JP2000147658A - 映像投射装置 - Google Patents
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- JP2000147658A JP2000147658A JP10321962A JP32196298A JP2000147658A JP 2000147658 A JP2000147658 A JP 2000147658A JP 10321962 A JP10321962 A JP 10321962A JP 32196298 A JP32196298 A JP 32196298A JP 2000147658 A JP2000147658 A JP 2000147658A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光源から発せられる光の利用率を向上させ、
フライアイレンズを用いることなく映像表示部品の照明
輝度分布の均一性の向上を図り、色分離の際のダイクロ
イックミラーへの入射角を一定に維持する。 【解決手段】 光源ランプ１、照明側コンデンサレンズ
１１、球面反射鏡２０、光束幅変換光学系１６、偏光分
離・再合成素子１５、投射側コンデンサレンズ１３、映
像表示部品３、投射レンズ１４を備えている。光源ラン
プ１は発光部またはその近傍が光通過可能とされ、照明
側コンデンサレンズ１１は光源ランプ１の発光部または
その近傍に焦点が位置するように配置され、球面反射鏡
２０は光源ランプ１の発光部またはその近傍に球心が位
置するように配置されている。光源ランプ１から球面反
射鏡２０に到来する発散光を反射させて光源ランプ１の
発光部またはその近傍を経て照明側コンデンサレンズ１
１へと導く。
フライアイレンズを用いることなく映像表示部品の照明
輝度分布の均一性の向上を図り、色分離の際のダイクロ
イックミラーへの入射角を一定に維持する。 【解決手段】 光源ランプ１、照明側コンデンサレンズ
１１、球面反射鏡２０、光束幅変換光学系１６、偏光分
離・再合成素子１５、投射側コンデンサレンズ１３、映
像表示部品３、投射レンズ１４を備えている。光源ラン
プ１は発光部またはその近傍が光通過可能とされ、照明
側コンデンサレンズ１１は光源ランプ１の発光部または
その近傍に焦点が位置するように配置され、球面反射鏡
２０は光源ランプ１の発光部またはその近傍に球心が位
置するように配置されている。光源ランプ１から球面反
射鏡２０に到来する発散光を反射させて光源ランプ１の
発光部またはその近傍を経て照明側コンデンサレンズ１
１へと導く。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像技術の分野に
属するものであり、特に映像表示部品の像を拡大投射す
るのに好適な映像投射装置に関する。
属するものであり、特に映像表示部品の像を拡大投射す
るのに好適な映像投射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】透過型
映像表示部品に対して透過照明を行い、該映像表示部品
の映像をスクリーンに拡大投射して映像観察を行う映像
投射装置が実用化されている。
映像表示部品に対して透過照明を行い、該映像表示部品
の映像をスクリーンに拡大投射して映像観察を行う映像
投射装置が実用化されている。
【０００３】このような映像投射装置では、映像表示部
品を照明するための手段として、図３に示されているよ
うに、光源ランプ１０１と放物面反射鏡１０２とを組み
合わせ、該反射鏡の焦点位置に光源ランプ１０１の発光
部を配置することで、光源ランプ１０１の無指向性の発
散光束から反射鏡１０２の光軸１０４と平行な照明光束
を得るようにしている。そして、該照明光束を映像表示
部品１０３に入射させ、該表示部品の像を不図示の拡大
投射光学系によりスクリーン上に投射するようにしてい
る。
品を照明するための手段として、図３に示されているよ
うに、光源ランプ１０１と放物面反射鏡１０２とを組み
合わせ、該反射鏡の焦点位置に光源ランプ１０１の発光
部を配置することで、光源ランプ１０１の無指向性の発
散光束から反射鏡１０２の光軸１０４と平行な照明光束
を得るようにしている。そして、該照明光束を映像表示
部品１０３に入射させ、該表示部品の像を不図示の拡大
投射光学系によりスクリーン上に投射するようにしてい
る。
【０００４】しかしながら、このような照明手段では、
映像表示部品１０３上での照明光の強度（輝度分布）の
均一性が不十分であるという難点がある。即ち、図３に
示されているように、放物面反射鏡１０２による反射光
の映像表示部品１０３上での輝度分布１２１は、周辺部
から中心部へと次第に輝度が高くなっており、但し、反
射鏡１０２は光軸１０４上に光源ランプ１０１を発光さ
せるための手段たる電源コードを通すための穴を有して
おり光軸１０４の近辺部は光を反射しないので、輝度分
布１２１は、光軸１０４上において極端な低輝度とな
る。
映像表示部品１０３上での照明光の強度（輝度分布）の
均一性が不十分であるという難点がある。即ち、図３に
示されているように、放物面反射鏡１０２による反射光
の映像表示部品１０３上での輝度分布１２１は、周辺部
から中心部へと次第に輝度が高くなっており、但し、反
射鏡１０２は光軸１０４上に光源ランプ１０１を発光さ
せるための手段たる電源コードを通すための穴を有して
おり光軸１０４の近辺部は光を反射しないので、輝度分
布１２１は、光軸１０４上において極端な低輝度とな
る。
【０００５】このような問題を解決するために、オプチ
カルインテグレータ光学系を採用することが提案されて
いる（例えば、特開平１０−１３３３０３号公報参
照）。即ち、例えば図４に示されているように、照明光
学系中に２枚のフライアイレンズ１０５，１０６と集光
レンズ１０７とを用いる。これにより、フライアイレン
ズを構成する多数の微小レンズによる照明光束がそれぞ
れ集光レンズ１０７を経て映像表示部品１０３の全面を
照明し、放物面反射鏡１０２による反射光束における光
量分布の不均一を、映像表示部品１０３上では解消する
ようにして、映像表示部品１０３上での照明光の輝度分
布１２２の均一性を向上させることができる。
カルインテグレータ光学系を採用することが提案されて
いる（例えば、特開平１０−１３３３０３号公報参
照）。即ち、例えば図４に示されているように、照明光
学系中に２枚のフライアイレンズ１０５，１０６と集光
レンズ１０７とを用いる。これにより、フライアイレン
ズを構成する多数の微小レンズによる照明光束がそれぞ
れ集光レンズ１０７を経て映像表示部品１０３の全面を
照明し、放物面反射鏡１０２による反射光束における光
量分布の不均一を、映像表示部品１０３上では解消する
ようにして、映像表示部品１０３上での照明光の輝度分
布１２２の均一性を向上させることができる。
【０００６】ところで、映像表示部品１０３としては、
液晶表示素子を用いることが多く、この場合、該液晶表
示素子の照明に有効な光は一方向の偏光成分のみであ
り、他方向の偏光成分は利用できない。このため、光量
の有効利用を図るために、他方向の偏光成分を前記一方
向の偏光に変換した上で、前記一方向の偏光成分と合成
することが行われている（例えば、特開平９−１４６０
６４号公報参照）。
液晶表示素子を用いることが多く、この場合、該液晶表
示素子の照明に有効な光は一方向の偏光成分のみであ
り、他方向の偏光成分は利用できない。このため、光量
の有効利用を図るために、他方向の偏光成分を前記一方
向の偏光に変換した上で、前記一方向の偏光成分と合成
することが行われている（例えば、特開平９−１４６０
６４号公報参照）。
【０００７】このような偏光分離・変換・再合成のため
に、例えば図５に示されているように、フライアイレン
ズ１０５，１０６の各微小レンズに対応した微小な偏光
分離・変換・再合成ユニット部を有する偏光分離・再合
成素子１０８を用いることができる。これによれば、各
偏光分離・変換・再合成ユニット部に対応するフライア
イレンズ１０６の微小レンズから各ユニット部へと微小
径に絞られた光束が入射し、ここで、第１偏光（例えば
Ｐ偏光）成分光が偏光ビームスプリッタを直接透過し、
第２偏光（例えばＳ偏光）成分光が偏光ビームスプリッ
タで２回の反射を受けた後に１／２波長板を透過するこ
とで第１偏光に変換された上で前記偏光ビームスプリッ
タ直接透過の第１偏光成分光と平行に出射し、第１偏光
のみからなる合成光が得られる。
に、例えば図５に示されているように、フライアイレン
ズ１０５，１０６の各微小レンズに対応した微小な偏光
分離・変換・再合成ユニット部を有する偏光分離・再合
成素子１０８を用いることができる。これによれば、各
偏光分離・変換・再合成ユニット部に対応するフライア
イレンズ１０６の微小レンズから各ユニット部へと微小
径に絞られた光束が入射し、ここで、第１偏光（例えば
Ｐ偏光）成分光が偏光ビームスプリッタを直接透過し、
第２偏光（例えばＳ偏光）成分光が偏光ビームスプリッ
タで２回の反射を受けた後に１／２波長板を透過するこ
とで第１偏光に変換された上で前記偏光ビームスプリッ
タ直接透過の第１偏光成分光と平行に出射し、第１偏光
のみからなる合成光が得られる。
【０００８】しかし、ここで問題となるのは、第１に、
光源ランプ１０１から発せられた光のうち反射鏡１０２
により反射されない光は依然として発散光束のままであ
るので、照明に有効には利用されていないということで
ある。
光源ランプ１０１から発せられた光のうち反射鏡１０２
により反射されない光は依然として発散光束のままであ
るので、照明に有効には利用されていないということで
ある。
【０００９】また、第２の問題は次のとおりである。カ
ラー表示の場合には、３原色用の映像をそれぞれ対応す
る原色光で照明するために、集光レンズ１０７を経た光
束は、ダイクロイックミラーを用いて各原色光に分離さ
れた上で、各原色用映像の照明に用いられる。このた
め、図６に示されているように、ダイクロイックミラー
１０９へ入射するフライアイレンズ１０６の各微小レン
ズからの光束は、光軸１０４に対する角度が各微小レン
ズごとに異なる。即ち、端部の微小レンズに行くほど照
明光束の角度は光軸１０４に対して大きくなる（β＞
α：ここでα，βはダイクロイックミラー１０９への光
線の入射角を示す）。通常、ダイクロイックミラー１０
９は、光軸１０４に対し４５度の角度をなすように配置
されており、この設定角度において最も光分離の効率が
良くなるように設計されている。従って、上記のように
ダイクロイックミラー１０９への入射角の差が大きくな
ると、波長帯域によっては透過率が低下したり、透過／
反射の分離波長がシフトしたりして、投射画面内で色が
不均一になる問題が発生する。
ラー表示の場合には、３原色用の映像をそれぞれ対応す
る原色光で照明するために、集光レンズ１０７を経た光
束は、ダイクロイックミラーを用いて各原色光に分離さ
れた上で、各原色用映像の照明に用いられる。このた
め、図６に示されているように、ダイクロイックミラー
１０９へ入射するフライアイレンズ１０６の各微小レン
ズからの光束は、光軸１０４に対する角度が各微小レン
ズごとに異なる。即ち、端部の微小レンズに行くほど照
明光束の角度は光軸１０４に対して大きくなる（β＞
α：ここでα，βはダイクロイックミラー１０９への光
線の入射角を示す）。通常、ダイクロイックミラー１０
９は、光軸１０４に対し４５度の角度をなすように配置
されており、この設定角度において最も光分離の効率が
良くなるように設計されている。従って、上記のように
ダイクロイックミラー１０９への入射角の差が大きくな
ると、波長帯域によっては透過率が低下したり、透過／
反射の分離波長がシフトしたりして、投射画面内で色が
不均一になる問題が発生する。
【００１０】そこで、本発明の目的の１つは、映像投射
装置において、光源から発せられる光の利用率の向上を
図ることにある。
装置において、光源から発せられる光の利用率の向上を
図ることにある。
【００１１】また、本発明の他の目的は、映像投射装置
において、フライアイレンズを用いることなく映像表示
部品の照明輝度分布の均一性の向上を図ることにある。
において、フライアイレンズを用いることなく映像表示
部品の照明輝度分布の均一性の向上を図ることにある。
【００１２】また、本発明の更に別の目的は、ダイクロ
イックミラーを用いて照明光を複数の色光に分離する際
の該ダイクロイックミラーへの入射角を一定に維持で
き、投射画面内での色の不均一の発生を防止することに
ある。
イックミラーを用いて照明光を複数の色光に分離する際
の該ダイクロイックミラーへの入射角を一定に維持で
き、投射画面内での色の不均一の発生を防止することに
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、光源ランプと、該光源
ランプから到来する発散光を平行光束にする照明側コン
デンサレンズと、前記光源ランプを挟んで前記照明側コ
ンデンサレンズと反対側に配置されている球面反射鏡
と、前記照明側コンデンサレンズにより形成された平行
光束を第１偏光成分光と第２偏光成分光とに分離させ該
第２偏光成分光を第１偏光に変換し前記第１偏光成分光
と再合成して平行光束として出射させる偏光分離・再合
成素子と、該偏光分離・再合成素子により形成された再
合成光により照明される映像表示部品と、該映像表示部
品から到来する光をスクリーンに投射するための投射レ
ンズとを備えており、前記光源ランプは発光部またはそ
の近傍が光通過可能とされており、前記照明側コンデン
サレンズは前記光源ランプの発光部またはその近傍に焦
点が位置するように配置されており、前記球面反射鏡は
前記光源ランプの発光部またはその近傍に球心が位置す
るするように配置されており、前記光源ランプから前記
球面反射鏡に到来する発散光を反射させて前記光源ラン
プの発光部またはその近傍を経て前記照明側コンデンサ
レンズへと導くようにしてなる、ことを特徴とする映像
投射装置、が提供される。
如き目的を達成するものとして、光源ランプと、該光源
ランプから到来する発散光を平行光束にする照明側コン
デンサレンズと、前記光源ランプを挟んで前記照明側コ
ンデンサレンズと反対側に配置されている球面反射鏡
と、前記照明側コンデンサレンズにより形成された平行
光束を第１偏光成分光と第２偏光成分光とに分離させ該
第２偏光成分光を第１偏光に変換し前記第１偏光成分光
と再合成して平行光束として出射させる偏光分離・再合
成素子と、該偏光分離・再合成素子により形成された再
合成光により照明される映像表示部品と、該映像表示部
品から到来する光をスクリーンに投射するための投射レ
ンズとを備えており、前記光源ランプは発光部またはそ
の近傍が光通過可能とされており、前記照明側コンデン
サレンズは前記光源ランプの発光部またはその近傍に焦
点が位置するように配置されており、前記球面反射鏡は
前記光源ランプの発光部またはその近傍に球心が位置す
るするように配置されており、前記光源ランプから前記
球面反射鏡に到来する発散光を反射させて前記光源ラン
プの発光部またはその近傍を経て前記照明側コンデンサ
レンズへと導くようにしてなる、ことを特徴とする映像
投射装置、が提供される。
【００１４】本発明の一態様においては、前記照明側コ
ンデンサレンズは複数枚のレンズからなる。
ンデンサレンズは複数枚のレンズからなる。
【００１５】本発明の一態様においては、前記照明側コ
ンデンサレンズは少なくとも１つの非球面を有する。
ンデンサレンズは少なくとも１つの非球面を有する。
【００１６】本発明の一態様においては、前記偏光分離
・再合成素子は入射する平行光束を直交方向へと偏向さ
せ且つ光束幅を２倍にするものである。
・再合成素子は入射する平行光束を直交方向へと偏向さ
せ且つ光束幅を２倍にするものである。
【００１７】本発明の一態様においては、前記偏光分離
・再合成素子は前記照明側コンデンサレンズの光軸に関
して互いに反対の側に位置する２つのユニットを有して
おり、これら各ユニットは該ユニットへの入射光のうち
の第１偏光成分光を入射光と同等の幅をもって直交方向
へと反射させると共に第２偏向成分光を入射光と同等の
幅をもって直交方向へと反射させ且つ第１偏光に変換す
るものであり、前記２つのユニットは前記照明側コンデ
ンサレンズの光軸の方向に前記各ユニットへの入射光の
幅の２倍の距離だけずれて配置されている。
・再合成素子は前記照明側コンデンサレンズの光軸に関
して互いに反対の側に位置する２つのユニットを有して
おり、これら各ユニットは該ユニットへの入射光のうち
の第１偏光成分光を入射光と同等の幅をもって直交方向
へと反射させると共に第２偏向成分光を入射光と同等の
幅をもって直交方向へと反射させ且つ第１偏光に変換す
るものであり、前記２つのユニットは前記照明側コンデ
ンサレンズの光軸の方向に前記各ユニットへの入射光の
幅の２倍の距離だけずれて配置されている。
【００１８】本発明の一態様においては、前記照明側コ
ンデンサレンズと前記偏光分離・再合成素子との間に、
光束幅変換光学系が配置されている。
ンデンサレンズと前記偏光分離・再合成素子との間に、
光束幅変換光学系が配置されている。
【００１９】本発明の一態様においては、前記偏光分離
・再合成素子と前記映像表示部品との間に投射側コンデ
ンサレンズが配置されている。
・再合成素子と前記映像表示部品との間に投射側コンデ
ンサレンズが配置されている。
【００２０】本発明の一態様においては、前記映像表示
部品は前記光源ランプから発せられる光に含まれる複数
種類の色光のそれぞれに対応する映像表示体からなり、
前記偏光分離・再合成素子により形成された再合成光を
前記複数種類の色光に分割してそれぞれ対応する前記映
像表示体へと導く色光分割導光手段が配置されており、
前記各映像表示体を経て到来する前記各色光を複合し且
つこれにより得られた複合光を前記投射レンズへと導く
色光複合手段が配置されている。
部品は前記光源ランプから発せられる光に含まれる複数
種類の色光のそれぞれに対応する映像表示体からなり、
前記偏光分離・再合成素子により形成された再合成光を
前記複数種類の色光に分割してそれぞれ対応する前記映
像表示体へと導く色光分割導光手段が配置されており、
前記各映像表示体を経て到来する前記各色光を複合し且
つこれにより得られた複合光を前記投射レンズへと導く
色光複合手段が配置されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の映像投射装置の実
施の形態について図面を参照しながら説明する。
施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】図１は本発明の映像投射装置の一実施形態
の構成の一部を示す部分構成図であり、図２はその全体
構成図である。
の構成の一部を示す部分構成図であり、図２はその全体
構成図である。
【００２３】本実施形態では、光源ランプ１から到来す
る発散光を平行光束にする照明側コンデンサレンズ１１
が配置されている。該照明側コンデンサレンズ１１の光
軸を符号１２で示す。照明側コンデンサレンズ１１は複
数枚のレンズからなるものであってもよく、図には２枚
のレンズ１１ａ，１１ｂからなるものが示されている。
る発散光を平行光束にする照明側コンデンサレンズ１１
が配置されている。該照明側コンデンサレンズ１１の光
軸を符号１２で示す。照明側コンデンサレンズ１１は複
数枚のレンズからなるものであってもよく、図には２枚
のレンズ１１ａ，１１ｂからなるものが示されている。
【００２４】光源ランプ１は、その発光部またはその近
傍が、照明側コンデンサレンズ１１の焦点に位置するよ
うに配置されている。光源ランプ１は、発光部またはそ
の近傍が光通過可能とされている（特に光軸１２に対し
て所定角度θ例えば７０度までの角度範囲の光を通過さ
せることができるようにされている）。即ち、これが可
能な構造を有するものをそれが実現するような姿勢で配
置する。このような光源ランプ１としては例えばメタル
ハライドランプ、高圧水銀灯、キセノンランプ等の中高
圧放電灯を用いることができ、図示されているようにそ
の支持部材を光軸１２に対して直交する向きに配置する
ことで光軸方向の光通過が可能とされている。
傍が、照明側コンデンサレンズ１１の焦点に位置するよ
うに配置されている。光源ランプ１は、発光部またはそ
の近傍が光通過可能とされている（特に光軸１２に対し
て所定角度θ例えば７０度までの角度範囲の光を通過さ
せることができるようにされている）。即ち、これが可
能な構造を有するものをそれが実現するような姿勢で配
置する。このような光源ランプ１としては例えばメタル
ハライドランプ、高圧水銀灯、キセノンランプ等の中高
圧放電灯を用いることができ、図示されているようにそ
の支持部材を光軸１２に対して直交する向きに配置する
ことで光軸方向の光通過が可能とされている。
【００２５】光源ランプ１を挟んで照明側コンデンサレ
ンズ１１と反対側に、球面反射鏡２０が配置されてい
る。この球面反射鏡２０は、光源ランプ１の発光部また
はその近傍に球心が位置するするように配置されてお
り、光軸１２に対して上記所定角度θまでの角度範囲で
入射する光を上記光源ランプ１の発光部またはその近傍
へと反射させることができる。
ンズ１１と反対側に、球面反射鏡２０が配置されてい
る。この球面反射鏡２０は、光源ランプ１の発光部また
はその近傍に球心が位置するするように配置されてお
り、光軸１２に対して上記所定角度θまでの角度範囲で
入射する光を上記光源ランプ１の発光部またはその近傍
へと反射させることができる。
【００２６】照明側コンデンサレンズ１１により形成さ
れた平行光束の幅を変換する光束幅変換光学系１６が配
置されている。該光束幅変換光学系１６は、集光レンズ
１６ａと発散レンズ１６ｂとを光軸１２上にて適宜の間
隔をもって配置したものからなり、集光レンズ１６ａに
より集束状態とされた光束が所望幅とされた位置におい
て該光束を発散レンズ１６ｂにより平行光束となすもの
である。
れた平行光束の幅を変換する光束幅変換光学系１６が配
置されている。該光束幅変換光学系１６は、集光レンズ
１６ａと発散レンズ１６ｂとを光軸１２上にて適宜の間
隔をもって配置したものからなり、集光レンズ１６ａに
より集束状態とされた光束が所望幅とされた位置におい
て該光束を発散レンズ１６ｂにより平行光束となすもの
である。
【００２７】光束幅変換光学系１６により所望幅とされ
た光束は、偏光分離・再合成素子１５に入射する。該偏
光分離・再合成素子１５は、光源ランプ１から発せられ
る光に含まれる第１偏光（例えばＰ偏光）の成分光と第
２偏光（例えばＳ偏光）の成分光とを分離させ、第２偏
光成分光を第１偏光に変換し、これをもともとの第１偏
光成分光と再合成して平行光束として出射させるもので
ある。この偏光分離・再合成素子１５は、照明側コンデ
ンサレンズの光軸１２に関して互いに反対の側に位置す
る２つのユニット１５ａ，１５ｂからなる。
た光束は、偏光分離・再合成素子１５に入射する。該偏
光分離・再合成素子１５は、光源ランプ１から発せられ
る光に含まれる第１偏光（例えばＰ偏光）の成分光と第
２偏光（例えばＳ偏光）の成分光とを分離させ、第２偏
光成分光を第１偏光に変換し、これをもともとの第１偏
光成分光と再合成して平行光束として出射させるもので
ある。この偏光分離・再合成素子１５は、照明側コンデ
ンサレンズの光軸１２に関して互いに反対の側に位置す
る２つのユニット１５ａ，１５ｂからなる。
【００２８】第１のユニット１５ａは、図１に示されて
いるように、光軸１２の左側に位置しており、偏光ビー
ムスプリッタ１５ａ−１、反射プリズム１５ａ−２及び
位相板（１／２波長板）１５ａ−３からなる。第１のユ
ニット１５ａへ入射する光のうちの第１偏光成分光は、
偏光ビームスプリッタ１５ａ−１を透過し反射プリズム
１５ａ−２により反射され、第１のユニット１５ａへの
入射光と同等の幅をもって直交方向（図１の右方向）へ
と反射される。第１のユニット１５ａへ入射する光のう
ちの第２偏向成分光は、偏光ビームスプリッタ１５ａ−
１により反射され、第１のユニット１５ａへの入射光と
同等の幅をもって直交方向（図１の右方向）へと反射さ
れ、この反射光は位相板１５ａ−３を通過することで、
第１偏光に変換せしめられる。
いるように、光軸１２の左側に位置しており、偏光ビー
ムスプリッタ１５ａ−１、反射プリズム１５ａ−２及び
位相板（１／２波長板）１５ａ−３からなる。第１のユ
ニット１５ａへ入射する光のうちの第１偏光成分光は、
偏光ビームスプリッタ１５ａ−１を透過し反射プリズム
１５ａ−２により反射され、第１のユニット１５ａへの
入射光と同等の幅をもって直交方向（図１の右方向）へ
と反射される。第１のユニット１５ａへ入射する光のう
ちの第２偏向成分光は、偏光ビームスプリッタ１５ａ−
１により反射され、第１のユニット１５ａへの入射光と
同等の幅をもって直交方向（図１の右方向）へと反射さ
れ、この反射光は位相板１５ａ−３を通過することで、
第１偏光に変換せしめられる。
【００２９】一方、第２のユニット１５ｂは、図１に示
されているように、光軸１２の右側に位置しており、偏
光ビームスプリッタ１５ｂ−１、反射プリズム１５ｂ−
２及び位相板（１／２波長板）１５ｂ−３からなる。第
２のユニット１５ｂへ入射する光のうちの第１偏光成分
光は、偏光ビームスプリッタ１５ｂ−１を透過し反射プ
リズム１５ｂ−２により反射され、第２のユニット１５
ｂへの入射光と同等の幅をもって直交方向（図１の右方
向）へと反射される。第２のユニット１５ｂへ入射する
光のうちの第２偏向成分光は、偏光ビームスプリッタ１
５ｂ−１により反射され、第２のユニット１５ｂへの入
射光と同等の幅をもって直交方向（図１の右方向）へと
反射され、この反射光は位相板１５ｂ−３を通過するこ
とで、第１偏光に変換せしめられる。
されているように、光軸１２の右側に位置しており、偏
光ビームスプリッタ１５ｂ−１、反射プリズム１５ｂ−
２及び位相板（１／２波長板）１５ｂ−３からなる。第
２のユニット１５ｂへ入射する光のうちの第１偏光成分
光は、偏光ビームスプリッタ１５ｂ−１を透過し反射プ
リズム１５ｂ−２により反射され、第２のユニット１５
ｂへの入射光と同等の幅をもって直交方向（図１の右方
向）へと反射される。第２のユニット１５ｂへ入射する
光のうちの第２偏向成分光は、偏光ビームスプリッタ１
５ｂ−１により反射され、第２のユニット１５ｂへの入
射光と同等の幅をもって直交方向（図１の右方向）へと
反射され、この反射光は位相板１５ｂ−３を通過するこ
とで、第１偏光に変換せしめられる。
【００３０】２つのユニット１５ａ，１５ｂは、光軸１
２の方向に各ユニットへの入射光の幅の２倍の距離だけ
ずれて配置されているので、これら２つのユニットから
出射する再合成光束は偏光分離・再合成素子１５へ入射
する平行光束幅の２倍の光束幅を持つ第１偏光光束とな
っている。
２の方向に各ユニットへの入射光の幅の２倍の距離だけ
ずれて配置されているので、これら２つのユニットから
出射する再合成光束は偏光分離・再合成素子１５へ入射
する平行光束幅の２倍の光束幅を持つ第１偏光光束とな
っている。
【００３１】本実施形態の偏光分離・再合成素子１５
は、光路を屈曲させるものであるので、映像投射装置の
外形寸法の低減に寄与することが可能である。
は、光路を屈曲させるものであるので、映像投射装置の
外形寸法の低減に寄与することが可能である。
【００３２】図１において、偏光分離・再合成素子１５
から右方向へと出射する再合成光束は、投射側コンデン
サレンズ１３及び映像表示部品（液晶表示素子）３を経
て、集束状態で投射レンズ１４に入射する。投射側コン
デンサレンズ１３は、その焦点位置が投射レンズ１４の
入射瞳位置１８に一致するように配置されている。
から右方向へと出射する再合成光束は、投射側コンデン
サレンズ１３及び映像表示部品（液晶表示素子）３を経
て、集束状態で投射レンズ１４に入射する。投射側コン
デンサレンズ１３は、その焦点位置が投射レンズ１４の
入射瞳位置１８に一致するように配置されている。
【００３３】以上のようにして偏光分離・再合成素子１
５から出射する再合成光束により照明された映像表示部
品３は、投射レンズ１４によりスクリーン３０上に結像
投射される。
５から出射する再合成光束により照明された映像表示部
品３は、投射レンズ１４によりスクリーン３０上に結像
投射される。
【００３４】本実施形態では、光源ランプ１から球面反
射鏡２０に到来する発散光は、該球面反射鏡２０により
反射されて光源ランプ１の発光部またはその近傍に一旦
集光された後に、発散状態で照明側コンデンサレンズ１
１へと導かれる。従って、照明側コンデンサレンズ１１
へは、光源ランプ１からの直接光と球面反射鏡２０によ
る反射光との双方が到来するので、光源ランプ１から発
せられる光のロスは少なく大部分を有効に照明に利用す
ることができる（球面反射鏡２０を使用しない場合に比
べて約２倍の光量を利用することができる）。図１に
は、映像表示部品３における輝度分布２３が示されてい
る。
射鏡２０に到来する発散光は、該球面反射鏡２０により
反射されて光源ランプ１の発光部またはその近傍に一旦
集光された後に、発散状態で照明側コンデンサレンズ１
１へと導かれる。従って、照明側コンデンサレンズ１１
へは、光源ランプ１からの直接光と球面反射鏡２０によ
る反射光との双方が到来するので、光源ランプ１から発
せられる光のロスは少なく大部分を有効に照明に利用す
ることができる（球面反射鏡２０を使用しない場合に比
べて約２倍の光量を利用することができる）。図１に
は、映像表示部品３における輝度分布２３が示されてい
る。
【００３５】映像表示部品３は、図２に示されているよ
うに、光源ランプ１から発せられる光に含まれる複数種
類の色光（３原色光たる赤色光［Ｒ光］、緑色光［Ｇ
光］及び青色光［Ｂ光］）のそれぞれに対応する映像表
示体３Ｒ，３Ｇ，３Ｂからなり、また、これに対応して
投射側コンデンサレンズ１３はＲ光用コンデンサレンズ
１３Ｒ、Ｇ光用コンデンサレンズ１３Ｇ及びＢ光用コン
デンサレンズ１３Ｂからなる。
うに、光源ランプ１から発せられる光に含まれる複数種
類の色光（３原色光たる赤色光［Ｒ光］、緑色光［Ｇ
光］及び青色光［Ｂ光］）のそれぞれに対応する映像表
示体３Ｒ，３Ｇ，３Ｂからなり、また、これに対応して
投射側コンデンサレンズ１３はＲ光用コンデンサレンズ
１３Ｒ、Ｇ光用コンデンサレンズ１３Ｇ及びＢ光用コン
デンサレンズ１３Ｂからなる。
【００３６】そして、偏光分離・再合成素子１５により
形成された再合成光束を複数種類の色光（Ｒ光、Ｇ光及
びＢ光）に分割してそれぞれ対応する映像表示体３Ｒ，
３Ｇ，３Ｂへと導く色光分割導光手段が配置されてい
る。この色光分割導光手段は、ダイクロイックミラー３
１，３２及び平面反射鏡３３，３４，３５からなる。Ｒ
光は、ダイクロイックミラー３１を透過し、平面反射鏡
３３により反射されて、Ｒ光用コンデンサレンズ１３Ｒ
へと向かう。Ｇ光は、ダイクロイックミラー３１により
反射され、ダイクロイックミラー３２により反射され
て、Ｇ光用コンデンサレンズ１３Ｇへと向かう。Ｂ光
は、ダイクロイックミラー３１により反射され、ダイク
ロイックミラー３２を透過し、平面反射鏡３４により反
射され、平面反射鏡３５により反射されて、Ｂ光用コン
デンサレンズ１３Ｂへと向かう。
形成された再合成光束を複数種類の色光（Ｒ光、Ｇ光及
びＢ光）に分割してそれぞれ対応する映像表示体３Ｒ，
３Ｇ，３Ｂへと導く色光分割導光手段が配置されてい
る。この色光分割導光手段は、ダイクロイックミラー３
１，３２及び平面反射鏡３３，３４，３５からなる。Ｒ
光は、ダイクロイックミラー３１を透過し、平面反射鏡
３３により反射されて、Ｒ光用コンデンサレンズ１３Ｒ
へと向かう。Ｇ光は、ダイクロイックミラー３１により
反射され、ダイクロイックミラー３２により反射され
て、Ｇ光用コンデンサレンズ１３Ｇへと向かう。Ｂ光
は、ダイクロイックミラー３１により反射され、ダイク
ロイックミラー３２を透過し、平面反射鏡３４により反
射され、平面反射鏡３５により反射されて、Ｂ光用コン
デンサレンズ１３Ｂへと向かう。
【００３７】また、各映像表示体３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを経
て映像情報を担持する各色光は、色光複合手段たる色光
複合プリズム３８により複合され、これにより得られた
複合光は投射レンズ１４へと導かれる。色光複合プリズ
ム３８では、Ｒ光はＲ光反射面３９ａにより反射され、
Ｂ光はＢ光反射面３９ｂにより反射され、Ｇ光は透過す
る。Ｒ光用コンデンサレンズ１３Ｒ以降のＲ光の経路、
Ｇ光用コンデンサレンズ１３Ｇ以降のＧ光の経路及びＢ
光用コンデンサレンズ１３Ｂ以降のＢ光の経路は、光学
的に同等である。かくして、各映像表示体３Ｒ，３Ｇ，
３Ｂは投射レンズ１４によりスクリーン３０上に結像投
射されて重畳され、スクリーン３０上にてカラー映像が
形成される。
て映像情報を担持する各色光は、色光複合手段たる色光
複合プリズム３８により複合され、これにより得られた
複合光は投射レンズ１４へと導かれる。色光複合プリズ
ム３８では、Ｒ光はＲ光反射面３９ａにより反射され、
Ｂ光はＢ光反射面３９ｂにより反射され、Ｇ光は透過す
る。Ｒ光用コンデンサレンズ１３Ｒ以降のＲ光の経路、
Ｇ光用コンデンサレンズ１３Ｇ以降のＧ光の経路及びＢ
光用コンデンサレンズ１３Ｂ以降のＢ光の経路は、光学
的に同等である。かくして、各映像表示体３Ｒ，３Ｇ，
３Ｂは投射レンズ１４によりスクリーン３０上に結像投
射されて重畳され、スクリーン３０上にてカラー映像が
形成される。
【００３８】以上の実施形態における光源ランプ１から
映像表示部品３までの光学系の構成の具体例を、以下の
表１に示す：
映像表示部品３までの光学系の構成の具体例を、以下の
表１に示す：
【００３９】
【表１】 尚、表１中の非球面＊１、非球面＊２及び非球面＊３
は、以下の式 Ｘ＝Ｃ・Ｙ2 ／［１＋（１−Ｃ2 ・Ｙ2 ・Ｋ）1/2 ］＋
Ａ2 ・Ｙ2 ＋Ａ4 ・Ｙ4 ＋Ａ6 ・Ｙ6 ＋Ａ8 ・Ｙ8 ＋Ａ
10・Ｙ10 で表される断面形状（Ｘは光軸方向の座標で、Ｙはそれ
と直交する方向の座標である）を持つ回転対称面であ
る。ここで、Ｃは基本形状の曲率半径を示し、上記表１
の曲率半径である。また、Ｋ、Ａ2 、Ａ4 、Ａ6 、Ａ8
及びＡ10は、以下の表２に示すような値を持つ：
は、以下の式 Ｘ＝Ｃ・Ｙ2 ／［１＋（１−Ｃ2 ・Ｙ2 ・Ｋ）1/2 ］＋
Ａ2 ・Ｙ2 ＋Ａ4 ・Ｙ4 ＋Ａ6 ・Ｙ6 ＋Ａ8 ・Ｙ8 ＋Ａ
10・Ｙ10 で表される断面形状（Ｘは光軸方向の座標で、Ｙはそれ
と直交する方向の座標である）を持つ回転対称面であ
る。ここで、Ｃは基本形状の曲率半径を示し、上記表１
の曲率半径である。また、Ｋ、Ａ2 、Ａ4 、Ａ6 、Ａ8
及びＡ10は、以下の表２に示すような値を持つ：
【００４０】
【表２】 以上のように、照明側コンデンサレンズ１１に非球面レ
ンズを使用することで、低収差で大きな開口数を得るこ
とができる。
ンズを使用することで、低収差で大きな開口数を得るこ
とができる。
【００４１】
【発明の効果】以上のような本発明の映像投射装置によ
れば、光源ランプから発せられる発散光を直接及び球面
反射鏡で反射させた後に照明側コンデンサレンズにより
平行光束にすることで、光源から発せられる光の利用率
を著しく向上させることができる。
れば、光源ランプから発せられる発散光を直接及び球面
反射鏡で反射させた後に照明側コンデンサレンズにより
平行光束にすることで、光源から発せられる光の利用率
を著しく向上させることができる。
【００４２】また、本発明の映像投射装置によれば、発
光部またはその近傍が光通過可能とされた光源ランプと
該光源ランプに対して所定の位置関係で配置された照明
側コンデンサレンズ及び球面反射鏡との組合わせを用い
ることで、フライアイレンズを用いることなく映像表示
部品の照明輝度分布の均一性の向上を図ることができ
る。
光部またはその近傍が光通過可能とされた光源ランプと
該光源ランプに対して所定の位置関係で配置された照明
側コンデンサレンズ及び球面反射鏡との組合わせを用い
ることで、フライアイレンズを用いることなく映像表示
部品の照明輝度分布の均一性の向上を図ることができ
る。
【００４３】更に、本発明の映像投射装置によれば、偏
光分離・再合成素子から到来する平行光束をダイクロイ
ックミラーにより複数の色光に分離することで、ダイク
ロイックミラーへの入射角を一定に維持でき、投射画面
内での色の不均一の発生を防止することが可能である。
光分離・再合成素子から到来する平行光束をダイクロイ
ックミラーにより複数の色光に分離することで、ダイク
ロイックミラーへの入射角を一定に維持でき、投射画面
内での色の不均一の発生を防止することが可能である。
【図１】本発明の映像投射装置の一実施形態の構成の一
部を示す部分構成図である。
部を示す部分構成図である。
【図２】本発明の映像投射装置の一実施形態の全体構成
図である。
図である。
【図３】従来の映像投射装置の照明系の例を示す図であ
る。
る。
【図４】従来の映像投射装置の照明系の例を示す図であ
る。
る。
【図５】従来の映像投射装置の照明系の例を示す図であ
る。
る。
【図６】従来の映像投射装置の照明系の例を示す図であ
る。
る。
１：光源ランプ ３：映像表示部品 ３Ｒ：Ｒ光用映像表示体 ３Ｇ：Ｇ光用映像表示体 ３Ｂ：Ｂ光用映像表示体 １１：照明側コンデンサレンズ １１ａ，１１ｂ：非球面レンズ １２：光軸 １３：投射側コンデンサレンズ １３Ｒ：Ｒ光用コンデンサレンズ １３Ｇ：Ｇ光用コンデンサレンズ １３Ｂ：Ｂ光用コンデンサレンズ １４：投射レンズ １５：偏光分離・再合成素子 １５ａ：第１のユニット １５ａ−１：偏光ビームスプリッタ １５ａ−２：反射プリズム １５ａ−３：１／２波長板 １５ｂ：第２のユニット １５ｂ−１：偏光ビームスプリッタ １５ｂ−２：反射プリズム １５ｂ−３：１／２波長板 １６：光束幅変換光学系 １６ａ：集光レンズ １６ｂ：発散レンズ １８：入射瞳位置 ２０：球面反射鏡 ２３：輝度分布 ３０：スクリーン ３１，３２：ダイクロイックミラー ３３，３４，３５：平面反射鏡 ３８：色光複合プリズム ３９ａ：Ｒ光反射面 ３９ｂ：Ｂ光反射面
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｈ０４Ｎ 5/74 Ａ Ｆターム(参考） 2H042 AA02 AA04 AA16 AA28 CA06 CA10 CA14 CA17 DB02 DE04 2H052 BA02 BA03 BA07 BA09 BA14 2H088 EA14 EA15 EA16 HA13 HA15 HA20 HA21 HA23 HA24 MA04 MA20 2H091 FA14Z FA17Z FA21X FA26X FA26Z FA41Z FD01 LA03 LA18 5C058 AB06 BA05 BA06 EA11 EA12 EA13 EA26 EA51
Claims (8)
- 【請求項１】 光源ランプと、該光源ランプから到来す
る発散光を平行光束にする照明側コンデンサレンズと、
前記光源ランプを挟んで前記照明側コンデンサレンズと
反対側に配置されている球面反射鏡と、前記照明側コン
デンサレンズにより形成された平行光束を第１偏光成分
光と第２偏光成分光とに分離させ該第２偏光成分光を第
１偏光に変換し前記第１偏光成分光と再合成して平行光
束として出射させる偏光分離・再合成素子と、該偏光分
離・再合成素子により形成された再合成光により照明さ
れる映像表示部品と、該映像表示部品から到来する光を
スクリーンに投射するための投射レンズとを備えてお
り、 前記光源ランプは発光部またはその近傍が光通過可能と
されており、前記照明側コンデンサレンズは前記光源ラ
ンプの発光部またはその近傍に焦点が位置するように配
置されており、前記球面反射鏡は前記光源ランプの発光
部またはその近傍に球心が位置するするように配置され
ており、 前記光源ランプから前記球面反射鏡に到来する発散光を
反射させて前記光源ランプの発光部またはその近傍を経
て前記照明側コンデンサレンズへと導くようにしてな
る、ことを特徴とする映像投射装置。 - 【請求項２】 前記照明側コンデンサレンズは複数枚の
レンズからなるものであることを特徴とする、請求項１
に記載の映像投射装置。 - 【請求項３】 前記照明側コンデンサレンズは少なくと
も１つの非球面を有することを特徴とする、請求項１〜
２のいずれかに記載の映像投射装置。 - 【請求項４】 前記偏光分離・再合成素子は入射する平
行光束を直交方向へと偏向させ且つ光束幅を２倍にする
ものであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか
に記載の映像投射装置。 - 【請求項５】 前記偏光分離・再合成素子は前記照明側
コンデンサレンズの光軸に関して互いに反対の側に位置
する２つのユニットを有しており、これら各ユニットは
該ユニットへの入射光のうちの第１偏光成分光を入射光
と同等の幅をもって直交方向へと反射させると共に第２
偏向成分光を入射光と同等の幅をもって直交方向へと反
射させ且つ第１偏光に変換するものであり、前記２つの
ユニットは前記照明側コンデンサレンズの光軸の方向に
前記各ユニットへの入射光の幅の２倍の距離だけずれて
配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の映
像投射装置。 - 【請求項６】 前記照明側コンデンサレンズと前記偏光
分離・再合成素子との間に、光束幅変換光学系が配置さ
れていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに
記載の映像投射装置。 - 【請求項７】 前記偏光分離・再合成素子と前記映像表
示部品との間に投射側コンデンサレンズが配置されてい
ることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の
映像投射装置。 - 【請求項８】 前記映像表示部品は前記光源ランプから
発せられる光に含まれる複数種類の色光のそれぞれに対
応する映像表示体からなり、前記偏光分離・再合成素子
により形成された再合成光を前記複数種類の色光に分割
してそれぞれ対応する前記映像表示体へと導く色光分割
導光手段が配置されており、前記各映像表示体を経て到
来する前記各色光を複合し且つこれにより得られた複合
光を前記投射レンズへと導く色光複合手段が配置されて
いることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載
の映像投射装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10321962A JP2000147658A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 映像投射装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10321962A JP2000147658A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 映像投射装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000147658A true JP2000147658A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18138382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10321962A Pending JP2000147658A (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 映像投射装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000147658A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002279823A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-09-27 | Ricoh Co Ltd | 球面鏡を用いた照明装置、照明システム、及び照明方法 |
| US7267446B2 (en) | 2004-05-22 | 2007-09-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Projection display |
| US7267441B2 (en) | 2004-05-22 | 2007-09-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Projection display |
| US7936065B2 (en) | 2006-06-12 | 2011-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Semiconductor devices and method of manufacturing them |
| CN102890396A (zh) * | 2011-07-19 | 2013-01-23 | 台达电子工业股份有限公司 | 投影装置及其光源装置 |
| US8558381B2 (en) | 2009-03-23 | 2013-10-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| US9033513B2 (en) | 2011-07-19 | 2015-05-19 | Delta Electronics, Inc. | Projection device and light source device thereof |
| KR101567931B1 (ko) | 2012-02-13 | 2015-11-10 | 캐논 가부시끼가이샤 | 조명 광학계 및 화상투사장치 |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP10321962A patent/JP2000147658A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002279823A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-09-27 | Ricoh Co Ltd | 球面鏡を用いた照明装置、照明システム、及び照明方法 |
| US7267446B2 (en) | 2004-05-22 | 2007-09-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Projection display |
| US7267441B2 (en) | 2004-05-22 | 2007-09-11 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Projection display |
| US7936065B2 (en) | 2006-06-12 | 2011-05-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Semiconductor devices and method of manufacturing them |
| US8558381B2 (en) | 2009-03-23 | 2013-10-15 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Semiconductor device |
| CN102890396A (zh) * | 2011-07-19 | 2013-01-23 | 台达电子工业股份有限公司 | 投影装置及其光源装置 |
| US9033513B2 (en) | 2011-07-19 | 2015-05-19 | Delta Electronics, Inc. | Projection device and light source device thereof |
| KR101567931B1 (ko) | 2012-02-13 | 2015-11-10 | 캐논 가부시끼가이샤 | 조명 광학계 및 화상투사장치 |
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