JP2010151885A - Projector - Google Patents
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Abstract
【課題】安価で小型なリレー光学系を組み込むことによって、低コストで小型化を達成できるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】光路延長用のリレー系が、一旦形成された中間像IMを光束の発散を抑えつつ結像させる第1リレーレンズLL1と、ライトバルブ40cに入射する光束の状態を調整する第2リレーレンズLL2との2枚のレンズで構成されるので、第3光路OP3に配置されるレンズやその支持部材が従来に比較して減少し、第3光路OP3すなわち色分離導光光学系30を簡易で低コストなものとすることができる。このような色分離導光光学系30を組み込んだ本実施形態のプロジェクタ100は、小型で低コストなものとなる。
【選択図】図1A projector capable of achieving downsizing at low cost by incorporating an inexpensive and small relay optical system.
A relay system for extending an optical path adjusts the state of a light beam incident on a first relay lens LL1 that forms an intermediate image IM formed once while suppressing the divergence of the light beam, and a light valve 40c. Since the lens is composed of two lenses, the relay lens LL2, the number of lenses and supporting members disposed in the third optical path OP3 is reduced as compared with the conventional one, and the third optical path OP3, that is, the color separation light guide optical system 30 is reduced. It can be simple and low-cost. The projector 100 of this embodiment incorporating such a color separation light guide optical system 30 is small and low-cost.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、照明光を液晶パネル等によって変調し、変調された像光を投射するプロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector that modulates illumination light using a liquid crystal panel or the like and projects the modulated image light.
従来の一般的なプロジェクタとして、略白色光を発生する光源と、光源からの光を均一化するとともに偏光変換する照明光学系と、照明光学系を経た光を分離し、緑、青、赤の3色の光路に導入する色分離導光光学系と、3色の照明光によってそれぞれ照明される3つの液晶ライトバルブと、これら3つの液晶ライトバルブからの像を合成するクロスダイクロイックプリズムと、合成後の拡大像を投射する投射レンズとを備えるものがある。このようなプロジェクタでは、例えば2色の光路長を等しくするとともに残った1色の光路を長くし、光路の長さの相対的な差を補償するため、1色の長い光路上にリレー光学系を配置している(例えば、特許文献1参照)。長い光路上のリレー光学系は、光源側から順に第1レンズと第2レンズとフィールドレンズとで構成され、第1レンズは、長い光路の途中に一旦形成される中間像の近傍に配置され、フィールドレンズは、液晶ライトバルブの近傍に配置され、第2レンズは、第1レンズとフィールドレンズとの中間位置に配置されている。
近年、特定用途のプロジェクタでは、小型化や低コスト化の要求が高まっているが、リレー光学系がネックとなって省スペース化に限界があり、プロジェクタの小型化や低コスト化に対する要求に十分に応えられないという状況が生じている。 In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization and cost reduction in projectors for specific applications. However, there is a limit to space saving due to the relay optical system as a bottleneck, which is sufficient for demands for miniaturization and cost reduction of projectors. There is a situation where it is not possible to respond to.
そこで、本発明は、安価で小型なリレー光学系を組み込むことによって、低コストで小型化を達成できるプロジェクタを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a projector that can achieve miniaturization at low cost by incorporating an inexpensive and small relay optical system.
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、光源光を射出する光源と、光源光を均一化するための照明光学系と、照明光学系から射出された照明光を各色の光束に分離する色分離導光光学系と、色分離導光光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明される各色用の光変調装置と、各色用の光変調装置から射出された各色の像光を合成する合成光学系と、合成光学系を経た像光を投射する投射光学系とを備える。ここで、色分離導光光学系は、各色の光路のうち一部を構成する少なくとも1色の光路において光路延長用のリレー系を有し、リレー系は、一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第1リレーレンズと、対応する光路上の光変調装置に入射する光束の状態を調整する第2リレーレンズとで構成される。 In order to solve the above-described problems, a projector according to the present invention separates a light source that emits light source light, an illumination optical system that equalizes the light source light, and illumination light emitted from the illumination optical system into light beams of respective colors. A color separation light guide optical system, a light modulation device for each color illuminated by a light beam of each color light separated by the color separation light guide optical system, and an image light of each color emitted from the light modulation device for each color And a projection optical system that projects image light that has passed through the synthesis optical system. Here, the color separation light guide optical system has a relay system for extending the optical path in the optical path of at least one color constituting a part of the optical path of each color, and the relay system converts the intermediate image once formed into the luminous flux. The first relay lens that forms an image while suppressing divergence and the second relay lens that adjusts the state of the light beam incident on the light modulation device on the corresponding optical path.
上記プロジェクタでは、光路延長用のリレー系が、2枚のレンズ、すなわち一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第1リレーレンズと、光変調装置に入射する光束の状態を調整する第2リレーレンズとで構成されるので、リレー光路に配置されるレンズやその支持部材が従来に比較して減少し、リレー系を簡易で低コストなものとすることができる。このようなリレー系を組み込んだプロジェクタは、小型で低コストなものとなる。 In the projector, the relay system for extending the optical path includes two lenses, that is, a first relay lens that forms an intermediate image once formed while suppressing the divergence of the light beam, and the state of the light beam incident on the light modulation device. Since the second relay lens to be adjusted is used, the number of lenses arranged in the relay optical path and its supporting members are reduced as compared with the conventional one, and the relay system can be simplified and reduced in cost. A projector incorporating such a relay system is small and low-cost.
また、本発明の具体的な態様又は観点によれば、上記プロジェクタにおいて、リレー系は、一旦形成された中間像を対応する光変調装置上に等倍で結像させる。この場合、リレー系による照度の増減を抑えることができ、リレー系のある光路に配置される光変調装置の照明光量と、その他のリレー系のない光路に配置される光変調装置の照明光量とのバランスを保つことができる。 According to a specific aspect or aspect of the present invention, in the projector, the relay system forms an intermediate image once formed on the corresponding light modulation device at an equal magnification. In this case, increase / decrease in illuminance by the relay system can be suppressed, and the illumination light quantity of the light modulation device arranged in the optical path with the relay system, and the illumination light quantity of the light modulation device arranged in the optical path without the other relay system Can keep the balance.
本発明の別の態様によれば、第1リレーレンズは、入射面と射出面のうち少なくとも一方の面が非球面である。この場合、第1リレーレンズを非球面レンズにすることにより、中間像を低収差で光変調装置上に再結像させることができ、光変調装置のより均一な照明が可能になる。 According to another aspect of the present invention, in the first relay lens, at least one of the entrance surface and the exit surface is an aspheric surface. In this case, by making the first relay lens an aspheric lens, the intermediate image can be re-imaged on the light modulation device with low aberration, and the light modulation device can be illuminated more uniformly.
本発明のさらに別の態様によれば、色分離導光光学系は、照明光学系から射出された光束を第1色光と他の色光とに分離する第1色分離ミラーと、他の色光を第2色光と第3色光とに分離する第2色分離ミラーと、第1色分離ミラーを経た第1色光を反射して光路を折り曲げることにより第1色光用の光変調装置に導く第1折曲ミラーと、第2分離ミラーを経た第3色光を反射して光路を折り曲げることにより第3色光用の光変調装置に導く第2及び第3折曲ミラーとを有する。さらに、第1リレーレンズは、第2折曲ミラーと第3折曲ミラーとの間に設けられる。なお、第2分離ミラーで分離された第2色光は、第2色光用の光変調装置に直接導かれる。この場合、第1リレーレンズを比較的光路下流に配置した構成とできる。 According to still another aspect of the present invention, the color separation light guide optical system includes a first color separation mirror that separates a light beam emitted from the illumination optical system into first color light and other color light, and other color light. A second color separation mirror that separates the second color light and the third color light, and a first fold that leads to the first color light modulation device by reflecting the first color light that has passed through the first color separation mirror and bending the optical path. A curved mirror, and second and third folding mirrors that guide the third color light to the light modulation device by reflecting the third color light that has passed through the second separation mirror and bending the optical path. Further, the first relay lens is provided between the second folding mirror and the third folding mirror. Note that the second color light separated by the second separation mirror is directly guided to the light modulation device for the second color light. In this case, the first relay lens can be arranged relatively downstream of the optical path.
本発明のさらに別の態様によれば、色分離導光光学系は、照明光学系から射出された光束を第1色光と他の色光とに分離する第1色分離ミラーと、他の色光を第2色光と第3色光とに分離する第2色分離ミラーと、第1色分離ミラーを経た第1色光を反射して光路を折り曲げることにより第1色光用の光変調装置に導く第1折曲ミラーと、第2分離ミラーを経た第3色光を反射して光路を折り曲げることにより第3色光用の光変調装置に導く第2及び第3折曲ミラーとを有する。さらに、第1リレーレンズは、第2色分離ミラーと第2折曲ミラーとの間に設けられる。なお、第2分離ミラーで分離された第2色光は、第2色光用の光変調装置に直接導かれる。この場合、第1リレーレンズを比較的光路上流に配置した構成とできる。 According to still another aspect of the present invention, the color separation light guide optical system includes a first color separation mirror that separates a light beam emitted from the illumination optical system into first color light and other color light, and other color light. A second color separation mirror that separates the second color light and the third color light, and a first fold that leads to the first color light modulation device by reflecting the first color light that has passed through the first color separation mirror and bending the optical path. A curved mirror, and second and third folding mirrors that guide the third color light to the light modulation device by reflecting the third color light that has passed through the second separation mirror and bending the optical path. Further, the first relay lens is provided between the second color separation mirror and the second folding mirror. Note that the second color light separated by the second separation mirror is directly guided to the light modulation device for the second color light. In this case, the first relay lens can be arranged relatively upstream of the optical path.
本発明のさらに別の態様によれば、第2リレーレンズが、第3折曲ミラーと第3色光用の光変調装置との間に設けられる。この場合、第2リレーレンズを第3色光用の光変調装置の直前に配置することになり、この光変調装置に入射する光束の角度状態を簡易に調整できる。 According to still another aspect of the present invention, the second relay lens is provided between the third bending mirror and the light modulation device for the third color light. In this case, the second relay lens is disposed immediately before the light modulator for the third color light, and the angular state of the light beam incident on the light modulator can be easily adjusted.
本発明のさらに別の態様によれば、第2色分離ミラーと第2折曲ミラーとの間の距離は、第2折曲ミラーと第3折曲ミラーとの間の距離よりも短い。この場合、リレー光路すなわちリレー系を配置する第3色光の光路を比較的短いもとのすることができる。さらに、第1リレーレンズを第2折曲ミラーと第3折曲ミラーとの間に配置する場合、第1リレーレンズを第2色分離ミラー側に近づけて配置しやすくなるので、第2色分離ミラーの光路下流に一旦形成される中間像からの光束の発散を第1リレーレンズによって抑える効果を高めることができる。 According to still another aspect of the present invention, the distance between the second color separation mirror and the second folding mirror is shorter than the distance between the second folding mirror and the third folding mirror. In this case, the optical path of the third color light in which the relay optical path, that is, the relay system is arranged can be made relatively short. Furthermore, when the first relay lens is disposed between the second and third folding mirrors, the first relay lens can be easily disposed closer to the second color separation mirror, so that the second color separation is performed. The effect of suppressing the divergence of the light beam from the intermediate image once formed downstream of the optical path of the mirror by the first relay lens can be enhanced.
本発明のさらに別の態様によれば、色分離導光光学系は、各色の光路のうち一部を構成する2色の光路において光路延長用のリレー系をそれぞれ有する。さらに、各リレー系は、対応する光路上に一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第1リレーレンズと、対応する光路上の光変調装置に入射する光束の状態を調整する第2リレーレンズとで構成される。この場合、2色のリレー系を備えるプロジェクタを比較的小型で低コストなものとできる。 According to still another aspect of the present invention, the color separation light guide optical system has a relay system for extending an optical path in each of two color optical paths constituting a part of the optical path of each color. Furthermore, each relay system adjusts the state of the light beam incident on the light modulation device on the corresponding optical path and the first relay lens that forms an intermediate image once formed on the corresponding optical path while suppressing the divergence of the light beam. And a second relay lens. In this case, a projector having a two-color relay system can be made relatively small and low cost.
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the optical system of the projector according to the first embodiment of the invention.
このプロジェクタ100は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調してカラーの光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であり、光源ランプユニット10、照明光学系20、色分離導光光学系30、光変調部40、クロスダイクロイックプリズム50、及び投射レンズ60を備えて構成される。ここで、光源ランプユニット10と照明光学系20とは、色分離導光光学系30等に入射させるための照明光を生成する照明装置を構成する。
The
光源ランプユニット10は、ランプ本体11から周囲に放射された光束を集めて射出し、照明光学系20等を介して光変調部40を照明するための光源である。光源ランプユニット10は、発光管であるランプ本体11と、ランプ本体11から前方に射出された光源光を反射する球面状の副鏡12と、ランプ本体11から後方に射出された光源光を反射する楕円面状の主鏡13と、コリメート用の凹レンズ14とを備える。この光源ランプユニット10において、ランプ本体11から射出された略白色の光源光は、副鏡12を介して又は直接的に主鏡13に入射して前方側に反射され、凹レンズ14によって平行化された状態で照明光学系20側に射出される。なお、上述したランプ本体11には、各色の波長に亘って高輝度の光を射出することができる点で、通常高圧水銀ランプが使用されるが、光源ランプユニット10に組み込み可能なランプは、高圧水銀ランプ以外の各種発光ランプとすることができ、例えばLED等の固体発光素子とすることもできる。また、主鏡13としては、楕円面に限らず放物面等の反射面形状を有する各種リフレクタを用いることができる。放物面状の主鏡13を用いた場合、主鏡13の後段に凹レンズ14等を設けることなく、光源ランプユニット10から平行光束を射出させることができる。
The light
照明光学系20は、均一化された照度の照明光を光変調部40に供給する。この照明光学系20は、光源ランプユニット10から射出された光束を適当な状態に分割する第1及び第2レンズアレイ23a,23bと、両レンズアレイ23a,23bを経た複数の光束を重畳させる重畳レンズ25と、重畳レンズ25に入射する光束の偏光方向を揃える偏光変換装置24とを備える。このうち、第1レンズアレイ23aを構成する要素レンズ27aによって、光源ランプユニット10の凹レンズ14から射出された光束は複数の部分光束に分割される。また、第2レンズアレイ23bを構成する要素レンズ27bによって、第1レンズアレイ23aからの各部分光束は適当な発散角で射出される。重畳レンズ25は、第2レンズアレイ23bから射出され偏光変換装置24を経た部分光束を全体として適宜収束させる。これにより、重畳レンズ25の後段のライトバルブ40a,40b,40cの被照明領域すなわち表示領域において照明光を重畳させる照明光の均一化が可能になる。偏光変換装置24は、PBS(偏光ビームスプリッタ)、ミラー、位相差板等を一組の要素とする光学素子のアレイで形成されており、第1レンズアレイ23aにより分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。このような偏光変換装置24を用いることにより、光変調部40で利用する光源光の利用率を向上させることができる。
The illumination
色分離導光光学系30は、第1及び第2色分離ミラー31a,31bと、第1〜第3折曲ミラー32b,32c,32dと、フィールドレンズ33a,33bと、第1リレーレンズLL1と、第2リレーレンズLL2とを備える。色分離導光光学系30は、照明光学系20から出射した照明光を青(B)色、緑(G)色、及び赤(R)色の3色に分離するとともに、各色光を後段のライトバルブ40a,40b,40cへ導く。より詳しく説明すると、まず、第1色分離ミラー31aは、ダイクロイックミラーで形成されており、RGBの3色のうち第1色光の一例であるB色光を反射し他の色光すなわちG色光及びR色光を透過させる。また、第2色分離ミラー31bは、ダイクロイックミラーで形成されており、GRの2色のうち第2色光の一例であるG色光を反射し第3色光の一例であるR色光を透過させる。なお、色分離導光光学系30は、B色光、G色光及びR色光を各色用の光路OP1,OP2,OP3に分離するため、XZ面内に沿って2次元的に配置されたシステム光軸OAを有する光学系となっている。
The color separation light guide
この色分離導光光学系30において、第1色分離ミラー31aで反射によって分離されたB色光は、第1折曲ミラー32bを経て入射角調節用のフィールドレンズ33aに入射する。また、第1色分離ミラー31aを透過し、第2色分離ミラー31bで反射によって分離されたG色光は、入射角調節用のフィールドレンズ33bに入射する。さらに、第2色分離ミラー31bを通過によって分離されたR色光は、結像用の第1リレーレンズLL1と、光路折り曲げ用の第2及び第3折曲ミラー32c,32dとを経て、入射角調節用の第2リレーレンズLL2に入射する。ここで、第1及び第2リレーレンズLL1,LL2は、他に比較して長い第3光路OP3上に配置されており、光路延長用のリレー系を構成する。なお、第1リレーレンズLL1は正の比較的強いパワーを有する凸レンズであり、第2リレーレンズLL2は正の比較的弱いパワーを有する凸レンズである。
In the color separation light guide
本実施形態の場合、第1リレーレンズLL1は、R色光用の第3光路OP3上において、第2折曲ミラー32cと第3折曲ミラー32dとの間であって、両折曲ミラー32c,32dの略中間位置に配置される。この第1リレーレンズLL1は、照明光学系20の重畳レンズ25によって第3光路OP3上に一旦重畳されて形成された中間像IMからの光束を、その発散を抑えつつ光変調部40の液晶パネル41c上に略等倍の照明像として再結像させる役割を有する。なお、中間像IMが形成される位置は、第1光路OP1上の液晶パネル41aや第2光路OP2上の液晶パネル41bと共役な位置となっている。
In the case of the present embodiment, the first relay lens LL1 is located between the
また、本実施形態の場合、第2色分離ミラー31bと第2折曲ミラー32cとの間の距離aは、第1色分離ミラー31aと第2色分離ミラー31bとの間の距離aと等しくなっているが、第2折曲ミラー31cと第3折曲ミラー32dとの間の距離bよりも短くなっている。この結果、リレー光路である第3光路OP3を比較的短いもとのすることができ、色分離導光光学系30を省スペースで配置することができる。この例では、距離aが距離bよりも短いこと等に起因して、照明光学系20によって一旦形成される中間像IMが第2折曲ミラー32cの中心よりも光路下流側に配置されている。
In the present embodiment, the distance a between the second
なお、第1リレーレンズLL1の入射面である第1面S1は非球面となっており、第2リレーレンズLL2の射出面である第2面S2は球面となっている。第1リレーレンズLL1をこのように非球面レンズとすることにより、中間像IMを低収差で液晶パネル41c上に結像させることができ、液晶パネル41cのより均一な照明が可能になる。
The first surface S1 that is the incident surface of the first relay lens LL1 is an aspheric surface, and the second surface S2 that is the exit surface of the second relay lens LL2 is a spherical surface. By using the first relay lens LL1 as an aspheric lens in this manner, the intermediate image IM can be formed on the
光変調部40において、各ライトバルブ40a,40b,40cは、非発光型の光変調装置として、入射した照明光の空間的強度分布を個別に変調する。ライトバルブ40a,40b,40cは、色分離導光光学系30から射出された各色光に対応してそれぞれ照明される3つの液晶パネル41a,41b,41cと、各液晶パネル41a,41b,41cの入射側にそれぞれ配置される3つの入射側偏光板42a,42b,42cと、各液晶パネル41a,41b,41cの射出側にそれぞれ配置される3つの射出側偏光板43a,43b,43cとを備える。
In the
以上の光変調部40において、色分離導光光学系30の第1色分離ミラー31aで反射されれて第1光路OP1に導かれたB色の光束は、フィールドレンズ33aを介して光変調装置たるライトバルブ40aに入射し、ライトバルブ40aを構成する液晶パネル41a上の表示領域を照明する。色分離導光光学系30の第1色分離ミラー31aを透過し第2色分離ミラー31bで反射され第2光路OP2に導かれたG色の光束は、フィールドレンズ33bを介して光変調装置たるライトバルブ40bに入射し、ライトバルブ40bを構成する液晶パネル41b上の表示領域を照明する。第1及び第2色分離ミラー31a,31bの双方を透過して第3光路OP3に導かれたR色の光束は、第1及び第2リレーレンズLL1,LL2等を介して光変調装置たるライトバルブ40cに入射し、ライトバルブ40cを構成する液晶パネル41c上の表示領域を照明する。各液晶パネル41a,41b,41cは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変調し、各液晶パネル41a,41b,41cにそれぞれ入射した3色の照明光束は、画素単位で偏光状態を調節される。この際、入射側偏光板42a,42b,42cによって、各液晶パネル41a,41b,41cに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、射出側偏光板43a,43b,43cによって、各液晶パネル41a,41b,41cから射出される変調光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。以上により、各ライトバルブ40a,40b,40cは、それぞれに対応する各色の変調光すなわち像光を形成する。
In the
クロスダイクロイックプリズム50は、像光用の光合成光学系を具体化したものであり、各ライトバルブ40a,40b,40cからの各色の像光を合成する。より詳しく説明すると、クロスダイクロイックプリズム50は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜51a,51bが形成されている。一方の第1誘電体多層膜51aは、B色光を反射し、他方の第2誘電体多層膜51bは、R色光を反射する。クロスダイクロイックプリズム50は、ライトバルブ40aからのB色光を誘電体多層膜51aで反射して進行方向右側に射出させ、ライトバルブ40bからのG色光を誘電体多層膜51a,51bを介して直進・射出させ、ライトバルブ40cからのR色光を誘電体多層膜51bで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム50によりB色光、G色光及びR色光が合成され、カラー画像による画像光である合成光が形成される。
The cross
投射レンズ60は、投射光学系を具体化したものであり、クロスダイクロイックプリズム50を経て形成された合成光による画像光を所望の拡大率で拡大してスクリーン(不図示)上にカラーの画像を投射する。
The
以上説明した本実施形態のプロジェクタ100では、光路延長用のリレー系LL1,LL1が、一旦形成された中間像IMを光束の発散を抑えつつ結像させる第1リレーレンズLL1と、ライトバルブ40cに入射する光束の状態を調整する第2リレーレンズLL2との2枚のレンズで構成されるので、第3光路OP3に配置されるレンズやその支持部材が従来に比較して減少し、第3光路OP3すなわち色分離導光光学系30を簡易で低コストなものとすることができる。このような色分離導光光学系30を組み込んだ本実施形態のプロジェクタ100は、小型で低コストなものとなる。
In the
〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図2は、第2実施形態のプロジェクタの光学系を説明する概念図である。なお、第2実施形態のプロジェクタ200は、第1実施形態のプロジェクタ100を第1リレーレンズLL1の配置に関して変更したものであり、特に説明しない部分については第1実施形態と同様であるものとする。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a second embodiment of the invention will be described. FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating the optical system of the projector according to the second embodiment. The
図2に示すように、本実施形態のプロジェクタ200の場合、中間像IMの再結像用の第1リレーレンズLL1は、第2折曲ミラー32cと第3折曲ミラー32dとの間であって、第2折曲ミラー32cに近接して配置される。つまり、第1リレーレンズLL1が中間像IMに近づけて配置されているので、中間像IMからの光束の発散を第1リレーレンズLL1によって抑える効果を比較的高めることができる。なお、図2の第1リレーレンズLL1のパワーは、結像確保のため、図1の第1リレーレンズLL1のパワーよりも強くなっている。
As shown in FIG. 2, in the
〔第3実施形態〕
以下、本発明の第3実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図3は、第3実施形態のプロジェクタの光学系を説明する概念図である。なお、第3実施形態のプロジェクタ300は、第1実施形態のプロジェクタ100を色分離導光光学系30に関して一部変更したものであり、特に説明しない部分については第1実施形態と同様であるものとする。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a third embodiment of the invention will be described. FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the optical system of the projector according to the third embodiment. The
図3に示すように、本実施形態のプロジェクタ300の場合、色分離導光光学系30において、第2色分離ミラー31bと第2折曲ミラー32cとの間の距離a1は、第1色分離ミラー31aと第2色分離ミラー31bとの間の距離aよりも長くなっており、第2折曲ミラー32cと第3折曲ミラー32dとの間の距離b1よりも長くなっている。この結果、照明光学系20によって一旦形成される中間像IMが第2折曲ミラー32cの中心よりも光路上流側に形成されている。これに対応して、中間像IMの再結像用の第1リレーレンズLL1は、第2色分離ミラー31bと第2折曲ミラー32cとの間であって、第2折曲ミラー32cに近接して配置される。この場合、第1リレーレンズLL1が中間像IMに近づけて配置されているので、中間像IMからの光束の発散を第1リレーレンズLL1によって抑える効果を比較的高めることができる。
As shown in FIG. 3, in the case of the
〔第4実施形態〕
以下、本発明の第4実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図4は、第4実施形態のプロジェクタの光学系を説明する概念図である。なお、第4実施形態のプロジェクタ400は、第3実施形態のプロジェクタ300を色分離導光光学系30に関して一部変更したものであり、特に説明しない部分については第3実施形態と同様であるものとする。
[Fourth Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a fourth embodiment of the invention will be described. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the optical system of the projector according to the fourth embodiment. The
図4に示すように、本実施形態のプロジェクタ400の場合、色分離導光光学系30において、第2色分離ミラー31bと第2折曲ミラー32cとの間の距離aは、第1色分離ミラー31aと第2色分離ミラー31bとの間の距離aと等しく、第2折曲ミラー31cと第3折曲ミラー32dとの間の距離aとも等しくなっている。この結果、照明光学系20によって一旦形成される中間像IMが第2折曲ミラー32cの中心よりも光路上流側に形成されている。また、中間像IMの再結像用の第1リレーレンズLL1は、第2折曲ミラー32cと第3折曲ミラー32dとの間に配置される。
As shown in FIG. 4, in the case of the
〔第5実施形態〕
以下、本発明の第5実施形態に係るプロジェクタについて説明する。図5は、第5実施形態のプロジェクタの光学系を説明する概念図である。なお、第5実施形態のプロジェクタ500は、第1実施形態のプロジェクタ100を色分離導光光学系30に関して変更したものであり、特に説明しない部分については第1実施形態と同様であるものとする。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a fifth embodiment of the invention will be described. FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating an optical system of the projector according to the fifth embodiment. Note that a
第5実施形態のプロジェクタ500におこいて、色分離導光光学系530は、クロスダイクロイックミラー531と、第4折曲ミラー532e,532fと、第5折曲ミラー532g,532hと、第1リレーレンズLL1,LL1と、第2リレーレンズLL2,LL2と、フィールドレンズ33bとを備える。この色分離導光光学系530において、照明光学系20からの略白色の光源光は、クロスダイクロイックミラー531に入射する。クロスダイクロイックミラー531を構成する一方の第1ダイクロイックミラー部531aで反射されたB色光は、第1光路OP1に沿って、第4折曲ミラー532eと、第1リレーレンズLL1と、第5折曲ミラー532gと、第2リレーレンズLL2とを順次通過して、ライトバルブ40aに入射する。クロスダイクロイックミラー531を直進したG色光は、第2光路OP2に沿ってフィールドレンズ33bを通過して、ライトバルブ40bに入射する。クロスダイクロイックミラー531を構成する他方の第2ダイクロイックミラー部531bで反射されたR色光は、第3光路OP3に沿って、第4折曲ミラー532fと、第1リレーレンズLL1と、第5折曲ミラー532hと、第2リレーレンズLL2とを順次通過して、ライトバルブ40cに入射する。
In the
以上説明した第5実施形態のプロジェクタ500では、光路延長用の各リレー系が、一旦形成された中間像IMを光束の発散を抑えつつ結像させる第1リレーレンズLL1,LL1と、ライトバルブ40a,40cに入射する光束の状態を調整する第2リレーレンズLL2,LL2との2枚のレンズで構成されるので、第1及び第3光路OP1,OP3すなわち色分離導光光学系530を簡易で低コストなものとすることができる。このような色分離導光光学系530を組み込んだ本実施形態のプロジェクタ500は、小型で低コストなものとなる。
In the
なお、上記第5実施形態のプロジェクタ500では、第4折曲ミラー532e,532fと第5折曲ミラー532g,532hとの間に第1リレーレンズLL1を配置しているが、クロスダイクロイックミラー531と第4折曲ミラー532e,532fとの間に第1リレーレンズLL1,LL1を配置する構成も可能である。この際、第4折曲ミラー532e,532f及び第5折曲ミラー532g,532h間の距離bを、クロスダイクロイックミラー531及び第4折曲ミラー532e,532f間の距離aよりも大きくするだけに限らず、両距離a,bを等しく、或いは距離bを距離aよりも小さくすることができる。
In the
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.
すなわち、上記実施形態のプロジェクタ100,200,300,400,500では、照明光学系20を第1及び第2レンズアレイ23a,23b、偏光変換装置24、及び重畳レンズ25で構成したが、レンズアレイ23a,23bについてはこれを省略することができ、或いはこれをロッドインテグレータに置き換えることができる。
That is, in the
また、上記実施形態のプロジェクタ100,200,300,400では、短い第1及び光路OP1,OP2にB色光及びG色光をそれぞれ導き、長い第3光路OP3にR色光を導いているが、これらの組み合わせは用途等に応じて適宜変更可能である。例えば、短い第1光路OP1にR色光を導き、短い第2光路OP2にG色光を導き、長い第3光路OP3にB色光を導く構成とすることができる。
In the
また、上記実施形態のプロジェクタ100,200,300,400,500では、第2リレーレンズLL2をライトバルブ40c等の直前に配置しているが、かかる第2リレーレンズLL2を第3折曲ミラー32dや第5折曲ミラー532g,532hに近接してこれらの第3折曲ミラー32dや第5折曲ミラー532g,532hの光路上流に配置することもできる。
In the
また、本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクタにも、投射画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投射型プロジェクタにも適用可能である。 Further, the present invention can be applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image, and a rear projection type projector that projects from the side opposite to the side that observes the projected image.
また、上記実施形態のプロジェクタ100,200,300,400,500では、BGRの分離及び合成にクロスダイクロイックプリズム50を用いたが、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。
In the
10…光源ランプユニット、 11…ランプ本体、 20…照明光学系、 23a,23b…レンズアレイ、 24…偏光変換装置、 25…重畳レンズ、 30…色分離導光光学系、 31a…第1色分離ミラー、 31b…第2色分離ミラー、 32b…第1折曲ミラー、 32c…第2折曲ミラー、 32d…第3折曲ミラー、 33a,33b…フィールドレンズ、 40…光変調部、 40a,40b,40c…ライトバルブ、 41a,41b,41c…液晶パネル、 42a,42b,42c…入射側偏光板、 43a,43b,43c…射出側偏光板、 50…クロスダイクロイックプリズム、 60…投射レンズ、 100,200,300,400,500…プロジェクタ、 IM…中間像、 LL1…第1リレーレンズ、 LL2…第2リレーレンズ、 OA…システム光軸、 OP1…第1光路、 OP2…第2光路、 OP3…第3光路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記光源光を均一化するための照明光学系と、
前記照明光学系から射出された照明光を各色の光束に分離する色分離導光光学系と、
前記色分離導光光学系によって分離された各色光の光束によってそれぞれ照明される各色用の光変調装置と、
前記各色用の光変調装置から射出された前記各色の像光を合成する合成光学系と、
前記合成光学系を経た像光を投射する投射光学系と、
を備え、
前記色分離導光光学系は、各色の光路のうち一部を構成する少なくとも1色の光路において光路延長用のリレー系を有し、
前記リレー系は、一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第1リレーレンズと、対応する光路上の光変調装置に入射する光束の状態を調整する第2リレーレンズとで構成される、プロジェクタ。 A light source that emits light source light;
An illumination optical system for making the light source light uniform;
A color separation light guide optical system for separating the illumination light emitted from the illumination optical system into light beams of respective colors;
A light modulation device for each color that is illuminated by a light beam of each color light separated by the color separation light guide optical system;
A combining optical system that combines the image light of each color emitted from the light modulation device for each color;
A projection optical system for projecting image light that has passed through the synthetic optical system;
With
The color separation light guide optical system has a relay system for extending an optical path in an optical path of at least one color constituting a part of an optical path of each color,
The relay system includes a first relay lens that forms an intermediate image once formed while suppressing divergence of the light beam, and a second relay lens that adjusts the state of the light beam incident on the light modulation device on the corresponding optical path. Constructed projector.
前記第1リレーレンズは、前記第2折曲ミラーと前記第3折曲ミラーとの間に設けられる、
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。 The color separation light guide optical system includes a first color separation mirror that separates a light beam emitted from the illumination optical system into a first color light and another color light, and the other color light as a second color light and a third color light. A second color separation mirror that separates the first color light, a first folding mirror that reflects the first color light that has passed through the first color separation mirror and bends an optical path to guide the first color light to a light modulation device; A second and a third bent mirror for reflecting the third color light that has passed through the two separation mirrors and bending the optical path to lead to the light modulator for the third color light;
The first relay lens is provided between the second folding mirror and the third folding mirror;
The projector as described in any one of Claim 1- Claim 3.
前記第1リレーレンズは、前記第2色分離ミラーと前記第2折曲ミラーとの間に設けられる、
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。 The color separation light guide optical system includes a first color separation mirror that separates a light beam emitted from the illumination optical system into a first color light and another color light, and the other color light as a second color light and a third color light. A second color separation mirror that separates the first color light, a first folding mirror that reflects the first color light that has passed through the first color separation mirror and bends an optical path to guide the first color light to a light modulation device; A second and a third bent mirror for reflecting the third color light that has passed through the two separation mirrors and bending the optical path to lead to the light modulator for the third color light;
The first relay lens is provided between the second color separation mirror and the second folding mirror;
The projector as described in any one of Claim 1- Claim 3.
各リレー系は、対応する光路上に一旦形成された中間像を光束の発散を抑えつつ結像させる第1リレーレンズと、対応する光路上の光変調装置に入射する光束の状態を調整する第2リレーレンズとで構成される、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。 The color separation light guide optical system has a relay system for extending an optical path in two color optical paths constituting a part of each color optical path,
Each relay system adjusts the state of the first relay lens that forms an intermediate image once formed on the corresponding optical path while suppressing the divergence of the light flux and the state of the light flux incident on the light modulator on the corresponding optical path. The projector according to any one of claims 1 to 3, comprising two relay lenses.
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