(57)【要約】【課題】高輝度化を実現しながら、ロッドレンズを冷却する必要がなく、また良好な画質の画像を投影することができるプロジェクタを提供する。【解決手段】本発明のプロジェクタは、光源２１，２２とロッドレンズ１１，１２とを備え、一の光源からの光は対応する一のロッドレンズへ入射する。温度上昇が抑制されるので、ロッドレンズ１１，１２を特に冷却する必要がない。またプロジェクタは、ロッドレンズ１１，１２がＤＭＤ（画像デバイス）３４への照明光軸Ａ３に略平行となり、ロッドレンズ１１，１２の出射端に近接した第１レンズ４１，４２及びその焦点に位置する第２レンズ４３，４４を通過した光の像がＤＭＤ３４上で重なるように構成する。ロッドレンズ１１，１２から出射して高効率で集光されてＤＭＤ３４を照明する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布が小さくなり、画質が悪化する原因が減少する。【選択図】図１
2007293033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの光を入射端から入射されて出射端から出射するロッドレンズと、該ロッドレンズが出射した光を集光する集光手段と、該集光手段が集光した光で照明される画像デバイスと、画像を形成した該画像デバイスからの光を投射する投射手段とを備えるプロジェクタにおいて、
複数の光源と、該複数の光源の夫々に１対１対応し、１対１対応する光源からの光を入射端から入射される複数のロッドレンズとを備え、
前記集光手段は、前記複数のロッドレンズの出射端の夫々から出射した光の像が前記画像デバイス上で重なるように構成してあること
を特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記複数の光源は、二つの光源であり、
前記複数のロッドレンズは、二つのロッドレンズであること
を特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記二つのロッドレンズの光軸を前記画像デバイスへの照明光軸に対して実質的に平行に配置してあることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記集光手段は、
前記二つのロッドレンズの出射端の夫々に近接した二つの第１レンズと、
該二つの第１レンズの夫々の実質的な焦点位置に配置してある二つの第２レンズと、
該二つの第２レンズの夫々を通過した光の像が前記画像デバイス上で重なるように前記光を導く手段と
を有することを特徴とする請求項２又は３に記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記集光手段は、
前記第１レンズを通過して前記第２レンズに入射する前の光の光路を前記画像デバイスへの照明光軸に近づけるように変更する光学部品を更に有すること
を特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記光源は、白色光を発光するように構成してあり、
夫々に固有の色の光を透過させる複数のフィルタを回転軸周りに配してなるカラーホイールを更に備え、
前記二つの光源と前記二つのロッドレンズとの間に前記カラーホイールを配置してあり、
前記二つの光源からの白色光が前記カラーホイールの同色のフィルタに照射されるように構成してあること
を特徴とする請求項２乃至５のいずれか一つに記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記カラーホイールは、回転軸に対称に同色のフィルタを配置して構成してあり、
前記二つの光源の夫々からの白色光が前記カラーホイールの回転軸を間にして対向する位置で前記カラーホイールに照射されるように構成してあること
を特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像デバイスを照明する光の広がりを押さえながら画像を投影するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、画像を形成した液晶パネル又はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等の画像デバイスを光で照明し、画像デバイスで反射又は画像デバイスを透過した光をスクリーン又は壁等に投射することによって、画像を投影するプロジェクタが用いられている。通常のプロジェクタでは、放電ランプ等の光源から発光される光を集光し、集光した光を用いて画像を投影する。このようなプロジェクタに対して、より明るい画像を投影するための高輝度化の要望があり、複数の光源を用いて画像を投影することにより高輝度化を実現したプロジェクタが開発されている。特許文献１〜５には、複数の光源を用いたプロジェクタで画像を投影するための技術の例が開示されている。
【０００３】
図５は、複数の光源を用いて画像を投影する従来のプロジェクタの光学系の例を示す模式図である。光学系は、放電ランプである二つの光源６１，６２と、ロッドレンズ７１とを備えている。ロッドレンズ７１は、透光性材をロッドの形状に形成した光学部品であり、一端から入射された光を内部で複数回反射させ、輝度分布が略均一となった光を他端から出射する。図中には、光源６１，６２の光軸、及びロッドレンズ７１の光軸を一点鎖線で示している。光源６１及び光源６２は、夫々の光軸をロッドレンズ７１の光軸に対して対称に傾けて配置し、ロッドレンズ７１の入射端に光源６１及び光源６２からの光が共に集光するように配置してある。このように光学系を構成することにより、二つの光源６１，６２からの光がロッドレンズ７１の入射端に集光され、集光された光の輝度分布をロッドレンズ７１が均一化して出射する。ロッドレンズ７１が出射した光を利用することにより、図５に示す光学系を備えるプロジェクタは画像を投影する。カラーホイール又はダイクロイックミラー等を利用して白色光を色分割することにより、カラー画像を投影することも可能である。二つの光源６１，６２からの光を用いて画像を投影するので、プロジェクタは画像の高輝度化を図ることができる。
【特許文献１】特開２００１−２２２０６４号公報
【特許文献２】特開２００１−１３６０４号公報
【特許文献３】特開２００２−２５８２１２号公報
【特許文献４】特開２００５−３３８８７８号公報
【特許文献５】特開平６−２４２３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図５に示した光学系では、光源６１及び光源６２の夫々の光軸をロッドレンズ７１の光軸に対して対称に傾け、ロッドレンズ７１の入射端に光源６１及び光源６２からの光が共に集光するように配置してあるので、ロッドレンズ７１の入射端に入射する光のロッドレンズ７１の光軸に対する角度が大きくなる。この結果、ロッドレンズ７１の出射端から出射される光の光軸に対する角度分布も大きくなる。光軸に対する角度が大きい光は、白色光を色分割するカラーホイール又はダイクロイックミラー等の入射角度依存性により、色分割時の色純度を悪化させる虞がある。また光軸に対する角度が大きい光は、収差が大きく、画像の明るさ、コントラスト及び解像度の悪化を招く虞がある。このように、図５に示した光学系を用いたプロジェクタでは、投影する画像の画質が悪化する虞があるという問題がある。
【０００５】
またロッドレンズ７１の出射端から出射される光の光軸に対する角度が大きくなることにより、画像の投影に利用すべき光の光軸に対する角度分布が大きくなり、角度分布が大きい光を利用すべく集光するために開口数が大きいレンズが必要となる。従ってプロジェクタが大型化し、コストも増大するという問題がある。
【０００６】
更に図５に示した光学系では、二つの光源６１，６２からの光を一のロッドレンズ７１に集光しているので、ロッドレンズ７１の温度が高温となり、ロッドレンズ７１を冷却する必要がある。従って、プロジェクタは、放熱板又は冷却ファン等の冷却手段を備える必要があり、サイズの大型化、騒音の増大、及びコストの増大という問題が発生する。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、一の光源からの光を一のロッドレンズに集光することにより、ロッドレンズを冷却する必要のないプロジェクタを提供することにある。
【０００８】
また本発明の他の目的とするところは、ロッドレンズが出射する光の光軸に対する角度分布を小さくすることによって、投影する画像の画質が悪化する原因を減少させることができるプロジェクタを提供することにある。
【０００９】
更に本発明の他の目的とするところは、画像を投影するための画像デバイスへの照明光軸に対して、ロッドレンズから出射する光の角度分布を小さくすることによって、投影する画像の画質が悪化する原因を減少させることができるプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るプロジェクタは、光源と、該光源からの光を入射端から入射されて出射端から出射するロッドレンズと、該ロッドレンズが出射した光を集光する集光手段と、該集光手段が集光した光で照明される画像デバイスと、画像を形成した該画像デバイスからの光を投射する投射手段とを備えるプロジェクタにおいて、複数の光源と、該複数の光源の夫々に１対１対応し、１対１対応する光源からの光を入射端から入射される複数のロッドレンズとを備え、前記集光手段は、前記複数のロッドレンズの出射端の夫々から出射した光の像が前記画像デバイス上で重なるように構成してあることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、光源からの光をロッドレンズに入射し、ロッドレンズから出射した光を用いて画像を投影するプロジェクタは、複数の光源と複数のロッドレンズとを備え、一のロッドレンズには１対１対応する一の光源からの光のみを入射するように構成してある。これにより、一のロッドレンズに複数の光源からの光が入射される従来技術に比べてロッドレンズの温度上昇が抑制される。
【００１２】
本発明に係るプロジェクタは、前記複数の光源は、二つの光源であり、前記複数のロッドレンズは、二つのロッドレンズであることを特徴とする。
【００１３】
また本発明においては、プロジェクタは、二つの光源と二つのロッドレンズとを備え、一のロッドレンズには１対１対応する一の光源からの光のみを入射するように構成してある。これにより、一のロッドレンズに複数の光源からの光が入射される従来技術に比べてロッドレンズの温度上昇が抑制される。またロッドレンズの光軸に対して光源からの光の入射角度を傾ける必要がないので、ロッドレンズに入射する光の光軸に対する角度が小さくなる。
【００１４】
本発明に係るプロジェクタは、前記二つのロッドレンズの光軸を前記画像デバイスへの照明光軸に対して実質的に平行に配置してあることを特徴とする。
【００１５】
また本発明においては、プロジェクタは、出射端から出射した光で画像デバイスを照明する二つのロッドレンズの光軸を、画像デバイスへの照明光軸に対して実質的に平行に配置してあることにより、ロッドレンズから出射して画像デバイスを照明する光の照明光軸に対する角度分布を小さくすることができる。
【００１６】
本発明に係るプロジェクタは、前記集光手段は、前記二つのロッドレンズの出射端の夫々に近接した二つの第１レンズと、該二つの第１レンズの夫々の実質的な焦点位置に配置してある二つの第２レンズと、該二つの第２レンズの夫々を通過した光の像が前記画像デバイス上で重なるように前記光を導く手段とを有することを特徴とする。
【００１７】
また本発明においては、プロジェクタは、二つのロッドレンズの夫々の出射端に近接した第１レンズと、第１レンズの焦点に位置する第２レンズとを備え、各第２レンズを通過した光の像が画像デバイス上で重なるように構成することにより、ロッドレンズが出射した光を高効率で集光して画像デバイスを照明することができる。
【００１８】
本発明に係るプロジェクタは、前記集光手段は、前記第１レンズを通過して前記第２レンズに入射する前の光の光路を前記画像デバイスへの照明光軸に近づけるように変更する光学部品を更に有することを特徴とする。
【００１９】
また本発明においては、プロジェクタは、第１レンズを通過して第２レンズに入射する前の光の光路を画像デバイスへの照明光軸に近づけるように変更する光学部品を備えることにより、画像デバイスへの照明光軸から第２レンズまでの距離を短く構成することができる。
【００２０】
本発明に係るプロジェクタは、前記光源は、白色光を発光するように構成してあり、夫々に固有の色の光を透過させる複数のフィルタを回転軸周りに配してなるカラーホイールを更に備え、前記二つの光源と前記二つのロッドレンズとの間に前記カラーホイールを配置してあり、前記二つの光源からの白色光が前記カラーホイールの同色のフィルタに照射されるように構成してあることを特徴とする。
【００２１】
また本発明においては、プロジェクタは、光源とロッドレンズとの間にカラーホイールを備え、二つの光源からの白色光がカラーホイールの同色のフィルタに照射されるように配置してあることにより、同色の色の光がカラーホイールを透過し、二つの光源からの光が時分割で色分離される。
【００２２】
本発明に係るプロジェクタは、前記カラーホイールは、回転軸に対称に同色のフィルタを配置して構成してあり、前記二つの光源の夫々からの白色光が前記カラーホイールの回転軸を間にして対向する位置で前記カラーホイールに照射されるように構成してあることを特徴とする。
【００２３】
更に本発明においては、プロジェクタは、カラーホイールは回転軸に対称に同色のフィルタを配しており、二つの光源からの白色光がカラーホイールの回転軸を間にして対向する位置でカラーホイールに照射されるように構成してあることにより、二つの光源からの白色光はカラーホイールの同色のフィルタに照射されるようになる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明にあっては、ロッドレンズでの温度上昇が抑制されるので、プロジェクタは、ロッドレンズを特別に冷却するための冷却手段を備える必要がなく、冷却手段に起因するサイズの大型化、騒音の増大及びコストの増大を防止することができる。またロッドレンズに入射する光の光軸に対する角度が小さくなるので、プロジェクタは、ロッドレンズが出射する光の光軸に対する角度分布を従来に比べて小さくすることができる。
【００２５】
また本発明にあっては、二つのロッドレンズの光軸を画像デバイスへの照明光軸に対して平行にすることによって、ロッドレンズから出射して画像デバイスを照明する光の照明光軸に対する角度分布を小さくすることができる。従って、プロジェクタでは、光の収差が小さくなり、画像の明るさ、コントラスト及び解像度を悪化させる原因が減少するので、良好な画質の画像を投影することが可能となる。
【００２６】
また本発明にあっては、プロジェクタは、ロッドレンズの出射端に近接した第１レンズと、第１レンズの焦点に位置する第２レンズとを用い、各第２レンズを通過した光の像が画像デバイス上で重なるように構成することにより、各レンズの大きさを極端に大きくせずとも高効率でロッドレンズが出射した光を集光して利用することが可能となり、光源が発光する光のロスを少なくして高輝度で画像を投影することができる。
【００２７】
また本発明にあっては、画像デバイスへの照明光軸から第２レンズまでの距離を短く構成することができるので、プロジェクタは、第２レンズを通過して画像デバイスを照明する光の照明光軸に対する角度分布を特に小さくすることができる。従って、画像の投影に利用する光の収差が小さくなり、プロジェクタは、より良好な画質の画像を投影することが可能となる。更に、第２レンズを通過して画像デバイスを照明する光を集光するためのレンズの開口数を小さく構成することができるので、プロジェクタは、サイズの小型化又はコストの低減を実現することができる。
【００２８】
また本発明にあっては、プロジェクタは、カラーホイールを用いて二つの光源からの光を時分割で色分離し、色分離した光を用いて画像を投影することによって、高輝度のカラー画像を投影することができる。
【００２９】
更に本発明にあっては、二つの光源からの白色光がカラーホイールの同色のフィルタに照射されるように構成することにより、プロジェクタは、二つの光源からの光を容易に色分離し、高輝度のカラー画像を投影することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明のプロジェクタの第１の実施形態の光学系の構成を示す模式的断面図である。図中には、一部の光の経路を矢印付の実線で示している。本発明のプロジェクタは、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプ等の放電ランプで構成され、白色光を発光する二つの光源２１，２２を備えている。光源２１及び光源２２は、互いに異なった向きに白色光を放射するように配置されており、本発明のプロジェクタは、光源２１及び光源２２からの光を略同一方向へ反射させるミラー３１及びミラー３２を備えている。また本発明のプロジェクタは、光源２１が発光してミラー３１が反射した光を入射されるロッドレンズ１１と、光源２２が発光してミラー３２が反射した光を入射されるロッドレンズ１２とを備えている。ロッドレンズ１１及びロッドレンズ１２は、ロッドレンズ１１の光軸Ａ１とロッドレンズ１２の光軸Ａ２とが略平行になるように配置されている。このような配置のロッドレンズ１１の入射端に光源２１からの光が集光し、更にロッドレンズ１２の入射端に光源２２からの光が集光するように、ミラー３１，３２の位置及び傾きが設定されている。
【００３１】
また本発明のプロジェクタは、カラーホイール３３を備えている。カラーホイール３３はミラー３１及びミラー３２とロッドレンズ１１及びロッドレンズ１２との間に配置されており、光源２１及び光源２２からの光は、ミラー３１及びミラー３２で反射してカラーホイール３３に照射され、カラーホイール３３を透過した光がロッドレンズ１１及びロッドレンズ１２の入射端に入射される。カラーホイール３３は、円盤の中心軸周りに夫々に固有の色の光を透過させる複数のフィルタを配して構成されており、中心軸を回転軸として回転する。光源２１，２２からの白色光が回転するカラーホイール３３に照射されて各フィルタを各色の光が透過することにより、複数色の光が時分割で生成され、生成された複数色の光が順にロッドレンズ１１，１２へ入射されることとなる。
【００３２】
また本発明のプロジェクタは、第１レンズ４１，４２及び第２レンズ４３，４４を備えている。第１レンズ４１は、ロッドレンズ１１の出射端に近接して配置され、第２レンズ４３は第１レンズ４１の焦点に配置されている。また第１レンズ４２はロッドレンズ１２の出射端に近接して配置され、第２レンズ４４は第１レンズ４２の焦点に配置されている。また本発明のプロジェクタは、集光レンズ４５及び集光レンズ４６を備えており、更にＤＭＤ（画像デバイス）３４及び投射光学系（投射手段）３５を備えている。ＤＭＤ３４は、夫々が画像中の画素に対応する多数の微小ミラーを２次元的に配置してなり、発光する画素に対応する微小ミラーが投射光学系３５の光軸Ａ４の方向へ光を反射し、また非発光の画素に対応する微小ミラーが投射光学系３５へは入射しない方向へ光を反射することにより、投射光学系３５の光軸Ａ４の方向への反射光の有無で２次元の画像を形成する。投射光学系３５は、ＤＭＤ３４からの光を外部へ投射する複数のレンズ又はプリズム等からなる。
【００３３】
集光レンズ４５及び集光レンズ４６は、第２レンズ４３及び第２レンズ４４を通過した光をＤＭＤ３４に集光させ、第２レンズ４３を通過した光の像と第２レンズ４４を通過した光の像とがＤＭＤ３４上で重なるように、焦点距離及び位置等が設定されている。第１レンズ４１，４２、第２レンズ４３，４４、集光レンズ４５及び集光レンズ４６は、本発明に係る集光手段であり、ロッドレンズ１１，１２が出射した光をＤＭＤ３４に集光する構成となっている。集光手段が集光する光の全体の光軸がＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３であり、図１中では集光レンズ４５及び集光レンズ４６の光軸が照明光軸Ａ３に一致している。またロッドレンズ１１の光軸Ａ１及びロッドレンズ１２の光軸Ａ２は、ＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３と略平行に配置されており、ロッドレンズ１１及びロッドレンズ１２はＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３に対して対称に配置されている。また投射光学系３５の光軸Ａ４はＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３と所定の角度をなしている。なお、本発明に係る集光手段は、より多くの光学素子を用いて構成される形態であってもよい。
【００３４】
図２は、カラーホイール３３の模式的正面図である。図２（ａ）は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の夫々の光を透過させる３色のフィルタを有するカラーホイール３３の構成例を示しており、カラーホイール３３は、ＲＧＢの夫々のフィルタを回転軸周りに配し、回転軸に対称に同色のフィルタを配置して構成されている。また図２（ｂ）は、ＲＧＢの色フィルタ及び白色光を透過させるＷフィルタの４種類のフィルタを有するカラーホイール３３の構成例を示しており、カラーホイール３３は、ＲＧＢＷの夫々のフィルタを回転軸周りに配し、回転軸に対称に同色のフィルタを配置して構成されている。更にカラーホイール３３は、回転軸の位置がＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３の延長線に略一致するように配置されている。
【００３５】
ロッドレンズ１１及びロッドレンズ１２はＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３に対して対称に配置されており、光源２１及び光源２２からの光はロッドレンズ１１及びロッドレンズ１２の入射端に集光するので、図３中に光源２１及び光源２２からの光のスポットを破線で示す如く、光源２１及び光源２２からの白色光は回転軸に対して対称な位置でカラーホイール３３に照射される。従って、光源２１及び光源２２からの白色光は常に同色のフィルタに照射され、フィルタを透過した同色の光がロッドレンズ１１及びロッドレンズ１２の入射端に入射される。回転するカラーホイール３３に光源２１，２２からの白色光が照射されることによって、カラーホイール３３に含まれる各フィルタを対応する色の光が順に透過し、赤緑青及び白色の複数色の光が各フィルタの配置に応じた順に時分割で生成される。
【００３６】
以上の構成でなるプロジェクタでは、光源２１，２２が発光した白色光は、回転するカラーホイール３３に照射され、カラーホイール３３を透過した各色の光がロッドレンズ１１へ入射し、光源２２からの光がロッドレンズ１２へ入射する。このとき、同色の光がロッドレンズ１１，１２へ入射される。ロッドレンズ１１，１２は、入射された光の輝度分布を略均一化して出射し、ロッドレンズ１１が出射した光は、第１レンズ４１、第２レンズ４３、集光レンズ４５及び集光レンズ４６を通過してＤＭＤ３４を照明し、ロッドレンズ１２が出射した光は、第１レンズ４２、第２レンズ４４、集光レンズ４５及び集光レンズ４６を通過してＤＭＤ３４を照明する。ＤＭＤ３４は照明する光の色に対応する画像を形成し、画像を形成したＤＭＤ３４から光軸Ａ４に沿って反射される光を投射光学系３５が外部へ投射することにより、本発明のプロジェクタは、各色の光の像でなる画像を外部のスクリーン又は壁等に投影する。カラーホイール３３の回転に応じて各色の画像が時分割で順に投影され、使用者にはカラー画像として認識される。
【００３７】
以上の如くにして、本発明のプロジェクタは、二つの光源２１，２２からの光を用いて画像を投影するので、投影する画像の高輝度化を実現することができる。また図１に示す如く、一のロッドレンズには１対１対応する一の光源からの光のみを入射するように構成してあるので、本発明のプロジェクタは、ロッドレンズ１１，１２での温度上昇が抑制され、ロッドレンズ１１，１２を特別に冷却する必要がない。従って、本発明のプロジェクタは、ロッドレンズ１１，１２を冷却するための冷却手段を備える必要がなく、冷却手段に起因するサイズの大型化、騒音の増大及びコストの増大を防止することができる。
【００３８】
またロッドレンズ１１，１２の光軸Ａ１，Ａ２に対して光源２１，２２からの光の入射角度を傾ける必要がないので、本発明のプロジェクタは、ロッドレンズ１１，１２に入射する光の光軸Ａ１，Ａ２に対する角度が小さくなり、従ってロッドレンズ１１，１２が出射する光の光軸Ａ１，Ａ２に対する角度分布を従来に比べて小さくすることができる。ロッドレンズ１１，１２が出射する光の光軸Ａ１，Ａ２に対する角度分布を小さくすることにより、ロッドレンズ１１，１２が出射してＤＭＤ３４を照明する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布を小さくすることができる。また本発明のプロジェクタは、ロッドレンズ１１の光軸Ａ１及びロッドレンズ１２の光軸Ａ２をＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３に対して略平行に配置してあることにより、ロッドレンズ１１，１２から出射してＤＭＤ３４を照明する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布を可及的に小さくすることができる。画像の投影に利用する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布が小さくなることによって、光の収差が小さくなり、画像の明るさ、コントラスト及び解像度を悪化させる原因が減少するので、本発明のプロジェクタは、良好な画質の画像を投影することが可能となる。なお、ＤＭＤ３４を照明する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布をより小さくするためには、ロッドレンズ１１の光軸Ａ１とロッドレンズ１２の光軸Ａ２との間の距離をより短くすることが望ましい。
【００３９】
また本発明のプロジェクタでは、ロッドレンズ１１の出射端に近接して第１レンズ４１を備え、ロッドレンズ１２の出射端に近接して第１レンズ４２を備え、第１レンズ４１の焦点に第２レンズ４３を配置し、第１レンズ４２の焦点に第２レンズ４４を配置し、第２レンズ４３及び第２レンズ４４を通過した光の像がＤＭＤ３４上で重なるように集光レンズ４５及び集光レンズ４６を構成してある。これにより、ロッドレンズ１１，１２が出射した光を高効率で集光してＤＭＤ３４を照明することができる。従って、本発明のプロジェクタは光源２１，２２が発光する光のロスを少なくして高輝度で画像を投影することができる。また各レンズの大きさを極端に大きくせずとも高効率でロッドレンズ１１，１２が出射した光を集光して利用することができるので、本発明のプロジェクタは、ロッドレンズ１１，１２が出射した光を集光する集光手段を小さく構成することが可能となる。なお、ロッドレンズ１１，１２が出射する光をより高効率で集光するために、第１レンズ４１，４２は、ロッドレンズ１１，１２の出射端に接触して配置されている構成であってもよい。
【００４０】
図３は、本発明のプロジェクタの第２の実施形態の光学系の構成を示す模式的断面図である。第２の実施形態では、本発明のプロジェクタは、第２レンズ４３，４４及び集光レンズ４５の代わりに、第１レンズ４１及び第１レンズ４２の夫々に対応した二つのレンズが並んで結合した形状の集光レンズ４７を備える。第１レンズ４１及び第１レンズ４２の夫々に対応したレンズは、第１レンズ４１及び第１レンズ４２の夫々の焦点の位置に配置されている。また集光レンズ４７が有する二つのレンズからの光の像がＤＭＤ３４上で重なるように、集光レンズ４７及び集光レンズ４６の焦点距離及び位置等が設定されている。プロジェクタのその他の構成は、図１に示した第１の実施形態の構成と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
第２の実施形態においても、本発明のプロジェクタは、ロッドレンズでの温度上昇が抑制され、またロッドレンズ１１，１２が出射する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布を従来に比べて小さくすることができる。また複数のレンズの機能をまとめて実現する集光レンズ４７を備えてることにより、本発明のプロジェクタは、光学系において必要な光学素子の数を減らし、サイズの小型化又はコストの低減を実現することができる。
【００４２】
図４は、本発明のプロジェクタの第３の実施形態の光学系の構成を示す模式的断面図である。第３の実施形態では、本発明のプロジェクタは、第１レンズ４１から出射する光の光路をＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３に近づけるように変更する折り返しプリズム５１と、第１レンズ４２から出射する光の光路を照明光軸Ａ３に近づけるように変更する折り返しプリズム５２とを備える。折り返しプリズム５１，５２は、光の入射端及び出射端を有し、入射端から入射した光が内部の反射面で複数回反射して出射端から出射する構造となっている。折り返しプリズム５１及び折り返しプリズム５２は、入射端を第１レンズ４１及び第１レンズ４２に対向させ、出射端の位置が入射端よりもＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３に近い位置になるように配置されている。第１レンズ４１及び第１レンズ４２から出射した光は、折り返しプリズム５１及び折り返しプリズム５２の入射端に入射して出射端から出射することにより、ＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３に近づくように光路が変更される。このようにして折り返しプリズム５１，５２は、本発明に係る光学部品として機能する。
【００４３】
第２レンズ４３及び第２レンズ４４は、夫々に折り返しプリズム５１及び折り返しプリズム５２の出射端に対向して配置されている。この結果、第３の実施形態に係る本発明のプロジェクタは、ロッドレンズ１１の光軸Ａ１とロッドレンズ１２の光軸Ａ２との距離を大きくせざるを得ない場合であっても、ＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３から第２レンズ４３及び第２レンズ４４までの距離を短く設定することが可能となる。また第１レンズ４１の焦点の位置に第２レンズ４３が配置され、第１レンズ４２の夫々の焦点の位置に第２レンズ４４が配置され、第２レンズ４３及び第２レンズ４４からの光の像がＤＭＤ３４上で重なるように、折り返しプリズム５１，５２、第２レンズ４３，４４、集光レンズ４５及び集光レンズ４６の焦点距離及び位置等が設定されている。なお、折り返しプリズム５１，５２を光が透過する際の効率を向上させるためには、折り返しプリズム５１，５２の入射端及び出射端には反射防止膜を設け、内部の反射面には全反射膜を設けてあることが望ましい。プロジェクタのその他の構成は、図１に示した第１の実施形態の構成と同様であり、対応する部分に同符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
第３の実施形態においても、本発明のプロジェクタは、ロッドレンズでの温度上昇が抑制され、またロッドレンズ１１，１２が出射する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布を従来に比べて小さくすることができる。またＤＭＤ３４への照明光軸Ａ３から第２レンズ４３及び第２レンズ４４までの距離を短く設定することができるので、本発明のプロジェクタは、ＤＭＤ３４を照明する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布を特に小さくすることができる。従って、画像の投影に利用する光の収差が小さくなり、本発明のプロジェクタは、より良好な画質の画像を投影することが可能となる。更に、画像の投影に利用すべく第２レンズ４３及び第２レンズ４４を通過してＤＭＤ３４を照明する光の照明光軸Ａ３に対する角度分布が小さくなるので、第２レンズ４３及び第２レンズ４４からの光をＤＭＤ３４に集光する集光レンズ４５及び集光レンズ４６の開口数を小さく構成することができる。従って、本発明のプロジェクタは、サイズの小型化又はコストの低減を実現することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態においては、光源２１，２２からの光の光軸がロッドレンズ１１，１２の光軸Ａ１，Ａ２にほぼ一致するように構成した例を図中に示しているが、本発明では、これに限るものではなく、光源２１，２２からの光がロッドレンズ１１，１２の光軸Ａ１，Ａ２に対して傾いて入射される構成であってもよい。また本発明では、ロッドレンズ１１の光軸Ａ１とロッドレンズ１２の光軸Ａ２とは平行に配置してあることが望ましいが、本発明のプロジェクタは、光学系の構成上の必要に応じて、ロッドレンズ１１の光軸Ａ１とロッドレンズ１２の光軸Ａ２とが非平行になるように構成してある形態であってもよい。
【００４６】
また本実施の形態においては、本発明のプロジェクタは、カラーホイール３３を備え、画像を形成する画像デバイスとしてＤＭＤ３４を備えた形態を示したが、これに限るものではなく、本発明のプロジェクタは、液晶パネル等のその他の画像デバイスを備えた形態であってもよい。画像デバイスとして液晶パネルを用いたプロジェクタは、カラーホイール３３を用いない構成となる。また本発明のプロジェクタは、例えば集光レンズ４５と集光レンズ４６との間にダイクロイックミラーを備える等、白色光をＲＧＢの３色に色分離する手段をカラーホイール３３の代わりに備え、更に夫々がＲＧＢの３色のいずれかに対応する三つの画像デバイスを備え、三つの画像デバイスによる３色の画像を重ねて投影する形態であってもよい。この形態の場合は、投影する画像をより高輝度化することが可能となる。
【００４７】
また本実施の形態においては、二つの光源と二つのロッドレンズを用いた形態を示したが、これに限るものではなく、本発明のプロジェクタは、３以上の複数の光源と各光源に１対１対応するロッドレンズとを備えた形態であってもよい。この形態の場合は、プロジェクタはより高輝度の画像を投影することが可能となる。また本実施の形態においては、本発明のプロジェクタは、外部のスクリーン又は壁等へ画像を投影するフロントプロジェクション方式の形態を示したが、これに限るものではなく、図示しない透過型のスクリーンを備え、スクリーンの背面から投射光学系３５で光を投射することによってスクリーンに画像を投影するリアプロジェクション方式の形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のプロジェクタの第１の実施形態の光学系の構成を示す模式的断面図である。
【図２】カラーホイールの模式的正面図である。
【図３】本発明のプロジェクタの第２の実施形態の光学系の構成を示す模式的断面図である。
【図４】本発明のプロジェクタの第３の実施形態の光学系の構成を示す模式的断面図である。
【図５】複数の光源を用いて画像を投影する従来のプロジェクタの光学系の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４９】
１１、１２  ロッドレンズ
２１、２２  光源
３３  カラーホイール
３４  ＤＭＤ（画像デバイス）
３５  投射光学系
４１、４２  第１レンズ
４３、４４  第２レンズ
４５、４６、４７  集光レンズ
５１、５２  折り返しプリズム（光学部品）
Ａ３  照明光軸
【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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