WO2006054671A1 - 画像投影用光学系及び画像投影装置 - Google Patents

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projection
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display element
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Kohtaro Hayashi
Shigeru Sawamura
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Konica Minolta Opto Inc
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof

Definitions

  • Image projection optical system and image projection apparatus are Image projection optical system and image projection apparatus
  • the present invention relates to an optical system for image projection and an image projection apparatus using the optical system.
  • TVs for BS digital broadcasts in homes, home theaters, etc. are used for reflective display elements such as digital micromirror devices (DMD) (trademark of Texas Instruments Inc.), reflective liquid crystal light valves, and transmissive liquid crystal displays.
  • DMD digital micromirror devices
  • transmissive liquid crystal displays A high-performance and low-cost image projection apparatus using a transmissive display element such as a bubble, in particular, a rear projection type image projection apparatus that projects an image from the back side of a screen is becoming widespread.
  • the optical system for image projection has also been greatly reduced in size and performance, and image quality and other performance are catching up with the expensive panel-type TV.
  • An image projection apparatus using a reflective display element is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 03-3-1 1 4 4 79 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 3-1 7 7 3 2 0.
  • the latter publication also discloses an image projection apparatus using a transmissive display element.
  • these image projection devices project an illumination optical system that guides light from a light source for illumination of a reflective display element or a transmissive display element, and reflected projection light from a reflective display element that contains image information. It is equipped with a projection optical system.
  • the illumination optical system and the projection optical system are In the case of the image projection device arranged at the bottom, the screen projection when the image projection device is viewed from the front side.
  • a device that does not have a part called the submandibular part or the heel part hereinafter sometimes referred to as “the lower part of the screen”
  • the height of the lower part of the screen For example, there is an increasing demand for a device that has as little a screen length as possible from the screen in the downward direction of the screen (hereinafter sometimes referred to as “the length of the lower part of the screen”).
  • screen continued part the length of the part following the screen (hereinafter sometimes referred to as “screen continued part”) corresponding to the area where the illumination optical system and the projection optical system are arranged is small. Equipment is now being sought.
  • the illumination optical system or the like is arranged at the lower part of the image projection apparatus as viewed from the front side, all or most of the illumination optical system comes from the display element and enters the projection optical system. It is arranged at approximately the same height as the optical axis of the projection light, or below the projection optical axis, and the length of the lower part of the screen is increased accordingly.
  • a light source provided for an illumination optical system usually has a reflector having a large paraboloid shape (light reflecting member) for guiding light to the illumination optical system. The length of the lower part of the screen has been increased along with the arrangement.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 3 -1 1 4 4 7 9 discloses a so-called L-type projection optical system in which incident light is bent and emitted in order to reduce the screen lower part length.
  • an image projection apparatus is also disclosed in which the light source is lifted and disposed, and the light source optical axis is inclined more than the horizontal.
  • the present invention provides illumination light that guides light from a light source for illumination of a display element.
  • An optical system for image projection including a projection optical system for projecting projection light from the display element including an academic system and image information, and when used in an image projection apparatus, the optical system of the image projection apparatus.
  • the screen corresponding to the area in which the system is placed
  • the length of the continuous part from the screen can be kept small, or the continuous part of the screen can be eliminated, and the image projection device can be made compact accordingly. It is an object to provide an optical system.
  • the present invention also provides a display element that generates projection light including image information when illuminated by illumination light, an illumination optical system that guides light from a light source for illumination of the display element, and projection from the display element
  • An image projection apparatus including a projection optical system for projecting light, wherein a length of a screen continuous portion corresponding to a region where the illumination optical system and the projection optical system of the image projection apparatus are disposed is determined from the screen. It is an object of the present invention to provide an image projection apparatus that can be reduced to a small size, or that can eliminate the screen continuation portion, and that can reduce the size of the apparatus.
  • the present invention provides the following image projection optical system and image projection apparatus.
  • An image projection optical system including an illumination optical system for guiding light from a light source for illumination of a display element and a projection optical system for projecting projection light from the display element including image information, the illumination system comprising: In the optical system, the illumination optical system is arranged so that the optical axis from the light source is located closer to the region where the projection light emitted from the projection optical system is present than the light beam of the projection light incident on the projection optical system.
  • An optical system for image projection including an illumination optical system for guiding light from a light source for illumination of a display element and a projection optical system for projecting projection light from the display element including image information, the illumination system comprising: In the optical system, the illumination optical system is arranged so that the optical axis from the light source is located closer to the region where the projection light emitted from the projection optical system is present than the light beam of the projection light incident on the projection optical system.
  • a display element that generates projection light including image information by being illuminated with illumination light, an illumination optical system that guides light from the light source for illumination of the display element, and a method for projecting projection light from the display element
  • An image projection apparatus including a projection optical system, wherein an optical axis from the light source in the illumination optical system is the projection optical system.
  • the illumination optical system has the optical axis from the light source in the optical system based on the luminous flux of the projection light incident on the projection optical system. It is arranged so as to be located on the side where the projection light emitted from the projection optical system exists.
  • the illumination optical system is arranged so that the optical axis from the light source in the illumination optical system is located in a region that does not interfere with the projection light emitted from the projection optical system so as not to hinder the image projection. do it.
  • the illumination optical system may include a folding mirror that folds the illumination light at the final stage, but in any case, the portion of the illumination optical system where the optical axis from the light source is present occupies most of the illumination optical system. Yes.
  • the optical axis from the light source is arranged so as to be positioned closer to the existence region side of the projection light emitted from the projection optical system than the luminous flux of the projection light incident on the projection optical system. Therefore, most of the illumination optical system occupying a large space is located on the side where the projection light emitted from the projection optical system exists.
  • this image projection optical system when this image projection optical system is employed in an image projection apparatus, the projection of the illumination optical system on the opposite side of the existing area of the projection light emitted from the projection optical system is eliminated or suppressed to a small level.
  • the screen continuation corresponding to the area where the optical system of the projection apparatus is disposed can be eliminated, or the length of the screen continuation from the screen can be kept small, and the image projection apparatus can be made compact accordingly.
  • the optical axis of the light source can be arranged horizontally or substantially horizontally, so that the light source light It can also extend the life of the light source compared to tilting the axis relative to the horizontal.
  • the light source normally employed in the image projection apparatus has a short life if its optical axis is tilted too much from the horizontal.
  • the image projection apparatus of the present invention that employs the optical system according to the present invention as an image projection optical system, as will be apparent from the above, it is possible to eliminate the continuous portion of the green corresponding to the arrangement area of the optical system of the apparatus.
  • the length of the screen continuous portion corresponding to the optical system arrangement area of the apparatus can be kept small, and the whole can be made compact, and the light source optical axis is arranged horizontally or substantially horizontally. As a result, it is possible to extend the life of the light source compared to the case where the light source optical axis is inclined with respect to the horizontal.
  • the direction of the linear optical axis from the light source in the illumination optical system can be a direction parallel to the direction orthogonal to the light beam of the projection light incident on the projection optical system.
  • the direction of the linear optical axis from the light source in the illumination optical system may be horizontal (including a case where it is practically horizontal that may be regarded as horizontal).
  • the long side of the display area of the display element may be arranged horizontally, and the projected image may be a horizontally long rectangle.
  • the projection optical system may be an L-type projection optical system that folds and emits the incident projection light on the projection optical system.
  • L-type projection optical system By adopting the L-type projection optical system, the image projection optical system and thus the image projection apparatus can be made compact.
  • the direction of the linear optical axis from the light source in the illumination optical system is set to the optical axis of the incident projection light and the outgoing projection
  • the image projection optical system and thus the image projection apparatus can be compacted accordingly.
  • the display element may be a reflective display element or a transmissive display element.
  • a typical example of the case where a reflective display element is used is a reflective display element that displays an image by angle modulation of pixels.
  • a reflective display element that displays an image by angle modulation of a pixel is typically a DMD reflective display element.
  • the DMD type reflective display element allows illumination light to enter the light reflecting member that constitutes the pixels arranged in the display area of the element, and controls the rotation of the light reflecting member about its deflection axis (rotating axis). By doing so, the direction of the light reflecting surface of the member is controlled, whereby light including image information is reflected from the display area, and this can be used as projection light.
  • a reflective display element that displays an image by angle modulation of a pixel is parallel to the short side even if the pixel angle modulation deflection axis is a display element parallel to the long side of the rectangular image display area of the display element. Such a display element may be used.
  • TIR prism unit a total reflection prism unit that guides the illumination light emitted from the illumination optical system to the display element and guides the projection light including the image information from the display element to the projection optical system.
  • the TIR prism unit is a combination of a first prism that makes illumination light incident and a second prism that emits reflected projection light containing image information from a reflective display element, and the adjacent surfaces of both are made critical surfaces. It is.
  • the light incident on the first prism is totally reflected by the critical plane and emitted from the first prism toward the display element, and the reflected projection light from the display element is incident on the first prism.
  • the so-called normal type (N- TIR prism unit) that passes through the surface and exits from the second prism, and the light incident on the first prism passes through the critical surface and exits from the second prism.
  • the so-called reverse type (R—TIR prism unit) that illuminates the display element, the reflected projection light from the display element enters the second prism, is totally reflected by the critical plane, and exits from the second prism. Broadly divided.
  • the image projection includes the illumination optical system for guiding the light from the light source for the illumination of the display element and the projection optical system for projecting the projection light from the display element including the image information. If this is an optical system for an image projection apparatus, can the length of the screen continued from the screen corresponding to the area where the optical system of the image projection apparatus is disposed be suppressed to a small value? Alternatively, it is possible to provide an image projection optical system that can eliminate the screen continuation part and can make the image projection apparatus more compact.
  • a display element that generates projection light including image information when illuminated by illumination light
  • an illumination optical system that guides light from a light source for illumination of the display element
  • the display element An image projection apparatus including a projection optical system for projecting a projection light of the screen, and a screen continuation portion corresponding to a region where the illumination optical system and the projection optical system of the image projection apparatus are disposed. It is possible to provide an image projection apparatus that can suppress the length from the screen to be small, or can eliminate the screen continuation part, and can make the apparatus compact.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of an image projection apparatus according to the present invention as seen from the side of the apparatus.
  • Fig. 2 shows the layout of the main parts of the image projector shown in Fig. It is a figure seen from the surface side.
  • FIG. 3 (A) is a side view of the main part of the image projection apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 (B) is a view showing the main part of the apparatus viewed from the back side of the apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram showing a reflective display element employed in the image projection apparatus of FIG.
  • FIGS. 5 (A) and 5 (B) show another example of the image projection apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 (A) is a side view of the main part of the apparatus.
  • (B) The figure shows the main part of the device as seen from the back side of the device.
  • FIG. 6 is a diagram showing a reflective display element employed in the image projection apparatus shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B).
  • FIGS. 7 (A) and 7 (B) show still another example of the image projection apparatus according to the present invention
  • FIG. 7 (A) is a side view of the main part of the apparatus
  • FIG. 7 (B) is a diagram showing the main part of the apparatus as viewed from the back side.
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of a D M D type reflective display element. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of an image projection apparatus example A according to the present invention as seen from the side of the apparatus
  • FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of the main parts of the apparatus as seen from the rear side of the apparatus. is there.
  • Fig. 3 (A) is a side view of the optical system 10 for image projection, reflective display element 4, and image reflector 5 in the same device.
  • Fig. 3 (B) is the rear side of the device.
  • Illumination optical system 1 is shown in a simplified manner.
  • the image projection apparatus A shown in FIGS. 1 to 3 (A) and 3 (B) includes a light source 11 provided in a housing Bx, an optical system 10 for image projection, and a reflective table.
  • a display element 4 and an image reflecting mirror 5 are provided, and a screen 6 provided on the front side of the housing BX is provided.
  • the light source 1 1 includes a lamp 1 1 1 that emits white light, a reflector 1 (reflecting member) 1 1 2, and a U V—IR cut filter (ultraviolet ray-infrared cut filter) 1 2.
  • the image projection optical system 10 includes an illumination optical system 1, a total reflection prism unit (TIR prism unit) 2, and a projection optical system 3.
  • TIR prism unit total reflection prism unit
  • the illumination optical system 1 includes a color wheel 13, an integrator rod 14, a relay optical system 15, and a folding mirror 16.
  • the reflector 1 1 2 in the light source 1 1 has a reflecting surface composed of a spheroidal surface, reflects the light from the lamp 1 1 1, and reflects the UV-IR cut filter 1 2 and the color wheel 1 3. Then, the light is condensed on the incident surface of Integrate evening rod 14. The light incident on the Integre overnight rod 14 is reflected several times inside the integrator rod 14, and becomes uniform illumination light on the exit surface of the rod.
  • the UV-IR cut fill 1 2 reflects and strengthens the light so that ultraviolet rays and infrared rays emitted from the lamp 1 1 1 do not go to the illumination optical system 1.
  • the color wheel 13 just before the integrota rod 14 has a color filter that transmits R (red), G (green), and B (blue). By rotating the wheel, The color light to be projected changes sequentially in time, and the projected image can be colored.
  • the light emitted from the integrator rod 14 passes through the relay optical system 15, is reflected back by the folding mirror 16, and illuminates the reflective display element 4 through the T 1 R prism unit 2.
  • the reflective display element 4 will be described later.
  • ON light reflected projection light reflected from the pixel for image projection
  • the relay optical system 15 projects the image of the exit surface of the inte- grate opening 14 together with the lens 20 attached to the TIR prism unit 2 onto the reflective display element 4 and then projects the element. Illuminate uniformly.
  • the exit surface of the integrator rod 14 is conjugate with the display surface of the display element 4, and the shape of the integral rod exit surface is substantially similar to the display area 4 1 of the display element 4 (see FIG. 4). By doing so, the element 4 can be illuminated efficiently.
  • a folding mirror 16 is used to compact the layout of the light path of the illumination light.
  • the TIR prism unit 2 is the reverse prism unit (R-TIR prism unit) described above, which is composed of the first prism 11 and the second prism 2 2 in this example.
  • Illumination light incident on the first prism 2 1 passes through the critical plane of the second prism 2, exits from the second prism 22, illuminates and illuminates the display element 4, and is reflected by the display element 4
  • Projection light including image information enters the second prism 22, is totally reflected by the critical surface, and exits from the prism 22 toward the projection optical system 3.
  • the projection optical system 3 is a so-called L-type projection optical system that folds and emits the incident projection light on the projection optical system 3.
  • the reflective display element 4 is a DMD type display element in this example, and the display area 41 has a rectangular shape as shown in FIG.
  • the angle modulation polarization axis (rotation axis) 43 of each pixel 42 is parallel to the long side of the rectangular display area 41.
  • the reflective display element 4 is used to illuminate the second prism 22 of the TIR prism 2. It is arranged in parallel with the exit surface and projection light incident surface.
  • FIG. 3 (B) the direction of the pixel deflection axis 43 is shown in a dotted line for reference.
  • the direction of the pixel deflection axis 43 may be parallel to the short side of the display area /! 1. However, by making the direction of the deflection axis 4 3 parallel to the long side of the display area 41, the image projected on the screen 6 can be made horizontally long.
  • the linear optical axis ⁇ from the light source 11 is expressed as follows: (1) Lumen of projection light incident on the projection optical system 3 from the R prism unit 2) S The existence region of the projection light emitted from the projection optical system 3 It is arranged so that it is located on the side (in the example shown above the light flux), but is located in a region that is not drought to the projection light (in the example shown below the projection light).
  • the protrusions of the light source 11 and the illumination optical system 1 to the region opposite to the region where the projection light emitted from the projection optical system 3 is opposite are projected. Accordingly, the length of the lower screen portion 7 of the image projector ⁇ (the height of the lower screen portion 7 in the figure) h (see Fig. 1) is suppressed to a small size, and the image projector A is more compact. It is
  • the region where the projection light emitted from the projection optical system 3 exists is a relatively large spatial region, it is easy to arrange the components constituting the illumination optical system 1, and further, from the light source 11 It is also possible to arrange the linear optical axis ⁇ of the light source 11 horizontally (including a case where it can be regarded as horizontal in practice), in other words, to arrange the optical axis of the light source 11 horizontally.
  • the illumination optical system 1 has the linear optical axis ct from the light source 11 1 arranged horizontally, and the optical axis of the incident projection light to the projection optical system 3 and the outgoing projection from the projection optical system 3 It is installed so that it is perpendicular to the plane formed by the optical axis of the light.
  • the image projection device A is compact and the light source 11 has its light source optical axis placed horizontally.
  • the lifetime of the light source can be extended compared to the case where the light source optical axis is inclined with respect to the horizontal.
  • FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B) show another example B of the image projection apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 (A) is a side view of the main part of the image projection apparatus B
  • FIG. 5 (B) is a view showing the main part of the apparatus B as seen from the back side of the apparatus.
  • FIG. 5 (A) the illumination optical system 1 of the optical system 10 for projecting an image is shown in a simplified manner.
  • the image projector B shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B) is the same as the image projector A shown in FIGS. 1 to 3 (A) and 3 (B).
  • adopting TIR prism unit 2 'in place of 2 adopt reflective display element 4' in place of display element 4, and further, the arrangement posture of folding mirror 1 6 in illumination optical system 1 is This is a slight modification so that the illumination light can be guided to the prism unit 2 '.
  • the configuration is substantially the same as that of the device A, and parts and portions that are substantially the same as parts and portions in the device A are denoted by the same reference numerals as the device A.
  • TIR prism unit 2 is the normal prism unit (N — TIR prism unit) described above, which is a combination of the first prism 2 and the second prism 2 2 ′.
  • the first prism 2 is provided with an lent lens 20 '.
  • Illumination light incident on the first prism 2 1 ' is reflected by the critical surface of the first prism 2 1', exits from the prism 2 1 'and illuminates the display element 4'
  • Projection light including image information reflected by the element 4 ′ enters the first prism 2 1 ′, passes through the critical plane, and exits from the second prism 2 2 ′ toward the projection optical system 3.
  • the reflective display element 4 ′ is a DMD display element. As shown in FIG. 6, the display area 40 has a rectangular shape, and the angle modulation deflection axis (rotation axis) 4 3 * of each pixel 4 1 is It is tilted 45 degrees with respect to the long side of the rectangular display area 40.
  • the element 4 ′ is arranged in parallel to the illumination light exit surface and the reflection projection light entrance surface of the first prism 2 1 ′ of the TIR prism unit 2 ′.
  • the direction of the pixel deflection axis 4 3 ′ is viewed from the plane and is indicated by a chain line for reference.
  • This image projection apparatus B also illuminates the display element 4 ′ via the prism unit 2 ′ by the light source 1 1 and the illumination optical system 1, and the projection light including the image information from the element 4 ′ via the prism unit 2 ′. Then, the light can enter the projection optical system 3, and then exit from the projection optical system 3, and can be turned back by the image reflecting mirror 5 to be projected onto the screen.
  • FIGS. 7 (A) and 7 (B) show another example C of the image projection apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 (A) is a side view of the main part of the image projection apparatus C
  • FIG. 7 (B) is a view showing the main part of the apparatus C as viewed from the back side of the apparatus.
  • FIG. 7 (A) the illumination optical system 1 of the optical system 10 for image projection is shown in a simplified manner.
  • the image projector C shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B) is similar to the image projector A shown in FIGS. 1 to 3 (A) and 3 (B).
  • Unit 2 the same type of TIR prism unit 2 "(consisting of the first and second prisms 2 'and 2 2") used in the device B is used, and the illumination optical system 1 Folding mirror in 1 1 6 The orientation is slightly changed so that illumination light can be guided to the prism unit 2 ".
  • the first prism 2 1" of the prism unit 2 is provided with an lance lens 20".
  • the configuration is substantially the same as that of the device A, and parts and portions that are substantially the same as parts and portions in the device A are denoted by the same reference numerals as those of the device A.
  • the display element 4 is of the type shown in FIG. 4.
  • the display element 4 is arranged in parallel with the illumination light exit surface and the reflected projection light entrance surface of the first prism 2 1 ′′ of the TIR prism unit 2 ′′. ing.
  • FIG. 7 (B) the direction of the pixel deflection axis 4 3 is shown in a dotted line for reference.
  • the display area 40 has a rectangular shape, and the angle modulation deflection axis (rotation axis) 4 3 ′ of each pixel 41 has a rectangular display area 40. It is also possible to adopt a display element 4 ′ inclined at 45 ° with respect to the long side.
  • This image projection apparatus C also illuminates the display element 4 via the prism unit 2 "by the light source 1 1 and the illumination optical system 1, and projects the projection light including the image information from the element 4 via the prism unit 2".
  • the light can enter the optical system 3, and then exit from the optical system 3 and be folded back by the image reflecting mirror 5 to be projected onto the screen.
  • the portion where the linear optical axis ⁇ from the light source 11 1 is present occupies most of the illumination optical system 1.
  • the linear optical axis ⁇ from the light source 11 is derived from the projection light beam emitted from the projection optical system 3 by the luminous flux / S of the projection light incident on the projection optical system 3 from the TIR prism unit 2 ′ (or 2 ′′). It is arranged so that it is located in the region where it is present (in the example shown above the region above the light beam i3), but in a region that does not interfere with the projection light (in the example shown below the projection light) .
  • the light source 11 and the illumination optical system 1 are located on the side where the projection light emitted from the projection optical system 3 exists.
  • the protrusions of the light source 11 and the illumination optical system 1 to the region opposite to the region where the projection light emitted from the projection optical system 3 is opposite are projected.
  • the length of the lower part of the screen of the image projection apparatus is suppressed to be small, and the image projection apparatuses B and C are made compact accordingly.
  • the components that make up the illumination optical system 1 can be easily arranged, and the linear optical axis ⁇ from the light source .1 1 is placed horizontally (including the case where it is considered to be horizontal in practice). In other words, it becomes possible to arrange the optical axis of the light source 11 horizontally.
  • the illumination optical system 1 includes the linear optical axis ⁇ from the light source 11 1 disposed horizontally, and the optical axis of the projection light incident on the projection optical system 3 and the projection optical system 3
  • the image projection apparatuses B and C are compact and the light source 11 is the light source light.
  • both sides of the rectangular pixel 4 2 ′′ are connected to both sides of the rectangular display region 4 1 ′′.
  • Elements 4 "etc. that are parallel to each other and whose pixel deflection axis 4 3" is parallel to the long side of the display region 4 1 "(or may be parallel to the short side) can also be used.
  • the illumination light from the illumination optical system is transmitted through a transmissive display element that can display an image by controlling the light transmittance of each pixel.
  • a transmissive display element that can display an image by controlling the light transmittance of each pixel.
  • the present invention provides not only a refractive optical system but also a reflected optical system including a curved reflector, and a catadioptric optical system having a refractive lens and a curved reflector. It can also be applied to.
  • the optical axis from the light source is a linear optical axis, but the optical axis from the light source need not be a linear optical axis.
  • the linear optical axis has the advantages that it is easy to simplify the arrangement of the optical system components, and that it is easy to reduce the depth and thickness of the image projection apparatus.
  • the image projection optical system is arranged at the lower part of the image projection apparatus, and the projection light is projected from the bottom to the top. It may be arranged at the top to project the projection light from top to bottom. In this case, the length of the portion that continues on the screen can be reduced.
  • the present invention can be used to provide an image projection device that does not have a screen continuous portion corresponding to the optical system arrangement region of the image projection device, or that the length of the screen continuous portion is suppressed to be small and that is compact as a whole.

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Description

画像投影用光学系及び画像投影装置 技術分野
本発明は、 画像投影用の光学系及び該光学系を用いた画像投影装置に 関する。 背景技術
最近、 一般家庭における B Sデジタル放送用 T V機、 ホームシアター 等において、 デジタルマイクロミラ一デバイス （D M D ) (テキサス ' ィンスツルメント社商標） 、 反射型液晶ライ トバルブ等の反射型表示素 子や、 透過型液晶ライ トバブル等の透過型表示素子を利用した高性能で 低価格の画像投影装置、 特に、 スクリーンの背面側から画像投影するリ アブロジェクション型の画像投影装置が普及しつつある。
画像投影用の光学系についても、 小型化、 高性能化が大きく進み、 高 価なパネルタイプの T V機に対し、 画質その他の性能が追いつきつつあ る。
反射型表示素子を用いた画像投影装置については、 例えば、 特開 2 0 0 3 - 1 1 4 4 7 9号公報ゃ特開 2 0 0 3— 1 7 7 3 2 0号公報に開示 されており、 後者公報は透過型表示素子を用いた画像投影装置も開示し ている。
これら画像投影装置は、 基本的には、 光源からの光を反射型表示素子 或いは透過型表示素子の照明のために導く照明光学系、 画像情報を含む 反射型表示素子からの反射投影光を投影するための投影光学系を備える ものである。
ところが、 画像投影装置が T V機として認知され、 市場の拡大を見る につれ、 画像投影装置のコンパク 卜化の点から、 また、 外観を良好にす る点から、 例えば照明光学系及び投影光学系が下部に配置されている画 像投影装置の場合、 該画像投影装置を正面側から見たときの、 スクリー ンの下に続く、 顎下部分とか袴部分などと称されている部分 （以下、 「 スクリーン下部分」 と称することがある。 ） が無い装置、 或いは該スク リーン下部分の高さ、 換言すれば、 スク リーン下部分の、 スク リーン下 方向へのスクリーンからの長さ （以下、 「スクリーン下部分長さ」 と言 うことがある。 ） ができるだけ小さい装置が求められるようになつてき ている。
一般的に言えば、 照明光学系及び投影光学系が配置されている領域に 対応する、 スク リーンに続く部分 （以下、 「スク リーン続き部分」 と言 うことがある。 ） の長さが小さい装置が求められるようになってきてい る。
従来の、 照明光学系等が画像投影装置正面側からみて装置下部に配置 されている画像投影装置では、 照明光学系の全部又は大部分が、 表示素 子から到来して投影光学系へ入射する投影光の光軸と略同じ高さ位置、 或いは該投影光軸より下側に配置されており、 それだけスク リーン下部 分長さが大きくなつている。 特に、 照明光学系に対して設けられる光源 は、 通常、 照明光学系へ光を導くために放物面形の大きいリフレタ夕 （ 光反射部材） を有しており、 これが、 かかる照明光学系の配置と相まつ てスク リーン下部分長さを大きく している。
なお、 前記の特開 2 0 0 3— 1 1 4 4 7 9号公報は、 スクリーン下部 分長さを小さくするために、 投影光学系を入射光を屈曲させて出射する 所謂 L型投影光学系とするとともに、 光源を持ち上げ配置し、 且つ、 光 源光軸を水平より大きく傾けて配置した画像投影装置も開示している。 しかし、 光源の持ち上げ配置には限度があり、 また、 実際には大きい光 源リフレクタ （光反射部材） のために、 スク リーン下部分の縮小化には 限度がある。 発明の開示
そこで本発明は、 光源からの光を表示素子の照明のために導く照明光 学系及び画像情報を含む該表示素子からの投影光を投影するための投影 光学系を含む画像投影用の光学系であって、 画像投影装置に採用した場 合に、 画像投影装置の該光学系が配置される領域に対応するスクリーン 続き部分のスクリーンからの長さを小さく抑制できるか、 或いは該スク リ一ン続き部分を無くすことができ、 それだけ画像投影装置をコンパク ト化できる画像投影用光学系を提供することを課題とする。
また、 本発明は、 照明光により照明されることで画像情報を含む投影 光を発生する表示素子、 光源からの光を該表示素子の照明のために導く 照明光学系及び該表示素子からの投影光を投影するための投影光学系を 含む画像投影装置であつて、 画像投影装置の該照明光学系及び投影光学 系が配置されている領域に対応するスクリーン続き部分のスクリーンか らの長さを小さく抑制できるか、 或いは該スクリーン続き部分を無くす ことができ、 それだけ装置のコンパクト化が可能な画像投影装置を提供 することを課題とする。
前記課題を解決するため、 本発明は次の画像投影用光学系及び画像投 影装置を提供する。
( 1 ) 画像投影用光学系
光源からの光を表示素子の照明のために導く照明光学系及び画像情報 を含む該表示素子からの投影光を投影するための投影光学系を含む画像 投影用の光学系であって、 該照明光学系における、 前記光源からの光軸 が、 該投影光学系へ入射する投影光の光束より、 該投影光学系から出射 される投影光の存在領域側に位置するように該照明光学系が配置されて いる画像投影用光学系。
( 2 ) 画像投影装置
照明光により照明されることで画像情報を含む投影光を発生する表示 素子、 光源からの光を該表示素子の照明のために導く照明光学系及び該 表示素子からの投影光を投影するための投影光学系を含む画像投影装置 であって、 該照明光学系における、 前記光源からの光軸が、 該投影光学 系へ入射する投影光の光束より、 該投影光学系から出射される投影光の 存在領域側に位置するように該照明光学系が配置されている画像投影装 置。
このように、 本発明に係る画像投影用光学系及び画像投影装置におい ては、 照明光学系は、 該光学系における光源からの光軸が、 投影光学系 へ入射する投影光の光束より、 該投影光学系から出射される投影光の存 在領域側に位置するように配置される。 この場合、 照明光学系は、 画像 投影に支障を来さないように、 該照明光学系における光源からの光軸が 、 投影光学系から出射される投影光に干渉しない領域に位置するように 配置すればよい。
照明光学系は最終段階で照明光を折り返す折り返しミラーを含む場合 があるが、 いずれにしても、 照明光学系における、 光源からの光軸が存 在する部分は照明光学系の大部分を占めている。
本発明に係る画像投影用光学系では、 光源からの光軸が、 投影光学系 へ入射する投影光の光束より、 投影光学系から出射される投影光の存在 領域側に位置するように配置されていることで、 照明光学系の、 大きい 空間を占める、 大部分が、 投影光学系から出射される投影光の存在領域 側に位置することになる。
これにより、 この画像投影用光学系を画像投影装置に採用した場合、 投影光学系から出射される投影光の存在領域より反対側への照明光学系 の出っ張りが無くなるか、 或いは小さく抑制され、 画像投影装置の該光 学系が配置される領域に対応するスクリーン続き部分が無くなるか、 或 いはスクリーン続き部分のスクリーンからの長さを小さく抑えることが でき、 それだけ画像投影装置をコンパク 卜化できる。
投影光学系から出射される投影光の存在する領域は、 比較的大きい空 間領域であるから、 照明光学系を構成する部品の配置も容易になり、 光 源からの光軸を水平又は略水平に配置すること、 換言すれば、 光源の光 軸を水平又は略水平に配置することも可能になり、 それにより、 光源光 軸を水平に対して傾斜させる場合よりも光源寿命を長引かせることもで さる。
なお、 画像投影装置において通常採用される光源は、 その光軸を水平 より傾けすぎると寿命が短くなることが知られている。
画像投影用光学系としてかかる本発明に係る光学系を採用した本発明 の画像投影装置では、 上述のことから明らかなように、 装置の該光学系 配置領域に対応するスグリーン続き部分を無くせるか、 或いは装置の該 光学系配置領域に対応するスクリ一ン続き部分の長さを小さく抑えるこ とができ、 それだけ全体をコンパク ト化でき、 また、 光源光軸を水平又 は略水平に配置することを可能として、 光源光軸を水平に対して傾斜さ せる場合よりも光源寿命を長引かせることも可能である。
本発明に係る画像投影用光学系、 本発明に係る画像投影装置のいずれ についても次のことが言える。
前記照明光学系における、 前記光源からの直線光軸の方向は、 前記投 影光学系へ入射する投影光の光束に直交する方向と平行な方向とするこ とができる。 照明光学系における、 光源からの直線光軸の方向をこのよ うに設定することで、 画像投影用光学系を、 ひいては画像投影装置 そ れだけコンパク ト化できる。
この場合、 照明光学系における、 前記光源からの直線光軸の方向を水 平 （実用上水平と見てよい略水平の場合も含む） としてもよい。
このように照明光学系における直線光軸の方向を水平とする場合、 前 記表示素子の表示領域の長辺を水平に配置し、 投影画像を横長の長方形 としてもよい。
前記投影光学系はそれへの前記入射投影光を折り返して出射させる L 型投影光学系としてもよい。 L型投影光学系を採用することで、 画像投 影用光学系を、 ひいては画像投影装置をそれだけコンパク ト化できる。
L型投影光学系を採用する場合、 照明光学系における、 光源からの直 線光軸の方向を、 該し型投影光学系における入射投影光の光軸と出射投 影光の光軸とがなす面に垂直な方向とすることで、 画像投影用光学系を 、 ひいては画像投影装置をそれだけコンパク 卜化できる。
前記表示素子は、 反射型表示素子、 透過型表示素子のいずれでもよい 。 反射型表示素子を採用する場合の代表例として、 画素の角度変調によ り画像を表示する反射型表示素子を挙げることができる。
画素の角度変調により画像を表示する反射型表示素子は代表的には D M D型の反射型表示素子である。 D M D型の反射型表示素子は、 素子の 表示領域に配列された画素を構成する光反射部材に照明光を入射すると ともに、 光反射部材をその偏向軸 （回動軸） を中心に回動制御すること で該部材の光反射面の向きを制御し、 それにより表示領域から画像情報 を含む光を反射させ、 これを投影光として利用できるものである。 画素の角度変調により画像を表示する反射型表示素子は、 画素の角度 変調用偏向軸が、 該表示素子の矩形画像表示領域の長辺と平行な表示素 子であっても、 短辺と平行な表示素子であつてもよい。
いずれにしても反射型表示素子を採用する場合、 全反射プリズムュ二 ッ ト （T I Rプリズムユニッ ト） を採用してもよい。 すなわち、 前記照 明光学系から出射される照明光を該表示素子に導く とともに、 該表示素 子からの、 前記画像情報を含む投影光を前記投影光学系へ導く全反射プ リズムュニッ トである。
T I Rプリズムュニッ トは、 照明光を入射させる第 1プリズムと反射 型表示素子からの画像情報を含む反射投影光を出射させる第 2プリズム とを組み合わせ、 両者の互いに対向する隣接面を臨界面としたものであ る。
T 1 Rプリズムュニッ 卜は、 第 1プリズムに入射した光が臨界面で全 反射されて第 1プリズムから表示素子へ向け出射し、 表示素子からの反 射投影光が第 1プリズムへ入射し、 臨界面を透過して第 2プリズムから 出射する所謂ノーマル型のもの （N— T I Rプリズムュニッ 卜） と、 第 1プリズムに入射した光が臨界面を透過して第 2プリスムから出射して 表示素子を照明し、 表示素子からの反射投影光が第 2プリズムへ入射し 、 臨界面で全反射されて第 2プリズムから出射する所謂リバース型のも の （R— T I Rプリズムユニッ ト） とに大別される。
本発明に係る画像投影用光学系に T I Rプリズムュニッ トを採用する 場合、 N— T I Rプリズムュニッ ト、 R— T I Rプリズムュニッ トのい ずれも採用可能である。 以上説明したように本発明によると、 光源からの光を表示素子の照明 のために導く照明光学系及び画像情報を含む該表示素子からの投影光を 投影するための投影光学系を含む画像投影用の光学系であって、 画像投 影装置に採用した場合に、 画像投影装置の該光学系が配置される領域に 対応するスクリ一ン続き部分のスクリーンからの長さを小さく抑制でき るか、 或いは該スクリーン続き部分を無くすことができ、 それだけ画像 投影装置をコンパクト化できる画像投影用光学系を提供することができ る。
また、 本発明によると、 照明光により照明されることで画像情報を含 む投影光を発生する表示素子、 光源からの光を該表示素子の照明のため に導く照明光学系及び該表示素子からの投影光を投影するための投影光 学系を含む画像投影装置であって、 画像投影装置の該照明光学系及び投 影光学系が配置されている領域に対応するスクリ一ン続き部分のスクリ —ンからの長さを小さく抑制できるか、 或いは該スクリーン続き部分を 無くすことができ、 それだけ装置のコンパクト化が可能な画像投影装置 を提供することができ。 図面の簡単な説明
第 1図は本発明に係る画像投影装置例の構成の概略を装置側面から見 て示す図である。
第 2図は第 1図に示す画像投影装置の主たる部分の配置関係を装置背 面側から見て示す図である。
第 3 (A) 図は第 1図に示す画像投影装置における主要部分の側面図 であり、 第 3 (B) 図は同装置における主要部分を装置背面側から見て 示す図である。
第 4図は第 1図の画像投影装置に採用されている反射型表示素子を示 す図である。
第 5 (A) 図及び第 5 (B) 図は本発明に係る画像投影装置の他の例 を示すもので、 第 5 (A) 図は該装置における主要部分の側面図であり 、 第 5 (B) 図は該装置における主要部分を装置背面側から見て示す図 である。
第 6図は第 5 (A) 図及び第 5 (B) 図に示される画像投影装置に採 用されている反射型表示素子を示す図である。
第 7 (A) 図及び第 7 (B) 図は本発明に係る画像投影装置のさらに 他の例を示すもので、 第 7 (A) 図は該装置における主要部分の側面図 'であり、 第 7 (B) 図は該装置における主要部分を装置背面側から見て 示す図である。
第 8図は D M D型反射型表示素子の他の例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施形態について説明する。
ぐ第 1実施形態 >
第 1図は本発明に係る画像投影装置例 Aの構成の概略を装置側面から 見て示す図であり、 第 2図は同装置の主たる部分の配置関係を装置背面 側から見て示す図である。
第 3 (A) 図は同装置における画像投影用の光学系 1 0、 反射型表示 素子 4及び画像反射鏡 5等の側面図であり、 第 3 (B) 図は同部分を装 置背面側から見て示す図である。
なお、 第 1図及び第 3 (A) 図では、 光学系 1 0における、 後述する 照明光学系 1 を簡略化して示してある。
第 1図から第 3 ( A ) 図及び第 3 ( B ) 図に示す画像投影装置 Aは、 筐体 B x内に設けられた光源 1 1、 画像投影用の光学系 1 0、 反射型表 示素子 4及び画像反射鏡 5を備えているとともに、 筐体 B Xの正面側に 設けられたスクリーン 6を備えている。
光源 1 1は、 白色光を発するランプ 1 1 1、 リフレクタ一 （反射部材 ) 1 1 2及び U V— I Rカツ 卜フィルタ （紫外線—赤外線カッ トフィル 夕） 1 2を含んでいる。
画像投影用光学系 1 0は、 照明光学系 1、 全反射プリズムユニッ ト （ T I Rプリズムユニッ ト） 2及び投影光学系 3を含んでいる。
照明光学系 1は、 カラーホイール 1 3、 インテグレ一タロッ ド 1 4、 リ レー光学系 1 5及び折り返しミラー 1 6を含んでいる。
光源 1 1 におけるリフレクタ一 1 1 2は回転楕円面からなる反射面を 有しており、 ランプ 1 1 1からの光を反射して、 U V— I Rカツ トフィ ルタ 1 2及びカラ一ホイール 1 3を介して、 インテグレー夕ロッ ド 1 4 の入射面に集光する。 インテグレ一夕ロッ ド 1 4への入射光はインテグ レータロッ ド 1 4の内部で複数回反射されて、 該ロッ ドの射出面で均一 な照明光となる。 U V— I Rカッ トフィル夕 1 2は、 ランプ 1 1 1から 放射される紫外線や赤外線が照明光学系 1に向かわないようにこれらの 光を反射して力ッ 卜する。
ィンテグレータロッ ド 1 4の直前のカラ一ホイール 1 3は、 R (赤色 ) 、 G (緑色） 及び B (青色） を透過させるカラーフィルタ一を有して おり、 該ホイールを回転させることにより、 投影する色光が時間的に順 次切り替わり、 投影画像をカラー化できる。
インテグレ一タロッ ド 1 4から出た光は、 リレー光学系 1 5を経て、 折り返しミラー 1 6で折り返し反射され、 T 1 Rプリズムユニッ ト 2を 経て反射型表示素子 4を照明する。 反射型表示素子 4については後ほ ど説明する。 反射型表示素子 4からの反射光のうち、 O N光 （画像投影のために画 素から反射されてきた反射投影光） が、 再び T I Rプリズムュニッ ト 2 を経て投影光学系 3に入射し、 該光学系 3から画像反射鏡 5へ投影され 、 ここで反射されてスクリーン 6に画像投影される。
リ レー光学系 1 5は、 T I Rプリズムュニッ 卜 2に貼り合わされたェ ン ランスレンズ 2 0と共にィンテグレ一タ口ッ ド 1 4の出射面の像を 反射型表示素子 4面に投影させ、 該素子を均一に照明する。 すなわち、 イ ンテグレータロッ ド 1 4の出射面は表示素子 4の表示面と共役で、 ィ ンテグレ一タロッ ド出射面の形状を表示素子 4の表示領域 4 1 (第 4図 参照） と略相似形にすることにより、 素子 4を効率よく照明できるよう にしてある。
また、 折り返しミラー 1 6を用いて、 照明光の光路のレイァゥ卜をコ ンパク 卜化してある。
T I Rプリズムュニッ ト 2は、 本例では第 1プリズム 1 1及び第 2プ リズム 2 2を組み合わせてなる、 既述のリバース型プリズムュニッ ト （ R - T I Rプリズムュニッ ト） である。
第 1プリズ厶 2 1 に入射した照明光が第 2プリズ厶 2の臨界面を透 過して第 2プリスム 2 2から出射して表示素子 4を照、明し、 表示素子 4 で反射された画像情報を含む投影光が第 2プリズム 2 2へ入射し、 臨界 面で全反射されて同プリズム 2 2から投影光学系 3へ向け出射する。 投影光学系 3は、 それへの前記入射投影光を折り返して出射させる所謂 L型投影光学系である。 このように L型投影光学系を採用することで、 画像投影用光学系 1 0が、 ひいては画像投影装置 Aがそれだけコンパク 卜化されている。
反射型表示素子 4は本例では D M D型表示素子であり、 第 4図に示す ように表示領域 4 1が長方形を呈している。 各画素 4 2の角度変調用偏 向軸 （回動軸） 4 3は長方形表示領域 4 1の長辺と平行である。 反射型 表示素子 4は、 T I Rプリズ厶ュニッ ト 2の第 2プリズム 2 2の照明光 出射面兼投影光入射面と平行に配置されている。 第 3 ( B ) 図に、 画素 偏向軸 4 3の方向を平面から見た状態で、 鎖線で参考的に示してある。 なお、 画素偏向軸 4 3の方向は表示領域/! 1の短辺と平行でもよい。 しかし、 偏向軸 4 3の方向を表示領域 4 1の長辺と平行にすることで、 スクリーン 6に投影される画像を横長にすることができる。
以上説明した画像投影装置 Aでは、 図示のとおり、 画像投影用光学系 1 0の照明光学系 1 における、 光源 1 1からの直線光軸 αの存在する部 分、 さらに言えば、 光源 1 1から折り返しミラー 1 6の手前までの直線 光軸 αが存在する部分が、 照明光学系 1の大部分を占めている。
そして、 光源 1 1からの直線光軸 αは、 Τ 1 Rプリズムュニッ ト 2か ら投影光学系 3へ入射する投影光の光束) Sより、 投影光学系 3から出射 される投影光ァの存在領域側 （図示例では光束 より上側領域） に位置 するように、 しかし、 投影光ァに干涉しない領域に位置するように （図 示例では投影光ァより下側に） 配置されている。
従って、 光源 1 1及び照明光学系 1の、 大きい空間を占める大部分が 、 投影光学系 3から出射される投影光ァの存在領域側に位置することに なる。
これにより、 投影光学系 3から出射される投影光ァの存在領域とは反 対側の領域 （図示例では光束 /3より下側領域） への光源 1 1及び照明光 学系 1の出っ張りが小さく抑制され、 それにより画像投影装置 Αのスク リーン下部分 7の長さ （図においてはスクリーン下部分 7の高さ） h ( 第 1図参照） が小さく抑制され、 それだけ画像投影装置 Aがコンパク ト 化されている。
また、 投影光学系 3から出射される投影光ァの存在する領域は、 比較 的大きい空間領域であるから、 照明光学系 1 を構成する部品の配置も容 易になり、 さらに、 光源 1 1からの直線光軸 αを水平 （実用上水平とみ て差し支えない略水平の場合も含む） に配置すること、 換言すれば、 光 源 1 1の光軸を水平に配置することも可能になる。 画像投影装置 Aでは、 照明光学系 1は、 光源 1 1からの直線光軸 ctが 水平に配置され、 且つ、 投影光学系 3への入射投影光の光軸と投影光学 系 3からの出射投影光の光軸とがなす面に対し垂直方向となるように設 置されており、 この点でも、 画像投影装置 Aはコンパクト化されている とともに、 光源 1 1がその光源光軸が水平に配置されていることで、 光 源光軸を水平に対して傾斜させる場合よりも光源寿命を長引かせること ができる。
<第 2実施形態〉
第 5 (A) 図及び第 5 (B) 図に本発明に係る画像投影装置の他の例 Bを示す。 第 5 (A) 図は画像投影装置 Bにおける主要部分の側面図で あり、 第 5 (B) 図は該装置 Bにおける主要部分を装置背面側から見て 示す図である。
なお、 第 5 (A) 図では、 画像投影用の光学系 1 0の照明光学系 1を 簡略化して示してある。
第 5 (A) 図及び第 5 (B) 図に示す画像投影装置 Bは、 第 1図〜第 3 (A) 図及び第 3 (B) 図に示す画像投影装置 Aにおいて、 T I Rプ リズムュニッ ト 2に代えて T I Rプリズムュニッ ト 2 ' を採用するとと もに、.表示素子 4に代えて反射型表示素子 4 ' を採用し、 さらに、 照明 光学系 1における折り返しミラ一 1 6の配置姿勢を、 プリズムユニット 2 ' へ照明光を導けるように若干変更したものである。 かかる点以外は 装置 Aと実質上同様の構成であり、 装置 Aにおける部品、 部分と実質上 同じ部品、 部分には装置 Aと同じ参照符号を付してある。
T I Rプリズムュ二ッ ト 2， は、 第 1プリズム 2 及び第 2プリズ ム 2 2' を組み合わせてなる、 既述のノーマル型プリズムュニッ ト （N — T I Rプリズムュニッ ト） である。 第 1プリズム 2 にはェントラ ンスレンズ 2 0' を付設してある。
第 1プリズム.2 1 ' に入射した照明光は第 1プリズム 2 1 ' の臨界面 で反射され、 プリズム 2 1 ' から出射して表示素子 4 ' を照明し、 表示 素子 4 ' で反射された画像情報を含む投影光が第 1プリズム 2 1 ' 入射 し、 臨界面を透過して第 2プリズム 2 2 ' から投影光学系 3へ向け出射 する。
反射型表示素子 4 ' は、 DMD型表示素子であり、 図 6に示すように 表示領域 4 0が長方形を呈し、 各画素 4 1、 の角度変調用偏向軸 （回動 軸） 4 3 * が長方形表示領域 4 0の長辺に対して 4 5度傾斜しているも のである。
素子 4 ' は、 T I Rプリズムュ二ッ ト 2 ' の第 1プリズム 2 1 ' の照 明光出射面兼反射投影光入射面と平行に配置されている。 第 5 (B) 図 に、 画素偏向軸 4 3 ' の方向を平面から見た状態で、 鎖線で参考的に示 してある。
この画像投影装置 Bも、 光源 1 1及び照明光学系 1によりプリズムュ ニッ ト 2 ' を介して表示素子 4 ' を照明し、 素子 4 ' からの画像情報を 含む投影光をプリズムュニッ ト 2' を介して投影光学系 3へ入射させ、 さらに、 そこから出射させて画像反射鏡 5にて折り返し、 スクリーンに 画像投影することができる。
<第 3実施形態 >
第 7 (A) 図及び第 7 (B) 図に本発明に係る画像投影装置の他の例 Cを示す。 第 7 (A) 図は画像投影装置 Cにおける主要部分の側面図で あり、 第 7 (B) 図は該装置 Cにおける主要部分を装置背面側から見て 示す図である。
なお、 第 7 (A) 図では、 画像投影用の光学系 1 0の照明光学系 1を 簡略化して示してある。
第 7 (A) 図及び第 7 (B) 図に示す画像投影装置 Cは、 第 1図〜第 3 (A) 図及び第 3 (B) 図に示す画像投影装置 Aにおいて、 T I Rプ リズ厶ュニッ ト 2に代えて装置 Bで採用したものと同タイプの T I Rプ リズムユニッ ト 2 " (第 1、 第 2のプリズム 2 ' 、 2 2 " からなるも の） を採用するとともに、 照明光学系 1における折り返しミラ一 1 6の 配置姿勢を、 プリズムュニッ ト 2 " へ照明光を導けるように若干変更し たものである。 プリズムュニッ ト 2 " の第 1プリズム 2 1 " にはェン卜 ランスレンズ 2 0 " を付設してある。
以上の点以外は装置 Aと実質上同様の構成であり、 装置 Aにおける部 品、 部分と実質上同じ部品、 部分には装置 Aと同じ参照符号を付してあ る。
表示素子 4は、 第 4図に示すタイプのものであるが、 ここでは、 T I Rプリズムユニッ ト 2 " の第 1プリズム 2 1 " の照明光出射面兼反射投 影光入射面と平行に配置されている。 第 7 ( B ) 図に、 画素偏向軸 4 3 の方向を平面から見た状態で、 鎖線で参考的に示してある。
なお、 表示素子 4に代えて、 図 6に示すように表示領域 4 0が長方形 を呈し、 各画素 4 1、 の角度変調用偏向軸 （回動軸） 4 3 ' が長方形表 示領域 4 0の長辺に対して 4 5度傾斜している表示素子 4 ' を採用する ことも可能である。
この画像投影装置 Cも、 光源 1 1及び照明光学系 1 によりプリズムュ ニッ ト 2 " を介して表示素子 4を照明し、 素子 4からの画像情報を含む 投影光をプリズムュニッ 卜 2 " を介して投影光学系 3へ入射させ、 .さら に、 そこから出射させて画像反射鏡 5にて折り返し、 スクリーンに画像 投影することができる。
以上説明した、 画像投影装置 B、 Cにおいても、 光源 1 1からの直線 光軸 αの存在する部分は、 照明光学系 1の大部分を占めている。
光源 1 1からの直線光軸 αは、 T I Rプリズムユニッ ト 2 ' (又は 2 " ) から投影光学系 3へ入射する投影光の光束 /Sより、 投影光学系 3か ら出射される投影光ァの存在領域側 （図示例では光束 i3より上側領域） に位置するように、 しかし、 投影光ァに干渉しない領域に位置するよう に （図示例では投影光ァより下側に） 配置されている。
従って、 光源 1 1及び照明光学系 1の大部分が、 投影光学系 3から出 射される投影光ァの存在領域側に位置することになる。 これにより、 投影光学系 3から出射される投影光ァの存在領域とは反 対側の領域 （図示例では光束; 8より下側領域） への光源 1 1及び照明光 学系 1の出っ張りが小さく抑制され、 それにより画像投影装置のスクリ —ン下部分の長さが小さく抑制され、 それだけ画像投影装置 B、 Cがコ ンパクト化されている。
また、 照明光学系 1を構成する部品の配置も容易になり、 光源.1 1か らの直線光軸 αを水平 （実用上水平とみて差し支えない略水平の場合も 含む） に配置すること、 換言すれば、 光源 1 1の光軸を水平に配置する ことも可能になる。
画像投影装置 B、 Cでは、 照明光学系 1は、 その光源 1 1からの直線 光軸 αが水平に配置され、 且つ、 投影光学系 3への入射投影光の光軸と 投影光学系 3からの出射投影光の光軸とがなす面に対し垂直方向となる ように設置されており、 この点でも、 画像投影装置 B、 Cはコンパク卜 化されているとともに、 光源 1 1がその光源光軸が水平に配置されるこ とで、 光源光軸を水平に対して傾斜させる場合よりも光源寿命を長引か せることができる。
なお、 反射型表示素子としては、 以上説明した第 4図、 第 6図に示す もののほか、 例えば第 8図に示すように、 矩形画素 4 2 " の両辺が矩形 表示領域 4 1 " の両辺とそれぞれ平行で、 画素偏向軸 4 3 " が表示領域 4 1 " の長辺と平行な （短辺と平行でもよい） 素子 4 " 等も採用できる また、 本発明は透過型表示素子を採用する画像投影装置にも適用する ことができる。 例えば、 第 1図等に示す画像投影装置において、 照明光 学系からの照明光を、 各画素の光透過性制御により画像表示できる透過 型表示素子に透過させることで画像情報を含む投影光を得、 これを投影 光学系に入射してスクリ一ンに画像投影することも可能である。
また、 本発明は、 屈折光学系のみならず、 曲面反射鏡からなる反射光 学系や、 屈折レンズと曲面反射鏡を有するカタディオプトリック光学系 にも適用することができる。
以上説明した実施形態では、 光源からの光軸は直線光軸であつたが、 光源からの光軸は直線光軸である必要はない。 しかし、 直線光軸であれ ば、 光学系部品配置を簡素化し易い、 画像投影装置の奥行き厚さを薄く し易いといった利点がある。
また、 以上説明した実施形態では、 画像投影光学系を画像投影装置の 下部に配置:して、 投影光を下から上に向けて投影しているが、 画像投影 光学系を例えば画像投影装置の上部に配置して、 投影光を上から下へ向 けて投影してもよい。 この場合にはスク リーンの上に続く部分の長さを 小さく抑制できる。 産業上の利用可能性
本発明は、 画像投影装置の光学系配置領域に対応するスクリーン続き 部分が無いか、 又はスクリーン続き部分の長さが小さく抑制され、 全体 としてそれだけコンパク卜な画像投影装置を提供することに利用できる

Claims

請求の範囲 -
1 . 光源からの光を表示素子の照明のために導く照明光学系及び画像情 報を含む該表示素子からの投影光を投影するための投影光学系を含む画 像投影用の光学系であって、 該照明光学系における、 前記光源からの光 軸が、 該投影光学系へ入射する投影光の光束より、 該投影光学系から出 射される投影光の存在領域側に位置するように該照明光学系が配置され ていることを特徴とする画像投影用光学系。
2 . 前記照明光学系における、 前記光源からの直線光軸の方向が、 前記 投影光学系へ入射する投影光の光束に直交する方向と平行な方向である 請求の範囲第 1項に記載の画像投影用光学系。
3 . 前記照明光学系における、 前記光源からの直線光軸の方向が、 水平 である請求の範囲第 2項に記載の画像投影用光学系。
4 . 前記投影光学系はそれへの前記入射投影光を折り返して出射させる L型投影光学系であり、 前記光源からの直線光軸の方向は、 該 L型投影 光学系における入射投影光の光軸と出射投影光の光軸とがなす面に垂直 な方向である請求の範囲第 1項に記載の画像投影用光学系。
5 . 前記表示素子は、 画素の角度変調により画像を表示する反射型表示 素子である請求の範囲第 1項、 第 2項、 第 3項又は第 4項に記載の画像 投影用光学系。
6 . 前記照明光学系から出射される照明光を前記表示素子に導くととも に、 該表示素子からの、 前記画像情報を含む投影光を前記投影光学系へ 導く全反射プリズムュニッ 卜を備えている請求の範囲第 5項に記載の画 像投影用光学系。
7 . 前記反射型表示素子は、 前記画素の角度変調用偏向軸が、 該表示素 子の矩形画像表示領域の長辺と平行な表示素子である請求の範囲第 5項 又は第 6項に記載の画像投影用光学系。
8 . 前記反射型表示素子は、 前記画素の角度 調用偏向軸が、 該表示素 子の矩形画像表示領域の短辺と平行な表示素子である請求の範囲第 5項 又は第 6項に記載の画像投影用光学系。
9 . 照明光により照明されることで画像情報を含む投影光を発生する表 示素子と、 光源からの光を該表示素子の照明のために導く照明光学系及 び該表示素子からの投影光を投影するための投影光学系を含む画像投影 用光学系とを有する画像投影装置であつて、 該画像投影用光学系が請求 の範囲第 1項から第 8項のいずれかに記載の画像投影用光学系であるこ とを特徴とする画像投影装置。
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