JPH1090791A

JPH1090791A - 光学投影装置

Info

Publication number: JPH1090791A
Application number: JP9162135A
Authority: JP
Inventors: Guenther Dr Derra; デーラギュンター; Holger Dr Moench; メンヒホルガー
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1996-06-22
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1998-04-10
Also published as: DE59709749D1; EP0819966B1; DE19624991A1; EP0819966A3; EP0819966A2; US5997143A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】投影面の中心部をその周辺部より高い光強度
で照明しうる光学投影装置を提供する。【解決手段】第１レンズプレート２の第１グループの
レンズ素子及び第２レンズプレート４の第１グループの
関連するレンズ素子を具え、第１グループのこれらのレ
ンズ素子を通過する光ビームが投影平面７内の投影面上
に集束されるとともにこの投影面を照明し、且つ第１レ
ンズプレートの第２グループのレンズ素子及び第２レン
ズプレートの第２グループの関連するレンズ素子を具
え、第２グループのこれらのレンズ素子を通過する光ビ
ームが投影平面の前方又は後方に位置する平面上に集束
されるとともに投影面の一部分のみを照明するよう構成
されていることを特徴とする光学投影装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源と、該光源と
投影平面との間の光路内に配置された所定数のレンズ素
子を有する第１レンズプレート及び該第１レンズプレー
トと投影平面との間の光路内に配置された所定数のレン
ズ素子を有する第２レンズプレートとを具えるレンズプ
レート集積体とを具え、光源からの光を第１レンズプレ
ートのレンズ素子によりこれらのレンズ素子と関連する
第２レンズプレートのレンズ素子上に結像させ、第２レ
ンズプレートのレンズ素子の光ビームを該第２レンズプ
レートのプリズム配置のレンズ素子により又はコンデン
サレンズにより投影平面上で重畳させる光学投影装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような光学投影装置では、投影平面
内の投影面の極めて均一な照明が、各々所定数のレンズ
素子を有する少なくとも２つのレンズプレートを具える
レンズプレート集積体により達成される。これは、投影
面上の光は極めて均等な強度分布を有すること、即ち特
に投影面の中心部と周辺部の光分布がほぼ同一であるこ
とを意味する。レンズプレート集積体を含むこのような
光学投影装置は、投影平面上又は投影面上の光分布が光
源の位置の小さな変化に全く不感応であるという追加の
利点を有する。更に、この装置は全システムの機械的ト
レランスにも不感応である。また、例えば反射器障害や
電源変動等により発生しうる光源自体の不均一にも不感
応である。更に、投影面を均一な色で照明することがで
きる。

【０００３】このタイプの光学投影装置は、例えば米国
特許第５，４１８，５８３号から既知である。この装置
では、レンズプレート集積体の第２レンズプレートは異
なるサイズの追加のレンズ素子を具える。第２レンズプ
レートの周辺部に配置されるレンズ素子を、第２レンズ
プレートのレンズ素子上の光源像の大きさの相違を考慮
して、中心部に配置されるレンズ素子より僅かに小さく
する。いずれにしても、この装置の目的は、第２レンズ
プレートのレンズ素子を通過する各光ビームを投影平面
上に最大の均一度で結像させるとともにこの光ビームで
この投影平面上の投影面を完全にカバーすることにあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、頭書
に記載したタイプの光学投影装置を、レンズプレート集
積体を具える光学装置の他の利点を維持したまま、投影
面の中心部にその周辺部より高い光強度を与えることが
できるように改善することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、この目的のた
めに、頭書に記載の光学投影装置において、第１レンズ
プレートの第１グループのレンズ素子及び第２レンズプ
レートの第１グループの関連するレンズ素子を具え、第
１グループのこれらのレンズ素子を通過する光ビームが
投影平面内の投影面上に集束されるとともにこの投影面
を照明し、且つ第１レンズプレートの第２グループのレ
ンズ素子及び第２レンズプレートの第２グループの関連
するレンズ素子を具え、第２グループのこれらのレンズ
素子を通過する光ビームが投影平面の前方又は後方に位
置する平面上に集束されるとともに投影面の一部分のみ
を照明するよう構成されていることを特徴とする。

【０００６】第１グループのレンズ素子を第１レンズプ
レート上にも第２レンズプレート上にも設ける。第１レ
ンズプレート上の第１グループの各レンズ素子と第２レ
ンズプレート上の第１グループの１つのレンズ素子と関
連する。光源が第１レンズプレートの第１グループのレ
ンズ素子により第２レンズプレートの第１グループのレ
ンズ素子上に結像される。第２レンズプレートの第１グ
ループのこれらのレンズ素子を通過した光ビームはこれ
らのレンズ素子のプリズム配置により又はコンデンサレ
ンズにより投影平面内の投影面上に重畳される。第１レ
ンズプレートの第１グループ及び第２レンズプレートの
第１グループのレンズ素子は他の光学部分とともに、そ
れらの通過光ビームが投影面上に収束されるように実現
する。これは、これらの光ビームが投影面上で常に同一
の大きさを有し、投影面を完全に照明し、且つ互いに完
全に重畳することを意味する。

【０００７】更に、第２グループと関連するレンズ素子
を第１レンズプレート上にも第２レンズプレート上も設
ける。これらのレンズ素子も個々に互いに関連し、光ビ
ームを投影面上に投影する。しかし、第２グループのレ
ンズ素子を通過した光ビームは投影面上に収束されな
い。その代わりに、これらの光ビームは投影平面の前方
又は後方に位置する平面上に収束される。これは、これ
らの光ビームが投影平面上に焦点外れで収束されること
を意味する。投影平面における光ビームのこのデフォー
カシングは、特に光ビームの境界光線が投影平面に焦点
外れで結像されることにより認識することができる。更
に、この装置は、第２グループと関連するレンズ素子を
通過した光ビームが投影平面内の投影面の一部分のみを
照明するように実現する。換言すれば、デフォーカス像
が、中心部に最大強度を有し、周辺部に向かうにつれて
強度が減少するが鮮明な境界が認識し得ない局部依存強
度分布を投影平面上に発生する。

【０００８】これは、例えば周辺部よりも中心部を強く
照明する可能性をもたらす。更に、投影面上に任意の強
度分布を実現することができる。第２グループのレンズ
素子を通過した光ビームのデフォーカス像のために、こ
れらの光ビームの境界光線も投影面上に焦点外れで結像
されるため、それらの境界は視覚的にめだたなくなる。
これは、これらの光ビームが投影面を部分的にのみ照明
し、それらの境界が認識し得なくなるために重要であ
る。

【０００９】この装置は、第１及び第２レンズプレート
上の第２グループのレンズ素子の数及び具体化を選択す
ることによりディスプレイ上の光強度を所望の如く分布
させることを可能にする。このような装置の他の利点、
即ちカラー均一照明、光源の不均一に無関係の光分布、
及び光源の位置の変化に不感応な光分布は維持される。

【００１０】本発明の一実施例では、第１レンズプレー
ト及び第２レンズプレートの第２グループのレンズ素子
を通過する光ビームにより照明される投影面部分は投影
面の中心部にあることを特徴とする。

【００１１】この装置は、第２グループのレンズ素子を
通過した光ビームが投影面の中心部を部分的に照明する
ように実現するのが好ましい。この場合、この中心部に
高い照明強度が得られる。これは、投影面の中心部に達
成される強度がこのような装置の販売において重要な基
準となるので、多くの場合望まれる。投影面の周辺に向
かうにつれて減少する強度は多くの場合あまりめだたな
い。その理由は、例えばこのような光学投影装置が使用
されるビデオフィルムは多くの場合暗い場所で表示され
るため、光強度のある程度の減少は許容され、暗い室内
では周辺部の光強度減少は望ましいこともありうる。

【００１２】本発明の他の実施例では、第１及び第２グ
ループのレンズ素子が投影面と同一のアスペクト比を有
することを特徴とする。この構成によれば、第１及び第
２レンズプレート上の第２グループのレンズ素子を通過
した光ビームにより照明される投影面部分が投影面と同
一のアスペクト比を有するものとなる。この場合、例え
ば縁方向への光強度の均等な減少が全ての辺で得られ
る。これらの照明投影面部分が同一のアスペクト比を有
する場合には、これらの照明部分は視覚的にあまりめだ
たなくなる。

【００１３】本発明の他の実施例では、第１レンズプレ
ートの第２グループのレンズ素子が第１レンズプレート
の第１グループのレンズ素子より小さいことを特徴とす
る。

【００１４】第１レンズプレート上の第２グループのレ
ンズ素子をこのレンズプレート上の第１グループのレン
ズ素子より小さく実現することにより、第２グループの
レンズ素子を通過した光ビームを第１グループのレンズ
素子を通過した光ビームより小さいサイズで投影面上に
結像させるという所望の効果を簡単に達成することがで
きる。第２グループのレンズ素子を通過した光ビームの
追加のデフォーカシング要件は、追加の手段、例えば第
２レンズプレートの第２グループの関連するレンズ素子
又はコンデンサレンズの対応する実現により達成する必
要がある。

【００１５】本発明の他の実施例では、第１レンズプレ
ート上の第２グループのレンズ素子の少なくともいくつ
かは周辺部に配置されていることを特徴とする。

【００１６】光源はどうせ周辺部に小さい光強度を有す
るので、第１レンズプレート上の第２グループのレンズ
素子は周辺部に配置するのが好ましい。この場合、中心
部の高い光強度を、第１グループのレンズ素子を通過し
投影面を完全に照明する光ビームのために使用すること
ができる。第２グループのレンズ素子を通過し投影面の
一部分のみを照明する光ビームは小さい強度を有するも
のとしうるので、第１レンズプレート上のこのグループ
に関連するレンズ素子は周辺部に配置するのが有利であ
る。

【００１７】本発明の他の実施例では、第１レンズプレ
ート上の第１グループのレンズ素子及び第２レンズプレ
ート上の関連するレンズ素子は、第１レンズプレート上
の第２グループのレンズ素子及び第２レンズプレート上
の関連するレンズ素子と異なる相互距離を有することを
特徴とする。

【００１８】このような装置では、第１及び第２レンズ
プレート上の第１グループのレンズ素子は、これらのレ
ンズ素子が投影平面上にシャープに結像するとともに投
影平面内の投影面を完全に照明するように配置するのが
有利である。しかし、両レンズプレート上の第２グルー
プのレンズ素子は第１グループのレンズ素子とは異なる
相互距離を有し、その結果としてこれらのレンズ素子を
通過した光ビームは投影平面内の投影面を完全に照明す
ることはできないとともに、これらの光ビームは投影平
面の前方又は後方に位置する平面に収束し、投影平面に
収束しない。従って、２つの所望の効果が２つのグルー
プのレンズ素子間の距離の相違により達成される。

【００１９】本発明の他の実施例では、これらの効果を
達成するために、第２レンズプレートと投影平面との間
の光通路内に補正レンズを具え、この補正レンズが第１
グループのレンズ素子から到来し、この補正レンズを通
過する光ビームを投影平面に収束するとともに投影面を
完全に照明するように変化させ、第２グループのレンズ
素子から到来し、この補正レンズを通過しない光ビーム
は投影平面の前方又は後方に位置する平面に収束すると
ともに投影面を部分的のみ照明するよう構成されている
ことを特徴とする。

【００２０】このような補正レンズは光通路の中心部に
配置するのが有利である。従って、この装置は、レンズ
プレートの中心部に配置された第１グループのレンズ素
子を通過した光ビームがこの補正レンズも通過するよう
に実現するのが好ましい。この場合、この装置は、補正
レンズを通過したこれらの光ビームが投影平面にシャー
プに結像するように実現される。しかし、第２グループ
のレンズ素子を通過した光ビームは補正レンズにより補
正されず、従って投影平面に焦点外れで結像され、投影
面を完全には照明しない。

【００２１】原理的には逆に構成することもでき、即ち
第２グループのレンズ素子を通過した光ビームが補正レ
ンズを通り、これらの光ビームが投影平面に焦点外れで
収束するとともに投影面の一部分のみを照明するように
構成することもできる。

【００２２】本発明の他の実施例では、異なる偏光面内
の入射光線に対し異なる光路長を有する偏光ビームスプ
リッタが光通路内に配置され、該ビームスプリッタが入
射光を第２レンズプレート上の第１グループのレンズ素
子に送出する光ビームと、第２レンズプレート上の第２
グループのレンズ素子に送出する光ビームとに分割する
ことをを特徴とする。

【００２３】このような偏光ビームスプリッタは入射光
線をビームスプリッタ内を異なる光路に沿って案内す
る。その規準は光ビームの偏光方向である。光を偏光方
向に応じてビームスプリッタ内の異なる長さの光路に沿
って案内することができる。本発明では、このようなビ
ームスプリッタを用いて入射光ビームを異なる偏光面を
有する２つの大きな光ビームに分割することができる。
一方の光ビームは第１グループのレンズ素子に送り、他
方の光ビームは第２グループのレンズ素子に送る。この
ように偏光ビームスプリッタを光通路内に配置すると、
第１グループのレンズ素子を通過する光ビームに対する
光学的関係が第２グループのレンズ素子を通過する光ビ
ームに対する光学的関係と相違する。これらの相違する
光学的関係を利用して、一方では、第１グループのレン
ズ素子を通過した光ビームを投影面にシャープに収束さ
せるとともにこの面を完全に照明し、他方では第２グル
ープのレンズ素子を通過した光ビームを投影平面に焦点
外れで収束させるとともに投影面の一部分のみを照明す
るようにできる。

【００２４】これらの可能な変形例の全てに対し、本発
明の他の実施例では、レンズプレートのレンズ素子の約
２０〜５０％が第２グループに属するものであることを
特徴とする。

【００２５】本発明の他の実施例では、このような光学
投影装置はビデオプロジェクタに有利に使用することが
できる。このビデオプロジェクタは、投影面が画像信号
に応じて組合せどうされるＬＣＤ素子として実現され、
少なくとも投影対物系及び画素投影スクリーンがＬＣＤ
素子の背後の光通路内に配置されていることを特徴とす
る。本発明光学投影装置の特性はこのようなビデオプロ
ジェクタに特に有用であり、これは、ビデオプロジェク
タは投影面の中心部に高い光強度を達成することができ
るためである。

【００２６】本発明のこれらの特徴及び他の特徴は以下
に記載する本発明の実施例の説明から一層明らかにな
る。

【００２７】図１はレンズプレート集積体を含む光学投
影装置を線図的に示す。この装置は光源１を具え、その
光が個々のレンズ素子３を具える第１レンズプレート２
に入射する。第１レンズプレート２の背後の光通路内に
レンズ素子５を具える第２レンズプレート４を具える。
コンデンサレンズ６が第２レンズプレート４に配置され
る。投影平面７が第２レンズプレート４の背後の光通路
内に位置する。

【００２８】第１レンズプレート２及び第２レンズプレ
ート４は一緒にレンズプレート集積体８を構成する。光
源１から放射された光は第１レンズプレート２のレンズ
素子３により第２レンズプレート４の関連するレンズ素
子５上に結像される。一般に、第１レンズプレート２の
各レンズ素子３は第２レンズプレート４のレンズ素子５
と正確に関連する。この場合、第２レンズプレート４の
レンズ素子５を通過する光ビームはこの第２レンズプレ
ート４のプリズム配置（図示せず）のレンズ素子５によ
り、又は図１に示すコンデンサレンズ６により集中さ
れ、投影平面７上で互いに重畳される。

【００２９】この場合、次の結像方程式：１／ｆ＝１／ｄ₁＋１／ｄ₂ が成立し、ここでｆは第２レンズプレート４のレンズ素
子５及びコンデンサレンズ６の総合焦点距離、ｄ₁は２
つのレンズプレート間の距離、及びｄ₂はコンデンサレ
ンズ６を含む第２レンズプレート４と投影平面７との間
の距離である。

【００３０】この方程式を満足する場合、レンズプレー
ト集積体を通過した光ビームは投影平面７上にシャープ
に結像される。この場合、この装置のこの構成では、投
影面が完全に照明される。

【００３１】図１に示す装置の投影平面７内に存在する
このような投影面９を図２に例示する。この投影面９は
幅ｂ及び高さｈを有し、この投影面は従来の光学投影装
置では個々のレンズ素子を通過する全ての光ビームを投
影平面７に存在する投影面９に収束させる対応するレン
ズプレート集積体により完全に照明される。第１レンズ
プレート上のレンズ素子は投影面と同一のアスペクト比
を有する。

【００３２】本発明はこれらの光学的関係又は光学比を
幾つかのレンズ素子に与える。第１グループのレンズ素
子を設け、これらのレンズ素子にこれらの光学的関係を
満足させる。しかし、第２グループのレンズ素子を両レ
ンズプレートに設け、このグループのレンズ素子はこれ
らのレンズ素子を通過する光ビームを投影平面７上に収
束せず、これらの光ビームは投影面９を部分的に照明す
るのみとする。本発明による光学投影装置の４つの実施
例を図３〜図６を参照して以下に説明する。

【００３３】

【発明の実施の形態】図３は本発明光学投影装置の第１
の実施例の第１レンズプレートを示す。本例装置は図１
の装置にほぼ類似するが、図１の第１レンズプレートの
代わりに図３に示すレンズプレート１１を具える。

【００３４】周辺部に配置されたレンズ素子１３より大
形のレンズ素子１２が図３に示すレンズプレート１１の
中心部に配置されている。中心部に配置された大きいレ
ンズ素子１２は第１グループのレンズ素子と関連する。
投影平面上に収束され、この平面を完全に照明する光ビ
ームがこれらのレンズ素子及び第２レンズプレート（図
示せず）上の第１グループの対応するレンズ素子を通過
する。極めて簡単な例では、第２レンズプレートを第１
レンズプレートと同一にすることができる。

【００３５】例えば図２の投影面９の一部分のみを照明
する光ビームは第１レンズプレート１１の周辺部に配置
された第２グループのレンズ素子１３及び第２レンズプ
レート上の第２グループの関連するレンズ素子を通過す
る。図１に示す装置に関するかぎり、このことは、これ
らの光ビームが投影平面７上に収束されないことも意味
する。その代わりに、これらの光ビームはこの平面７の
前方又は後方に位置する平面に収束されるため、これら
の光ビームは投影平面７及び図２の関連する投影面９上
に焦点外れで結像される。

【００３６】この装置は、例えば、第１レンズプレート
１１の第２グループのレンズ素子１３及び第２レンズプ
レートの第２グループの関連するレンズ素子がなるべく
図２に示す投影面９の中心部に結像するように実現する
こともできる。この場合にも中心部に高い光強度が得ら
れる。

【００３７】図４は、例えば図１の装置のレンズプレー
ト２及び４の代わりに使用しうる第１レンズプレート２
１及び第２レンズプレート２２を示す。本発明のこの第
２の実施例では、レンズプレート２１及び２２は、第１
及び第２グループのそれぞれのレンズ素子間の距離が互
いに相違するように実現する。

【００３８】第１グループのレンズ素子２３は第１レン
ズプレート２１の中心部に配置する。第１レンズプレー
ト２１のこれらの第１レンズ素子２３と関連する第２レ
ンズプレート２２の第１レンズ素子２４は第２レンズプ
レート２２上に配置する。第２グループのレンズ素子２
５は第１レンズプレート２１の周辺部に配置する。第２
レンズプレート２２も同様にこのレンズプレートの周辺
部に配置された第２グループに属するレンズ素子２６を
具える。

【００３９】図４に示すレンズプレート２１を図１に示
す第１レンズプレート２の代わりに設け、図４に示すレ
ンズプレート２２を図１に示す第２レンズプレート４の
代わりに設けると、これらのレンズプレートの第１グル
ープのレンズ素子間の距離と第２グループのレンズ素子
間の距離が相違するため、異なる光学効果が達成され、
これによりそれぞれの光ビームを投影平面上に異なるサ
イズ及び異なるフォーカシングで結像することができ
る。

【００４０】図４は、第１グループのレンズ素子、即ち
第１レンズプレート２１上のレンズ素子２３及び第２レ
ンズプレート２２上のレンズ素子２４が、第１レンズプ
レート２１の第２グループのレンズ素子２５及び第２レ
ンズプレート２２の第２グループのレンズ素子２６より
も明らかに小さい相互間隔を有することを示している。

【００４１】この装置は、２つのレンズプレート２１及
び２２の第１レンズ素子２３及び２４を通過した光ビー
ムが図１に示す投影平面７にシャープに収束するととも
に図２に示す投影面９を完全に照明するように実現する
のが有利である。しかし、レンズプレート２１の第２レ
ンズ素子２５とレンズプレート２２の第２レンズ素子２
６との間の大きな間隔のために、これらのレンズ素子を
通過した光ビームは図１に示す投影平面７上に焦点外れ
で結像される。この場合図２に示す投影面９は部分的に
照明されるのみである。尚、本例でも、レンズ素子２５
及び２６を通過した光ビームが主として投影面９の中心
部を照明するようにすることもできる。

【００４２】図５は本発明光学投影装置の第３の実施例
を示す。図５に示す装置は図１に示す装置にほぼ一致す
るが、第２レンズプレート４と投影平面７との間の光路
内に補正レンズ３１が挿入されている。この補正レンズ
３１は、２つのレンズプレート２及び４上に配置された
第１グループのレンズ素子を通過した光ビームが通るよ
うに配置する。第１グループのこれらのレンズ素子（図
５に詳細は図示せず）は、コンデンサレンズ６及び補正
レンズ３１と相まって、これらの素子を通過する光ビー
ムが補正レンズ３１の作用により投影平面７上に収束さ
れ、投映平面７内の投影面９を完全に照明するように実
現する。２つのレンズプレートの第２グループのレンズ
素子を両プレートの第１グループのレンズ素子と同一に
実現することができる利点がある。第２グループのこれ
らのレンズ素子を通過した光ビームは補正レンズ３１を
通過せず、これらの光ビームには異なる光学的関係又は
光学比が適用され、これらの光ビームは投影平面７上に
焦点外れで結像され、投影面９の一部分のみを照明する
ものとなる。

【００４３】原理的に、これらの光学的関係は逆にする
こともでき、この場合には補正レンズ３１を用いて第２
レンズ素子を通過した光ビームを投影平面７上に焦点外
れで結像させることができる。

【００４４】図６は本発明光学投影装置の第４の実施例
を示す。この装置は光源４１も具える。光源４１の背後
の光通路内にコンデンサレンズ４２を配置し、その背後
に第１レンズプレート４３を配置する。第１レンズプレ
ート４３の背後において、光は光通路内の第２レンズプ
レート４５の前に位置する偏光ビームスプリッタ４４に
入射する。第２レンズプレート４５の背後において光は
投影平面４６に入射する。偏光ビームスプリッタはラン
プの光を損失なしで偏光するために使用し、このような
偏光ビームスプリッタは、例えば特許ＷＯ９５／３３２
２２又はＵＳ５，２９５，０１８に記載されれている。

【００４５】この実施例では、第１レンズプレート４３
上及び第２レンズプレート４５上の２つのグループのレ
ンズ素子は同一に実現し、即ち第１レンズプレート４３
上のレンズ素子は、第２レンズプレート上のレンズ素子
と同様に、互いに同一にする。第１グループのレンズ素
子を通過する光ビーム及び第２グループのレンズ素子を
通過する光ビームに対し互いに異なる光学的関係又は光
学比が偏光ビームスプリッタ４４により達成される。

【００４６】このビームスプリッタ４４に入射する第１
偏光面内の光はこのビームスプリッタ内の反射器４７に
より反射され、次いで他の反射器４８により再び反射さ
れるため、この光はこの光分離により第２レンズプレー
ト４５の第２グループのレンズ素子部分に入射する。光
ビームの完全偏光のためにλ／２板を用いてこの光の偏
光面を９０°回転させることができ、このλ／２板は第
２レンズプレートの前又は後の光路内に配置することが
できる。

【００４７】しかし、偏光ビームスプリッタ４４に入射
する第２偏光面内の光は反射器４７により反射されない
で、これらの反射器を通過する。この光は短い光路を経
て第２レンズプレートの第１グループのレンズ素子に入
射する。

【００４８】この場合、第２レンズプレート４５の第２
グループのレンズ素子を通過する光ビームと比較して、
明らかに相違する光学的関係又は光学比が第２レンズプ
レート４５の第１グループのレンズ素子を通過する光ビ
ームに対し達成される。

【００４９】これらの異なる光学的関係を用いて、第２
レンズプレート４５の第１グループのレンズ素子を通過
した光ビームは投影平面４６にシャープに結像させると
ともにこの投影平面内の投影面（図示せず）を完全に照
明するようにするが、第２レンズプレート４５の第２グ
ループのレンズ素子を通過した光ビームは投影平面４６
に焦点外れで結像させるとともにこの投影平面内の投影
面の一部分のみを照明するようにする。

【００５０】図７は本発明による画像投影装置を有利に
使用しうるビデオプロジェクタを示す。図７は光源５
１、第１レンズプレート５２、第２レンズプレート５３
及びコンデンサレンズ５４を具える。これらの素子は図
３〜図６に示す４つの実施例の一つに従って実施するこ
とができ、図７には詳細は示してない。

【００５１】本発明の任意の実施例に従って、光ビーム
の一部分のみが図７に示す投影平面５５上にシャープに
結像され、投影平面５５内の投影面を完全に照明する。
光ビームの他の部分は投影平面５５に焦点外れで結像さ
れ、投影面を部分的にのみ照明する。

【００５２】図７のビデオプロジェクタでは、この投影
平面内の投影面がＬＣＤ（液晶ディスプレイ）素子で実
現される。このＬＣＤ素子５５に入射する光はＬＣＤの
個々の画素を駆動する画像信号に応じて変調され（図示
せず）、投影対物レンズ系５６によりＬＣＤ素子５５の
背後の投影スクリーン５７に結像される。

【００５３】このようなビデオプロジェクタに対して
は、ＬＣＤ素子５５の中心部、従って画像投影スクリー
ン５７の中心部の照明をそれらの周辺部より強くするた
めに上述した本発明光学投影装置を有利に使用すること
ができる。この場合高い光強度が中心部に達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】レンズプレート集積体を含む光学投影装置を図
式的に示す。

【図２】図１に示す装置の投影面を図式的に示す。

【図３】本発明光学投影装置の第１の実施例の第レンズ
プレートを示す。

【図４】本発明光学投影装置の第２の実施例の第１及び
第２レンズプレートを示す。

【図５】本発明光学投影装置の第３の実施例を図式的に
示す。

【図６】本発明光学投影装置の第４の実施例を図式的に
示す。

【図７】本発明光学投影装置を含むビデオプロジェクタ
を図式的に示す。

【符号の説明】

１光源２第１レンズプレート４第２レンズプレート６コンデンサレンズ７投影平面８レンズプレート集積体９投影面１１第１レンズプレート１２第１グループのレンズ素子１３第２グループのレンズ素子２１第１レンズプレート２３；２４第１グループのレンズ素子２５；２６第２グループのレンズ素子３１補正レンズ４１光源４２コンデンサレンズ４３第１レンズプレート４４偏光ビームスプリッタ４５第２レンズプレート４６投影平面５１光源５２第１レンズプレート５３第２レンズプレート５４コンデンサレンズ５５投影平面５６投影対物レンズ５７投影スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源(1;41;51) と、該光源(1;41;51) と
投影平面(7;46;55)との間の光路内に配置された所定数
のレンズ素子を有する第１レンズプレート(2;11;21;43;
52) 及び該第１レンズプレート(2;11;21;43;52) と投影
平面(7;46;55) との間の光路内に配置された所定数のレ
ンズ素子を有する第２レンズプレート(4;22;45;53)とを
具えるレンズプレート集積体(8) とを具え、光源(1;41;
51) からの光を第１レンズプレート(2;11;21;43;52) の
レンズ素子によりこれらのレンズ素子と関連する第２レ
ンズプレート(4;22;45;53)のレンズ素子上に結像させ、
第２レンズプレート(4;22;45;53)のレンズ素子の光ビー
ムを該第２レンズプレート(4;22;45;53)のプリズム配置
のレンズ素子により又はコンデンサレンズ(6;42;54) に
より投影平面(7;46;55) 上で重畳させる光学投影装置に
おいて、第１レンズプレート(2;11;21;43;52) の第１グ
ループのレンズ素子(12;23) 及び第２レンズプレート
(4;22;45;53)の第１グループの関連するレンズ素子(24)
を具え、第１グループのこれらのレンズ素子(12;23;24)
を通過する光ビームが投影平面(7;46;55) 内の投影面
(9) に集束されるとともにこの投影面を照明し、且つ第
１レンズプレート(2;11;21;43;52) の第２グループのレ
ンズ素子(13;25) 及び第２レンズプレート(4;22;45;53)
の第２グループの関連するレンズ素子(26)を具え、第２
グループのこれらのレンズ素子(13;25;26)を通過する光
ビームが投影平面(7;46;55) の前方又は後方に位置する
平面に集束されるとともに投影面(9) の一部分のみを照
明するよう構成されていることを特徴とする光学投影装
置。
【請求項２】第１レンズプレート(2;11;21;43;52) 及
び第２レンズプレート(4;22;45;53)の第２グループのレ
ンズ素子(13;25;26)を通過する光ビームにより照明され
る投影面部分は投影面の中心部にあることを特徴とする
請求項１記載の光学投影装置。
【請求項３】第１及び第２グループのレンズ素子(13;
25;26)が投影面と同一のアスペクト比を有することを特
徴とする請求項１又は２記載の光学投影装置。
【請求項４】第１レンズプレート(11)の第２グループ
のレンズ素子(13)が第１レンズプレート(11)の第１グル
ープのレンズ素子(12)より小さいことを特徴とする請求
項１〜３の何れかに記載の光学投影装置。
【請求項５】第１レンズプレート(11)上の第２グルー
プのレンズ素子(13)の少なくともいくつかは周辺部に配
置されていることを特徴とする請求項４記載の光学投影
装置。
【請求項６】第１レンズプレート(21)上の第１グルー
プのレンズ素子(23)及び第２レンズプレート(22)上の関
連するレンズ素子(24)は、第１レンズプレート(21)上の
第２グループのレンズ素子(25)及び第２レンズプレート
(22)上の関連するレンズ素子(26)と異なる相互距離を有
することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光
学投影装置。
【請求項７】第２レンズプレート(4) と投影平面(7)
との間の光通路内に補正レンズ(31)を具え、この補正レ
ンズが第１グループのレンズ素子から到来し、この補正
レンズを通過する光ビームを投影平面(7) に収束すると
ともに投影面(9) を完全に照明するように変化させ、第
２グループのレンズ素子から到来し、この補正レンズを
通過しない光ビームは投影平面(7) の前方又は後方に位
置する平面に収束するとともに投影面(9) を部分的のみ
照明するよう構成されていることを特徴とする請求項１
〜３の何れかに記載の光学投影装置。
【請求項８】異なる偏光面内の入射光線に対し異なる
光路長を有する偏光ビームスプリッタ(44)が光通路内に
配置され、該ビームスプリッタが入射光を第２レンズプ
レート(45)上の第１グループのレンズ素子に送出する光
ビームと、第２レンズプレート(45)上の第２グループの
レンズ素子に送出する光ビームとに分割することをを特
徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光学投影装置。
【請求項９】レンズプレート(2;11;21;43;52;4;22;4
5;53)のレンズ素子の約２０〜５０％が第２グループに
属するものであることを特徴とする請求項１〜８の何れ
かに記載の光学投影装置。
【請求項１０】投影面が画像信号に応じて組合せどう
されるＬＣＤ素子(55)として実現され、少なくとも投影
対物系(56)及び画素投影スクリーン(57)がＬＣＤ素子(5
5)の背後の光通路内に配置されていることを特徴とする
請求項１〜９の何れかに記載の光学投影装置を含むビデ
オプロジェクタ。