JP2000221595A - 投射型ディスプレイ用の固体照明光源 - Google Patents
投射型ディスプレイ用の固体照明光源Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】異なる放射輝度及び色のＬＥＤを用いて白色光
出力を提供する光源にして、元の偏光していない光源の
出力の５０％よりも大きい出力を持つ偏光光源を提供す
る。 【解決手段】照明光源（７０）は、光源（７１）と、光
源（７１）の光を集光して出口開口（７６）を照明する
集光器（７２）と、出口開口（７６）からの光を光変調
器（７４）の面上に結像する為の結像光学素子（７３）
とを含む。光源（７１）は位置の関数として変化する光
度を持つ放射パターンである二次元放射パターンを有す
るが、出口開口（７６）の位置での二次元光度パターン
は集光器（７２）によって比較的均一となる。
出力を提供する光源にして、元の偏光していない光源の
出力の５０％よりも大きい出力を持つ偏光光源を提供す
る。 【解決手段】照明光源（７０）は、光源（７１）と、光
源（７１）の光を集光して出口開口（７６）を照明する
集光器（７２）と、出口開口（７６）からの光を光変調
器（７４）の面上に結像する為の結像光学素子（７３）
とを含む。光源（７１）は位置の関数として変化する光
度を持つ放射パターンである二次元放射パターンを有す
るが、出口開口（７６）の位置での二次元光度パターン
は集光器（７２）によって比較的均一となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源に関し、より
具体的にはプロジェクタ等に用いる為の固体光源等に関
する。
具体的にはプロジェクタ等に用いる為の固体光源等に関
する。
【０００２】
【従来の技術】画像をスクリーンへと投射する為の装置
は従来より周知である。白熱灯やアーク灯を使用した装
置は投射型ディスプレイにしばしば用いられる。しかし
ながら、このような光源の寿命は限られており、また光
源の使用寿命にわたって出力が安定しない。加えて、表
示用途には不必要なＵＶやＩＲ等のようなスペクトル成
分を、他の部品や見る人の目に損傷を与えないようにフ
ィルタリングして放射光から除去しなければならない。
は従来より周知である。白熱灯やアーク灯を使用した装
置は投射型ディスプレイにしばしば用いられる。しかし
ながら、このような光源の寿命は限られており、また光
源の使用寿命にわたって出力が安定しない。加えて、表
示用途には不必要なＵＶやＩＲ等のようなスペクトル成
分を、他の部品や見る人の目に損傷を与えないようにフ
ィルタリングして放射光から除去しなければならない。
【０００３】赤、緑及び青色光を発する発光ダイオード
（以下ＬＥＤ）又は半導体レーザを組み合わせたものを
使用した光源は、固体光源として用いることが出来る。
ＬＥＤ及びレーザの発光は通常、スペクトル的に狭帯域
光源である為にディスプレイ用に用いるカラーフィルタ
を省略することが出来る。更に、半導体レーザ及びＬＥ
Ｄの光出力は、一般的に時系列的カラー表示に充分な速
度で電気的に変調可能である。
（以下ＬＥＤ）又は半導体レーザを組み合わせたものを
使用した光源は、固体光源として用いることが出来る。
ＬＥＤ及びレーザの発光は通常、スペクトル的に狭帯域
光源である為にディスプレイ用に用いるカラーフィルタ
を省略することが出来る。更に、半導体レーザ及びＬＥ
Ｄの光出力は、一般的に時系列的カラー表示に充分な速
度で電気的に変調可能である。
【０００４】残念なことに個々の固体光源は、多くの投
射型ディスプレイへと適用するには充分な輝度を提供し
ない。ＬＥＤアレイ中で発生した光のうち、かなりの部
分が失われてしまうのである。一般的な種類の投射型デ
ィスプレイでは、液晶ベースの空間光変調器が利用され
ている。このような変調器では直線偏光された光を用い
なければならない。従来型の光源の放射は偏光されてい
ない為、光源は所望の直線偏光状態の光を通し、直交状
態のものは吸収する偏光フィルタを備えている。結果的
に、光源からの光の放射輝度に５０％もの損失を生じて
いる。
射型ディスプレイへと適用するには充分な輝度を提供し
ない。ＬＥＤアレイ中で発生した光のうち、かなりの部
分が失われてしまうのである。一般的な種類の投射型デ
ィスプレイでは、液晶ベースの空間光変調器が利用され
ている。このような変調器では直線偏光された光を用い
なければならない。従来型の光源の放射は偏光されてい
ない為、光源は所望の直線偏光状態の光を通し、直交状
態のものは吸収する偏光フィルタを備えている。結果的
に、光源からの光の放射輝度に５０％もの損失を生じて
いる。
【０００５】
【発明の解決すべき課題】本発明の広義の目的は、改善
された固体光源及び投射型ディスプレイを提供すること
である。
された固体光源及び投射型ディスプレイを提供すること
である。
【０００６】本発明の他の目的は、異なる放射輝度及び
色のＬＥＤを用いて白色光出力を提供する光源を提供す
ることである。
色のＬＥＤを用いて白色光出力を提供する光源を提供す
ることである。
【０００７】本発明の更に他の目的は、元の偏光してい
ない光源の出力の５０％よりも大きい出力を持つ偏光光
源を提供することである。
ない光源の出力の５０％よりも大きい出力を持つ偏光光
源を提供することである。
【０００８】本発明のこれら及び更なる目的は、以下の
詳細説明及び添付図面を参照することにより、当業者に
とって明らかなものとなる。
詳細説明及び添付図面を参照することにより、当業者に
とって明らかなものとなる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、プロジェクタ
等に用いる照明光源に関する。照明光源は、放射パター
ン中の位置の関数として変化する光度を持つ二次元放射
パターンを作る光源を含んでいる。集光器は光源からの
光を集光し、それで出口開口を照明する。照明された出
口開口は位置の関数として変化する光度を持つ二次元放
射パターンを持ち、これは位置の関数として光源の放射
パターンよりも均一である。結像光学素子は出口開口を
面へと結像する。集光器は出来れば複合二次曲面集光器
又は複合楕円曲面集光器が良い。本発明の一実施形態に
おいては、出口開口と結像光学素子との間に部分的に反
射性のフィルムを配している。部分的に反射性のフィル
ムは第１の偏光状態の光を集光器へと反射し戻し、直交
偏光状態の光を通過させる。本発明の他の実施形態にお
いては、四分の一波長板を出口開口と部分反射の特性を
有する膜との間に設けて光源の放射輝度を更に増大させ
ている。
等に用いる照明光源に関する。照明光源は、放射パター
ン中の位置の関数として変化する光度を持つ二次元放射
パターンを作る光源を含んでいる。集光器は光源からの
光を集光し、それで出口開口を照明する。照明された出
口開口は位置の関数として変化する光度を持つ二次元放
射パターンを持ち、これは位置の関数として光源の放射
パターンよりも均一である。結像光学素子は出口開口を
面へと結像する。集光器は出来れば複合二次曲面集光器
又は複合楕円曲面集光器が良い。本発明の一実施形態に
おいては、出口開口と結像光学素子との間に部分的に反
射性のフィルムを配している。部分的に反射性のフィル
ムは第１の偏光状態の光を集光器へと反射し戻し、直交
偏光状態の光を通過させる。本発明の他の実施形態にお
いては、四分の一波長板を出口開口と部分反射の特性を
有する膜との間に設けて光源の放射輝度を更に増大させ
ている。
【００１０】
【発明の実施形態】説明の便宜のために従来技術に基づ
く投射型装置の断面図を示す図１を参照しながら説明す
る。投射型装置（１０）は照明光源（１２）を利用して
液晶光変調器（１４）を照明する。光学系（１３）は光
源からの光を光変調器（１４）へと結像する。変調器は
反射型でも透過型でも良い。反射型ディスプレイの場
合、偏光ビームスプリッタを用いて照明経路及び結像経
路を分離するか、或は軸をずらした照明法を用いるよう
にすれば良い。すると今度は光変調器からの光が光学系
（１５）によってスクリーン（１６）上に結像される。
カラー画像は、人の目が別々の画像を認識し得ない充分
短い時間枠中に赤、青及び緑の画像を連続的に切替表示
することにより作られる。従って、光源（１２）は様々
な成分色を素早く切り替える能力を持っていなければな
らない。成分ビデオ信号は駆動回路（１７）により復号
化される。
く投射型装置の断面図を示す図１を参照しながら説明す
る。投射型装置（１０）は照明光源（１２）を利用して
液晶光変調器（１４）を照明する。光学系（１３）は光
源からの光を光変調器（１４）へと結像する。変調器は
反射型でも透過型でも良い。反射型ディスプレイの場
合、偏光ビームスプリッタを用いて照明経路及び結像経
路を分離するか、或は軸をずらした照明法を用いるよう
にすれば良い。すると今度は光変調器からの光が光学系
（１５）によってスクリーン（１６）上に結像される。
カラー画像は、人の目が別々の画像を認識し得ない充分
短い時間枠中に赤、青及び緑の画像を連続的に切替表示
することにより作られる。従って、光源（１２）は様々
な成分色を素早く切り替える能力を持っていなければな
らない。成分ビデオ信号は駆動回路（１７）により復号
化される。
【００１１】上述したように、個々のＬＥＤ又はレーザ
ダイオードの光出力は必要な照度を得る為には不十分で
ある。従って、光源（１２）はＬＥＤ又はレーザダイオ
ードのアレイから構成されることになる。説明の便宜
上、ＬＥＤに基づいた実施形態を説明するが、本発明の
概念から離れること無くレーザダイオード・アレイを使
った同様の実施形態が実現可能であることは言うまでも
ない。光源の光出力はより大型のＬＥＤアレイを用いる
ことにより増大させることが出来るが、光源の物理的寸
法には限界がある。
ダイオードの光出力は必要な照度を得る為には不十分で
ある。従って、光源（１２）はＬＥＤ又はレーザダイオ
ードのアレイから構成されることになる。説明の便宜
上、ＬＥＤに基づいた実施形態を説明するが、本発明の
概念から離れること無くレーザダイオード・アレイを使
った同様の実施形態が実現可能であることは言うまでも
ない。光源の光出力はより大型のＬＥＤアレイを用いる
ことにより増大させることが出来るが、光源の物理的寸
法には限界がある。
【００１２】ディスプレイの輝度を最大化するには、光
源面積、コリメーター光学系の集光角度及び固体発光装
置の放射輝度（光出力／面積／立体角）を全て最適化し
なければならない。採用し得る光源の立体角及び面積
は、投射型ディスプレイの光学系のｅｔｅｎｄｕにより
決定する。光学素子のｅｔｅｎｄｕとは、その開口と、
この素子を通して中継される光の立体角とを乗算したも
のである。系のｅｔｅｎｄｕとは、その中の個々の光学
部品におけるｅｔｅｎｄｕの最小のものである。光学表
示装置のｅｔｅｎｄｕ及びコリメーター光学系の集光角
度が与えられると、最大の有効光源面積が決定する。光
源の最大放射輝度を提供する為には、この面積内に配し
得る限りの数の最大放射輝度を持つ固体発光装置を設け
なければならない。
源面積、コリメーター光学系の集光角度及び固体発光装
置の放射輝度（光出力／面積／立体角）を全て最適化し
なければならない。採用し得る光源の立体角及び面積
は、投射型ディスプレイの光学系のｅｔｅｎｄｕにより
決定する。光学素子のｅｔｅｎｄｕとは、その開口と、
この素子を通して中継される光の立体角とを乗算したも
のである。系のｅｔｅｎｄｕとは、その中の個々の光学
部品におけるｅｔｅｎｄｕの最小のものである。光学表
示装置のｅｔｅｎｄｕ及びコリメーター光学系の集光角
度が与えられると、最大の有効光源面積が決定する。光
源の最大放射輝度を提供する為には、この面積内に配し
得る限りの数の最大放射輝度を持つ固体発光装置を設け
なければならない。
【００１３】フルカラー表示を提供する為には、固体光
源はモザイクパターン状の少なくとも３つの異なる色の
発光装置を備えていなければならない。カラーディスプ
レイの輝度を最大化するには各色の発光装置の占める相
対面積をそれぞれの発光装置の放射輝度に従って調整し
なければならない。全ての発光装置が同時に作動した場
合、その結果ディスプレイ上に照らされる色は白色でな
ければならない。各色の発光装置の占める光源面積部分
は以下の式により得られる。
源はモザイクパターン状の少なくとも３つの異なる色の
発光装置を備えていなければならない。カラーディスプ
レイの輝度を最大化するには各色の発光装置の占める相
対面積をそれぞれの発光装置の放射輝度に従って調整し
なければならない。全ての発光装置が同時に作動した場
合、その結果ディスプレイ上に照らされる色は白色でな
ければならない。各色の発光装置の占める光源面積部分
は以下の式により得られる。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここでｃ１、ｃ２及びｃ３が３スペクトル
の発光装置を表わし、Ｐc1、Ｐc2及びＰc3は、ディスプ
レイスクリーン上に白色光を作る為に各発光色（ｃ１、
ｃ２及びｃ３）それぞれに必要な総光出力を表わす。Ｄ
c1、Ｄc2及びＤc3は、ディスプレイスクリーン上に到達
する個々の固体色発光装置の放射出力／面積である。そ
してＡci／Ａtotal（ｉ＝１，２，３）は１色の発光装
置が合計光源面積に占める分数である。従って、モザイ
クパターンは異なる個々の発光装置寸法を収容しなけれ
ばならない。加えて各色の光バルブにおける照度の均一
性を最大とする為に、互いに相違する色の固体発光装置
のパターンによって、異なる色の発光装置が良好に混合
（ミキシング）されなければならない。異なる色の発光
装置は著しく異なる放射輝度を持つ為に、各色の発光装
置が占める面積を調整しなければならない。
の発光装置を表わし、Ｐc1、Ｐc2及びＰc3は、ディスプ
レイスクリーン上に白色光を作る為に各発光色（ｃ１、
ｃ２及びｃ３）それぞれに必要な総光出力を表わす。Ｄ
c1、Ｄc2及びＤc3は、ディスプレイスクリーン上に到達
する個々の固体色発光装置の放射出力／面積である。そ
してＡci／Ａtotal（ｉ＝１，２，３）は１色の発光装
置が合計光源面積に占める分数である。従って、モザイ
クパターンは異なる個々の発光装置寸法を収容しなけれ
ばならない。加えて各色の光バルブにおける照度の均一
性を最大とする為に、互いに相違する色の固体発光装置
のパターンによって、異なる色の発光装置が良好に混合
（ミキシング）されなければならない。異なる色の発光
装置は著しく異なる放射輝度を持つ為に、各色の発光装
置が占める面積を調整しなければならない。
【００１６】コリメーター光学系（１３）の作用とは、
光源面積からある特定の立体角に放射された光を集光す
ることである。ほとんどの投射型ディスプレイには、光
源から放射される光を平行にする為にレンズ又はミラー
が採用されている。これらの２種類の光学素子は光源か
らの画像を作り、そのｅｔｅｎｄｕを維持し、従って、
面積と光源及びその画像の立体角との積は一定となる。
結果として光源の放射輝度は維持され、ディスプレイ装
置の最高輝度が得られることになる。この装置において
は光源は空間的に均一であることを想定している。
光源面積からある特定の立体角に放射された光を集光す
ることである。ほとんどの投射型ディスプレイには、光
源から放射される光を平行にする為にレンズ又はミラー
が採用されている。これらの２種類の光学素子は光源か
らの画像を作り、そのｅｔｅｎｄｕを維持し、従って、
面積と光源及びその画像の立体角との積は一定となる。
結果として光源の放射輝度は維持され、ディスプレイ装
置の最高輝度が得られることになる。この装置において
は光源は空間的に均一であることを想定している。
【００１７】残念ながら、ＬＥＤアレイは空間的に均一
な光源を提供しない。その不均一性を修正する為には光
源の画像平面を光変調器の位置に一致させないように選
択する。光源が変調器から離れて結像される程、ディス
プレイの輝度の均一性は良くなる。しかしながら、光束
のくびれ部分の径は光源の画像において最小である為
に、この画像平面を光変調器から離すと輝度が損失し、
従ってディスプレイの輝度を低くしてしまうことにな
る。
な光源を提供しない。その不均一性を修正する為には光
源の画像平面を光変調器の位置に一致させないように選
択する。光源が変調器から離れて結像される程、ディス
プレイの輝度の均一性は良くなる。しかしながら、光束
のくびれ部分の径は光源の画像において最小である為
に、この画像平面を光変調器から離すと輝度が損失し、
従ってディスプレイの輝度を低くしてしまうことにな
る。
【００１８】本発明は非結像コリメーター素子と結像素
子とを組み合わせて用いることにより、この限界を克服
した。説明の便宜上、この非結像コリメーター素子を、
入力対象物の画像を作らない光学素子ということにす
る。このような素子のより詳細は、Ｗｅｌｆｏｒｄ、Ｗ
ｉｎｓｔｏｎの「Ｈｉｇｈ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｎ
ｏｎｉｍａｇｉｎｇ Ｏｐｔｉｃｓ」（Ａｃａｄｅｍｉ
ｃ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ．ＩＳＢＮ０−１２−７４２８
８５−２）に説明されている。次に本発明に基づく投射
装置（７０）の断面図である図２を参照する。複合二次
曲面集光器（以下ＣＰＣ）又は複合楕円曲面集光器（以
下ＣＥＣ）のような非結像素子（７２）は光源（７１）
のｅｔｅｎｄｕを維持するが、光源の画像を作製しな
い。ＣＰＣ出口開口（７６）において、光輝度は略均一
である。ＣＰＣ出口開口を光変調器（７４）上へと結像
するレンズ（７３）もまた、光源のｅｔｅｎｄｕを維持
する。従って、光源のコリメーションの為に非結像及び
結像光学素子を組み合わせて用いることにより、光変調
器における最大放射輝度、よって最大表示輝度が提供さ
れるのものである。投射装置（７０）は光変調器（７
４）を投射スクリーン上に結像する為に映写レンズ（７
５）を用いている。
子とを組み合わせて用いることにより、この限界を克服
した。説明の便宜上、この非結像コリメーター素子を、
入力対象物の画像を作らない光学素子ということにす
る。このような素子のより詳細は、Ｗｅｌｆｏｒｄ、Ｗ
ｉｎｓｔｏｎの「Ｈｉｇｈ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｎ
ｏｎｉｍａｇｉｎｇ Ｏｐｔｉｃｓ」（Ａｃａｄｅｍｉ
ｃ Ｐｒｅｓｓ Ｉｎｃ．ＩＳＢＮ０−１２−７４２８
８５−２）に説明されている。次に本発明に基づく投射
装置（７０）の断面図である図２を参照する。複合二次
曲面集光器（以下ＣＰＣ）又は複合楕円曲面集光器（以
下ＣＥＣ）のような非結像素子（７２）は光源（７１）
のｅｔｅｎｄｕを維持するが、光源の画像を作製しな
い。ＣＰＣ出口開口（７６）において、光輝度は略均一
である。ＣＰＣ出口開口を光変調器（７４）上へと結像
するレンズ（７３）もまた、光源のｅｔｅｎｄｕを維持
する。従って、光源のコリメーションの為に非結像及び
結像光学素子を組み合わせて用いることにより、光変調
器における最大放射輝度、よって最大表示輝度が提供さ
れるのものである。投射装置（７０）は光変調器（７
４）を投射スクリーン上に結像する為に映写レンズ（７
５）を用いている。
【００１９】多くの応用において、直線偏光された光源
が必要とされる。例えば、図２に示した光変調器が液晶
を使用したものである場合、液晶を直線偏光された光で
照明することが出来る。従来型の光源の放射光は偏光し
ていない為、一般的に従来技術による光源は所望の直線
偏光状態の光を通過し、直交状態の光を吸収する偏光フ
ィルタを備えている。このような光源は望ましい偏光を
提供する一方で光源放射輝度の５０％が利用できなくな
る。
が必要とされる。例えば、図２に示した光変調器が液晶
を使用したものである場合、液晶を直線偏光された光で
照明することが出来る。従来型の光源の放射光は偏光し
ていない為、一般的に従来技術による光源は所望の直線
偏光状態の光を通過し、直交状態の光を吸収する偏光フ
ィルタを備えている。このような光源は望ましい偏光を
提供する一方で光源放射輝度の５０％が利用できなくな
る。
【００２０】原則的に、光源を構成する為に偏光された
光を放射する固体発光装置を利用することが出来る。例
えば、垂直共振器型面発光ダイオード（以下ＶＣＳＥ
Ｌ）のアレイを利用することが出来る。しかしながら、
このような光源は商業的に流通していない。
光を放射する固体発光装置を利用することが出来る。例
えば、垂直共振器型面発光ダイオード（以下ＶＣＳＥ
Ｌ）のアレイを利用することが出来る。しかしながら、
このような光源は商業的に流通していない。
【００２１】本発明の好適実施形態においては、ある直
線偏光状態の光を反射し、それに直交する偏光状態の光
を通過させるリフレクタを用いることにより、このよう
な放射輝度損失が大幅に削減される。このようなリフレ
クタはＤＵＡＬ ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ ＥＮＨＡＮＣ
ＥＭＥＮＴ ＦＩＬＭ（以下ＤＢＥＦ）という商品名で
米国スリーエム社から市販されている。
線偏光状態の光を反射し、それに直交する偏光状態の光
を通過させるリフレクタを用いることにより、このよう
な放射輝度損失が大幅に削減される。このようなリフレ
クタはＤＵＡＬ ＢＲＩＧＨＴＮＥＳＳ ＥＮＨＡＮＣ
ＥＭＥＮＴ ＦＩＬＭ（以下ＤＢＥＦ）という商品名で
米国スリーエム社から市販されている。
【００２２】次に図３を参照するが、これは光源の有効
放射輝度を改善する為にＤＢＥＦを用いた本発明に基づ
く光源（８０）の断面図である。光源（８０）はＬＥＤ
又は他の光源（８１）と、上述したように好ましくはＣ
ＰＣ又はＣＥＣから成る集光器（８２）とを含む。ＤＢ
ＥＦ（８３）は集光器と光変調器との間に置かれる。Ｄ
ＢＥＦ（８３）は、光変調器が必要とする方向の光がＤ
ＢＥＦ（８３）を通過するように向けて置かれる。直交
偏光状態の光は光源へと反射し戻され、そして今度はそ
こから反射してＤＢＥＦ（８３）へと戻る。反射光の偏
光状態は散乱及び光源における反射によって部分的に変
化している。従って、望ましくない偏光状態の反射光の
一部は所望の偏光状態に変換されており、ＤＢＥＦ（８
３）を通過することとなり、これにより光源の放射輝度
が強化されるのである。
放射輝度を改善する為にＤＢＥＦを用いた本発明に基づ
く光源（８０）の断面図である。光源（８０）はＬＥＤ
又は他の光源（８１）と、上述したように好ましくはＣ
ＰＣ又はＣＥＣから成る集光器（８２）とを含む。ＤＢ
ＥＦ（８３）は集光器と光変調器との間に置かれる。Ｄ
ＢＥＦ（８３）は、光変調器が必要とする方向の光がＤ
ＢＥＦ（８３）を通過するように向けて置かれる。直交
偏光状態の光は光源へと反射し戻され、そして今度はそ
こから反射してＤＢＥＦ（８３）へと戻る。反射光の偏
光状態は散乱及び光源における反射によって部分的に変
化している。従って、望ましくない偏光状態の反射光の
一部は所望の偏光状態に変換されており、ＤＢＥＦ（８
３）を通過することとなり、これにより光源の放射輝度
が強化されるのである。
【００２３】ＤＢＥＦ（８３）は、光源（８０）の放射
輝度を更に強化する為に、光学軸をＤＢＥＦ材料の光学
軸に対して４５度の角度となるように位置合わせしたス
ペクトル的に広帯域の四分の一波長板（８４）と組み合
わせても良い。ＤＢＥＦにより反射した光は、波長板
（８４）を２回通過し、光源で反射する。これによりそ
の偏光状態は所望の偏光状態へと変換されている。従っ
て、所望の状態に変換された反射光の一部が強化され、
光源の放射輝度が増大する。
輝度を更に強化する為に、光学軸をＤＢＥＦ材料の光学
軸に対して４５度の角度となるように位置合わせしたス
ペクトル的に広帯域の四分の一波長板（８４）と組み合
わせても良い。ＤＢＥＦにより反射した光は、波長板
（８４）を２回通過し、光源で反射する。これによりそ
の偏光状態は所望の偏光状態へと変換されている。従っ
て、所望の状態に変換された反射光の一部が強化され、
光源の放射輝度が増大する。
【００２４】上述した本発明の実施形態では直線偏光さ
れた光が作られたが、円偏光された光を作る実施形態を
構成することもまた可能である。ある円偏光状態の光を
通過させ、逆の円偏光状態の光を反射する、同様のフィ
ルムが市販されている。
れた光が作られたが、円偏光された光を作る実施形態を
構成することもまた可能である。ある円偏光状態の光を
通過させ、逆の円偏光状態の光を反射する、同様のフィ
ルムが市販されている。
【００２５】上記の説明及び添付の図から、本発明の様
々な変更形態が当業者には明らかである。従って、本発
明は特許請求の範囲によってのみ限定されるものであ
る。
々な変更形態が当業者には明らかである。従って、本発
明は特許請求の範囲によってのみ限定されるものであ
る。
【００２６】本発明を上述の好適実施形態に沿って説明
すると、本発明によれば、光源（７１、８１）と、該光
源（７１、８１）の光を集光し、これによって出口開口
（７６）を照明する集光器（７２、８２）と、前記出口
開口（７６）を光変調器（７４）の面上に結像する為の
結像光学素子（７３）とを含み、前記光源（７１、８
１）が放射パターンによる位置の関数として変化する光
度を持つ二次元放射パターンを有し、前記出口開口（７
６）が位置の関数として変化する光度を持つ二次元光度
パターンを有し、前記出口開口（７６）の光度パターン
が前記光源（７１、８１）の前記放射パターンよりも位
置の関数としてより均一であることを特徴とする照明光
源（７０）が提供される。
すると、本発明によれば、光源（７１、８１）と、該光
源（７１、８１）の光を集光し、これによって出口開口
（７６）を照明する集光器（７２、８２）と、前記出口
開口（７６）を光変調器（７４）の面上に結像する為の
結像光学素子（７３）とを含み、前記光源（７１、８
１）が放射パターンによる位置の関数として変化する光
度を持つ二次元放射パターンを有し、前記出口開口（７
６）が位置の関数として変化する光度を持つ二次元光度
パターンを有し、前記出口開口（７６）の光度パターン
が前記光源（７１、８１）の前記放射パターンよりも位
置の関数としてより均一であることを特徴とする照明光
源（７０）が提供される。
【００２７】好ましくは、前記集光器（７２、８２）は
複合二次曲面集光器を含む。
複合二次曲面集光器を含む。
【００２８】好ましくは、前記集光器（７２、８２）は
複合楕円曲面集光器を含む。
複合楕円曲面集光器を含む。
【００２９】好ましくは、前記出口開口（７６）と前記
結像光学素子（７３）との間に位置する部分反射フィル
ム（８３）を更に含み、該部分反射フィルム（８３）が
第１の偏光状態にある光を前記集光器（７２、８２）へ
と反射し戻し、直交偏光状態の光は通過させる。
結像光学素子（７３）との間に位置する部分反射フィル
ム（８３）を更に含み、該部分反射フィルム（８３）が
第１の偏光状態にある光を前記集光器（７２、８２）へ
と反射し戻し、直交偏光状態の光は通過させる。
【００３０】好ましくは、前記出口開口（７６）と前記
部分的に反射性の膜（８３）との間に四分の一波長板
（８４）を更に含む。
部分的に反射性の膜（８３）との間に四分の一波長板
（８４）を更に含む。
【図１】従来技術による投射装置の断面図である。
【図２】本発明に基づく照明光源を用いた投射装置の断
面図である。
面図である。
【図３】照明光源の光出力を強化する為に部分反射の特
性を有するフィルムを用いた本発明に基づく照明光源の
断面図である。
性を有するフィルムを用いた本発明に基づく照明光源の
断面図である。
７０ 照明光源 ７１、８１ 光源 ７２、８２ 集光器 ７３ 結像光学素子 ７４ 面 ７６ 出口開口 ８３ 部分反射特性を有するフィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 ジュイムス・ビー・ウィリアムソン アメリカ合衆国カリフォルニア州サニーベ イル フリン・ウエイ 843 (72)発明者 グレゴリー・エム・カトラー アメリカ合衆国カリフォルニア州クパティ ノ カータ・ブランカ・ストリート 22345
Claims (5)
- 【請求項１】光源と、該光源の光を集光し、これによっ
て出口開口を照明する集光器と、前記出口開口を光変調
器の面上に結像する為の結像光学素子とを含み、前記光
源が放射パターンによる位置の関数として変化する光度
を持つ二次元放射パターンを有し、前記出口開口が位置
の関数として変化する光度を持つ二次元光度パターンを
有し、前記出口開口の光度パターンが前記光源の前記放
射パターンよりも位置の関数としてより均一であること
を特徴とする照明光源。 - 【請求項２】前記集光器が複合二次曲面集光器を含むこ
とを特徴とする請求項１に記載の照明光源。 - 【請求項３】前記集光器が複合楕円曲面集光器を含むこ
とを特徴とする請求項１に記載の照明光源。 - 【請求項４】前記出口開口と前記結像光学素子との間に
位置する部分反射フィルムを更に含み、該部分反射フィ
ルムが第１の偏光状態にある光を前記集光器へと反射し
戻し、直交偏光状態の光は通過させることを特徴とする
請求項１に記載の照明光源。 - 【請求項５】前記出口開口と前記部分的に反射性の膜と
の間に四分の一波長板を更に含むことを特徴とする請求
項４に記載の照明光源。
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|---|---|---|---|
| US240198 | 1988-09-06 | ||
| US09/240,198 US6364487B1 (en) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | Solid state based illumination source for a projection display |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000221595A true JP2000221595A (ja) | 2000-08-11 |
| JP2000221595A5 JP2000221595A5 (ja) | 2007-03-22 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11362452A Pending JP2000221595A (ja) | 1999-01-29 | 1999-12-21 | 投射型ディスプレイ用の固体照明光源 |
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| EP (1) | EP1024669A1 (ja) |
| JP (1) | JP2000221595A (ja) |
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