CN101625104B - 照明装置、投射型显示装置及光学积分器 - Google Patents

照明装置、投射型显示装置及光学积分器 Download PDF

Info

Publication number
CN101625104B
CN101625104B CN2009101397760A CN200910139776A CN101625104B CN 101625104 B CN101625104 B CN 101625104B CN 2009101397760 A CN2009101397760 A CN 2009101397760A CN 200910139776 A CN200910139776 A CN 200910139776A CN 101625104 B CN101625104 B CN 101625104B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
lenslet
light
lenslets
key elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2009101397760A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101625104A (zh
Inventor
田中克实
藤牧治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Publication of CN101625104A publication Critical patent/CN101625104A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101625104B publication Critical patent/CN101625104B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02—Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/04—Combinations of only two kinds of elements the elements being reflectors and refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/002—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
    • F21V5/004—Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light using microlenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2013—Plural light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3152—Modulator illumination systems for shaping the light beam

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及照明装置、投射型显示装置及光学积分器。目的在于防止使从积分器射出的各部分光束在被照明区域上叠加成像时的像发生模糊。在具备积分器的照明光学系统(10)中，将作为积分器的射出侧的第2透镜阵列(70)所具有的各矩形透镜(72)，由沿着与两小透镜的排列相同的面方向排列的两个透镜要素(72a、72b)构成。

Description

照明装置、投射型显示装置及光学积分器
技术领域
本发明涉及对被照明区域进行照明的照明装置、具备所述照明装置的投射型显示装置和光学积分器(optical integrator)。
背景技术
作为对照明的对象、即被照明区域均匀地进行照明的光学系统，已知有光学积分器(以下简称为“积分器”)。积分器是将多个透镜(小透镜)紧密排列的构成的透镜阵列、是将所谓的复眼透镜(fly′s eye lens)两片平行配置的构成，用于将照射到一方透镜阵列的不均匀的光束分割成多个部分光束，使各部分光束在被照明区域上重叠成像。
以往经常将采用了积分器的照明系用于作为投射型显示装置之一的投影仪中。另一方面，在这样的投影仪中，在对于投射图像的高亮度化的期望之下，提出了具备多个发光体的构成(下述的专利文献1)。
【专利文献1】特开2000-3612号公报
在上述积分器中，虽然多个发光体的像在射出侧的第2透镜阵列上构成，但由于这些多个发光体的像不在第2透镜阵列所具备的各小透镜的光轴上，所以当使从积分器射出的各部分光束重叠成像在被照明区域上时，存在像模糊这一问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，其课题在于，防止使从积分器射出的各部分光束重叠成像到被照明区域上时像模糊。
为了解决上述课题的至少一部分，本发明可作为以下的方式或者应用例而实现。
[应用例1]一种照明装置，对被照明区域进行照明，具有：
光源部，其射出照明光束；
第1透镜阵列，是排列了多个第1小透镜的光学部件，将从所述光源部射出的照明光束通过各第1小透镜分割成多个部分光束；
第2透镜阵列，是排列了多个第2小透镜的光学部件，各第2小透镜分别与所述多个第1小透镜对应、接受从所述多个第1小透镜射出的各部分光束的入射；和
叠加透镜，其使从所述多个第2小透镜射出的各部分光束在所述被照明区域叠加；
所述第2透镜阵列所具有的多个第2小透镜中的至少一部分的各第2小透镜，由沿着与所述第2小透镜排列的面方向相同的面方向排列的多个透镜要素构成。
根据该照明装置，由于构成积分器的出射侧的第2透镜阵列所具有的多个第2小透镜中的至少一部分的各第2小透镜，由沿着与所述第2小透镜排列的面方向相同的面方向排列的多个透镜要素构成，所以，在从第1透镜阵列射出的各部分光束被分离成多个那样的情况下，能够使分离的各个光束在各透镜要素中传递。因此，由于可使从第2透镜阵列射出的各部分光束精度良好地叠加成像在被照明区域上，所以起到能够防止像模糊这一效果。
[应用例2]根据应用例1所述的照明装置，所述被照明区域是矩形；构成所述各第2小透镜的多个透镜要素的排列方向，是与所述被照明区域的一边相同的方向。
根据该构成，可更均匀地对被照明区域进行照明。
[应用例3]根据应用例2所述的照明装置，所述矩形是长方形；所述被照明区域的所述一边是所述长方形的长边。
根据该构成，当被照明区域是长方形时，可将被照明区域均匀照明。
[应用例4]根据应用例1～3中任意一项所述的照明装置，所述光源部具备多个发光体；构成所述各第2小透镜的透镜要素的数量与所述发光体的数量相同。
根据该构成，由于光源部具备多个发光体，所以可增大照明光量。而且，与使用了多个发光体无关，能够使从第2透镜阵列射出的各部分光束精度良好地在被照明区域上叠加成像，防止像模糊。
[应用例5]根据应用例4所述的照明装置，所述光源部具备：多个凹面镜，其和所述多个发光体数量相同且与之成对，对所述发光体的放射光进行聚光；光反射部，其被分别入射由所述多个凹面镜聚光后的光，将各个光向规定的方向反射；聚光透镜，其被入射由所述光反射部反射后的光，将入射的光变换成近似平行而射出。
根据该构成，通过光源部，能够以简单的构成使来自多个发光体的照明光束作为近似平行光而射出。
[应用例6]根据应用例5所述的照明装置，所述多个发光体的在所述光反射部上形成的各像的排列方向，与构成所述各第2小透镜的多个透镜要素的排列的方向一致。
根据该构成，与使用了多个发光体无关，能够使从第2透镜阵列射出的各部分光束精度良好地在被照明区域上叠加成像，可防止像模糊。
[应用例7]一种投射型显示装置，具备：应用例1～6中任意一项所述的照明装置；
光阀，其接受由所述照明装置进行的照明，根据影像信号形成光学像；和
投射部，其对从所述光阀射出的光进行投射。
根据该构成的投射型显示装置，能够同时实现投射图像的高亮度化和图像模糊的防止。
[应用例8]一种光学积分器，具有：
第1透镜阵列，是排列了多个第1小透镜的光学部件，将入射的照明光束通过各第1小透镜分割成多个部分光束；和
第2透镜阵列，是排列了多个第2小透镜的光学部件，各第2小透镜分别与所述多个第1小透镜对应、接受从所述多个第1小透镜射出的各部分光束的入射；
所述第2透镜阵列所具有的多个第2小透镜中的至少一部分的各第2小透镜，由沿着与所述第2小透镜排列的面方向相同的面方向排列的多个透镜要素构成。
根据该构成的光学积分器，与应用例1所述的照明装置同样，由于可使从第2透镜阵列射出的各部分光束精度良好地在被照明区域上叠加成像，所以起到能够防止像模糊这一效果。
另外，本发明能够以各种方式实现，例如能够以投影仪或显示装置等的形态实现。
附图说明
图1是将作为本发明的一个实施例的投射型显示装置1的光学系统概略化表示的说明图。
图2是表示形成在反射棱镜40上的二次光源SL的说明图。
图3是表示聚光透镜50中的入射光束的行进方向的控制方法的说明图。
图4是表示第1透镜阵列60的说明图。
图5是表示第2透镜阵列70的说明图。
图6是将一个矩形透镜72放大表示的说明图。
图7是示意性地表示从第2透镜阵列70的出射面侧观察的发光体像Q1、Q2的样子的说明图。
图8是变形例1具有的第2透镜阵列170的主视图。
图9是变形例2具有的第2小透镜272的俯视图。
图10是表示变形例2具有的第2小透镜的其他例子的俯视图。
图11是变形例3具有的第2透镜阵列370的主视图。
图12是将作为变形例5的投射型显示装置501的光学系统概略化表示的说明图。
附图标记说明：1...投射型显示装置，10...照明光学系统，20...第1放电灯，21...发光管，21a...发光体，22...反射器，30...第2放电灯，31...发光管，31a...发光体，32...反射器，40...反射棱镜，41...反射面，41a、42a...发光体像，50...聚光透镜，60...第1透镜阵列，62...矩形透镜，70...第2透镜阵列，72...矩形透镜，72a...第1透镜要素，72b...第2透镜要素，80...叠加透镜(superimposing lens)，90...物镜(fieldlens)，92...液晶光阀，94...投射镜头，170...第2透镜阵列，172...矩形透镜，172a...第1透镜要素，172bv...第2透镜要素，272...第2小透镜，272a...第1透镜要素，272b...第2透镜要素，370...第2透镜阵列，372...矩形透镜，372a...第1透镜要素，372b...第2透镜要素，372c...第3透镜要素，472a...第1透镜要素，472b...第2透镜要素，501...投射型显示装置，510...照明光学系统，520...放电灯，550...平行化透镜，575...PBS，Q1、Q2...发光体像，SC...屏幕，SL...二次光源，OX...光轴。
具体实施方式
接着，基于实施例，对本发明的照明装置、投射型显示装置及积分器的实施方式进行说明。
1.实施例的构成：
图1是将作为本发明的一个实施例的投射型显示装置1的光学系统概略化表示的说明图。投射型显示装置1是所谓的投影仪。图1是从上方观察的图。如图所示，投射型显示装置1具备：作为照明装置的照明光学系统10、物镜90、液晶光阀92和投射镜头94。
照明光学系统10具备：第1及第2放电灯20、30、反射棱镜40、聚光透镜(聚光镜)50、构成积分器的第1及第2透镜阵列60、70、和叠加透镜80。
第1及第2放电灯20、30可使用金属卤素灯、超高压水银灯、氙灯等，具有发光管21、31和反射器22、32。在发光管21、31中，形成有基于电弧放电的发光体21a、31a。从发光体21a、31a放射的光分别被对应的反射器22、32反射，从开口射出。
第1及第2放电灯20、30被对置配置成出射光的朝向相互面对，在两者的中央位置设有反射棱镜40。第1及第2放电灯20、30中具备的反射器22、32，是对光进行聚光的椭圆面型凹面镜，由于在发光体21a、31a的位置处形成第1焦点，在反射棱镜40的反射面41、42的位置处形成第2焦点，所以如图2所示，可在反射棱镜40的反射面41、42附近，形成基于发光体21a、31a的像41a、42a的二次光源SL。因此，在以下的光学系统中，可将从本来处于远离位置的发光体21a、31a放射的光作为从二次光源SL放射的光进行处理。其中，反射棱镜40的反射面41、42蒸镀有铝膜或电介质多层膜，可高效率地反射可视光。
从构成于反射棱镜40的二次光源SL放射的光是发散光，入射到聚光透镜50中。聚光透镜50例如使用非球面的双凸透镜。图3是表示聚光透镜50中的入射光束的行进方向的控制方法的说明图。
聚光透镜50将入射光变换成近似平行光。图3是概念性表示聚光透镜50的功能的说明图。在图示中，为了方便起见，将出射光束的截面分割成四个区域进行表示。如图所示，若将入射光束的各区域中的光束密度设为S1、S2、S3、S4，将出射光束的各区域中的光束密度设为SS1、SS2、SS3、SS4，则聚光透镜50例如按照S1＜SS1、S2＜SS2、S3＝SS3、S4＞SS4，并且SS1＞SS2＞SS3＞SS4的方式，对入射光束的行进方向进行控制而使其射出。由此，从聚光透镜50射出越远离光轴OX光束密度越小的平行光束。另外，这里所说的平行光束不是严格意义上的平行光束，只要是大致平行的光束即可。
回到图1，来自聚光透镜50的平行光束向排列了多个小透镜的第1透镜阵列60入射。其中，由到第1透镜阵列60跟前为止的光学系统、即第1及第2放电灯20、30、反射棱镜40、聚光透镜50，构成作为本发明的构成要素之一的“光源部”。另外，该光源部不必限于上述构成，例如，可以改变成分别在第1放电灯20与反射棱镜40之间、第2放电灯30与反射棱镜40之间设置平面反射镜，变更第1及第2放电灯20、30的配设位置的构成等其他的构成。总之，只要能向积分器输送照明光束，则可以是任意的构成。优选如本实施例那样，可以射出近似平行的照明光束。
图4是表示第1透镜阵列60的说明图。图4(a)是主视图，图4(b)是俯视图，图4(c)是侧面图。如图所示，第1透镜阵列60是将作为小透镜的多个矩形透镜62以二维状排列而构成的光学部件。各矩形透镜62是平凸透镜。矩形透镜62的纵横尺寸，与作为被照明区域的液晶光阀92相似。这里，由于表示了对具有16∶9的纵横尺寸比的液晶光阀92进行照明的情况，所以矩形透镜62的纵横比也为9∶16。即，这里所说的“矩形”是长方形。
其中，矩形透镜62的横方向(长边方向)x在图1中如图示那样。该长边方向x是与液晶光阀92的长边相同的方向。矩形透镜62是作为本发明的构成要素之一的“第1小透镜”。
图5是表示第2透镜阵列70的说明图。图5(a)是主视图，图5(b)是俯视图，图5(c)是侧面图。如图所示，第2透镜阵列70是将多个矩形透镜72以二维状排列而构成的光学部件。多个矩形透镜72的数量与第1透镜阵列60具有的矩形透镜62的数量相同，各矩形透镜72与第1透镜阵列60具有的各矩形透镜62一一对应。这里，各矩形透镜72的纵横尺寸是与第1透镜阵列60具有的各矩形透镜62相同的纵横尺寸。其中，矩形透镜72是作为本发明的构成要素之一的“第2小透镜”。
各矩形透镜72由两个透镜要素72a、72b构成。第1及第2透镜要素72a、72b为同一形状、同一尺寸，通过将这两个透镜要素72a、72b沿横方向x排列，构成矩形透镜72。这里所说的横方向x与图4及图1所示的x方向相同。因此，第1及第2透镜要素72a、72b的排列的方向是与液晶光阀92的长边相同的方向。
图6是将一个矩形透镜72放大表示的说明图。各透镜要素72a、72b是平凸透镜，沿横方向x相互接合。各透镜要素72a、72b的横方向x的尺寸Ex，是矩形透镜72的横方向x的尺寸Lx的1/2，各透镜要素72a、72b的纵方向(与x方向垂直的方向)y的尺寸Ey，与矩形透镜72的纵方向y的尺寸Ly相同。其中，如图所示，各透镜要素72a、72b是平凸透镜。
回到图1，来自聚光透镜50的平行光束被第1透镜阵列60所具备的各矩形透镜62分割成多个部分光束。从各矩形透镜62出射的各部分光束随后收敛在第2透镜阵列70所具备的各矩形透镜72上。在第2透镜阵列70上，形成基于发光体21a、31a的多个像。即，第2透镜阵列70中的两个透镜要素72a、72b与第1透镜阵列60中的一个矩形透镜62对应。
图7是示意性地表示从第2透镜阵列70的出射面侧观察的发光体像的样子的说明图。如图所示，在第2透镜阵列70所具备的各矩形透镜72上，形成与发光体21a、31a对应的两个发光体像Q1、Q2。其中，在图示中，对与发光体21a对应的发光体像Q1施加斜线，对与发光体31a对应的发光体像Q2不施加斜线，来区别双方。发光体像Q1在矩形透镜72的横方向x上偏向图示的右侧，即从反射棱镜40观察时第1放电灯20所位于的一侧(参照图1)，发光体像Q2在矩形透镜72的横方向x上偏向图示的左侧，即从反射棱镜40观察时第2放电灯30所位于的一侧(参照图1)。
换言之，如图2所示，由于形成在反射棱镜40上的发光体21a、31a的像41a、42a，沿与前述的x方向相同的方向排列，所以如上所述，发光体像Q1，Q2在x方向产生偏移。
第2透镜阵列70的各矩形透镜72如前所述，由于在横方向x上被分割成第1及第2透镜要素72a、72b，所以与发光体21a对应的发光体像Q1形成在第1透镜要素72a上，与发光体31a对应的发光体像Q2形成在第2透镜要素72b上。
另外，由于在聚光透镜50的作用下，第1透镜阵列60的入射光束的密度越远离光轴OX越小，所以，发光体像Q1、Q2的大小也是越远离光轴OX越小。
根据由上述结构的第1及第2透镜阵列60、70构成的积分器，将入射光束分割成多个部分光束，并将它们放大射出。从第2透镜阵列70射出的部分光束向叠加透镜80入射，通过叠加透镜80使各部分光束在液晶光阀92上叠加结合。结果，根据照明光学系统10，可均匀地对作为被照明区域的液晶光阀92进行照明。
另外，由于第2透镜阵列70具有的各矩形透镜72由两个透镜要素72a、72b构成，所以，在从二次光源SL射出的光束虽然少量但分成两束那样的情况(图2参照)下，可使分开的各个光束在各透镜要素72a、72b中传递。因此，可使从第2透镜阵列70射出的各部分光束精度良好地叠加成像在液晶光阀92上。结果，可防止液晶光阀92上的像模糊。
从叠加透镜80射出的照明光束、即从照明光学系统10射出的照明光束入射到物镜90中。物镜90用于将照在液晶光阀92上的光向投射镜头94的瞳面聚光。投射镜头94将在液晶光阀92上形成的光学像投射到屏幕SC上。
2.实施例的作用、效果：
根据如以上那样构成的本实施例的投射型显示装置1所具备的照明光学系统10，如上所述，起到能够防止液晶光阀92上的像模糊这一效果。而且，由于通过防止像模糊，不需要增大所照射的光量，所以起到能够以低电力提供高亮度投射型显示装置这一辅助效果。
并且，在本实施例中，由于构成第2透镜阵列70所具有的各矩形透镜72的第1及第2透镜要素72a、72b的排列的方向，与作为被照明区域的液晶光阀92的长边的方向、和作为二次光源SL而形成的发光体21a、31a的像41a、42a的排列方向双方相同，所以与使用了两个发光体21a、31a无关，能够使从第2透镜阵列70射出的各部分光束更加精度良好地叠加成像在液晶光阀92上。
另外，在本实施例的投射型显示装置1中，由于具备两个放电灯20、30，所以可实现高亮度化。
3.变形例：
另外，本发明并不限于上述的实施例或其变形例，在不脱离其宗旨的范围内能够以各种方式实施，例如还能够进行下面那样的变形。
(1)变形例1
在上述实施例中，第2透镜阵列70所具有的所有矩形透镜72都成为具备第1及第2透镜要素72a、72b的构成，但也可代替该构成，而只是所有矩形透镜中的一部分矩形透镜具备多个透镜要素的构成。
图8是变形例1所具有的第2透镜阵列170的主视图。如图所示，第2透镜阵列170所具有的多个矩形透镜172的排列中的外周部分、即在图示的例子中，位于第1行、第6行、第1列、第5列的矩形透镜172为具备第1及第2透镜要素172a、172b的构成，对于其他的内侧部分的3～4排列中包含的矩形透镜172，与公知的结构同样，由一个透镜构成。如图7所示，形成在第2透镜阵列上的发光体像Q1、Q2的大小越远离光轴OX越小，其位置的移动也越大，但在上述变形例1中，对于最远离光轴OX的外周部分，由于各矩形透镜172成为具备第1及第2透镜要素172a、172b的构成，所以能够充分地进行各部分光束向液晶光阀的叠加。
(2)变形例2
第2透镜阵列具有的第2小透镜所具备的多个透镜要素在上述实施例中，是相互的凸部大都远离的构成，但是也可代替该构成而形成接近的构成。图9是变形例2所具有的第2小透镜的俯视图。如图所示，第2小透镜(矩形透镜)272具备第1及第2透镜要素272a、272b。第1及第2透镜要素272a、272b虽然具备与上述实施例的透镜要素72a、72b相同曲率的球面，但相互的凸部以重叠的方式接近。通过该构成，也能与上述实施例同样地充分进行各部分光束向液晶光阀的叠加。
图10是表示变形例2所具有的第2小透镜的其他例子的俯视图。在图9的变形例2中，第1及第2透镜要素272a、272b的顶点分别被残留，但与之相对，在图10的例示中，与图9的变形例2相比，相互的凸部更加重合，成为由第1透镜要素472a和第2透镜要素472b形成一个顶点的构成。通过该构成，也能与上述实施例同样地充分进行各部分光束向液晶光阀的叠加。
另外，第2小透镜所具备的多个透镜要素不需要限定为上述实施例、上述变形例的形状，也可以是其他的凸透镜的形状。而且，各第2小透镜所具备的多个透镜要素也不需要都是同一形状、同一尺寸，也可以是形状、尺寸不同的透镜要素。
(3)变形例3
第2透镜阵列具有的第2小透镜所具备多个透镜要素在上述实施例中为两个，但不限定为两个，也可为三个、四个等多个。其中，优选构成各第2小透镜的透镜要素的数量与光源部中具备的发光体的数量相同。即，第2透镜阵列中的多个透镜要素72a、72b与第1透镜阵列60中的一个矩形透镜62对应。
图11是变形例3所具有的第2透镜阵列370的主视图。如图所示，第2透镜阵列370所具有的多个矩形透镜372分别具备第1、第2及第3透镜要素372a、372b、372c。第1～第3透镜要素372a～372c的排列方向，与被照明区域的长边的方向、和作为二次光源SL而形成的三个发光体的各像的排列方向双方相同。根据该构成，可同时实现投射图像的进一步高亮度化和图像模糊的防止。
(4)变形例4
在上述实施例中，作为被照明区域的液晶光阀92是长方形，但不必限定于长方形。而且，不必是长方形、正方形的矩形，也可以是圆形、椭圆形等其他形状。
(5)变形例5
上述实施例的投射型显示装置1是具备第1放电灯20和第2放电灯30的双灯式结构，但不限于此，例如也可以是单灯式的结构。下面，使用附图对于该构成详细说明。
图12是将作为变形例5的投射型显示装置501的光学系统概略化表示的说明图。图12是从上方观察的图。如图所示，投射型显示装置501具备：作为照明装置的照明光学系统510、物镜90、液晶光阀92和投射镜头94。物镜90、液晶光阀92及投射镜头94是与上述实施例同样的构成，标注了与第1实施例相同的附图标记。
照明光学系统510具备：放电灯520、平行化透镜550、构成积分器的第1及第2透镜阵列60、70、PBS(Polarization beam splitter)575和叠加透镜80。第1及第2透镜阵列60、70及叠加透镜80是与上述实施例同样的构成，被标注与上述实施例相同的附图标记。PB S575是将随机偏光变换为直线偏光的元件，在第1实施例中被省略，但在本实施例中明确记载。
放电灯520与上述实施例同样，可使用金属卤素灯、超高压水银灯、氙灯等，具有发光管521和反射器522。来自放电灯520的光通过平行化透镜550而成为平行光束。该平行光束向排列有多个小透镜的第1透镜阵列60入射。
第1及第2透镜阵列60、70及叠加透镜80是与上述实施例同样的构成，起到与上述实施例相同的作用。
根据如以上那样构成的变形例5的投射型显示装置501所具备的照明光学系统510，与上述实施例同样，起到能够防止液晶光阀92上的像模糊这一效果。能够防止像模糊的理由如下所述。
即使如变形例5那样是单灯式的情况，在利用了以往的积分器的情况下，从第1透镜阵列射出的各部分光束也有从第2透镜阵列所具备的各小透镜的光轴上稍稍偏移之虞。对此，在变形例5中，由于第2透镜阵列70的各矩形透镜72被分割成第1及第2透镜要素72a、72b，所以，可将从第1透镜阵列射出的上述偏差了的部分光束，由第1及第2透镜要素72a、72b的任意一个接受，结果，可防止像模糊。
(6)变形例6
另外，在上述实施例的投射型显示装置中，表示了使用透过型的液晶光阀作为被照明区域的例子，但并不限于此，例如，也可以使用反射型的液晶面板、或由多个微小反射镜对光进行调制的反射镜型器件。而且，作为投射型显示装置，可以形成前置型、后置型的任意构成。并且，作为投射型显示装置，可以成为具备周知的色分离光学系统及色合成光学系统的构成。此外，可以是具备上述实施例或变形例的照明光学系统的显示装置等其他装置的形态。

Claims (4)

1.一种照明装置，其特征在于，对被照明区域进行照明，具有：
具备2个发光体的光源部，其射出照明光束；
第1透镜阵列，是排列了多个第1小透镜的光学部件，将从所述光源部射出的照明光束通过各第1小透镜分割成多个部分光束；
第2透镜阵列，是排列了多个第2小透镜的光学部件，各第2小透镜分别与所述多个第1小透镜对应、接受从所述多个第1小透镜射出的各部分光束的入射；和
叠加透镜，其使从所述多个第2小透镜射出的各部分光束在所述被照明区域叠加；
所述第2透镜阵列所具有的多个第2小透镜中的一部分的各第2小透镜，由两个透镜要素构成，该两个透镜要素沿着与所述第2小透镜排列的面方向相同的面方向排列，并且按照具有一定曲率的球面在所述2个透镜要素的排列方向形成一个顶点的方式接近形成；
所述被照明区域是长方形；
构成所述各第2小透镜的两个透镜要素的排列方向，是与所述被照明区域的长边相同的方向，
所述光源部具备：
多个凹面镜，其和所述两个发光体的数量相同并与之成对，对所述发光体的放射光进行聚光；
光反射部，其被分别入射由所述多个凹面镜聚光后的光，将各个光向规定的方向反射；和
聚光透镜，其被入射由所述光反射部反射后的光，将入射的光变换成近似平行而射出。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述2个发光体的在所述光反射部上形成的各像的排列方向，与构成所述各第2小透镜的2个透镜要素的排列方向一致。
3.一种投射型显示装置，其特征在于，具备：
权利要求1或者2所述的照明装置；
光阀，其接受由所述照明装置进行的照明，根据影像信号形成光学像；和
投射部，其对从所述光阀射出的光进行投射。
4.一种光学积分器，其特征在于，在对被照明区域进行照明的照明装置中被使用，具有：
第1透镜阵列，是排列了多个第1小透镜的光学部件，将入射的照明光束通过各第1小透镜分割成多个部分光束；和
第2透镜阵列，是排列了多个第2小透镜的光学部件，各第2小透镜分别与所述多个第1小透镜对应、接受从所述多个第1小透镜射出的各部分光束的入射；
所述第2透镜阵列所具有的多个第2小透镜中的一部分的各第2小透镜，由两个透镜要素构成，该两个透镜要素沿着与所述第2小透镜排列的面方向相同的面方向排列，并且并且按照具有一定曲率的球面在所述2个透镜要素的排列方向形成一个顶点的方式接近形成；
所述被照明区域是长方形；
构成所述各第2小透镜的两个透镜要素的排列方向，是与所述被照明区域的长边相同的方向。
CN2009101397760A 2008-07-08 2009-06-30 照明装置、投射型显示装置及光学积分器 Active CN101625104B (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-177908 2008-07-08
JP2008177908 2008-07-08
JP2008177908 2008-07-08
JP2009121675 2009-05-20
JP2009-121675 2009-05-20
JP2009121675A JP4572989B2 (ja) 2008-07-08 2009-05-20 照明装置、投写型表示装置、および光学インテグレータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101625104A CN101625104A (zh) 2010-01-13
CN101625104B true CN101625104B (zh) 2012-04-25

Family

ID=41504857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009101397760A Active CN101625104B (zh) 2008-07-08 2009-06-30 照明装置、投射型显示装置及光学积分器

Country Status (3)

Country Link
US (2) US9104094B2 (zh)
JP (1) JP4572989B2 (zh)
CN (1) CN101625104B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104696883A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 马田专业公司 具有不同光功率的多个合并小透镜的聚光器

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4572989B2 (ja) * 2008-07-08 2010-11-04 セイコーエプソン株式会社 照明装置、投写型表示装置、および光学インテグレータ
JP5601092B2 (ja) * 2010-08-27 2014-10-08 セイコーエプソン株式会社 照明装置及びプロジェクター
JP2013015762A (ja) * 2011-07-06 2013-01-24 Sony Corp 照明光学系および画像表示装置
WO2013118272A1 (ja) * 2012-02-09 2013-08-15 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 照明光学系および投写型表示装置
JP5962089B2 (ja) * 2012-03-15 2016-08-03 岩崎電気株式会社 光照射装置
US9864232B2 (en) * 2012-08-10 2018-01-09 Dolby Laboratories Licensing Corporation Light directed modulation displays
CN106062475B (zh) * 2014-01-06 2019-06-21 光处方革新有限公司 壳积分器
JP6260819B2 (ja) * 2014-02-20 2018-01-17 カシオ計算機株式会社 光源装置及びプロジェクタ
JP6783545B2 (ja) * 2016-04-19 2020-11-11 キヤノン株式会社 照明装置及びこれを用いた投射型表示装置
KR102568795B1 (ko) 2018-08-02 2023-08-22 삼성전자주식회사 구조광 프로젝터 및 이를 포함하는 전자 장치
CN115586593A (zh) * 2022-12-09 2023-01-10 北京灵犀微光科技有限公司 透镜及照明系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1229180A (zh) * 1998-03-12 1999-09-22 松下电器产业株式会社 透镜元件、照明光学设备和投影显示设备
JP2000003612A (ja) * 1998-06-15 2000-01-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明装置及び、それを用いた投写型表示装置
JP2001051232A (ja) * 1999-01-14 2001-02-23 Seiko Epson Corp 照明光学系及びこれを用いた投写型表示装置
US6222674B1 (en) * 1998-10-09 2001-04-24 Minolta Co., Ltd. Projective image display apparatus
CN2456011Y (zh) * 2000-12-08 2001-10-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 均匀高效小相对孔径的照明光学系统
US6337759B1 (en) * 1999-06-25 2002-01-08 Fuji Photo Optical Co., Ltd. Polarization converter and projection-type display device using the same
CN1405633A (zh) * 2001-09-14 2003-03-26 佳能株式会社 照明装置及应用该照明装置的曝光装置和器件制造方法
CN1892291A (zh) * 2005-07-05 2007-01-10 株式会社日立制作所 投射显示器和光学积分器
CN101038372A (zh) * 2006-03-16 2007-09-19 株式会社日立制作所 投影型图像显示装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19624991A1 (de) * 1996-06-22 1998-01-02 Philips Patentverwaltung Lichtprojektionsanordnung mit einem Linsenplattenintegrator
WO1998009113A1 (fr) * 1996-08-26 1998-03-05 Seiko Epson Corporation Appareil et ecran de projection
JP3646525B2 (ja) * 1998-07-16 2005-05-11 セイコーエプソン株式会社 照明光学系、及びこれを用いた投写型表示装置
JP3952621B2 (ja) * 1999-01-08 2007-08-01 フジノン株式会社 高密度光記録媒体用対物レンズ
CA2482005C (en) * 2002-10-11 2012-03-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Illumination device and illumination method
US7414790B2 (en) * 2006-11-10 2008-08-19 Genie Lens Technologies, Llc Ultrathin lens arrays for viewing interlaced images with dual lens structures
JP4572989B2 (ja) * 2008-07-08 2010-11-04 セイコーエプソン株式会社 照明装置、投写型表示装置、および光学インテグレータ

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1229180A (zh) * 1998-03-12 1999-09-22 松下电器产业株式会社 透镜元件、照明光学设备和投影显示设备
JP2000003612A (ja) * 1998-06-15 2000-01-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明装置及び、それを用いた投写型表示装置
US6222674B1 (en) * 1998-10-09 2001-04-24 Minolta Co., Ltd. Projective image display apparatus
JP2001051232A (ja) * 1999-01-14 2001-02-23 Seiko Epson Corp 照明光学系及びこれを用いた投写型表示装置
US6337759B1 (en) * 1999-06-25 2002-01-08 Fuji Photo Optical Co., Ltd. Polarization converter and projection-type display device using the same
CN2456011Y (zh) * 2000-12-08 2001-10-24 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 均匀高效小相对孔径的照明光学系统
CN1405633A (zh) * 2001-09-14 2003-03-26 佳能株式会社 照明装置及应用该照明装置的曝光装置和器件制造方法
CN1892291A (zh) * 2005-07-05 2007-01-10 株式会社日立制作所 投射显示器和光学积分器
CN101038372A (zh) * 2006-03-16 2007-09-19 株式会社日立制作所 投影型图像显示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104696883A (zh) * 2013-12-05 2015-06-10 马田专业公司 具有不同光功率的多个合并小透镜的聚光器
CN104696883B (zh) * 2013-12-05 2019-08-13 哈曼专业丹麦公司 具有不同光功率的多个合并小透镜的聚光器

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010039473A (ja) 2010-02-18
US20150098063A1 (en) 2015-04-09
US9454069B2 (en) 2016-09-27
US20100007854A1 (en) 2010-01-14
CN101625104A (zh) 2010-01-13
US9104094B2 (en) 2015-08-11
JP4572989B2 (ja) 2010-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101625104B (zh) 照明装置、投射型显示装置及光学积分器
US6761457B2 (en) Optical illumination device and projection display device
JP5954845B2 (ja) 照明光学系、照明光学系の色むら改善方法、プロジェクターおよびプロジェクターシステム
CN107305315A (zh) 照明装置和使用照明装置的投影显示装置
TW459144B (en) Illuminator and projection display
JP2005092206A (ja) Ｄｌｐ投影装置
JPWO2012060065A1 (ja) プロジェクタ装置
JP2000292740A (ja) 照明光学系および投写型表示装置
CN101216659A (zh) 投射型显示装置和光学单元
US8398244B2 (en) Projector
ITTO990954A1 (it) Sistema ottico di illuminamento per videoproiettore.
JP2004233442A (ja) 照明装置およびプロジェクタ
WO2018143347A1 (ja) 光源装置、投写型表示装置、照明方法および表示方法
US6429975B1 (en) Illumination optical system and projector using same
KR20040034697A (ko) 투사 시스템용 유효 아크 램프 조명기
JPH1090791A (ja) 光学投影装置
US20200400964A1 (en) Image display apparatus
US6705730B2 (en) Picture display device
JP5830218B2 (ja) 画像表示装置
JPH1164850A (ja) 偏光照明装置、および投写型液晶表示装置
US6783250B2 (en) Efficient light collector for projection display system
KR20010054283A (ko) 2 램프를 이용한 액정 프로젝터의 광학계
JP5035879B2 (ja) 照明光学系および投写型表示装置
JP2009063893A (ja) プロジェクタ、光学素子及び光変調装置
RU2338232C1 (ru) Проекционная оптическая система

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant