(57)【要約】【課題】  簡単な構成にて照明光路を折り曲げる。【解決手段】  ロッドインテグレータ３６は、その軸方向が光源２２からの照明光照射方向に対して所定角度傾くように配置される。光入射面４０は、ロッドインテグレータ３６の軸方向に対して傾いた斜面にて構成され、入射した光をロッドインテグレータ３６の軸方向に屈折させる。光出射面４２は、光入射面４０と平行に形成され、出射する光を光源２２からの照明光照射方向と平行な方向に屈折させる。光源２２からの照明光が、光入射面４０及び光出射面４２にて屈折することにより、照明光路３０が折り曲げられる。これにより、構成部材が増加せず、コストを抑えることができる。【選択図】        図３
2005208174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を照射する光源と、前記光源からの照明光を変調して画像光を生成する画像生成部と、前記光源から前記画像生成部へ向かう照明光の照明光路上に、軸方向が前記照明光路と平行になるように配置され、前記光源側の端部に形成された光入射面から入射した照明光を均斉化して、前記画像生成部側の端部に形成された光出射面から出射するロッドインテグレータとを備えた投映型画像表示装置において、
前記光入射面、前記光出射面のうち少なくとも一方を、前記ロッドインテグレータの軸方向に対して傾いた斜面にて構成し、
前記斜面を通過する照明光を屈折させて、前記照明光路を折り曲げることを特徴とする投映型画像表示装置。
【請求項２】
前記光入射面と前記光出射面とを平行に形成して、前記照明光路を平行にずらすことを特徴とする請求項１記載の投映型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光を照射する光源と、前記光源からの照明光を変調して画像光を生成する画像生成部と、前記光源から前記画像生成部へ向かう照明光の照明光路上に、軸方向が前記照明光路と平行になるように配置され、前記光源側の端部に形成された光入射面から入射した照明光を均斉化して、前記画像生成部側の端部に形成された光出射面から出射するロッドインテグレータとを備えた投映型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投映型画像表示装置として、液晶素子やＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などの画像生成部を備えたプロジェクタが知られている。画像生成部は、光源から照射された照明光を変調して画像光を生成する。そして、生成された画像光は、投映光学系によってスクリーン上に投映される。
【０００３】
光源からの照明光には照度ムラがあるので、プロジェクタの多くは、光源と画像生成部との間に棒形状のロッドインテグレータを配置し、このロッドインテグレータによって光源からの照明光を均斉化するようにしている（例えば、下記特許文献１、２参照）。ロッドインテグレータは、例えば、ガラス製で、軸方向の一端には光入射面が形成され、他端には光出射面が形成され、内壁は全反射面となっている。そして、光入射面より入射した照明光を内面反射させながら均斉化して、光出射面より出射させる。
【０００４】
プロジェクタの各構成部材は、本体内部のスペースを有効活用してプロジェクタを小型化するために、その配置位置が工夫される。この結果、光源と画像生成部の位置関係によっては、照明光の光路を折り曲げる必要がでてくる。このような場合、従来はミラーが用いられていた。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６８０２号公報
【特許文献２】特開２００３−５９３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、照明光の光路を折り曲げるためにミラーを用いると、構成部材の増加を招くだけでなく、ミラーの取り付け部にも精度を要するため、コストが上がってしまうといった問題があった。
【０００７】
本発明は、簡単な構成にて照明光の光路を折り曲げることにより、コストをかけずに本体内部のスペースを有効活用することのできる投映型画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の投映型画像表示装置は、光入射面、光出射面のうち少なくとも一方を、ロッドインテグレータの軸方向に対して傾いた斜面にて構成し、斜面を通過する照明光を屈折させて、照明光路を折り曲げることを特徴としている。光入射面と光出射面とを平行に形成して、照明光路を平行にずらすようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の投映型画像表示装置は、ロッドインテグレータの端部に形成された斜面によって、照明光路を折り曲げるようにしたので、構成部材が増加せず、小型化やコストの削減が可能となる。また、照明光路を折り曲げることによって、光源や画像生成部などの配置位置の自由度が高くなり、本体内部のスペースを有効活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に、本発明のプロジェクタ１０の外観を示す。プロジェクタ１０は、使用時にはレンズカバーを開放することにより、筺体１２の前面に形成された投映レンズ１４が露呈する。投映レンズ１４の前方には、図示は省略するがスクリーンが配置され、投映レンズ１４から画像が投映される。筺体１２には、ズームダイヤル１６と、ピントダイヤル１８とが設けられ、これらを操作することによって、投映レンズ１４の変倍や、ピント合わせを行うことができる。
【００１１】
図２に、プロジェクタ１０の概略的な構成図を示す。筺体１２の内部には、光源２２，照明光学系，全反射プリズム２４，ＤＭＤ２６，投映光学系２７が設けられている。また、筺体１２の内部には、電源ユニット２８が設けられ、プロジェクタ１０の各部は、電源ユニット２８から電力を供給されて駆動する。後述するように、電源ユニット２８は、光源２２からの照明光路３０を折り曲げ、光源２２の配置位置をずらすことによってできたスペースに配置される。
【００１２】
光源２２としては、例えば、キセノンランプや水銀ランプなどの白色光源が使用される。光源２２から照射された照明光は、照明光路３０に沿って照明光学系へ入射する。照明光学系は、カラーホイール３４，ロッドインテグレータ３６，リレーレンズ３７，３８からなる。
【００１３】
カラーホイール３４は、光源２２からの照明光をＢ，Ｇ，Ｒの３色に時分割で分離する。カラーホイール３４は、略円板形状の基板に、Ｂ光のみを透過するＢフイルタ，Ｇ光のみを透過するＧフイルタ，Ｒ光のみを透過するＲフイルタの３色のフイルタを基板の回転中心からほぼ等距離に配置したものである。カラーホイール３４は、高速で回転して、各色のフイルタを照明光路３０に順次挿入する。これにより、照明光がＢ，Ｇ，Ｒの３色に時分割で色分離され、分離された各色の光が順次ＤＭＤ２６に向けて照射される。
【００１４】
ロッドインテグレータ３６は、カラーホイール３４で分離された光を均斉化することにより、ＤＭＤ２６の受光面の光強度分布を、その中心から周辺部まで均一にする。リレーレンズ３７，３８は、ロッドインテグレータ３６から射出した光束を全反射プリズム２４に中継する。
【００１５】
全反射プリズム２４は、リレーレンズ３７，３８からＤＭＤ２６へ入射する入射光と、ＤＭＤ２６で反射する反射光とを分離するためのものである。全反射プリズム２４は、例えば、異なる屈折率を持つ２つの三角プリズムから構成されており、それら２つの三角プリズムの境界に反射面２４ａが形成される。入射光は、入射角が臨界角よりも大きいため、反射面２４ａで全反射してＤＭＤ２６へ入射する。他方、ＤＭＤ２６で反射した反射光は、その入射角が臨界角よりも小さいため、反射面２４ａを透過する。
【００１６】
ＤＭＤ２６は、周知のように、受光面に画素に対応する多数のミラー素子がマトリックス状に配列されたものである。各ミラー素子は、投映する画像に基づいて、角度を変化させることにより、受光した照明光の反射方向を変化させる。画素を明るく表示させる場合には、ミラー素子をオン位置に変位させて受光した光をｏｎ光として投映光学系２７に向けて反射させる。他方、画素を暗く表示する場合には、ミラー素子をオフ位置に変位させて受光した光をｏｆｆ光として投映光学系２７から外れた方向に向けて反射させる。画像光は、投映光学系２７に向かうｏｎ光の集合により構成される。
【００１７】
投映光学系２７は、図上、レンズ鏡筒３９内に１枚の投映レンズ１４を配置した形に簡略化して示しているが、実際には、光軸上に配置された複数のレンズ群と、変倍や焦点調節を行うためのレンズ移動機構とからなる。ＤＭＤ２６によって生成された画像光は、投映光学系２７によってスクリーン上に結像される。
【００１８】
以下、本発明に係るロッドインテグレータ３６について詳しく説明する。前述のように、ロッドインテグレータ３６は、入射した光を均斉化する。ロッドインテグレータ３６は、例えば、ガラス製のロッドの内壁に全反射面を形成したものである。また、ロッドインテグレータ３６の軸方向一端面には光入射面４０が形成され、他端面には光出射面４２が形成されている。光入射面４０から入射した光は、ロッド内部で全反射を繰り返して重畳され、光出射面４２から出射する。これにより、ロッドインテグレータ３６から射出する光束は、その密度が均一化される。
【００１９】
また、ロッドインテグレータ３６は、照明光路３０を折り曲げる照明光路変換機能を有している。このため、図３に示すように、ロッドインテグレータ３６は、その軸方向が光源２２からの照明光照射方向に対して所定角度傾くように配置される。また、光入射面４０と光出射面４２は、ロッドインテグレータ３６の軸方向に対して傾いた斜面にて構成される。
【００２０】
このとき、光入射面４０から入射した光がロッドインテグレータ３６の軸方向に屈折するように、光源２２から光入射面４２へ入射した光の入射角をθ1 、屈折角をθ2 、大気の屈折率をｎ1 、ロッドインテグレータ３６を形成するガラスの屈折率をｎ2 としたときに、
ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 
を満たすように、ロッドインテグレータ３６の配置角度、及び、光入射面４０の傾き角度が決定される。また、光出射面４２から出射する光が、光源２２からの照明光照射方向と平行な方向に出射するように、光出射面４２は光入射面４０と平行に形成される。
【００２１】
光源２２からの照明光は、光入射面４０及び光出射面４２にて屈折される。これにより、ロッドインテグレータ３６を透過する間に、照明光路３０が折り曲げられて平行にずれる。光源２２と全反射プリズム２４とを同一線上に配置し、照明光路を一直線とすると、光源２２が電源ユニット２８と干渉してしまう。プロジェクタ１０は、ロッドインテグレータ３６により照明光路３０を折り曲げることで、光源２２の配置位置を平行にずらし、電源ユニット２８の配置スペースを確保している。もちろん、このようにして確保したスペースに電源ユニット以外の部材を配置することも可能である。配置する部材は、プロジェクタの構成や筺体の形状に応じて決定すればよい。
【００２２】
以上のように、プロジェクタ１０は、照明光路を折り曲げて、部材の配置位置を調節可能とすることで、筺体の内部スペースを有効活用することができる。そして、ロッドインテグレータに入射する照明光、及び、ロッドインテグレータから出射する照明光を屈折させることにより、照明光路を折り曲げるようにしたので、構成部材が増加せず、小型化が可能であるとともに、コストを抑えることができる。また、ロッドインテグレータを光源の照明光照射方向に対して傾けて配置することで、プロジェクタの幅方向の大きさを抑えることができる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、ロッドインテグレータへの入射光及び出射光の両方を屈折させる例で説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４（Ａ）に示すように、光入射面５０のみを軸に対して傾けたロッドインテグレータ５６を用い、入射光のみを屈折させるようにしてもよい。また、同図（Ｂ）に示すように、光出射面６２のみを軸に対して傾けたロッドインテグレータ６６を用い、出射光のみを屈折させるようにしてもよい。このように、ロッドインテグレータの仕様を変化させることによって、光源の配置位置が変わってくるので、筺体内のスペースの状態が変化する。プロジェクタの構成や筺体の形状に応じて、ロッドインテグレータの仕様を変化させれば、より筺体内部のスペースを有効活用することができる。
【００２４】
また、上記実施形態では、ＤＭＤを用いたプロジェクタを例に説明をしたが、液晶素子を用いたプロジェクタに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】プロジェクタの外観図である。
【図２】プロジェクタの構成図である。
【図３】照明光路が折り曲げられる様子を表す説明図である。
【図４】仕様の異なるロッドインテグレータを表す説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０    プロジェクタ
１２    筺体
１４    投映レンズ
２２    光源
２６    ＤＭＤ
２８    電源ユニット
３０    照明光路
３６、５６、６６    ロッドインテグレータ
４０、５０    光入射面
４２、６２    光出射面
【図１】
2005208174.tif 000003
【図２】
2005208174.tif 000004
【図３】
2005208174.tif 000005
【図４】
2005208174.tif 000006