JP2001021995A - 照明装置および投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組み立てが容易な構造を実現しつつ光利用効
率を向上できる照明装置を提供する。 【構成】 平面反射鏡３は放物凹面鏡２の光出射面側で
あって略平行光における非中央部分の光を受ける位置
に、当該略平行光が垂直入射するように配置されてい
る。放物凹面鏡２からの略平行光の照射形状（放物凹面
鏡２を前側から見た形状）は、方形状の外形を成すイン
テグレータレンズ１１を内包する大きさの円形とされ、
前記平面反射鏡３は前記円形に対応した外形を成すとと
もに前記インテグレータレンズ１１の外形に対応して略
方形状の開口部３ａを有した形状に形成されている。放
物凹面鏡２からの略平行光のうち非中央部分の光は平面
反射鏡３に垂直入射して垂直に反射される。この垂直反
射された光は放物凹面鏡２へと戻り、これに反射して光
源１の中心部を通過して再び放物凹面鏡２にて反射さ
れ、略平行光としてインテグレータレンズ１１に入射す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、照明装置並びにこの
照明装置を用いた投写型映像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の３板式液晶プロジェクタの
光学系の一例を示した構成図である。この光学系の作用
を以下に簡単に説明する。照明装置５０は光源５０ａと
放物凹面鏡５０ｂとから成る。光源５０ａは放物凹面鏡
５０ｂの焦点位置に配置されており、光源５０ａが出射
する光は放物凹面鏡５０ｂによって略平行光として前方
に取り出される。照明装置５０から照射された略平行光
は、インテグレータレンズ５１、偏光変換装置５２、お
よび集光レンズ５３を経た後、全反射ミラー５４によっ
て光路を９０°変更されて第１ダイクロイックミラー５
５へと導かれる。第１ダイクロイックミラー５５は赤色
光を透過し、この透過した赤色光は、全反射ミラー５６
にて反射され、コンデンサレンズ５７を経て液晶パネル
７１に導かれる。

【０００３】一方、第１ダイクロイックミラー５５にて
反射した光は、第２ダイクロイックミラー５８に導かれ
る。第２ダイクロイックミラー５８は緑色光を反射し、
青色光を透過する。第２ダイクロイックミラー５８にて
反射した緑色光は、コンデンサレンズ５９を経て液晶パ
ネル７２に導かれる。また、第２ダイクロイックミラー
５８を透過した青色光は、リレーレンズ６０，６２、全
反射ミラー６１，６３、及びコンデンサレンズ６４経て
液晶パネル７３に導かれる。各液晶パネル７１，７２，
７３を経て得られた変調光がダイクロイックプリズム６
５によって合成されてカラー映像光となる。このカラー
映像光は、投写レンズ６６によって拡大投写され、図示
しないスクリーン上に投影表示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記インテグレータレ
ンズ５１は方形状（四角形又は四角形に近い形状）の外
形を有している場合が多い。一方、照明装置５０におけ
る略平行光の出射形状（放物凹面鏡５０ｂを前側から見
た形状）は、当該外形を有するインテグレータレンズ５
１を内包する大きさの円形になっている。このため、図
５に示しているように、照明装置５０が照射する略平行
光における非中央部分（周囲部分）の光をインテグレー
タレンズ５１に入射させることができず、光利用効率が
低かった。また、図５において、点線で示す部分を除去
した形状とした場合、すなわち放物凹面鏡５０ｂをイン
テグレータレンズ５１の形状に近い形状になるように部
分的にカットした場合は、当該カット部分に至る光を反
射させることができないから、同様に光利用効率が低く
なる。

【０００５】特開平６−２４２４４５号公報（ＩＰＣ：
Ｇ０２Ｆ １／１３３５）には、光利用効率を高くでき
る照明装置が開示されている。図６は、当該公報に開示
されているものと基本的に同じ構成の照明装置８０を示
した説明図である。この照明装置８０は、光源８０ａと
放物凹面鏡８０ｂと球面鏡８０ｃとから成る。放物凹面
鏡８０ｂはインテグレータレンズ５１と同等か又は幾分
小さい。球面鏡８０ｃは放物凹面鏡８０ｂの前方開口の
周囲縁の近傍に設けてある。また、球面鏡８０ｃの焦点
は光源８０ａの中心に一致させてある。このような構造
の照明装置８０であれば、放物凹面鏡８０ｂの前方開口
の周囲縁を外れて直接出射する光は、球面鏡８０ｃによ
って反射されて光源８０ａの中心部を通過し、放物凹面
鏡８０ｂに反射されてインテグレータレンズ５１に至る
平行光となるので光利用効率を向上できる。

【０００６】しかしながら、上記従来の照明装置８０で
は、光源８０ａと放物凹面鏡８０ｂと球面鏡８０ｃとの
位置関係に高い精度が要求されるため、組み立てが非常
に困難であるという欠点がある。

【０００７】この発明は、上記の事情に鑑み、組み立て
が容易な構造を実現しつつ光利用効率を向上できる照明
装置およびこの照明装置を用いた投写型映像表示装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の照明装置は、
少なくとも光源と凹面反射鏡とを有し前記光源が出射し
た光を略平行光にして照射する照明装置において、前記
略平行光における非中央部分の光を受ける位置に、当該
略平行光が垂直入射するように平面反射鏡を配置したこ
とを特徴とする。

【０００９】上記の構成であれば、凹面反射鏡を経て得
られた略平行光のうち非中央部分の光は平面反射鏡に垂
直入射して垂直に反射される。この垂直反射された光は
凹面反射鏡へと戻り、これに反射して光源の中心部を通
過し、再び凹面反射鏡にて反射されることにより、略中
央部分の略平行光となって出射される。平面反射鏡は例
えば平板鏡の中央部分を所定形状にくり抜くことで形成
でき、球面鏡に比べて加工が容易でコストも安くでき
る。更に、前記略平行光を平面反射鏡に垂直入射させる
ための当該平面反射鏡の取付についても、球面鏡を光源
の中心に対応させて取り付ける場合に比べて容易に行う
ことができる。

【００１０】前記略平行光の照射形状は、方形状の外形
を成すインテグレータレンズを内包する大きさの円形と
されており、前記平面反射鏡は、前記円形に対応した外
形を成すとともに前記インテグレータレンズに対応して
方形状の開口部を有した形状に形成されているのがよ
い。これにより、インテグレータレンズに至らない略平
行光の全てを凹面反射鏡に戻して再び略平行光としてイ
ンテグレータレンズに至らせることができる。

【００１１】また、この発明の投写型映像表示装置は、
上記照明装置と、この照明装置から照射された光を映像
信号に基づいて変調するライトバルブと、このライトバ
ルブにて変調された光を拡大投写する投写レンズとを備
えたことを特徴とする。また、かかる投写型映像表示装
置において、照明装置からの光を３原色に分離して各色
光用のライトバルブにそれぞれ導き、各色光用のライト
バルブにて変調された光を合成して投写するように構成
してもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図１
乃至図３に基づいて説明する。図１はこの実施形態の照
明装置を用いた投写型映像表示装置を示す構成図であ
り、図２は上記照明装置の作用を説明する説明図であ
り、図３は上記照明装置の変形例を示す説明図である。

【００１３】図１に示すように、照明装置１０から出射
された白色光は、インテグレータレンズ１１および偏光
変換装置１２を透過する。インテグレータレンズ１１
は、一対のレンズ群から構成され、個々のレンズ部分が
後述する液晶パネルの全面を照射するように設計されて
おり、照明装置１０から出射された光に存在する部分的
な輝度ムラを平均化し、画面中央と周辺部とでの光量差
を低減する。また、偏光変換装置１２は、光利用効率の
向上のために液晶パネルにとって不要な偏光を必要とす
る偏光に変換する。

【００１４】偏光変換装置１２を経て単一の偏光に変換
された光は、集光レンズ１３を透過し、全反射ミラー１
４によって光路を９０°変更されて第１ダイクロイック
ミラー１５へと導かれる。第１ダイクロイックミラー１
５は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の
波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー１
５を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー１６に
て反射され、コンデンサレンズ１７を経て赤色光用の透
過型の液晶パネル３１に導かれ、これを透過することで
光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー１５に
て反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイッ
クミラー１８に導かれる。

【００１５】第２ダイクロイックミラー１８は、青色波
長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第
２ダイクロイックミラー１８にて反射した緑色波長帯域
の光は、コンデンサレンズ１９を経て緑色光用の透過型
の液晶パネル３２に導かれ、これを透過することで光変
調される。また、第２ダイクロイックミラー１８を透過
した青色波長帯域の光は、リレーレンズ２０，２２、全
反射ミラー２１，２３およびコンデンサレンズ２４を経
て青色光用の透過型の液晶パネル３３に導かれ、これを
透過することで光変調される。

【００１６】各液晶パネル３１，３２，３３は、入射側
偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成
してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側
偏光板とを備えて成る。液晶パネル３１，３２，３３を
経て得られた変調光（各色映像光）はダイクロイックプ
リズム２５によって合成されてカラー映像光となる。こ
のカラー映像光は、投写レンズ２６によって拡大投写さ
れ、図示しないスクリーン上に投影表示される。

【００１７】図２（ａ）に示しているように、照明装置
１０は光源１と放物凹面鏡２と平面反射鏡３とから成
る。光源１は例えばメタルハライドランプから成り、放
物凹面鏡２の焦点位置に配置されている。放物凹面鏡２
は、光源１が出射する光を略平行光にして照射する。平
面反射鏡３は放物凹面鏡２の光出射面側であって前記略
平行光における非中央部分（周囲部分）の光を受ける位
置に、当該略平行光が垂直入射するように配置されてい
る。そして、この実施形態では、同図（ｂ）に示してい
るように、前記放物凹面鏡２からの略平行光の照射形状
（放物凹面鏡２を前側から見た形状）は、方形状（四角
形及び四角形に近い形状も含む）の外形を成すインテグ
レータレンズ１１を内包する大きさの円形とされてお
り、前記平面反射鏡３は前記円形に対応した外形を有す
るとともに前記インテグレータレンズ１１の外形に対応
して方形状の開口部３ａを有した形状に形成されている
（斜線部分）。

【００１８】放物凹面鏡２に反射して得られた略平行光
のうち非中央部分の光は平面反射鏡３に垂直入射して垂
直に反射される。この垂直反射された光は放物凹面鏡２
へと戻り、これに反射して光源１の中心部を通過して再
び放物凹面鏡２にて反射されることにより、略中央部分
の略平行光となって出射される。特に、この実施形態で
は、平面反射鏡３は上述のごとくその外形が放物凹面鏡
２の光出射形状に対応して円形であり且つインテグレー
タレンズ１１の外形に対応した開口部３ａを有している
ので、インテグレータレンズ１１に入射しない略平行光
の全てを放物凹面鏡２に戻して再び略平行光としてイン
テグレータレンズ１１に入射させることができる。

【００１９】平面反射鏡３は例えば平板円形鏡の中央部
分を方形状にくり抜くことで形成することができ、球面
鏡に比べて加工が容易でコストも安くできる。更に、放
物凹面鏡２からの略平行光を平面反射鏡３に垂直入射さ
せるための当該平面反射鏡３の取付についても、上記球
面鏡を光源の中心に対応させて取り付ける場合に比べて
容易に行うことができる。特に、放物凹面鏡２の前方に
これを設置固定するための取付部が設けられている構造
では、前記平面反射鏡３は当該既設の取付部を用いるこ
とによって簡単かつ正確に装着することができる。

【００２０】図３に示す照明装置４０は、光源４１と楕
円凹面鏡４２とレンズ４３と平面反射鏡４４とから成
る。楕円凹面鏡４２は、二つの焦点を有し、その一つの
焦点位置に光源４１が配置されている。レンズ４３は楕
円凹面鏡４２の第２焦点を経た光を略平行光にして照射
するように配置されている。平面反射鏡４４はレンズ４
３の光出射面側であって前記略平行光における非中央部
分の光を受ける位置に、当該略平行光が垂直入射するよ
うに配置されている。そして、上記レンズ４３からの略
平行光の照射形状は、方形状の外形を成すインテグレー
タレンズ１１を内包する大きさの円形とされており、前
記平面反射鏡４４は前記円形に対応した外形を有すると
ともに前記インテグレータレンズ１１の外形に対応して
略方形状の開口部を有した形状に形成されている。

【００２１】かかる構成の照明装置も平面反射鏡４４を
用いたものであり、この平面反射鏡４４は球面鏡に比べ
て加工が容易でコストも安くできる。更に、レンズ４３
からの略平行光を平面反射鏡４４に垂直入射させるため
の当該平面反射鏡４４の取付についても、球面鏡を光源
の中心に対応させて取り付ける場合に比べて容易に行う
ことができる。

【００２２】図２或いは図３の照明装置を用いた投写型
映像表示装置であれば、当該照明装置の光利用効率が高
いことから、高輝度化が図れるとともに、当該照明装置
が低コストで実現できる分、低価格化が図れる。上記照
明装置は投写型映像表示装置以外にも用いることができ
る。また、投写型映像表示装置として図１ではダイクロ
イックプリズムにて各色映像光を合成する３板式の液晶
プロジェクタを示したが、ダイクロイックミラーにて各
色映像光を合成する構成を採用してもよい。また、３板
式の液晶プロジェクタに限らず、単板式の液晶プロジェ
クタでもよい。更に、液晶パネル以外のライトバルブを
用いた構成でもよい。

【００２３】なお、この発明の照明装置における平面反
射鏡は、放物凹面鏡等を経て得られた略平行光のうち有
効に活用されていなかった略平行光を活用するのに対
し、球面鏡は放物凹面鏡等から外れてしまう直接光を活
用する。略平行光を活用する作用（構造）と直接光を活
用する作用（構造）を併存させることは可能であり、照
明装置の組立性よりも光利用効率の更なる向上に重点を
おくなら、本願発明にかかる平面反射鏡と従来の球面鏡
の両方を用いた構造（平面反射鏡と球面鏡の前後位置関
係は問わない）を採用することも考えられる。かかる構
造も本願発明に包摂される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の照明装
置は、平面反射鏡を用いるので、球面鏡に比べて加工が
容易でコストも安くできる。更に、前記略平行光を平面
反射鏡に垂直入射させるための当該平面反射鏡の取付に
ついても、球面鏡を光源の中心に対応させて取り付ける
場合に比べて容易に行うことができる。

【００２５】前記略平行光の照射形状が円形であり、前
記平面反射鏡が前記円形に対応した外形を成すとともに
方形状のインテグレータレンズに対応して方形状の開口
部を有した形状に形成された構成であれば、インテグレ
ータレンズに至らない略平行光の全てを凹面反射鏡に戻
して再び略平行光としてインテグレータレンズに至らせ
ることができる。

【００２６】また、この発明の投写型映像表示装置は、
上記照明装置を用いるので、当該照明装置の光利用効率
が高いことから、高輝度化が図れるとともに、当該照明
装置が低コストで実現できる分、低価格化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態の液晶プロジェクタを示す
構成図である。

【図２】同図（ａ）は図１の液晶プロジェクタで用いた
照明装置の説明図であり、同図（ｂ）は平面反射鏡の形
状等を示す説明図である。

【図３】この発明の実施形態の楕円凹面鏡を用いた照明
装置の説明図である。

【図４】従来の液晶プロジェクタを示す構成図である。

【図５】図５の液晶プロジェクタで用いられている従来
照明装置の説明図である。

【図６】他の従来照明装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 放物凹面鏡 ３ 平面反射鏡 １０ 照明装置 １１ インテグレータレンズ １２ 偏光変換装置 ３１ 液晶パネル ３２ 液晶パネル ３３ 液晶パネル ４０ 照明装置 ４１ 光源 ４２ 楕円凹面鏡 ４４ 平面反射鏡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA15 HA01 HA23 HA24 MA06 MA20 2H091 FA02Z FA05X FA05Z FA07X FA07Z FA14Z FA26X FA26Z FA41Z GA01 LA12 MA07 5G435 AA03 AA17 BB17 CC12 DD02 DD05 FF15 GG02 GG03 GG04 GG23 LL15

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも光源と凹面反射鏡とを有し前
   記光源が出射した光を略平行光にして照射する照明装置
   において、前記略平行光における非中央部分の光を受け
   る位置に、当該略平行光が垂直入射するように平面反射
   鏡を配置したことを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の照明装置において、前
   記略平行光の照射形状は、方形状の外形を成すインテグ
   レータレンズを内包する大きさの円形とされており、前
   記平面反射鏡は、前記円形に対応した外形を有するとと
   もに前記インテグレータレンズに対応して方形状の開口
   部を有した形状に形成されていることを特徴とする照明
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２のいずれかに記載
   した照明装置と、この照明装置から照射された光を映像
   信号に基づいて変調するライトバルブと、このライトバ
   ルブにて変調された光を拡大投写する投写レンズとを備
   えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の投写型映像表示装置に
   おいて、照明装置からの光を３原色に分離して各色光用
   のライトバルブにそれぞれ導き、各色光用のライトバル
   ブにて変調された光を合成して投写するように構成した
   ことを特徴とする投写型映像表示装置。