JP2000089684A - 投射型画像表示装置 - Google Patents
投射型画像表示装置Info
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- JP2000089684A JP2000089684A JP10261204A JP26120498A JP2000089684A JP 2000089684 A JP2000089684 A JP 2000089684A JP 10261204 A JP10261204 A JP 10261204A JP 26120498 A JP26120498 A JP 26120498A JP 2000089684 A JP2000089684 A JP 2000089684A
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- light beam
- eye lens
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 投射型画像表示装置において、光利用効率を
向上させる。 【解決手段】 ランプ１からの光はコンデンサレンズ２
で平行光束となる。フライアイレンズ３，４は平行光束
を分割する。コリメータレンズ５は、分割された光束を
表示素子６上で重ね合わせる。調整機構７はフライアイ
レンズ３，４の間隔を調整し、表示素子６上の照明範囲
を調整する。
向上させる。 【解決手段】 ランプ１からの光はコンデンサレンズ２
で平行光束となる。フライアイレンズ３，４は平行光束
を分割する。コリメータレンズ５は、分割された光束を
表示素子６上で重ね合わせる。調整機構７はフライアイ
レンズ３，４の間隔を調整し、表示素子６上の照明範囲
を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インテグレータ照
明光学系を用いた投射型画像表示装置に関する。
明光学系を用いた投射型画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】投射型画像表示装置は、ランプより発し
た光を、レンズを介して液晶パネル等の表示素子に照射
し、映像に応じて変調する。そして、この表示素子より
出力された光をレンズで拡大してスクリーン上に投影す
る。ランプからの光における照明効率（光利用効率）と
照度の均一性は、その照明光学系の基本設計でおおまか
な特性が決まる。照明光学系としては、照明効率と照度
の均一性の双方に優れたインテグレータ照明光学系が用
いられることが多い。
た光を、レンズを介して液晶パネル等の表示素子に照射
し、映像に応じて変調する。そして、この表示素子より
出力された光をレンズで拡大してスクリーン上に投影す
る。ランプからの光における照明効率（光利用効率）と
照度の均一性は、その照明光学系の基本設計でおおまか
な特性が決まる。照明光学系としては、照明効率と照度
の均一性の双方に優れたインテグレータ照明光学系が用
いられることが多い。
【０００３】インテグレータ照明光学系を用いた投射型
画像表示装置の一般的な構成について、図８を用いて説
明する。図８において、ランプ１より発せられた光束
は、コンデンサレンズ２で平行光束とされる。コンデン
サレンズ２より出力された光束は、第１のフライアイレ
ンズ３と第２のフライアイレンズ４とで分割される。な
お、フライアイレンズ３は、複数のエレメント３1，
３2，…３nよりなり、フライアイレンズ４は、複数のエ
レメント４1，４2，…４nよりなる。フライアイレンズ
３の各エレメント３1，３2，…３nで分割された光束
は、フライアイレンズ４の各エレメント４1，４2，…４
nに一対一で対応するように集光する。
画像表示装置の一般的な構成について、図８を用いて説
明する。図８において、ランプ１より発せられた光束
は、コンデンサレンズ２で平行光束とされる。コンデン
サレンズ２より出力された光束は、第１のフライアイレ
ンズ３と第２のフライアイレンズ４とで分割される。な
お、フライアイレンズ３は、複数のエレメント３1，
３2，…３nよりなり、フライアイレンズ４は、複数のエ
レメント４1，４2，…４nよりなる。フライアイレンズ
３の各エレメント３1，３2，…３nで分割された光束
は、フライアイレンズ４の各エレメント４1，４2，…４
nに一対一で対応するように集光する。
【０００４】フライアイレンズ４より出力された光束
は、コリメータレンズ５で合成され、表示素子６上に照
射される。コリメータレンズ５からの光束の角度範囲が
表示素子６上における矩形の照明範囲となる。なお、表
示素子６より後段の構成については図示及び説明を省略
する。
は、コリメータレンズ５で合成され、表示素子６上に照
射される。コリメータレンズ５からの光束の角度範囲が
表示素子６上における矩形の照明範囲となる。なお、表
示素子６より後段の構成については図示及び説明を省略
する。
【０００５】フライアイレンズ３の各エレメント３
i（ｉ＝１，２，…ｎ）及びフライアイレンズ４の各エ
レメント４i（ｉ＝１，２，…ｎ）からの光束の中心軸
に対する角度は、幾何光学的に、一対のフライアイレン
ズ３，４の間隔Ｌで決まる。
i（ｉ＝１，２，…ｎ）及びフライアイレンズ４の各エ
レメント４i（ｉ＝１，２，…ｎ）からの光束の中心軸
に対する角度は、幾何光学的に、一対のフライアイレン
ズ３，４の間隔Ｌで決まる。
【０００６】基本設計としては、フライアイレンズ３の
エレメント３1，３2，…３nの形状は、表示素子６上に
おける矩形の照明範囲と相似形とする。また、フライア
イレンズ３の各エレメント３1，３2，…３nの焦点距離
と、フライアイレンズ４の各エレメント４1，４2，…４
nの焦点距離は等しく、フライアイレンズ３，４の間隔
Ｌは、その焦点距離となるようにする。
エレメント３1，３2，…３nの形状は、表示素子６上に
おける矩形の照明範囲と相似形とする。また、フライア
イレンズ３の各エレメント３1，３2，…３nの焦点距離
と、フライアイレンズ４の各エレメント４1，４2，…４
nの焦点距離は等しく、フライアイレンズ３，４の間隔
Ｌは、その焦点距離となるようにする。
【０００７】さらに、表示素子６として反射型液晶パネ
ルを用いる投射型画像表示装置のように、テレセントリ
ック照明が必要な場合には、図８に示すように、コリメ
ータレンズ５の焦点距離ｆｃだけ離れたランプ１側の位
置にフライアイレンズ４を配置し、同じく焦点距離ｆｃ
だけ離れたランプ１とは反対側の位置に表示素子６を配
置する。
ルを用いる投射型画像表示装置のように、テレセントリ
ック照明が必要な場合には、図８に示すように、コリメ
ータレンズ５の焦点距離ｆｃだけ離れたランプ１側の位
置にフライアイレンズ４を配置し、同じく焦点距離ｆｃ
だけ離れたランプ１とは反対側の位置に表示素子６を配
置する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、投射型画像
表示装置においては、明るさ性能は最も重要視される特
性の１つである。照明光学系では、ランプ１の光量の利
用効率を上げるための様々な工夫がなされている。しか
しながら、フライアイレンズ３，４を用いたインテグレ
ータ照明光学系では、硝子モールドよりなるフライアイ
レンズ３，４の製造誤差と、色分解合成光学系の各色間
の光軸ずれがあるため、表示素子６上における照明範囲
は、１０％以上の余裕を持つことが必要である。そのた
め、光利用効率が約２０％も落ちてしまうという問題点
があった。
表示装置においては、明るさ性能は最も重要視される特
性の１つである。照明光学系では、ランプ１の光量の利
用効率を上げるための様々な工夫がなされている。しか
しながら、フライアイレンズ３，４を用いたインテグレ
ータ照明光学系では、硝子モールドよりなるフライアイ
レンズ３，４の製造誤差と、色分解合成光学系の各色間
の光軸ずれがあるため、表示素子６上における照明範囲
は、１０％以上の余裕を持つことが必要である。そのた
め、光利用効率が約２０％も落ちてしまうという問題点
があった。
【０００９】逆に、照明範囲の余裕を少なくすると、フ
ライアイレンズ３，４の製造歩留まりが低下し、色分解
合成光学系の各色間の光軸を調整する際の工数が大幅に
増大してしまうという問題点があった。また、照明範囲
の正確な予測が困難であるために、フライアイレンズ
３，４の設計変更や硝子モールドの金型修正等で余分の
費用が発生してしまうという問題点もあった。
ライアイレンズ３，４の製造歩留まりが低下し、色分解
合成光学系の各色間の光軸を調整する際の工数が大幅に
増大してしまうという問題点があった。また、照明範囲
の正確な予測が困難であるために、フライアイレンズ
３，４の設計変更や硝子モールドの金型修正等で余分の
費用が発生してしまうという問題点もあった。
【００１０】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、光利用効率を向上させることができ、フラ
イアイレンズの製造歩留まりや光軸調整の工数を削減す
ることができ、また、フライアイレンズの設計変更や硝
子モールドの金型修正等の費用も削減することができる
投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
ものであり、光利用効率を向上させることができ、フラ
イアイレンズの製造歩留まりや光軸調整の工数を削減す
ることができ、また、フライアイレンズの設計変更や硝
子モールドの金型修正等の費用も削減することができる
投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の技術の課題を解決するため、平行光束を供給する供給
手段（１，２）と、前記平行光束中に配置され、前記平
行光束を分割する第１のフライアイレンズ（３）と、前
記第１のフライアイレンズからの分割された光束が入射
される第２のフライアイレンズ（４）と、前記第２のフ
ライアイレンズからの分割された光束を表示素子（６）
上で重ね合わせるコリメータレンズ（５）とを備えた投
射型画像表示装置において、前記第１及び第２のフライ
アイレンズの間隔を調整する調整機構（７）を設けたこ
とを特徴とする投射型画像表示装置を提供するものであ
る。
の技術の課題を解決するため、平行光束を供給する供給
手段（１，２）と、前記平行光束中に配置され、前記平
行光束を分割する第１のフライアイレンズ（３）と、前
記第１のフライアイレンズからの分割された光束が入射
される第２のフライアイレンズ（４）と、前記第２のフ
ライアイレンズからの分割された光束を表示素子（６）
上で重ね合わせるコリメータレンズ（５）とを備えた投
射型画像表示装置において、前記第１及び第２のフライ
アイレンズの間隔を調整する調整機構（７）を設けたこ
とを特徴とする投射型画像表示装置を提供するものであ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の投射型画像表示装
置について、添付図面を参照して説明する。図１は本発
明の投射型画像表示装置の一実施例を示す構成図、図２
及び図３は本発明の投射型画像表示装置を説明するため
の図、図４〜図６は本発明の投射型画像表示装置を説明
するための特性図、図７は本発明の投射型画像表示装置
の効果を説明するための特性図である。なお、図１にお
いて、図８と同一部分には同一符号を付し、共通部分の
説明は適宜省略することがある。
置について、添付図面を参照して説明する。図１は本発
明の投射型画像表示装置の一実施例を示す構成図、図２
及び図３は本発明の投射型画像表示装置を説明するため
の図、図４〜図６は本発明の投射型画像表示装置を説明
するための特性図、図７は本発明の投射型画像表示装置
の効果を説明するための特性図である。なお、図１にお
いて、図８と同一部分には同一符号を付し、共通部分の
説明は適宜省略することがある。
【００１３】図１において、ランプ１より発せられた光
束は、コンデンサレンズ２で平行光束とされる。ランプ
１及びコンデンサレンズ２は、平行光束の供給手段の一
例である。コンデンサレンズ２より出力された光束は、
第１のフライアイレンズ３と第２のフライアイレンズ４
とで分割される。なお、フライアイレンズ３は、複数の
エレメント３1，３2，…３nよりなり、フライアイレン
ズ４は、複数のエレメント４1，４2，…４nよりなる。
フライアイレンズ３の各エレメント３1，３2，…３nで
分割された光束は、フライアイレンズ４の各エレメント
４1，４2，…４nに一対一で対応するように集光する。
束は、コンデンサレンズ２で平行光束とされる。ランプ
１及びコンデンサレンズ２は、平行光束の供給手段の一
例である。コンデンサレンズ２より出力された光束は、
第１のフライアイレンズ３と第２のフライアイレンズ４
とで分割される。なお、フライアイレンズ３は、複数の
エレメント３1，３2，…３nよりなり、フライアイレン
ズ４は、複数のエレメント４1，４2，…４nよりなる。
フライアイレンズ３の各エレメント３1，３2，…３nで
分割された光束は、フライアイレンズ４の各エレメント
４1，４2，…４nに一対一で対応するように集光する。
【００１４】フライアイレンズ４より出力された光束
は、コリメータレンズ５で合成され、表示素子６上に照
射される。コリメータレンズ５からの光束の角度範囲が
表示素子６上における矩形の照明範囲となる。なお、表
示素子６より後段の構成については図示及び説明を省略
する。
は、コリメータレンズ５で合成され、表示素子６上に照
射される。コリメータレンズ５からの光束の角度範囲が
表示素子６上における矩形の照明範囲となる。なお、表
示素子６より後段の構成については図示及び説明を省略
する。
【００１５】フライアイレンズ３のエレメント３1，
３2，…３nの形状は、表示素子６上における矩形の照明
範囲と相似形とする。また、フライアイレンズ３の各エ
レメント３1，３2，…３nの焦点距離と、フライアイレ
ンズ４の各エレメント４1，４2，…４nの焦点距離は等
しい。基本的には、フライアイレンズ３，４の間隔Ｌ
は、ほぼその焦点距離となるようにするが、本発明にお
いては、調整機構７によってフライアイレンズ３，４の
間隔Ｌが調整自在となっている。
３2，…３nの形状は、表示素子６上における矩形の照明
範囲と相似形とする。また、フライアイレンズ３の各エ
レメント３1，３2，…３nの焦点距離と、フライアイレ
ンズ４の各エレメント４1，４2，…４nの焦点距離は等
しい。基本的には、フライアイレンズ３，４の間隔Ｌ
は、ほぼその焦点距離となるようにするが、本発明にお
いては、調整機構７によってフライアイレンズ３，４の
間隔Ｌが調整自在となっている。
【００１６】本実施例では、フライアイレンズ４の位置
を移動するよう構成しているが、フライアイレンズ３の
位置を移動する構成としたり、フライアイレンズ３，４
の双方の位置を移動する構成とすることによって、フラ
イアイレンズ３，４の間隔Ｌを調整するようにしてもよ
い。
を移動するよう構成しているが、フライアイレンズ３の
位置を移動する構成としたり、フライアイレンズ３，４
の双方の位置を移動する構成とすることによって、フラ
イアイレンズ３，４の間隔Ｌを調整するようにしてもよ
い。
【００１７】図２に示すように、フライアイレンズ３の
各エレメント３i（ｉ＝１，２，…ｎ）とフライアイレ
ンズ４の各エレメント４i（ｉ＝１，２，…ｎ）を仮想
的に合成した１つのエレメントを３i＋４iとすると、１
つのエレメントを３i＋４iからの光束の中心軸に対する
角度θは、幾何光学的に、一対のフライアイレンズ３，
４の間隔Ｌで決まる。なお、フライアイレンズ３，４の
間隔Ｌが、従来と同様の基本設計である、フライアイレ
ンズ３，４の各エレメントの焦点距離と等しい場合の距
離をＬ１、そのときの角度θをθ１とする。
各エレメント３i（ｉ＝１，２，…ｎ）とフライアイレ
ンズ４の各エレメント４i（ｉ＝１，２，…ｎ）を仮想
的に合成した１つのエレメントを３i＋４iとすると、１
つのエレメントを３i＋４iからの光束の中心軸に対する
角度θは、幾何光学的に、一対のフライアイレンズ３，
４の間隔Ｌで決まる。なお、フライアイレンズ３，４の
間隔Ｌが、従来と同様の基本設計である、フライアイレ
ンズ３，４の各エレメントの焦点距離と等しい場合の距
離をＬ１、そのときの角度θをθ１とする。
【００１８】図１に示すように、フライアイレンズ３，
４の間隔Ｌ１を調整機構７によって間隔Ｌ２へと、距離
δだけ短くした場合を考える。なお、δは、光束の進行
方向を正とし、その逆方向を負とする。図２に示すよう
に、フライアイレンズ３，４の間隔がＬ１のときの破線
で示す光束は、間隔をＬ２と短くすることによって広が
り、実線で示す光束となる。ことのき、光束の中心軸に
対する角度はθ２である。このように、光束の中心軸に
対する角度θは、フライアイレンズ３，４の各エレメン
トの合成焦点距離によって変化する。
４の間隔Ｌ１を調整機構７によって間隔Ｌ２へと、距離
δだけ短くした場合を考える。なお、δは、光束の進行
方向を正とし、その逆方向を負とする。図２に示すよう
に、フライアイレンズ３，４の間隔がＬ１のときの破線
で示す光束は、間隔をＬ２と短くすることによって広が
り、実線で示す光束となる。ことのき、光束の中心軸に
対する角度はθ２である。このように、光束の中心軸に
対する角度θは、フライアイレンズ３，４の各エレメン
トの合成焦点距離によって変化する。
【００１９】フライアイレンズ３，４の各エレメントの
合成焦点距離をｆ、フライアイレンズ３，４の各エレメ
ントそれぞれの焦点距離をｆ３，ｆ４とすると、合成焦
点距離ｆは次の（１）式のように表される。フライアイ
レンズ３，４の間隔がＬ１のとき、合成焦点距離ｆはｆ
１であり、フライアイレンズ３，４の間隔がＬ２のと
き、合成焦点距離ｆはｆ２である。 ｆ＝ｆ３ｆ４／（ｆ３＋ｆ４−Ｌ） …（１）
合成焦点距離をｆ、フライアイレンズ３，４の各エレメ
ントそれぞれの焦点距離をｆ３，ｆ４とすると、合成焦
点距離ｆは次の（１）式のように表される。フライアイ
レンズ３，４の間隔がＬ１のとき、合成焦点距離ｆはｆ
１であり、フライアイレンズ３，４の間隔がＬ２のと
き、合成焦点距離ｆはｆ２である。 ｆ＝ｆ３ｆ４／（ｆ３＋ｆ４−Ｌ） …（１）
【００２０】フライアイレンズ３，４の間隔が基本設計
であるＬ１のとき、幅２Ｈに分割された平行光束が合成
焦点距離ｆ１のレンズを通過した後の光束の広がり角度
θ１は、次の（２）式で表される。また、フライアイレ
ンズ３，４の間隔がＬ２のときは、広がり角度θ２は、
次の（３）式で表される。 Ｔａｎθ１＝Ｈ／ｆ１ …（２） Ｔａｎθ２＝Ｈ／ｆ２ …（３）
であるＬ１のとき、幅２Ｈに分割された平行光束が合成
焦点距離ｆ１のレンズを通過した後の光束の広がり角度
θ１は、次の（２）式で表される。また、フライアイレ
ンズ３，４の間隔がＬ２のときは、広がり角度θ２は、
次の（３）式で表される。 Ｔａｎθ１＝Ｈ／ｆ１ …（２） Ｔａｎθ２＝Ｈ／ｆ２ …（３）
【００２１】また、照明範囲となる光束の片側の広がり
Ｗは、次の（４），（５）式となる。 Ｗ＝ｆｃＴａｎθ１ …（４） Ｗ＝ｆｃＨ／ｆ１ …（５）
Ｗは、次の（４），（５）式となる。 Ｗ＝ｆｃＴａｎθ１ …（４） Ｗ＝ｆｃＨ／ｆ１ …（５）
【００２２】分割光束の広がり幅Ｗの変化ｄＷは、次の
（６）式のようになる。 ｄＷ＝ｆｃ（Ｔａｎθ２−Ｔａｎθ１） …（６） 上記（２），（３）式より、 ｄＷ＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×｛ｆｃＨ／ｆ１｝ …（７） 上記（５）式より ｄＷ＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×Ｗ …（８） となる。
（６）式のようになる。 ｄＷ＝ｆｃ（Ｔａｎθ２−Ｔａｎθ１） …（６） 上記（２），（３）式より、 ｄＷ＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×｛ｆｃＨ／ｆ１｝ …（７） 上記（５）式より ｄＷ＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×Ｗ …（８） となる。
【００２３】従って、照明範囲Ｗの変化割合は、フライ
アイレンズ３，４の合成焦点距離ｆの変化割合となり、
以下の（９）式で表される。 ｄＷ／Ｗ＝（ｆ１−ｆ２）／ｆ２ …（９）
アイレンズ３，４の合成焦点距離ｆの変化割合となり、
以下の（９）式で表される。 ｄＷ／Ｗ＝（ｆ１−ｆ２）／ｆ２ …（９）
【００２４】上記のように、フライアイレンズ３，４の
各エレメントそれぞれの焦点距離ｆ３，ｆ４は等しく、
Ｌはｆ４＋δである。なお、この場合、上記のように、
δ＜０である。ｆ１＝ｆ４であるから、（１）式は、次
の（１０）式となる。 ｆ２＝ｆ４2／（ｆ４−δ） …（１０）
各エレメントそれぞれの焦点距離ｆ３，ｆ４は等しく、
Ｌはｆ４＋δである。なお、この場合、上記のように、
δ＜０である。ｆ１＝ｆ４であるから、（１）式は、次
の（１０）式となる。 ｆ２＝ｆ４2／（ｆ４−δ） …（１０）
【００２５】（９），（１０）式より、 ｄＷ／Ｗ＝（ｆ４−δ）／ｆ４−１ …（１１） となり、 ｄＷ／Ｗ＝−δ／ｆ４ …（１２） となる。以上の原理によって、フライアイレンズ３，４
の間隔Ｌを調整機構７によって調整することによって、
表示素子６上における照明範囲を調整することが可能と
なる。なお、フライアイレンズ３，４の間隔Ｌを広げれ
ば、照明範囲は狭くなる。
の間隔Ｌを調整機構７によって調整することによって、
表示素子６上における照明範囲を調整することが可能と
なる。なお、フライアイレンズ３，４の間隔Ｌを広げれ
ば、照明範囲は狭くなる。
【００２６】表示素子６上における照明範囲を調整する
ことによって、ランプ１の光利用効率を向上させること
ができる。また、照明範囲の余裕を特に少なくする必要
がなくなるので、フライアイレンズ３，４の製造歩留ま
りを向上させることができ、色分解合成光学系の各色間
の光軸を調整する際の工数も削減することができる。さ
らに、照明範囲を若干変更したい場合にも、フライアイ
レンズ３，４自体を設計変更する必要がなくなるので、
フライアイレンズ３，４の設計変更や硝子モールドの金
型修正等で余分の費用が発生することがなくなる。
ことによって、ランプ１の光利用効率を向上させること
ができる。また、照明範囲の余裕を特に少なくする必要
がなくなるので、フライアイレンズ３，４の製造歩留ま
りを向上させることができ、色分解合成光学系の各色間
の光軸を調整する際の工数も削減することができる。さ
らに、照明範囲を若干変更したい場合にも、フライアイ
レンズ３，４自体を設計変更する必要がなくなるので、
フライアイレンズ３，４の設計変更や硝子モールドの金
型修正等で余分の費用が発生することがなくなる。
【００２７】ところで、以上の説明では、フライアイレ
ンズ３に入射する光束を理想的な平行光束として扱って
きた。しかしながら、実際には、光源であるランプ１の
発光点には大きさがあるため、有限の広がり角度を持つ
光束となる。従って、その影響を考慮する必要がある。
以下、この影響について説明する。
ンズ３に入射する光束を理想的な平行光束として扱って
きた。しかしながら、実際には、光源であるランプ１の
発光点には大きさがあるため、有限の広がり角度を持つ
光束となる。従って、その影響を考慮する必要がある。
以下、この影響について説明する。
【００２８】フライアイレンズ３，４の間隔Ｌをδだけ
変えると、図３に示すように、ξの広がりを持つ光束
は、フライアイレンズ４を通過後、平行光束でなくな
り、広がり角度を持つ光束となる。図３において、３i
はフライアイレンズ３の１つのエレメント、４iはフラ
イアイレンズ４の１つのエレメントであり、８は、光束
の仮想的な焦点上の平面である。
変えると、図３に示すように、ξの広がりを持つ光束
は、フライアイレンズ４を通過後、平行光束でなくな
り、広がり角度を持つ光束となる。図３において、３i
はフライアイレンズ３の１つのエレメント、４iはフラ
イアイレンズ４の１つのエレメントであり、８は、光束
の仮想的な焦点上の平面である。
【００２９】図３に示すように、エレメント３i及び４i
からの光束の主光線，上光線，下光線のそれぞれの角度
をθｍ，θｕ，θｄとし、それぞれの光線がコリメータ
レンズ５を経て表示素子６に照射した場合、照明範囲に
おける中心軸からの距離（高さ）Ｗｍ，Ｗｕ，Ｗｄを考
える。ここでは、エレメント３i，４i間の距離をＳ１、
エレメント４iと平面８までの距離をＳ２とする。
からの光束の主光線，上光線，下光線のそれぞれの角度
をθｍ，θｕ，θｄとし、それぞれの光線がコリメータ
レンズ５を経て表示素子６に照射した場合、照明範囲に
おける中心軸からの距離（高さ）Ｗｍ，Ｗｕ，Ｗｄを考
える。ここでは、エレメント３i，４i間の距離をＳ１、
エレメント４iと平面８までの距離をＳ２とする。
【００３０】結像公式より、 １／Ｓ２−１／Ｓ１＝１／ｆ４ …（１３） である。Ｓ１＝−ｆ４−δであるから、 Ｓ２＝ｆ４（ｆ４＋δ）／δ …（１４） となる。
【００３１】 Ｗｍ＝ｆｃＴａｎθｍ …（１５） Ｗｕ＝ｆｃＴａｎθｕ …（１６） Ｗｄ＝ｆｃＴａｎθｄ …（１７） であり、（１６），（１７）式は次のようになる。 Ｗｕ＝ｆｃ（Ｓ２Ｔａｎθｍ−Ｈ）／Ｓ２ ＝ｆｃ（Ｔａｎθｍ−Ｈ／Ｓ２） …（１８） Ｗｄ＝ｆｃ（Ｔａｎθｍ＋Ｈ／Ｓ２） …（１９）
【００３２】照明範囲における片側の光束の広がり（即
ち、ぼけ幅）ｄωは、 ｄω＝Ｗｕ−Ｗｍ＝Ｗｍ−Ｗｄ であり、 ｄω＝−ｆｃＨ／Ｓ２ …（２１） となる。さらに、結像公式より、 ｄω＝−ｆｃＨδ／ｆ４（ｆ４＋δ） ＝−Ｗδ／（ｆ４＋δ） …（２２） となる。
ち、ぼけ幅）ｄωは、 ｄω＝Ｗｕ−Ｗｍ＝Ｗｍ−Ｗｄ であり、 ｄω＝−ｆｃＨ／Ｓ２ …（２１） となる。さらに、結像公式より、 ｄω＝−ｆｃＨδ／ｆ４（ｆ４＋δ） ＝−Ｗδ／（ｆ４＋δ） …（２２） となる。
【００３３】（２２），（１２）式より、 ｄω＝ｄＷ｛ｆ４／（−δ）｝｛−δ（ｆ４＋δ）｝ …（２３） ｄω／ｄＷ＝ｆ４／（ｆ４＋δ） …（２４） ｄω＝Ｗδ／（ｆ４＋δ） …（２５） となる。
【００３４】図４に示すように、●で示す照明範囲の変
化幅ｄＷと△で示す光束のぼけ幅ｄωはほぼ等しい。照
明範囲が変化すれば、照明範囲の縁がぼけ、この縁の部
分における照度分布の形は光束のぼけ（照度分布）の幅
で決まる。光束のぼけの照度分布モデルを正規分布と仮
定して有効照明範囲を考える。図５は光束のぼけの分布
を示している。横軸をｘｏとする。図５に示すように、
光束のぼけ幅ｄωを正規分布の標準偏差σとすれば、照
度分布は次の数１に示す（２６）式で表される。
化幅ｄＷと△で示す光束のぼけ幅ｄωはほぼ等しい。照
明範囲が変化すれば、照明範囲の縁がぼけ、この縁の部
分における照度分布の形は光束のぼけ（照度分布）の幅
で決まる。光束のぼけの照度分布モデルを正規分布と仮
定して有効照明範囲を考える。図５は光束のぼけの分布
を示している。横軸をｘｏとする。図５に示すように、
光束のぼけ幅ｄωを正規分布の標準偏差σとすれば、照
度分布は次の数１に示す（２６）式で表される。
【００３５】
【数１】
【００３６】（２６）式によって表される照度分布Ｉ
（ｘ）、即ち、表示素子６上の照明範囲は、図６
（Ａ），（Ｂ）に示すようになる。図６において、
（Ａ）はｄＷ＞０の場合、（Ｂ）はｄＷ＜０の場合であ
り、横軸がｘである。フライアイレンズ３，４の間隔Ｌ
を調整して、有効照明範囲ＷがＷ'になったとする。有
効照明範囲Ｗ'は、照度分布の肩の高さが一定の値ｈと
なる位置で決め、その範囲を積分することによって光利
用効率を計算することができる。
（ｘ）、即ち、表示素子６上の照明範囲は、図６
（Ａ），（Ｂ）に示すようになる。図６において、
（Ａ）はｄＷ＞０の場合、（Ｂ）はｄＷ＜０の場合であ
り、横軸がｘである。フライアイレンズ３，４の間隔Ｌ
を調整して、有効照明範囲ＷがＷ'になったとする。有
効照明範囲Ｗ'は、照度分布の肩の高さが一定の値ｈと
なる位置で決め、その範囲を積分することによって光利
用効率を計算することができる。
【００３７】一例として、ｆ４＝８０ｍｍ、Ｗ＝２０ｍ
ｍ、ｈ＝７０％としたときの光利用効率の計算結果を図
７に示す。図７において、斜線を付した□で示す線はＷ
とＷ'との差分ｄω'であり、×で示す線は有効光量であ
る。図７の横軸は、フライアイレンズ３，４の間隔Ｌの
調整距離δ［ｍｍ］である。光利用効率が９０％以上と
なる有効照明範囲は、約９０％から１０３％まで可変で
きることが分かる。実験によって、フライアイレンズ
３，４の間隔Ｌを調整することにより、有効照明範囲を
１０３％に広げたとき、光利用効率を９２％まで向上さ
せることができた。なお、必要とされる照度分布により
高さｈが決まり、必ずしも７０％でなくてもよい。
ｍ、ｈ＝７０％としたときの光利用効率の計算結果を図
７に示す。図７において、斜線を付した□で示す線はＷ
とＷ'との差分ｄω'であり、×で示す線は有効光量であ
る。図７の横軸は、フライアイレンズ３，４の間隔Ｌの
調整距離δ［ｍｍ］である。光利用効率が９０％以上と
なる有効照明範囲は、約９０％から１０３％まで可変で
きることが分かる。実験によって、フライアイレンズ
３，４の間隔Ｌを調整することにより、有効照明範囲を
１０３％に広げたとき、光利用効率を９２％まで向上さ
せることができた。なお、必要とされる照度分布により
高さｈが決まり、必ずしも７０％でなくてもよい。
【００３８】以上のようにして、ランプ１からの光が有
限の広がり角度を持つ光束となる影響を考慮しても、本
発明の構成は有効であることが確かめられた。
限の広がり角度を持つ光束となる影響を考慮しても、本
発明の構成は有効であることが確かめられた。
【００３９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の投
射型画像表示装置は、平行光束を供給する供給手段と、
平行光束中に配置され、平行光束を分割する第１のフラ
イアイレンズと、第１のフライアイレンズからの分割さ
れた光束が入射される第２のフライアイレンズと、第２
のフライアイレンズからの分割された光束を表示素子上
で重ね合わせるコリメータレンズとを備え、第１及び第
２のフライアイレンズの間隔を調整する調整機構を設け
たので、表示素子上の照明範囲を調整することができ
る。従って、照明範囲の余裕による損失を低減すること
ができるので、光利用効率を向上させることができる。
さらに、フライアイレンズの製造歩留まりや光軸調整の
工数を削減することができ、フライアイレンズの設計変
更や硝子モールドの金型修正等の費用も削減することが
可能となる。
射型画像表示装置は、平行光束を供給する供給手段と、
平行光束中に配置され、平行光束を分割する第１のフラ
イアイレンズと、第１のフライアイレンズからの分割さ
れた光束が入射される第２のフライアイレンズと、第２
のフライアイレンズからの分割された光束を表示素子上
で重ね合わせるコリメータレンズとを備え、第１及び第
２のフライアイレンズの間隔を調整する調整機構を設け
たので、表示素子上の照明範囲を調整することができ
る。従って、照明範囲の余裕による損失を低減すること
ができるので、光利用効率を向上させることができる。
さらに、フライアイレンズの製造歩留まりや光軸調整の
工数を削減することができ、フライアイレンズの設計変
更や硝子モールドの金型修正等の費用も削減することが
可能となる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明を説明するための図である。
【図３】本発明を説明するための図である。
【図４】本発明を説明するための特性図である。
【図５】本発明を説明するための特性図である。
【図６】本発明を説明するための特性図である。
【図７】本発明の効果を説明するための特性図である。
【図８】従来例を示す構成図である。
１ ランプ（供給手段） ２ コンデンサレンズ（供給手段） ３，４ フライアイレンズ ５ コリメータレンズ ６ 表示素子 ７ 調整機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｄ ５Ｇ４３５ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｆターム(参考） 2H052 BA02 BA03 BA06 BA08 BA14 2H087 KA06 LA24 PA04 PB04 QA02 QA07 QA14 QA21 QA25 QA34 QA41 QA45 RA26 SA23 SA26 SA29 SA32 SA63 SA64 SA72 SA75 SB02 SB12 SB22 SB32 2H088 EA13 EA19 HA24 HA25 HA28 MA06 MA20 2H091 FA26Z FA29Z FA41Z FD12 LA12 LA16 MA07 5C058 AA06 BA05 BA06 EA12 EA26 EA51 5G435 AA01 BB17 DD06 DD09 GG02 GG05 GG23
Claims (1)
- 【請求項１】平行光束を供給する供給手段と、 前記平行光束中に配置され、前記平行光束を分割する第
１のフライアイレンズと、 前記第１のフライアイレンズからの分割された光束が入
射される第２のフライアイレンズと、 前記第２のフライアイレンズからの分割された光束を表
示素子上で重ね合わせるコリメータレンズとを備えた投
射型画像表示装置において、 前記第１及び第２のフライアイレンズの間隔を調整する
調整機構を設けたことを特徴とする投射型画像表示装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10261204A JP2000089684A (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 投射型画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10261204A JP2000089684A (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 投射型画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000089684A true JP2000089684A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17358599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10261204A Pending JP2000089684A (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 投射型画像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000089684A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002182119A (ja) * | 2000-12-13 | 2002-06-26 | Nikon Corp | 照明装置およびフライアイレンズユニット |
| JP2005077958A (ja) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Canon Inc | 投射型表示光学系および投射型画像表示装置 |
| JP2005275090A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Seiko Epson Corp | 光学部品用筐体およびプロジェクタ |
| KR100560879B1 (ko) * | 2002-08-27 | 2006-03-13 | 엘지전자 주식회사 | Ｌｃｄ광학엔진의 조명계 조정장치 |
| US7350924B2 (en) | 2002-09-12 | 2008-04-01 | Olympus Corporation | Illumination apparatus and image projection apparatus using the illumination apparatus |
| KR100877863B1 (ko) * | 2001-07-24 | 2009-01-13 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 화상 표시 장치 |
| JP2015534130A (ja) * | 2012-10-27 | 2015-11-26 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム |
| JP2017182094A (ja) * | 2017-06-30 | 2017-10-05 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム |
| CN110045507A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-23 | 深圳市光鉴科技有限公司 | 一种直下式光学投射系统及光学投射方法 |
| CN112230500A (zh) * | 2019-07-15 | 2021-01-15 | 青岛海信激光显示股份有限公司 | 一种激光投影系统及光源装置 |
-
1998
- 1998-09-16 JP JP10261204A patent/JP2000089684A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002182119A (ja) * | 2000-12-13 | 2002-06-26 | Nikon Corp | 照明装置およびフライアイレンズユニット |
| KR100877863B1 (ko) * | 2001-07-24 | 2009-01-13 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 화상 표시 장치 |
| KR100560879B1 (ko) * | 2002-08-27 | 2006-03-13 | 엘지전자 주식회사 | Ｌｃｄ광학엔진의 조명계 조정장치 |
| US7350924B2 (en) | 2002-09-12 | 2008-04-01 | Olympus Corporation | Illumination apparatus and image projection apparatus using the illumination apparatus |
| JP2005077958A (ja) * | 2003-09-02 | 2005-03-24 | Canon Inc | 投射型表示光学系および投射型画像表示装置 |
| JP4507660B2 (ja) * | 2004-03-25 | 2010-07-21 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクタ |
| JP2005275090A (ja) * | 2004-03-25 | 2005-10-06 | Seiko Epson Corp | 光学部品用筐体およびプロジェクタ |
| JP2015534130A (ja) * | 2012-10-27 | 2015-11-26 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム |
| US9671699B2 (en) | 2012-10-27 | 2017-06-06 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus |
| JP2017182094A (ja) * | 2017-06-30 | 2017-10-05 | カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー | マイクロリソグラフィ投影露光装置の照明システム |
| CN110045507A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-07-23 | 深圳市光鉴科技有限公司 | 一种直下式光学投射系统及光学投射方法 |
| CN112230500A (zh) * | 2019-07-15 | 2021-01-15 | 青岛海信激光显示股份有限公司 | 一种激光投影系统及光源装置 |
| CN112230500B (zh) * | 2019-07-15 | 2021-10-08 | 青岛海信激光显示股份有限公司 | 一种激光投影系统及光源装置 |
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