KR20040084702A

KR20040084702A - 프로젝터

Info

Publication number: KR20040084702A
Application number: KR1020040019539A
Authority: KR
Inventors: 가라사와조지
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-10-06
Also published as: EP1469684A2; US7172293B2; JP2004287202A; CN1532625A; TWI241452B; TW200424737A; US20060007399A1; US20040212782A1; EP1469684A3; CN100460992C

Abstract

조립이나 설치가 간이하고 염가인 투사 광학계로 이루어지는, 고밀도이며 박형인 리어프로젝터 등의 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

투사 광학계(25)에 의해서 스크린(14) 상에 투사되는 투사광(PL)은 스크린(14)의 길이 방향에 따른 편광 방위를 갖는 직선 편광이다. 이에 따라, 스크린(14)의 좌우 양단부에서도 이면에서의 반사율이 낮게 유지되어, 스크린(14)을 투과할 때의 조명광의 광량 손실을 저감할 수 있다.

즉, 스크린(14)에 투사되는 화상의 밝기의 균일성을 유지하면서 고휘도화를 달성할 수 있다.

Description

프로젝터{PROJECTOR}

본 발명은 액정 표시 패널 밖의 공간광 변조 장치를 이용하여 화상을 투사하는 프로젝터에 관한 것이다.

종래의 배면 투사형 프로젝터에서는 스크린의 후방 하부에 배치된 투사 광학계로부터 사출된 이미지 광을, 광로 확보용 1 이상의 평면 미러에 의해 반사시키면서, 최종적으로 전방으로 다시 반사시켜 스크린에 투사함으로써, 리어프로젝터의 안치수를 얇게 하는 방식이 주류로 되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 등 참조).

이에 대하여, 투사 광학계를 광축이 다른 복수의 요철면 미러로 구성함으로써, 높은 확대율의 경사 투사를 가능하게 하는 투사 표시 장치가 제안되어 있다(특허 문헌2). 이 투사 표시 장치로서는, 높은 확대율과 경사 투사에 의해서 장치를 박형으로 할 수 있다.

(특허 문헌 1)

일본국 특허 공개 평성 제5-66482호 공보

(특허 문헌 2)

일본국 특허 공개 2001-255462호 공보

전자의 평면미러를 이용하는 방법에 의하면, 비교적 박형인 리어프로젝터를 제공할 수 있지만, 왜곡이 발생하여 리어프로젝터의 높이를 크게 해 버린다. 또한, 비교적 큰 평면 미러에 의해서 리어프로젝터의 중량이 증가하는 것뿐만 아니라, 평면 미러를 조립함에 따라 실제 프로젝터로서는 투사 광학계나 평면 미러의 위치 어긋남을 조정하기 위한 기구를 특별히 마련할 필요가 생겨서, 조정 공정의 증대 나아가서는 비용 증대를 초래한다.

한편, 후자와 같이 복수의 요철면 미러로 이루어지는 투사 광학계를 이용하는 방법에 의하면, 장치를 박형으로 유지하여 투사되는 화상을 비교적 고밀도로 할 수 있어서 평면미러를 조립하는 경우의 조정이 불필요하게 되지만, 투사 광학계 자체의 조립이나 조정이 곤란하게 되어, 결과적으로 리어프로젝터의 비용 증대를 초래한다.

그래서, 본 발명은 조립이나 설치가 간이하고, 염가인 투사 광학계로 이루어져서, 고밀도의 투사가 가능한 박형의 리어프로젝터 등의 프로젝터(투사 장치)를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 관한 프로젝터는 조명광을 사출하는 조명 장치와, 조명 장치부터의 조명광에 의해서 조명되는 공간광 변조 장치와, 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광(image light)을 투사하는 투사 광학계와, 투사 광학계를 거친 이미지 광이 투사되는 평탄한 직사각형의 스크린과, 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을, 스크린의 짧은 변 방향을 제외한 소정 방향에 따른 편광 방위의 직선 편광으로서 당해 스크린에 입사시키는 편광 수단을 구비한다. 여기서, 「공간광 변조 장치」란, 예컨대, 액정 라이트 벌브로 대표되는 광 장치로 디지털 미러 장치 등을 포함하는 개념이다.

상기 프로젝터에는 편광 수단이 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을 스크린의 짧은 변 방향을 제외한 소정 방향에 따른 편광 방위의 직선 편광으로서 당해 스크린에 입사시키기 때문에, 스크린의 길이 방향 양단에 있어서도 반사율이 낮게 유지되어, 스크린을 투과할 때의 이미지 광의 광량 손실을 저감할 수 있다. 따라서, 예컨대 박형으로 투사 배율이 높은 배면 투사형 프로젝터에 적용한 경우에도, 화면 전체의 밝기의 균일성을 유지하면서 고휘도화를 도모할 수 있다.

상기 장치의 구체적인 형태로서는, 편광 수단이 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을 스크린의 길이 방향에 따른 편광 방위의 직선 편광으로서 해당 스크린에 입사시킨다. 이 경우, 스크린의 길이 방향의 양단에 있어서의 조명광의 광량 손실을 가장 저감할 수 있는 상태가 되어서, 전체적으로 비교적 휘도 얼룩이 적은 프로젝터를 제공할 수 있다.

또한, 상기 프로젝터의 구체적 실시예로서는, 스크린이 입사측에 배치된 프레넬 렌즈 부분과 사출측에 배치된 렌티큘러 렌즈 등의 확산 스크린 부분을 갖는 배면 투사형 스크린이다. 또한, 프레넬 렌즈 부분은 입사면이 평탄한 것으로 한다. 이 경우, 스크린의 입사측에 배치된 프레넬 렌즈 부분이 평탄한 이면으로의 입사각이 커지는 스크린에 있어서, 그 양단에서의 반사 손실을 저감할 수 있다.

또한, 상기 프로젝터의 별도의 구체적 실시예로서는, 편광 수단이 공간광 변조 장치의 사출측에 배치된 편광 필터를 포함한다. 이 경우, 공간광 변조 장치의 사출측에 편광 필터를 배치하기만 하는 간단한 구조로 할 수 있다. 또한, 공간광 변조 장치가 액정 라이트 벌브인 경우, 액정 라이트 벌브의 입사면 및 사출면에 편광 필터를 배치하지만, 그 중 사출측 편광 필터를 상기 편광 수단으로서 기능시키 도록 소정 방위로 배치하고, 또한 입사측 편광 필터 방위를 사출측 편광 필터에 대응해서 예컨대, 이에 대하여 90°회전시킨 상태로 배치한다.

또한, 상기 프로젝터의 별도의 구체적 실시예로서는, 투사 광학계가 한 쌍의 렌즈군의 사이에 반사 수단을 끼워 광로를 굴곡시키는 L자형 광학 유닛을 갖는다. 이 경우, 이 광학 유닛의 사출측 광축 방향에 관한 투사 광학계의 길이를 단축할 수 있고, 또한 광학 유닛의 측방으로 조명 장치 등의 광학 부품을 배치할 수 있다. 따라서, 예컨대 배면 투사형 스크린을 내장하는 프로젝터 등에 있어서 스크린에 거의 대향하는 비교적 큰 반사 미러 등을 케이싱체 내에 내장할 필요가 없어서, 경량으로 조립·제조가 간단하면서도, 안치수가 작은 박형의 프로젝터를 실현할 수 있다. 또, L 자형 광학 유닛은 종래의 렌즈계를 기본적으로 유용하면서 내부에 미러등의 반사 수단을 조립하기만 하는 간단한 구조로 할 수 있기 때문에, 광학 설계나 제조가 용이하다.

또한, 본 발명에 관한 별도의 프로젝터는 조명광을 사출하는 조명 장치와, 조명 장치로부터의 조명광에 의해서 조명되는 공간광 변조 장치와, 한 쌍의 렌즈군 사이에 반사 수단을 끼워 광로를 굴곡시키는 L자형 광학 유닛을 가지며, 또한 당해 광학 유닛을 거쳐서 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을 투사하는 투사 광학계와, 투사 광학계를 거친 이미지 광이 투사되는 스크린을 구비한다.

상기 프로젝터에서는 투사 광학계가 한 쌍의 렌즈군의 사이에 반사 수단을 끼워 광로를 굴곡시키는 L자형 광학 유닛을 거쳐서, 공간광 변조 장치부터의 이미지 광을 투사하기 때문에, 이 광학 유닛의 사출측 광축 방향에 관한 투사 광학계의 길이를 단축할 수 있고, 또한 광학 유닛의 측방에 조명 장치 등의 광학 부품을 배치할 수 있다. 따라서, 안치수가 작은 박형의 프로젝터를 실현할 수 있다. 또, L자형 광학 유닛은 광학 설계가 용이하다.

또한, 상기 프로젝터의 구체적 실시예에서는, 스크린이 배면 투사형 스크린으로, 광학 유닛이 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을 스크린 상에 직접 결상한다. 이 경우, 스크린에 거의 대향하는 비교적 큰 반사 미러를 케이싱체 내에 내장하지 않는 구조가 되기 때문에, 경량으로 조립·제조가 간단하면서도, 박형의 프로젝터를 실현할 수 있다.

또한, 상기 프로젝터의 별도의 구체적 실시예에서는, 광학유닛이 스크린에 수직으로, 연직 방향으로 연장하는 평면 내에서 굴곡하는 광축을 갖는다. 이 경우, 상술한 광축 방향에 수직인 상방 또는 하방으로 조명 장치 등의 광학 부품을 확실하게 배치할 수 있고, 또한 광학 유닛의 구조를 간단하게 할 수 있다.

또한, 상기 프로젝터의 별도의 구체적 실시예에서는, 조명 장치가 조명광을 발생시키는 광원인 램프의 광축이 수평 방향이 되도록 배치되어 있다. 이 경우, 램프의 동작을 안정화할 수 있다.

또한, 상기 프로젝터의 별도의 구체적 실시예에서는, 투사 광학계의 사출측의 광축이 당해 스크린의 중앙에 있어서 스크린이 연재하는 면과 직교한다. 이 경우, 투사 광학계에 의해서 스크린 상에 투사되는 상을 왜곡 등의 수차가 작게 할 수 있다.

또한, 상기 프로젝터의 별도의 구체적 실시예에서는 조명 장치로부터 사출되는 각 색의 조명광에 의해서 각각 조명되는 각 색의 공간광 변조 장치를 각각 갖는 컬러 변조 장치와 당해 컬러 변조 장치로부터의 각 색의 이미지 광을 합성하여 사출하는 광 합성 부재를 갖는 광 분할 변조 장치를 구비하여, 투사 광학계가 광 합성 부재를 지나서 합성된 이미지 광을 스크린에 투사한다. 이 경우, 깊이가 작은 박형의 프로젝터에 의해서 휘도의 균일성이 높은 컬러 화상을 투사할 수 있다.

도 1은 실시예에 관한 프로젝터의 정면도,

도 2(a), (b)는 프로젝터의 평면도 및 측면도,

도 3은 스크린의 단면 구조를 설명하는 도면,

도 4는 광학계 부분의 구조를 설명하는 정면도,

도 5는 투사 광학계의 구조를 설명하는 측면도,

도 6은 스크린에 의한 감광을 설명하는 그래프,

도 7은 별도의 스크린에 의한 감광을 설명하는 그래프,

도 8은 스크린상의 영역을 설명하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 프로젝터 12 : 케이스

14 : 스크린 14a : 투명 기판

14b : 스크린 필름 14c : 프레넬 렌즈

21 : 조명 장치 23 : 색분할 변조 광학계

25 : 투사 광학계 25a : 제 1 렌즈군

25b : 프리즘 미러 25c : 제 2 렌즈군

41 : 광원 램프 47 : 편광 변환 부재

51, 52 : 다이클로익 미러 54a~54c : 라이트 벌브

55 : 크로스다이클로익 프리즘 56a~56c : 편광 필터

CA : 중심 영역 OA1~OA3 : 광축

PL : 투사광

이하, 본 발명의 일실시예에 관한 프로젝터의 구조에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 실시예에 관한 프로젝터, 즉 프로젝터의 정면도이며, 도 2(a)는 프로젝터의 평면 투시도이며, 도 2(b)는 프로젝터의 측면 투시도이다.

이 프로젝터(10)는, 케이싱체인 케이스(12) 중에 광학계 부분이나 전기 회로 등으로 이루어지는 본체 부분을 수납하여 유지된 구조로 되어 있다.

케이스(12)의 정면에는, 그 전면(全面)에 걸쳐서 스크린(14)이 매립된 상태로 고정되어 있다. 이 스크린(14)은, 케이스(12) 내부로부터의 투사광에 의해서 조명되는 배면 투사형 스크린이며, 가로로 긴 즉, 수평 방향으로 긴 직사각형 형상을 갖는다.

도 3은, 스크린(14)의 단면 구조를 설명하는 도면이다. 이 스크린(14)은 투명 기판(14a)과 스크린 필름(14b)과 프레넬 렌즈(14c)를 이 순서대로 적층한 3층 구조로 되어 있다. 투명 기판(14a)은 투명한 평행 평판으로 이루어지고 그 이면에는 스크린 필름(14b)이 접착되어 있다. 스크린 필름(14b)은, 렌티큘러 스크린이라고도 불리며, 프레넬 렌즈(14c)에 대향하는 표면에 다수의 마이크로 렌즈가 형성되어 있다. 또한, 이 마이크로 렌즈의 형상, 치수, 배치 등은, 프로젝터의 용도, 다른 광학계와의 융화성 등을 고려하여 적당한 것으로 할 수 있다. 프레넬 렌즈(14c)는 도시를 생략한 고정 부재에 의해서 극간(GA)을 거쳐서 스크린 필름(14b)에 대향하는 상태로 투명 기판(14a)에 대하여 고정되어 있다. 이 프레넬 렌즈(14c)의 입사측에는 평탄면(14f)이 형성되어 있고, 사출측에는 고리 벨트형 렌즈 돌기(14g)가 형성되어 있다. 프레넬 렌즈(14c)에 이면측으로부터 입사한 투사광(PL)은, 프레넬 렌즈(14c)에 의해서 스크린(14)에 거의 수직인 광속으로 되어 스크린 필름(14b)에 입사한다. 스크린 필름(14b)에 입사한 이미지 광인 투사광(PL)은 스크린 필름(14b)에 의해서 적당한 산란각 분포로 되어 투명 기판(14a)을 투과한다.

도 1 및 도 2로 돌아가서, 스크린(14)의 배후로서 케이스(12) 내부에는, 조명광을 발생하는 광원을 구비한 조명 장치(21)와, 조명 장치(21)로부터 사출되는 조명광에 공간적인 광변조를 실시하여 화상에 대응하는 투과율 분포를 형성하는 색분할 변조 광학계(23)와, 색 분할 변조 광학계(23)에 의해서 형성된 투과율 분포를 적당한 확대율로 스크린(14) 상에 투사하는 투사 광학계(25)를 구비한다. 이들 조명 장치(21), 색분할 변조 광학계(23) 및 투사 광학계(25)로 이루어지는 광학계 부분은 각각 도시하지 않은 유지 부재에 의해서 케이스(12) 내부에 확실히 고정되고, 도한 상호 위치관계 등을 적절히 미세 조정할 수 있게 되어 있다.

또한, 투사 광학계(25)에 의해서 스크린(14) 상에 투사되는 투사광(PL)은 스크린(14)의 길이 방향에 따른 편광 방위를 갖는 직선 편광이다. 이에 따라, 후술하지만, 스크린(14)의 좌우 양단부에서도 이면에서의 반사율이 낮게 유지되어, 스크린(14)을 투과할 때의 투사광의 광량 손실을 저감할 수 있다. 즉, 스크린(14)에 투사되는 화상 밝기의 균일성을 유지하면서 고휘도화를 달성할 수 있다.

또한, 투사 광학계(25)의 사출측 광축(OA1)은, 스크린(14)의 중앙 즉, 중심으로 있어 스크린(14)이 연장하는 평면에 대하여 수직으로 교차한다. 이에 따라, 투사 광학계(25)에 의해서 스크린(14) 상에 투사되는 화상을 왜곡 등의 수차가 적은 고밀도이며 샤프하게 할 수 있다.

또한, 투사 광학계(25)는 L자형 광학 유닛으로, 그 입사측의 광축(OA2)은 사출측 광축(OA1)과 직교하여 연직 아래쪽으로 연장한다. 그리고, 투사 광학계(25)로부터의 이미지 광은 미러 등의 광학 부재를 개재시키는 일없이 스크린(14)에 직접 입사한다. 이에 따라, 투사 광학계(25)를 기준으로 해서 광축(OA1)에 수직인 방향, 즉 투사 광학계(25)의 하방, 측방 등의 후방을 제외한 주위 공간에, 조명 장치(21), 색분할 변조 광학계(23) 등의 광학계 부분을 배치할 수 있다. 즉, 조명 장치(21), 색분할 변조 광학계(23) 및 투사 광학계(25)를 포함하는 광학계 부분의 광축(OA1) 방향의 치수를 짧게 할 수 있기 때문에, 광로 확보용 평면 미러를 이용하는 일 없이 비교적 박형의 프로젝터를 실현할 수 있다. 또한, 미러를 케이싱체 내에 내장할 필요가 없어서, 미러를 삽입함으로써 발생하는 화상의 왜곡이나 위치 어긋남을 방지하고, 그로 인한 보정 구조나 보정 공정이 불필요하게 된다. 또한, 미러 및 그에 부수하는 기구가 불필요가 되기 때문에, 경량으로 조립·제조가 간단하면서, 안치수가 작은 박형의 프로젝터를 실현할 수 있다.

도 4는, 조명 장치(21), 색분할 변조 광학계(23) 및 투사 광학계(25)를 포함하는 광학계 부분의 구조를 설명하는 정면도이며, 도 5는 투사 광학계(25)의 구조를 설명하는 측면도이다.

조명 장치(21)는, 광원 램프(41)와, 제 1 플라이 아이(fly-eye:43)와, 제 2 플라이 아이(45)와, 편광 변환 부재(47)와, 중첩 렌즈(49)를 구비한다. 여기서, 광원 램프(41)는, 광원광을 컬리메이트하기 위한 오목 거울을 구비한 예컨대, 고압수은 램프이다. 또한, 제 1 플라이 아이(43)는 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 요소 렌즈에 의해서, 광원 램프(41)로부터의 광원광을 분할하여 개별적으로 집광한다. 제 2 플라이 아이(45)도, 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 요소 렌즈를 갖고, 이들 요소 렌즈에 의해서 제 1 플라이 아이(43)에 의해서 형성된 각 2차 광원으로부터 균일한 발산광을 형성하여, 후술하는 라이트 벌브(공간광 변조 장치) 상에 중첩되는 균일한 조명광을 사출한다. 편광 변환 부재(47)는, 제 2 플라이 아이(45)로부터 사출한 조명광을 도 4의 지면에 수직인 편광 성분만으로 변환하여 다음 단 광학계에 공급한다. 중첩 렌즈(49)는, 편광 변환 부재(47)를 거친 조명광을 적절히 수속시켜, 색 분할 변조 광학계(23)에 있어서의 라이트 벌브의 중첩 조명을 가능하게 한다. 또한, 조명 장치(21)에 있어서, 광축(OA3)은 수평 방향으로 연장하고 있어서, 결과적으로 광원 램프(41)의 광축도 수평 방향으로 연장된다. 그 결과, 광원 램프(41)가 횡방향으로 놓인 상태로 되기 때문에, 광원 램프(41)의 동작 온도 등을 안정된 상태로 유지함으로써 안정된 발광을 확보할 수 있고, 또한 광원 램프(41)의 수명을 길게 할 수 있다.

광분할 변조 장치인 색 분할 변조 광학계(23)는, 제 1 및 제 2 다이클로익 미러(51, 52)와, 3개의 필드 렌즈(53a~53c)와, 3개의 라이트 벌브(54a~54c)와, 크로스 다이클로익 프리즘(55)과, 각 라이트 벌브(54a~54c)를 사이에 두도록 배치되는 3조의 편광 필터(56a~56c)를 구비한다. 그 중, 라이트 벌브(54a~54c)나 편광 필터(56a~56c)는, 컬러 변조 장치를 구성한다. 제 1 다이클로익 미러(51)로 반사된 B광은, 반사미러(M1) 및 필드 렌즈(53a)를 거쳐서 한 쌍의 편광 필터(56a)에 끼워진 라이트 벌브(54a)에 입사한다. 제 1 다이클로익 미러(51)를 투과하지만 제 2 다이클로익 미러(52)에서 반사된 G광은, 필드 렌즈(53b)를 지나서 한 쌍의 편광 필터(56b) 사이에 끼워진 라이트 벌브(54b)에 입사한다. 제 1 및 제 2 다이클로익 미러(51, 52)를 투과한 R광은, 릴레이 렌즈(R1), 반사 미러(M2), 릴레이 렌즈(R2), 및 반사미러(M3)를 거친 후, 필드 렌즈(53c)를 거쳐서 한 쌍의 편광 필터(56c) 사이에 끼워진 라이트 벌브(54c)에 입사된다. 각 라이트 벌브(54a~54c)는, 입사한 조명광의 공간적 강도 분포를 변조하기 위한 공간광 변조 장치로서, 각 라이트 벌브(54a~54c)에 각각 입사한 3색의 광은, 이들로 각각 변조된 후, 광 합성 부재인 크로스 다이클로익 프리즘(55)으로 합성되어서, 그 한 측면으로부터 사출한다. 크로스 다이클로익 프리즘(55)으로부터 사출한 합성 광은, 투사 광학계(25)에 입사한다.

투사 광학계(25)는 전단의 제 1 렌즈군(25a)과, 광로 굴곡용 프리즘 미러(25b)와, 후단의 제 2 렌즈군(25c)으로 이루어진다. 여기서, 제 1 렌즈군(25a)은 6장의 오목형 또는 볼록형 렌즈 요소로 구성된다. 또한, 제 2 렌즈군(25c)은 3장의 메니스커스형 렌즈 요소로 구성된다. 그리고, 양 렌즈군(25a, 25c) 사이에 끼워진 프리즘 미러(25b)는 반사 수단으로서 연직 방향의 광로를 90° 굴곡시켜서 수평 방향으로 한다. 즉, 투사 광학계(25)의 사출측 광축(OA1)과 투사 광학계(25)의 입사측 광축(OA2)은 프리즘 미러(25b)의 반사면에 직교한다.

이하, 도 1~도 5에 나타내는 실시예의 장치의 동작에 대하여 설명한다. 조명 장치(21)는, RGB 각 색을 발생하는 백색 광원으로 되어있다. 조명 장치(21)로부터의 조명광은 색 분할 변조 광학계(23)에 마련된 다이클로익 미러(51, 52)에 의해서 색 분할되어, 대응하는 라이트 벌브(54a~54c)에 각각 입사한다. 각 라이트벌브(54a~54c)는, 외부로부터의 화상 신호에 의해서 변조되어 2차원적 굴절율 분포를 갖고 있으며, 조명광을 변조한다. 이와 같이, 각 라이트 벌브(54a~54c)에서 변조된 조명광 즉, 이미지 광은 크로스 다이클로익 프리즘(55)으로 합성되어 투사 광학계(25)에 입사한다. 투사 광학계(25)에 입사한 이미지 광은 스크린(14)의 길이 방향에 따른 편광 방향을 갖는 직선 편광으로서 스크린(14)에 입사한다. 이 경우, 스크린(14)의 길이 방향에 투사광의 편광 방향을 설정하고 있기 때문에, 스크린(14)에 투사되는 화상의 밝기의 균일성을 유지하면서 고휘도화를 달성할 수 있다.

도 6 및 도 7은 도 1 등에 도시한 프로젝터(10)에 마련한 스크린(14)에 입사되는 이미지 광 즉, 투사광(PL)의 편광 방향과, 상대광 강도 즉, 스크린(14)을 통과할 때의 감광율과의 관계를 시뮬레이션에 의해서 설명하는 그래프이다. 양 그래프에 있어서, 가로축은 투사 배율을 나타내고, 세로축은 상대광 강도를 나타낸다.

여기서, 「투사 배율」이란 투사 광학계(25)로부터 스크린(14)까지의 투사 거리(WD)에 대한 스크린(14)의 대각 거리(H)의 비(H/WD)를 의미하여, 투사 배율이 클 수록 이미지 광의 발산각이 커진다. 또한, 「상대광 강도」란 스크린(14)으로의 입사 광량을 기준으로 한 투과 광량의 비율을 의미한다. 상대광 강도에 있어서는 프레넬의 반사의 법칙에 근거하여, 스크린(14)으로의 이미지 광의 입사각과 직교 편광 성분을 파라미터로 해서 투과 반사율을 산출했다. 또한, 도 6의 그래프는 스크린(14)의 종횡비가 9:16인 횡으로 긴 타입의 경우에 대응하여, 도 7의 그래프는 스크린(14)의 종횡비가 3:4인 경우에 대응한다.

도 8은, 도 6 및 도 7에 있어서 상대광 강도가 비교되는 대상이 되는 스크린(14) 상의 영역을 도시하는 도면이다. 스크린(14)의 중심은 중심 영역(CA)이라고 되어 있고, 좌우 양단은 수평단 영역(HEA)이라고 되어 있다, 상하 양단은 수직단 영역(VEA)이라고 되어 있고, 경사진 대각부는 대각단 영역(DEA)라고 되어 있다. 이상의 각 영역을 참조하면서, 도 6 및 도 7에 나타내는 그래프의 점들을 설명하면, 색채워진 사각형 「」과 색채워지지 않은 사각인「」은 수평단 영역(HEA)에 입사한 직선 편광광의 감광을 나타내고, 색채워진 원「」과 색채워지지 않은 「」은 대각단 영역(DEA)에 입사한 직선 편광광의 감광을 나타내며, 색채워진 마름모꼴「◆」 및 색채워지지 않은 마름모꼴「◇」은 수직단 영역(VEA)에 입사한 직선 편광광의 감광을 나타낸다. 또한, 상대광 강도가 약 0.7 정도로 변화하지 않는 직선은, 중심 영역(CA)에 수직 입사하는 직선 편광광의 감광을 나타낸다.

또한, 색채워진 사각형(), 원() 및 마름모꼴(◆)은 스크린(14)에 입사하는 이미지 광이 길이 방향 즉, 수평 방향의 직선 편광광인 경우를 나타내며, 본 실시예에 있어서의 이미지 광의 편광 방향에 대응한다. 한편, 색채워지지 않은 사각형(), 원형(), 및 마름모꼴(◇)은 스크린(14)에 입사하는 이미지 광이 짧은 변 방향 즉, 수직 방향의 직선 편광광인 경우를 나타내며, 비교예의 프로젝터에 있어서의 이미지 광의 편광 방향에 대응한다.

양 그래프로부터도 분명한 바와 같이 수평단 영역(HEA)이나 대각단영역(DEA)에서는 수평 방향의 편광광인 경우가 스크린(14)에 의한 반사 손실이 적고, 수직 방향의 편광광인 경우, 스크린(14)에 의한 반사 손실이 지극히 커지는 것을 알 수 있다. 한편, 수직단 영역(VEA)에서는 수직 방향의 편광광인 경우가 스크린(14)에 의한 반사 손실이 적고, 수평 방향의 편광광인 경우에도 스크린(14)에 의한 반사 손실이 너무 증대하지 않는 것을 알 수 있다. 이들을 정리하면 스크린(14) 전체를 균일하게 조명하고자 하는 경우, 스크린(14)의 길이 방향으로 이미지 광의 편광 방향을 설정함으로써 프레넬의 반사 법칙에 근거하는 바이어스가 걸리기 어렵게 된다. 즉, 수직단 영역(VEA)에서의 투과율은 다소 희생이 되지만 수평단 영역(HEA)나 대각단 영역(DEA)에서 투과율이 비교적 양호하게 되기 때문에, 전체적으로 휘도 분포가 같은 투사광을 입사시킬 수 있다.

더욱이, 이러한 현상은 투사 배율이 오르면 오를수록 현저하게 된다. 따라서, 투사 배율이 높은 프로젝터(10) 즉, 투사 광학계(25)와 스크린(14) 사이에 광굴절용 미러를 배치하지 않는 직접 투사형 프로젝터(10)에서는 본 실시예와 같이 이미지 광을 수평 방향의 편광광으로 하는 것이 스크린(14)의 균일한 조명을 확보한다는 관점에서 지극히 중요하게 된다. 또한, 스크린의 대형화와 프로젝터의 박형화를 양립시키는 데에 있어서 지극히 중요하게 된다.

이상 실시예에 의거하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 스크린(14)이 세로로 긴 경우 스크린(14)에 입사되는 이미지 광은, 그 길이 방향인 수직 방향의 직선 편광광으로 한다.

또한, 스크린(14)에 입사되는 이미지 광은, 그 길이 방향의 직선 편광광에한하지 않고, 대각 방향의 직선 편광광으로도 할 수 있다. 즉, 스크린(14)의 짧은 변 방향의 직선 편광광이 지배적으로 되지 않을 정도로 포함되어 있어도 된다.

또한, 스크린(14)에 소망하는 방향의 직선 편광광을 입사시키는 편광 수단은, 라이트 벌브(54a~54c)를 사이에 둔 편광 필터(56a~56c)에 한하지 않고, 라이트 벌브(54a~54c)에 부수하는 것이 아닌, 특별하게 설계된 것으로도 할 수 있다. 또한, 라이트 벌브(54a~54c)의 사출측에 배치되는 편광 필터(56a~56c)는, 크로스 다이클로익 프리즘(55)의 사출면에 공통으로 마련된 단일의 것으로 할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 투사 광학계(25)의 사출측 광축(OA1)과 입사측 광축(OA2)을 직교시키고 있지만, 제 1 렌즈군(25a)과 제 2 렌즈군(25c)의 굴곡 정도는, 용도나 목적에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, 투사 광학계(25)의 사출측 광축(OA1)을 스크린(14) 중앙에 직교시키고 있지만, 광축(OA1)을 스크린(14)에 대하여 다소 경사지게도 할 수 있다.

또한, 이상의 실시예에서는, 스크린(14)을 투명 기판(14a)과 스크린 필름(14b)과 프레넬 렌즈(14c)로 형성하고 있지만 이에 한하지 않고, 다른 광학 소자를 조립한 것으로도 할 수 있다. 이 때, 발산하는 이미지 광이 입사하는 면에 대하여 이미지 광의 편광 방향을 스크린(14)의 길이 방향이 되도록 입사시킴으로써, 그 길이 방향의 양단으로 투과율이 감소하는 현상을 일정 이상의 정확도를 가지고 억제할 수 있다.

본 발명을 통해서, 조립이나 설치가 간이하고 염가인 투사 광학계로 이루어지는, 고밀도이며 박형인 리어프로젝터 등의 프로젝터를 제공할 수 있다.

Claims

조명광을 사출하는 조명 장치와,

상기 조명 장치로부터의 조명광에 의해서 조명되는 공간광 변조 장치와,

상기 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광(image light)을 투사하는 투사 광학계와,

상기 투사 광학계를 거친 이미지 광이 투사되는 평탄한 직사각형의 스크린과,

상기 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을, 상기 스크린의 짧은 변 방향을 제외한 소정 방향에 따른 편광 방위의 직선 편광으로서 당해 스크린에 입사시키는 편광 수단을 구비하는

프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 편광 수단은 상기 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을, 상기 스크린의 길이 방향에 따른 편광 방위의 직선 편광으로서 당해 스크린에 입사시키는 것을 특징으로 하는

프로젝터.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 스크린은 입사측에 배치된 프레넬 렌즈 부분과 사출측에 배치된 확산 스크린 부분을 갖는 배면투사형 스크린인 것을 특징으로 하는

프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 편광 수단은, 상기 공간광 변조 장치의 사출측에 배치되는 편광 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는

프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 투사 광학계는, 한 쌍의 렌즈군 사이에 반사 수단을 끼워 광로를 굴곡시키는 L자형 광학 유닛을 갖는 것을 특징으로 하는

프로젝터.
조명광을 사출하는 조명 장치와,

상기 조명 장치로부터의 조명광에 의해서 조명되는 공간광 변조 장치와,

한 쌍의 렌즈군 사이에 반사 수단을 끼워 광로를 굴곡시키는 L자형 광학 유닛을 가지고, 또한 당해 광학 유닛을 거쳐서 상기 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을 투사하는 투사 광학계와,

상기 투사 광학계를 거친 이미지 광이 투사되는 스크린을 구비하는

프로젝터.
제 6 항에 있어서,

상기 스크린은 배면 투사형 스크린이며, 상기 광학 유닛은 상기 공간광 변조 장치로부터의 이미지 광을 상기 스크린상에 직접 결상하는 것을 특징으로 하는

프로젝터.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 광학 유닛은 상기 스크린에 수직이며 연직 방향으로 연장되는 평면 내에서 굴곡하는 광축을 갖는 것을 특징으로 하는

프로젝터.
제 8 항에 있어서,

상기 조명 장치는 조명광을 발생하는 광원인 램프의 광축이 수평 방향이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는

프로젝터.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 투사 광학계의 사출측 광축은, 당해 스크린의 중앙에 있어서 상기 스크린이 연장되는 면과 직교하는 것을 특징으로 하는

프로젝터.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 조명 장치로부터 사출되는 각 색의 조명광에 의해서 각각 조명되는 각 색의 상기 공간광 변조 장치를 각각 갖는 컬러 변조 장치와, 당해 컬러 변조 장치로부터의 각 색의 이미지 광을 합성하여 사출하는 광합성 부재를 갖는 광분할 변조 장치를 구비하고,

상기 투사 광학계는 상기 광합성 부재를 거쳐서 합성된 이미지 광을 상기 스크린에 투사하는 것을 특징으로 하는

프로젝터.