JPH03172802A

JPH03172802A - 投写装置用凹面鏡の形成方法

Info

Publication number: JPH03172802A
Application number: JP31057889A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Hiroshima; 広島　康則
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1989-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1991-07-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はビデオプロジェクタやオーバーヘンドブロジェ
クタ等の各種投写装置において、投写光源からの光を反
射する凹面鏡の形成方法に関するものである。

〔従来の技術〕

投写装置は原理的には第３図に示すような構成をしてい
る。同図において投写光源ｌの光は放物面を有する凹面
鏡２により反射され、均一な平行光線になって液晶シャ
ッタ、フィルム等からなる被投写像３に照射され、レン
ズ系４によって拡大された画像をスクリーン５上に結像
していた。なお、凹面鏡２として楕円面鏡が使用される
場合には、凹面鏡２と被投写像３との間に設けられたコ
ンデンサレンズによって平行光線にされる。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながらこのような投写装置では、レンズ系４の特
性として、第３図に示す画角αが大きくなれば第４図の
線図に示すように画面周辺の光量が低下し、画面の周辺
部が暗くなって均一な明るさが得られないという問題が
あった。

この問題に対し、従来は、投写光源の出力を上げて光量
を増加することによって周辺部が暗くならないようにカ
バーしていた。しかしこの方法は、中心部と周辺部との
光量の格差を解消するものではなく、根本的な解決には
ならなかった。また、投写光源部には冷却用ファンが設
けられているが、光源の出力が増加することにより、投
写光源部の冷却用ファンに加わる負荷も大きくなるとい
う問題もあった。

〔発明の目的］本発明は上記した問題の解決を図ったもので、光源の出
力を上げることなく画像の周辺部を明るくできる凹面鏡
を提供することを目的としている。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために本発明は、投写画像の周辺
光量を補正する補正関数を凹面鏡の半径方向に求め、こ
の補正関数の積分値を等分する光軸と平行な分割平行線
を引き、光源からの光を等分する等分光線を引き、各等
分光線とこれに対応する分割平行線との各交点を求め、
これらの各交点に投写光源からの光を光軸と平行に反射
する反射面を形成し、各反射面を接続して光軸間りに回
転させる構成を採用している。また、楕円面鏡の場合も
同様な方法で形成できるものである。

上記の構成とすることによって、投写光源の出力を上げ
ることなく投写画像の周辺部を明るくすることができ、
冷却ファンの負荷も低減することができる。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図において、凹面鏡２として放物面鏡が使用され、
投写光源１は放物面の焦点Ｆ上に置かれている。凹面鏡
２における有効口径周辺上の任意点Ｍと焦点Ｆとを結び
、この線分ＦＭと光軸ｙとの角度θをＮ等分する等分光
線ａ１〜ａｎを引く（最後のａ７は線分ＦＭと重なる。

）と、各等分光線間の角度は全てθ／Ｎであるから、こ
れらの等分光線ａ１〜ａｎは、投写光源１からの光量を
等分することになる。

４は投写用のレンズ系を示し、従来例と同様に図示しな
い被投写像を拡大してスクリーン５上に結像させる。

上記の点Ｍと光軸ｙとを含む平面内で、スクリーン５の
右側に点線βで示された曲線は、補正をしない場合の光
量の分布関数である。これは、従来例で説明した第４図
の線図と同様のもので、画像中央部が明るく、周辺部が
暗くなることを示す。

また、この曲線βに対し、実線で光量の補正関数γが描
かれている。この補正関数Ｔは中心から半径方向の任意
の距離に対する光量補正を表した関数である。本発明の
実施例では、補正関数Ｔは、周辺光量の低下を略々相殺
できるようにしているが、必ずしも画面の周辺が中央部
と同じ明るさである必要はなく、多少の相違であれば、
人間の視覚には違和感を与えない。そのためこの補正関
数Ｔは、周辺光量の低下を人間の視覚に惑じない程度に
緩和できる程度のものであればよい。

レンズ系４の位置に描かれた曲線γは、上記の補正関数
を凹面鏡２の前に移動したものである。

レンズ系４または凹面鏡２の半径方向をＸ軸として、光
軸をｙ軸とすれば、補正関数ＴはＸの関数γ（Ｘ）で表
すことができる。そして補正関数ｙ＝γ（Ｘ）の積分値
Ｓは、凹面鏡の半径をＲａとして以下のように表すこと
ができる。

Ｓ　＝　Ｓ　　　ｒ　（ｘ）　ｄ　ｘこの積分値Ｓを補正関数γ（Ｘ）が形成する面積Ｓと定
義し、この面積ＳをＮ等分する光軸ｙに平行となる分割
平行線ｂ１〜ｂ、を引く。

この分割平行線の任意のす、とこれに対応する等分光線
ａ、との交点をＡｍとする。以下同様の手順でＡ１〜Ａ
ｎを求める（最後の点ＡｎはＭと一敗する。）。一方、
等分光線ａ１〜ａ、と凹面鏡２との交点８１〜Ｂｎを求
め、前記各交点Ａ１〜Ａｎに、それぞれが対応する点８
１〜Ｂｎの接線と平行な反射面を形成すれば、この反射
面は、光源ｌからの光を光軸に平行に反射することとな
る。そして各反射面を連続すると新たな階段状の反射面
が得られ、これを光軸７回りに回転すれば、本発明の凹
面鏡６が形成される。

ここで、等分光線の任意のａ、について観察すると、光
軸ｙからａ、までの角度θ５の光束は、従来の放物面鏡
２では半径Ｒｂ、の範囲を照射していた。これに対し本
発明の凹面鏡６では半径Ｒａ１Ｉの範囲を照射すること
となる。そして図から明らかにＲａ、＞Ｒｂ、、である
。すなわち凹面鏡６の中心部は従来より広い面積を照射
することになり、中心部はそれだけ暗くなる。一方θ−
θ８の光束は、従来は周辺部のＲａ　−Ｒｂ、の範囲を
照射していたが、本発明の凹面鏡では、これより狭いＲ
ａ−Ｒａｓの範囲だけを照射することになり、周辺部は
明るくなる。すなわち、本発明の凹面鏡は、適当に設定
された補正関数にしたがって、周辺光量を増加し、画面
の中心部と周辺部との明るさの差をなくすか、又は差を
小さくすることができる。

第２図は凹面鏡２が楕円面鏡２の場合の実施例を示す。

投写光源１は楕円の一方の焦点Ｆに置かれ、楕円面鏡２
に反射して他方の焦点Ｆ′に集束し、コンデンサレンズ
７によって平行光線にされて、被投写像３を照射し、レ
ンズ系４によってスクリーン５上に拡大された画像を結
像する。曲線βは補正なしの場合の光量分布関数で、曲
線γは補正関数である。この補正関数γをコンデンサレ
ンズ７の位置に移動して描く。

第１図の実施例と同様に補正関数ｒ　（ｘ）を積分して
面積Ｓを求め、この面積をｎ等分する分割平行線ｂ１〜
ｂ、を引き、各線から凹面鏡２に向かって光線と逆向き
に引いた線をｃ１〜ｃ７とする。

一方投写光源１からは、やはり第１図の場合と同様に等
分光線ａ１〜ａ７を引き、相対応するもの同士の交点Ａ
１〜Ａｎを求める。これらの交点Ａ１〜Ａｎに、等分光
線ａ１〜ａ７が入射光線となり、逆向きの線ｃ１〜ｃｎ
が反射光線となる反射面を設ける。そして、これらの各
反射面を接続すれば、ＯＭをつなぐ階段状に段差の付い
た反射面が形成され、これを光軸７回りに回転すれば、
本発明の凹面鏡６となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、画面の周辺と中心
との明るさの差を無くすことができるか、または小さく
することができ、人間の視覚では中心部とほとんど同じ
明るさに感じる画像を投写することができる。また、投
写光源の出力も小さくすることができ、冷却負荷を小さ
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における凹面鏡の形成方法の実施例で、
元の凹面鏡が放物面鏡の場合の形成方法を示す図、第２図は同じく楕円面鏡の場合の形成方法を示す図、第３図は投写装置の原理を示す図、第４図は画角の増加によって従来の画面の周辺部が、中
心部より暗くなる状態を示す線図である。１・・・投写光源、６・・・凹面鏡、７・・・コンデン
サレンズ、Ｍ・・・凹面鏡の口径周辺上の任意点、ｒ　
（ｘ）・・・補正関数、ｙ・・・光軸、ａ１〜ａ７・・
・等分光線、ｂ１〜ｂ、、・・・分割平行線、０１〜ｃ
７・・・逆向きの線、Ａ１〜Ａｎ・・・等分光線と対応
する分割平行線との交点、・Ｓ・・・補正関数が形成す
る面積。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）投写装置用光源に使用される凹面鏡の形成方法に
おいて、凹面鏡の口径周辺上の任意点と光軸上の投写光
源とを結ぶ線が光軸となす角を複数等分に分割する等分
光線を引き、投写画面の周辺光量を補正する補正関数を
上記任意点を含む半径方向に描き、該補正関数が形成す
る面積を前記等分光線と同数の複数に等分して光軸と平
行になる分割平行線を引き、該分割平行線とこれに対応
する前記等分光線との各交点を求め、これらの各交点に
投写光源からの光を光軸と平行に反射する反射面を形成
し、各反射面を接続して光軸回りに回転させることを特
徴とする投写装置用凹面鏡の形成方法。
（２）投写光源からの光を凹面鏡で反射して、コンデン
サレンズを介して略々平行な光束として射出する投写装
置に使用される凹面鏡の形成方法において、凹面鏡の口
径周辺上の任意点と光軸上の投写光源とを結ぶ線が光軸
となす角を複数等分に分割する等分光線を引き、投写画
面の周辺光量を補正する補正関数をコンデンサレンズの
上記任意点に対応する半径方向に描き、該補正関数が形
成する面積を光軸と平行な線で前記等分光線と同数の複
数に等分割し、各分割線を通りコンデンサレンズから凹
面鏡に向けて光線と逆向きに引いた線と、該光線に対応
する前記等分光線との交点を求め、各交点に等分光線方
向からの入射光線を前記逆向きの線の方向に反射する反
射面を設け、各反射面を接続して光軸回りに回転して形
成することを特徴とする投写装置用凹面鏡の形成方法。