 있다.

상기 프로젝터에 있어서, 상기 제 1 미러는, 상기 투사 렌즈와 일체적으로 배치되는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 제 1 미러의 배치 스페이스를 삭감하는 것이 가능하므로, 장치의 소형화가 가능하다. 또한, 「일체적으로로 배치된다」는 것은, 투사 렌즈의 입사면 또는 사출면 근처에 조합되어 일체적으로 배치되는 경우 뿐만 아니라, 투사 렌즈의 내부에 배치되는 경우도 포함한다.

여기서, 상기 제 1 미러는, 전(全)반사 프리즘에 의해 구성되는 것이 바람직하다.

이렇게 하면, 제 1 미러의 반사율을 높일 수 있고, 밝은 투사 화상을 용이하게 실현할 수 있다.

본 발명의 실시 형태를 실시예에 기초하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일실시예로서의 리어 프로젝터(배면 투사형 표시 장치)의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. x, y, z는, 상호 직교하는 3축을 나타낸다.

그 리어 프로젝터(10)는, 프로젝션부(PJ)와, 2개의 투사광 반사 미러(MR1, MR2)와, 리어 스크린(SCR)을 구비하고 있다. 프로젝션부(PJ)로부터 사출된 투사광은, 제 1 및 제 2 투사광 반사 미러(MR1, MR2)에서 반사되어, 리어 스크린(SCR) 상에 투사 화상을 형성한다.

또한, 프로젝션부(PJ)와, 제 1 및 제 2 투사광 반사 미러(MR1, MR2)와, 리어 스크린(SCR)의 배치 관계에 대해서는 후술한다.

A. 프로젝션부(PJ) :

도 2는, 프로젝션부(PJ)의 광학계의 개략 구성을 도시하는 평면도이다. u, v, t은, 상호 직교하는 3축을 나타낸다. 프로젝션부(PJ)는, 조명 광학계(100)와, 색광 분리 광학계(200)와, 릴레이 광학계(300)와, 3개의 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)와, 크로스 다이크로익 프리즘(500)과, 투사 렌즈(600)를 구비하고 있다.

각 구성 요소는, 크로스 다이크로익 프리즘(500)을 중심으로 uv 평면을 따라서 배치되어 있다.

조명 광학계(100)는, 광원(110)과, 인티그레이터(integrator) 광학계(120)와, 조명광 반사 미러(130)를 구비하고 있다. 광원(110)으로부터 사출된 광은, 인티그레이터 광학계(120)를 통하여, 조명 대상인 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)를 균일하게 조명한다. 조명광 반사 미러(130)는, 인티그레이터 광학계(120)로부터 사출되는 조명광을 색광 분리 광학계(200)의 방향으로 반사하는 기능을 갖고 있다. 이 조명광 반사 미러(130)는, 인티그레이터 광학계(120)내의 광로 중에 배치되는 경우도 있다. 또한, 조명광 반사 미러(130)는, 광원(110) 및 인티그레이터 광학계(120)의 배치 구조에 따라 생략하는 것도 가능하다. 편광 변환 광학계(140)는, 비편광인 광을 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)에서 이용 가능한 편광 방향을 갖는 편광 광으로 변환하는 기능을 갖고 있다.

색광 분리 광학계(200)는, 2개의 다이크로익 미러(210, 220)와, 반사 미러(230)를 구비하고, 조명 광학계(100)로부터 사출되는 조명광을, 각각 상이한 파장 영역의 3개의 색광으로 분리하는 기능을 갖고 있다.

제 1 다이크로익 미러(210)는, 적색광(R광)을 투과시킴과 동시에, 투과된 색광보다도 단파장 측의 색광(녹색광(G광)) 및 청색광(B광)을 반사한다. 제 1 다이크로익 미러(210)를 투과한 R광은, 반사 미러(230)에서 반사되고, 필드 렌즈(field lens)(240)를 통하여 R용의 라이트 밸브(400R)로 입사한다.

제 1 다이크로익 미러(210)에서 반사된 G광과 B광 중, G광은 제 2 다이크로익 미러(220)에 의해서 반사되고, 필드 렌즈(250)를 통하여 G용의 라이트 밸브(400G)에 입사한다. 한편, B광은, 제 2 다이크로익 미러(220)를 투과하고, 릴레이(relay) 광학계(300), 즉, 입사측 렌즈(310), 제 1 릴레이 반사 미러(320), 릴레이 렌즈(330), 제 2 릴레이 반사 미러(340), 및 사출측 렌즈(350)를 통하여 B용의 라이트 밸브(400B)에 입사한다. 여기서, B광에 릴레이 광학계(300)이 이용되는 것은, B광의 광로의 길이가 다른 색광의 광로의 길이보다도 길기 때문에, 광의 확산 등에 의한 광의 이용 효율의 저하를 방지하기 때문이다.

각 색용의 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)는, 각각에 입사된 색광을 대응하는 색 신호(화상 정보)에 따라 변조하고, 변조광을 투과광으로서 사출한다. 이와 같은 투과형의 라이트 밸브로서는, 투과형의 액정 패널을 한 쌍의 편광판 사이에 배치한 것이 이용된다. 이 때에, 한 쌍의 편광판은, 각 투과형의 액정 패널에 부착해도 좋지만, 다른 광학 요소에 부착하는 등, 투과형의 액정 패널로부터 분리하 여 설치해도 좋다. 또한, 이들 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)가 본 발명의 전기 광학 장치에 상당하고, 각 색의 변조광에 의해서 표시되는 화상이, 컬러 화상을 구성하는 각 색의 색 성분 화상에 상당한다.

도 3은, 크로스 다이크로익 프리즘(500)과 각 색용의 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)를 도시하는 개략 사시도이다. 크로스 다이크로익 프리즘(500)은, 제 1 다이크로익 면(510)과 제 2 다이크로익 면(520)이 교차하는 교선(530)이 uv 평면에 대하여 수직으로 되도록 배치되어 있다. 또한, 4개의 측면(550, 560, 570, 580) 중, 제 1 측면, 즉, 사출면(550) 및 제 2 측면(560)이 ut 평면과 평행하고, 제 3 및 제 4 측면(570, 580)이 vt 평면과 평행으로 되도록 배치되어 있다. 제 2 내지 제 4 측면(560, 570, 580)에는, 각각 대응하는 색 용의 라이트 밸브(400G, 400B, 400R)가 배치되어 있다. 이들 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)는, 대략 직사각형의 화상 형성 영역(광조사면)의 가로 길이의 방향(가로 길이 방향)(1s)이 교선(530)의 방향(교선 방향), 즉, t 방향에 일치하도록 세로로 길게 배치되어 있다. 이하, 이와 같은 배치를 「세로 배치」라고 부르는 경우도 있다. 또한, 화상 형성 영역(광조사면)의 단변의 방향(단변 방향)(ss)은, 교선(530)의 방향(교선 방향), 즉, t 방향으로 직교하도록 배치되어 있다.

R 용의 라이트 밸브(400R)로부터 사출된 R 광은, 제 1 다이크로익 면(510)에 반사되어 사출면(550)으로부터 사출된다. 또한, B 용의 라이트 밸브(400B)로부터 사출된 B 광은, 제 2 다이크로익 면(520)에서 반사되어 사출면(550)으로부터 사출된다. 또한, G 용의 라이트 밸브(400G)로부터 사출된 G 광은, 제 1 다이크로익 면 (510) 및 제 2 다이크로익 면(520)을 투과하여 사출면(550)으로부터 사출된다. 이것에 의해, 각 색 용의 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)에 있어서 변조된 3 색의 변조광은, 크로스 다이크로익 프리즘(500)에서 합성된다. 합성된 변조광이 나타내는 컬러 화상은, 투사 렌즈(600)에 의해서 투사된다. 단, 크로스 다이크로익 프리즘(500)에서 합성된 컬러 화상의 방향은, 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)의 세로 길이 배치에 대응하여 + u 또는 - u 방향을 향한 가로 방향의 화상이 된다. 또한, 컬러 화상을 나타내는 화상광은, 투사 렌즈(600)로부터 + v 방향으로 사출된다.

도 2에 도시된 바와 같은 프로젝터의 각 부의 구성 및 기능에 대해서는, 예컨대, 본원 출원인에 의해서 개시된 특허 공개 공보 제 10-177151 호나 특허 공개 공보 제 10-186548 호에 상술되어 있으므로, 본 명세서에 있어서 상세한 설명은 생략한다. 또한, 색 합성 광학계로서는, 프리즘 상에 다이크로익 면을 형성하여 이루어지는 크로스 다이크로익 프리즘 대신에, 투명 평판 상에 다이크로익 면을 형성하여 이루어지는 크로스 다이크로익 미러를 이용하는 것도 가능하다.

B. 프로젝션부(PJ)와, 투사광 반사 미러(MR1, MR2)와, 리어 스크린(SCR)의 배치 관계 :

도 4는, 프로젝션부(PJ)와, 투사광 반사 미러(MR1, MR2)와, 리어 스크린(SCR)의 배치 관계를 도시하는 설명도이다. 도 4a 내지 도 4c는, 리어 프로젝터(10)의 배면도, 좌측면도, 평면도를 도시하고 있다. 또한, 이하에서는, 설명을 용이하게 하기 위해서, 화상광의 중심의 방향을 화상광의 방향으로서 설명한다.

리어 스크린(SCR)은, y z 평면과 대략 평행으로 되도록 배치되어 있다. 프로젝션부(PJ)는, 그 케이싱(casing)(PJC)의 저부가 x y 평면과 평행하도록 배치되어 있다. 또한, 도 2에 도시된 프로젝션부(PJ)의 각 구성 요소는, 케이싱(PJC)의 저부와 평행한 평면을 따라서 케이싱(PJC)내에 배치되어 있다.

단, 프로젝션부(PJ)는, 프로젝션부(PJ)로부터 사출되는 투사광(도 4에서는 일점 쇄선으로 도시)이, 도 4a 및 도 4c에 도시된 바와 같이, x y 평면과 평행하고, 또한, y 축에 대하여 α도 경사져서 제 1 투사광 반사 미러(MR1)에 입사하도록 배치되어 있다. 따라서, 도 2의 u 축은 x 축에 대하여, 또한, 도 2의 v 축은 y 축에 대하여, 각각 α도 경사진다. 또한, 도 2의 t 축은 z 축과 평행하다.

도 1의 투사광 반사 미러(MR1)는, 도 4a에 도시된 바와 같이, y z 평면에 대략 수직으로, 또한, x y 평면에 대하여 대략 45° 경사져서 배치되어 있다.

도 2의 투사광 반사 미러(MR2)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, xz 평면에 대략 수직으로, 또한, y z 평면에 대하여 대략 45°보다도 α/2° 만큼 작은 θ(=45-α/2)도로 경사져서 배치되어 있다. 여기서, θ는 0보다도 크게 할 필요가 있기 때문에, α는 0보다도 크고 90보다도 작은 값으로 된다.

또한, 제 1 투사광 반사 미러(MR1)와 제 2 투사광 반사 미러(MR2)의 배치 관계는, 각각의 반사면에 있어서의 법선이 서로 교차하지 않는 비틀린 위치에 배치되어 있다고 말할 수 있다.

프로젝션부(PJ)로부터 사출된 투사광은, 제 1 투사광 반사 미러(MR1)에서 반사되고, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, xz 평면과 평행하게, 또한, z 축에 대하여 α도 경사진 상태로 제 2 투사광 반사 미러(MR2)에 입사한다. 또한, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)에서 반사된 투사광은, 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, x 축에 평핸한 상태로 리어 스크린(SCR)에 입사한다.

이상과 같이 배치된 프로젝션부(PJ)와 2개의 투사광 반사 미러(MR1, MR2)에 의해서, 프로젝션부(PJ)로부터의 투사광은, 제 1 투사광 반사 미러(MR1) 및 제 2 투사광 반사 미러(MR2)에서 반사되어 리어 스크린(SCR)에 입사한다.

여기서, 2개의 투사광 반사 미러(MR1, MR2)는, 프로젝션부(PJ)로부터 투사되는 화상의 화면내에 있어서의 가로 길이의 방향을, 리어 스크린(SCR)에 투사되는 화상의 화면내에 있어서의 가로 길이의 방향과 일치시키도록, 화상을 90도 회전시킨다. 그 결과, 도 1에 도시된 바와 같이, 프로젝션부(PJ)로부터 투사되는 가로 방향의 화살표 화상은, 비틀린 위치에 배치된 2개의 투사광 반사 미러(MR1, MR2)에 의해서, 위 방향의 화살표 도형으로 되도록 회전되어, 리어 스크린(SCR) 상에 투사된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 리어 프로젝터(10)에 있어서는, 프로젝션부(PJ)에 있어서의 3개의 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)의 화상 형성 영역의 가로 길이 방향을 크로스 다이크로익 프리즘(500)의 교선(530)의 방향과 일치시킨 구성 그대로, 프로젝션부(PJ)를 구성하는 광학계의 각 구성 요소를, 리어 스크린(SCR)에 수직인 평면(x y 평면) 방향을 따라서 배치하면서, 일반적인 가로 길이의 화상을 투사 표시할 수가 있다.

또한, 본 실시예의 리어 프로젝터(10)는, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)의 y z 평면에 대한 경사 θ를 대략 45°보다도 (α/2)도 만큼 작게 하는 것이 가능하다. 즉, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)를 x y 평면에 대하여 45° 보다도 세워서 배치하는 것이 가능하기 때문에, 리어 스크린(SCR)으로부터 제 2 투사광 반사 미러(MR2)까지의 깊이를 작게 하는 것이 가능하다.

따라서, 리어 프로젝터를 구성하는 광학계의 배치나, 배치에 따른 위치 조정을 용이하게 하는 것이 가능하고, 또한, 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예의 리어 프로젝터(10)에서는, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)로부터의 화상광을 스크린(SCR)에 대하여 대략 수직으로 입사시키는 구성으로 하고 있지만, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)로부터의 화상광이 스크린(SCR)에 대하여 경사져 입사(예컨대, 도 4b에 있어서 화상광의 방향이 x 축과 교차)하는 구성으로 하여도 좋고, 이와 같은 형태의 구성을 갖는 리어 프로젝터에 대하여도 본 발명의 내용을 적용하는 것이 가능하다. 그 경우에는, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)를 더욱 세운 상태로 배치할 수 있기 때문에, 리어 프로젝터 보다도 더욱 박형화를 실현하는 것이 가능하다.

또한, 이상 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 투사광 반사 미러(MR1)가 본 발명의 제 1 미러에 상당하고, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)는 본 발명의 제 2 미러에 상당한다.

C. 변형예 :

또한, 본 발명은 상기 실시예나 실시 형태로 제한되지 않고, 그 요지를 벗어 나지 않는 범위에서 여러 형태로 실시하는 것이 가능하고, 예컨대 다음과 같은 변형도 가능하다.

(1) 상기 실시예에서는, 투과형의 액정 패널을 라이트 밸브로서 적용한 프로젝션부(PJ)를 이용한 경우를 예로 설명하고 있지만, 반사형의 액정 패널을 적용한 프로젝터를 이용한 것도 가능하다.

도 5는, 반사형 액정 패널을 라이트 밸브로서 이용한 프로젝션부(PJ')의 광학계의 개략 구성을 도시하는 평면도이다. 프로젝션부(PJ')는, 조명 광학계(100)와, 색광 분리 광학계(200')와, 릴레이 광학계(300')와, 편광 빔 스플릿터(splitter) (700R, 700G, 700B)와, 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')와, 크로스 다이크로익 프리즘(500)과, 투사 렌즈(600)를 구비하고 있다. 각 구성 요소는, 크로스 다이크로익 프리즘(500)을 중심으로 u v 평면을 따라서 배치되어 있다.

조명 광학계(100)로부터 사출되는 광은, 색광 분리 광학계(200')에 입사하여 3개의 색광으로 분리된다. 제 1 다이크로익 미러(210')는, B 광을 반사시킴과 동시에, B 광보다도 장파장 측의 색광(G 광 및 R 광)을 반사한다. 제 1 다이크로익 미러(210')를 투과한 G 광 및 R 광 중, R 광은, 제 2 다이크로익 미러(220')도 투과하고, 필드 렌즈(240)를 통하여 R 용의 편광 빔 스플릿터(700R)에 입사한다. G 광은, 제 2 다이크로익 미러(220')에 의해서 반사되고, 필드 렌즈(250)를 통하여 G 용의 편광 빔 스플릿터(700G)에 입사한다.

제 1 다이크로익 미러(210')에서 반사된 B 광은, 릴레이 광학계(300'), 즉 입사측 렌즈(310), 릴레이 반사 미러(320), 릴레이 렌즈(330)를 지나고, 또한 사출 측 렌즈(350)를 지나서 B 용의 편광 빔 스플릿터(700B)에 입사한다.

각 색 용의 편광 빔 스플릿터(700R, 700G, 700B)에 입사된 각 색광은, 대응하는 편광 빔 스플릿터(700R, 700G, 700B)의 편광 분리면(710R, 710G, 710B)에서 2 종류의 편광광(s 편광광과 p 편광광)으로 분리된다. 각 색 용의 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')는, 대응하는 편광 빔 스플릿터(700R, 700G, 700B)로부터 사출되는 어느 하나의 편광광의 광축 상에 배치되어 있다. 도면의 예에서는, 각 편광 빔 스플릿터(700R, 700G, 700B)의 편광 분리면(710R, 710G, 710B)이 s 편광광을 반사하여 p 편광광을 투과하는 구성으로 하고, 각 색 용의 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')는 s 편광광의 광축 상에 배치되어 있다. 따라서, s 편광광의 각 색광이 대응하는 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')에 조명광으로서 입사한다.

각 색 용의 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')는, 조명광으로서 입사한 편광광을, 각각 대응하는 색 신호(화상 정보)에 따라서 변조하고, 편광 상태를 변경하여 사출한다. 이와 같은 반사형의 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')로서는, 반사형의 액정 패널이 이용된다.

또한, 각 색의 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')는, 상기 실시예의 각 색의 라이트 밸브(400R, 400G, 400B)와 마찬가지로 세로 길이 배치되어 있다.

각 색 용의 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')로부터 사출되는 광은, 대응하는 각 색의 편광 빔 스플릿터(700R, 700G, 700B)에 재입사한다. 재입사된 각 색광은, 변조된 광(p 편광광)과, 변조되지 않은 광(s 편광광)을 포함한 혼합광이다. 따라서, 각 색의 사출광 중에서, 변조광 만이 대응하는 편광 빔 스플릿터(700R, 700G, 700B)의 편광 분리면(710R, 710G, 710B)을 투과하여 크로스 다이크로익 프리즘(500)에 입사한다.

크로스 다이크로익 프리즘(500)에 입사한 각 색광은 합성되어 컬러 화상을 형성하고, 투사 렌즈(600)에 의해서 투사 표시된다. 단, 크로스 다이크로익 프리즘(500)에서 합성된 커러 화상의 방향은, 각 색용의 라이트 밸브(400R', 400G', 400B')의 세로 길이 배치에 대응하여 + u 또는 - u 방향을 향하는 가로 방향의 화상이다.

(2) 통상, 투사 렌즈는 기능 분담을 목적으로 하여 복수의 렌즈군으로부터 구성되고, 그들 렌즈군 사이에는 렌즈가 배치되지 않은 공간이 존재한다. 이 점을 고려하여, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)를 투사 렌즈(600)의 사출면 또는 투사면 또는 그 내부에 일체적으로 배치할 수 있다. 도 6은, 제 2 투사광 반사 미러(MR2)를 투사 렌즈내에 배치한 예를 도시하는 설명도이다.

이 투사 렌즈(600')는, 3개의 부분 렌즈(611, 612, 613) 중, 제 2 부분 렌즈(612)와, 제 3 부분 렌즈(613)와의 사이에, 제 1 투사광 반사 미러(MR1)를 배치한 구성을 갖고 있다. 여기서, 투사 렌즈(600')에 입사한 광은 제 1 부분 렌즈(611)로부터 제 3 부분 렌즈(613)의 방향으로 진행한다. 제 1 투사광 반사 미러(MR1)는, 도 6c에 도시된 바와 같이, y z 평면에 대략 수직으로, 또한, x y 평면에 대하여 대략 45° 경사져 배치되어 있다. 제 1 및 제 2 부분 렌즈(611, 612)의 광축(도 6에서 일점 쇄선으로 표시)은, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이, x y 평면과 평행하고, 또한, y 축에 대하여 α도 경사져서 제 1 투사광 반사 미러(MR1)의 반사 면의 중심을 지나도록 배치되어 있다. 제 3 부분 렌즈(613)의 광축(도 6에서 이점 쇄선으로 표시)은, 도 6a 및 도 6c에 도시된 바와 같이, xz 평면과 평행하고, 또한, z 축에 대하여 α도 경사져서 제 1 투사광 반사 미러(MR1)의 반사면의 중심을 지나도록 배치되어 있다.

이와 같은 투사 렌즈(600')를 이용하면, 제 1 투사광 반사 미러(MR1)의 배치 스페이스를 삭감하는 것이 가능하기 때문에, 리어 프로젝터의 소형화를 또한 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 투사 렌즈내에 제 1 투사광 반사 미러(MR1)를 배치하는 경우, 그 투사광 반사 미러를 전반사 프리즘에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 전반사 프리즘을 채용하면 미러 부분에 있어서의 반사율을 높일 수 있으므로, 밝은 투사 화상을 실현하는 것이 가능하다.

또한, 제 1 투사광 반사 미러(MR1)를, 제 1 부분 렌즈(611)와, 제 2 부분 렌즈(612)의 사이에 배치하도록 하여도 좋다. 또한, 투사 렌즈(600')는, 3개의 부분 렌즈를 갖는 경우를 예로서 설명하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 여러 투사 렌즈를 이용하는 것이 가능하다. 즉, 제 1 투사광 반사 미러(MR1)는, 투사 렌즈내의 어느 한 위치에 배치되도록 하면 좋다.

또한, 제 1 투사광 반사 미러(MR1)는, 반드시, 투사 렌즈내에 배치될 필요는 없고, 제 1 부분 렌즈(611)의 입사면측 또는 제 3 부분 렌즈(613)의 사출면측에 투사 렌즈와 일체적으로 배치되도록 하여도 좋다.

본 발명에 의하면, 프로젝터에 있어 프로젝터를 구성하는 광학계의 위치 조정을 용이하게 할 수 있고, 또한 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 할 수 있다.

Claims

프로젝터(Projector)로서,

광을 사출하는 광원과, 3개의 색성분 화상을 형성하기 위한 3개의 전기 광학 장치와, 상기 광원으로부터의 광으로 상기 전기 광학 장치를 균일하게 조명하는 인티그레이터 광학계와, 상기 3개의 색성분 화상을 합성하여 컬러 화상을 형성하기 위한 색합성 광학계와, 상기 색합성 광학계에 의해 형성된 컬러 화상을 투사하는 투사 렌즈를 구비하는 프로젝션부와,

상기 컬러 화상이 투사되는 스크린과,

상기 투사 렌즈의 광 입사면으로부터 상기 스크린의 광 입사면까지의 경로중에 배치되고, 상기 색합성 광학계로부터 사출되는 상기 컬러 화상을 나타내는 화상 광을 순차 반사하는 제 1 및 제 2 미러

를 구비하되,

서로 직교하는 3개의 축을 x, y, z 축이라고 했을 때,

상기 스크린은 yz 평면에 대략 평행하게 배치되고,

상기 프로젝션부의 케이싱 저부는 x, y 평면에 대략 평행하고,

상기 광원과, 상기 전기 광학 장치와, 상기 인티그레이터 광학계와, 색합성 광학계와, 상기 투사 렌즈는 상기 프로젝션부의 케이싱 저부에 대략 평행한 평면을 따라 배치되며,

상기 색합성 광학계는, 대략 x자 형상으로 배치된 2종류의 다이크로익면을 갖고, 상기 2종류의 다이크로익면에 의한 교선이 z축에 대략 평행하게 되도록 배치되고,

상기 각 전기 광학 장치는 대략 직사각형의 화상 형성 영역을 갖고, 상기 화상 형성 영역의 긴변 방향이 상기 교선 방향에 일치하도록, 상기 색합성 광학계의 상기 교선에 평행한 3개의 입사면 중 각각에 대응하는 입사면에 대향하여 배치되며,

상기 제 1 미러의 반사면은, yz 평면에 대략 수직이고, 또한, xy 평면에 대하여 대략 45°경사로 배치되고,

적어도 상기 전기 광학 장치와 상기 색합성 광학계와 상기 투사 렌즈는 xy 평면을 따라 배치됨과 아울러, 상기 색합성 광학계로부터 사출되는 상기 화상 광의 중심은 xy 평면에 평행하고, 또한, y 축에 대하여 α°경사로 상기 제 1 미러에 입사하도록 배치되며,

상기 제 1 미러로부터의 반사광인 화상 광이 상기 제 2 미러에 의해 다시 반사되고, 그 화상 광의 중심이 상기 스크린의 대략 중심에 대략 수직인 형태로 입사하도록, 상기 제 2 미러는 xz 평면에 대략 수직이고, 또한, yz 평면에 대하여, 대략 45°보다 (α/2)°만큼 작은 경사로 배치되어 있는

프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 미러는 상기 투사 렌즈와 일체로 배치되는 프로젝터.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 미러는 전반사 프리즘에 의해 구성되는 프로젝터.