JP2000187178A - 反射形表示素子を用いた投射形表示装置 - Google Patents
反射形表示素子を用いた投射形表示装置Info
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- JP2000187178A JP2000187178A JP10366673A JP36667398A JP2000187178A JP 2000187178 A JP2000187178 A JP 2000187178A JP 10366673 A JP10366673 A JP 10366673A JP 36667398 A JP36667398 A JP 36667398A JP 2000187178 A JP2000187178 A JP 2000187178A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小さい光源でもリレーレンズ系において大き
な開口値を得て光の利用効率を向上させることにより、
照明系光学素子の外径および投射レンズの負担を増大さ
せることなく、スクリーン照度を明るくできるコンパク
トな構成の反射形表示素子を用いた投射形表示装置を提
供する。 【解決手段】 光源は、楕円面リフレクタ２，楕円面リ
フレクタ２の第１焦点に配置されたキセノンランプ１お
よび凸のコンデンサレンズ３より構成される。第２焦点
にコンデンサレンズ３の前側焦点を一致させてある。フ
ライアイレンズ４には平行光が入射する。光の利用効率
が向上し、装置を大型にすることなくスクリーン照度を
大きくでき、投射レンズへの負担増も避けることができ
る。
な開口値を得て光の利用効率を向上させることにより、
照明系光学素子の外径および投射レンズの負担を増大さ
せることなく、スクリーン照度を明るくできるコンパク
トな構成の反射形表示素子を用いた投射形表示装置を提
供する。 【解決手段】 光源は、楕円面リフレクタ２，楕円面リ
フレクタ２の第１焦点に配置されたキセノンランプ１お
よび凸のコンデンサレンズ３より構成される。第２焦点
にコンデンサレンズ３の前側焦点を一致させてある。フ
ライアイレンズ４には平行光が入射する。光の利用効率
が向上し、装置を大型にすることなくスクリーン照度を
大きくでき、投射レンズへの負担増も避けることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から発する光
を曲面リフレクタで反射させて液晶表示素子の画像情報
を前方のスクリーンに投射する投射形表示装置に関す
る。
を曲面リフレクタで反射させて液晶表示素子の画像情報
を前方のスクリーンに投射する投射形表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来の一般的な投射形表示装置
の一例を説明するための図で、透過形表示素子を用いた
ものである。（ａ）は照明光学系の概略図を、（ｂ）は
フライアイレンズの斜視図をそれぞれ示している。焦点
近傍に配置されたランプ２８は、放物面リフレクタ２１
の反射作用により、フライアイレンズ２２を略平行光で
照射する。フライアイレンズ２２のコマの各々は、表示
素子２５と相似形であり、フライアイレンズ２２のコマ
の像は、フライアイレンズ２３，リレーレンズ２４を介
して倍率βで投影され、コマの数だけ重畳される。
の一例を説明するための図で、透過形表示素子を用いた
ものである。（ａ）は照明光学系の概略図を、（ｂ）は
フライアイレンズの斜視図をそれぞれ示している。焦点
近傍に配置されたランプ２８は、放物面リフレクタ２１
の反射作用により、フライアイレンズ２２を略平行光で
照射する。フライアイレンズ２２のコマの各々は、表示
素子２５と相似形であり、フライアイレンズ２２のコマ
の像は、フライアイレンズ２３，リレーレンズ２４を介
して倍率βで投影され、コマの数だけ重畳される。
【０００３】ランプ２８から出射した光束は、フライア
イレンズ２２によって複数の光束に分割され、フライア
イレンズ２３の位置で収束し、複数の光源像を結ぶ。複
数の光源像により表示素子２５を照射するため、均一な
照明を得ることができる。均一に照明された表示素子の
像は、投射レンズ２６によって拡大されスクリーン２７
に投影される。
イレンズ２２によって複数の光束に分割され、フライア
イレンズ２３の位置で収束し、複数の光源像を結ぶ。複
数の光源像により表示素子２５を照射するため、均一な
照明を得ることができる。均一に照明された表示素子の
像は、投射レンズ２６によって拡大されスクリーン２７
に投影される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４は放物面リフレク
タの特性を説明するための図である。放物面鏡は、図４
（ａ）に示すように光源（焦点）２８から射出した光線
を平行光線に変換する特性を有している。しかしなが
ら、焦点に配置される光源（ランプ）は一定の大きさが
あるため、（ｂ）に示すように焦点以外からも光線も射
出する。放物面は焦点からずれた位置から射出した光線
に対しては、大きな収差を持っており、光軸に対し平行
でない光線が多く射出することとなる。そのため、光源
が発する光の一部は、表示素子２５に達せず、光の利用
効率が充分でない。スクリーン照度を大きくするために
は放物面リフレクタの径を大きくしなければならず、装
置全体が大型化するという欠点があった。上記光源付近
の構成は、反射形液晶表示素子を用いた投射形表示装置
も同様な構成が採用されているため、同じような問題が
生じる。
タの特性を説明するための図である。放物面鏡は、図４
（ａ）に示すように光源（焦点）２８から射出した光線
を平行光線に変換する特性を有している。しかしなが
ら、焦点に配置される光源（ランプ）は一定の大きさが
あるため、（ｂ）に示すように焦点以外からも光線も射
出する。放物面は焦点からずれた位置から射出した光線
に対しては、大きな収差を持っており、光軸に対し平行
でない光線が多く射出することとなる。そのため、光源
が発する光の一部は、表示素子２５に達せず、光の利用
効率が充分でない。スクリーン照度を大きくするために
は放物面リフレクタの径を大きくしなければならず、装
置全体が大型化するという欠点があった。上記光源付近
の構成は、反射形液晶表示素子を用いた投射形表示装置
も同様な構成が採用されているため、同じような問題が
生じる。
【０００５】反射形液晶表示素子を用いた投射形表示装
置は、透過形液晶表示素子の透過率より大きい反射率を
持つため、開口率が大きく、透過形より明るいスクリー
ンが得られるという特徴を有する。一方で、リレーレン
ズを経由してきた光をミラーによって反射させ、光路を
変えた後、偏光プリズムを介して反射形液晶表示素子に
入射させ反射させる構造を採用するため、リレーレンズ
系以降の光路、すなわちプリズムの長さを一定長確保し
なければならない。特に３板式の投射形表示装置を実現
する場合、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色を合成、または分離合成す
るためのプリズムが長くなる。
置は、透過形液晶表示素子の透過率より大きい反射率を
持つため、開口率が大きく、透過形より明るいスクリー
ンが得られるという特徴を有する。一方で、リレーレン
ズを経由してきた光をミラーによって反射させ、光路を
変えた後、偏光プリズムを介して反射形液晶表示素子に
入射させ反射させる構造を採用するため、リレーレンズ
系以降の光路、すなわちプリズムの長さを一定長確保し
なければならない。特に３板式の投射形表示装置を実現
する場合、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色を合成、または分離合成す
るためのプリズムが長くなる。
【０００６】この反射形液晶表示素子を用いた投射形表
示装置において、スクリーン照度を高くするには、一般
に表示素子を照明するＦナンバを明るくすると良いこと
が知られている。長いプリズムで照明Ｆナンバを明るく
するには、図５に示すようにプリズムの入射面での光束
の幅を大きくしなければならない。すなわちプリズムの
長さｌ1 が小さければ、ｄ1 も小さくて良いが、プリズ
ムの長さをＬ1 ＞ｌ1 とすれば、プリズムの高さ（光束
の幅）もＤ1 ＞ｄ1 にしなければならない。また、反射
形液晶表示素子を用いた投射形表示装置は、透過形表示
素子を用いる装置に比較し、バックの光路を長くしなけ
ればならない。そのため所定の性能を得るために特別な
投射レンズを用いなければならず、設計が困難で、か
つ、高価格なものになっていた。このような特性の下
に、スクリーン照度を上げることを考えると、さらにプ
リズム長を長くしなければならず、性能維持のための負
担が一層、投射レンズにかかることとなる。
示装置において、スクリーン照度を高くするには、一般
に表示素子を照明するＦナンバを明るくすると良いこと
が知られている。長いプリズムで照明Ｆナンバを明るく
するには、図５に示すようにプリズムの入射面での光束
の幅を大きくしなければならない。すなわちプリズムの
長さｌ1 が小さければ、ｄ1 も小さくて良いが、プリズ
ムの長さをＬ1 ＞ｌ1 とすれば、プリズムの高さ（光束
の幅）もＤ1 ＞ｄ1 にしなければならない。また、反射
形液晶表示素子を用いた投射形表示装置は、透過形表示
素子を用いる装置に比較し、バックの光路を長くしなけ
ればならない。そのため所定の性能を得るために特別な
投射レンズを用いなければならず、設計が困難で、か
つ、高価格なものになっていた。このような特性の下
に、スクリーン照度を上げることを考えると、さらにプ
リズム長を長くしなければならず、性能維持のための負
担が一層、投射レンズにかかることとなる。
【０００７】さらにはプリズム入射面での光束幅が大き
いとき、それより前に配置されている光学素子が大きく
なるため、放物面リフレクタの大型化が避けられない。
以上のように反射形表示素子を用いる投射表示装置で
は、照度アップを図るためにはさらなる装置大型化が避
けられず、これとともにコトスアップにも繋がってい
た。本発明の目的は、小さい光源でもリレーレンズ系に
おいて大きな開口値を得て光の利用効率を向上させるこ
とにより、照明系光学素子の外径および投射レンズの負
担を増大させることなく、スクリーン照度を明るくでき
るコンパクトな構成の反射形表示素子を用いた投射形表
示装置を提供することある。
いとき、それより前に配置されている光学素子が大きく
なるため、放物面リフレクタの大型化が避けられない。
以上のように反射形表示素子を用いる投射表示装置で
は、照度アップを図るためにはさらなる装置大型化が避
けられず、これとともにコトスアップにも繋がってい
た。本発明の目的は、小さい光源でもリレーレンズ系に
おいて大きな開口値を得て光の利用効率を向上させるこ
とにより、照明系光学素子の外径および投射レンズの負
担を増大させることなく、スクリーン照度を明るくでき
るコンパクトな構成の反射形表示素子を用いた投射形表
示装置を提供することある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による反射形光学素子を用いた投射形表示装置
は、曲面鏡を用いた光源から出射する光をフライアイレ
ンズによって複数の光源像を得て、リレーレンズ系プリ
ズムを経由させることにより反射形表示素子を均一に照
明し、反射形表示素子からの反射像を投射レンズによっ
て投射することによりスクリーン上に反射形表示素子上
の画像情報の拡大画像を得る反射形表示素子を用いた投
射形表示装置において、前記曲面鏡を楕円面鏡で構成
し、該楕円面鏡の第２焦点近傍に、前側焦点が位置付け
られるように正の屈折力を持つコンデンサレンズを配置
し、前記楕円面鏡の第１焦点に配置されたランプからの
光を一旦収斂させた後、前記コンデンサレンズによっ
て、前記フライアイレンズに平行に入射させるように構
成してある。
に本発明による反射形光学素子を用いた投射形表示装置
は、曲面鏡を用いた光源から出射する光をフライアイレ
ンズによって複数の光源像を得て、リレーレンズ系プリ
ズムを経由させることにより反射形表示素子を均一に照
明し、反射形表示素子からの反射像を投射レンズによっ
て投射することによりスクリーン上に反射形表示素子上
の画像情報の拡大画像を得る反射形表示素子を用いた投
射形表示装置において、前記曲面鏡を楕円面鏡で構成
し、該楕円面鏡の第２焦点近傍に、前側焦点が位置付け
られるように正の屈折力を持つコンデンサレンズを配置
し、前記楕円面鏡の第１焦点に配置されたランプからの
光を一旦収斂させた後、前記コンデンサレンズによっ
て、前記フライアイレンズに平行に入射させるように構
成してある。
【０００９】上記構成によれば、ランプ特性（輝度分
布，配光特性）をコンデンサレンズにより補正でき、ラ
ンプで直接照射するよりも、より高輝度，高均一な投射
画角面を得ることができる。プリズム長が大きいにもか
かわらず、Ｆナンバーを明るくしようとする場合、ラン
プの径を大きくすることなく、所定の明るさを得ること
ができる。
布，配光特性）をコンデンサレンズにより補正でき、ラ
ンプで直接照射するよりも、より高輝度，高均一な投射
画角面を得ることができる。プリズム長が大きいにもか
かわらず、Ｆナンバーを明るくしようとする場合、ラン
プの径を大きくすることなく、所定の明るさを得ること
ができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。図１は、本発明による反射形表示
素子を用いた投射形表示装置の実施の形態を示す概略
図，図２は、楕円面リフレクタとコンデンサレンズの詳
細を説明するための図である。光源は、楕円面リフレク
タ２，楕円面リフレクタ２の第１焦点に配置されたキセ
ノンランプ１および凸のコンデンサレンズ３より構成さ
れる。なお、ランプは水銀，メタルハライド，ハロゲン
ランプなども用いられる。コンデンサレンズ３の後側に
は第１および第２のフライアイレンズ４，５が配置され
ており、光源からの平行光が入射する。フライアイレン
ズで均一化された光は凸レンズ６，反射鏡７および凸レ
ンズ８よりなるリレーレンズ系１３に入射する。リレー
レンズ系１３を経由した光は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色を合成
し、分離するプリズム９に達する。
らに詳しく説明する。図１は、本発明による反射形表示
素子を用いた投射形表示装置の実施の形態を示す概略
図，図２は、楕円面リフレクタとコンデンサレンズの詳
細を説明するための図である。光源は、楕円面リフレク
タ２，楕円面リフレクタ２の第１焦点に配置されたキセ
ノンランプ１および凸のコンデンサレンズ３より構成さ
れる。なお、ランプは水銀，メタルハライド，ハロゲン
ランプなども用いられる。コンデンサレンズ３の後側に
は第１および第２のフライアイレンズ４，５が配置され
ており、光源からの平行光が入射する。フライアイレン
ズで均一化された光は凸レンズ６，反射鏡７および凸レ
ンズ８よりなるリレーレンズ系１３に入射する。リレー
レンズ系１３を経由した光は、Ｒ・Ｇ・Ｂの３色を合成
し、分離するプリズム９に達する。
【００１１】反射形表示素子１０で反射された光は、接
合面９ａを透過し、投射レンズ１１に入射し、画像は拡
大されてスクリーン１２に映し出される。プリズム９で
分離されて反射形表示素子に向かう光は、１つの反射形
表示素子１０にのみ入射して反射するように記載されて
いるが、実際にはＲ・Ｇ・Ｂに分離合成するためのフィ
ルタやその他の光学素子があり、この図では反射形表示
素子１０に代表させてそれら光学素子等を省略してあ
る。反射形光学素子１０にはパソコンからの画像情報
や、ＣＣＤカメラで取り入れた紙上の画像情報を入力す
ることができる。
合面９ａを透過し、投射レンズ１１に入射し、画像は拡
大されてスクリーン１２に映し出される。プリズム９で
分離されて反射形表示素子に向かう光は、１つの反射形
表示素子１０にのみ入射して反射するように記載されて
いるが、実際にはＲ・Ｇ・Ｂに分離合成するためのフィ
ルタやその他の光学素子があり、この図では反射形表示
素子１０に代表させてそれら光学素子等を省略してあ
る。反射形光学素子１０にはパソコンからの画像情報
や、ＣＣＤカメラで取り入れた紙上の画像情報を入力す
ることができる。
【００１２】図２は、楕円面リフレクタとコンデンサレ
ンズの詳細を説明するための図である。楕円面リフレク
タの第１の焦点Ｆ1 にキセノンランプを配置すると、第
２の焦点Ｆ2 で光源像が結像される。この第２の焦点Ｆ
2 と正の屈折力を持つコンデンサレンズの前側焦点を一
致させることにより平行光を得ている。今、リフレクタ
開口径をｄ，開口から第２の焦点までの距離をｌ，コン
デンサレンズの焦点距離をｆ，照明光束の径をＤとする
と、下記の式を満たすように配置される。 ｄ／ｌ＝Ｄ／ｆ → ｆ＝（Ｄ／ｄ）ｌ …… 1) また、一点から出た光は必ず平行光にするように球面収
差を最小にしてある。このように構成することにより、
小さい開口径のランプで、径の大きい光束を得ることが
できる。
ンズの詳細を説明するための図である。楕円面リフレク
タの第１の焦点Ｆ1 にキセノンランプを配置すると、第
２の焦点Ｆ2 で光源像が結像される。この第２の焦点Ｆ
2 と正の屈折力を持つコンデンサレンズの前側焦点を一
致させることにより平行光を得ている。今、リフレクタ
開口径をｄ，開口から第２の焦点までの距離をｌ，コン
デンサレンズの焦点距離をｆ，照明光束の径をＤとする
と、下記の式を満たすように配置される。 ｄ／ｌ＝Ｄ／ｆ → ｆ＝（Ｄ／ｄ）ｌ …… 1) また、一点から出た光は必ず平行光にするように球面収
差を最小にしてある。このように構成することにより、
小さい開口径のランプで、径の大きい光束を得ることが
できる。
【００１３】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、曲面鏡
を楕円面鏡で構成し、該楕円面鏡の第２焦点近傍に、前
側焦点が位置付けられるように正の屈折力を持つコンデ
ンサレンズを配置し、楕円面鏡の第１焦点に配置された
光源からの光を一旦収斂させた後、コンデンサレンズに
よって、フライアイレンズに平行に入射させるように構
成したものである。したがって、小さい開口径のランプ
で、大口径の光束を得ることができる。また、コンデン
サレンズによって楕円リフレクタの収差を適正に補正す
ることにより、光の利用効率を高めることができる。装
置を同じ大きさにした場合、従来に比較し、光の利用効
率は１．４倍程度まで向上できた。
を楕円面鏡で構成し、該楕円面鏡の第２焦点近傍に、前
側焦点が位置付けられるように正の屈折力を持つコンデ
ンサレンズを配置し、楕円面鏡の第１焦点に配置された
光源からの光を一旦収斂させた後、コンデンサレンズに
よって、フライアイレンズに平行に入射させるように構
成したものである。したがって、小さい開口径のランプ
で、大口径の光束を得ることができる。また、コンデン
サレンズによって楕円リフレクタの収差を適正に補正す
ることにより、光の利用効率を高めることができる。装
置を同じ大きさにした場合、従来に比較し、光の利用効
率は１．４倍程度まで向上できた。
【図１】本発明による反射形表示素子を用いた投射形表
示装置の実施の形態を示す概略図である。
示装置の実施の形態を示す概略図である。
【図２】楕円面リフレクタとコンデンサレンズの詳細を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図３】従来の投射形表示装置の一例を説明するための
図で、（ａ）は照明光学系の概略図を、（ｂ）はフライ
アイレンズの斜視図をそれぞれ示している。
図で、（ａ）は照明光学系の概略図を、（ｂ）はフライ
アイレンズの斜視図をそれぞれ示している。
【図４】放物面リフレクタの反射光束を説明するための
図である。
図である。
【図５】プリズムの入射面での光束幅と長さの関係を説
明するための図である。
明するための図である。
１，２８，２９…ランプ ２…楕円面リフレクタ ３…コンデンサレンズ ４…第１のフライアイレンズ ５…第２のフライアイレンズ ６，８…凸レンズ ７…反射鏡 ９…プリズム ９ａ…接合面 １０…反射形表示素子 １１，２６…投射レンズ １２，２７…スクリーン １３，２４…リレーレンズ系 １４…楕円面リフレクタの第２の焦点（コンデンサレン
ズの前側焦点） ２１…放物面リフレクタ ２２，２３…フライアイレンズ ２５…表示素子
ズの前側焦点） ２１…放物面リフレクタ ２２，２３…フライアイレンズ ２５…表示素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大道 裕之 東京都世田谷区玉川台２丁目14番９号 京 セラ株式会社東京用賀事業所内 Ｆターム(参考） 2H088 HA24 HA25 HA28 MA06 5C060 BA03 BA08 BC01 EA00 GA01 HC01 HC12 HD00 JA11 JB06 5G435 AA00 BB16 BB17 CC12 DD02 DD04 DD09 DD13 FF03 FF07 GG01 GG02 GG03 GG08 GG28 GG46
Claims (1)
- 【請求項１】 曲面鏡を用いた光源から出射する光をフ
ライアイレンズによって複数の光源像を得て、リレーレ
ンズ系プリズムを経由させることにより反射形表示素子
を均一に照明し、反射形表示素子からの反射像を投射レ
ンズによって投射することによりスクリーン上に反射形
表示素子上の画像情報の拡大画像を得る反射形表示素子
を用いた投射形表示装置において、前記曲面鏡を楕円面
鏡で構成し、該楕円面鏡の第２焦点近傍に、前側焦点が
位置付けられるように正の屈折力を持つコンデンサレン
ズを配置し、前記楕円面鏡の第１焦点に配置されたラン
プからの光を一旦収斂させた後、前記コンデンサレンズ
によって、前記フライアイレンズに平行に入射させるよ
うに構成したことを特徴とする反射形表示素子を用いた
投射形表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10366673A JP2000187178A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 反射形表示素子を用いた投射形表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10366673A JP2000187178A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 反射形表示素子を用いた投射形表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000187178A true JP2000187178A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18487368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10366673A Pending JP2000187178A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 反射形表示素子を用いた投射形表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000187178A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1025768C2 (nl) * | 2003-03-20 | 2006-01-17 | Samsung Electronics Co Ltd | Verlichtingssysteem dat voorziet in licht met een Gaussische verdeling, projectiesysteem, en werkwijze voor het vormen van een kleurenbeeld. |
| JP2006284646A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型表示装置 |
| US7177078B2 (en) * | 2004-11-29 | 2007-02-13 | Kyocera Corporation | Projection type display apparatus |
-
1998
- 1998-12-24 JP JP10366673A patent/JP2000187178A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL1025768C2 (nl) * | 2003-03-20 | 2006-01-17 | Samsung Electronics Co Ltd | Verlichtingssysteem dat voorziet in licht met een Gaussische verdeling, projectiesysteem, en werkwijze voor het vormen van een kleurenbeeld. |
| US7177078B2 (en) * | 2004-11-29 | 2007-02-13 | Kyocera Corporation | Projection type display apparatus |
| JP2006284646A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型表示装置 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
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| A02 | Decision of refusal |
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