JP2006292792A - Optical projection apparatus and projector - Google Patents

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保 高塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical projection apparatus and a projector capable of improving the utilization of illuminating light to a reflection type light valve and uniformizing a luminance in a projected image. <P>SOLUTION: In the projector (optical projection apparatus) 1, the reflection surface of the reflection type light valve (light reflecting element) 11 for projecting the image with light reflection is obliquely irradiated with the light. A convex lens (light condensing means) 12 is arranged just in front of the reflection type light valve 11, and the optical axis of the convex lens 12 is deviated in a direction so that a mutual optical path length difference between a plurality of optical paths reaching the reflection type light valve 11 through the convex lens 12 may become small. Since the optical path length difference becomes small in the luminous flux emitted to the reflection type light valve 11, the deformation of the image formed with the illuminating light on the reflection surface and non-uniformity of intensity distribution of the illuminating light are suppressed, then, the utilization of the illuminating light and the uniformity of the luminance in the projected image are attained. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、照射された光を反射して投射光を生成する光反射素子を用いて光を投射する光投射装置、及び反射型ライトバルブを用いて投射光でなる画像を投影するプロジェクタに関する。   The present invention relates to a light projection device that projects light using a light reflecting element that reflects irradiated light and generates projection light, and a projector that projects an image of projection light using a reflective light valve.

プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、画像データに基づいた画像を外部のスクリーン等に対して拡大投影するプロジェクタが用いられている。特許文献１〜４には、種々のプロジェクタの構成が開示されている。   In the field of presentation or video projection, a projector that enlarges and projects an image based on image data onto an external screen or the like is used. Patent Documents 1 to 4 disclose various projector configurations.

図４は、従来のプロジェクタの光学系の構成例を示す構成図である。プロジェクタは、光源２７と、照射された光を反射することによって画像を出射する反射型ライトバルブ２１と、反射型ライトバルブ２１へ光を照射する照射光学系と、反射型ライトバルブ２１が出射した画像を外部へ投射する投射光学系２４とを備えている。照射光学系は、光源２７が放射する光の分布を均一化するロッドインテグレータ２６、ロッドインテグレータ２６を通過した光を集光する第１の集光レンズ２５、集光レンズ２５からの光を反射して光路を屈曲させる反射鏡２３、反射鏡２３が反射した光を集光して反射型ライトバルブ２１へ照射する第２の集光レンズ２２を備えている。プロジェクタを構成する以上の各光学素子は光軸合わせが成されている。図４中には、光軸を一点鎖線で示し、光の方向を矢印で示している。   FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration example of an optical system of a conventional projector. The projector includes a light source 27, a reflective light valve 21 that emits an image by reflecting the irradiated light, an irradiation optical system that irradiates light to the reflective light valve 21, and the reflective light valve 21. A projection optical system 24 that projects an image to the outside. The irradiation optical system reflects the light from the rod integrator 26 that uniformizes the distribution of light emitted from the light source 27, the first condenser lens 25 that collects the light that has passed through the rod integrator 26, and the condenser lens 25. And a second condensing lens 22 that condenses the light reflected by the reflecting mirror 23 and irradiates the reflecting light valve 21 with the light. The above optical elements constituting the projector are aligned with the optical axis. In FIG. 4, the optical axis is indicated by a one-dot chain line, and the direction of light is indicated by an arrow.

反射型ライトバルブ２１は、液晶パネル又はＤＭＤ（Didital Micromirror Device）等を用いて構成されている。反射型ライトバルブ２１が液晶パネルである場合、液晶パネルは、画像信号に応じて液晶パネル内の各画素での反射率を変化させ、画像信号に応じた反射率で各画素が光を反射することにより、反射光でなる画像を出射する。また反射型ライトバルブ２１がＤＭＤである場合、ＤＭＤは複数の微小ミラーを２次元的に配置してなる。ＤＭＤは、発光する画素に対応する微小ミラーは投射光学系２４の方向へ光を反射し、また非発光の画素に対応する微小ミラーは投射光学系２４へは入射しない方向へ光を反射するように、画像信号に応じて各微小ミラーが光を反射する方向を制御することによって、反射光でなる画像を投射光学系２４の方向へ出射する。投射光学系２４は、反射型ライトバルブ２１が出射した画像を外部へ投射し、外部のスクリーン等に画像が拡大投影される。また透過型のスクリーンの背面から画像を投射することによってスクリーンに画像を拡大投影する背面投射型のプロジェクタも実用化されている。   The reflective light valve 21 is configured using a liquid crystal panel, DMD (Didital Micromirror Device), or the like. When the reflective light valve 21 is a liquid crystal panel, the liquid crystal panel changes the reflectance at each pixel in the liquid crystal panel according to the image signal, and each pixel reflects light with the reflectance according to the image signal. Thus, an image composed of reflected light is emitted. When the reflective light valve 21 is a DMD, the DMD has a plurality of minute mirrors arranged two-dimensionally. In the DMD, a minute mirror corresponding to a light emitting pixel reflects light toward the projection optical system 24, and a minute mirror corresponding to a non-light emitting pixel reflects light in a direction not incident on the projection optical system 24. In addition, by controlling the direction in which each micromirror reflects light in accordance with the image signal, an image made of reflected light is emitted in the direction of the projection optical system 24. The projection optical system 24 projects the image emitted from the reflective light valve 21 to the outside, and the image is enlarged and projected onto an external screen or the like. In addition, a rear projection projector that projects an image on the screen by projecting an image from the rear surface of the transmissive screen has been put into practical use.

図４に示した構成例では、光源２７からの光路を反射鏡２３で屈曲させる構成を示しているが、光源２７からの光路を屈曲させずに光を反射型ライトバルブ２１へ照射する構成も多く用いられている。また図４では、単一の反射型ライトバルブ２１を備えた単板式のプロジェクタを示しており、この単板式のプロジェクタは、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）各色の画像を時分割で投射することによってカラー画像を投影する構成となっている。これに対して、ＲＧＢ各色用の反射型ライトバルブを夫々備えた３板式のプロジェクタも多く用いられており、この３板式のプロジェクタは、各色用の反射型ライトバルブで形成した各色の画像を合成してカラー画像として投射する構成となっている。
特開２００２−２５０８９４号公報 国際公開第００／７３８４４号パンフレット 特開２００３−１８５９６４号公報 特開２００４−２７９４４０号公報 In the configuration example shown in FIG. 4, the configuration in which the optical path from the light source 27 is bent by the reflecting mirror 23 is shown, but the configuration in which light is irradiated to the reflective light valve 21 without bending the optical path from the light source 27 is also possible. Many are used. FIG. 4 shows a single-plate projector provided with a single reflection type light valve 21, and this single-plate projector time-divides images of R (red), G (green), and B (blue) colors. The color image is projected by projecting with the. On the other hand, many three-plate projectors each having a reflective light valve for each color of RGB are used, and this three-plate projector synthesizes each color image formed by the reflective light valve for each color. Thus, it is configured to project as a color image.
JP 2002-250894 A International Publication No. 00/73844 JP 2003-185964 A JP 2004-279440 A

以上の如き反射型ライトバルブを用いたプロジェクタでは、反射型ライトバルブに対して光を照射するための入射光軸と反射型ライトバルブで反射された反射光の出射光軸とが必要である。入射光軸を反射型ライトバルブの表面に対して垂直にした場合は、出射光軸も反射型ライトバルブの表面に対して垂直となって入射光軸と出射光軸とが重なるので、光学系を配置することが困難となる。従って、入射光軸の方向は反射型ライトバルブの表面の法線からある程度傾斜した方向にすることが多い。入射光軸を反射型ライトバルブの表面の法線から傾斜させた場合は、反射型ライトバルブへの照射光に含まれる光路長に差が生じる。   In the projector using the reflection type light valve as described above, an incident optical axis for irradiating the reflection type light valve with light and an outgoing optical axis of the reflected light reflected by the reflection type light valve are necessary. When the incident optical axis is perpendicular to the surface of the reflective light valve, the outgoing optical axis is also perpendicular to the surface of the reflective light valve, and the incident optical axis overlaps the outgoing optical axis. It becomes difficult to arrange. Therefore, the direction of the incident optical axis is often inclined to some extent from the normal of the surface of the reflective light valve. When the incident optical axis is inclined from the normal of the surface of the reflective light valve, a difference occurs in the optical path length included in the light irradiated to the reflective light valve.

図５は、従来の反射型ライトバルブ２１へ照射される光束を示す模式図である。図５（ａ）は、反射型ライトバルブ２１へ照射される光束の光路を示し、図５（ｂ）は照射光が反射型ライトバルブ２１の表面で形成する照射光像を示す。図５（ａ）に示す如く、反射型ライトバルブの表面に対して光軸が鋭角をなす側の光路は、光軸上での光路よりも光路長が長くなり、反射型ライトバルブの表面に対して光軸が鈍角をなす側の光路は、光軸上での光路よりも光路長が短くなる。照射される光束の中で光路長が異なることにより、反射型ライトバルブの表面上での照射光像が光軸に垂直な形状から変形することとなる。反射鏡２３の形状は通常矩形であるので、光軸に垂直な照射光像は矩形であるが、反射型ライトバルブの表面上での照射光像は、図５（ｂ）にハッチングで示す如く台形等の形状へ変形する。反射型ライトバルブ２１は、通常は矩形の画像を出射する必要があるので、照射光像が台形等に変形した照射光の中に含まれる矩形状の部分光のみを画像を出射するために利用する。このため、反射型ライトバルブへ照射される光の利用効率が低いという問題がある。更に、照射光中で光路長が異なることにより、反射型ライトバルブ表面上での照射光の強度が不均一となり、プロジェクタが投影する画像内での輝度が不均一となるという問題がある。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a light beam applied to the conventional reflective light valve 21. FIG. 5A shows an optical path of a light beam applied to the reflection type light valve 21, and FIG. 5B shows an irradiation light image formed by the irradiation light on the surface of the reflection type light valve 21. As shown in FIG. 5A, the optical path on the side where the optical axis forms an acute angle with respect to the surface of the reflective light valve has a longer optical path length than the optical path on the optical axis, and the surface of the reflective light valve is On the other hand, the optical path on the side where the optical axis forms an obtuse angle is shorter than the optical path on the optical axis. When the optical path length is different among the irradiated light beams, the irradiated light image on the surface of the reflective light valve is deformed from a shape perpendicular to the optical axis. Since the shape of the reflecting mirror 23 is usually rectangular, the irradiation light image perpendicular to the optical axis is rectangular, but the irradiation light image on the surface of the reflection type light valve is shown by hatching in FIG. Deformed into a trapezoidal shape. Since the reflection type light valve 21 normally needs to emit a rectangular image, it is used to emit only the rectangular partial light included in the irradiation light whose irradiation light image is transformed into a trapezoid or the like. To do. For this reason, there exists a problem that the utilization efficiency of the light irradiated to a reflection type light valve is low. Furthermore, there is a problem that the intensity of the irradiated light on the surface of the reflective light valve becomes non-uniform due to the difference in the optical path length in the irradiated light, and the luminance in the image projected by the projector becomes non-uniform.

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、反射型ライトバルブ表面上での照射光像の変形が抑制されるように反射型ライトバルブへ光を照射することにより、照射光の利用効率の向上及び投影画像内での輝度の均一化を実現することができる光投射装置及びプロジェクタを提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to transmit light to the reflective light valve so that deformation of the irradiation light image on the reflective light valve surface is suppressed. It is an object of the present invention to provide an optical projection device and a projector that can improve the use efficiency of irradiation light and make the luminance uniform in a projected image by irradiation.

本発明に係る光投射装置は、光の照射面を有し、該照射面へ照射された光を反射して投射光を生成する光反射素子と、前記照射面へ光を照射する照射光学系とを備える光投射装置において、前記照射光学系が前記照射面へ照射するための光を集光する集光手段を備え、前記照射光学系の光軸に平行な前記照射光学系中での経路の内、前記反射面までの経路長が前記照射光学系の光軸上での経路長よりも長い経路の方向へ、前記集光手段の光軸を前記照射光学系の光軸から所定距離変位して前記集光手段を配置してあることを特徴とする。   An optical projection apparatus according to the present invention has a light irradiation surface, reflects a light irradiated to the irradiation surface to generate projection light, and an irradiation optical system that irradiates the irradiation surface with light. A path in the irradiation optical system parallel to the optical axis of the irradiation optical system, the optical projection apparatus comprising: a light condensing unit that collects light for irradiating the irradiation surface with the irradiation optical system Among these, the optical axis of the condensing means is displaced from the optical axis of the irradiation optical system by a predetermined distance in the direction of the path whose path length to the reflecting surface is longer than the path length on the optical axis of the irradiation optical system. And the said condensing means is arrange | positioned, It is characterized by the above-mentioned.

本発明においては、照射光を反射して投射する光反射素子の反射面に対して斜めに光を照射する構成となっている光投射装置は、光反射素子へ光を照射する照射光学系と、光反射素子へ照射するための光を集光する集光手段とを備え、照射光学系の光軸に平行な経路の内、光反射素子の反射面までの経路長が照射光学系の光軸上での経路長よりも長い経路の方向へ、集光手段の光軸を照射光学系の光軸から所定距離変位して配置してある。これにより、光反射素子へ光を照射するための光路が変更され、従来では照射光学系の光軸上での光路長よりも長くなっていた光路長が従来よりも短くなり、従来では照射光学系の光軸上での光路長よりも短くなっていた光路長が従来よりも長くなる。   In the present invention, the light projection device configured to irradiate light obliquely with respect to the reflection surface of the light reflection element that reflects and projects the irradiation light includes an irradiation optical system that irradiates the light reflection element with light. Condensing means for condensing light for irradiating the light reflecting element, and the path length to the reflecting surface of the light reflecting element among the paths parallel to the optical axis of the irradiating optical system is light of the irradiation optical system The optical axis of the condensing means is displaced by a predetermined distance from the optical axis of the irradiation optical system in the direction of the path longer than the path length on the axis. As a result, the optical path for irradiating light to the light reflecting element is changed, and the optical path length, which has been longer than the optical path length on the optical axis of the irradiation optical system in the past, becomes shorter than in the past. The optical path length which has been shorter than the optical path length on the optical axis of the system becomes longer than before.

本発明に係る光投射装置は、光の照射面を有し、該照射面へ照射された光を反射して投射光を生成する光反射素子と、前記照射面へ光を照射する照射光学系とを備える光投射装置において、前記照射光学系の照射側と前記照射面との間に凸レンズを備え、前記照射光学系の光軸に前記凸レンズの光軸が一致している場合に比べて、前記凸レンズを通過して前記照射面に到達するまでの複数の光路長の互いの差が小さくなる方向へ、前記凸レンズの光軸を前記照射光学系の光軸から所定距離変位して配置してあることを特徴とする。   An optical projection apparatus according to the present invention has a light irradiation surface, reflects a light irradiated to the irradiation surface to generate projection light, and an irradiation optical system that irradiates the irradiation surface with light. In a light projection device comprising: a convex lens between the irradiation side of the irradiation optical system and the irradiation surface, compared to the case where the optical axis of the convex lens coincides with the optical axis of the irradiation optical system, The optical axis of the convex lens is displaced by a predetermined distance from the optical axis of the irradiation optical system in a direction in which a difference between a plurality of optical path lengths passing through the convex lens and reaching the irradiation surface is reduced. It is characterized by being.

本発明においては、照射光を反射して投射する光反射素子の反射面に対して斜めに光を照射する構成となっている光投射装置は、光反射素子へ光を照射する照射光学系を備え、更に光反射素子と照射光学系との間に凸レンズを備え、凸レンズを通過して照射面に到達するまでの複数の光路長の互いの差が小さくなる方向へ、凸レンズの光軸を照射光学系の光軸から所定距離変位して配置してある。   In the present invention, the light projection device configured to irradiate light obliquely with respect to the reflection surface of the light reflecting element that reflects and projects the irradiation light includes an irradiation optical system that irradiates the light reflecting element with light. In addition, a convex lens is provided between the light reflecting element and the irradiation optical system, and the optical axis of the convex lens is irradiated in such a direction that a difference between a plurality of optical path lengths passing through the convex lens and reaching the irradiation surface is reduced. The optical system is disposed with a predetermined distance from the optical axis of the optical system.

本発明に係るプロジェクタは、本発明に係る光投射装置と、光源と、前記光投射装置が備える光反射素子が生成する投射光を外部へ投射する投射手段とを備え、前記光反射素子は、生成する投射光で画像を形成する反射型ライトバルブであることを特徴とする。   The projector according to the present invention includes the light projection device according to the present invention, a light source, and a projection unit that projects the projection light generated by the light reflection element included in the light projection device to the outside. It is a reflection type light valve that forms an image with generated projection light.

また本発明においては、光反射素子としてＤＭＤ又は液晶パネル等の反射型ライトバルブを用いることにより、画像を外部へ投射するプロジェクタを実現する。   In the present invention, a projector that projects an image to the outside is realized by using a reflective light valve such as a DMD or a liquid crystal panel as the light reflecting element.

本発明にあっては、従来では照射光学系の光軸上での光路長よりも長くなっていた光路長が従来よりも短くなり、従来では照射光学系の光軸上での光路長よりも短くなっていた光路長が従来よりも長くなることにより、光反射素子へ照射される光束の中での光路長の差が小さくなる。従って、光反射素子の表面上での照射光像の変形が抑制されるので、矩形の投射光を光反射素子が生成するために利用できる照射光の割合が従来よりも大きくなり、光反射素子へ照射される光の利用効率を向上させることが可能となる。また、光反射素子へ照射される光束の中での光路長の違いが小さくなることにより、光反射素子の表面上での照射光の強度が従来よりも均一化される。   In the present invention, the optical path length that has been longer than the optical path length on the optical axis of the irradiation optical system is shorter than the conventional optical path length, and is conventionally shorter than the optical path length on the optical axis of the irradiation optical system. When the optical path length that has been shortened becomes longer than before, the difference in the optical path length in the light flux irradiated to the light reflecting element is reduced. Accordingly, since the deformation of the irradiation light image on the surface of the light reflecting element is suppressed, the ratio of the irradiation light that can be used for generating the rectangular projection light by the light reflecting element becomes larger than the conventional case, and the light reflecting element It becomes possible to improve the utilization efficiency of the light irradiated to. Further, since the difference in the optical path length in the light beam irradiated to the light reflecting element is reduced, the intensity of the irradiation light on the surface of the light reflecting element is made more uniform than before.

また本発明にあっては、通常の凸レンズの光軸を照射光学系の光軸から変位すことによって発明を実現しているので、コストを上昇させることなく、光反射素子へ照射される光の利用効率の向上と光反射素子の表面上での照射光の強度の均一化とを実現することができる。   In the present invention, since the invention is realized by displacing the optical axis of a normal convex lens from the optical axis of the irradiation optical system, the light reflected on the light reflecting element can be increased without increasing the cost. Improvement in utilization efficiency and uniformity of the intensity of irradiation light on the surface of the light reflecting element can be realized.

更に本発明にあっては、反射型ライトバルブへ照射される光の利用効率が向上することにより、プロジェクタが投影する画像をより明るくすることが可能となり、また反射型ライトバルブの表面上での照射光の強度が従来よりも均一化されることにより、プロジェクタが投影する画像内での輝度を均一化させることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。   Furthermore, in the present invention, it is possible to make the image projected by the projector brighter by improving the utilization efficiency of the light irradiated to the reflective light valve, and also on the surface of the reflective light valve. Since the intensity of the irradiation light is made more uniform than in the past, the present invention has an excellent effect, such as the brightness in the image projected by the projector can be made uniform.

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明の光投射装置であるプロジェクタ１の光学系の構成例を示す構成図である。プロジェクタ１は、光を放射する光源１７、光源１７が放射する光の分布を均一化するロッドインテグレータ１６、ロッドインテグレータ１６を通過した光を集光する集光レンズ１５、集光レンズ２５からの光を反射して光路を屈曲させる反射鏡１３、及び反射鏡１３が反射した光を集光する凸レンズ（集光手段）１２を備えている。更にプロジェクタ１は、凸レンズ１２が集光した光を照射され、照射光を反射して投射光を生成する反射型ライトバルブ（光反射素子）１１と、反射型ライトバルブ１１が出射した画像を外部へ投射する投射光学系（投射手段）１４とを備えている。反射型ライトバルブ１１は、反射面を有するＤＭＤ又は反射型液晶パネルであり、投射光でなる画像を形成する構成となっている。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration example of an optical system of a projector 1 which is a light projection apparatus of the present invention. The projector 1 includes a light source 17 that emits light, a rod integrator 16 that equalizes the distribution of light emitted from the light source 17, a condenser lens 15 that collects light that has passed through the rod integrator 16, and light from the condenser lens 25. And a convex lens 12 (condensing means) that condenses the light reflected by the reflecting mirror 13. Further, the projector 1 is irradiated with the light collected by the convex lens 12 and reflects the irradiated light to generate projection light, and the image emitted by the reflective light valve 11 is externally output. A projection optical system (projection means) 14 for projecting onto the screen. The reflective light valve 11 is a DMD or reflective liquid crystal panel having a reflective surface, and is configured to form an image made up of projection light.

ロッドインテグレータ１６、集光レンズ１５、及び反射鏡１３は、光軸合わせが成された本発明に係る照射光学系をなし、図１中には照射光学系の光軸を一点鎖線で示している。照射光学系の光軸は、反射型ライトバルブ１１の反射面の法線に対して所定角度傾斜するように設定されている。また凸レンズ１２は、凸レンズ１２の光軸を照射光学系の光軸から変位して配置してある。図１中には、凸レンズ１２の光軸を破線で示している。このため、光源１７が放射した光は、凸レンズ１２の直前までは照射光学系の光軸に沿って進み、凸レンズ１２によって光路を変更させられる。図１中には、プロジェクタ１が外部へ投射する投射光が光源１７で放射されてから投射光学系１４で投射されるまでの中心軸の光路を矢印で示している。   The rod integrator 16, the condensing lens 15, and the reflecting mirror 13 form an irradiation optical system according to the present invention in which optical axes are aligned. In FIG. 1, the optical axis of the irradiation optical system is indicated by a one-dot chain line. . The optical axis of the irradiation optical system is set to be inclined at a predetermined angle with respect to the normal line of the reflecting surface of the reflective light valve 11. The convex lens 12 is arranged by displacing the optical axis of the convex lens 12 from the optical axis of the irradiation optical system. In FIG. 1, the optical axis of the convex lens 12 is indicated by a broken line. For this reason, the light emitted from the light source 17 travels along the optical axis of the irradiation optical system until just before the convex lens 12, and the optical path is changed by the convex lens 12. In FIG. 1, the optical path of the central axis from when the projection light projected by the projector 1 to the outside is emitted from the light source 17 until it is projected by the projection optical system 14 is indicated by an arrow.

図２は、凸レンズ１２の配置を３次元的に示す模式図である。図中には、図１と同様に、照射光学系の光軸を一点鎖線で、凸レンズ１２の光軸を破線で、凸レンズ１２を通過した後の照射光の光路を実線で夫々示している。また反射型ライトバルブ１１の反射面の法線を二点鎖線で示している。また照射光学系の光軸に沿った光の照射方向、及び反射型ライトバルブ１１の反射面の法線方向を矢印で示している。照射光学系の光軸は、反射型ライトバルブ１１の反射面の法線に対して所定角度傾斜しているので、光軸に平行な照射光学系内の複数の経路では、反射鏡１３の表面から反射型ライトバルブ１１の反射面までの経路長が互いに異なっている。本発明では、照射光学系の光軸に直交する方向の内、反射型ライトバルブ１１の反射面の法線との間でなす角度が鋭角となる方向へ、凸レンズ１２の光軸を照射光学系の光軸から所定距離変位して配置してある。これによって、凸レンズ１２は、照射光学系の光軸に平行な照射光学系中での経路の内、反射鏡１３の表面から反射型ライトバルブ１１の反射面までの経路長が照射光学系の光軸上の経路長よりも長い経路の方向へ、照射光学系の光軸から変位している。図中には、凸レンズ１２の光軸を変位させた方向を白矢印で示している。   FIG. 2 is a schematic diagram showing the arrangement of the convex lenses 12 three-dimensionally. In the drawing, similarly to FIG. 1, the optical axis of the irradiation optical system is indicated by a one-dot chain line, the optical axis of the convex lens 12 is indicated by a broken line, and the optical path of the irradiation light after passing through the convex lens 12 is indicated by a solid line. The normal line of the reflective surface of the reflective light valve 11 is indicated by a two-dot chain line. Moreover, the irradiation direction of light along the optical axis of the irradiation optical system and the normal direction of the reflection surface of the reflective light valve 11 are indicated by arrows. Since the optical axis of the irradiation optical system is inclined at a predetermined angle with respect to the normal line of the reflection surface of the reflective light valve 11, the surface of the reflecting mirror 13 is formed in a plurality of paths in the irradiation optical system parallel to the optical axis. The path lengths from the reflecting surface of the reflective light valve 11 to each other are different from each other. In the present invention, the optical axis of the convex lens 12 is irradiated in the direction perpendicular to the optical axis of the irradiation optical system and the angle formed with the normal of the reflection surface of the reflective light valve 11 is an acute angle. Are displaced from the optical axis by a predetermined distance. Thereby, the convex lens 12 has a path length from the surface of the reflecting mirror 13 to the reflecting surface of the reflective light valve 11 in the path in the irradiation optical system parallel to the optical axis of the irradiation optical system. It is displaced from the optical axis of the irradiation optical system in the direction of a path longer than the path length on the axis. In the figure, the direction in which the optical axis of the convex lens 12 is displaced is indicated by white arrows.

図３は、本発明において反射型ライトバルブ１１へ照射される光束を示す模式図である。図３（ａ）は、反射型ライトバルブ１１へ照射される光束の光路を示し、図３（ｂ）は照射光が反射型ライトバルブ１１の表面で形成する照射光像を示す。図３（ａ）に示す如く、本発明では、図５（ａ）に示した従来例では照射光学系の光軸上での光路よりも光路長が長くなっていた光路の方向へ凸レンズ１２の光軸を変位してある。図５（ａ）に示した従来例と比べて、従来では照射光学系の光軸上での光路よりも光路長が長くなっていた光路は、凸レンズ２２の光軸により近い中央部分を通過し、従来では照射光学系の光軸上での光路よりも光路長が短くなっていた光路は、凸レンズ１２の光軸からより離れた周辺部分を通過する。凸レンズ１２の厚みは周辺部分よりも中央部分の方が大きいので、従来では照射光学系の光軸上での光路よりも光路長が長くなっていた光路は、通過するレンズの部分の厚みが大きくなることによって光路長が従来よりも短くなる。また、凸レンズによる屈折角度は中央部分よりも周辺部分の方が大であるので、従来では照射光学系の光軸上での光路よりも光路長が短くなっていた光路は、従来よりも屈折角度が大きくなって反射型ライトバルブ１１表面の法線に対する傾斜角度がより大きくなり、反射型ライトバルブ１１表面までの光路長が従来よりも長くなる。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a light beam irradiated to the reflective light valve 11 in the present invention. FIG. 3A shows an optical path of a light beam irradiated to the reflective light valve 11, and FIG. 3B shows an irradiated light image formed on the surface of the reflective light valve 11 by the irradiated light. As shown in FIG. 3A, in the present invention, in the conventional example shown in FIG. 5A, the optical path length of the convex lens 12 is longer than the optical path on the optical axis of the irradiation optical system. The optical axis is displaced. Compared with the conventional example shown in FIG. 5A, the optical path, which has been longer than the optical path on the optical axis of the irradiation optical system in the past, passes through the central portion closer to the optical axis of the convex lens 22. Conventionally, the optical path whose optical path length is shorter than the optical path on the optical axis of the irradiation optical system passes through the peripheral portion farther from the optical axis of the convex lens 12. Since the thickness of the convex lens 12 is larger in the central portion than in the peripheral portion, the optical path, which has conventionally been longer than the optical path on the optical axis of the irradiation optical system, is thicker in the portion of the passing lens. As a result, the optical path length becomes shorter than before. In addition, since the refractive angle by the convex lens is larger in the peripheral part than in the central part, the optical path that has been shorter than the optical path on the optical axis of the irradiation optical system in the past is the refractive angle than in the past. Becomes larger, the inclination angle with respect to the normal of the surface of the reflective light valve 11 becomes larger, and the optical path length to the surface of the reflective light valve 11 becomes longer than before.

このように、従来では照射光学系の光軸上での光路長よりも長くなっていた光路長が従来よりも短くなり、従来では照射光学系の光軸上での光路長よりも短くなっていた光路長が従来よりも長くなる。即ち、凸レンズ１２は、凸レンズ１２の光軸が照射光学系の光軸に一致している場合に比べて、凸レンズ１２を通過して反射型ライトバルブ１１の反射面に到達するまでの複数の光路長の互いの差が小さくなるように配置してある。これにより、反射型ライトバルブ１１の表面上での照射光像の変形が抑制され、図３（ｂ）にハッチングで示す如く、反射鏡１３から照射される矩形の照射光が反射型ライトバルブ１１の表面上で従来よりもより矩形に近い形状の照射光像が形成される。反射型ライトバルブ１１の表面上での照射光像が従来よりも矩形に近くなるので、矩形の画像を反射型ライトバルブ１１が出射するために利用できる照射光の割合が従来よりも大きくなる。従って、本発明のプロジェクタ１は、反射型ライトバルブ１１へ照射される光の利用効率を向上させることが可能となり、投影画像をより明るくすることが可能となる。   As described above, the optical path length that has been longer than the optical path length on the optical axis of the irradiation optical system is shorter than the conventional one, and is conventionally shorter than the optical path length on the optical axis of the irradiation optical system. The optical path length is longer than before. That is, the convex lens 12 has a plurality of optical paths that pass through the convex lens 12 and reach the reflecting surface of the reflective light valve 11 as compared with the case where the optical axis of the convex lens 12 coincides with the optical axis of the irradiation optical system. It arrange | positions so that the mutual difference of length may become small. Thereby, the deformation of the irradiation light image on the surface of the reflective light valve 11 is suppressed, and the rectangular irradiation light irradiated from the reflecting mirror 13 is reflected by the reflective light valve 11 as shown by hatching in FIG. An irradiation light image having a shape closer to a rectangle than the conventional one is formed on the surface. Since the irradiation light image on the surface of the reflection type light valve 11 becomes closer to a rectangle than before, the ratio of the irradiation light that can be used for the reflection type light valve 11 to emit a rectangular image becomes larger than before. Therefore, the projector 1 of the present invention can improve the utilization efficiency of the light irradiated to the reflective light valve 11, and can make the projected image brighter.

また本発明では、反射型ライトバルブ１１へ照射される光束の中での光路長の違いが小さくなることにより、反射型ライトバルブ表面上での照射光の強度が従来よりも均一化される。従って、本発明のプロジェクタが投影する画像内での輝度を均一化させることができる。また、特殊な光学素子を用いることなく、通常の凸レンズ１２の光軸が変位することによって本発明を実現しているので、コストを上昇させることなくプロジェクタ１の能力を向上させることが可能である。   In the present invention, the difference in the optical path length in the light beam irradiated to the reflective light valve 11 is reduced, so that the intensity of the irradiated light on the surface of the reflective light valve is made more uniform than before. Therefore, the brightness in the image projected by the projector of the present invention can be made uniform. Further, since the present invention is realized by displacing the optical axis of the normal convex lens 12 without using a special optical element, it is possible to improve the performance of the projector 1 without increasing the cost. .

なお、本実施の形態においては、本発明に係る集光手段として凸レンズ１２を用いた形態を示したが、これに限るものではなく、レンズアレイ等のその他の光学素子を本発明に係る集光手段として用いた形態であってもよい。また本実施の形態においては、本発明に係る集光手段を照射光学系の照射側に配する形態を示したが、これに限るものではなく、光源１７とロッドインテグレータ１６との間の位置、又は集光レンズ１５の位置等、照射光が反射型ライトバルブ１１に照射されるまでのいずれの位置に本発明の集光手段を配置してある形態であってもよい。一般的には、照射光学系の光軸に平行な照射光学系中での経路の内、反射型ライトバルブ１１までの経路長が照射光学系の光軸上での経路長よりも長い経路の方向へ、本発明に係る集光手段の光軸を照射光学系の光軸から所定距離変位して配置することにより、照射光の利用効率の向上及び投影画像内での輝度の均一化を可能とした本発明を実現することができる。   In the present embodiment, the convex lens 12 is used as the light condensing means according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, and other optical elements such as a lens array are condensing according to the present invention. The form used as a means may be sufficient. Moreover, in this Embodiment, although the form which has arrange | positioned the condensing means based on this invention to the irradiation side of the irradiation optical system was shown, it is not restricted to this, The position between the light source 17 and the rod integrator 16, Or the form which has arrange | positioned the condensing means of this invention in any position until irradiation light is irradiated to the reflective light valve 11, such as the position of the condensing lens 15, may be sufficient. Generally, of the paths in the irradiation optical system parallel to the optical axis of the irradiation optical system, the path length to the reflective light valve 11 is longer than the path length on the optical axis of the irradiation optical system. By arranging the optical axis of the condensing means according to the present invention at a predetermined distance from the optical axis of the irradiation optical system in the direction, it is possible to improve the use efficiency of the irradiation light and make the luminance uniform in the projected image The present invention can be realized.

また本実施の形態においては、ロッドインテグレータ１６、集光レンズ１５、及び反射鏡１３を用いて照射光学系を構成した例を示したが、これに限るものではなく、本実施の形態において示した構成は照射光学系の一構成例であり、光源１７からの光路を屈曲させずに光を反射型ライトバルブ１１へ照射する構成、又はより多くの光学素子を用いた構成等、照射光学系の構成は本実施の形態において示した構成例以外の構成であってもよい。また本発明に係る集光手段は、複数の光学素子を用いた構成であってもよい。   In the present embodiment, an example in which the irradiation optical system is configured using the rod integrator 16, the condensing lens 15, and the reflecting mirror 13 has been described. However, the present invention is not limited to this, and is illustrated in the present embodiment. The configuration is one configuration example of the irradiation optical system. The configuration of the irradiation optical system, such as a configuration that irradiates light to the reflective light valve 11 without bending the optical path from the light source 17, or a configuration that uses more optical elements. The configuration may be other than the configuration example shown in the present embodiment. Moreover, the condensing means according to the present invention may have a configuration using a plurality of optical elements.

また本実施の形態においては、本発明のプロジェクタとして、単一の反射型ライトバルブ１１を用いた単板式のプロジェクタの例を示したが、これに限るものではなく、本発明にプロジェクタは、ＲＧＢ各色用の反射型ライトバルブを夫々備え、各色の画像を形成して合成する光学系を備えた３板式のプロジェクタであってもよい。   In the present embodiment, an example of a single-plate projector using a single reflective light valve 11 is shown as the projector of the present invention. However, the present invention is not limited to this. The projector may be a three-plate projector that includes a reflective light valve for each color and includes an optical system that forms and synthesizes images of the respective colors.

また本実施の形態においては、本発明の光投射装置は、外部のスクリーン等へ画像を投影するプロジェクタ１である形態を示しているが、これに限るものではなく、透過型のスクリーンを備え、スクリーンの背面から投射光学系１４で画像を投射することによってスクリーンに画像を拡大投影するリアプロジェクション方式の画像表示装置を構成する形態であってもよい。   In the present embodiment, the light projection apparatus of the present invention shows a form that is a projector 1 that projects an image onto an external screen or the like, but is not limited to this, and includes a transmissive screen, The rear projection type image display device may be configured to project an image on the screen by projecting the image from the rear surface of the screen with the projection optical system 14.

本発明の光投射装置であるプロジェクタの光学系の構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical system of the projector which is a light projection apparatus of this invention. 凸レンズの配置を３次元的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows arrangement | positioning of a convex lens three-dimensionally. 本発明において反射型ライトバルブへ照射される光束を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light beam irradiated to a reflective light valve in this invention. 従来のプロジェクタの光学系の構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structural example of the optical system of the conventional projector. 従来の反射型ライトバルブへ照射される光束を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the light beam irradiated to the conventional reflective light valve.

符号の説明Explanation of symbols

１ プロジェクタ（光投射装置）
１１ 反射型ライトバルブ（光反射素子）
１２ 凸レンズ（集光手段）
１３ 反射鏡（照射光学系）
１４ 投射光学系（投射手段）
１５ 集光レンズ（照射光学系）
１６ ロッドインテグレータ（照射光学系）
１７ 光源 1 Projector (light projection device)
11 Reflection type light valve (light reflection element)
12 Convex lens (condensing means)
13 Reflector (irradiation optical system)
14 Projection optical system (projection means)
15 Condensing lens (irradiation optical system)
16 Rod integrator (irradiation optical system)
17 Light source

Claims (3)

光の照射面を有し、該照射面へ照射された光を反射して投射光を生成する光反射素子と、前記照射面へ光を照射する照射光学系とを備える光投射装置において、
前記照射光学系が前記照射面へ照射するための光を集光する集光手段を備え、
前記照射光学系の光軸に平行な前記照射光学系中での経路の内、前記反射面までの経路長が前記照射光学系の光軸上での経路長よりも長い経路の方向へ、前記集光手段の光軸を前記照射光学系の光軸から所定距離変位して前記集光手段を配置してあること
を特徴とする光投射装置。 In a light projection apparatus having a light irradiation surface, including a light reflecting element that reflects the light irradiated to the irradiation surface to generate projection light, and an irradiation optical system that irradiates the irradiation surface with light,
The irradiation optical system includes a condensing unit that condenses light for irradiating the irradiation surface,
Among the paths in the irradiation optical system parallel to the optical axis of the irradiation optical system, the path length to the reflecting surface is longer than the path length on the optical axis of the irradiation optical system. An optical projection apparatus characterized in that the light condensing means is arranged with the optical axis of the light converging means displaced by a predetermined distance from the optical axis of the irradiation optical system. 光の照射面を有し、該照射面へ照射された光を反射して投射光を生成する光反射素子と、前記照射面へ光を照射する照射光学系とを備える光投射装置において、
前記照射光学系の照射側と前記照射面との間に凸レンズを備え、
前記照射光学系の光軸に前記凸レンズの光軸が一致している場合に比べて、前記凸レンズを通過して前記照射面に到達するまでの複数の光路長の互いの差が小さくなる方向へ、前記凸レンズの光軸を前記照射光学系の光軸から所定距離変位して配置してあること
を特徴とする光投射装置。 In a light projection apparatus having a light irradiation surface, including a light reflecting element that reflects the light irradiated to the irradiation surface to generate projection light, and an irradiation optical system that irradiates the irradiation surface with light,
A convex lens is provided between the irradiation side of the irradiation optical system and the irradiation surface,
Compared to the case where the optical axis of the convex lens coincides with the optical axis of the irradiation optical system, the difference between the plurality of optical path lengths passing through the convex lens and reaching the irradiation surface is reduced. The optical projection apparatus, wherein the optical axis of the convex lens is arranged with a predetermined distance from the optical axis of the irradiation optical system. 請求項１又は２に記載の光投射装置と、光源と、前記光投射装置が備える光反射素子が生成する投射光を外部へ投射する投射手段とを備え、
前記光反射素子は、生成する投射光で画像を形成する反射型ライトバルブである
ことを特徴とするプロジェクタ。
The light projection device according to claim 1, a light source, and a projection unit that projects the projection light generated by the light reflection element included in the light projection device to the outside,
The light reflection element is a reflection type light valve that forms an image with generated projection light.
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