JP3071169U - 液晶投影機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶投影機に於ける光源の効率化。 【解決手段】 円柱レンズ集光系の開発。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は液晶板の画像を拡大投影する液晶投影機に属する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の投影機では集光系として光軸を軸とする回転対象光学系を用いて居り 液晶板をの照明する光束は光軸に垂直な断面は略々円形と成っている。 液晶板アパ−チュアを透過した光束が投影レンズを透過し投影画面に到るが 光源から出た光束を有効に液晶板に到達させる手段として積分光学系、ＰＳ変 換光学系等が用いられて居る。

【０００３】 従来の液晶投影機に於いては投影レンズを含む投影光学系が設置される機 体基部に置かれたため、投影画面位置が低く小人数は良くても多数の人員を対 象とするときは機体を傾け、或いは台の上に乗せる等、投影画面を見易くする 補助手段を必要として来た。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ランプから出た光束を球面光学系に依って収斂させれば集束光束は円形とな り此処に方形のアパ−チュアを於く事は必ず損失分が発生する。 円に内接する４辺形の内、最大の面積は正方形である事は数学で証明されて 居り辺の比が大きくなると方形の面積は減少し円面積に対する率も減少する。

【０００５】 今此処に円で無く楕円を考慮すると、方形の辺の比に等しい径の比の楕円で 面積比が最大と成る事に基づきアパ−チュアを照明する光束を楕円とすれば有 効な光束を投影画面に送り出す事が可能となる。

【０００６】 投影画面位置を上に挙げる為に補助手段を要しない機器として投影光学系を 機体から分離して機体上部支える事で投影画面を上げる事は可能に成るが分離 保持した侭では徒に機体が大きくなる。投影光学系と共に撮影光学系も上部に 保持する事で立体物の撮像投影として更に完成度を高める事が出来る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

２光源合成方式に依って合成された光束は光軸に直角な切断面では径の比が２ ：１となる楕円面を為すから、此の光束をアパ−チュアに縦横比に等しい径の比 を持つ楕円形とする為には、光軸をＸ軸とするとき、Ｙ軸、Ｚ軸の夫々に有効な 円柱レンズ又はト−リックレンズを用いる事で目的は達成される。以下円柱レン ズ又はト−リックレンズは代表して円柱レンズと記載する。

【０００８】 ２光源で合成された平行光束を用いた例で、図１は円柱レンズの主断面を含む 光学系の断面、図２は図１を直角方向から見た断面を表している。 図１に於いて第１円柱レンズで屈折した光束は図１では第２円柱レンズは平行 平板としての影響を受ける丈で、所定の焦点位置に収斂する。 図２で平行光束の侭の第１円柱レンズを透過した光束は図２で第２円柱レン ズの曲率に依って屈折し第２円柱レンズの焦点に収斂する。 この時に第１円柱レンズの焦点と第２円柱レンズの焦点を投影レンズの入射瞳 に一致させる事が入射光束をスクリ−ンに投影する為の必要条件となる事から各 円柱レンズの焦点比はアパ−チュアの縦横比に依って定めらる。

【０００９】 図１は２光源を組み込んだ液晶投影機の各光学部品の配置及び機能の概念を示 す上面図である、a.は左右の光源ランプ、b.はランプからの光束を平行光束とす るコリメ−タ−レンズ、c.は二つの光束を合成するシンサイザ−反射鏡を表す。 以上が光源部であり、d.は３色分解プリズムで光束を指定された光の３原色に 分解し、進路を別に取らせる。 e.f.は夫々が入射光束をアパ−チュアに合わせて収斂させる円柱レンズの組合 わせであり、g.は各色に対応して作動する液晶板、h.は再び各色毎の像を一つに 併せるダイクロイックミラ−、j.は投影レンズを示す。

【００１０】 此の例は、光学的に次の様に構成されているが光源に就いては省略して、d.の プリズム以降に就いて説明する。 先に述べた如く、光源からの光束断面は径の比が２：１である楕円断面の平行 光線で有り液晶板の縦横比を越える比を持っている。此の状態では明らかに面積 比の損失が過大であり、これを修正するのが夫々に配置された組み合わせ円柱レ ンズe.f.であり、円柱レンズ群に依って２：１の楕円光束はアパ−チュアの縦横 比に等しい径の比を持つ楕円光束に変換され此の光束の焦点位置が投影レンズの 射出瞳位置に一致するときアパ−チュアを通過した全光束が投影画面に射出され 光学系として最大の映写画面照度を持つ事になる。

【００１１】 図２．図３は円柱レンズに依って入射光線がアパ−チュアの求める縦横比に変 換される概念を示す。円柱レンズへの入射光束の縦横比をＨ１：Ｈ２とし、アパ −チュアの縦横比をＨＴ：ＨＹとするとき、焦点位置からＸ離れた位置での縦横 夫々の光線の通過高さは次式となる。 ＨＹ＝Ｈ１・Ｘ／Ｆ１ ＨＴ＝Ｈ２・Ｘ／Ｆ２ 上式は近軸式であり、円柱レンズの肉厚等を無視して居るから実際には光線追 跡式に依る完全なデ−タでは円柱レンズの肉厚、収差等により若干の修正を必要 とする。

【００１２】 機体を徒に大きくしない為に折り畳み可能なア−ムに依って基部より必要とさ れる位置に保持する事で補助手段無しに投影画面を高い位置にする事が可能で収 納時はア−ムを折り畳んで分離した光学系を基部と一体化して携帯に便とする事 が出来る。図６は上記の概念図を示す。

【００１３】

【考案の効果】

先に解決すべき問題点で挙げた如くアパ−チュアの縦横比が大きく成るに従い アパ−チュアの有効率が下がる事を挙げた。 今、例として縦横比１６：９のアパ−チュアを挙げる。縦：横を３２：１８と するとき対角は３６．７１５となり、アパ−チュア面積は５７６となる。 外接する円は直径が対角で有り、面積は１０５８．７１で、面積比５４．４％ となる。 断面を円柱レンズに依る楕円とすれば、ａ＝２２．６２７、ｂ＝１２．７２９ となり面積は９０４．８３９で面積比は６３．６％となり、通過光束の増加律は １６．９％となり投影画面を明るく出来た。

【００１４】 光源として２光源方式を用いると光源からの射出光束が既に２：１の楕円状態 に有り、これをアパ−チュアの短辺に当てる時は機体の厚さを著しく減少出来て 機体の軽量化に効果を発揮する。球面レンズに依ってアパ−チュアを照明すれば ランプ及びレンズはアパ−チュアの対角をカバ−する径を必要とし必然的に厚さ を増す事になる。

【００１５】 図３で示した如き光学系に小型ＣＣＤカメラを付加して同一外被内に納め基部 より上部に支持すれば投影光学系の位置が高く、したがって投影画面も高い位置 に映写される。同時にカメラ位置も高く立体物の撮影も便となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶板を含む基本光学系を示す。

【図２】例１での第１円柱レンズの主断面を含む基本的
配置を示す。

【図３】例１での図２に直角な第２円柱レンズの主断面
図を示す。

【図４】従来の投影光学系を基部に持つ投影機の例を示
す。

【図５】従来の投影光学系を基部に持つ投影機の例を示
す。

【図６】本案に依る光学系を分離した液晶投映機の概念
を示す。

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年４月２１日（２０００．４．２
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【実用新案登録請求の範囲】

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 アパ−チュアを照明する集光系として、
   円柱レンズ又はト−リックレンズの組み合わせを用い、
   照明光束をアパ−チュアの縦横比に近似した縦横比を持
   つ楕円又は疑似楕円形状の光束とする液晶投影機。
2. 【請求項２】 請求項１の集光系を用い、機体基部に光
   学系を内臓する据置式液晶投影機又は光学系の一部又は
   全部を基部から分離し折り畳み式ア−ムで機体上部に支
   える投影機。
3. 【請求項３】投影光学系及び撮影光学系を分離し同一外
   被に納め折り畳み式ア−ムで機体上部に支える液晶式撮
   像投影機。