(57)【要約】【課題】映像投影装置により画像を投影する場合に、映像投影装置の投射光軸に対して投射画角が大きくなるにつれて、投射光軸領域に対して周辺部領域の照射光強度が減少した。【解決手段】発光した光を集光させる光源部と、前記集光した光を入射面から入射し、導光して射出面から射出するライトパイプと、前記射出した光を映像光へ変換する電気光学素子と、前記映像光を投射する投射レンズ部とを備えた映像投影装置において、前記集光した光は、前記ライトパイプの入射面において前記ライトパイプの光軸からずれるようにした。【選択図】図１
2008046328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光した光を集光させる光源部と、前記集光した光を入射面から入射し、導光して射出面から射出するライトパイプと、前記射出した光を映像光へ変換する電気光学素子と、前記映像光を投射する投射レンズ部とを備えた映像投影装置において、
前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射することを特徴とする映像投影装置。
【請求項２】
前記光源部の光軸は、前記ライトパイプの光軸とは一致せず、前記電気光学素子の光軸とは略一致することを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置。
【請求項３】
前記光源部の光軸は、前記ライトパイプの光軸と平行であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の映像投影装置。
【請求項４】
前記ライトパイプの射出面から射出して前記電気光学素子へ照射される照射光は、前記電気光学素子の光軸に対して非対称な強度分布を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の映像投影装置。
【請求項５】
前記入射面において前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射する前記集光した光のうち、前記ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光が前記ライトパイプ内において奇数回反射されて前記射出面から射出される場合に、前記ライトパイプの射出面における射出光の強度は、前記ライトパイプの光軸を基準として前記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と反対の方向において最大となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像投影装置。
【請求項６】
前記投射レンズ部の光軸に対して上方への投射画角が下方への投射画角よりも大きい場合に、前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸よりも下方にずれた位置において入射することを特徴とする請求項５に記載の映像投影装置。
【請求項７】
前記入射面において前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射する前記集光した光のうち、前記ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光が前記ライトパイプ内において偶数回反射されて前記射出面から射出される場合に、前記ライトパイプの射出面における射出光の強度は、前記ライトパイプの光軸を基準として前記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と同じ方向において最大となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像投影装置。
【請求項８】
前記投射レンズ部の光軸に対して上方への投射画角が下方への投射画角よりも大きい場合に、前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸よりも上方にずれた位置において入射することを特徴とする請求項７に記載の映像投影装置。
【請求項９】
前記投射レンズ部は、前記投射レンズ部の光軸に対して最大投射画角が４５°以上を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の映像投影装置。
【請求項１０】
前記ライトパイプの光軸に対して前記集光した光を入射する入射位置を移動させるための移動手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の映像投影装置。
【請求項１１】
前記移動手段は、前記ライトパイプの光軸に対して垂直方向に移動させるための移動手段であって、一端が前記ライトパイプ又は前記ライトパイプを保持する保持手段に当接し、他端が固定部に回転可能に支持された位置調整用ネジであることを特徴とする請求項１０に記載の映像投影装置。
【請求項１２】
前記移動手段は、前記ライトパイプの光軸に対して垂直方向に移動を可能とするアクチュエータであることを特徴とする請求項１０に記載の映像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子等からなる電気光学素子を内蔵し、投影スクリーン等に映像を投射する映像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示素子やＤＭＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｍａｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）表示素子等からなる電気光学素子を内蔵した映像投影装置が普及している。この種の映像投影装置は持ち運びが手軽であり、机の上等に設置して、机の高さよりも高い斜め上方向の投影スクリーンに向けて映像光を拡大投射して使用される。そのために、映像投影装置の投射レンズの光軸と、投影スクリーンの中央とが一致しない。
【０００３】
図７は、この種の従来公知の映像投影装置１００の概観図である（例えば特許文献１参照）。映像投影装置１００は筐体１０１、走査パネル１０３、投射レンズ部１０２などから構成されている。図８（ａ）は、映像投影装置１００から投影スクリーンに向けて投射される光の経路を説明するための映像投影装置１００のブロック図であり、図８（ｂ）は、レンズ１１４が入射する光について、レンズ１１４上の位置と光強度の関係を表すグラフであり、図８（ｃ）は、投影スクリーン上の位置と光強度の関係を表すグラフである。
【０００４】
図８（ａ）において、光源１１２で発光した光は、リフレクタ１１１により反射されて集光される。集光された光はライトパイプ１１３の入射面に入射し、ライトパイプ１１３において内面反射を繰り返して射出面から射出される。射出された光はレンズ１１４により平行光線となって液晶表示素子１１５に照射される。照射された光は液晶表示素子１１５により映像光に変換され、投射レンズ部１１６により投影スクリーン１１７へ投射される。この場合に、光源１１２とリフレクタ１１１により構成される光源部の光軸１２５と、ライトパイプ１１３の光軸１２６及びレンズ１１４と液晶表示素子１１５の光軸１２７は全て一致している。また、投射レンズ部１１６の光軸１２８は投影スクリーン１１７の中心部と一致しない。投射される映像光は光軸１２８よりも上方に拡大投射される。なお、ライトパイプ１１３の光軸１２６とは、入射した入射光が射出面から均一な光強度分布を持った射出光として射出する場合に、入射光の光軸と一致する軸をいう。
【０００５】
図８（ｂ）のグラフ１１９は、ライトパイプ１１３の射出面から均一な強度分布を有する光が射出した場合のレンズ１１４の縦方向の入射光強度分布を表している。横軸は任意単位の入射光強度を、縦軸１１８はレンズ１１４の縦方向の位置をそれぞれ表す。図８（ｃ）のグラフ１２１は、液晶表示素子１１５を透過状態とし、ライトパイプ１１３の射出面から均一な強度分布を有する射出光が射出した場合に、投影スクリーン１１７の縦方向の入射光強度分布を表している。横軸は任意単位の入射光強度を、縦軸１２０は投影スクリーン１１７の縦方向位置をそれぞれ表す。これにより、レンズ１１４ではレンズ１１４の中心から外周に向けて入射光強度がほぼ均一であるのに対して、投影スクリーン１１７上では、投射レンズ部１１６の光軸１２８から外周に向けて入射光強度は低下する。
【特許文献１】特開２００５−２０８１７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記図８（ｃ）に示されるように、投射レンズ部１１６から投射される映像光の光強度は投射レンズ部１１６の光軸方向が最も強く、外周部に向かって光強度は漸次弱くなる。そのために投影スクリーン１１７上の投影画像は、投射レンズ部１１６の光軸方向である下辺部が明るく上辺部が暗くなり、見づらい表示となってしまう、という課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。
請求項１に係る発明においては、発光した光を集光させる光源部と、前記集光した光を入射面から入射し、導光して射出面から射出するライトパイプと、前記射出した光を映像光へ変換する電気光学素子と、前記映像光を投射する投射レンズ部とを備えた映像投影装置において、前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射することを特徴とする映像投影装置とした。
【０００８】
請求項２に係る発明においては、前記光源部の光軸は、前記ライトパイプの光軸とは一致せず、前記電気光学素子の光軸とは略一致することを特徴とする請求項１に記載の映像投影装置とした。
【０００９】
請求項３に係る発明においては、前記光源部の光軸は、前記ライトパイプの光軸と平行であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の映像投影装置とした。
【００１０】
請求項４に係る発明においては、前記ライトパイプの射出面から射出して前記電気光学素子へ照射される照射光は、前記電気光学素子の光軸に対して非対称な強度分布を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の映像投影装置とした。
【００１１】
請求項５に係る発明においては、前記入射面において前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射する前記集光した光のうち、前記ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光が前記ライトパイプ内において奇数回反射されて前記射出面から射出される場合に、前記ライトパイプの射出面における射出光の強度は、前記ライトパイプの光軸を基準として前記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と反対の方向において最大となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像投影装置とした。
【００１２】
請求項６に係る発明においては、前記投射レンズ部の光軸に対して上方への投射画角が下方への投射画角よりも大きい場合に、前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸よりも下方にずれた位置において入射することを特徴とする請求項５に記載の映像投影装置とした。
【００１３】
請求項７に係る発明においては、前記入射面において前記ライトパイプの光軸からずれた位置において入射する前記集光した光のうち、前記ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光が前記ライトパイプ内において偶数回反射されて前記射出面から射出される場合に、前記ライトパイプの射出面における射出光の強度は、前記ライトパイプの光軸を基準として前記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と同じ方向において最大となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の映像投影装置とした。
【００１４】
請求項８に係る発明においては、前記投射レンズ部の光軸に対して上方への投射画角が下方への投射画角よりも大きい場合に、前記ライトパイプは、前記入射面において前記集光した光を前記ライトパイプの光軸よりも上方にずれた位置において入射することを特徴とする請求項７に記載の映像投影装置とした。
【００１５】
請求項９に係る発明においては、前記投射レンズ部は、前記投射レンズ部の光軸に対して最大投射画角が４５°以上を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の映像投影装置とした。
【００１６】
請求項１０に係る発明においては、前記ライトパイプの光軸に対して前記集光した光を入射する入射位置を移動させるための移動手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の映像投影装置とした。
【００１７】
請求項１１に係る発明においては、前記移動手段は、前記ライトパイプの光軸に対して垂直方向に移動させるための移動手段であって、一端が前記ライトパイプ又は前記ライトパイプを保持する保持手段に当接し、他端が固定部に回転可能に支持された位置調整用ネジであることを特徴とする請求項１０に記載の映像投影装置とした。
【００１８】
請求項１２に係る発明においては、前記移動手段は、前記ライトパイプの光軸に対して垂直方向に移動を可能とするアクチュエータであることを特徴とする請求項１０に記載の映像投影装置とした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の映像投影装置によれば、ライトパイプの入射面に入射する集光された光を、ライトパイプの光軸からずらすことにより、ライトパイプの射出面から射出する射出光は、ライトパイプの光軸近傍よりも光軸からはなれた周辺部のほうが強くなる。これにより、投影スクリーン上に投射された映像は、投射レンズ部の光軸に対して投射画角が小さい投射領域と、投射画角が大きい投射領域との間の光強度差を減少させることができ、投射映像光の明るさの均一性を向上させることができる、という利点を有する。
【００２０】
また、光源部の光軸と電気光学素子の光軸とを略同一とし、ライトパイプの光軸のみずらすようにした。これにより、ライトパイプから射出される射出光の光強度分布を、ライトパイプの位置のみをずらすことにより変化させることが可能となり、光強度分布の調整が容易となる、という利点を有する。
【００２１】
また、光源部の光軸とライトパイプの光軸とを平行とする。これにより、ライトパイプから射出される射出光の光強度分布のみを非対称とすることができ、電気光学素子に照射される照射光の照射方向等の調節が容易になる、という利点を有する。
【００２２】
また、ライトパイプの射出面から射出して電気光学素子へ照射される照射光は、電気光学素子の光軸、即ち電気光学素子の中心部に対して非対称な強度分布を有するようにした。これにより、投射レンズ部の光軸から上方に映像が拡大投射される場合でも、投影スクリーン上において明るさの均一性を向上させた投射映像を得ることができる、という利点を有する。
【００２３】
また、ライトパイプの射出面における射出光の強度分布は、ライトパイプの入射面においてライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光がライトパイプ内において偶数回反射される場合には、ライトパイプの光軸を基準として入射面において入射した方向と反対の方向において最大となり、奇数回反射される場合には、ライトパイプの光軸を基準として入射面において入射した方向と同じ方向において最大となるようにした。これにより、ライトパイプの射出面における射出光に光軸に対して非対称な強度分布を簡便な方法により持たせることができる、という利点を有する。
【００２４】
また、投射レンズ部から投影される映像光が、投射レンズ部の光軸に対して上方に拡大投影される場合に、ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光がライトパイプ内において偶数回反射される場合にはライトパイプの入射面において集光された光をライトパイプの光軸より下方に入射させるように、ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光がライトパイプ内において奇数回反射される場合にはライトパイプの入射面において集光された光をライトパイプの光軸より上方に入射させるようにした。これにより、投影スクリーン上において光強度分布を補償することができ、明るさの均一性を向上させた投射映像を得ることができる、という利点を有する。
【００２５】
また、投射される映像光の投射画角が投射レンズ部の光軸に対して４５°以上の領域では映像光の光強度が著しく低下する。そこで、ライトパイプの光軸からずれた位置で集光された光を入射するようにすることが特に有効となる。
【００２６】
また、ライトパイプの位置を移動させるための移動手段を備えることにより、実際に映像光を投射しながらライトパイプの移動量を調節することができ、利便性が高いという利点を有する。
【００２７】
その他本発明の効果は各実施の形態の説明において説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の実施の形態においては、発光した光を集光させる光源部と、集光された光を入射面から入射して導光し、射出面から光を射出するライトパイプと、ライトパイプから射出した光を映像光へ変換する電気光学素子と、電気光学素子から射出された映像光を投影スクリーン等へ投影するための投射レンズ部を備えている。この場合に、ライトパイプはその入射面において光源部により集光された光をライトパイプの光軸からずれた位置に入射して、投射レンズ部から投影される映像光の不均一な光強度分布を補償するようにした。ここで、電気光学素子としては透過型液晶表示素子を使用することができる。また、液晶表示素子に代えてＤＭＤ表示素子や電気泳動素子、その他の透過型あるいは反射型の表示素子を使用することができる。なお、本実施の形態においては、中実型のライトパイプ及び中空型のライトパイプ又はライトチューブのいずれをも総称してライトパイプと記載している。
【００２９】
また、光源部の光軸と電気光学素子の光軸は略一致させ、ライトパイプの光軸を光源部の光軸と一致しないようする。これにより、光学系を複雑にすることなく投影映像の明るさの均一性を容易に向上させることができる。
【００３０】
また、光源部の光軸とライトパイプの光軸とを平行とする。これにより、ライトパイプから射出される射出光の光強度分布のみを非対称とすることができるので、他の構成要素との間の光軸の調整等を容易に行うことができる。
【００３１】
また、ライトパイプの射出面から射出して電気光学素子へ照射される照射光は、電気光学素子の光軸、即ち電気光学素子の中心部に対して非対称な強度分布を有するようにした。例えば、電気光学素子である液晶表示素子の中心である光軸を基準として、液晶表示素子の上辺付近に照射される光強度が強く、液晶表示素子の下辺に向かって照射される照射光が漸次弱くなるようにする。これは、上記のように、光源部により集光された光をライトパイプの光軸からずれた位置に入射させることにより得ることができる。その結果、投射レンズ部の光軸から上方に映像が拡大投射される場合でも、投影スクリーン上において明るさの均一性を向上させた投射映像を得ることができる。
【００３２】
また、ライトパイプの入射面において光源から集光された光をライトパイプの光軸からずれた位置に入射させるとともに、ライトパイプから光が射出される射出面においてもライトパイプの光軸からずれた位置において射出光の強度が最大となるようにする。この場合に、ライトパイプの光軸に対して最大の角度で入射する光がライトパイプ内において奇数回反射されて射出面から射出される場合には、ライトパイプの光軸を基準として上記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と反対の方向において射出光の強度が最大となるようにする。また、ライトパイプ内において偶数回反射されて射出面から射出される場合には、ライトパイプの光軸を基準として上記ライトパイプの光軸からずれた位置の方向と同じ方向において射出光の強度が最大となるようにする。これにより、ライトパイプの射出面において非対称な光を他の構成要素を付加する必要なく容易に得ることができる。
【００３３】
また、ライトパイプの光軸に対して、光源部の光軸を上方又は下方にずらすことにより、ライトパイプから射出する射出光の強度分布をライトパイプの光軸に対して上方に偏らせることができる。具体的には、ライトパイプ内においてライトパイプの光軸に対して最大角を有する光がライトパイプ内において奇数回反射される場合にはライトパイプへの入射光をライトパイプの光軸に対して下方にずらし、偶数回反射される場合にはライトパイプへの入射光を上方にすらず。これにより、投射レンズ部の光軸に対して上方に偏って拡大投射された映像光の輝度の均一化を図ることができる。特に、投射レンズ部の光軸に対して投射画角が４５°以上を有する場合には、投射される映像光の周辺領域において光強度が低下する。従って、投射レンズ部がこのような投射画角を有する場合に光源部により集光された光をライトパイプの光軸からずらして入射することが特に有効となる。
【００３４】
また、ライトパイプの位置を移動させるためのライトパイプ移動手段を備えている。この移動手段は手動により移動するものでも、また、アクチュエータにより移動するものでであってもよい。
【００３５】
以下、図面を用いて本実施の形態を詳細に説明する。
【００３６】
図１（ａ）は、本実施の形態に係る映像投影装置１から投影スクリーン８に向けて投影される光の経路を説明するための説明図であり、図１（ｂ）は、レンズ５が入射する光の強度をレンズの位置と光強度の関係を表すグラフであり、図１（ｃ）は、投影スクリーン８の位置と光強度の関係を表すグラフである。同一の部分又は同一の機能は同一の符号で示す。
【００３７】
図１（ａ）において、光源３とリフレクタ２により光源部を構成する。光源としては水銀ランプやキセノンランプを使用することができる。光源３から発光された光はリフレクタ２により反射され、ライトパイプ４の入射面２５に集光される。ライトパイプ４としては、中が空洞の四角柱からなり内面に反射膜がコーティングされているものや、ガラス等からなる透明な四角柱からなりその表面に反射膜が形成されているものなどを使用することができる。ライトパイプ４に入射した光は、その内面又は外面に形成された反射膜により繰り返して反射されて伝達し、射出面２６から射出される。射出光はレンズ５により並行光線又は特定のＦ値を有して透過型の液晶表示素子６に照射される。液晶表示素子６は、液晶層を含む多数の画素がマトリクス状に配列しており、画像信号に応じて各画素の透過光量が制御されて、入射光を映像光へ変調する。この変調された映像光が投射レンズ部７により投影スクリーン８に投影されて、画像表示が行われる。
【００３８】
ここで、各部分における光軸について説明する。図２は図１のＡ部を拡大した図である。リフレクタ２から反射された反射光２０は、光源部の光軸１３上でありライトパイプ４の入射面２５上に集光される。この集光点はライトパイプ４の光軸１４から距離ｄ離間している。また、レンズ５の光軸１５と液晶表示素子６の光軸１６、即ち液晶表示素子６の中心部を通る垂線と、光源部の光軸１３とは略一致している。また、液晶表示素子６の光軸１６と投射レンズ部７の光軸１７とは必ずしも一致しない。液晶表示素子６から射出される映像光を投射レンズ部７の光軸１７よりも下部領域又は上部領域から入射する。そして、投射レンズ部７の光軸１７は投影スクリーン８の中心とは一致せず、映像光１８は投射レンズ部７により大きく上方に偏って投影される。
【００３９】
図１（ｂ）のグラフ１０は、レンズ５の位置における射出光の強度分布を表し、横軸が光強度、縦軸がレンズ位置を表す。図１（ｃ）のグラフ１２は、投影スクリーン８における投射光の強度分布を表し、横軸が光強度、縦軸がスクリーン位置を表す。光源部により集光された光をライトパイプ４の入射面２５上の光軸１４から距離ｄの下方へ入射させることにより、射出面２６から射出される射出光を上方部が強く中心より下方部が弱い強度分布を有する射出光とすることができる。その結果、投射レンズ部７から投射された映像光は、グラフ１２に示すように投影スクリーン８上において均一な光強度を持つようにすることができる。投影スクリーン８と投射レンズ部７との距離や投影スクリーン８と投射レンズ部７の光軸１７との角度に応じて、上記距離ｄを適宜設定することにより、最適な強度分布を得ることができる。
【００４０】
なお、透過型の液晶表示素子６に代えて反射型の液晶表示素子やＤＭＤ表示素子を使用する場合には、液晶表示素子６の光軸１６とレンズ５の光軸１５や光源部の光軸１３は一致しなくともよい。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、映像投影装置１を例えば机の上に設置し、その机の高さよりも高い位置に投影スクリーン８を設置した例について説明した。しかし、本発明はこの配置に限定されず、例えば、机の表面上方から机の表面に向けて斜め下方へ投射する場合にも適用することができる。例えば、投射光を机上の−Ｘ方向から＋Ｘ方向に向けて拡大投射する場合には、上記説明における「上方」が＋Ｘ方向となり、上記説明における下方が−Ｘ方向に該当する。即ち、机上の左方向から右方向に向けて映像光を投射する場合には、ライトパイプ４の入射面２５において、光源部から集光された光をライトパイプ４の光軸１４に対して左方向にずらすようにすればよい。
【００４２】
また、上記実施の形態及び図１においては、液晶表示素子６から射出された映像光は投射レンズ部７を通過して正立像として拡大投射される状態を示している。次に、図１の場合とは異なり、投射レンズ部７は倒立像として拡大投射する場合について説明する。
【００４３】
この場合、各部の配置を次のようにすればよい。図１（ａ）において、ライトパイプ４を下方にずらす。従って、リフレクタ２から集光された光をライトパイプ４の光軸１４よりも上方で入射するようにする。すると、ライトパイプ４から射出される光は図１（ｂ）に示した強度分と上下が逆転し、下方の光強度が強く上方の光強度は弱くなる。次に、液晶表示素子６から射出される映像光は、投射レンズ部７の光軸１７より下部の領域に入射するように投射レンズ部７の位置を上方へ移動させる。即ち、液晶表示素子６の光軸１６よりも投射レンズ部７の光軸１７を上部に位置するようにセットする。これにより、投射レンズ部７から射出される映像光は投射レンズ部７の光軸１７より上部に拡大投射される。その結果、液晶表示素子６の下辺部の画像が投影スクリーン８上の上辺部へ投射され、液晶表示素子６の上辺部の画像が投影スクリーン８の下辺部に投射される。各構成要素をこのように配置することにより、投影スクリーン８には均一な光強度の映像が投影されることになる。
【００４４】
以上の説明においては、ライトパイプ４の入射面２５に入射する光の光軸１３がライトパイプ４の光軸１４に対して下方に（又は上方に）ずれている場合は、ライトパイプ４の射出面２６から射出される射出光は光軸１４に対して上方部（又は下方部）の光強度が強く下方部（又は上方部）の光強度が弱くなる場合である。即ち、入射面２５における入射光の強度分布はライトパイプ４の光軸１４に対してほぼ対称な分布をもって射出面２６から射出される場合である。しかし、ライトパイプ４内における光の反射から、常にこのような関係になるとは限らない。
【００４５】
図３は、映像投影装置１の光路をより具体的に表す説明図であり、図３（ａ）は、ライトパイプ４に入射した光のうち、光軸１４に対して最大角を有する光がライトパイプ４内において奇数回反射される場合、図３（ｂ）は、偶数回反射される場合を示す。同一の部分又は同一の機能を有する部分は同一の符号を付した。
【００４６】
図３（ａ）において、ライトパイプ４ａは例えば透明材料からなる四角柱の中実型であり、内部に取り込まれた光はその側面において全反射される。光源部の光軸１３を中心としてリフレクタ２から反射されて集光される反射光２０はライトパイプ４ａの入射面２５の光軸１４より上部の領域に入射する。ライトパイプ４ａ内に入射した光のうち、光軸１４に対して最大角αを有する光は、図３（ａ）に示すように、ライトパイプ４ａの側面において２回反射され、射出面２６の光軸１４より上部から射出される。射出面２６における射出光の強度は、光軸１４より上部の領域において最大となり、光軸１４及び光軸１４から下部の領域になるに従って弱くなる。即ち、射出光の強度は、ライトパイプ１４ａの光軸１４を基準として入射面２５において入射した位置の方向と同じ方向において最大となる。
【００４７】
そして、射出面２６から射出した射出光はレンズ５を介して電気光学素子である液晶表示素子６の有効表示面に照射される。特に図３（ａ）の場合は、液晶表示素子６の下部に照射される光の強度が上部に照射される光の強度よりも大きい。そして、投射レンズ部７の投射レンズ２７により液晶表示素子６により変調された映像光が倒立して投影スクリーン８上に投影される。光強度の大きい液晶表示素子６の下部の映像が投影スクリーン８の上部に投影されるので、光強度が補償されてより均一な明るさの映像を投影することができる。なお、上記実施の形態ではライトパイプ４ａに入射した光の内、光軸１４に対して最大角αを有する光がライトパイプ４ａの側面で２回反射する例であるが、２回以上の偶数回反射する場合も同様となる。また、上記実施の形態においてはライトパイプ４ａとして中実型を用いているが、これを中空型のライトパイプを用いても同様となる。
【００４８】
一方、図３（ｂ）の場合は、ライトパイプ４ｂに入射した光の内、最大角αを有する光が３回反射される場合を示している。光源部の光軸１３を中心としてリフレクタ２から反射されて集光される反射光２０はライトパイプ４ｂの入射面２５の光軸１４より下部の領域に入射する。ライトパイプ４ｂ内に入射した光のうち、光軸１４に対して最大角αを有する光は、図３（ｂ）に示すように、ライトパイプ４ｂの側面において２回反射され、射出面２６の光軸１４より上部から射出される。射出面２６における射出光の強度は、光軸１４より上部の領域において最大となり、光軸１４及び光軸１４から下部の領域になるに従って弱くなる。即ち、射出光の強度は、ライトパイプ１４ｂの光軸１４を基準として入射面２５において入射した位置の方向と反対の方向において最大となる。以降の光路は上記図３（ａ）と同様である。なお、上記の実施の形態ではライトパイプ４ｂに入射した光の内、光軸１４に対して最大角αを有する光がライトパイプ４ｂの側面で３回反射する例であるが、３回以上の奇数回反射する場合も同様となる。また、上記実施の形態においてはライトパイプ４ｂとして中実型を用いているが、これを中空型のライトパイプを用いても同様となる。
【００４９】
図４（ａ）は、一般的な映像投影装置１により映像光を投影スクリーン８上に投影している状態を示す模式図である。投射画像と投射レンズ部７の光軸１７とがなす角度を投射画角θとする。図４（ｂ）は投射画角θと投影スクリーン８上の投影光の強度比率の関係を表すグラフである。グラフ３０は、投影スクリーン８上における投射光の光強度比率を表し、横軸が投射画角θであり、縦軸が投影スクリーン８上における光強度比率である。グラフ３０から明らかなように、投射画角θが４５°を超えると急激に光強度比率が低下する。従って、図１に示す、リフレクタ２により集光され光をライトパイプ４の光軸１４の位置からずらす本実施の形態において、投射画角θが４５°以上を有する投射レンズ部７の場合により有効であることが理解できる。
【００５０】
図５は、映像投影装置１の内部に装着されているライトパイプ４の保持機構を示す模式的断面図である。ライトパイプ４は筐体の上板４０と底板４４との間に保持されている。ライトパイプ４は上側支持材４２と下側支持材４３により保持されている。そして、上側支持材４２と上板４０との間に２つのばね４１を設けてライトパイプ４を下方へ押圧し、下側支持材４３と筐体の底板４４との間にライトパイプ４の位置を調節するための調整用ネジ４５を設けてライトパイプ４を保持している。使用時に映像を投影スクリーン８に投射し、必要に応じて調整用ネジ４５によりライトパイプ４の位置を調節すればよい。
【００５１】
なお、光源部や液晶表示素子６、投射レンズ部７は固定しておき、光源部の光軸１３に対してライトパイプ４のみを移動させる例について説明したが、これに限定されるものではなく、ライトパイプ４の光軸１４に対して、光源部の光軸１３のみを移動させるようにしてもよいし、ライトパイプ４とともにレンズ５、液晶表示素子６、投射レンズ部７を移動させるようにしてもよい。要は、ライトパイプ４の入射面２５における光軸１４に対して、リフレクタ２により集光された集光点の位置をずらすようにすればよい。
【００５２】
図６は、図５において示したライトパイプ４を保持する保持機構の変形例を示す模式的断面図である。筐体の上板４０には上部ガイド４６が設置され、底板４４には下部ガイド４７が設置されている。また、ライトパイプ４は、その入射面２５及び射出面２６の両側面近傍に支持材４８が取り付けられている。ライトパイプ４は、筐体の上板４０との間に設けたばね４１により下方に押圧され、筐体の底板４４との間に設けた調整用ネジ４５により保持されている。調整用ネジ４５を回転させることにより、上部ガイド４６及び下部ガイド４７にガイドされて垂直方向に移動調整することができる。
【００５３】
なお、ライトパイプ４の移動機構は上記の例に限定されず、調整用ネジ４５を筐体内に設けたモータ等のアクチュエータにより回転させて調整するようにしてもよい。例えば、ライトパイプ４の下部に下側支持材を設け、この支持材にネジを切ったボルトを固定する。更に、内周に上記ボルトを挿入して上下移動を可能にするためのネジを切り、外周にオームギアを構成して回転自在にして筐体に取り付ける。このオームギアをモータにより回転させて、ライトパイプ４を上下移動させる。筐体の操作パネルにモータの制御スイッチを設けて、ライトパイプ４の位置を外部から制御するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る映像投影装置の模式的ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るライトパイプの光軸と光源部の光軸との関係を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る映像投影装置１の光路をより具体的に表す説明図である。
【図４】一般的な映像投影装置により映像を投射している状態を示す概観図、及び、投射画角と光強度比率を表すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態に係るライトパイプの支持機構を表す概観図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るライトパイプの支持機構を表す概観図である。
【図７】従来公知の映像投影装置の概観図である。
【図８】従来公知の映像投影装置の模式的ブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  映像投影装置
２  リフレクタ
３  光源
４  ライトパイプ
５  レンズ
６  液晶表示素子
７  投射レンズ部
８  投影スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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