JP2000137204A - 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置 - Google Patents
照明装置およびそれを用いた投射型表示装置Info
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- 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]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
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- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3152—Modulator illumination systems for shaping the light beam
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レンズアレイの小型化と、照明効率の向上を
図る。 【解決手段】 光源と、該光源から発せられた光を集光
する反射鏡と、該光源側に凸の屈折作用面を有する負レ
ンズと、複数のコマレンズを有するレンズアレイより構
成される第１光学素子と、複数のコマレンズを有するレ
ンズアレイより構成される第２光学素子とを、この順序
で配列する。
図る。 【解決手段】 光源と、該光源から発せられた光を集光
する反射鏡と、該光源側に凸の屈折作用面を有する負レ
ンズと、複数のコマレンズを有するレンズアレイより構
成される第１光学素子と、複数のコマレンズを有するレ
ンズアレイより構成される第２光学素子とを、この順序
で配列する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶プロジェクター
等に用いられる照明装置およびそれを用いた投射型表示
装置に関するものである。
等に用いられる照明装置およびそれを用いた投射型表示
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、投射型表示装置の照明装置として
は、図１０に示すような、発光管１と放物面鏡１９を組
み合わせたものが一般的であった。図１０において、発
光管１（光源）の発光部１ｃから発せられた白色光、放
物面鏡１９によりほぼ平行光に変換され、第１レンズア
レイ３により、前記発光管１の光源像を第２レンズアレ
イ４の各々のコマの中心に結像させている。前記第１レ
ンズアレイ３と第２レンズアレイ４の焦点距離はほぼ等
しく、第１レンズアレイ３と第２レンズアレイ４の間隔
は第１レンズアレイ３の焦点距離とほぼ等しい間隔を隔
てて配置されている。
は、図１０に示すような、発光管１と放物面鏡１９を組
み合わせたものが一般的であった。図１０において、発
光管１（光源）の発光部１ｃから発せられた白色光、放
物面鏡１９によりほぼ平行光に変換され、第１レンズア
レイ３により、前記発光管１の光源像を第２レンズアレ
イ４の各々のコマの中心に結像させている。前記第１レ
ンズアレイ３と第２レンズアレイ４の焦点距離はほぼ等
しく、第１レンズアレイ３と第２レンズアレイ４の間隔
は第１レンズアレイ３の焦点距離とほぼ等しい間隔を隔
てて配置されている。
【０００３】第１レンズアレイ３で集光された光束は、
偏光変換素子５の偏光分離層５Ｂにて、Ｐ波とＳ波に分
離され、Ｓ波は反射され、さらに隣の偏光分離層５Ｂで
反射されることにより、偏光変換素子５の射出側に簾状
に配置されたλ／２位相差板５Ａの間から射出される。
一方、Ｐ波は偏光分離層５Ｂを透過し、λ／２位相差板
５Ａを通過することにより位相変換され、Ｓ波と偏光軸
の方向を揃えている。これにより偏光変換素子５から射
出される光束はすべて同一方向の偏光軸を有した偏光光
となる。５Ｃは簾状の遮光板である。
偏光変換素子５の偏光分離層５Ｂにて、Ｐ波とＳ波に分
離され、Ｓ波は反射され、さらに隣の偏光分離層５Ｂで
反射されることにより、偏光変換素子５の射出側に簾状
に配置されたλ／２位相差板５Ａの間から射出される。
一方、Ｐ波は偏光分離層５Ｂを透過し、λ／２位相差板
５Ａを通過することにより位相変換され、Ｓ波と偏光軸
の方向を揃えている。これにより偏光変換素子５から射
出される光束はすべて同一方向の偏光軸を有した偏光光
となる。５Ｃは簾状の遮光板である。
【０００４】偏光変換素子５から射出された光束は第１
コンデンサーレンズ６により偏向され、ＲＧＢ各色別に
変調される液晶パネルよりなる画像変調装置の表示部８
Ｒ，８Ｇ，８Ｂ上に重ね合わされる。第１コンデンサー
レンズ６から射出された光束はダイクロミラーＤＭ１に
より赤色光が反射され、残りの緑色光と青色光は透過さ
れる。ダイクロミラーＤＭ１により反射された赤色光は
反射ミラーＭ１および第２コンデンサーレンズ７Ｒを介
して、赤用の画像変調装置の表示部８Ｒに導かれる。ダ
イクロミラーＤＭ１を透過した光はダイクロミラーＤＭ
２により緑と青に分離される。緑色光はダイクロミラー
ＤＭ２で反射され、第２コンデンサーレンズ７Ｇを介し
て緑用の画像変調装置の表示部８Ｇに導かれる。ダイク
ロミラーＤＭ２を透過した青色光は第３コンデンサーレ
ンズ１１により集光され、反射ミラーＭ２で反射され、
リレーレンズ１２により反射ミラーＭ３および第２コン
デンサーレンズ７Ｂを介して青用の画像変調装置の表示
部８Ｂに導かれる。図中、Ｐ１は入射側偏光板、Ｐ２は
射出側偏光板を示す。第２コンデンサーレンズ７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂは、第１コンデンサーレンズ６から射出される
光束を投射レンズ１０の入射瞳に集光させるためのもの
である。クロスダイクロプリズム９は、色合成を行なう
ために、画像変調装置の表示部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと投射
レンズ１０の間に配置されている。投射レンズ１０は画
像変調装置の表示部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに対してテレセン
トリックな設計となっており、クロスダイクロプリズム
９のダイクロ膜面における入射角が、ダイクロ膜のどこ
でも一定になるように構成されており、ダイクロ膜の入
射角変化による色ムラが生じない構成となっている。画
像変調装置の表示部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂで各々変調された
光束はクロスダイクロプリズム９で色合成され、投射レ
ンズ１０により不図示のスクリーンに拡大投影される。
コンデンサーレンズ６により偏向され、ＲＧＢ各色別に
変調される液晶パネルよりなる画像変調装置の表示部８
Ｒ，８Ｇ，８Ｂ上に重ね合わされる。第１コンデンサー
レンズ６から射出された光束はダイクロミラーＤＭ１に
より赤色光が反射され、残りの緑色光と青色光は透過さ
れる。ダイクロミラーＤＭ１により反射された赤色光は
反射ミラーＭ１および第２コンデンサーレンズ７Ｒを介
して、赤用の画像変調装置の表示部８Ｒに導かれる。ダ
イクロミラーＤＭ１を透過した光はダイクロミラーＤＭ
２により緑と青に分離される。緑色光はダイクロミラー
ＤＭ２で反射され、第２コンデンサーレンズ７Ｇを介し
て緑用の画像変調装置の表示部８Ｇに導かれる。ダイク
ロミラーＤＭ２を透過した青色光は第３コンデンサーレ
ンズ１１により集光され、反射ミラーＭ２で反射され、
リレーレンズ１２により反射ミラーＭ３および第２コン
デンサーレンズ７Ｂを介して青用の画像変調装置の表示
部８Ｂに導かれる。図中、Ｐ１は入射側偏光板、Ｐ２は
射出側偏光板を示す。第２コンデンサーレンズ７Ｒ，７
Ｇ，７Ｂは、第１コンデンサーレンズ６から射出される
光束を投射レンズ１０の入射瞳に集光させるためのもの
である。クロスダイクロプリズム９は、色合成を行なう
ために、画像変調装置の表示部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと投射
レンズ１０の間に配置されている。投射レンズ１０は画
像変調装置の表示部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂに対してテレセン
トリックな設計となっており、クロスダイクロプリズム
９のダイクロ膜面における入射角が、ダイクロ膜のどこ
でも一定になるように構成されており、ダイクロ膜の入
射角変化による色ムラが生じない構成となっている。画
像変調装置の表示部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂで各々変調された
光束はクロスダイクロプリズム９で色合成され、投射レ
ンズ１０により不図示のスクリーンに拡大投影される。
【０００５】また、さらに照明効率を改善させるため
に、楕円反射鏡と凹レンズ効果を光源側のレンズアレイ
にもたせた一対のレンズアレイを組み合わせた光源装置
を用いた液晶プロジェクタが特開平１０−１３３１４１
号公報において提案されている。この特開平１０−１３
３１４１号公報の図１に開示された実施例は、光源と、
楕円反射鏡と、入射側に凹レンズの効果をもつ凹面が形
成されている第１のレンズアレイと、第２のレンズアレ
イにより光源部が構成されており、従来と比較してレン
ズアレイの小型化を実現している。
に、楕円反射鏡と凹レンズ効果を光源側のレンズアレイ
にもたせた一対のレンズアレイを組み合わせた光源装置
を用いた液晶プロジェクタが特開平１０−１３３１４１
号公報において提案されている。この特開平１０−１３
３１４１号公報の図１に開示された実施例は、光源と、
楕円反射鏡と、入射側に凹レンズの効果をもつ凹面が形
成されている第１のレンズアレイと、第２のレンズアレ
イにより光源部が構成されており、従来と比較してレン
ズアレイの小型化を実現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１０に示
すような、一般的な液晶プロジェクターにおいて、照明
効率を改善するためには、第１レンズアレイ３に入射す
る光束の平行度を良くして、偏光変換素子５の遮光板５
Ｃでのケラレを少なくすることと、偏光変換素子５から
射出される光束の大きさを小さくして、投射レンズ１０
の入射瞳におけるケラレを小さくすることが重要であ
る。
すような、一般的な液晶プロジェクターにおいて、照明
効率を改善するためには、第１レンズアレイ３に入射す
る光束の平行度を良くして、偏光変換素子５の遮光板５
Ｃでのケラレを少なくすることと、偏光変換素子５から
射出される光束の大きさを小さくして、投射レンズ１０
の入射瞳におけるケラレを小さくすることが重要であ
る。
【０００７】しかしながら、光源部に放物面鏡を用いて
いる場合、放物面鏡から射出される光束の平行度を良く
するには、放物面鏡の焦点距離を長くしなければなら
ず、結果として反射鏡での光源から発せられる光の取り
込み角度を一定に定めると、放物面鏡の焦点距離の拡大
比だけ放物面鏡の射出径が大きくなってしまう。逆に、
放物面鏡の射出径を小さくするには、放物面鏡の焦点距
離を短くしなければならず、焦点距離を短くすると、放
物面鏡から射出される光束の平行度が悪くなってしま
う。このように、光源部から射出される光の平行度と射
出径はトレードオフの関係にあり、光源から発せられる
光の取り込み角度を十分にとりながら、平行度が良く射
出径の小さい光源部を実現することは、光源部に放物面
鏡を用いている場合不可能であった。
いる場合、放物面鏡から射出される光束の平行度を良く
するには、放物面鏡の焦点距離を長くしなければなら
ず、結果として反射鏡での光源から発せられる光の取り
込み角度を一定に定めると、放物面鏡の焦点距離の拡大
比だけ放物面鏡の射出径が大きくなってしまう。逆に、
放物面鏡の射出径を小さくするには、放物面鏡の焦点距
離を短くしなければならず、焦点距離を短くすると、放
物面鏡から射出される光束の平行度が悪くなってしま
う。このように、光源部から射出される光の平行度と射
出径はトレードオフの関係にあり、光源から発せられる
光の取り込み角度を十分にとりながら、平行度が良く射
出径の小さい光源部を実現することは、光源部に放物面
鏡を用いている場合不可能であった。
【０００８】このような理由から、前記公報に示された
従来例では、光源部に楕円鏡と凹レンズ（負のレンズ）
を用いて照明効率の改善を試みているが、凹レンズの形
状の最適化が十分とはいえずレンズアレイの小型化はあ
る程度実現されているが、照明効率はあまり向上しない
という問題点があった。本発明は、上述の従来例におけ
る問題点に鑑みてなされたもので、レンズアレイの小型
化と、照明効率の向上を図ることを課題とする。
従来例では、光源部に楕円鏡と凹レンズ（負のレンズ）
を用いて照明効率の改善を試みているが、凹レンズの形
状の最適化が十分とはいえずレンズアレイの小型化はあ
る程度実現されているが、照明効率はあまり向上しない
という問題点があった。本発明は、上述の従来例におけ
る問題点に鑑みてなされたもので、レンズアレイの小型
化と、照明効率の向上を図ることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の第１の局面に係る照明装置は、光源と、該光
源から発せられた光を集光する反射鏡と、該光源側に凸
の負メニスカスレンズと、複数のレンズを有するレンズ
アレイより構成される第１光学素子と、複数のレンズを
有するレンズアレイより構成される第２光学素子とを有
し、該負メニスカスレンズは光源と第１光学素子の間に
配置されることを特徴とする。
に本発明の第１の局面に係る照明装置は、光源と、該光
源から発せられた光を集光する反射鏡と、該光源側に凸
の負メニスカスレンズと、複数のレンズを有するレンズ
アレイより構成される第１光学素子と、複数のレンズを
有するレンズアレイより構成される第２光学素子とを有
し、該負メニスカスレンズは光源と第１光学素子の間に
配置されることを特徴とする。
【００１０】上記課題を解決するために本発明の第２の
局面に係る照明装置は、光源からの光を集光してレンズ
アレイシステムに指向し、このレンズアレイシステムか
らの光により照明を行なう照明装置において、集光光の
光路中に光源側に凸の負メニスカスレンズを設けたこと
を特徴とする。レンズアレイシステムとしては、例えば
少なくとも１つのフライアイレンズまたはレンチキュラ
ーレンズを有するものが用いられる。ここで、負メニス
カスレンズとは、負の屈折力（凹レンズ作用）を有する
メニスカスレンズを意味する。
局面に係る照明装置は、光源からの光を集光してレンズ
アレイシステムに指向し、このレンズアレイシステムか
らの光により照明を行なう照明装置において、集光光の
光路中に光源側に凸の負メニスカスレンズを設けたこと
を特徴とする。レンズアレイシステムとしては、例えば
少なくとも１つのフライアイレンズまたはレンチキュラ
ーレンズを有するものが用いられる。ここで、負メニス
カスレンズとは、負の屈折力（凹レンズ作用）を有する
メニスカスレンズを意味する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態にお
いて、前記反射鏡は回転楕円面であり、以下の条件式を
満足することを特徴としている。 ０．０３＜ｆｌ／ｆ２＜０．０７ （１） （ここで、ｆ１は楕円反射鏡の第１焦点距離、ｆ２は楕
円反射鏡の第２焦点距離である） 条件式（１）は、本発明に好ましく用いられる楕円反射
鏡の第１焦点距離ｆｌと第２焦点距離ｆ２の比について
限定したもので、条件式（１）の下限値未満の領域で
は、第２焦点距離ｆ２が大きくなり過ぎるので光源部が
大型化してくる。条件式（１）の上限値を超える領域で
は、ｆ２が短くなり過ぎるため、負レンズが楕円反射鏡
と干渉してしまうので良くない。
いて、前記反射鏡は回転楕円面であり、以下の条件式を
満足することを特徴としている。 ０．０３＜ｆｌ／ｆ２＜０．０７ （１） （ここで、ｆ１は楕円反射鏡の第１焦点距離、ｆ２は楕
円反射鏡の第２焦点距離である） 条件式（１）は、本発明に好ましく用いられる楕円反射
鏡の第１焦点距離ｆｌと第２焦点距離ｆ２の比について
限定したもので、条件式（１）の下限値未満の領域で
は、第２焦点距離ｆ２が大きくなり過ぎるので光源部が
大型化してくる。条件式（１）の上限値を超える領域で
は、ｆ２が短くなり過ぎるため、負レンズが楕円反射鏡
と干渉してしまうので良くない。
【００１２】また、前記負レンズは負メニスカスレンズ
であり、以下の条件式を満足することを特徴としてい
る。 ０．５＜−ｆｆ／ｆ２＜０．８ （２） ０．５＜Ｌ／ｆ２＜０．８ （３） （ここで、ｆｆは負メニスカスレンズの焦点距離、Ｌは
負メニスカスレンズと楕円反射鏡の第２焦点との間隔で
ある） 条件式（２）は、本発明に好ましく用いられる負メニス
カスレンズの焦点距離ｆｆと楕円鏡の第２焦点距離ｆ２
の比について限定したもので、条件式（２）の下限値未
満の領域では、光源部の光束の射出径が小さくなるが、
光束の平行度が悪くなり過ぎるので照明効率が低下して
くる。条件式（２）の上限値を超える領域では、光源部
の光束の射出径が大きくなり過ぎ投射レンズの入射瞳で
のケラレが大きくなり照明効率が低下してくる。
であり、以下の条件式を満足することを特徴としてい
る。 ０．５＜−ｆｆ／ｆ２＜０．８ （２） ０．５＜Ｌ／ｆ２＜０．８ （３） （ここで、ｆｆは負メニスカスレンズの焦点距離、Ｌは
負メニスカスレンズと楕円反射鏡の第２焦点との間隔で
ある） 条件式（２）は、本発明に好ましく用いられる負メニス
カスレンズの焦点距離ｆｆと楕円鏡の第２焦点距離ｆ２
の比について限定したもので、条件式（２）の下限値未
満の領域では、光源部の光束の射出径が小さくなるが、
光束の平行度が悪くなり過ぎるので照明効率が低下して
くる。条件式（２）の上限値を超える領域では、光源部
の光束の射出径が大きくなり過ぎ投射レンズの入射瞳で
のケラレが大きくなり照明効率が低下してくる。
【００１３】条件式（３）は、本発明に好ましく用いら
れる負メニスカスレンズと楕円反射鏡の第２焦点との間
隔Ｌと楕円反射鏡の第２焦点距離ｆ２の比について限定
したもので、条件式（３）の下限値未満の領域では、光
源部の光束の射出径が小さくなるが、光束の平行度が悪
くなり過ぎるので照明効率が低下してくる。条件式
（３）の上限値を超える領域では、光源部の光束の射出
径が大きくなり過ぎ投射レンズの入射瞳でのケラレが大
きくなり照明効率が低下してくる。基本的に負メニスカ
スレンズは楕円反射鏡の第２焦点から負メニスカスレン
ズの焦点距離とほぼ等しい距離だけ離れて配置すれば、
負メニスカスレンズから射出される光束は平行になる。
れる負メニスカスレンズと楕円反射鏡の第２焦点との間
隔Ｌと楕円反射鏡の第２焦点距離ｆ２の比について限定
したもので、条件式（３）の下限値未満の領域では、光
源部の光束の射出径が小さくなるが、光束の平行度が悪
くなり過ぎるので照明効率が低下してくる。条件式
（３）の上限値を超える領域では、光源部の光束の射出
径が大きくなり過ぎ投射レンズの入射瞳でのケラレが大
きくなり照明効率が低下してくる。基本的に負メニスカ
スレンズは楕円反射鏡の第２焦点から負メニスカスレン
ズの焦点距離とほぼ等しい距離だけ離れて配置すれば、
負メニスカスレンズから射出される光束は平行になる。
【００１４】この負メニスカスレンズは、さらに以下の
条件式を満足することが好ましい。 −４＜ＳＦ＜−１．５ （４） 但し、ＳＦ＝（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１） （ここで、Ｒ１は負メニスカスレンズの光源側の曲率半
径、Ｒ２は負メニスカスレンズの画像表示装置側の曲率
半径である） 条件式（４）は本発明に好ましく用いられる負メニスカ
スレンズの形状について限定したもので、条件式（４）
の下限値未満の領域では、第１レンズアレイ側のレンズ
面の曲率半径が小さくなり過ぎ、レンズ周辺で全反射に
よる光量損失が生じてくる。条件式（４）の上限値を超
える領域では、負メニスカスレンズの屈折作用面の第１
レンズアレイ側への湾曲量が小さくなり、光源部から射
出される光束の射出径が大きくなってしまうので、投射
レンズでのケラレが大きくなり照明効率が低下してく
る。
条件式を満足することが好ましい。 −４＜ＳＦ＜−１．５ （４） 但し、ＳＦ＝（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１） （ここで、Ｒ１は負メニスカスレンズの光源側の曲率半
径、Ｒ２は負メニスカスレンズの画像表示装置側の曲率
半径である） 条件式（４）は本発明に好ましく用いられる負メニスカ
スレンズの形状について限定したもので、条件式（４）
の下限値未満の領域では、第１レンズアレイ側のレンズ
面の曲率半径が小さくなり過ぎ、レンズ周辺で全反射に
よる光量損失が生じてくる。条件式（４）の上限値を超
える領域では、負メニスカスレンズの屈折作用面の第１
レンズアレイ側への湾曲量が小さくなり、光源部から射
出される光束の射出径が大きくなってしまうので、投射
レンズでのケラレが大きくなり照明効率が低下してく
る。
【００１５】さらに、前記負メニスカスレンズは少なく
とも１面の非球面を含むことが好ましい。
とも１面の非球面を含むことが好ましい。
【００１６】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 （第１実施例）図１は本発明の第１実施例に係る投射型
表示装置の光学断面図を示す。以下の説明において光源
（発光管）の発光部の大きさは１．５ｍｍ程度と仮定し
ている。
る。 （第１実施例）図１は本発明の第１実施例に係る投射型
表示装置の光学断面図を示す。以下の説明において光源
（発光管）の発光部の大きさは１．５ｍｍ程度と仮定し
ている。
【００１７】発光管１（光源）の発光部１ｃから発せら
れた白色光は、楕円反射鏡２により不図示の第２焦点に
向けて集光され、平行平面板１４を通過し、光源側に凸
の負メニスカスレンズ１３によりほぼ平行な光束に変換
される。この光束が第１レンズアレイ３に入射されるこ
とにより、前記発光管１の光源像が第２レンズアレイ４
の各々のコマの中心に結像される。平行平面板１４は発
光管の爆発時の安全を確保するために反射鏡２の前面に
配置されている。前記第１レンズアレイ３と第２レンズ
アレイ４の焦点距離はほぼ等しく、第１レンズアレイ３
と第２レンズアレイ４の間隔は第１レンズアレイ３の焦
点距離とほぼ等しい間隔を隔てて配置されている。第１
レンズアレイ３で集光された光束は、偏光変換素子５の
偏光分離層５Ｂにて、Ｐ波とＳ波に分離され、Ｐ波は偏
光分離層５Ｂを透過し、Ｓ波は反射され、Ｐ波はλ／２
位相差板５Ａにより位相変換され、Ｓ波と偏光軸の方向
を揃えている。これにより偏光変換素子５から射出され
る光束はすべて同一方向の偏光軸を有した偏光光とな
る。５Ｃは簾状の遮光板である。
れた白色光は、楕円反射鏡２により不図示の第２焦点に
向けて集光され、平行平面板１４を通過し、光源側に凸
の負メニスカスレンズ１３によりほぼ平行な光束に変換
される。この光束が第１レンズアレイ３に入射されるこ
とにより、前記発光管１の光源像が第２レンズアレイ４
の各々のコマの中心に結像される。平行平面板１４は発
光管の爆発時の安全を確保するために反射鏡２の前面に
配置されている。前記第１レンズアレイ３と第２レンズ
アレイ４の焦点距離はほぼ等しく、第１レンズアレイ３
と第２レンズアレイ４の間隔は第１レンズアレイ３の焦
点距離とほぼ等しい間隔を隔てて配置されている。第１
レンズアレイ３で集光された光束は、偏光変換素子５の
偏光分離層５Ｂにて、Ｐ波とＳ波に分離され、Ｐ波は偏
光分離層５Ｂを透過し、Ｓ波は反射され、Ｐ波はλ／２
位相差板５Ａにより位相変換され、Ｓ波と偏光軸の方向
を揃えている。これにより偏光変換素子５から射出され
る光束はすべて同一方向の偏光軸を有した偏光光とな
る。５Ｃは簾状の遮光板である。
【００１８】さらに、偏光変換素子５から射出された光
束は第１コンデンサーレンズ６により偏向され、ＲＧＢ
各色別に変調される液晶パネルよりなる画像変調装置の
表示部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ上に重ね合わされる。第１コン
デンサーレンズ６から射出された光束はダイクロミラー
ＤＭ１により赤色光が反射され、残りの緑色光と青色光
は透過される。ダイクロミラーＤＭ１により反射された
赤色光は反射ミラーＭ１および第２コンデンサーレンズ
７Ｒを介して、赤用の画像変調装置の表示部８Ｒに導か
れる。ダイクロミラーＤＭ１を透過した光はダイクロミ
ラーＤＭ２により緑と青に分離される。緑色光はダイク
ロミラーＤＭ２で反射され、第２コンデンサーレンズ７
Ｇを介して緑用の画像変調装置の表示部８Ｇに導かれ
る。
束は第１コンデンサーレンズ６により偏向され、ＲＧＢ
各色別に変調される液晶パネルよりなる画像変調装置の
表示部８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ上に重ね合わされる。第１コン
デンサーレンズ６から射出された光束はダイクロミラー
ＤＭ１により赤色光が反射され、残りの緑色光と青色光
は透過される。ダイクロミラーＤＭ１により反射された
赤色光は反射ミラーＭ１および第２コンデンサーレンズ
７Ｒを介して、赤用の画像変調装置の表示部８Ｒに導か
れる。ダイクロミラーＤＭ１を透過した光はダイクロミ
ラーＤＭ２により緑と青に分離される。緑色光はダイク
ロミラーＤＭ２で反射され、第２コンデンサーレンズ７
Ｇを介して緑用の画像変調装置の表示部８Ｇに導かれ
る。
【００１９】ダイクロミラーＤＭ２を透過した青色光は
第３コンデンサーレンズ１１により集光され、反射ミラ
ーＭ２で反射され、リレーレンズ１２により反射ミラー
Ｍ３および第２コンデンサーレンズ７Ｂを介して青用の
画像変調装置の表示部８Ｂに導かれる。図中、Ｐ１は入
射側偏光板、Ｐ２は射出側偏光板を示す。第２コンデン
サーレンズ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、第１コンデンサーレン
ズから射出される光束を投射レンズ１０の入射瞳に集光
させるためのものである。クロスダイクロプリズム９
は、色合成を行なうために、画像変調装置の表示部８
Ｒ，８Ｇ，８Ｂと投射レンズ１０の間に配置されてい
る。投射レンズ１０は画像変調装置の表示部８Ｒ，８
Ｇ，８Ｂに対してテレセントリックな設計となってお
り、クロスダイクロプリズム９のダイクロ膜面における
入射角が、ダイクロ膜のどこでも一定になるように構成
されており、ダイクロ膜の入射角変化による色ムラが生
じない構成となっている。画像変調装置の表示部８Ｒ，
８Ｇ，８Ｂで各々変調された光束はクロスダイクロプリ
ズム９で色合成され、投射レンズ１０により不図示のス
クリーンに拡大投影される。
第３コンデンサーレンズ１１により集光され、反射ミラ
ーＭ２で反射され、リレーレンズ１２により反射ミラー
Ｍ３および第２コンデンサーレンズ７Ｂを介して青用の
画像変調装置の表示部８Ｂに導かれる。図中、Ｐ１は入
射側偏光板、Ｐ２は射出側偏光板を示す。第２コンデン
サーレンズ７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、第１コンデンサーレン
ズから射出される光束を投射レンズ１０の入射瞳に集光
させるためのものである。クロスダイクロプリズム９
は、色合成を行なうために、画像変調装置の表示部８
Ｒ，８Ｇ，８Ｂと投射レンズ１０の間に配置されてい
る。投射レンズ１０は画像変調装置の表示部８Ｒ，８
Ｇ，８Ｂに対してテレセントリックな設計となってお
り、クロスダイクロプリズム９のダイクロ膜面における
入射角が、ダイクロ膜のどこでも一定になるように構成
されており、ダイクロ膜の入射角変化による色ムラが生
じない構成となっている。画像変調装置の表示部８Ｒ，
８Ｇ，８Ｂで各々変調された光束はクロスダイクロプリ
ズム９で色合成され、投射レンズ１０により不図示のス
クリーンに拡大投影される。
【００２０】図１の実施例においては、光源部に楕円鏡
と光源側に凸の負メニスカスレンズを組み合わせること
により、照明効率の改善を実現している。次に、図２〜
５を参照しながら、本実施例の照明装置が従来の照明装
置に対し原理的にどのような点が改善されているかにつ
いて説明する。
と光源側に凸の負メニスカスレンズを組み合わせること
により、照明効率の改善を実現している。次に、図２〜
５を参照しながら、本実施例の照明装置が従来の照明装
置に対し原理的にどのような点が改善されているかにつ
いて説明する。
【００２１】まず、図２および図３を用いて楕円反射鏡
が放物面鏡に対して照明効率が良い理由について述べ
る。図２は、本実施例で用いられた反射鏡を示すもの
で、第１焦点から楕円の反射面と光軸との交点までの距
離が１０ｍｍ、第２焦点から楕円の反射面と光軸との交
点までの距離が２００ｍｍ、反射鏡の穴径がΦ１０ｍ
ｍ、反射鏡の有口径がΦ８０ｍｍである楕円反射鏡の断
面図と、第１焦点Ｆ１から発せられる光の反射鏡による
取り込み角度を示す。
が放物面鏡に対して照明効率が良い理由について述べ
る。図２は、本実施例で用いられた反射鏡を示すもの
で、第１焦点から楕円の反射面と光軸との交点までの距
離が１０ｍｍ、第２焦点から楕円の反射面と光軸との交
点までの距離が２００ｍｍ、反射鏡の穴径がΦ１０ｍ
ｍ、反射鏡の有口径がΦ８０ｍｍである楕円反射鏡の断
面図と、第１焦点Ｆ１から発せられる光の反射鏡による
取り込み角度を示す。
【００２２】図３は、図１０に示すような従来例で用い
られる反射鏡２の一例を示すもので、焦点距離７ｍｍ、
反射鏡の穴径がΦ１０ｍｍ、反射鏡の有口径がΦ８０ｍ
ｍの放物面反射鏡の断面図と、第１焦点Ｆ１Ｐから発せ
られる光の反射鏡による取り込み角度を示す。また、反
射鏡の中心部と周辺部の実焦点距離の違いを示してい
る。図３に示すように中心と周辺では実焦点距離が大き
く異なる。この場合の実焦点距離とは任意の光路の焦点
と反射点の距離を示している。図３の例では、実焦点距
離が、中心（光軸）から５ｍｍ強の位置で８．１９ｍ
ｍ、光軸から３３．７９ｍｍの位置で４７．７９ｍｍで
ある。
られる反射鏡２の一例を示すもので、焦点距離７ｍｍ、
反射鏡の穴径がΦ１０ｍｍ、反射鏡の有口径がΦ８０ｍ
ｍの放物面反射鏡の断面図と、第１焦点Ｆ１Ｐから発せ
られる光の反射鏡による取り込み角度を示す。また、反
射鏡の中心部と周辺部の実焦点距離の違いを示してい
る。図３に示すように中心と周辺では実焦点距離が大き
く異なる。この場合の実焦点距離とは任意の光路の焦点
と反射点の距離を示している。図３の例では、実焦点距
離が、中心（光軸）から５ｍｍ強の位置で８．１９ｍ
ｍ、光軸から３３．７９ｍｍの位置で４７．７９ｍｍで
ある。
【００２３】図２と図３の比較により、同程度の大きさ
の反射鏡であれば、楕円反射鏡の方が、反射鏡の光の取
り込み角度が大きいことがわかる。これは、焦点から反
射面までの距離を楕円鏡の方が大きくできるので、反射
鏡の穴が同じ大きさならば、穴によるケラレが楕円の方
が小さくなるためである。実測値は、放物面反射鏡の取
り込み角度１０２．１１１°に対し、楕円反射鏡の取り
込み角度は１１２．０６２°であって、これにより、楕
円反射鏡の方が、光の取り込み角度が約１０％増加する
ことがわかる。
の反射鏡であれば、楕円反射鏡の方が、反射鏡の光の取
り込み角度が大きいことがわかる。これは、焦点から反
射面までの距離を楕円鏡の方が大きくできるので、反射
鏡の穴が同じ大きさならば、穴によるケラレが楕円の方
が小さくなるためである。実測値は、放物面反射鏡の取
り込み角度１０２．１１１°に対し、楕円反射鏡の取り
込み角度は１１２．０６２°であって、これにより、楕
円反射鏡の方が、光の取り込み角度が約１０％増加する
ことがわかる。
【００２４】図４および図５は、楕円反射鏡と凹レンズ
を組み合わせた照明装置を構成する場合に、凹レンズを
光源側に凸の負メニスカスにするとなぜ照明効率が改善
されるのかについて説明を行なった原理説明図である。
を組み合わせた照明装置を構成する場合に、凹レンズを
光源側に凸の負メニスカスにするとなぜ照明効率が改善
されるのかについて説明を行なった原理説明図である。
【００２５】図４では、第１焦点Ｆ１から楕円の反射面
と光軸との交点までの距離が１０ｍｍ、第２焦点から楕
円の反射面と光軸との交点までの距離が２００ｍｍ、反
射鏡の穴径がΦ１０ｍｍ、反射鏡の有口径がΦ８０ｍｍ
の図２に示したものと同じ楕円反射鏡と、焦点距離が−
１４０ｍｍの負レンズを組み合わせた照明光学系の光路
図を示す。ここで屈折作用面とは、負メニスカスレンズ
の入射光線と射出光線の交点を結んだ面を意味する。例
えば両凹レンズのように、屈折作用面Ｃが光軸に対し垂
直である場合には、反射鏡の周辺の光束（ａ光路）の実
焦点距離圧縮率１４０／１５２．６１＝０．９１７が、
反射鏡の中心付近の光束（ｂ光路）の実焦点距離圧縮率
１４０／１９８．２１＝０．７０６に比べて大きく、負
レンズによる光束の圧縮が周辺ほど弱くなっている。こ
れは、楕円鏡の周辺の実作用点が反射鏡の周辺にいくほ
ど第２焦点Ｆ２側に大きく移動してしまい、負レンズの
屈折作用面Ｃと接近してしまうことが原因である。この
ため、楕円と負レンズを用いているにもかかわらず、第
１レンズアレイ側に４５度の角度で射出される光線の光
軸からの距離は３４．３ｍｍと、図３に示した放物面鏡
の第１レンズアレイ側に４５度の角度で射出される光線
の光軸からの距離３３．７９ｍｍよりむしろ大きくなっ
ている。ここで負レンズの位置を第２焦点Ｆ２側に移動
し、負レンズの焦点距離を短くすれば、光束の射出径は
小さくできるが、中心部の楕円鏡と負レンズの実合成焦
点距離が図３に示した放物面鏡より短くなってしまうの
で、平行度が悪化してしまい前記偏光変換素子の遮光板
でのケラレが増加してしまう。
と光軸との交点までの距離が１０ｍｍ、第２焦点から楕
円の反射面と光軸との交点までの距離が２００ｍｍ、反
射鏡の穴径がΦ１０ｍｍ、反射鏡の有口径がΦ８０ｍｍ
の図２に示したものと同じ楕円反射鏡と、焦点距離が−
１４０ｍｍの負レンズを組み合わせた照明光学系の光路
図を示す。ここで屈折作用面とは、負メニスカスレンズ
の入射光線と射出光線の交点を結んだ面を意味する。例
えば両凹レンズのように、屈折作用面Ｃが光軸に対し垂
直である場合には、反射鏡の周辺の光束（ａ光路）の実
焦点距離圧縮率１４０／１５２．６１＝０．９１７が、
反射鏡の中心付近の光束（ｂ光路）の実焦点距離圧縮率
１４０／１９８．２１＝０．７０６に比べて大きく、負
レンズによる光束の圧縮が周辺ほど弱くなっている。こ
れは、楕円鏡の周辺の実作用点が反射鏡の周辺にいくほ
ど第２焦点Ｆ２側に大きく移動してしまい、負レンズの
屈折作用面Ｃと接近してしまうことが原因である。この
ため、楕円と負レンズを用いているにもかかわらず、第
１レンズアレイ側に４５度の角度で射出される光線の光
軸からの距離は３４．３ｍｍと、図３に示した放物面鏡
の第１レンズアレイ側に４５度の角度で射出される光線
の光軸からの距離３３．７９ｍｍよりむしろ大きくなっ
ている。ここで負レンズの位置を第２焦点Ｆ２側に移動
し、負レンズの焦点距離を短くすれば、光束の射出径は
小さくできるが、中心部の楕円鏡と負レンズの実合成焦
点距離が図３に示した放物面鏡より短くなってしまうの
で、平行度が悪化してしまい前記偏光変換素子の遮光板
でのケラレが増加してしまう。
【００２６】これに対し、本実施例の原理図である図５
に示すように、図１の実施例のように負レンズを第１焦
点側（光源側）に凸の負メニスカスレンズで構成して、
負レンズの屈折作用面ＣＣを第２焦点Ｆ２側に湾曲させ
るとともに周辺部の部分的実焦点距離を強めることによ
り、反射鏡の周辺の光束（ａａ光路）の実焦点距離圧縮
率１２５．５７／１５２．６１＝０．８２３を、反射鏡
の中心付近の光束（ｂ光路）の実焦点距離圧縮率１３
９．５８／１９８．２１＝０．７０４にかなり近づける
ことができる。これにより負レンズによる楕円反射鏡周
辺部の光束圧縮率を従来より高めることができ、結果と
して光源部から射出される光束径を小さくでき、照明効
率を改善することができる。図５の負レンズの屈折作用
面の曲率半径は４０ｍｍである。
に示すように、図１の実施例のように負レンズを第１焦
点側（光源側）に凸の負メニスカスレンズで構成して、
負レンズの屈折作用面ＣＣを第２焦点Ｆ２側に湾曲させ
るとともに周辺部の部分的実焦点距離を強めることによ
り、反射鏡の周辺の光束（ａａ光路）の実焦点距離圧縮
率１２５．５７／１５２．６１＝０．８２３を、反射鏡
の中心付近の光束（ｂ光路）の実焦点距離圧縮率１３
９．５８／１９８．２１＝０．７０４にかなり近づける
ことができる。これにより負レンズによる楕円反射鏡周
辺部の光束圧縮率を従来より高めることができ、結果と
して光源部から射出される光束径を小さくでき、照明効
率を改善することができる。図５の負レンズの屈折作用
面の曲率半径は４０ｍｍである。
【００２７】本実施例では、楕円反射鏡と負レンズを組
み合わせて光源部から射出される光束径を圧縮する場合
に、負レンズの屈折作用面を楕円反射鏡の第２焦点側に
湾曲させ、かつ周辺部の部分的実焦点距離を中心より短
くすることにより楕円反射鏡の周辺部から射出される光
束の圧縮率を従来例より高め、光源部から射出される光
束径の小型化を実現し、投射レンズでの入射瞳でのケラ
レを少なくして、照明効率の改善を実現している。
み合わせて光源部から射出される光束径を圧縮する場合
に、負レンズの屈折作用面を楕円反射鏡の第２焦点側に
湾曲させ、かつ周辺部の部分的実焦点距離を中心より短
くすることにより楕円反射鏡の周辺部から射出される光
束の圧縮率を従来例より高め、光源部から射出される光
束径の小型化を実現し、投射レンズでの入射瞳でのケラ
レを少なくして、照明効率の改善を実現している。
【００２８】図４および図５に示すように、楕円反射鏡
の中心部の光路ｂとｂｂの実合成焦点距離ｆｂとｆｂｂ
は８．２０７ｍｍと８．１８３ｍｍでほとんど変わらな
いが、楕円反射鏡の周辺部の光路ａとａａの実合成焦点
距離ｆａとｆａａはａ光路が４８．５１ｍｍ、ａａ光路
が４３．５１ｍｍとａａ光路の方が短くなっている。こ
のように、本実施例では中心部の実合成焦点距離はほと
んど変えずに周辺部ほど実合成焦点距離を短くすること
ができる。
の中心部の光路ｂとｂｂの実合成焦点距離ｆｂとｆｂｂ
は８．２０７ｍｍと８．１８３ｍｍでほとんど変わらな
いが、楕円反射鏡の周辺部の光路ａとａａの実合成焦点
距離ｆａとｆａａはａ光路が４８．５１ｍｍ、ａａ光路
が４３．５１ｍｍとａａ光路の方が短くなっている。こ
のように、本実施例では中心部の実合成焦点距離はほと
んど変えずに周辺部ほど実合成焦点距離を短くすること
ができる。
【００２９】この結果、第１レンズアレイ側に４５度の
角度で射出される光線の光軸からの距離を図４の３４．
３ｍｍから図５の３０．７６ｍｍに圧縮することができ
た。
角度で射出される光線の光軸からの距離を図４の３４．
３ｍｍから図５の３０．７６ｍｍに圧縮することができ
た。
【００３０】図５の本実施例の原理図では、図３の放物
面鏡と比較して、光束の取り込み角度が約１０％増加
し、光束の射出径が約１０％縮小しており、全体として
大幅な照明効率の改善が実現できた。
面鏡と比較して、光束の取り込み角度が約１０％増加
し、光束の射出径が約１０％縮小しており、全体として
大幅な照明効率の改善が実現できた。
【００３１】（第２実施例）図６は本発明の第２の実施
例に係る投射型表示装置の光学断面図を示す。楕円鏡２
を延長して、負レンズ１５を保持することにより、メカ
部品点数の削減を実現するとともに、発光管の爆発時の
安全性を確保している。負レンズ１５の形状および配置
位置は第１実施例と異なり、負レンズの第１レンズアレ
イ３側のレンズ面の曲率半径をより小さくするととも
に、非球面を用いて、負メニスカスレンズの第１レンズ
アレイ側のレンズ面で発生する球面収差を小さくし、照
明効率のさらなる改善を実現している。なお非球面効果
を反射鏡２側にもたせて非球面反射鏡とし、負メニスカ
スレンズを球面としても良い。また、負レンズ１５の表
面には光量損失を防ぐための増透コートや、赤外および
紫外光をカットするコートをつけることが光量アップや
部品点数の削減の点から望ましい。
例に係る投射型表示装置の光学断面図を示す。楕円鏡２
を延長して、負レンズ１５を保持することにより、メカ
部品点数の削減を実現するとともに、発光管の爆発時の
安全性を確保している。負レンズ１５の形状および配置
位置は第１実施例と異なり、負レンズの第１レンズアレ
イ３側のレンズ面の曲率半径をより小さくするととも
に、非球面を用いて、負メニスカスレンズの第１レンズ
アレイ側のレンズ面で発生する球面収差を小さくし、照
明効率のさらなる改善を実現している。なお非球面効果
を反射鏡２側にもたせて非球面反射鏡とし、負メニスカ
スレンズを球面としても良い。また、負レンズ１５の表
面には光量損失を防ぐための増透コートや、赤外および
紫外光をカットするコートをつけることが光量アップや
部品点数の削減の点から望ましい。
【００３２】（第３実施例）図７は本発明の第３の実施
例に係る投射型表示装置の光学断面図を示す。負レンズ
１６の画像変調装置側のレンズ面の曲率半径を第２実施
例よりさらに小さくし、照明効率のさらなる改善を実現
したものである。負レンズ１６にも第１レンズアレイ側
のレンズ面に非球面を用いている。
例に係る投射型表示装置の光学断面図を示す。負レンズ
１６の画像変調装置側のレンズ面の曲率半径を第２実施
例よりさらに小さくし、照明効率のさらなる改善を実現
したものである。負レンズ１６にも第１レンズアレイ側
のレンズ面に非球面を用いている。
【００３３】（第４実施例）図８は本発明の第４の実施
例に係る投射型表示装置の光学断面図を示す。楕円反射
鏡１７の第２焦点距離を実施例１、２および３より短く
することにより、小型化を実現している。また負レンズ
１６を発光管の爆発時の安全を確保する保護ガラスとし
ての機能も兼ねさせている。負レンズ１６にも第１レン
ズアレイ側のレンズ面に非球面を用いている。
例に係る投射型表示装置の光学断面図を示す。楕円反射
鏡１７の第２焦点距離を実施例１、２および３より短く
することにより、小型化を実現している。また負レンズ
１６を発光管の爆発時の安全を確保する保護ガラスとし
ての機能も兼ねさせている。負レンズ１６にも第１レン
ズアレイ側のレンズ面に非球面を用いている。
【００３４】（第５実施例）図９は本発明の第５の実施
例に係る投射型表示装置の光学断面図を示す。楕円反射
鏡１８の第２焦点距離を実施例１、２および３より長く
することにより、光源部からの射出径の縮小を図り、さ
らなる効率改善を実現している。本実施例は発光部の大
きさが特に小さい場合に適している。
例に係る投射型表示装置の光学断面図を示す。楕円反射
鏡１８の第２焦点距離を実施例１、２および３より長く
することにより、光源部からの射出径の縮小を図り、さ
らなる効率改善を実現している。本実施例は発光部の大
きさが特に小さい場合に適している。
【００３５】（数値実施例） 光源部の数値実施例を以下に示す。 Ｒ１：負レンズの光源側のレンズ面の曲率半径 Ｒ２：負レンズの画像変調装置側のレンズ面の曲率半径 Ｄ：負レンズの中心厚 Ｎ：負レンズのｄ線における屈折率 Ｋ：円錐定数
【００３６】数値実施例１（図１の光源部に対応） 楕円鏡Ｆ１：１０ｍｍ、Ｆ２：２００ｍｍ 凹レンズＲ１：１３３．１５６ｍｍ、Ｒ２：４７．４２
７ｍｍ、Ｄ：４ｍｍ、Ｎ：１．５１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔：７２ｍｍ
（厚さ４ｍｍの板ガラス１４を含む、板ガラスの屈折率
は１．５１６３３）
７ｍｍ、Ｄ：４ｍｍ、Ｎ：１．５１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔：７２ｍｍ
（厚さ４ｍｍの板ガラス１４を含む、板ガラスの屈折率
は１．５１６３３）
【００３７】数値実施例２（図６の光源部に対応） 楕円鏡Ｆ１：１０ｍｍ、Ｆ２：２００ｍｍ 凹レンズＲ１：９５．２ｍｍ、Ｒ２：４０ｍｍ、Ｄ：２
ｍｍ、Ｋ：Ｒ２非球面係数（Ｋ＝−０．５）、Ｎ：１．
５１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔：７２ｍｍ
ｍｍ、Ｋ：Ｒ２非球面係数（Ｋ＝−０．５）、Ｎ：１．
５１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔：７２ｍｍ
【００３８】数値実施例３（図７の光源部に対応） 楕円鏡Ｆ１：１０ｍｍ、Ｆ２：２００ｍｍ 凹レンズＲ１：７１ｍｍ、Ｒ２：３５ｍｍ、Ｄ：２ｍ
ｍ、Ｋ：Ｒ２非球面係数（Ｋ＝−０．５）、Ｎ：１．５
１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔７２ｍｍ
ｍ、Ｋ：Ｒ２非球面係数（Ｋ＝−０．５）、Ｎ：１．５
１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔７２ｍｍ
【００３９】数値実施例４（図８の光源部に対応） 楕円鏡Ｆ１：１０ｍｍ、Ｆ２：１８０ｍｍ 凹レンズＲ１：７１ｍｍ、Ｒ２：３５ｍｍ、Ｄ：２ｍ
ｍ、Ｋ：Ｒ２非球面係数（Ｋ＝−０．５）、Ｎ：１．５
１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔：５２ｍｍ
ｍ、Ｋ：Ｒ２非球面係数（Ｋ＝−０．５）、Ｎ：１．５
１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔：５２ｍｍ
【００４０】数値実施例５（図６の光源部に対応） 楕円鏡Ｆ１：１０ｍｍ、Ｆ２：２３０ｍｍ 凹レンズＲ１：９５．２ｍｍ、Ｒ２：４０ｍｍ、Ｄ：２
ｍｍ、Ｋ：Ｒ２非球面係数（Ｋ＝−０．５）、Ｎ：１．
５１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔：１００ｍ
ｍ
ｍｍ、Ｋ：Ｒ２非球面係数（Ｋ＝−０．５）、Ｎ：１．
５１６３３ 楕円鏡の反射面の頂点と凹レンズＲ１の間隔：１００ｍ
ｍ
【００４１】各条件式の値は下記のとおりである。
【００４２】
【表１】
【００４３】図１１に本発明数値実施例２の第２レンズ
アレイ面のスポットダイヤグラムを示す。図１２には比
較として、図３（従来例）に示した放物面鏡を図１０の
液晶プロジェクター（従来例）に組み込んだときの第２
レンズアレイ面でのスポットダイヤグラムを示す。図
中、４は第２レンズアレイ、５Ｃは偏光変換素子の遮光
板を示す。図１２から分かるように、放物面鏡は周辺部
ほど実焦点距離が長くなるので、周辺部ほどレンズアレ
イの一コマの大きさに対して第１レンズアレイの光源像
の大きさが小さくなり余裕が生じてくるので、周辺部は
第１レンズアレイの平行度が多少悪くなっても、偏光変
換素子でのケラレは生じないことが理解できる。本発明
では、光源部の光学系の中心部の実合成焦点距離を短く
せずに周辺部の実合成焦点距離のみを短くできるので、
中心部の平行度を悪化させずに、光源部から射出する光
束径を小さくすることができたのが、図１１と図１２の
比較でよく理解できる。図１１において、光束径が小さ
くなっているにもかかわらず、周辺部の光源像は遮光板
５Ｃにほとんど当たらず照明効率が良好なことが理解で
きる。
アレイ面のスポットダイヤグラムを示す。図１２には比
較として、図３（従来例）に示した放物面鏡を図１０の
液晶プロジェクター（従来例）に組み込んだときの第２
レンズアレイ面でのスポットダイヤグラムを示す。図
中、４は第２レンズアレイ、５Ｃは偏光変換素子の遮光
板を示す。図１２から分かるように、放物面鏡は周辺部
ほど実焦点距離が長くなるので、周辺部ほどレンズアレ
イの一コマの大きさに対して第１レンズアレイの光源像
の大きさが小さくなり余裕が生じてくるので、周辺部は
第１レンズアレイの平行度が多少悪くなっても、偏光変
換素子でのケラレは生じないことが理解できる。本発明
では、光源部の光学系の中心部の実合成焦点距離を短く
せずに周辺部の実合成焦点距離のみを短くできるので、
中心部の平行度を悪化させずに、光源部から射出する光
束径を小さくすることができたのが、図１１と図１２の
比較でよく理解できる。図１１において、光束径が小さ
くなっているにもかかわらず、周辺部の光源像は遮光板
５Ｃにほとんど当たらず照明効率が良好なことが理解で
きる。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明装置
では、照明効率の改善が実現できる。また、光源部から
射出される光束径を小さくできるので、レンズアレイや
偏光変換素子およびダイクロミラーの小型化が実現でき
る。
では、照明効率の改善が実現できる。また、光源部から
射出される光束径を小さくできるので、レンズアレイや
偏光変換素子およびダイクロミラーの小型化が実現でき
る。
【図１】 本発明の第１実施例に係る投射型表示装置の
光学断面図である。
光学断面図である。
【図２】 本発明の実施例に使用される楕円鏡の光学断
面図である。
面図である。
【図３】 従来例の放物面鏡の断面図である。
【図４】 楕円鏡と両凹レンズとの組み合わせの構成原
理図である。
理図である。
【図５】 本発明の実施例に係る楕円鏡と負レンズの構
成原理図である。
成原理図である。
【図６】 本発明の第２実施例に係る投射型表示装置の
光学断面図である。
光学断面図である。
【図７】 本発明の第３実施例に係る投射型表示装置の
光学断面図である。
光学断面図である。
【図８】 本発明の第４実施例に係る投射型表示装置の
光学断面図である。
光学断面図である。
【図９】 本発明の第５実施例に係る投射型表示装置の
光学断面図である。
光学断面図である。
【図１０】 従来例の投射型表示装置の光学断面図であ
る。
る。
【図１１】 図６の装置の第２レンズアレイ面のスポッ
トダイヤグラムである。
トダイヤグラムである。
【図１２】 従来例の第２レンズアレイ面のスポットダ
イヤグラムである。
イヤグラムである。
１：発光管、２，１７，１８：楕円反射鏡、３：第１レ
ンズアレイ、４：第２レンズアレイ、５：偏光変換素
子、５Ａ：λ／２位相差板、５Ｂ：偏光分離層、５Ｃ：
遮光板、６：第１コンデンサーレンズ、７Ｒ：赤用第２
コンデンサーレンズ、７Ｇ：緑用第２コンデンサーレン
ズ、７Ｂ：青用第２コンデンサーレンズ、８Ｒ：赤用液
晶パネル、８Ｇ：緑用液晶パネル、８Ｂ：青用液晶パネ
ル、９：クロスダイクロプリズム、１０：投射レンズ、
１１：第３コンデンサーレンズ、１２：リレーレンズ、
１３，１５，１６：負メニスカスレンズ、１４：平行平
面板、Ｐ１：入射側偏光板、Ｐ２：射出側偏光板、ＤＭ
１，ＤＭ２：ダイクロミラー、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３：反射
ミラー。
ンズアレイ、４：第２レンズアレイ、５：偏光変換素
子、５Ａ：λ／２位相差板、５Ｂ：偏光分離層、５Ｃ：
遮光板、６：第１コンデンサーレンズ、７Ｒ：赤用第２
コンデンサーレンズ、７Ｇ：緑用第２コンデンサーレン
ズ、７Ｂ：青用第２コンデンサーレンズ、８Ｒ：赤用液
晶パネル、８Ｇ：緑用液晶パネル、８Ｂ：青用液晶パネ
ル、９：クロスダイクロプリズム、１０：投射レンズ、
１１：第３コンデンサーレンズ、１２：リレーレンズ、
１３，１５，１６：負メニスカスレンズ、１４：平行平
面板、Ｐ１：入射側偏光板、Ｐ２：射出側偏光板、ＤＭ
１，ＤＭ２：ダイクロミラー、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３：反射
ミラー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H087 KA06 LA24 RA26 TA01 TA03 TA06 2H088 EA14 EA15 HA13 HA21 HA24 HA25 HA26 HA28 MA06 MA20
Claims (10)
- 【請求項１】 光源と、該光源から発せられた光を集光
する反射鏡と、該光源側に凸の負メニスカスレンズと、
複数のレンズを有するレンズアレイより構成される第１
光学素子と、複数のレンズを有するレンズアレイより構
成される第２光学素子とを有し、該負メニスカスレンズ
は光源と第１光学素子との間に配置されることを特徴と
する照明装置。 - 【請求項２】 前記反射鏡は回転楕円面鏡であることを
特徴とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項３】 前記楕円反射鏡の第１焦点距離および第
２焦点距離をそれぞれｆｌおよびｆ２として、下記の条
件式 ０．０３＜ｆｌ／ｆ２＜０．０７ を満足することを特徴とする請求項２記載の照明装置。 - 【請求項４】 光源からの光を集光してレンズアレイシ
ステムに指向し、このレンズアレイシステムからの光に
より照明を行なう照明装置において、集光光の光路中に
光源側に凸の負メニスカスレンズを設けたことを特徴と
する照明装置。 - 【請求項５】 前記レンズアレイシステムが少なくとも
１つのフライアイレンズまたはレンチキュラーレンズを
有することを特徴とする請求項４記載の照明装置。 - 【請求項６】 前記光源からの光を楕円反射鏡により集
光することを特徴とする請求項４または５記載の照明装
置。 - 【請求項７】 前記負メニスカスレンズの焦点距離をｆ
ｆ、該負メニスカスレンズと前記楕円反射鏡の第２焦点
との間隔をＬとして、下記の条件式 ０．５＜−ｆｆ／ｆ２＜０．８ ０．５＜Ｌ／ｆ２＜０．８ を満足することを特徴とする請求項２、３または６記載
の照明装置。 - 【請求項８】 前記負メニスカスレンズの光源側の曲率
半径をＲ１、該負メニスカスレンズの第１レンズアレイ
側の曲率半径をＲ２、ＳＦ＝（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−
Ｒ１）として、下記の条件式 −４＜ＳＦ＜−１．５ を満足することを特徴とする請求項２、３、６または７
記載の照明装置。 - 【請求項９】 前記負メニスカスレンズが少なくとも１
面の非球面を含むことを特徴とする請求項１〜８のいず
れかに記載の照明装置。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の照明
装置を備えることを特徴とする投射型表示装置。
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ID=18149610
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| JP32296398A Expired - Fee Related JP4355381B2 (ja) | 1998-10-29 | 1998-10-29 | 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置 |
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- 1998-10-29 JP JP32296398A patent/JP4355381B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1999
- 1999-10-26 US US09/427,434 patent/US6464362B1/en not_active Expired - Lifetime
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