JP3392084B2 - 投射装置 - Google Patents
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- light
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- lens array
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】パソコンの画像やＴＶ、映画
等の画像をスクリーンなどに拡大投影するための投射装
置に関し、特に、画面の中心部に表示される文字や画像
等の情報を強調するため、投影画像の中心部をより明る
くすることが可能となるようにした投射装置に関するも
のである。
等の画像をスクリーンなどに拡大投影するための投射装
置に関し、特に、画面の中心部に表示される文字や画像
等の情報を強調するため、投影画像の中心部をより明る
くすることが可能となるようにした投射装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は、従来の画像投射装置の光学系
を表す図で、同図において、１は放電ランプなどの光
源、２は放物鏡である。３はインテグレーターで、レン
ズアレイ３１と３２から成っている。また、４は無偏光
光を特定の偏光方向にそろえる偏光変換素子アレイで、
偏光分離面４１、反射面４２、１／２波長板４３から成
っている素子が多数個並んでいる。５は集光レンズ、６
Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色
の画像を表示する画像表示素子、７，８は色分解系を構
成しているダイクロイックミラーである。９はＢの照明
光を画像表示素子に導くリレー系で、リレーレンズ９
１，９２とミラー９３，９４から成っている。１０，１
１はミラー、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは照明光を投射レ
ンズに伝達するコンデンサーレンズ、１３はＲ，Ｇ，Ｂ
の光を一つに合成する色合成プリズム、１４は投射レン
ズである。
を表す図で、同図において、１は放電ランプなどの光
源、２は放物鏡である。３はインテグレーターで、レン
ズアレイ３１と３２から成っている。また、４は無偏光
光を特定の偏光方向にそろえる偏光変換素子アレイで、
偏光分離面４１、反射面４２、１／２波長板４３から成
っている素子が多数個並んでいる。５は集光レンズ、６
Ｒ，６Ｇ，６Ｂは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色
の画像を表示する画像表示素子、７，８は色分解系を構
成しているダイクロイックミラーである。９はＢの照明
光を画像表示素子に導くリレー系で、リレーレンズ９
１，９２とミラー９３，９４から成っている。１０，１
１はミラー、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは照明光を投射レ
ンズに伝達するコンデンサーレンズ、１３はＲ，Ｇ，Ｂ
の光を一つに合成する色合成プリズム、１４は投射レン
ズである。
【０００３】ここで、インテグレーター３は画像表示素
子６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを均一に照明するために用いられ
る。その作用を図１３で説明する。図１３ではインテグ
レーター３のレンズアレイ３１，３２の作用を説明する
ため、偏光変換素子やダイクロイックミラーなどは省略
している。放物鏡２からの照明光束Ｑはレンズアレイ３
１で複数の光束ｑｉに分割され、レンズアレイ３２の近
傍に集光する。そのときレンズアレイ３１を構成する各
レンズの開口形状を画像表示素子１２の形状と相似の矩
形とすると各光束は断面が矩形の光束として集光（発
散）する。これらの光束は集光レンズ５により、所定の
方向に向きを変え、画像表示素子１２上で重なるように
集められる。レンズアレイ３１上での光束Ｑの強度のむ
らは複数に分割し足しあわせることで小さくなり、照明
の均一化が実現されていた。
子６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを均一に照明するために用いられ
る。その作用を図１３で説明する。図１３ではインテグ
レーター３のレンズアレイ３１，３２の作用を説明する
ため、偏光変換素子やダイクロイックミラーなどは省略
している。放物鏡２からの照明光束Ｑはレンズアレイ３
１で複数の光束ｑｉに分割され、レンズアレイ３２の近
傍に集光する。そのときレンズアレイ３１を構成する各
レンズの開口形状を画像表示素子１２の形状と相似の矩
形とすると各光束は断面が矩形の光束として集光（発
散）する。これらの光束は集光レンズ５により、所定の
方向に向きを変え、画像表示素子１２上で重なるように
集められる。レンズアレイ３１上での光束Ｑの強度のむ
らは複数に分割し足しあわせることで小さくなり、照明
の均一化が実現されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したようにインテ
グレーター３によって画像表示素子１２上での強度分布
の均一化が可能とはなるが、一方、画像投影装置を用い
てパソコンで作成した資料を表示するときには、画面の
中心部に文字や画像が表示される。そのため情報を強調
するためには情報のある中心部をより明るく設定するこ
とが望まれる。そこで、スクリーン上の中心部を周辺部
よりも明るくする方法が、特開平９−５４２７９号公報
や特開平９−１５９９６８号公報に開示してある。上記
特開平９−５４２７９号公報に開示されている方法は、
有効エリアよりも狭い囲を照明するように設定したレン
ズアレイを用いて各レンズによる照明エリアを周辺に向
かってずらして照明することによって中心部と周辺部の
強度を変える構成となっている。しかしながら、このよ
うな構成では、周辺部を照明する照明光の多くが画像表
示素子の有効範囲の外側を照明することとなり、大幅な
照明光量の損失となってしまうという問題がある。ま
た、上記特開平９−１５９９６８号公報に開示されてい
る方法は、フライアイレンズの中央のレンズを他のレン
ズより大きくし、中央の大きいレンズの大きさを、投写
表示画像の周辺照度が中央照度の略５０％になるように
設定するとされている。この構成では、レンズアレイを
構成する個々のレンズで画像表示素子の有効エリアを均
一な大きさで照明し、大きさを大きく設定した中央部の
レンズ内に発生する強度のむらにより、中央部を周辺部
より明るくしている。しかしながらこのような方法で
は、反射鏡から放射される光束の中心部に生じる反射鏡
の穴による暗部が画面の中央に生じてしまうので、画像
が不自然となり非常に見苦しい画像となってしまうとい
う問題がある。
グレーター３によって画像表示素子１２上での強度分布
の均一化が可能とはなるが、一方、画像投影装置を用い
てパソコンで作成した資料を表示するときには、画面の
中心部に文字や画像が表示される。そのため情報を強調
するためには情報のある中心部をより明るく設定するこ
とが望まれる。そこで、スクリーン上の中心部を周辺部
よりも明るくする方法が、特開平９−５４２７９号公報
や特開平９−１５９９６８号公報に開示してある。上記
特開平９−５４２７９号公報に開示されている方法は、
有効エリアよりも狭い囲を照明するように設定したレン
ズアレイを用いて各レンズによる照明エリアを周辺に向
かってずらして照明することによって中心部と周辺部の
強度を変える構成となっている。しかしながら、このよ
うな構成では、周辺部を照明する照明光の多くが画像表
示素子の有効範囲の外側を照明することとなり、大幅な
照明光量の損失となってしまうという問題がある。ま
た、上記特開平９−１５９９６８号公報に開示されてい
る方法は、フライアイレンズの中央のレンズを他のレン
ズより大きくし、中央の大きいレンズの大きさを、投写
表示画像の周辺照度が中央照度の略５０％になるように
設定するとされている。この構成では、レンズアレイを
構成する個々のレンズで画像表示素子の有効エリアを均
一な大きさで照明し、大きさを大きく設定した中央部の
レンズ内に発生する強度のむらにより、中央部を周辺部
より明るくしている。しかしながらこのような方法で
は、反射鏡から放射される光束の中心部に生じる反射鏡
の穴による暗部が画面の中央に生じてしまうので、画像
が不自然となり非常に見苦しい画像となってしまうとい
う問題がある。
【０００５】そこで、本発明は上記の従来例における課
題を解決し、ここでは、画面中心部に表示される文宇や
画像などの情報を自然に強調するため、光量の損失な
く、投影画像の中心部をより明るくすることが可能な投
射装置を開示している。
題を解決し、ここでは、画面中心部に表示される文宇や
画像などの情報を自然に強調するため、光量の損失な
く、投影画像の中心部をより明るくすることが可能な投
射装置を開示している。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、つぎのように
構成した投射装置を提供する。 （１）光源からの光で少なくとも２つのレンズアレイを
備える光学式インテグレータを照明し、該インテグレー
ターからの複数の光束を一つ又は複数の画像表示素子に
照射し、該画像表示素子からの画像光を投射光学系によ
り投射する投射装置であって、前記少なくとも２つのレ
ンズアレイのうち前記画像表示素子側のレンズアレイに
おいて、あるレンズと他のレンズとの焦点距離が所定の
距離だけ異なり、 前記少なくとも２つのレンズアレイの
うち前記光源側のレンズアレイを、前記所定の距離に応
じた距離だけ分離して配置しており、前記複数の光束の
うちの一部の光束の照明範囲を他の光束の照明範囲より
小さくしたことを特徴とする投射装置。 （２）前記光源側のレンズアレイが、前記画像表示素子
側のレンズアレイの各レンズの前記焦点距離に応じて、
多段階に分離して配置されることを特徴とする上記
（１）に記載の投射装置。 （３）光源からの光で少なくとも３つのレンズアレイを
備える光学式インテグレータを照明し、該インテグレー
ターからの複数の光束を一つ又は複数の画像表示素子に
照射し、該画像表示素子からの画像光を投射光学系によ
り投射する投射装置であって、 前記少なくとも３つのレ
ンズアレイのうち前記画像表示素子側の少なくとも２つ
のレンズアレイ間の対応するレンズの組み合わせによる
合成の焦点距離が、あるレンズの組み合わせと別のレン
ズの組み合わせとで異なるように構成されており、 前記
複数の光束のうちの一部の光束の照明範囲を他の光束の
照明範囲より小さくしたことを特徴とする投射装置。 （４）前記一部の光束が実質的に前記画像表示素子の中
央部だけを照明し、前記他の光束が前記画像表示素子の
前記中央部及び周辺部を照明するように構成しているこ
とを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載
の投射装置。 （５）前記インテグレーターが、少なくとも２つのレン
ズアレイを備え、前記光源側のレンズアレイの個々のレ
ンズの大きさをｐ、前記画像表示素子側のレンズアレイ
における個々のレンズの焦点距離をｆｆ２とし、 Ｋ＝ｐ／ｆｆ２ で定義されるＫをＫ値とするとき、Ｋ値が互いに異なる
レンズの組み合わせによって前記インテグレーターを構
成したことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれ
かに記載の投射装置。 （６）前記Ｋ値において、Ｋ値の最大値Ｋｍａｘと最小
値Ｋｍｉｎの比が １．２＜Ｋｍａｘ／Ｋｍｉｎ＜２ を満足することを特徴とする上記（５）に記載の投射装
置。 （７）前記Ｋ値の異なるレンズにおいて、該Ｋ値が多段
階に異なるレンズの組み合わせによって構成されている
ことを特徴とする上記（５）または上記（６）に記載の
投射装置。 （８）前記インテグレーターの光射出側に偏光変換素子
アレイを備え、該偏光変換素子アレイが偏光分離面と反
射面のピッチが互いに異なる複数の素子を組み合わせて
構成されていることを特徴とする上記（５）乃至（７）
のいずれかに記載の投射装置。
構成した投射装置を提供する。 （１）光源からの光で少なくとも２つのレンズアレイを
備える光学式インテグレータを照明し、該インテグレー
ターからの複数の光束を一つ又は複数の画像表示素子に
照射し、該画像表示素子からの画像光を投射光学系によ
り投射する投射装置であって、前記少なくとも２つのレ
ンズアレイのうち前記画像表示素子側のレンズアレイに
おいて、あるレンズと他のレンズとの焦点距離が所定の
距離だけ異なり、 前記少なくとも２つのレンズアレイの
うち前記光源側のレンズアレイを、前記所定の距離に応
じた距離だけ分離して配置しており、前記複数の光束の
うちの一部の光束の照明範囲を他の光束の照明範囲より
小さくしたことを特徴とする投射装置。 （２）前記光源側のレンズアレイが、前記画像表示素子
側のレンズアレイの各レンズの前記焦点距離に応じて、
多段階に分離して配置されることを特徴とする上記
（１）に記載の投射装置。 （３）光源からの光で少なくとも３つのレンズアレイを
備える光学式インテグレータを照明し、該インテグレー
ターからの複数の光束を一つ又は複数の画像表示素子に
照射し、該画像表示素子からの画像光を投射光学系によ
り投射する投射装置であって、 前記少なくとも３つのレ
ンズアレイのうち前記画像表示素子側の少なくとも２つ
のレンズアレイ間の対応するレンズの組み合わせによる
合成の焦点距離が、あるレンズの組み合わせと別のレン
ズの組み合わせとで異なるように構成されており、 前記
複数の光束のうちの一部の光束の照明範囲を他の光束の
照明範囲より小さくしたことを特徴とする投射装置。 （４）前記一部の光束が実質的に前記画像表示素子の中
央部だけを照明し、前記他の光束が前記画像表示素子の
前記中央部及び周辺部を照明するように構成しているこ
とを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載
の投射装置。 （５）前記インテグレーターが、少なくとも２つのレン
ズアレイを備え、前記光源側のレンズアレイの個々のレ
ンズの大きさをｐ、前記画像表示素子側のレンズアレイ
における個々のレンズの焦点距離をｆｆ２とし、 Ｋ＝ｐ／ｆｆ２ で定義されるＫをＫ値とするとき、Ｋ値が互いに異なる
レンズの組み合わせによって前記インテグレーターを構
成したことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれ
かに記載の投射装置。 （６）前記Ｋ値において、Ｋ値の最大値Ｋｍａｘと最小
値Ｋｍｉｎの比が １．２＜Ｋｍａｘ／Ｋｍｉｎ＜２ を満足することを特徴とする上記（５）に記載の投射装
置。 （７）前記Ｋ値の異なるレンズにおいて、該Ｋ値が多段
階に異なるレンズの組み合わせによって構成されている
ことを特徴とする上記（５）または上記（６）に記載の
投射装置。 （８）前記インテグレーターの光射出側に偏光変換素子
アレイを備え、該偏光変換素子アレイが偏光分離面と反
射面のピッチが互いに異なる複数の素子を組み合わせて
構成されていることを特徴とする上記（５）乃至（７）
のいずれかに記載の投射装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】上記形態によれば、光学式インテ
グレーターのレンズアレイで分割された複数の光束のう
ち、このレンズアレイの少なくとも１つの対応するレン
ズによる照明光束を、画像表示素子の有効エリアよりも
狭い範囲を照明するように設定することにより、投影画
像の中心部が明るく、情報を表示するのに好ましい状態
を実現することができる。この点を具体的に説明する
と、このインテグレーターによる照明領域の大きさＰ
は、図１１に示すように、光源側のレンズアレイＦＬ１
の個々のレンズの大きさｐと、画像素子側のレンズアレ
イＦＬ２の個々のレンズの焦点距離ｆｆ２と、集光レン
ズＳＬの焦点距離ｌｆにより、 Ｐ＝ｐ／ｆｆ２×ｌｆ………（１） で決定される。このとき ｐ／ｆｆ２＝Ｐ／ｌｆ＝Ｋ………（２） となり、このＫをＫ値とよぶと光束を分割する各々のレ
ンズからなる照明系において全てＫ値が等しいときが均
一照明の状態を表す。そこで、レンズアレイの照明系を
構成する各レンズにおいて少なくとも１つの照明系にお
けるＫ値（＝Ｋ´）が他の照明系のＫ値（＝Ｋ）と異な
る値を有し、 Ｋ´＜Ｋ となるように構成することで、 Ｋ´＝Ｐ´／ｌｆ，Ｋ＝Ｐ／ｌｆ であるので Ｐ´＜Ｐ となり、照明光学系による照明光束を画像表示素子の有
効エリアよりも狭い範囲を照明し、中心部を明るくする
ように設定することができる。
グレーターのレンズアレイで分割された複数の光束のう
ち、このレンズアレイの少なくとも１つの対応するレン
ズによる照明光束を、画像表示素子の有効エリアよりも
狭い範囲を照明するように設定することにより、投影画
像の中心部が明るく、情報を表示するのに好ましい状態
を実現することができる。この点を具体的に説明する
と、このインテグレーターによる照明領域の大きさＰ
は、図１１に示すように、光源側のレンズアレイＦＬ１
の個々のレンズの大きさｐと、画像素子側のレンズアレ
イＦＬ２の個々のレンズの焦点距離ｆｆ２と、集光レン
ズＳＬの焦点距離ｌｆにより、 Ｐ＝ｐ／ｆｆ２×ｌｆ………（１） で決定される。このとき ｐ／ｆｆ２＝Ｐ／ｌｆ＝Ｋ………（２） となり、このＫをＫ値とよぶと光束を分割する各々のレ
ンズからなる照明系において全てＫ値が等しいときが均
一照明の状態を表す。そこで、レンズアレイの照明系を
構成する各レンズにおいて少なくとも１つの照明系にお
けるＫ値（＝Ｋ´）が他の照明系のＫ値（＝Ｋ）と異な
る値を有し、 Ｋ´＜Ｋ となるように構成することで、 Ｋ´＝Ｐ´／ｌｆ，Ｋ＝Ｐ／ｌｆ であるので Ｐ´＜Ｐ となり、照明光学系による照明光束を画像表示素子の有
効エリアよりも狭い範囲を照明し、中心部を明るくする
ように設定することができる。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明の実施例１〜３について説明
する。 ［実施例１］ 光学式インテグレーターを構成するあるレンズ系の照明
領域Ｐ´が、他のレンズ系の照明領域Ｐよりも小さいた
めには、式（２）より、 ｆｆ２が同じであるときにはｐ´＜ｐ となればよい。このような条件を満足する実施例を図１
に示す。この図１においても偏光変換素子アレイやダイ
クイックロミラーなどは省略して表している。ここで、
３’が本実施例による光学式インテグレーターであっ
て、レンズアレイ３１’、３２’で構成されている。こ
の構成ではレンズアレイ３１’、３２’の個々のレンズ
は、図２に示すような形状をしており、開口の大きさが
異なるレンズを組み合わせたレンズアレイとなってい
る。
する。 ［実施例１］ 光学式インテグレーターを構成するあるレンズ系の照明
領域Ｐ´が、他のレンズ系の照明領域Ｐよりも小さいた
めには、式（２）より、 ｆｆ２が同じであるときにはｐ´＜ｐ となればよい。このような条件を満足する実施例を図１
に示す。この図１においても偏光変換素子アレイやダイ
クイックロミラーなどは省略して表している。ここで、
３’が本実施例による光学式インテグレーターであっ
て、レンズアレイ３１’、３２’で構成されている。こ
の構成ではレンズアレイ３１’、３２’の個々のレンズ
は、図２に示すような形状をしており、開口の大きさが
異なるレンズを組み合わせたレンズアレイとなってい
る。
【０００９】ここで、レンズの開口の大きさが大きいＡ
の領域のレンズアレイによる照明領域が、画像表示素子
１２上でのＰａであり、また、レンズの開口の大きさが
小さいＢの領域のレンズアレイによる照明領域が画像表
示素子１２上でのＰｂである。これにより画像表示素子
１２の中心部を周辺部よりも明るく照明することができ
る。図１で不図示の偏光変換素子アレイを組み合わせた
構成が図３のようになり、偏光変換素子アレイは、偏光
分離面と反射面のピッチが互いに異なる偏光変換素子４
ａ，４ｂを組み合わせることで構成してある。偏光変換
素子アレイは、インテグレーター３’からの無偏光の照
明光束を、特定の偏光方向へ偏光した偏光光に変換する
ことが実現できる。
の領域のレンズアレイによる照明領域が、画像表示素子
１２上でのＰａであり、また、レンズの開口の大きさが
小さいＢの領域のレンズアレイによる照明領域が画像表
示素子１２上でのＰｂである。これにより画像表示素子
１２の中心部を周辺部よりも明るく照明することができ
る。図１で不図示の偏光変換素子アレイを組み合わせた
構成が図３のようになり、偏光変換素子アレイは、偏光
分離面と反射面のピッチが互いに異なる偏光変換素子４
ａ，４ｂを組み合わせることで構成してある。偏光変換
素子アレイは、インテグレーター３’からの無偏光の照
明光束を、特定の偏光方向へ偏光した偏光光に変換する
ことが実現できる。
【００１０】［実施例２］
つぎに、本発明の実施例２について説明する。光学式イ
ンテグレーターを構成するあるレンズ系の照明領域Ｐ´
が他のレンズ系の照明領域Ｐよりも小さくなる別の条件
は、 ｐが同じであるときにはｆｆ２´´＜ｆｆ２ となればよい。図４にこのような、条件を満足するため
の実施例２の構成を示す。ここで、３´´が本実施例に
よる光学式インテグレーターであり、レンズアレイ３１
´´ａ，３１´´ｂと３２´´で構成されている。この
構成では、レンズアレイ３２´´はＡの領域のレンズア
レイの焦点距離とＢの領域のレンズアレイの焦点距離が
異なるように各レンズが形成されている。レンズアレイ
３１´´ａ，３１´´ｂの個々の開口の大きさはすべて
同じ大きさとされているが、これらレンズアレイ３１´
´ａ，３１´´ｂは、レンズアレイ３２´´の各レンズ
アレイの焦点距離に応じて異なる位置に分離して配置さ
れている。ここで焦点距離が短いＡの領域のレンズアレ
イによる照明領域が、画像表示素子１２上でのＰａであ
り、また、焦点距離が長いＢの領域のレンズアレイによ
る照明領域が、画像表示素子１２上でのＰｂである。
ンテグレーターを構成するあるレンズ系の照明領域Ｐ´
が他のレンズ系の照明領域Ｐよりも小さくなる別の条件
は、 ｐが同じであるときにはｆｆ２´´＜ｆｆ２ となればよい。図４にこのような、条件を満足するため
の実施例２の構成を示す。ここで、３´´が本実施例に
よる光学式インテグレーターであり、レンズアレイ３１
´´ａ，３１´´ｂと３２´´で構成されている。この
構成では、レンズアレイ３２´´はＡの領域のレンズア
レイの焦点距離とＢの領域のレンズアレイの焦点距離が
異なるように各レンズが形成されている。レンズアレイ
３１´´ａ，３１´´ｂの個々の開口の大きさはすべて
同じ大きさとされているが、これらレンズアレイ３１´
´ａ，３１´´ｂは、レンズアレイ３２´´の各レンズ
アレイの焦点距離に応じて異なる位置に分離して配置さ
れている。ここで焦点距離が短いＡの領域のレンズアレ
イによる照明領域が、画像表示素子１２上でのＰａであ
り、また、焦点距離が長いＢの領域のレンズアレイによ
る照明領域が、画像表示素子１２上でのＰｂである。
【００１１】この構成により、画像表示素子の中心部を
周辺部よりも明るく照明することができる。図４で不図
示の偏光変換素子アレイは従来例の構成と同様な構成で
よい。実施例１、２においては、光学式インテグレータ
ーのパラメーターとなるｐとｆｆ２の一方を一定として
実施例を述べたが、ｐとｆｆ２とともに変えて実施例１
の形態と実施例２の形態を組み合わせた構成でもよい。
また、この実施例２では互いに重なるが、大きさの異な
る照明領域は２種類であったが、これよりも多くの種類
の照明領域（照明光束）を生成するように、図５のよう
に多段階に複数のサブレンズアレイの開口の大きさが互
いに異なるレンズアレイによる構成や、図６のように多
段階に複数のサブレンズアレイの焦点距離が互いに異な
るレンズアレイによる構成としてもよい。
周辺部よりも明るく照明することができる。図４で不図
示の偏光変換素子アレイは従来例の構成と同様な構成で
よい。実施例１、２においては、光学式インテグレータ
ーのパラメーターとなるｐとｆｆ２の一方を一定として
実施例を述べたが、ｐとｆｆ２とともに変えて実施例１
の形態と実施例２の形態を組み合わせた構成でもよい。
また、この実施例２では互いに重なるが、大きさの異な
る照明領域は２種類であったが、これよりも多くの種類
の照明領域（照明光束）を生成するように、図５のよう
に多段階に複数のサブレンズアレイの開口の大きさが互
いに異なるレンズアレイによる構成や、図６のように多
段階に複数のサブレンズアレイの焦点距離が互いに異な
るレンズアレイによる構成としてもよい。
【００１２】［実施例３］
つぎに、本発明の実施例３について説明する。本実施例
は、実施例２と同様に複数のレンズアレイの焦点距離ｆ
ｆ２が互いに異なるように設定した、レンズアレイを３
枚使用した光学式インテグレーターを用いるものであ
る。この構成を図７に示す。３´´´が本実施例の光学
式インテグレーターで、レンズアレイ３１´´´とレン
ズアレイ３２´´´とで構成されており、さらにレンズ
アレイ３２´´´は負の屈折力を有するレンズからなる
レンズアレイ３２１´´´と正の屈折力を有するレンズ
からなるレンズアレイ３２２´´´とで構成されており
レンズアレイ３２２´´´と３２１´´´の合成焦点距
離は正となっている。ここで、レンズアレイ３２´´´
においてレンズアレイ３２１´´´と３２２´´´のそ
れぞれ対応するレンズからなるレンズ系において、少な
くとも２つのレンズ系の合成の焦点距離が異なるように
各レンズアレイの個々のレンズの焦点距離の組み合わせ
を変えてある。
は、実施例２と同様に複数のレンズアレイの焦点距離ｆ
ｆ２が互いに異なるように設定した、レンズアレイを３
枚使用した光学式インテグレーターを用いるものであ
る。この構成を図７に示す。３´´´が本実施例の光学
式インテグレーターで、レンズアレイ３１´´´とレン
ズアレイ３２´´´とで構成されており、さらにレンズ
アレイ３２´´´は負の屈折力を有するレンズからなる
レンズアレイ３２１´´´と正の屈折力を有するレンズ
からなるレンズアレイ３２２´´´とで構成されており
レンズアレイ３２２´´´と３２１´´´の合成焦点距
離は正となっている。ここで、レンズアレイ３２´´´
においてレンズアレイ３２１´´´と３２２´´´のそ
れぞれ対応するレンズからなるレンズ系において、少な
くとも２つのレンズ系の合成の焦点距離が異なるように
各レンズアレイの個々のレンズの焦点距離の組み合わせ
を変えてある。
【００１３】図８に互いに異なる焦点距離を有する複数
のレンズの配置例を示す。各セルがレンズアレイを表し
ており、無印のセルのレンズによるレンズアレイ３２´
´´の焦点距離（レンズアレイ３２１´´´と３２２´
´´の合成の焦点距離）をｆｆ２、ａ，ｂ，ｃの印を付
けたセルのレンズアレイ３２´´´の焦点距離をｆｆ２
ａ，ｆｆ２ｂ，ｆｆ２ｃとすると、 ｆｆ２＜ｆｆ２ａ＜ｆｆ２ｂ＜ｆｆ２ｃ となっており、多段階の焦点距離の組み合わせとなって
いる。このとき最も長い合成焦点距離ｆｆ２ｍａｘと最
も短い合成焦点距離ｆｆ２ｍｉｎの比は１．２＜ｆｆ２
ｍａｘ／ｆｆ２ｍｉｎ＜２の条件を満足することが望ま
しく、この条件の範囲よりも小さいと中心部に効率よく
照明光を集めることができず、この条件の範囲よりも大
きいと照明系を構成するレンズの曲率が小くなりすぎて
レンズアレイの製造が困難になってしまう。
のレンズの配置例を示す。各セルがレンズアレイを表し
ており、無印のセルのレンズによるレンズアレイ３２´
´´の焦点距離（レンズアレイ３２１´´´と３２２´
´´の合成の焦点距離）をｆｆ２、ａ，ｂ，ｃの印を付
けたセルのレンズアレイ３２´´´の焦点距離をｆｆ２
ａ，ｆｆ２ｂ，ｆｆ２ｃとすると、 ｆｆ２＜ｆｆ２ａ＜ｆｆ２ｂ＜ｆｆ２ｃ となっており、多段階の焦点距離の組み合わせとなって
いる。このとき最も長い合成焦点距離ｆｆ２ｍａｘと最
も短い合成焦点距離ｆｆ２ｍｉｎの比は１．２＜ｆｆ２
ｍａｘ／ｆｆ２ｍｉｎ＜２の条件を満足することが望ま
しく、この条件の範囲よりも小さいと中心部に効率よく
照明光を集めることができず、この条件の範囲よりも大
きいと照明系を構成するレンズの曲率が小くなりすぎて
レンズアレイの製造が困難になってしまう。
【００１４】表１、２に、このような構成としたときの
数値実施例を示す。図９に示すようにｒ１、ｒ２．．．
の順番でレンズアレイ３１´´´、３２１´´´、３２
２´´´の形状を表している。
数値実施例を示す。図９に示すようにｒ１、ｒ２．．．
の順番でレンズアレイ３１´´´、３２１´´´、３２
２´´´の形状を表している。
【００１５】
【表１】
ｒ ｄ ｎ ν
１ ｒ１ ２．５ １．５１６３３ ６４．１
２ 平面 ９．０
３ 平面 ２．５ １．５１６３３ ６４．１
４ ｒ４ １１．６
５ 平面 ２．５ １．５１６３３ ６４．１
６ ｒ６
【００１６】
【表２】
無印 Ａ Ｂ Ｃ
ｒ１ ＋１０．５２ｍｍ ＋１０．３ ＋９．３５ ＋８．８０
ｒ４ ＋７．８９ ＋６．９２ ＋４．６７ ＋３．５５
ｒ６ −１０．５２ −１０．２９ −９．６３ −９．２０
各領域のｒ３〜ｒ６の合成の焦点距離は、
無印： ３７．９ｍｍ
Ａ： ３９．５
Ｂ： ４５．６
Ｃ： ５２．０
であり、最大の焦点距離と最小の焦点距離の比は、
５２．０／３７．９＝１．３７
となる。表３は更に別の数値実施例で、レンズアレイの
レンズの構成は表１に示す例と同じである。
レンズの構成は表１に示す例と同じである。
【００１７】
【表３】
無印 Ａ Ｂ Ｃ
ｒ１ ＋１０．５２ｍｍ ＋１０．３ ＋１０．１５ ＋９．５６
ｒ４ ＋７．８９ ＋６．９２ ＋４．９３ ＋３．７１
ｒ６ −１０．５２ −１０．３ −１０．１５ −９．５６
各領域のｒ３〜ｒ６の合成の焦点距離は、
無印： ３７．９ｍｍ
Ａ： ３９．５
Ｂ： ５８．８
Ｃ： ６７．６
であり、最大の焦点距離と最小の焦点距離の比は、
６７．６／３７．９＝１．７８
となる。この数値例においては、合成の焦点距離が長く
なるにつれて焦点位置をレンズアレイ３１´´´から遠
ざかるように設定し、レンズアレイ３１´´´とレンズ
アレイ３２２´´´の形状が同じになるようにしたもの
である。この例ではレンズアレイ３２´´´の合成した
焦点位置（レンズアレイ３１´´´側）とレンズアレイ
３１´´´の位置の相対関係が図１０のように焦点距離
に応じて異なっている。
なるにつれて焦点位置をレンズアレイ３１´´´から遠
ざかるように設定し、レンズアレイ３１´´´とレンズ
アレイ３２２´´´の形状が同じになるようにしたもの
である。この例ではレンズアレイ３２´´´の合成した
焦点位置（レンズアレイ３１´´´側）とレンズアレイ
３１´´´の位置の相対関係が図１０のように焦点距離
に応じて異なっている。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、インテグレーターを構成するある領域のレンズアレ
イの照明領域が、他の領域のレンズアレイの照明領域よ
りも小さくなるように構成し、前記画像表示素子の有効
範囲よりも狭い範囲を照明するようにすることで、投影
画像の中心の明るさを明るくすることができ、このよう
な投影装置を用いたプレゼンテーションなどにおいてよ
り効果的な情報表示が可能となる。
ば、インテグレーターを構成するある領域のレンズアレ
イの照明領域が、他の領域のレンズアレイの照明領域よ
りも小さくなるように構成し、前記画像表示素子の有効
範囲よりも狭い範囲を照明するようにすることで、投影
画像の中心の明るさを明るくすることができ、このよう
な投影装置を用いたプレゼンテーションなどにおいてよ
り効果的な情報表示が可能となる。
【図１】本発明における実施例１を表す図。
【図２】本発明における実施例１を表す図。
【図３】実施例１における偏光変換素子の構成を示す
図。
図。
【図４】本発明における実施例２の構成を示す図。
【図５】本発明における実施例２の変形例。
【図６】本発明における実施例２の変形例。
【図７】本発明における実施例３の構成を示す図。
【図８】本発明における実施例３の構成を説明する図。
【図９】本発明における実施例３の数値実施例を説明す
る図。
る図。
【図１０】本発明における実施例３の数値実施例を説明
する図。
する図。
【図１１】光学式インテグレーターによる照明系の関係
式を説明する図。
式を説明する図。
【図１２】従来例における投射装置の構成を示す図。
【図１３】図１２の光学式インテグレーターによる照明
の様子を説明する図。
の様子を説明する図。
１：光源
２：放物鏡
３：インテグレーター
３１，３２：レンズアレイ
４：偏光変換素子
５：集光レンズ
６Ｒ，６Ｇ，６Ｂ：ＲＧＢ画像表示素子
７，８：ダイクロミラー
９：リレー系
１０，１１：ミラー
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ：コンデンサーレンズ
１３：色合成プリズム
１４：投射レンズ
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−222581（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−54369（ＪＰ，Ａ)
特開2000−292740（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−20399（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−159969（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−54279（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−249075（ＪＰ，Ａ)
国際公開97／34173（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G03B 21/00 - 21/30
Claims (8)
- 【請求項１】光源からの光で少なくとも２つのレンズア
レイを備える光学式インテグレータを照明し、該インテ
グレーターからの複数の光束を一つ又は複数の画像表示
素子に照射し、該画像表示素子からの画像光を投射光学
系により投射する投射装置であって、前記少なくとも２つのレンズアレイのうち前記画像表示
素子側のレンズアレイにおいて、あるレンズと他のレン
ズとの焦点距離が所定の距離だけ異なり、 前記少なくとも２つのレンズアレイのうち前記光源側の
レンズアレイを、前記所定の距離に応じた距離だけ分離
して配置しており、 前記複数の光束のうちの一部の光束の照明範囲を他の光
束の照明範囲より小さくしたことを特徴とする投射装
置。 - 【請求項２】前記光源側のレンズアレイが、前記画像表
示素子側のレンズアレイの各レンズの前記焦点距離に応
じて、多段階に分離して配置されることを特徴とする請
求項１に記載の投射装置。 - 【請求項３】光源からの光で少なくとも３つのレンズア
レイを備える光学式インテグレータを照明し、該インテ
グレーターからの複数の光束を一つ又は複数の画像表示
素子に照射し、該画像表示素子からの画像光を投射光学
系により投射する投射装置であって、 前記少なくとも３つのレンズアレイのうち前記画像表示
素子側の少なくとも２つのレンズアレイ間の対応するレ
ンズの組み合わせによる合成の焦点距離が、あるレンズ
の組み合わせと別のレンズの組み合わせとで異なるよう
に構成されており、 前記複数の光束のうちの一部の光束の照明範囲を他の光
束の照明範囲より小さくしたことを特徴とする投射装
置。 - 【請求項４】前記一部の光束が実質的に前記画像表示素
子の中央部だけを照明し、前記他の光束が前記画像表示
素子の前記中央部及び周辺部を照明するように構成して
いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
記載の投射装置。 - 【請求項５】前記インテグレーターが、少なくとも２つ
のレンズアレイを備え、前記光源側のレンズアレイの個
々のレンズの大きさをｐ、前記画像表示素子側のレンズ
アレイにおける個々のレンズの焦点距離をｆｆ２とし、 Ｋ＝ｐ／ｆｆ２ で定義されるＫをＫ値とするとき、Ｋ値が互いに異なる
レンズの組み合わせによって前記インテグレーターを構
成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項
に記載の投射装置。 - 【請求項６】前記Ｋ値において、Ｋ値の最大値Ｋｍａｘ
と最小値Ｋｍｉｎの比が １．２＜Ｋｍａｘ／Ｋｍｉｎ＜２ を満足することを特徴とする請求項５に記載の投射装
置。 - 【請求項７】前記Ｋ値の異なるレンズにおいて、該Ｋ値
が多段階に異なるレンズの組み合わせによって構成され
ていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載
の投射装置。 - 【請求項８】前記インテグレーターの光射出側に偏光変
換素子アレイを備え、該偏光変換素子アレイが偏光分離
面と反射面のピッチが互いに異なる複数の素子を組み合
わせて構成されていることを特徴とする請求項５乃至７
のいずれか１項に記載の投射装置。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP30561899A JP3392084B2 (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 投射装置 |
| US09/696,857 US6637892B1 (en) | 1999-10-27 | 2000-10-26 | Projection apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30561899A JP3392084B2 (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 投射装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001125193A JP2001125193A (ja) | 2001-05-11 |
| JP3392084B2 true JP3392084B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=17947316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30561899A Expired - Fee Related JP3392084B2 (ja) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | 投射装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3392084B2 (ja) |
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| JP2001350426A (ja) * | 2000-06-08 | 2001-12-21 | Canon Inc | 画像表示装置、画像表示システム及び照明系 |
| US7036941B2 (en) * | 2003-01-14 | 2006-05-02 | Seiko Epson Corporation | Illumination optical device and projector |
| JP4464118B2 (ja) * | 2003-12-10 | 2010-05-19 | キヤノン株式会社 | 照明光学系及びそれを有する画像表示装置 |
| JP5106849B2 (ja) * | 2004-05-28 | 2012-12-26 | 株式会社トリマティス | 偏光可変素子を用いた光デバイス |
| US7604355B1 (en) * | 2004-12-13 | 2009-10-20 | PhotonEdge Inc. | Systems and methods for handheld projection displays |
| JP4904741B2 (ja) * | 2005-08-09 | 2012-03-28 | 株式会社日立製作所 | 投射型映像表示装置および遮光方法 |
| JP4932342B2 (ja) | 2006-06-26 | 2012-05-16 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 照明光学系および投写型表示装置 |
| FR2909781A1 (fr) * | 2006-12-07 | 2008-06-13 | Thomson Licensing Sas | Procede d'affichage d'images par projection, a deux etages de modulation, dont l'un de modulation d'ouverture |
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| JP5188612B2 (ja) * | 2011-08-01 | 2013-04-24 | キヤノン株式会社 | レンズアレイ光学系、投射光学ユニット、画像投射装置および画像表示システム |
| JP6078976B2 (ja) * | 2012-04-12 | 2017-02-15 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH09159968A (ja) | 1995-12-08 | 1997-06-20 | Fujitsu General Ltd | 投写型画像表示装置 |
| JPH09222581A (ja) | 1996-02-19 | 1997-08-26 | Sharp Corp | 照明光学装置 |
| JP2000194068A (ja) * | 1998-12-25 | 2000-07-14 | Seiko Epson Corp | 照明光学系および投写型表示装置 |
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2000
- 2000-10-26 US US09/696,857 patent/US6637892B1/en not_active Expired - Fee Related
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