JP3317915B2 - 映像投射装置 - Google Patents
映像投射装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
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- H04N5/7416—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
- H04N5/7441—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of liquid crystal cells
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- Signal Processing (AREA)
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- Liquid Crystal (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、映像表示部品の
画像を拡大投射する映像投射装置に係り、特に、照明光
の利用効率を向上することができる映像投射装置に関す
るものである。
画像を拡大投射する映像投射装置に係り、特に、照明光
の利用効率を向上することができる映像投射装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、図４に示す映像投射装置が知
られている。この映像投射装置は光源反射鏡１の焦点位
置に配置した光源部２より出射される無指向性の発散光
束を反射し映像表示部品３の照明として用いたものであ
る。この光源反射鏡１によって反射される光束の特性
は、その光源反射鏡１の形状によって異なり、例えば、
光源反射鏡１の形状が回転放物面である場合は、焦点に
配置した光源部２からの光線は、図５に示すように反射
によって光軸４に平行な光束となる。また、光源反射鏡
１の形状が回転楕円面である場合は、焦点に配置した光
源部２の光線は、図６に示すように反射によってもう一
つの焦点位置に集まる集光光束となる。したがって、光
源反射鏡１の形状は用途と設計上の制約に応じて使い分
けを行っているのが一般的である。
られている。この映像投射装置は光源反射鏡１の焦点位
置に配置した光源部２より出射される無指向性の発散光
束を反射し映像表示部品３の照明として用いたものであ
る。この光源反射鏡１によって反射される光束の特性
は、その光源反射鏡１の形状によって異なり、例えば、
光源反射鏡１の形状が回転放物面である場合は、焦点に
配置した光源部２からの光線は、図５に示すように反射
によって光軸４に平行な光束となる。また、光源反射鏡
１の形状が回転楕円面である場合は、焦点に配置した光
源部２の光線は、図６に示すように反射によってもう一
つの焦点位置に集まる集光光束となる。したがって、光
源反射鏡１の形状は用途と設計上の制約に応じて使い分
けを行っているのが一般的である。
【０００３】ところで、光源反射鏡１を発した照明光束
は明るさの分布が不均一で、そのまま映像表示部品３を
照明し投射した場合、投射画面の明るさの均一性は低い
ためそのままでは用いることはできない。そこで、投射
画面の明るさの均一性を高めるため、フライアイレンズ
（インテグレータ）と呼ばれるレンズ集合部品を用いて
いる。
は明るさの分布が不均一で、そのまま映像表示部品３を
照明し投射した場合、投射画面の明るさの均一性は低い
ためそのままでは用いることはできない。そこで、投射
画面の明るさの均一性を高めるため、フライアイレンズ
（インテグレータ）と呼ばれるレンズ集合部品を用いて
いる。
【０００４】図４、図７において、５は第１フライアイ
レンズを示し、この第１フライアイレンズ５に設けられ
た個々の微小レンズ（セル）５ａ上で照明光束が細分化
され、この細分化によって第１フライアイレンズ５のセ
ル５ａ単体上での輝度の均一性を高め、第１フライアイ
レンズ５を出た光束を第２フライアイレンズ６及び照明
側コンデンサレンズ７を介して第１フライアイレンズ５
の各セル５ａの像を重ね合わせるように結像させてい
る。それによって、例えば、後述する映像表示部品３を
後方に置いた場合には、映像表示部品３上の輝度分布は
均一になり、更に映像表示部品３と投射画面は共役関係
にあるため投射画面上の輝度もこれによって均一性が高
くなる。
レンズを示し、この第１フライアイレンズ５に設けられ
た個々の微小レンズ（セル）５ａ上で照明光束が細分化
され、この細分化によって第１フライアイレンズ５のセ
ル５ａ単体上での輝度の均一性を高め、第１フライアイ
レンズ５を出た光束を第２フライアイレンズ６及び照明
側コンデンサレンズ７を介して第１フライアイレンズ５
の各セル５ａの像を重ね合わせるように結像させてい
る。それによって、例えば、後述する映像表示部品３を
後方に置いた場合には、映像表示部品３上の輝度分布は
均一になり、更に映像表示部品３と投射画面は共役関係
にあるため投射画面上の輝度もこれによって均一性が高
くなる。
【０００５】図４において、８は色分離ダイクロイック
ミラーを示し、カラー表示を行うために設けられたもの
で、特定の波長成分を透過、反射して照明光束をＲＧＢ
三原色に分離して照明光束を各色に分離後、各々の映像
表示部品３を照明する。そして、映像照明部品３が照明
されると、色合成用ダイクロイックミラーまたはダイク
ロイックプリズム９で各映像表示部品３の画像を合成す
ることで画像はＲＧＢのカラー画像となる。ダイクロイ
ックプリズム９で合成された画像は、投射レンズ１０に
入射し、最終的には映像表示部品３に表示されている画
像を前方スクリーンに投射する。ここで、映像表示部品
３に液晶パネルを用いる場合には偏光を分離する必要が
ある。液晶パネルは一定方向の偏光成分しか用いないた
め照明光束の利用効率を高めるために、図４に示すよう
に偏光分離再合成素子１１が光路中に挿入されている。
ミラーを示し、カラー表示を行うために設けられたもの
で、特定の波長成分を透過、反射して照明光束をＲＧＢ
三原色に分離して照明光束を各色に分離後、各々の映像
表示部品３を照明する。そして、映像照明部品３が照明
されると、色合成用ダイクロイックミラーまたはダイク
ロイックプリズム９で各映像表示部品３の画像を合成す
ることで画像はＲＧＢのカラー画像となる。ダイクロイ
ックプリズム９で合成された画像は、投射レンズ１０に
入射し、最終的には映像表示部品３に表示されている画
像を前方スクリーンに投射する。ここで、映像表示部品
３に液晶パネルを用いる場合には偏光を分離する必要が
ある。液晶パネルは一定方向の偏光成分しか用いないた
め照明光束の利用効率を高めるために、図４に示すよう
に偏光分離再合成素子１１が光路中に挿入されている。
【０００６】偏光分離再合成素子１１は、図８、図９に
示すように、偏光ビームスプリッタ１２と位相差板１３
によって構成されている。偏光ビームスプリッタ１２に
入射した無偏光の光束１４のうち、液晶パネルの照明に
活用される偏光成分１５はそのまま直進し、無活用の偏
光成分１６は偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離面１
７で反射、活用される偏光成分１５とは異なる方向に反
射される。ここで無活用の偏光成分１６を平面反射鏡１
８によって再度反射し、位相差板１３を透過させること
で、活用される偏光成分１５と同じ偏光成分に変換す
る。但し、この場合には光束の入射面の幅Ａに対して、
出射面は２倍の幅Ｂとなり、光源反射鏡１の幅に対し、
偏光分離再合成素子１１以降の部品の幅は２倍になる。
そこで、図９に示すように偏光分離再合成素子１１が第
２フライアイレンズ６の出射面側に配置されている。
示すように、偏光ビームスプリッタ１２と位相差板１３
によって構成されている。偏光ビームスプリッタ１２に
入射した無偏光の光束１４のうち、液晶パネルの照明に
活用される偏光成分１５はそのまま直進し、無活用の偏
光成分１６は偏光ビームスプリッタ１２の偏光分離面１
７で反射、活用される偏光成分１５とは異なる方向に反
射される。ここで無活用の偏光成分１６を平面反射鏡１
８によって再度反射し、位相差板１３を透過させること
で、活用される偏光成分１５と同じ偏光成分に変換す
る。但し、この場合には光束の入射面の幅Ａに対して、
出射面は２倍の幅Ｂとなり、光源反射鏡１の幅に対し、
偏光分離再合成素子１１以降の部品の幅は２倍になる。
そこで、図９に示すように偏光分離再合成素子１１が第
２フライアイレンズ６の出射面側に配置されている。
【０００７】ここで、照明光束は第２フライアイレンズ
６付近で一度収束しているため、偏光分離再合成素子１
１の入射に必要な幅は半分に縮小する。その後光束は再
合成することで幅が２倍になるが、入射光束が縮小され
ているため、出射面の幅は光源反射鏡１と同じ幅にする
ことが可能になっている。尚、図４、図９において、１
９は映像表示部品側コンンデンサレンズ、２０は照射用
リリースレンズ、２１は全反射ミラー、及び、２２は遮
光マスクを各々示している。
６付近で一度収束しているため、偏光分離再合成素子１
１の入射に必要な幅は半分に縮小する。その後光束は再
合成することで幅が２倍になるが、入射光束が縮小され
ているため、出射面の幅は光源反射鏡１と同じ幅にする
ことが可能になっている。尚、図４、図９において、１
９は映像表示部品側コンンデンサレンズ、２０は照射用
リリースレンズ、２１は全反射ミラー、及び、２２は遮
光マスクを各々示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題は、光源部
２から発する光の取り込み量を増加させようとすると光
源反射鏡１が大きくなり、映像投射装置が大型化してし
まうという点である。上記映像投射装置において、光源
反射鏡１で反射される光量は、光源反射鏡１の大きさ、
または、光源反射鏡１の反射面面積に比例するため、光
源反射鏡１が大きく、光源部２を包み込む形状になるほ
ど光源部２から発する光の取り込み量が大きくなり、光
源光束の利用効率は高くなって映像を明るくすることが
できるが、映像投射装置が大型化してしまうのである。
２から発する光の取り込み量を増加させようとすると光
源反射鏡１が大きくなり、映像投射装置が大型化してし
まうという点である。上記映像投射装置において、光源
反射鏡１で反射される光量は、光源反射鏡１の大きさ、
または、光源反射鏡１の反射面面積に比例するため、光
源反射鏡１が大きく、光源部２を包み込む形状になるほ
ど光源部２から発する光の取り込み量が大きくなり、光
源光束の利用効率は高くなって映像を明るくすることが
できるが、映像投射装置が大型化してしまうのである。
【０００９】さらに、光源反射鏡１より発した光束の幅
は、拡大した光源反射鏡１の開口部によって決まるた
め、光源反射鏡１の効率を上げるために前記鏡開口部を
拡大しても、映像表示部品３の照明に用いるには照明光
束の幅が広くなりすぎて、映像表示部品３やその他の光
学部品等に入射することができず、実質的な照明光の利
用効率は低くなるという問題がある。
は、拡大した光源反射鏡１の開口部によって決まるた
め、光源反射鏡１の効率を上げるために前記鏡開口部を
拡大しても、映像表示部品３の照明に用いるには照明光
束の幅が広くなりすぎて、映像表示部品３やその他の光
学部品等に入射することができず、実質的な照明光の利
用効率は低くなるという問題がある。
【００１０】図１０に示すように光源反射鏡１の開口側
にその焦点位置を重ねた球面反射鏡１ａを配置し、光源
反射鏡１で取り込み切れなかった光を球面反射鏡１ａで
反射し、光源反射鏡１の焦点に戻った後、光源反射鏡１
で前方に再度反射させる手段もあるが、光源部２の光を
取り込む効率は向上するが、光源反射鏡１から発する光
束を遮光しないように球面反射鏡１ａを配置するために
は、球面反射鏡１ａを大きくする必要があり、やはり全
体として装置が大型化してしまう（例えば、特開平８−
２６２４３７号公報参照）。
にその焦点位置を重ねた球面反射鏡１ａを配置し、光源
反射鏡１で取り込み切れなかった光を球面反射鏡１ａで
反射し、光源反射鏡１の焦点に戻った後、光源反射鏡１
で前方に再度反射させる手段もあるが、光源部２の光を
取り込む効率は向上するが、光源反射鏡１から発する光
束を遮光しないように球面反射鏡１ａを配置するために
は、球面反射鏡１ａを大きくする必要があり、やはり全
体として装置が大型化してしまう（例えば、特開平８−
２６２４３７号公報参照）。
【００１１】また、第２の問題は、発光管内部の発光部
形状と、その形状から来る収差により偏光分離再合成素
子１１上で効率が低下してしまうという点である。図１
１にも例示するように、上記映像投射装置には投射画面
での輝度均一性を高めるための２枚のフライアイレンズ
を用いている。同図において第２フライアイレンズ６を
出射後に収束した照明光束は偏光分離再合成素子１１に
入射するが、この時第２フライアイレンズ６を出た光束
に収差が存在するために偏光分離再合成素子１１の入射
面上で遮光される成分が発生する。
形状と、その形状から来る収差により偏光分離再合成素
子１１上で効率が低下してしまうという点である。図１
１にも例示するように、上記映像投射装置には投射画面
での輝度均一性を高めるための２枚のフライアイレンズ
を用いている。同図において第２フライアイレンズ６を
出射後に収束した照明光束は偏光分離再合成素子１１に
入射するが、この時第２フライアイレンズ６を出た光束
に収差が存在するために偏光分離再合成素子１１の入射
面上で遮光される成分が発生する。
【００１２】図１２に示すように、単体のレンズに平行
な光束が入射した場合でも、球面収差と呼ばれる各像高
で集光位置の異なる現象が発生することが知られている
が、図１３に示すように、ここに角度のついた光束を入
射すればその収差は大きくなり、集光位置の均一性は更
に狂い、基本の焦点位置においても像の周辺に収差によ
るボケ（フレア）が生じてしまう。映像投射装置の照明
系の場合、光源反射鏡１で発生する収差が第１フライア
イレンズ５、第２フレアレンズ６によって増大し、偏光
分離再合成素子１１の入射面で遮光される光量が増加す
る。
な光束が入射した場合でも、球面収差と呼ばれる各像高
で集光位置の異なる現象が発生することが知られている
が、図１３に示すように、ここに角度のついた光束を入
射すればその収差は大きくなり、集光位置の均一性は更
に狂い、基本の焦点位置においても像の周辺に収差によ
るボケ（フレア）が生じてしまう。映像投射装置の照明
系の場合、光源反射鏡１で発生する収差が第１フライア
イレンズ５、第２フレアレンズ６によって増大し、偏光
分離再合成素子１１の入射面で遮光される光量が増加す
る。
【００１３】光源が微小な球体光源であれば、図１４に
示すように、第２フライアイレンズ６のセル上に円形状
に集光し光源像を結像するが、実際の光源部２は放電発
光体（アーク）やフィラメントのような長さ、大きさの
ある光源部２のために光源反射鏡１の焦点から光源部２
の端部はシフトすることになる。焦点に対してシフトし
た位置から発した光束は光源反射鏡１本来の特性とは異
なる光束として収差を作り出す。これによって第２フラ
イアイレンズ６の面では図１５に示すように楕円状に集
光、結像する。
示すように、第２フライアイレンズ６のセル上に円形状
に集光し光源像を結像するが、実際の光源部２は放電発
光体（アーク）やフィラメントのような長さ、大きさの
ある光源部２のために光源反射鏡１の焦点から光源部２
の端部はシフトすることになる。焦点に対してシフトし
た位置から発した光束は光源反射鏡１本来の特性とは異
なる光束として収差を作り出す。これによって第２フラ
イアイレンズ６の面では図１５に示すように楕円状に集
光、結像する。
【００１４】この像の大きさは光軸から離れたセルに行
くほど大きくなるため、第２フライアイレンズ６の近く
に配置される偏光分離再合成素子１１の有効入射面に入
り切ることができなくなり、図１６に示すように、照明
光束は図９に示す遮光マスク２２で遮光され照明効率の
低下を引き起こしている。上記照明効率低下は回転楕円
鏡の方が強い傾向にある。回転楕円鏡は焦点から発した
光束はもう一方の光束に集まる集光光束である。そのた
め上記の様に第２フライアイレンズ６の収差が大きくな
っている。
くほど大きくなるため、第２フライアイレンズ６の近く
に配置される偏光分離再合成素子１１の有効入射面に入
り切ることができなくなり、図１６に示すように、照明
光束は図９に示す遮光マスク２２で遮光され照明効率の
低下を引き起こしている。上記照明効率低下は回転楕円
鏡の方が強い傾向にある。回転楕円鏡は焦点から発した
光束はもう一方の光束に集まる集光光束である。そのた
め上記の様に第２フライアイレンズ６の収差が大きくな
っている。
【００１５】一方、回転放物面では反射後の光束は光軸
に平行で収差が楕円鏡よりも少ないことから第２フライ
アイレンズ６での収差は小さくなり、偏光分離再合成素
子１１の入射面での効率は楕円鏡よりも高い、しかし、
光源反射鏡１の大きさ（開口径）に制限を受ける場合、
光源反射鏡１自体を深くすることができなくなり、その
反射面効率は回転楕円鏡よりも劣る傾向がある。
に平行で収差が楕円鏡よりも少ないことから第２フライ
アイレンズ６での収差は小さくなり、偏光分離再合成素
子１１の入射面での効率は楕円鏡よりも高い、しかし、
光源反射鏡１の大きさ（開口径）に制限を受ける場合、
光源反射鏡１自体を深くすることができなくなり、その
反射面効率は回転楕円鏡よりも劣る傾向がある。
【００１６】これに対して、回転放物面鏡の焦点を短く
すれば、同じ開口径でもより深い形状となるが、短焦点
故に光源ランプの位置が光源反射鏡１の内壁により近づ
ことになり、光源部を構成しているランプ本体が光源反
射鏡１の内壁と干渉したり、発光管本体と電極を外部に
通す光源反射鏡１の穴により照明光が反射されない光量
ロス等の問題が発生する。そこで、この発明は、照明光
の利用効率向上することができる映像投射装置を提供す
るものである。
すれば、同じ開口径でもより深い形状となるが、短焦点
故に光源ランプの位置が光源反射鏡１の内壁により近づ
ことになり、光源部を構成しているランプ本体が光源反
射鏡１の内壁と干渉したり、発光管本体と電極を外部に
通す光源反射鏡１の穴により照明光が反射されない光量
ロス等の問題が発生する。そこで、この発明は、照明光
の利用効率向上することができる映像投射装置を提供す
るものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明は、光源（例えば、実施形
態における光源部２）と、この光源から発する発散光を
平行光束にする回転放物面鏡（例えば、実施形態におけ
る光源反射鏡１）と、複数のレンズを並べたレンズ結合
部品（例えば、実施形態における第１フライアイレンズ
５、第２フライアイレンズ６）と、このレンズ結合部品
の出射面に光源から発する無偏光の光束を特定の偏光成
分に分離再合成する偏光分離再合成部品（例えば、実施
形態における偏光分離再合成素子１１）及び映像表示部
品（例えば、実施形態における映像表示部品３）と、映
像表示部品に表示される画像を前方スクリーンに投射す
る投射レンズ（例えば、実施形態における投射レンズ１
０）を備えた映像投射装置において、回転放物面鏡の形
状による収差を少なくするとともに、上記レンズ結合部
品及び偏光分離再合成部品に入射する光量を増加するよ
うな高次の非球面係数（例えば、実施形態における高次
の非球面係数ＡN）を付加して、開口部周縁に行くほど
内側に閉じるような形状の光源反射鏡を用いたことを特
徴とする。
に、請求項１に記載した発明は、光源（例えば、実施形
態における光源部２）と、この光源から発する発散光を
平行光束にする回転放物面鏡（例えば、実施形態におけ
る光源反射鏡１）と、複数のレンズを並べたレンズ結合
部品（例えば、実施形態における第１フライアイレンズ
５、第２フライアイレンズ６）と、このレンズ結合部品
の出射面に光源から発する無偏光の光束を特定の偏光成
分に分離再合成する偏光分離再合成部品（例えば、実施
形態における偏光分離再合成素子１１）及び映像表示部
品（例えば、実施形態における映像表示部品３）と、映
像表示部品に表示される画像を前方スクリーンに投射す
る投射レンズ（例えば、実施形態における投射レンズ１
０）を備えた映像投射装置において、回転放物面鏡の形
状による収差を少なくするとともに、上記レンズ結合部
品及び偏光分離再合成部品に入射する光量を増加するよ
うな高次の非球面係数（例えば、実施形態における高次
の非球面係数ＡN）を付加して、開口部周縁に行くほど
内側に閉じるような形状の光源反射鏡を用いたことを特
徴とする。
【００１８】このように構成することで、同じ焦点位置
を持つ通常の回転放物面鏡よりも光軸方向の奥行きが深
くなり、光源から発する発散光束をより多く取り込み前
方に反射することが可能となる。また、基本形状は回転
放物面のため回転楕円鏡とは異なり、より平行に近い光
束を得ることが可能となる。
を持つ通常の回転放物面鏡よりも光軸方向の奥行きが深
くなり、光源から発する発散光束をより多く取り込み前
方に反射することが可能となる。また、基本形状は回転
放物面のため回転楕円鏡とは異なり、より平行に近い光
束を得ることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施形態を図４
を援用し、図１から図３によって説明する。尚、前記従
来の構成と同一部分には同一符号を付す。図４に示すよ
うに、映像投射装置は光源部２を包み込む光源反射鏡１
（後述する）を備えている。光源反射鏡１の後方には光
軸４上に第１フライアイレンズ５、第２フライアイレン
ズ６、偏光分離再合成素子１１及び照明側コンデンサレ
ンズ７が順次配置され、この照明側コンデンサレンズ７
を出た光束が、色分離ダイクロイックミラー８、照明用
リリースレンズ２２、全反射ミラー２１を介して分離さ
れ、映像表示部品側コンデンサレンズ１９及び映像表示
部品３（例えば、液晶）を通過し、クロスダイクロイッ
クプリズム９を経て、投射レンズ１０からスクリーンに
投射される。
を援用し、図１から図３によって説明する。尚、前記従
来の構成と同一部分には同一符号を付す。図４に示すよ
うに、映像投射装置は光源部２を包み込む光源反射鏡１
（後述する）を備えている。光源反射鏡１の後方には光
軸４上に第１フライアイレンズ５、第２フライアイレン
ズ６、偏光分離再合成素子１１及び照明側コンデンサレ
ンズ７が順次配置され、この照明側コンデンサレンズ７
を出た光束が、色分離ダイクロイックミラー８、照明用
リリースレンズ２２、全反射ミラー２１を介して分離さ
れ、映像表示部品側コンデンサレンズ１９及び映像表示
部品３（例えば、液晶）を通過し、クロスダイクロイッ
クプリズム９を経て、投射レンズ１０からスクリーンに
投射される。
【００２０】ここで、上記光源反射鏡１は回転放物面鏡
に高次の非球面係数を付加したものであり、図３に示す
ように通常の回転放物面鏡の開口部周縁に行くほど内側
に閉じるような形状をしている。このような回転放物面
鏡の形状は下記の式で表される。
に高次の非球面係数を付加したものであり、図３に示す
ように通常の回転放物面鏡の開口部周縁に行くほど内側
に閉じるような形状をしている。このような回転放物面
鏡の形状は下記の式で表される。
【００２１】
【数１】 ｘ：光軸方向座標、ｙ：レンズ径方向座標、Ｋ：曲面係
数、Ｒ：曲率半径 ＡN：高次非球面係数（尚、座標系は図２に示す。）
数、Ｒ：曲率半径 ＡN：高次非球面係数（尚、座標系は図２に示す。）
【００２２】この式において通常の回転放物面鏡では、
曲面係数Ｋ＝−１、で高次係数ＡN＝０となるが、この
実施形態では曲面係数Ｋと高次係数ＡNには表１に示す
ような数値が与えられている。
曲面係数Ｋ＝−１、で高次係数ＡN＝０となるが、この
実施形態では曲面係数Ｋと高次係数ＡNには表１に示す
ような数値が与えられている。
【００２３】
【表１】 このような係数とすることによって、開口部周縁に行く
ほど内側に閉じるような形状の光源反射鏡１が得られる
のである。したがって、上記実施形態によれば、Ｋ＝−
１のまま、表１の高次非球面係数ＡNを付加することで
その形状は横楕円に近く、光軸方向の奥行きがより深い
形状に変形したものとなる。
ほど内側に閉じるような形状の光源反射鏡１が得られる
のである。したがって、上記実施形態によれば、Ｋ＝−
１のまま、表１の高次非球面係数ＡNを付加することで
その形状は横楕円に近く、光軸方向の奥行きがより深い
形状に変形したものとなる。
【００２４】その結果、図１に示すようにこの変形した
放物面鏡により、開口部周縁で反射された光束（ａ部）
は集光光束（平行に近い）となるが、光軸付近（ｂ部）
は限りなく平行光束に近似した光束となり、特に、同じ
焦点位置を持つ通常の回転放物面鏡よりも光軸方向の奥
行きが深くなり、光源から発する発散光束をより多く取
り込み前方に反射することが可能となる。そのため、回
転楕円鏡よりも収差を少なく抑えることが可能となり、
前記フライアイレンズ５、６や偏光分離再合成素子１１
に入射する光量を増加でき、照明光としての利用効率を
向上させることができる。このようにして、光学系内の
照明光利用効率を向上させ、投射時の画面の明るさを高
めることができる。
放物面鏡により、開口部周縁で反射された光束（ａ部）
は集光光束（平行に近い）となるが、光軸付近（ｂ部）
は限りなく平行光束に近似した光束となり、特に、同じ
焦点位置を持つ通常の回転放物面鏡よりも光軸方向の奥
行きが深くなり、光源から発する発散光束をより多く取
り込み前方に反射することが可能となる。そのため、回
転楕円鏡よりも収差を少なく抑えることが可能となり、
前記フライアイレンズ５、６や偏光分離再合成素子１１
に入射する光量を増加でき、照明光としての利用効率を
向上させることができる。このようにして、光学系内の
照明光利用効率を向上させ、投射時の画面の明るさを高
めることができる。
【００２５】ここで、回転放物面鏡の開口部周縁の反射
光束が集光光束となりより多くの光を反射することが可
能となるが、このときの部分的な集光光束は各フライア
イレンズ５、６のセル５ａ等を偏心させることで正規の
位置に結像するように集光光束の補正をすればよい。
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、
例えば、レンズ結合部品は２つのフライアイレンズに限
られるものではない。また、非球面係数は光学系に合わ
せて自由に設定できる。
光束が集光光束となりより多くの光を反射することが可
能となるが、このときの部分的な集光光束は各フライア
イレンズ５、６のセル５ａ等を偏心させることで正規の
位置に結像するように集光光束の補正をすればよい。
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、
例えば、レンズ結合部品は２つのフライアイレンズに限
られるものではない。また、非球面係数は光学系に合わ
せて自由に設定できる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載した発明によれば、非球面係数の設定により回転放物
面鏡の形状を開口部周縁が内側に閉じるようすることが
でき、これによって、回転楕円鏡とは異なる収差の少な
い集光光束を作りだし、かつ光源部からの光をより多く
反射して照明の利用効率を向上することができる効果が
ある。
載した発明によれば、非球面係数の設定により回転放物
面鏡の形状を開口部周縁が内側に閉じるようすることが
でき、これによって、回転楕円鏡とは異なる収差の少な
い集光光束を作りだし、かつ光源部からの光をより多く
反射して照明の利用効率を向上することができる効果が
ある。
【図１】 この発明の実施形態の高次非球面係数を加え
た光源反射鏡の光束状態図である。
た光源反射鏡の光束状態図である。
【図２】 この発明の実施形態の座標系定義図である。
【図３】 この発明の実施形態の高次非球面係数を加え
た光源反射鏡の形状変化を示すグラフ図である。
た光源反射鏡の形状変化を示すグラフ図である。
【図４】 従来技術及びこの発明の実施形態の映像投射
装置の概要図である。
装置の概要図である。
【図５】 回転放物面鏡の光束状態図である。
【図６】 回転楕円鏡の光束状態図である。
【図７】 フライアイレンズを示す説明図である。
【図８】 偏光分離再合成素子の原理図である。
【図９】 図７の部分拡大図である。
【図１０】 従来技術の球面鏡を組み合わせた光源反射
鏡を示す図である。
鏡を示す図である。
【図１１】 回転楕円面鏡による偏光分離再合成素子入
射面の遮光状態図である。
射面の遮光状態図である。
【図１２】 単レンズに光束が平行入射したときの結像
状態図である。
状態図である。
【図１３】 単レンズに光束が斜め入射したときの結像
状態図である。
状態図である。
【図１４】 完全点光源状態においては第２フライアイ
レンズ上での結像図である。
レンズ上での結像図である。
【図１５】 回転楕円光源においては第２フライアイレ
ンズ上での結像図である。
ンズ上での結像図である。
【図１６】 回転楕円光源での偏光分離再合成素子入射
面上での結像図である。
面上での結像図である。
１ 光源反射鏡 ２ 光源部（光源） ３ 映像表示部品 ５ 第１フライアイレンズ（レンズ結合部品） ６ 第２フライアイレンズ（レンズ結合部品） １０ 投射レンズ １１ 偏光分離再合成素子（偏光分離再合成部品）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03B 33/12 G02F 1/1335 520 G03B 21/14
Claims (1)
- 【請求項１】 光源と、この光源から発する発散光を平
行光束にする回転放物面鏡と、複数のレンズを並べたレ
ンズ結合部品と、このレンズ結合部品の出射面に光源か
ら発する無偏光の光束を特定の偏光成分に分離再合成す
る偏光分離再合成部品及び映像表示部品と、映像表示部
品に表示される画像を前方スクリーンに投射する投射レ
ンズを備えた映像投射装置において、回転放物面鏡の形
状による収差を少なくするとともに、上記レンズ結合部
品及び偏光分離再合成部品に入射する光量を増加するよ
うな高次の非球面係数を付加して、開口部周縁に行くほ
ど内側に閉じるような形状の光源反射鏡を用いたことを
特徴とする映像投射装置。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP06755799A JP3317915B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 映像投射装置 |
| EP00105139A EP1035734A3 (en) | 1999-03-12 | 2000-03-10 | Image projection system with light reflector |
| US09/522,822 US6302544B1 (en) | 1999-03-12 | 2000-03-10 | Image projection system with light reflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06755799A JP3317915B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 映像投射装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000267208A JP2000267208A (ja) | 2000-09-29 |
| JP3317915B2 true JP3317915B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=13348397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06755799A Expired - Fee Related JP3317915B2 (ja) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | 映像投射装置 |
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| EP (1) | EP1035734A3 (ja) |
| JP (1) | JP3317915B2 (ja) |
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| KR20030031582A (ko) * | 2001-10-15 | 2003-04-23 | 엘지전자 주식회사 | 반사형 프로젝터 |
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1999
- 1999-03-12 JP JP06755799A patent/JP3317915B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-03-10 EP EP00105139A patent/EP1035734A3/en not_active Withdrawn
- 2000-03-10 US US09/522,822 patent/US6302544B1/en not_active Expired - Fee Related
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| US6302544B1 (en) | 2001-10-16 |
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