JP2006330282A - Image projecting device and image projecting method - Google Patents

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憲寛 大瀬
Hiroaki Suzuki
博明 鈴木
Norifumi Sato
典文 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image projecting device and an image projecting method by which an image projection in a wide color region is attained, and also to provide an image projecting device and an image projecting method by which a light source is easily assembled and replaced, and its service life is extended. <P>SOLUTION: The image projecting device 50 includes: at least the light source 51; an optical modulation part 52 modulating light from the light source 51 corresponding to information; and a projection optical part 53 projecting the light emitted from the optical modulation part 52. The light source 51 includes at least a solid light source 1, and is constituted by integrating the solid light source 1 and a condensing lens 4 shaping the light emitted from the solid light source 1. Thus, the alignment of the optical axes of the solid light source and the condensing lens is not required, and assembling work and exchanging work are simplified. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源からの光を光変調部により変調してスクリーンなどに投影して画像を表示する画像投影装置及び画像投影方法に関する。   The present invention relates to an image projection apparatus and an image projection method for displaying an image by modulating light from a light source by a light modulation unit and projecting the light onto a screen or the like.

液晶パネルやDMD(digital micromirror device)素子などの光変調素子を照明装置によって照明し、この空間光変調素子からの透過光、もしくは、反射光を投影レンズによってスクリーン上に投影するように構成された画像投影装置(光学式プロジェクタ)が知られている。この画像投影装置においては、光源からの光を赤、緑、青の波長帯域に分離して上述の光変調素子によってそれぞれ変調し、スクリーンに投射して重ね合わせることによって、カラーの画像表示を行っている。そしてこの画像投影装置に使われる光源としては、可視光領域で発光効率の高い超高圧水銀ランプが使われることが多く、これを用いることにより効率良く照明光を出射することができるようになされている。   A light modulation element such as a liquid crystal panel or a DMD (digital micromirror device) element is illuminated by a lighting device, and transmitted light or reflected light from the spatial light modulation element is projected onto a screen by a projection lens. An image projector (optical projector) is known. In this image projection apparatus, light from a light source is separated into red, green, and blue wavelength bands, modulated by the above-described light modulation elements, projected onto a screen, and superimposed to perform color image display. ing. As a light source used in this image projection apparatus, an ultra-high pressure mercury lamp having a high luminous efficiency in the visible light region is often used. By using this, an illumination light can be emitted efficiently. Yes.

超高圧水銀ランプのスペクトルは図11にその一例を示すように緑、青色波長帯域のスペクトルは非常にシャープであり、光強度も十分にある一方、赤色は相対的に光量が足りない状況にある。現状では、赤、緑及び青それぞれのカラーフィルタなどを用いて図12に示すように、それぞれS1、S2及びS3で示す個別のスペクトルの光を用いてカラー表示を行っているが、赤色光に合わせて他の色の光の光量を調整しているため、全体として十分高い輝度のカラー表示を行い難い。   As shown in the example of FIG. 11, the spectrum of the ultra-high pressure mercury lamp is very sharp in the green and blue wavelength bands, and the light intensity is sufficient, while the red light is relatively short in quantity. . At present, as shown in FIG. 12, using color filters for red, green, and blue, color display is performed using light of individual spectra indicated by S1, S2, and S3, respectively. In addition, since the amount of light of other colors is adjusted, it is difficult to perform color display with sufficiently high luminance as a whole.

一方で、近年このような画像投影装置を含むディスプレイ全般に、広色再現領域を持ち、鮮やかな色彩を表現可能なディスプレイシステムが注目されている。このような広色域ディスプレイを画像投影装置で実現する方法の一例として、例えば以下に示す方法が考えられる。
第1に、光源として超高圧水銀ランプ(UHPランプ)を用い、その赤色のスペクトルのうち波長の短い領域、例えば580nmから610nm付近のブロードなスペクトルを利用せず、それ以上の長波長側の光で色を表現する方法があげられる。しかしこの方法では赤色の光量が減ってしまい、それと色バランスを取るために、緑色、青色波長帯域の光も抑圧する必要があるため、全体の明るさが減少するといったデメリットがある。また、逆に明るさを確保するために高出力のランプを使うことも想定されるが、その場合は光源の寿命が短くなってしまうというデメリットがある。
On the other hand, in recent years, a display system that has a wide color reproduction region and can express vivid colors has been attracting attention for all displays including such an image projector. As an example of a method for realizing such a wide color gamut display with an image projection apparatus, for example, the following method can be considered.
First, an ultra-high pressure mercury lamp (UHP lamp) is used as the light source, and light of a longer wavelength side is used without using a short wavelength region of the red spectrum, for example, a broad spectrum in the vicinity of 580 nm to 610 nm. The method of expressing the color is given. However, this method has a demerit that the amount of red light is reduced, and light in the green and blue wavelength bands needs to be suppressed in order to achieve color balance with the light amount. On the other hand, it is assumed that a high-power lamp is used to ensure brightness, but in this case, there is a demerit that the life of the light source is shortened.

第2に、可視光領域でスペクトルがブロードなキセノンランプを用いることが考えられる。キセノンランプを用いれば、UHPランプ程明るさを抑圧せずに色域を広げることが可能だが、赤外光と紫外光の一部にも連続したスペクトルがあるため、光利用効率が低く、高い消費電力が必要となるといったデメリットがある。
第3に、RGB3色のLED(発光ダイオード)、もしくは半導体レーザなどの固体光源を用いる方法が考えられる。しかし、LED光源では、近年多く利用される1インチ以下のサイズの光変調素子に十分な光量を与えることは困難であり、また、レーザ光源では、特に青色、緑色波長帯域において、小型、長寿命などといった要素を備え持ち、かつ、低価格であるレーザ光源を入手するのは困難である。
Secondly, it is conceivable to use a xenon lamp having a broad spectrum in the visible light region. Using a xenon lamp can expand the color gamut without suppressing the brightness as much as a UHP lamp, but because there is a continuous spectrum in part of infrared and ultraviolet light, the light utilization efficiency is low and high. There is a demerit that power consumption is required.
Third, a method using a solid-state light source such as an RGB three-color LED (light emitting diode) or a semiconductor laser is conceivable. However, it is difficult for an LED light source to give a sufficient amount of light to a light modulation element having a size of 1 inch or less, which is widely used in recent years, and a laser light source is small and has a long life, particularly in the blue and green wavelength bands. It is difficult to obtain a laser light source that has elements such as these and that is inexpensive.

これに対し、赤色波長帯域を有する高出力レーザは、青色、緑色波長帯域をもつものに比べ比較的入手しやすい状況にあることを利用して、この赤色レーザ光源を組み合わせて、いわば2つの光源(主光源と副光源)を用いる画像投影システムが提案されている(例えば特許文献1〜3参照。)。
特開2002−296680号公報 特開2004−226613号公報 特開2004−266813号公報
On the other hand, a high-power laser having a red wavelength band is relatively easy to obtain compared to those having blue and green wavelength bands. An image projection system using (main light source and sub light source) has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
JP 2002-296680 A JP 2004-226613 A JP 2004-266813 A

上記特許文献1〜3に記載の画像投影システムにおいては、光源が主光源と副光源から形成されており、主光源と副光源を単に合成(重畳)することにより、光の効率的な利用や色バランスの調整が図られている。しかし、特に広色域化という観点に立った場合、上述した超高圧水銀ランプなどの主光源に対して単に副光源としてレーザ光の光を合成(重畳)する方法では、その効果が視覚的に容易に認識できず、赤色帯域の色調が十分表示されないという問題がある。
また、レーザダイオード等の固体光源と放電ランプは一般にその寿命が大きく異なることから、どちらか一方の寿命に合わせると装置の寿命は著しく短くなる。また、超高圧水銀ランプには動作時の温度として一般に200℃程度の温度が要求されるのに対して、レーザダイオードには20℃程度が要求されるため、同一装置内にこれらを設ける場合、各光源の熱設計が難しくなる。これらの熱特性の異なる光源を近接した配置とすると、例えばレーザダイオードの特性が劣化する恐れがある。したがって、このような異なる特性を有する光源を用いる場合、装置全体の安定な長期使用を可能とするための工夫が必要となっている。
In the image projection systems described in Patent Documents 1 to 3, the light source is formed of a main light source and a sub light source. By simply combining (superimposing) the main light source and the sub light source, The color balance is adjusted. However, particularly from the viewpoint of widening the color gamut, the method of synthesizing (superimposing) laser light as a sub-light source with respect to the main light source such as the ultra-high pressure mercury lamp described above is visually effective. There is a problem that it cannot be easily recognized and the color tone of the red band is not sufficiently displayed.
In addition, since the lifetime of a solid light source such as a laser diode and a discharge lamp generally differ greatly, the lifetime of the apparatus is remarkably shortened in accordance with one of the lifetimes. In addition, the ultra high pressure mercury lamp generally requires a temperature of about 200 ° C. as a temperature during operation, whereas the laser diode requires about 20 ° C. Therefore, when these are provided in the same apparatus, The thermal design of each light source becomes difficult. If these light sources having different thermal characteristics are arranged close to each other, for example, the characteristics of the laser diode may be deteriorated. Therefore, when a light source having such different characteristics is used, a device for enabling stable long-term use of the entire apparatus is required.

以上の問題に鑑みて、本発明は、広色域な画像投影が可能な画像投影装置及び画像投影方法を提供し、また光源の組み立て、交換が容易で寿命の長期化を図ることが可能な画像投影装置及び画像投影方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides an image projecting apparatus and an image projecting method capable of projecting an image with a wide color gamut, and it is easy to assemble and replace a light source and to prolong the lifetime. An object is to provide an image projection apparatus and an image projection method.

上記課題を解決するため、本発明は、光源と、この光源からの光を情報に対応して変調する光変調部と、光変調部から出射される光を投影する投影光学部とを少なくとも有する画像投影装置であって、光源は、少なくとも固体光源を含み、この固体光源と、この固体光源から出射される光を整形する集光レンズとが一体化されて成る構成とする。
また、本発明は、上述の画像投影装置において、光源として、固体光源と放電ランプとを用い、放電ランプから出射され光変調部に到達する光の光量を調整するダイクロイックミラー等の調整部を設ける構成とする。
更に、本発明は、上述の画像投影装置において、集光レンズと一体化された固体光源を、交換可能として構成する。
また更に、本発明は、上述の画像投影装置において、集光レンズと一体化された固体光源と共に、少なくとも放電ランプが交換可能とされる構成とする。
また本発明による画像投影方法は、光源から出射される光を光変調部により変調して画像を投影する画像投影方法であって、光源は、少なくとも固体光源を含み、この固体光源と、固体光源から出射される光を整形する集光レンズとを一体化して構成する
In order to solve the above-described problems, the present invention includes at least a light source, a light modulation unit that modulates light from the light source corresponding to information, and a projection optical unit that projects light emitted from the light modulation unit. In the image projection apparatus, the light source includes at least a solid light source, and the solid light source and a condensing lens that shapes light emitted from the solid light source are integrated.
The present invention also provides an adjustment unit such as a dichroic mirror that adjusts the amount of light emitted from the discharge lamp and reaching the light modulation unit, using a solid-state light source and a discharge lamp as the light source. The configuration.
Furthermore, according to the present invention, in the above-described image projector, the solid light source integrated with the condenser lens is configured to be replaceable.
Furthermore, according to the present invention, in the above-described image projection apparatus, at least the discharge lamp can be replaced together with the solid light source integrated with the condenser lens.
An image projection method according to the present invention is an image projection method for projecting an image by modulating light emitted from a light source by a light modulation unit, and the light source includes at least a solid light source, and the solid light source and the solid light source Integrated with a condenser lens that shapes the light emitted from

上述したように、本発明の画像投影装置及び画像投影方法においては、光源として用いる固体光源と、この固体光源から出射される光を集光する集光レンズを一体化する構成とすることから、固体光源として、例えばレーザダイオードを用いる場合において、レーザダイオードとこのレーザダイオードから出射されるレーザ光を整形するコリメートレンズ等の集光レンズとの位置合わせを不要とし、画像投影装置の組立工程を簡略化することが可能となる。
また、本発明において、光源として固体光源と放電ランプを用い、この放電ランプから出射されて光変調部に到達する例えば赤色帯域の光の光量を調整する調整部を設けることによって、投影画像の広色域化を図ることができる。
更に、この集光レンズを一体化した固体光源を交換可能とするとか、または光源として固体光源に加え放電ランプを用いる場合に、この固体光源と共に放電ランプを交換可能とすることによって、光源の少なくとも一方の動作特性が劣化するなどの不具合が生じた場合においても、容易に交換できることから、画像投影装置全体の寿命の長期化を図ることができる。
As described above, in the image projection apparatus and the image projection method of the present invention, since the solid-state light source used as the light source and the condensing lens that condenses the light emitted from the solid-state light source are integrated, For example, when a laser diode is used as the solid-state light source, it is not necessary to align the laser diode with a condensing lens such as a collimating lens that shapes the laser light emitted from the laser diode, and the assembly process of the image projection apparatus is simplified. Can be realized.
In the present invention, a solid-state light source and a discharge lamp are used as the light source, and an adjustment unit that adjusts the amount of light in the red band, for example, emitted from the discharge lamp and reaching the light modulation unit is provided. Color gamut can be achieved.
Furthermore, by making the solid light source integrated with the condenser lens replaceable, or when using a discharge lamp in addition to the solid light source as the light source, the discharge lamp can be replaced together with the solid light source, so that at least Even when a problem such as deterioration of one of the operating characteristics occurs, the life of the entire image projection apparatus can be extended because it can be easily replaced.

以上説明したように、本発明の画像投影装置及び画像投影方法によれば、固体光源と、この固体光源から出射された光を整形する集光レンズとを一体化することによって、装置の組み立て構成の簡易化を図ることができる。
また、本発明の画像投影装置において、光源として、固体光源と放電ランプとを用い、放電ランプから出射され、光変調部に到達する光の光量を調整することによって、広色域化を図ることができる。
更に、本発明の画像投影装置において、集光レンズと一体化した固体光源を、交換可能とすることによって、画像投影装置の寿命の長期化を図ることができる。
また、本発明の画像投影装置において、光源として固体光源に加えて放電ランプを用い、この放電ランプも交換可能とすることによって、画像投影装置の寿命の長期化を図ることができる。
As described above, according to the image projecting apparatus and the image projecting method of the present invention, the assembly configuration of the apparatus is achieved by integrating the solid-state light source and the condenser lens that shapes the light emitted from the solid-state light source. Can be simplified.
In the image projection apparatus of the present invention, a solid color source and a discharge lamp are used as a light source, and a wide color gamut is achieved by adjusting the amount of light emitted from the discharge lamp and reaching the light modulation unit. Can do.
Furthermore, in the image projection apparatus of the present invention, the life of the image projection apparatus can be prolonged by making the solid light source integrated with the condenser lens replaceable.
In the image projection apparatus of the present invention, a discharge lamp is used as a light source in addition to a solid light source, and this discharge lamp can also be replaced, so that the life of the image projection apparatus can be extended.

以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の各例に限定されるものではない。
以下の例においては、本発明の画像投影装置及び画像投影方法を、液晶パネルを光変調部に用いた例について説明する。
(1)第1の実施形態例
図1に、本発明の画像投影装置50の第1の実施形態例の概略構成図を示す。
図1に示すように、この画像投影装置50の光源51は、赤色レーザダイオード等より成る固体光源1と、超高圧水銀ランプ等の放電ランプ2より構成される例を示す。放電ランプ2には、その反射光がほぼ平行光となる反射曲面を有するリフレクター3が設けられ、この例においては、放電ランプ2は第1のダイクロイックミラー5と対向して、固体光源1の出射光の光軸と例えば90°をなす光軸上に配置される。固体光源1の光出射側の光軸上には、コリメートレンズ等の集光レンズ4、第1のダイクロイックミラー5、第1フライアイレンズ6、第2フライアイレンズ7、偏光ビームスプリッター8、コンデンサーレンズ9、ダイクロイックミラー10、第2のダイクロイックミラー12、レンズ15、ミラー13がこの順に配置される。
なお、第1及び第2のダイクロイックミラー5及び12は、後述するように、それぞれ放電ランプ2からの赤色帯域の光の光量を調整する調整部54A、54Bとして機能する。
一方、ダイクロイックミラー10の反射側にミラー11が配置され、ミラー11により例えば90°光路を変換された光軸上にフィールドレンズ17B及び液晶パネル18Bが配置される。第2のダイクロイックミラー12の反射側にも同様にフィールドレンズ17G及び液晶パネル18G、またミラー13の反射側にレンズ16を介してミラー14が配置され、このミラー14により光路を例えば90°変換された光軸上にフィールドレンズ17R、液晶パネル18Rが配置され、光変調部52が構成される。各液晶パネル18R、18G及び18Bの光出射側にクロスプリズム19が配置され、その光出射側に投影レンズ20等より成る投影光学部53が配置される。
Examples of the best mode for carrying out the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.
In the following examples, the image projection apparatus and the image projection method of the present invention will be described using an example in which a liquid crystal panel is used as a light modulation unit.
(1) First Embodiment FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of an image projection apparatus 50 according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the light source 51 of this image projection apparatus 50 shows the example comprised from the solid light source 1 which consists of a red laser diode etc., and the discharge lamp 2, such as a super-high pressure mercury lamp. The discharge lamp 2 is provided with a reflector 3 having a reflection curved surface in which the reflected light becomes substantially parallel light. In this example, the discharge lamp 2 faces the first dichroic mirror 5 and emits the solid light source 1. It is disposed on the optical axis that forms, for example, 90 ° with the optical axis of the incident light. On the optical axis on the light output side of the solid-state light source 1, a condensing lens 4 such as a collimating lens, a first dichroic mirror 5, a first fly-eye lens 6, a second fly-eye lens 7, a polarizing beam splitter 8, and a condenser The lens 9, the dichroic mirror 10, the second dichroic mirror 12, the lens 15, and the mirror 13 are arranged in this order.
The first and second dichroic mirrors 5 and 12 function as adjusting units 54A and 54B that adjust the amount of light in the red band from the discharge lamp 2, as will be described later.
On the other hand, the mirror 11 is disposed on the reflection side of the dichroic mirror 10, and the field lens 17 </ b> B and the liquid crystal panel 18 </ b> B are disposed on the optical axis whose optical path is changed by, for example, 90 ° by the mirror 11. Similarly, a field lens 17G and a liquid crystal panel 18G are disposed on the reflection side of the second dichroic mirror 12, and a mirror 14 is disposed on the reflection side of the mirror 13 via a lens 16. The optical path of the mirror 14 is converted by 90 °, for example. The field lens 17R and the liquid crystal panel 18R are disposed on the optical axis, and the light modulator 52 is configured. The cross prism 19 is disposed on the light exit side of each of the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B, and the projection optical unit 53 including the projection lens 20 is disposed on the light exit side.

このように、本発明の画像投影装置50においては、光源51は固体光源1を含み、この場合、第1の光源である赤色レーザダイオード等より成る固体光源1と、第2の光源である超高圧水銀ランプ等を利用した放電ランプ2の2つの光源より構成する。
そして本発明においては、図1に示すように、固体光源1と集光レンズ4とを一体化した構成とする。図示の例においては、固体光源部61として示す。このように、光学的な位置精度の厳しい固体光源1と集光レンズ4とが予め一体に形成される構成とすることにより、画像投影装置50の組み立て工程が簡易化される。更にこの固体光源部61を交換可能な構成とすることによって、装置全体の寿命の長期化を図り、また交換作業の簡易化が図られる。
また、この例においては、この固体光源部61と、第1のダイクロイックミラー5及び放電ランプ2とが、交換可能な光源部62として構成される例を示す。このように、集光レンズを一体化した固体光源部61に加え、放電ランプ2を交換可能とすることによって、光源51の少なくとも一方の動作特性が劣化するなどの不具合が生じた場合においても、容易に交換できることから、画像投影装置50全体の寿命の長期化を図ることができる。
Thus, in the image projection apparatus 50 of the present invention, the light source 51 includes the solid light source 1, and in this case, the solid light source 1 including the red laser diode as the first light source and the super light source as the second light source. It comprises two light sources, a discharge lamp 2 using a high-pressure mercury lamp or the like.
And in this invention, as shown in FIG. 1, it is set as the structure which integrated the solid light source 1 and the condensing lens 4. As shown in FIG. In the illustrated example, the solid light source unit 61 is shown. Thus, the assembly process of the image projector 50 is simplified by adopting a configuration in which the solid-state light source 1 and the condenser lens 4 with strict optical positional accuracy are integrally formed in advance. Furthermore, by making this solid light source 61 replaceable, the life of the entire apparatus can be extended and the replacement work can be simplified.
In this example, the solid light source unit 61, the first dichroic mirror 5, and the discharge lamp 2 are configured as a replaceable light source unit 62. Thus, in addition to the solid state light source unit 61 in which the condenser lens is integrated, the discharge lamp 2 can be replaced, so that even when a malfunction such as deterioration of at least one of the operating characteristics of the light source 51 occurs, Since it can be easily replaced, the life of the entire image projection apparatus 50 can be extended.

ここで、固体光源1の例えば赤色レーザダイオードとしては、例えば発振波長が645nm近傍、半値全幅が1.5nm程度のものを用いることができる。このような赤色レーザダイオードは、非常に単色性の高い光源である。一方、第2の光源として用いる放電ランプ2としては、超高圧水銀ランプが利用可能であり、その出射光は前述の図11において示したように、青色、緑色波長帯域にはシャープなスペクトルを有するが、赤色波長帯域はブロードなスペクトルになっている。   Here, as the red laser diode of the solid-state light source 1, for example, one having an oscillation wavelength of around 645 nm and a full width at half maximum of about 1.5 nm can be used. Such a red laser diode is a light source with very high monochromaticity. On the other hand, as the discharge lamp 2 used as the second light source, an ultra-high pressure mercury lamp can be used, and the emitted light has sharp spectra in the blue and green wavelength bands as shown in FIG. However, the red wavelength band has a broad spectrum.

図1に示す構成において、赤色レーザダイオード等より成る固体光源1から出射された光束は、コリメートレンズ4によりほぼ平行光となり、ダイクロイックミラー5に入射し、ダイクロイックミラー5ではその大部分が透過する。超高圧水銀ランプ等の放電ランプ2から出射された光束は、リフレクター3によってほぼ平行光となり、ダイクロイックミラー5に入射する。放電ランプ2から出射された光束のうち一部の光束はこのダイクロイックミラー5を透過し、他の光束はダイクロイックミラー5によって反射される。
ダイクロイックミラー5を透過した固体光源1からの光束、および、ダイクロイックミラー5で反射された放電ランプ2からの光束は、第1フライアイレンズ6、第2フライアイレンズ7に入射する。第1及び第2フライアイレンズ6及び7は、光源からの入射光に関し、光束の空間分布を均一化する作用を有する。第1及び第2フライアイレンズ6及び7を透過した光束は、偏光ビームスプリッター8に入射し、ここで偏光方向がある特定の方向にそろえられる。偏光ビームスプリッター8を透過した光束は、コンデンサーレンズ9によって集光されて、ダイクロイックミラー10に入射する。
In the configuration shown in FIG. 1, a light beam emitted from a solid-state light source 1 made of a red laser diode or the like becomes substantially parallel light by a collimating lens 4, enters a dichroic mirror 5, and most of the light passes through the dichroic mirror 5. A light beam emitted from a discharge lamp 2 such as an ultra-high pressure mercury lamp becomes substantially parallel light by the reflector 3 and enters the dichroic mirror 5. A part of the light beam emitted from the discharge lamp 2 passes through the dichroic mirror 5, and the other light beam is reflected by the dichroic mirror 5.
The light flux from the solid-state light source 1 transmitted through the dichroic mirror 5 and the light flux from the discharge lamp 2 reflected by the dichroic mirror 5 enter the first fly-eye lens 6 and the second fly-eye lens 7. The first and second fly's eye lenses 6 and 7 have an effect of making the spatial distribution of the light flux uniform with respect to the incident light from the light source. The light beams that have passed through the first and second fly-eye lenses 6 and 7 are incident on the polarization beam splitter 8 where the polarization directions are aligned in a specific direction. The light beam that has passed through the polarization beam splitter 8 is collected by the condenser lens 9 and enters the dichroic mirror 10.

ダイクロイックミラー10は、青色波長帯域の光束を反射し、緑色、赤色波長帯域の光束を透過する。この透過光の出射側に配置する第2のダイクロイックミラー12では、緑色波長帯域の光束を反射し、赤色波長帯域の光束を透過する。これらの作用によって、固体光源1及び放電ランプ2から出射された光束は、赤、緑及び青色の光に分割される。分割された光束はそれぞれミラー、レンズを介して光変調部52のそれぞれの色を担当する透過型の光変調部、この例では液晶パネル18R、18G及び18Bに入射される。すなわちこの場合、青色の光束はミラー11に反射され、フィールドレンズ13を介して青色光を変調する液晶パネル18Bに入射される。緑色光は、フィールドレンズ17Gを介して緑色光を変調する液晶パネル18Gに入射される。赤色光は、レンズ15、ミラー13、レンズ16を介してミラー14に反射されて、フィールドレンズ17Rを介して赤色光を変調する液晶パネル18Rに入射される。
この透過型の液晶パネルより成る光変調部52によって画像変調された赤色、緑色及び青色波長帯域それぞれの光束は、光を合成するクロスプリズム19によって合成され、投影レンズ20等より成る投影光学部53で例えばスクリーン(図示せず)に投影される。
The dichroic mirror 10 reflects the light flux in the blue wavelength band and transmits the light flux in the green and red wavelength bands. The second dichroic mirror 12 arranged on the transmitted light emission side reflects a light beam in the green wavelength band and transmits a light beam in the red wavelength band. By these actions, the light beams emitted from the solid light source 1 and the discharge lamp 2 are split into red, green, and blue light. The divided light beams are incident on a transmission type light modulation unit that takes charge of each color of the light modulation unit 52, in this example, the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B via a mirror and a lens. That is, in this case, the blue light beam is reflected by the mirror 11 and enters the liquid crystal panel 18B that modulates the blue light via the field lens 13. The green light is incident on the liquid crystal panel 18G that modulates the green light through the field lens 17G. The red light is reflected by the mirror 14 through the lens 15, the mirror 13, and the lens 16, and enters the liquid crystal panel 18R that modulates the red light through the field lens 17R.
The light beams in the red, green, and blue wavelength bands, which have been image-modulated by the light modulation unit 52 formed of the transmissive liquid crystal panel, are combined by the cross prism 19 that combines the light, and the projection optical unit 53 including the projection lens 20 and the like. For example, it is projected on a screen (not shown).

この実施形態例においては、光源51の第2の光源である放電ランプ2の赤色帯域の光の光量を、第1及び第2のダイクロイックミラー5及び12より構成される調整部54A、54Bにより調整するものである。
この例においては、第1のダイクロイックミラーの透過率50%波長を565nm、第2のダイクロイックミラーの透過率50%波長を600nmとした。10%透過の波長から90%透過の波長までの波長幅は第1及び第2のダイクロイックミラー共に15nmとした。
この場合、青色、緑色を担当する光変調部である液晶パネル18B、18Gに対しては、第2の光源である放電ランプ2から発光した光束が入射する構成であり、赤色を担当する光変調部である液晶パネル18Rに対しては、第1光源である固体光源1からの光束のみが入射する構成となる。このような構成とした場合の投影レンズ20を透過後の光束のスペクトルの一例を図2に示す。
In this embodiment, the amount of light in the red band of the discharge lamp 2 that is the second light source of the light source 51 is adjusted by the adjusting units 54A and 54B composed of the first and second dichroic mirrors 5 and 12. To do.
In this example, the 50% transmittance wavelength of the first dichroic mirror was 565 nm, and the 50% transmittance wavelength of the second dichroic mirror was 600 nm. The wavelength width from the wavelength of 10% transmission to the wavelength of 90% transmission was 15 nm for both the first and second dichroic mirrors.
In this case, light beams emitted from the discharge lamp 2 as the second light source are incident on the liquid crystal panels 18B and 18G, which are the light modulation units in charge of blue and green, and the light modulation in charge of red Only the light beam from the solid-state light source 1 as the first light source is incident on the liquid crystal panel 18R as the unit. An example of the spectrum of the light beam after passing through the projection lens 20 in such a configuration is shown in FIG.

このように、赤色を担当する光変調部に対し、超高圧水銀ランプ等の放電ランプ2からの光を入射させず、赤色レーザダイオード等の固体光源1のみの光を入射させる場合は、図2において、青色帯域、緑色帯域、赤色帯域の光のスペクトルをそれぞれSB、SG及びSRで示すように、それぞれ比較的シャープなスペクトルとなる。これらの各色光によりカラー表示を行うことによって、非常に広色域な投影装置を実現することができる。
この例においては、白色表示時の色温度は9000Kと設定したとき、赤色表示時の色度座標はx=0.723、y=0.277程度となり、従来の超高圧水銀ランプのみを使った画像投影装置や、超高圧水銀ランプの赤色不足分を単色光源(レーザやLED)の光を重畳してカラー表示を行う画像投影装置と比較して、広色域化を図った高性能な画像投影装置を実現することができる。
As described above, when light from the discharge lamp 2 such as an ultra-high pressure mercury lamp is not incident on the light modulation unit in charge of red, but only the solid light source 1 such as a red laser diode is incident, FIG. , The spectra of the light in the blue band, the green band, and the red band are relatively sharp as shown by SB, SG, and SR, respectively. By performing color display using each of these color lights, it is possible to realize a projection device having a very wide color gamut.
In this example, when the color temperature at the time of white display is set to 9000K, the chromaticity coordinates at the time of red display are about x = 0.723 and y = 0.277, and only the conventional ultra-high pressure mercury lamp is used. Compared with image projectors and image projectors that display colors by superimposing the light of a single color light source (laser or LED) on the red shortage of an ultra-high pressure mercury lamp, a high-performance image with a wider color gamut A projection device can be realized.

なお、このように、放電ランプ2から出射された光は赤色光を変調する液晶パネルには到達しない構成とする場合、例えば上述の透過率50%波長が565nmの第1のダイクロイックミラーに対して、第2のダイクロイックミラーの透過率50%波長は、この第1のダイクロイックミラーで反射した放電ランプ2からの光を全て反射し、固体光源1からの光を全て透過する構成とすればよく、580nm〜630nm程度であればよい。   When the light emitted from the discharge lamp 2 does not reach the liquid crystal panel that modulates red light in this way, for example, for the first dichroic mirror having a transmittance of 50% and a wavelength of 565 nm, for example. The second dichroic mirror has a transmittance of 50% wavelength so that all light from the discharge lamp 2 reflected by the first dichroic mirror is reflected and all light from the solid light source 1 is transmitted. What is necessary is just about 580 nm-630 nm.

またこの実施形態例においては、青色、緑色を担当する光変調部である液晶パネルに入射する光束は第2光源である放電ランプ2から、赤色を担当する光変調部である液晶パネルに入射する光束は第1光源である固体光源1からの光しか入射しないにも関わらず、一度第1のダイクロイックミラー5により光路を合成している。このように、一度光路を合成する場合は、光路を合成せずにそれぞれの光路から各色を担当する光変調部に入射させる構成とする場合と比べて、より装置が簡略になり、高性能で小型な画像投影装置を実現することができるという利点を有する。   In this embodiment, the light beam incident on the liquid crystal panel, which is the light modulation unit in charge of blue and green, enters the liquid crystal panel, which is the light modulation unit in charge of red, from the discharge lamp 2 as the second light source. The light beam is synthesized by the first dichroic mirror 5 once, although only the light from the solid-state light source 1 as the first light source is incident. As described above, when the optical paths are combined once, the apparatus is simplified and the performance is improved compared to the case where the optical paths are combined without entering the optical paths and entering the light modulators in charge of the respective colors. There is an advantage that a compact image projection apparatus can be realized.

なお、このように、例えばダイクロイックミラーより成る調整部を設ける場合に、各ダイクロイックミラーの透過波長を適宜選定することにより、放電ランプ2から出射された光のうち一部の赤色帯域の光を、固体光源1から出射された赤色光に重畳して赤色を担当する光変調部に入射させることも可能である。
例えば、図1に示す構成の画像投影装置において、第1のダイクロイックミラー5として、50%透過波長を570nm付近に設定し、第2のダイクロイックミラー12として、50%透過波長を575nm付近に設定して、各ダイクロイックミラー5及び12の10%透過波長から90%透過波長までの波長幅をそれぞれ15nm程度として構成する例を考える。
As described above, for example, in the case of providing an adjustment unit including a dichroic mirror, by appropriately selecting the transmission wavelength of each dichroic mirror, a part of the red band light emitted from the discharge lamp 2 can be The red light emitted from the solid light source 1 may be superimposed on the red light and incident on the light modulation unit in charge of red.
For example, in the image projection apparatus having the configuration shown in FIG. 1, as the first dichroic mirror 5, the 50% transmission wavelength is set near 570 nm, and as the second dichroic mirror 12, the 50% transmission wavelength is set near 575 nm. Consider an example in which the wavelength widths of the dichroic mirrors 5 and 12 from the 10% transmission wavelength to the 90% transmission wavelength are about 15 nm.

このとき、超高圧水銀ランプ等の放電ランプ2から出射された波長575nmの光束は、第1のダイクロイックミラー5で20%程度が反射し、更に第2のダイクロイックミラー12において50%が透過するため、10%程度が赤色を担当する光変調素子、すなわち液晶パネル18Rに入射することになる。一方、波長580nmの光束は、第1のダイクロイックミラー5をほぼ全てが透過するため、赤色担当の光変調素子には到達しない。この場合、第1及び第2のダイクロイックミラーによって、固体光源1から出射される光及び放電ランプ2から出射される一部の短波長側の赤色帯域の光と、放電ランプ2から出射される残りの長波長側の波長帯域の光とが分離される構成となる。
このような構成とする場合においても、上述の例と同様に、白色表示時の色温度を9000Kと設定したとき、赤色表示時の色度点としてx>0.68を実現することができた。
At this time, about 20% of the light beam having a wavelength of 575 nm emitted from the discharge lamp 2 such as an ultrahigh pressure mercury lamp is reflected by the first dichroic mirror 5 and further 50% is transmitted by the second dichroic mirror 12. About 10% is incident on the light modulation element responsible for red, that is, the liquid crystal panel 18R. On the other hand, the light beam having a wavelength of 580 nm does not reach the red light modulation element because almost all of the light passes through the first dichroic mirror 5. In this case, by the first and second dichroic mirrors, the light emitted from the solid-state light source 1 and a part of the short-wavelength red band light emitted from the discharge lamp 2 and the remaining light emitted from the discharge lamp 2. The light in the wavelength band on the long wavelength side is separated.
Even in such a configuration, similarly to the above-described example, when the color temperature at the time of white display was set to 9000K, x> 0.68 could be realized as the chromaticity point at the time of red display. .

通常、色純度の高い赤色レーザダイオード等の固体光源に対し、より色純度の低い短波長の光を混ぜた場合、その光量がわずかであっても、xy表色系上での色度は急激に白色側に近づく方向、つまりxが小さく、yが大きくなってしまい、広色域という特徴が出せなくなってしまう。
どの程度の広色域が実現されることが画像投影装置として好ましいかというのは、視聴者の主観に依存する部分であり確固たる目安があるわけではないが、いろいろな色度点を持つ画像投影装置を複数試作し、それにより表示される静止画、動画などを含めた映像を評価した結果、赤色の色度点がx>0.68とされることが1つの目安となるとの結論を得た。
Normally, when a short wavelength light with a lower color purity is mixed with a solid light source such as a red laser diode with a higher color purity, the chromaticity on the xy color system is abrupt even if the amount of light is small. In the direction approaching the white side, that is, x is small and y is large, and the characteristic of a wide color gamut cannot be produced.
The extent to which a wide color gamut is realized as an image projection device is a part that depends on the viewer's subjectivity and does not have a firm standard, but image projection with various chromaticity points As a result of evaluating a video including still images, moving images, etc. displayed by trial production of a plurality of devices, it was concluded that a red chromaticity point of x> 0.68 is one standard. It was.

そして、これを実現するために、赤色を表示したときの超高圧水銀ランプ等の放電ランプの光量(ワット)を、赤色レーザダイオード等の固体光源の光量(ワット)に対しある程度以下に抑える必要がある。この比率の境界値は、固体光源の出射波長例えば赤色レーザダイオードの発振波長、放電ランプ例えば超高圧水銀ランプのスペクトルなどに依存する。
固体光源の出射波長としては、長波長(例えば650nm以上)では視感度が小さく明るい投影装置を実現することが困難なこと、および短波長(例えば640nm以下)では、例えば高出力レーザダイオードの実現が困難であること、広色域という特徴が得られにくいことなどを考慮すると、赤色光を出射する固体光源、特にレーザダイオードの波長としては640nm以上650nm以下が適している。
In order to realize this, it is necessary to suppress the light quantity (watt) of a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp when red is displayed to a certain extent to the light quantity (watt) of a solid light source such as a red laser diode. is there. The boundary value of this ratio depends on the emission wavelength of the solid state light source, for example, the oscillation wavelength of the red laser diode, the spectrum of the discharge lamp, for example, the ultrahigh pressure mercury lamp, and the like.
As the emission wavelength of the solid-state light source, it is difficult to realize a bright projection device with low visibility at a long wavelength (for example, 650 nm or more), and a high-power laser diode can be realized at a short wavelength (for example, 640 nm or less). Considering that it is difficult and that it is difficult to obtain the characteristics of a wide color gamut, the wavelength of a solid light source that emits red light, particularly a laser diode, is preferably 640 nm to 650 nm.

そしてこの場合、超高圧水銀ランプ等の放電ランプの光量(W)は、赤色レーザダイオード等の固体光源の光量(W)に比して低ければ色域の問題を改善することができる。
例えば、上述の図1に示す構成の画像投影装置において、放電ランプ2からの光束が赤色を担当する光変調素子(液晶パネル18R)に到達しない構成とする場合は、スクリーン上に赤色を表示した際の放電ランプ2の光の光量は、固体光源1からの出射光の光量に対して、略0%である。
In this case, if the light quantity (W) of a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp is lower than the light quantity (W) of a solid light source such as a red laser diode, the problem of color gamut can be improved.
For example, in the image projection apparatus having the configuration shown in FIG. 1 described above, when the light flux from the discharge lamp 2 does not reach the light modulation element (liquid crystal panel 18R) responsible for red, red is displayed on the screen. The amount of light of the discharge lamp 2 at that time is approximately 0% with respect to the amount of light emitted from the solid-state light source 1.

また、図1に示す構成において、第1のダイクロイックミラー5として、50%透過波長を570nm付近に設定し、第2のダイクロイックミラー12として、50%透過波長を575nm付近に設定して、各ダイクロイックミラー5及び12の10%透過波長から90%透過波長までの波長幅をそれぞれ15nm程度として構成する場合においては、スクリーン上に赤色を表示した際の放電ランプ2の光の光量は、固体光源1からの出射光の光量に対して、3%程度であり、各例ともに、x>0.68を達成し、従来に比して広色域化を図ることができた。
なお、放電ランプの赤色帯域の光の光量を調整することなく、固体光源からの出射光に合成した例においては、その光量比は、15%程度であり、この場合は上述したように、色度座標はx=0.665程度、y=0.33程度であって、従来の画像投影装置と同程度であり、広色域化には不十分であることがわかる。
また、第1及び第2のダイクロイックミラーの透過率50%波長を調整して、スクリーン上に赤色を表示した際の放電ランプ2の光の光量を、固体光源1からの出射光の光量に対して9%としたときに、その赤色表示時の色度点はx=0.682であった。
In the configuration shown in FIG. 1, the first dichroic mirror 5 has a 50% transmission wavelength set to around 570 nm, and the second dichroic mirror 12 has a 50% transmission wavelength set to around 575 nm. When the wavelength widths from the 10% transmission wavelength to the 90% transmission wavelength of the mirrors 5 and 12 are each set to about 15 nm, the light amount of the discharge lamp 2 when displaying red on the screen is the solid light source 1 It was about 3% with respect to the amount of light emitted from the light source, and in each example, x> 0.68 was achieved, and a wider color gamut could be achieved than in the past.
In the example where the light emitted from the solid state light source is synthesized without adjusting the amount of light in the red band of the discharge lamp, the light amount ratio is about 15%. In this case, as described above, the color The degree coordinates are about x = 0.665 and y = 0.33, which are about the same as those of a conventional image projection apparatus, and are not sufficient for widening the color gamut.
Further, by adjusting the 50% transmittance wavelength of the first and second dichroic mirrors, the amount of light of the discharge lamp 2 when displaying red on the screen is set to the amount of light emitted from the solid light source 1. When it was 9%, the chromaticity point at the time of red display was x = 0.682.

すなわち、上述の各例におけるように、発振波長645nmの赤色レーザダイオードを固体光源として用い、放電ランプとして超高圧水銀ランプを用いる場合においては、放電ランプ2から出射され投影光学部53を透過した後の赤色帯域の光の出力を、固体光源1から出射され投影光学部53を透過した後の出力の0%以上10%以下とするときに、確実に、赤色表示時の色度点x>0.68を実現できることがわかる。   That is, as in the above-described examples, when a red laser diode having an oscillation wavelength of 645 nm is used as a solid light source and an ultrahigh pressure mercury lamp is used as a discharge lamp, after being emitted from the discharge lamp 2 and transmitted through the projection optical unit 53 When the output of the light in the red band is 0% or more and 10% or less of the output after being emitted from the solid-state light source 1 and transmitted through the projection optical unit 53, the chromaticity point x> 0 at the time of red display is ensured. .68 can be realized.

一方、固体光源として、例えばより長波長の発振波長を有する高出力レーザを用いる場合や、または放電ランプとして超高圧水銀ランプとは異なるスペクトルの光源を用いる場合、更に、投射光学部の構成、スクリーンとして用いるディスプレイのコントラスト等の調整によって、上述の出力比が10%を超える値とされる場合においても、赤色表示時の色度点x>0.68を実現することが可能である。しかしながら、この出力比が50%を超える場合は、放電ランプからの出射光のうち、固体光源からの出射光の波長より短い波長帯域の光の影響を抑制することが難しく、赤色表示時の色度点x>0.68を達成することは難しいと考えられる。
したがって、放電ランプ2から出射され投影光学部53を透過した後の赤色帯域の光の出力を、固体光源1から出射され投影光学部53を透過した後の出力の0%以上50%以下に選定することが望ましいことがわかる。
なお、このように放電ランプの光の光量を調整する調整部としては、その他ホログラムなど、またダイクロイックミラーとビームスプリッターとの組み合わせなど、種々の光学部品を利用することが可能である。
On the other hand, when a high-power laser having a longer oscillation wavelength is used as the solid light source, or when a light source having a spectrum different from that of the ultra-high pressure mercury lamp is used as the discharge lamp, the configuration of the projection optical unit, screen Even when the output ratio is set to a value exceeding 10% by adjusting the contrast or the like of the display used as the chromaticity point x> 0.68 at the time of red display can be realized. However, when this output ratio exceeds 50%, it is difficult to suppress the influence of light in the wavelength band shorter than the wavelength of the emitted light from the solid light source out of the emitted light from the discharge lamp. It is considered difficult to achieve the degree point x> 0.68.
Therefore, the output of the light in the red band after being emitted from the discharge lamp 2 and transmitted through the projection optical unit 53 is selected to be 0% to 50% of the output after being emitted from the solid light source 1 and transmitted through the projection optical unit 53. It turns out to be desirable.
Note that various optical components such as a hologram or a combination of a dichroic mirror and a beam splitter can be used as the adjustment unit that adjusts the amount of light of the discharge lamp.

なお、上述の実施形態例、また以下説明する各実施形態例においては、固体光源として赤色レーザダイオードを用いて、放電ランプから出射され、光変調部に到達する光のうち赤色帯域の光の光量を調整する調整部を設ける場合を示すが、固体光源として、赤、緑及び青色のレーザダイオードを用いる場合や、赤色レーザダイオードと白色発光ダイオードを用いる場合など、更には、赤色及び緑色のレーザダイオードを用いて、放電ランプから出射され、光変調部に到達する光のうち、赤色帯域及び緑色帯域の光の光量を調整する調整部を設ける場合などにおいても本発明を適用することができるなど、固体光源の数や種類、また調整部の機能などは、その他種々の変更が可能である。   In the above-described embodiment example and each embodiment example described below, a red laser diode is used as a solid-state light source, and the amount of light in the red band out of the light emitted from the discharge lamp and reaching the light modulation unit. In the case where a red, green and blue laser diode is used as the solid state light source, a red laser diode and a white light emitting diode are used, etc. The present invention can be applied to the case where an adjustment unit that adjusts the amount of light in the red band and the green band among the light that is emitted from the discharge lamp and reaches the light modulation unit is used. Various other changes can be made to the number and type of the solid light sources and the function of the adjusting unit.

次に、固体光源と放電ランプとの熱特性を考慮した画像投影装置の各実施形態例を図3〜図5を参照して説明する。
前述の図1に示す構成の画像投影装置は、部品点数が少なく、最も簡単な構成とした例を示す。しかしながら、前述したように、例えば放電ランプ2として超高圧水銀ランプを用いる場合、一般に動作温度は200℃程度の温度が要求されるのに対して、固体光源1として例えばレーザダイオードを用いる場合は、動作時の温度を20℃程度とすることが要求される。このため、固体光源1及び放電ランプ2の熱特性を考慮した配置とすることが重要となる。
Next, each embodiment of the image projection apparatus in consideration of the thermal characteristics of the solid light source and the discharge lamp will be described with reference to FIGS.
The image projection apparatus having the configuration shown in FIG. 1 described above shows an example in which the number of parts is small and the configuration is the simplest. However, as described above, when an ultra-high pressure mercury lamp is used as the discharge lamp 2, for example, an operating temperature is generally required to be about 200 ° C., whereas when a laser diode is used as the solid light source 1, for example, The operating temperature is required to be about 20 ° C. For this reason, it is important to arrange the solid light source 1 and the discharge lamp 2 in consideration of the thermal characteristics.

〔2〕第2の実施形態例
図3は、本発明による画像投影装置の第2の実施形態例による概略構成図を示す。図3において、図1と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、固体光源1からの光束と、放電ランプ2からの光束を合成する第1のダイクロイックミラー5を、固体光源1の出射側に配置する第1フライアイ6A、放電ランプ2の出射側に配置する第1フライアイ6Bと、第2フライアイ7との間に配置する例を示す。この場合、第1フライアイ6A、6Bと第2フライアイとの距離をある程度保つ配置となるが、その分レーザダイオード等の固体光源1と放電ランプ2との間隔を十分とることができ、固体光源1及び放電ランプ2の特性を良好に保持することができる。
[2] Second Embodiment FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of an image projection apparatus according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG.
In this example, the first fly-eye 6A in which the first dichroic mirror 5 that combines the light flux from the solid light source 1 and the light flux from the discharge lamp 2 is arranged on the emission side of the solid light source 1 and the emission from the discharge lamp 2 are used. The example arrange | positioned between the 1st fly eye 6B arrange | positioned at the side and the 2nd fly eye 7 is shown. In this case, the distance between the first fly's eyes 6A and 6B and the second fly's eye is maintained to some extent. However, the solid light source 1 such as a laser diode and the discharge lamp 2 can be sufficiently spaced to provide a solid state. The characteristics of the light source 1 and the discharge lamp 2 can be maintained well.

〔3〕第3の実施形態例
図4は、本発明による画像投影装置の第3の実施形態例による概略構成図を示す。図4において、図3と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、固体光源1からの光束と、放電ランプ2からの光束を合成する第1のダイクロイックミラー5を、コンデンサーレンズ9A、9Bの通過後に配置する場合を示す。すなわちこの場合、固体光源1からの光束は、集光レンズ4、第1及び第2フライアイレンズ6A及び7A、偏光ビームスプリッター8A、コンデンサーレンズ9Aを通過後に第1のダイクロイックミラー5に入射される。放電ランプ2からの光束は、第1及び第2フライアイレンズ6B及び7B、偏光ビームスプリッター8B、コンデンサーレンズ9Bを通過後に第1のダイクロイックミラー5に入射される。この例においても同様に、固体光源1と放電ランプ2との間隔を十分とることができ、固体光源1及び放電ランプ2の特性を良好に保持することができる。
[3] Third Embodiment FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of an image projection apparatus according to the present invention. In FIG. 4, parts corresponding to those in FIG.
In this example, a case is shown in which the first dichroic mirror 5 that combines the light beam from the solid light source 1 and the light beam from the discharge lamp 2 is disposed after passing through the condenser lenses 9A and 9B. That is, in this case, the light beam from the solid-state light source 1 is incident on the first dichroic mirror 5 after passing through the condenser lens 4, the first and second fly's eye lenses 6A and 7A, the polarization beam splitter 8A, and the condenser lens 9A. . The light flux from the discharge lamp 2 is incident on the first dichroic mirror 5 after passing through the first and second fly-eye lenses 6B and 7B, the polarization beam splitter 8B, and the condenser lens 9B. In this example as well, a sufficient distance between the solid light source 1 and the discharge lamp 2 can be secured, and the characteristics of the solid light source 1 and the discharge lamp 2 can be maintained well.

〔4〕第4の実施形態例
図5は、本発明による画像投影装置の第3の実施形態例による概略構成図を示す。図5において、図4と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この例においては、上述の第3の実施形態例と同様に、2つの光源1、2からの光束を合成する第1のダイクロイックミラー5の位置が、コンデンサーレンズ9A、9Bの通過後に配置される場合を示す。そしてこの例においては、赤色レーザダイオード等より成る固体光源1からの出射光の光路には偏光ビームスプリッターを配置しない構成とする場合を示す。
これは、液晶パネルが要求する偏光方向にあらかじめレーザ等の固体光源1の出射光の偏光方向を揃えて配置しておくことにより実現できるものである。このような構成とすることによって、部品点数を低減化して、装置構成の簡易化を図ることができる。
[4] Fourth Embodiment FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of an image projection apparatus according to the present invention. In FIG. 5, parts corresponding to those in FIG.
In this example, as in the third embodiment described above, the position of the first dichroic mirror 5 that combines the light beams from the two light sources 1 and 2 is disposed after passing through the condenser lenses 9A and 9B. Show the case. In this example, a configuration is shown in which a polarizing beam splitter is not disposed in the optical path of the emitted light from the solid-state light source 1 made of a red laser diode or the like.
This can be realized by arranging the polarization direction of the emitted light of the solid-state light source 1 such as a laser in advance in the polarization direction required by the liquid crystal panel. By adopting such a configuration, the number of parts can be reduced and the device configuration can be simplified.

〔5〕第5の実施形態例
次に、固体光源として、アレイレーザダイオードを用いる場合の本発明による画像投影装置の一例の要部の概略構成図を図6A〜Cに示す。図6Aに示すように、この場合、固体光源1と、コリメータレンズ等より成る集光レンズ4とを一体に構成して固体光源部61を構成する。図6Bは図6Aに示す固体光源部の概略平面構成図、図6Cは概略側面構成図を示す。
本発明の画像投影装置に使用する固体光源1は、比較的大きな出力が必要であり、1つのレーザチップで所望の高出力を得ることは現状では技術的に難しい。したがって、例えばアレイレーザを用いることによって、容易に高出力化を実現できるが、フライアイ光学系での取り込み効率を上げるには、極力平行光に光束を整形する必要がある。
そこで、本発明においては、図6A及びBにおいて矢印bで示すレーザダイオードの活性層に沿いかつ共振器長方向と直交する方向、すなわちアレイレーザを用いる場合はアレイ列方向を、固体光源1から出射される光が通過するフライアイレンズのコマレンズの長辺方向(図6Bにおいて矢印xで示す)に一致する配置とする。
また、図6A及びCに示すように、固体光源1から出射される光の矢印aで示す方向の偏光方向(例えばS偏光方向)を、ダイクロイックミラーのS偏光方向(矢印yで示す)と一致する配置とすることによって、上述の図5において説明した例と同様に、固体光源1からの光束のみが通過する偏光ビームスプリッターを省略することが可能であり、装置構成の簡易化を図ることが可能となる。
[5] Fifth Embodiment Next, schematic configuration diagrams of the main part of an example of an image projection apparatus according to the present invention when an array laser diode is used as a solid-state light source are shown in FIGS. As shown in FIG. 6A, in this case, the solid state light source 61 is configured by integrally configuring the solid state light source 1 and the condenser lens 4 made of a collimator lens or the like. 6B is a schematic plan configuration diagram of the solid-state light source unit shown in FIG. 6A, and FIG. 6C is a schematic side configuration diagram.
The solid light source 1 used in the image projection apparatus of the present invention requires a relatively large output, and it is technically difficult to obtain a desired high output with one laser chip at present. Therefore, for example, by using an array laser, high output can be easily realized. However, in order to increase the capture efficiency in the fly-eye optical system, it is necessary to shape the light beam into parallel light as much as possible.
Therefore, in the present invention, the solid light source 1 emits the direction along the active layer of the laser diode indicated by the arrow b in FIGS. 6A and 6B and perpendicular to the cavity length direction, that is, the array column direction when an array laser is used. It is arranged so as to coincide with the long side direction (indicated by arrow x in FIG. 6B) of the coma lens of the fly-eye lens through which the transmitted light passes.
Further, as shown in FIGS. 6A and 6C, the polarization direction (for example, S polarization direction) of the light emitted from the solid light source 1 matches the S polarization direction (indicated by arrow y) of the dichroic mirror. By adopting the arrangement, it is possible to omit the polarization beam splitter through which only the light beam from the solid-state light source 1 passes, as in the example described in FIG. It becomes possible.

従来、マイクロレンズを使って平行光を作り出す技術は多数報告されているが、一般にコストがかかってしまう。本実施形態例では、レーザダイオードのアレイの方向と広がり角が小さい方向とをそろえることにより、例えば図6B及びCの集光レンズ4として、広がり角の大きい方向のみをコリメートするシリンドリカルレンズを用いて、すなわち図6Cにおける矢印a及びyで示す方向に曲率を有する比較的安価なレンズを配置するのみで十分な結合効率を実現できる。これにより、マイクロレンズを使うシステムより大幅にコストダウンができると同時に、集光レンズとコリメータレンズを別個に設ける場合と比べてこれらのレンズの位置合わせが不要となり、組み立て工程の精度を大きく緩和することができるという利点を有する。
また、上述したように偏光方向も、ダイクロイックミラーのS偏光方向に合わせることにより光の利用効率を損なわずに構成することができる。
Conventionally, many techniques for producing parallel light using a microlens have been reported, but generally the cost is increased. In the present embodiment example, by aligning the direction of the array of laser diodes and the direction with a small divergence angle, for example, as the condenser lens 4 in FIGS. 6B and 6C, a cylindrical lens that collimates only the direction with a large divergence angle is used. That is, sufficient coupling efficiency can be realized only by disposing a relatively inexpensive lens having a curvature in the directions indicated by arrows a and y in FIG. 6C. This can greatly reduce the cost compared to a system using microlenses, and at the same time eliminates the need to align these lenses compared to the case where a condenser lens and a collimator lens are provided separately, greatly reducing the accuracy of the assembly process. Has the advantage of being able to.
Further, as described above, the polarization direction can be configured to match the S polarization direction of the dichroic mirror without impairing the light use efficiency.

また、上述の例におけるシリンドリカルレンズは非球面形状とすることが望ましい。球面収差を回避する形状とすることにより、フライアイレンズ上でのムラを改善し、画像の均一化が実現できる。なお、シリンドリカルレンズのC(円錐定数)は、
−0.5<C<−1.0
とすることが望ましい。
なお、レンズの曲線は以下の数1で表される。
In addition, it is desirable that the cylindrical lens in the above example has an aspherical shape. By adopting a shape that avoids spherical aberration, unevenness on the fly-eye lens can be improved and image uniformity can be realized. In addition, C (cone constant) of the cylindrical lens is
−0.5 <C <−1.0
Is desirable.
The curve of the lens is expressed by the following formula 1.

Figure 2006330282
Figure 2006330282

上記数1において、Rは曲面及び頂点での曲率半径、yは位置座標、hはレンズの厚さ、Ai(i=2,4,6,・・・)は各次数における係数を表している。
一般に、C=0のときに曲線は球面となり、シリンドリカルレンズの場合円筒面となるが、この場合、光軸から外れた光線ほど光軸に対して平行度が下がり、そのために、フライアイレンズ上の特定の箇所に、光の強度が集中することになる。このようなことが起こると、結果的に光変調部に対して均一な照明ができず、色ムラのある画像となってしまう。これを避けるためには、Cは負の値であることが好ましい。一方で、Cが小さくなりすぎると、光が発散することにより、照明効率が下がってしまう。
したがって、本発明の画像投影装置に用いる場合は、上述したように円錐定数Cは、−1.0を超え−0.5未満程度であることが望ましい。
In Equation 1, R is the radius of curvature at the curved surface and the apex, y is the position coordinate, h is the thickness of the lens, and Ai (i = 2, 4, 6,...) Is a coefficient in each order. .
In general, when C = 0, the curve becomes a spherical surface, and in the case of a cylindrical lens, it becomes a cylindrical surface. In this case, the degree of parallelism with respect to the optical axis decreases as the light beam deviates from the optical axis. The intensity of light is concentrated at a specific location. When this occurs, as a result, the light modulation unit cannot be illuminated uniformly, resulting in an image with uneven color. In order to avoid this, C is preferably a negative value. On the other hand, if C becomes too small, the light will diverge and the illumination efficiency will decrease.
Therefore, when used in the image projection apparatus of the present invention, it is desirable that the conic constant C is more than −1.0 and less than −0.5 as described above.

〔6〕第6の実施形態例
次に、レーザダイオード等の固体光源と集光レンズとを密封容器内に一体化して構成する例を説明する。一般にレーザダイオードは水分を嫌うためドライエアーなどを封入して密封容器内に収容して使用される。この例では、図7にその概略平面構成図を示すように、密封容器30の中にレーザダイオード等の固体光源1を収容し、密封容器30のガラス窓の部分をコリメータレンズ等より成る集光レンズ4、例えば上述した円錐定数Cが−1.0を超える−0.5未満とされるシリンドリカルレンズ等で兼ねる構成としたものである。これによりレンズの構成枚数が一枚減り、コストの低減化を図ることができる。また、図示の例のように、集光レンズ4が外側に突出しない構成とすることによって、密封後の作業性を容易にすることができる。この場合は、組み立て工程作業中等に傷をつける確率が大幅に減り、歩留まりの向上を図ることも可能である。
[6] Sixth Embodiment Next, an example in which a solid light source such as a laser diode and a condenser lens are integrated in a sealed container will be described. In general, a laser diode is used by being sealed in a sealed container with dry air or the like sealed because it dislikes moisture. In this example, as shown in a schematic plan view of FIG. 7, a solid light source 1 such as a laser diode is accommodated in a sealed container 30, and a glass window portion of the sealed container 30 is collected by a collimator lens or the like. The lens 4 is configured to serve as a cylindrical lens or the like in which, for example, the above-described conic constant C is more than −1.0 and less than −0.5. As a result, the number of lenses can be reduced by one, and the cost can be reduced. Moreover, workability after sealing can be facilitated by adopting a configuration in which the condenser lens 4 does not protrude outward as in the illustrated example. In this case, the probability of scratching during the assembly process is greatly reduced, and the yield can be improved.

〔7〕第7の実施形態例
図8には、密封容器30に固体光源1及び集光レンズ4を一体化した一例の概略側面構成図を示す。この例においては、コリメータレンズ等の集光レンズ4をフレネルレンズとした例を示す。一般に、レーザを用いた画像投影装置では、スペックルノイズ(画像のギラギラ感)が問題となるが、このようにフレネルレンズを用いて光路を多重化することにより、スペックルノイズの低減化を図ることができる。フレネルレンズを用いて前述の図1に示す構成の画像投影装置に組み込んだ例では1%程度のスペックル低減の効果を得ることができる。
〔8〕第8の実施形態例
図9においては、密封容器30に固体光源1及び集光レンズ4を一体化した一例の概略側面構成図を示す。この例においては、密封容器30内において、図示の例ではコリメータレンズ等の集光レンズ4の内側に、拡散板や回折拡散板等より成る拡散部41を設ける例を示す。このように拡散部41を配置することによって、上述の第7の実施形態例と同様に、スペックルノイズの低減化を図ることができる。
[7] Seventh Embodiment FIG. 8 shows a schematic side view of an example in which the solid light source 1 and the condenser lens 4 are integrated into the sealed container 30. In this example, an example in which the condenser lens 4 such as a collimator lens is a Fresnel lens is shown. In general, in an image projection apparatus using a laser, speckle noise (glare feeling of an image) becomes a problem. By thus multiplexing optical paths using a Fresnel lens, speckle noise is reduced. be able to. In an example in which the Fresnel lens is incorporated into the image projection apparatus having the configuration shown in FIG. 1, the effect of reducing speckles by about 1% can be obtained.
[8] Eighth Embodiment FIG. 9 shows a schematic side view of an example in which the solid light source 1 and the condenser lens 4 are integrated into the sealed container 30. In this example, an example in which a diffusing portion 41 made of a diffusing plate, a diffusing diffusing plate or the like is provided inside the condensing lens 4 such as a collimator lens in the illustrated example in the sealed container 30. By disposing the diffusing unit 41 in this way, speckle noise can be reduced as in the seventh embodiment described above.

〔9〕第9の実施形態例
次に、光変調部として、反射型の液晶パネルを用いた本発明の画像投影装置の一実施形態例を説明する。
図9においてはこの実施形態例による画像投影装置の一例の概略構成図を示し、図9において、図1と対応する部分には同一符号を付して示す。
この例においても、光源51としては、赤色半導体レーザダイオード等より成る固体光源1と放電ランプ2とを用いる。固体光源1の出射側の光軸上には、集光レンズ4、第1フライアイレンズ6A、第2フライアイレンズ7A、コンデンサーレンズ9Aを介して、第1のダイクロイックミラー31が配置される。本発明においては、固体光源1と集光レンズ4とは一体に交換可能な固体光源部61として構成される。
[9] Ninth Embodiment Next, an embodiment of an image projection apparatus according to the present invention using a reflective liquid crystal panel as a light modulator will be described.
FIG. 9 shows a schematic configuration diagram of an example of an image projection apparatus according to this embodiment. In FIG. 9, parts corresponding to those in FIG.
Also in this example, as the light source 51, the solid light source 1 and the discharge lamp 2 made of a red semiconductor laser diode or the like are used. A first dichroic mirror 31 is disposed on the optical axis on the emission side of the solid-state light source 1 via a condenser lens 4, a first fly-eye lens 6A, a second fly-eye lens 7A, and a condenser lens 9A. In the present invention, the solid-state light source 1 and the condenser lens 4 are configured as a solid-state light source unit 61 that can be exchanged integrally.

放電ランプ2は、その出射光の光軸が固体光源1の出射光の光軸とほぼ平行となるように配置される。放電ランプ2の出射側には、第1フライアイレンズ6B、第2フライアイレンズ7B、偏光ビームスプリッター8、コンデンサーレンズ9Bを介して赤色帯域の光を分離して反射する第2のダイクロイックミラー32と、青色光、緑色光を反射するダイクロイックミラー33とが合成されて配置される。
そしてこの場合、固体光源部61、第1及び第2フライアイレンズ6A及び7A、コンデンサーレンズ9Aと、放電ランプ2、第1及び第2フライアイレンズ6B及び7B、偏光ビームスプリッター8、コンデンサーレンズ9Bとが共に交換可能な光源部62として構成される。
第1のダイクロイックミラー31の光出射側には、赤色光用フィールドレンズ、偏光分離素子23Rが配置され、偏光分離素子23Rにより光路を例えば90°変換された光軸上に赤色光に対応する反射型の液晶パネル18Rが配置される。
The discharge lamp 2 is arranged so that the optical axis of the emitted light is substantially parallel to the optical axis of the emitted light of the solid light source 1. On the emission side of the discharge lamp 2, a second dichroic mirror 32 that separates and reflects light in the red band via the first fly-eye lens 6B, the second fly-eye lens 7B, the polarization beam splitter 8, and the condenser lens 9B. And a dichroic mirror 33 that reflects blue light and green light are combined and arranged.
In this case, the solid-state light source 61, the first and second fly-eye lenses 6A and 7A, the condenser lens 9A, the discharge lamp 2, the first and second fly-eye lenses 6B and 7B, the polarizing beam splitter 8, and the condenser lens 9B. Are configured as a light source unit 62 that can be exchanged together.
A red light field lens and a polarization separation element 23R are arranged on the light emission side of the first dichroic mirror 31, and the reflection corresponding to the red light is performed on the optical axis whose optical path is converted by, for example, 90 ° by the polarization separation element 23R. A type liquid crystal panel 18R is arranged.

また、放電ランプ2の出射側に配置されるダイクロイックミラー33の反射側に、光軸を例えば90°変換された位置にミラー11が配置され、このミラー11により例えば90°光路を変換された位置に例えば緑色光を反射するダイクロイックミラー34が配置される。このダイクロイックミラー34の反射側にはフィールドレンズ17Gを介して偏光分離素子23Gが配置され、偏光分離素子Gにより光路を例えば90°変換された位置に緑色光に対応する液晶パネル18Gが配置される。
また、ダイクロイックミラー34の透過側にフィールドレンズ17Bを介して偏光分離素子23Bが配置され、偏光分離素子23Bにより光路を例えば90°変換された位置に、青色光に対応する反射型の液晶パネル18Bが配置される。これら液晶表示パネル18R、18G及び18Bによって、画像情報に対応して光を変調する光変調部52が構成される。
各液晶パネル18R、18G及び18Bが反射された光の光軸上の偏光分離素子23R、23G及び23Bを介した位置にクロスプリズム19が配置され、その出射側に投影レンズ20等が配置されて投影光学部53が構成される。
Further, on the reflection side of the dichroic mirror 33 arranged on the emission side of the discharge lamp 2, the mirror 11 is arranged at a position where the optical axis is converted by 90 °, for example, and the position where the optical path is converted by 90 °, for example. For example, a dichroic mirror 34 that reflects green light is disposed. A polarization separation element 23G is disposed on the reflection side of the dichroic mirror 34 via a field lens 17G, and a liquid crystal panel 18G corresponding to green light is disposed at a position whose optical path is converted by, for example, 90 ° by the polarization separation element G. .
Further, a polarization separation element 23B is disposed on the transmission side of the dichroic mirror 34 via a field lens 17B, and a reflection type liquid crystal panel 18B corresponding to blue light at a position whose optical path is converted by, for example, 90 ° by the polarization separation element 23B. Is placed. The liquid crystal display panels 18R, 18G, and 18B constitute a light modulation unit 52 that modulates light according to image information.
A cross prism 19 is disposed at a position through the polarization separation elements 23R, 23G, and 23B on the optical axis of the light reflected by the liquid crystal panels 18R, 18G, and 18B, and a projection lens 20 and the like are disposed on the exit side. A projection optical unit 53 is configured.

この場合においても、固体光源1の例えば赤色レーザダイオードとしては、例えば発振波長が645nm近傍、半値全幅が1.5nm程度のものを用いることができる。第2の光源として用いる放電ランプ2としては、前述の各実施形態例と同様に、超高圧水銀ランプが利用可能である。   Even in this case, as the red laser diode of the solid-state light source 1, for example, one having an oscillation wavelength of around 645 nm and a full width at half maximum of about 1.5 nm can be used. As the discharge lamp 2 used as the second light source, an ultrahigh pressure mercury lamp can be used as in the above-described embodiments.

このような構成において、第1光源である固体光源1から出射された光束は、コリメートレンズ等より成る集光レンズ4によりほぼ平行光となり、第1及び第2フライアイレンズ6A及び7Aにより光束の空間分布を均一化され、コンデンサーレンズ9Aにより集光されて、第1のダイクロイックミラー31に入射し、この第1のダイクロイックミラー31ではその大部分が透過する。第2光源である超高圧水銀ランプ等の放電ランプ2から出射された光束は、同様にリフレクター3によりほぼ平行光となり、第1及び第2フライアイレンズ6B及び7Bにより光束の空間分布を均一化され、偏光ビームスプリッター8により偏光方向をそろえられ、コンデンサーレンズ9Bにより集光されて第2のダイクロイックミラー31に入射する。この第2のダイクロイックミラー32において、特定の波長帯域の光が透過され、残りの光が反射されて、第1のダイクロイックミラー31に入射される。   In such a configuration, the light beam emitted from the solid-state light source 1 as the first light source becomes substantially parallel light by the condenser lens 4 made of a collimator lens or the like, and the light beam is emitted by the first and second fly-eye lenses 6A and 7A. The spatial distribution is uniformed, condensed by the condenser lens 9A, and incident on the first dichroic mirror 31, and most of the first dichroic mirror 31 is transmitted. Similarly, the light beam emitted from the discharge lamp 2 such as the ultra-high pressure mercury lamp as the second light source is substantially parallel light by the reflector 3, and the spatial distribution of the light beam is made uniform by the first and second fly-eye lenses 6B and 7B. Then, the polarization direction is aligned by the polarization beam splitter 8, condensed by the condenser lens 9 </ b> B, and incident on the second dichroic mirror 31. In the second dichroic mirror 32, light in a specific wavelength band is transmitted, the remaining light is reflected, and is incident on the first dichroic mirror 31.

ここで、第1のダイクロイックミラー31は、上述したように固体光源1から出射される光に対しては、その大部分を透過し、一方、第2のダイクロイックミラー32から反射されてこの第1のダイクロイックミラー31に入射した光は、特定の波長帯域の光を反射して、残りの光を透過するように調整する。
例えば、第1のダイクロイックミラー31は、例えば分離波長を575nmとし、これより長波長側の光を透過させ、短波長側の光を反射する構成とする。つまりこの場合、固体光源1側の面においては、赤色レーザダイオード等の645nm近傍の光を透過させ、第2のダイクロイックミラー32と対向する側の面においては、575nm程度以上の波長の光を反射する特性とする。
また、第2のダイクロイックミラー32においては、例えば分離波長を570nm程度とし、570nm程度以上の赤色光を反射する構成とする。
このように、第1及び第2のダイクロイックミラー31及び32の透過ないしは反射波長特性、すなわち分離波長を適宜選定することによって、最終的に赤色光に対応する光変調部に達する赤色帯域の光の放電ランプ2から出射される光の光量を良好に調整することができる。
Here, as described above, the first dichroic mirror 31 transmits most of the light emitted from the solid-state light source 1, while being reflected from the second dichroic mirror 32 and this first dichroic mirror 31. The light incident on the dichroic mirror 31 is adjusted so as to reflect light in a specific wavelength band and transmit the remaining light.
For example, the first dichroic mirror 31 has a separation wavelength of, for example, 575 nm, transmits light on the longer wavelength side, and reflects light on the shorter wavelength side. That is, in this case, the light near 645 nm such as a red laser diode is transmitted on the surface on the solid light source 1 side, and the light having a wavelength of about 575 nm or more is reflected on the surface facing the second dichroic mirror 32. Characteristics.
In the second dichroic mirror 32, for example, the separation wavelength is set to about 570 nm, and red light of about 570 nm or more is reflected.
Thus, by appropriately selecting the transmission or reflection wavelength characteristics of the first and second dichroic mirrors 31 and 32, that is, the separation wavelength, the red band light finally reaching the light modulation unit corresponding to the red light can be obtained. The amount of light emitted from the discharge lamp 2 can be adjusted favorably.

そして、上述したように光量を調整された赤色光は、赤色光を変調するフィールドレンズ17R、偏光分離素子23Rを介して液晶パネル17Rによって、画像情報に対応して変調される。
一方、放電ランプ2から出射される光のうち緑色光、青色光は、ダイクロイックミラー33により反射され、ミラー11により反射されてダイクロイックミラー34により各色光が分離されて、それぞれ緑色光、青色光を変調するフィールドレンズ17G及び17B、偏光分離素子23G及び23Bを介して液晶パネル18G、18Bにより画像情報に対応して変調される。変調された各色光がクロスプリズム19において合成され、投影レンズ20等より成る投影光学部53で例えばスクリーン(図示せず)に投影される。
The red light whose light amount has been adjusted as described above is modulated in accordance with the image information by the liquid crystal panel 17R via the field lens 17R that modulates the red light and the polarization separation element 23R.
On the other hand, green light and blue light out of the light emitted from the discharge lamp 2 are reflected by the dichroic mirror 33, reflected by the mirror 11, and separated from each color light by the dichroic mirror 34. Modulation is performed corresponding to image information by the liquid crystal panels 18G and 18B via the field lenses 17G and 17B to be modulated and the polarization separation elements 23G and 23B. The modulated color lights are combined in the cross prism 19 and projected onto, for example, a screen (not shown) by the projection optical unit 53 including the projection lens 20 and the like.

本実施形態例においても、上述したように、第1及び第2のダイクロイックミラー31及び32の分離特性を選定して構成することによって、上述の第1の実施形態例と同様に、赤色の色度点としてx>0.68を実現することができた。
また、この場合においては、放電ランプの赤色帯域の光の光量比は、3%程度であった。
Also in the present embodiment example, as described above, by selecting and configuring the separation characteristics of the first and second dichroic mirrors 31 and 32, the red color is similar to the above-described first embodiment example. As a point, x> 0.68 could be realized.
In this case, the light amount ratio of the light in the red band of the discharge lamp was about 3%.

また、この第3の実施形態例は、固体光源1及び放電ランプ2からの出射光はそれぞれその光軸上に第1及び第2フライアイレンズ、コンデンサーレンズを配置し、これらの光学系を別個に構成した例である。
したがって、この例においては、第1及び第2フライアイレンズ、コンデンサーレンズを光源毎に別個に配置することによって、第1フライアイレンズと第2フライアイレンズとの距離をある程度保つ設計が必要であるが、その分各光源の距離を十分取ることができるので、熱設計は分離して行えるという利点を有する。
In the third embodiment, the light emitted from the solid-state light source 1 and the discharge lamp 2 is provided with first and second fly-eye lenses and a condenser lens on their optical axes, respectively, and these optical systems are separated. This is an example of the configuration.
Therefore, in this example, the first and second fly-eye lenses and the condenser lens are separately arranged for each light source, so that a design for maintaining a certain distance between the first fly-eye lens and the second fly-eye lens is necessary. However, since the distance between the light sources can be sufficiently increased, the thermal design can be performed separately.

また、固体光源部61、光源部62をそれぞれ交換可能な構成とすることによって、上述の各例と同様に、安定した特性をもって長期の使用が可能となり、装置全体の寿命の長期化を図ることができるという利点を有する。   Further, by configuring each of the solid light source unit 61 and the light source unit 62 to be replaceable, as in the above examples, the long-term use can be performed with stable characteristics, and the lifetime of the entire apparatus can be extended. Has the advantage of being able to

以上説明したように、本発明においては、固体光源と、この固体光源から出射された光を整形する集光レンズとを一体化することによって、装置の組み立て構成の簡易化を図ることができる。
また、本発明の画像投影装置において、光源として固体光源と放電ランプを用い、この放電ランプの例えば超高圧水銀ランプから出射されて液晶パネル等の光変調部に到達する例えば赤色帯域の光の光量を調整するダイクロイックミラー等の調整部を設けることによって、従来は赤色帯域の特に深い色を実現するのが困難であった画像投影装置において、広色域化を図ることが可能となる。
また、集光レンズと一体化した固体光源を交換可能とすることによって、画像投影装置の寿命の長期化を図ることができ、更に放電ランプも交換可能とすることによって、より画像投影装置の寿命の長期化を図ることができる。
As described above, in the present invention, the assembly configuration of the apparatus can be simplified by integrating the solid-state light source and the condenser lens that shapes the light emitted from the solid-state light source.
In the image projection apparatus of the present invention, a solid-state light source and a discharge lamp are used as the light source, and the amount of light in the red band, for example, emitted from the ultra-high pressure mercury lamp of the discharge lamp and reaches the light modulation unit such as a liquid crystal panel. By providing an adjustment unit such as a dichroic mirror that adjusts the image area, it is possible to widen the color gamut in an image projection apparatus that has conventionally been difficult to realize particularly deep colors in the red band.
In addition, the life of the image projection apparatus can be extended by making the solid light source integrated with the condenser lens replaceable, and the life of the image projection apparatus can be made even more by replacing the discharge lamp. Can be prolonged.

なお、本発明の画像投影装置及び画像投影方法は、上述の各実施形態例に限定されるものではなく、光源の構成、また光源と各光学部品の配置構成等において種々の変更が可能であり、また光変調部としては、透過型及び反射型の液晶パネルに限定されるものではなく、DMDなどの反射型光変調素子など、種々の光変調部を利用することができる。
更に、本発明は、固体光源と放電ランプを光源とする画像投影装置において、ダイクロイックミラーなどの調整部を設けることなく、固体光源と放電ランプとの各出射光を重畳して画像投影を行う場合においても、適用可能であることはいうまでもない。
The image projection apparatus and the image projection method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made in the configuration of the light source, the arrangement configuration of the light source and each optical component, and the like. Further, the light modulation unit is not limited to the transmission type and reflection type liquid crystal panels, and various light modulation units such as a reflection type light modulation element such as DMD can be used.
Furthermore, the present invention provides an image projection apparatus that uses a solid light source and a discharge lamp as a light source, and projects an image by superimposing emitted light from the solid light source and the discharge lamp without providing an adjustment unit such as a dichroic mirror. However, it goes without saying that this is applicable.

本発明の画像投影装置の一実施形態例の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an image projection apparatus of the present invention. 本発明の画像投影装置の一実施形態例の光変調部に入射する光束のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the light beam which injects into the light modulation part of one Embodiment of the image projector of this invention. 本発明の画像投影装置の一実施形態例の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an image projection apparatus of the present invention. 本発明の画像投影装置の一実施形態例の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an image projection apparatus of the present invention. 本発明の画像投影装置の一実施形態例の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an image projection apparatus of the present invention. Aは本発明の画像投影装置の一実施形態例の要部の概略構成図である。Bは本発明の画像投影装置の一実施形態例の要部の概略平面構成図である。Cは本発明の画像投影装置の一実施形態例の要部の概略側面構成図である。FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a main part of an embodiment of an image projection apparatus of the present invention. FIG. 2B is a schematic plan configuration diagram of a main part of an embodiment of the image projection apparatus of the present invention. C is a schematic side view of a main part of an embodiment of an image projection apparatus of the present invention. 本発明の画像投影装置の一実施形態例の要部の概略側面構成図である。It is a schematic side block diagram of the principal part of one Embodiment of the image projector of this invention. 本発明の画像投影装置の一実施形態例の要部の概略側面構成図である。It is a schematic side block diagram of the principal part of one Embodiment of the image projector of this invention. 本発明の画像投影装置の一実施形態例の要部の概略側面構成図である。It is a schematic side block diagram of the principal part of one Embodiment of the image projector of this invention. 本発明の画像投影装置の一実施形態例の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an image projection apparatus of the present invention. 放電ランプの一例のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of an example of a discharge lamp. 放電ランプの一例のカラーフィルタ通過後のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum after the color filter of an example of a discharge lamp.

符号の説明Explanation of symbols

1.固体光源、2.放電ランプ、3.リフレクター、4.集光レンズ、5.第1のダイクロイックミラー、6.第1フライアイレンズ、7.第2フライアイレンズ、8.偏光ビームスプリッター、9.コンデンサーレンズ、10.ダイクロイックミラー、11.ミラー、12.第2のダイクロイックミラー、13.ミラー、14.ミラー、15.レンズ、16.レンズ、17R.フィールドレンズ、17G.フィールドレンズ、17B.フィールドレンズ、18R.液晶パネル、18G.液晶パネル、18B.液晶パネル、19.クロスプリズム、20.投影レンズ、30.密封容器、31.第1のダイクロイックミラー、32.第2のダイクロイックミラー、33.第3のダイクロイックミラー、41.拡散部、50.画像投影装置、51.光源、52.光変調部、53.投影光学部、61.固体光源部、62.光源部   1. 1. solid light source; 2. discharge lamp; Reflector, 4. 4. Condensing lens, 5. first dichroic mirror, 6. First fly-eye lens Second fly-eye lens, 8. 8. polarizing beam splitter, Condenser lens, 10. Dichroic mirror, 11. Mirror, 12. 12. second dichroic mirror; Mirror, 14. Mirror, 15. Lens, 16. Lens, 17R. Field lens, 17G. Field lens, 17B. Field lens, 18R. Liquid crystal panel, 18G. Liquid crystal panel, 18B. Liquid crystal panel, 19. Cross prism, 20. Projection lens, 30. Sealed container, 31. First dichroic mirror, 32. Second dichroic mirror, 33. Third dichroic mirror, 41. Diffusion unit, 50. 51. image projection apparatus Light source, 52. Light modulator, 53. Projection optical unit, 61. Solid light source section, 62. Light source

Claims (12)

光源と、上記光源からの光を情報に対応して変調する光変調部と、上記光変調部から出射される光を投影する投影光学部とを少なくとも有する画像投影装置であって、
上記光源は、少なくとも固体光源を含み、
上記固体光源と、該固体光源から出射される光を整形する集光レンズとが一体化されて成る
ことを特徴とする画像投影装置。
An image projection apparatus having at least a light source, a light modulation unit that modulates light from the light source corresponding to information, and a projection optical unit that projects light emitted from the light modulation unit,
The light source includes at least a solid light source,
An image projection apparatus, wherein the solid light source and a condensing lens for shaping light emitted from the solid light source are integrated.
上記光源が、上記固体光源と、放電ランプとより構成される
ことを特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
The image projection apparatus according to claim 1, wherein the light source includes the solid light source and a discharge lamp.
上記放電ランプから出射され光変調部に到達する光の光量が調整される調整部が設けられて成る
ことを特徴とする請求項2記載の画像投影装置。
The image projection apparatus according to claim 2, further comprising an adjustment unit that adjusts an amount of light emitted from the discharge lamp and reaching the light modulation unit.
上記集光レンズと一体化された上記固体光源が、交換可能とされて成る
ことを特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
The image projection apparatus according to claim 1, wherein the solid-state light source integrated with the condenser lens is replaceable.
上記集光レンズと一体化された上記固体光源が交換可能とされ、かつ、上記放電ランプが交換可能とされて成る
ことを特徴とする請求項2記載の画像投影装置。
The image projection apparatus according to claim 2, wherein the solid-state light source integrated with the condenser lens is replaceable, and the discharge lamp is replaceable.
上記固体光源から出射される光の偏光方向が、上記固体光源から出射される光と上記放電ランプから出射される光を合成するダイクロイックミラーに対してS偏光入射となる配置とされて成る
ことを特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
The polarization direction of the light emitted from the solid-state light source is arranged so that the S-polarized light is incident on the dichroic mirror that combines the light emitted from the solid-state light source and the light emitted from the discharge lamp. The image projection apparatus according to claim 1, wherein
上記固体光源がレーザダイオードより成り、その活性層に沿いかつ共振器長方向と直交する方向が、上記固体光源から出射される光が通過するフライアイレンズのコマレンズの長辺方向に一致する配置とされて成る
ことを特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
The solid-state light source is composed of a laser diode, and the direction along the active layer and perpendicular to the resonator length direction coincides with the long-side direction of the coma lens of the fly-eye lens through which the light emitted from the solid-state light source passes. The image projection apparatus according to claim 1, wherein the image projection apparatus is an image projection apparatus.
上記集光レンズが非球面シリンドリカルレンズである
ことを特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
The image projector according to claim 1, wherein the condenser lens is an aspherical cylindrical lens.
上記固体光源を収容する密封容器の一部に上記集光レンズが形成されて成る
ことを特徴とする請求項1記載の画像投影装置。
The image projection apparatus according to claim 1, wherein the condensing lens is formed in a part of a sealed container that houses the solid-state light source.
上記集光レンズが、上記固体光源側に凸状に形成されて成る
ことを特徴とする請求項9記載の画像投影装置。
The image projector according to claim 9, wherein the condenser lens is formed in a convex shape on the solid light source side.
上記集光レンズがフレネルレンズである
ことを特徴とする請求項9記載の画像投影装置。
The image projection apparatus according to claim 9, wherein the condenser lens is a Fresnel lens.
光源から出射される光を光変調部により変調して画像を投影する画像投影方法であって、
上記光源は、少なくとも固体光源を含み、
上記固体光源と、該固体光源から出射される光を整形する集光レンズとを一体化して構成する
ことを特徴とする画像投影方法。
An image projection method for projecting an image by modulating light emitted from a light source by a light modulation unit,
The light source includes at least a solid light source,
An image projection method comprising: integrating the solid light source and a condenser lens for shaping light emitted from the solid light source.
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