JP2001154151A - 照明光学系及びそれを用いた液晶プロジェクタ - Google Patents
照明光学系及びそれを用いた液晶プロジェクタInfo
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】画像品位の低下を防止しつつ、偏光変換光学系
の更なる軽量化，コストダウンを図った照明光学系、及
びそれを用いた液晶プロジェクタを提供する。 【解決手段】光源からの光を複数の光束に分割するレン
ズアレイと、前記複数の光束を斜面で反射させてその複
数の光束の各々を互いに偏光方向が直交する第１及び第
２の直線偏光光に分離する分離部及びその第１及び第２
の直線偏光光の一方の偏光方向を他方の偏光方向に変換
する変換部を有する偏光変換光学系とを備えた照明光学
系において、前記分離部は、複数の直角プリズムを前記
斜面が同一面を成すように連続して配設して成るプリズ
ムアレイを有し、前記複数の光束の入射側より見たその
プリズムアレイのプリズムアレイピッチより前記レンズ
アレイのレンズセル幅の方が大きい構成とする。
の更なる軽量化，コストダウンを図った照明光学系、及
びそれを用いた液晶プロジェクタを提供する。 【解決手段】光源からの光を複数の光束に分割するレン
ズアレイと、前記複数の光束を斜面で反射させてその複
数の光束の各々を互いに偏光方向が直交する第１及び第
２の直線偏光光に分離する分離部及びその第１及び第２
の直線偏光光の一方の偏光方向を他方の偏光方向に変換
する変換部を有する偏光変換光学系とを備えた照明光学
系において、前記分離部は、複数の直角プリズムを前記
斜面が同一面を成すように連続して配設して成るプリズ
ムアレイを有し、前記複数の光束の入射側より見たその
プリズムアレイのプリズムアレイピッチより前記レンズ
アレイのレンズセル幅の方が大きい構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光変換光学系を
備えた照明光学系、及びそれを用いた、スクリーン上に
光学画像を投影するための液晶プロジェクタに関するも
のである。
備えた照明光学系、及びそれを用いた、スクリーン上に
光学画像を投影するための液晶プロジェクタに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、映像信号に応じて液晶パネル
により形成された光学画像を照明光で照射し、その照射
された光学画像を投影レンズによりスクリーン上に投影
する液晶プロジェクタが知られている。このような液晶
プロジェクタの照明光学系においては、従来より偏光変
換光学系に三角柱状の偏光ビームスプリッタが用いられ
ている。ところが、このような三角柱状の偏光ビームス
プリッタは、これに含まれる直角プリズムの重量が重い
ため、液晶プロジェクタの軽量化を阻む一つの要因とな
っていた。
により形成された光学画像を照明光で照射し、その照射
された光学画像を投影レンズによりスクリーン上に投影
する液晶プロジェクタが知られている。このような液晶
プロジェクタの照明光学系においては、従来より偏光変
換光学系に三角柱状の偏光ビームスプリッタが用いられ
ている。ところが、このような三角柱状の偏光ビームス
プリッタは、これに含まれる直角プリズムの重量が重い
ため、液晶プロジェクタの軽量化を阻む一つの要因とな
っていた。
【０００３】そこで、特開平１０−１３３１４７号公報
に記載されている如く、直角プリズムの軽量化を図るた
めプリズムを分割し、更にオプティカルインテグレータ
を構成する第１レンズアレイのレンズセル境界部にプリ
ズム稜線が位置するようにして、稜線のボケた像がスク
リーン上に投影されるのを防止している構成が、本出願
人により開示されている。
に記載されている如く、直角プリズムの軽量化を図るた
めプリズムを分割し、更にオプティカルインテグレータ
を構成する第１レンズアレイのレンズセル境界部にプリ
ズム稜線が位置するようにして、稜線のボケた像がスク
リーン上に投影されるのを防止している構成が、本出願
人により開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶プ
ロジェクタに関しては更なる軽量化，コストダウンが求
められており、その照明光学系における偏光変換光学系
についても、更なる軽量化，コストダウンを図る必要に
迫られている。本発明は、このような問題点に鑑み、画
像品位の低下を防止しつつ、偏光変換光学系の更なる軽
量化，コストダウンを図った照明光学系、及びそれを用
いた液晶プロジェクタを提供する事を目的とする。
ロジェクタに関しては更なる軽量化，コストダウンが求
められており、その照明光学系における偏光変換光学系
についても、更なる軽量化，コストダウンを図る必要に
迫られている。本発明は、このような問題点に鑑み、画
像品位の低下を防止しつつ、偏光変換光学系の更なる軽
量化，コストダウンを図った照明光学系、及びそれを用
いた液晶プロジェクタを提供する事を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、光源からの光を複数の光束に分割する
レンズアレイと、前記複数の光束を斜面で反射させてそ
の複数の光束の各々を互いに偏光方向が直交する第１及
び第２の直線偏光光に分離する分離部及びその第１及び
第２の直線偏光光の一方の偏光方向を他方の偏光方向に
変換する変換部を有する偏光変換光学系とを備えた照明
光学系において、前記分離部は、複数の直角プリズムを
前記斜面が同一面を成すように連続して配設して成るプ
リズムアレイを有し、前記複数の光束の入射側より見た
そのプリズムアレイのプリズムアレイピッチより前記レ
ンズアレイのレンズセル幅の方が大きい事を特徴とす
る。
に、本発明では、光源からの光を複数の光束に分割する
レンズアレイと、前記複数の光束を斜面で反射させてそ
の複数の光束の各々を互いに偏光方向が直交する第１及
び第２の直線偏光光に分離する分離部及びその第１及び
第２の直線偏光光の一方の偏光方向を他方の偏光方向に
変換する変換部を有する偏光変換光学系とを備えた照明
光学系において、前記分離部は、複数の直角プリズムを
前記斜面が同一面を成すように連続して配設して成るプ
リズムアレイを有し、前記複数の光束の入射側より見た
そのプリズムアレイのプリズムアレイピッチより前記レ
ンズアレイのレンズセル幅の方が大きい事を特徴とす
る。
【０００６】また、以下の条件式を満足する事を特徴と
する。 ｘ≧２ａ・ｐ／Ｌ 但し、 ｘ：レンズアレイと分離部との距離 ａ：レンズアレイの焦点距離 Ｌ：レンズアレイのレンズセル幅 ｐ：プリズムアレイピッチ である。
する。 ｘ≧２ａ・ｐ／Ｌ 但し、 ｘ：レンズアレイと分離部との距離 ａ：レンズアレイの焦点距離 Ｌ：レンズアレイのレンズセル幅 ｐ：プリズムアレイピッチ である。
【０００７】また、前記プリズムアレイピッチが２ｍｍ
以下である事を特徴とする。
以下である事を特徴とする。
【０００８】また、前記レンズアレイのレンズセル幅が
前記プリズムアレイピッチの２０倍以上である事を特徴
とする。
前記プリズムアレイピッチの２０倍以上である事を特徴
とする。
【０００９】また、前記照明光学系と、その照明光学系
により照明される液晶パネルと、その液晶パネルからの
画像を投影する投影光学系とを備えた事を特徴とする液
晶プロジェクタの構成とする。
により照明される液晶パネルと、その液晶パネルからの
画像を投影する投影光学系とを備えた事を特徴とする液
晶プロジェクタの構成とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一
実施形態の液晶プロジェクタの光学系の構成を模式的に
示す図である。同図において、１はランダム偏光の白色
光を放射する光源である。光源１にはメタルハライドラ
ンプやキセノンランプ、或いはハロゲンランプ等が用い
られる。２はリフレクタであり、回転方物面の極を含む
一部の面で断面が線対称に形成された反射面２ａを有し
ており、焦点の位置に設置された光源１から放射されて
到来する光を開口部２ｂの外側（同図の右方）に反射さ
せる。
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一
実施形態の液晶プロジェクタの光学系の構成を模式的に
示す図である。同図において、１はランダム偏光の白色
光を放射する光源である。光源１にはメタルハライドラ
ンプやキセノンランプ、或いはハロゲンランプ等が用い
られる。２はリフレクタであり、回転方物面の極を含む
一部の面で断面が線対称に形成された反射面２ａを有し
ており、焦点の位置に設置された光源１から放射されて
到来する光を開口部２ｂの外側（同図の右方）に反射さ
せる。
【００１１】３はＵＶ−ＩＲカットフィルターであり、
開口部２ｂの近傍に配置され、反射面２ａからの反射光
から、３原色の光に対して不要となる波長域の光を除去
する。４はオプティカルインテグレータを構成する第１
レンズアレイであり、二次元状に配列された複数のレン
ズセル４ａを有しており、３原色の光に対して不要とな
る波長域の光が除去された、リフレクタ２の反射面２ａ
からの反射光を入射し、複数の光束に分割して射出す
る。複数のレンズセル４ａの各々の開口形状は同一であ
る。
開口部２ｂの近傍に配置され、反射面２ａからの反射光
から、３原色の光に対して不要となる波長域の光を除去
する。４はオプティカルインテグレータを構成する第１
レンズアレイであり、二次元状に配列された複数のレン
ズセル４ａを有しており、３原色の光に対して不要とな
る波長域の光が除去された、リフレクタ２の反射面２ａ
からの反射光を入射し、複数の光束に分割して射出す
る。複数のレンズセル４ａの各々の開口形状は同一であ
る。
【００１２】５は偏光変換プリズムアレイであり、細か
いピッチで配列された多数の直角プリズムから成るプリ
ズムアレイ５ａ等を有する偏光変換光学系の分離部であ
る。ここではプリズムアレイ５ａの斜面である後面が第
１レンズアレイ４の光軸に対して４５度の角度を成すよ
うに配置され、第１レンズアレイ４により分割された複
数の光束の各々を、更に互いに偏光方向が直交する２つ
の直線偏光成分の光束に光路的に分離する。
いピッチで配列された多数の直角プリズムから成るプリ
ズムアレイ５ａ等を有する偏光変換光学系の分離部であ
る。ここではプリズムアレイ５ａの斜面である後面が第
１レンズアレイ４の光軸に対して４５度の角度を成すよ
うに配置され、第１レンズアレイ４により分割された複
数の光束の各々を、更に互いに偏光方向が直交する２つ
の直線偏光成分の光束に光路的に分離する。
【００１３】また、１０はオプティカルインテグレータ
を構成する第２レンズアレイであり、偏光変換プリズム
アレイ５により分離された２つの直線偏光成分の光束の
総数と同数のレンズセル１０ａを有する。第２レンズア
レイ１０の入射面の内、２つの直線偏光成分の光束の一
方が入射する部分には、他方の光束と同一の偏光方向に
変換するための１／２波長板１０ｂが配設されている。
なお、この１／２波長板１０ｂは偏光変換光学系の変換
部であって、前述の偏光変換プリズムアレイ５と共に偏
光変換光学系を構成する。この偏光変換光学系の詳しい
構成については後述する。
を構成する第２レンズアレイであり、偏光変換プリズム
アレイ５により分離された２つの直線偏光成分の光束の
総数と同数のレンズセル１０ａを有する。第２レンズア
レイ１０の入射面の内、２つの直線偏光成分の光束の一
方が入射する部分には、他方の光束と同一の偏光方向に
変換するための１／２波長板１０ｂが配設されている。
なお、この１／２波長板１０ｂは偏光変換光学系の変換
部であって、前述の偏光変換プリズムアレイ５と共に偏
光変換光学系を構成する。この偏光変換光学系の詳しい
構成については後述する。
【００１４】ここで、２３〜２５は透過型の液晶パネル
であり、それぞれ３原色ＲＧＢの内の赤色光Ｒ，緑色光
Ｇ，青色光Ｂの光学画像を形成する。第２レンズアレイ
１０とその直後の重ね合わせレンズ９により、各液晶パ
ネルに第１レンズアレイ４の各レンズセル４ａの像が重
なり合うようにしている。１１，１２はダイクロイック
ミラーであり、３原色の各々を分離する色分離手段を構
成している。これにより、３枚の液晶パネル２３〜２５
の各々に、対応する原色の光を照明する事が可能とな
る。
であり、それぞれ３原色ＲＧＢの内の赤色光Ｒ，緑色光
Ｇ，青色光Ｂの光学画像を形成する。第２レンズアレイ
１０とその直後の重ね合わせレンズ９により、各液晶パ
ネルに第１レンズアレイ４の各レンズセル４ａの像が重
なり合うようにしている。１１，１２はダイクロイック
ミラーであり、３原色の各々を分離する色分離手段を構
成している。これにより、３枚の液晶パネル２３〜２５
の各々に、対応する原色の光を照明する事が可能とな
る。
【００１５】ダイクロイックミラー１１は、赤色光Ｒの
光束を透過させ、緑色光Ｇ，青色光Ｂの光束を反射す
る。また１３は、ダイクロイックミラー１１を透過した
赤色光Ｒの光束を液晶パネル２３側に向けるための反射
ミラーであり、１４は反射ミラー１３で反射された赤色
光Ｒの光束を液晶パネル２３に照射するためのコンデン
サレンズである。
光束を透過させ、緑色光Ｇ，青色光Ｂの光束を反射す
る。また１３は、ダイクロイックミラー１１を透過した
赤色光Ｒの光束を液晶パネル２３側に向けるための反射
ミラーであり、１４は反射ミラー１３で反射された赤色
光Ｒの光束を液晶パネル２３に照射するためのコンデン
サレンズである。
【００１６】ダイクロイックミラー１２は、ダイクロイ
ックミラー１１で反射された緑色光Ｇ，青色光Ｂの光束
の内、緑色光Ｇの光束を反射し、青色光Ｂの光束を透過
させる。また１５は、ダイクロイックミラー１２で反射
された緑色光Ｇの光束を液晶パネル２４に照射するため
のコンデンサレンズである。さらに、レンズ１９，２０
及び反射ミラー１７，１８は、ダイクロイックミラー１
２を透過した青色光Ｂの光束を、その照度を保持しなが
ら液晶パネル２５に導くための、等倍光学系としてのリ
レー光学系２６を構成している。また１６は、リレー光
学系２６により導かれた青色光Ｂの光束を、液晶パネル
２５に照射するためのコンデンサレンズである。
ックミラー１１で反射された緑色光Ｇ，青色光Ｂの光束
の内、緑色光Ｇの光束を反射し、青色光Ｂの光束を透過
させる。また１５は、ダイクロイックミラー１２で反射
された緑色光Ｇの光束を液晶パネル２４に照射するため
のコンデンサレンズである。さらに、レンズ１９，２０
及び反射ミラー１７，１８は、ダイクロイックミラー１
２を透過した青色光Ｂの光束を、その照度を保持しなが
ら液晶パネル２５に導くための、等倍光学系としてのリ
レー光学系２６を構成している。また１６は、リレー光
学系２６により導かれた青色光Ｂの光束を、液晶パネル
２５に照射するためのコンデンサレンズである。
【００１７】上述した各コンデンサレンズにより、それ
ぞれ照明光をテレセントリックな光束にしており、各液
晶パネルは、入射角度特性も含めてほぼ均質に照明され
る。各液晶パネルの前後には図示しない偏光板が配置さ
れており、特定の偏光方向の照明光のみが液晶パネルに
入射して画素毎に変調され、特定の光のみが投影光とし
て出て行く。
ぞれ照明光をテレセントリックな光束にしており、各液
晶パネルは、入射角度特性も含めてほぼ均質に照明され
る。各液晶パネルの前後には図示しない偏光板が配置さ
れており、特定の偏光方向の照明光のみが液晶パネルに
入射して画素毎に変調され、特定の光のみが投影光とし
て出て行く。
【００１８】また、２１はダイクロイックプリズムであ
り、４つの直角プリズムが立方体又は直方体を形成する
ように接合され、その接合面にダイクロイックミラー部
２１ａが形成されたものである。このダイクロイックプ
リズム２１により、３枚の液晶パネル２３〜２５で形成
されたＲＧＢ各色の光学画像を合成する。２２は、ダイ
クロイックプリズム２１により合成されたカラーの光学
画像をスクリーン上に投影するための投影光学系であ
る。この投影光学系２２は、照明光に合わせてテレセン
トリックな光学系となっている。
り、４つの直角プリズムが立方体又は直方体を形成する
ように接合され、その接合面にダイクロイックミラー部
２１ａが形成されたものである。このダイクロイックプ
リズム２１により、３枚の液晶パネル２３〜２５で形成
されたＲＧＢ各色の光学画像を合成する。２２は、ダイ
クロイックプリズム２１により合成されたカラーの光学
画像をスクリーン上に投影するための投影光学系であ
る。この投影光学系２２は、照明光に合わせてテレセン
トリックな光学系となっている。
【００１９】図２は、本実施形態の偏光変換光学系の構
成を模式的に示す拡大図である。同図において、偏光変
換プリズムアレイ５は、入射側より見てピッチｐで配列
された多数の直角プリズムから成るプリズムアレイ５ａ
と、その後面に接合された平行平板５ｂとにより構成さ
れる。ここではプリズムアレイ５ａの斜面である後面
が、第１レンズアレイ４の光軸Ｘに対して４５度の角度
を成すように配置され、第１レンズアレイ４により分割
された複数の光束の各々を、更に互いに偏光方向が直交
する第１の直線偏光成分の光束６と、第２の直線偏光成
分の光束７とに光路的に分離する。なお、プリズムアレ
イ５ａは、ガラスや樹脂等で一体成型により作られる。
また、第１レンズアレイ４と偏光変換プリズムアレイ５
との距離をｘとおく。
成を模式的に示す拡大図である。同図において、偏光変
換プリズムアレイ５は、入射側より見てピッチｐで配列
された多数の直角プリズムから成るプリズムアレイ５ａ
と、その後面に接合された平行平板５ｂとにより構成さ
れる。ここではプリズムアレイ５ａの斜面である後面
が、第１レンズアレイ４の光軸Ｘに対して４５度の角度
を成すように配置され、第１レンズアレイ４により分割
された複数の光束の各々を、更に互いに偏光方向が直交
する第１の直線偏光成分の光束６と、第２の直線偏光成
分の光束７とに光路的に分離する。なお、プリズムアレ
イ５ａは、ガラスや樹脂等で一体成型により作られる。
また、第１レンズアレイ４と偏光変換プリズムアレイ５
との距離をｘとおく。
【００２０】プリズムアレイ５ａの斜面である後面に
は、平行平板５ｂとの間に偏光分離面５ｄが形成されて
おり、第１レンズアレイ４から入射する光の内、第１の
直線偏光成分（ここではＳ偏光）は、偏光分離面５ｄで
４５度の入射角に対して直角に反射し、光束６として射
出する。偏光分離面５ｄから平行平板５ｂの厚み５ｅの
間隔を隔てて、全反射面５ｆが対向するように形成され
ており、第１レンズアレイ４から入射する光の内、第１
の直線偏光成分に対して直交する第２の直線偏光成分
（ここではＰ偏光）は、偏光分離面５ｄを透過して、全
反射面５ｆで４５度の入射角に対して直角に反射し、再
び偏光分離面５ｄを透過して、光束７として射出する。
厚み５ｅの寸法は、光束６と光束７が射出されるピッチ
即ち厚み５ｅの√２倍と、第２レンズアレイ１０のレン
ズセル１０ａのピッチとに基づいて設定される。
は、平行平板５ｂとの間に偏光分離面５ｄが形成されて
おり、第１レンズアレイ４から入射する光の内、第１の
直線偏光成分（ここではＳ偏光）は、偏光分離面５ｄで
４５度の入射角に対して直角に反射し、光束６として射
出する。偏光分離面５ｄから平行平板５ｂの厚み５ｅの
間隔を隔てて、全反射面５ｆが対向するように形成され
ており、第１レンズアレイ４から入射する光の内、第１
の直線偏光成分に対して直交する第２の直線偏光成分
（ここではＰ偏光）は、偏光分離面５ｄを透過して、全
反射面５ｆで４５度の入射角に対して直角に反射し、再
び偏光分離面５ｄを透過して、光束７として射出する。
厚み５ｅの寸法は、光束６と光束７が射出されるピッチ
即ち厚み５ｅの√２倍と、第２レンズアレイ１０のレン
ズセル１０ａのピッチとに基づいて設定される。
【００２１】また、オプティカルインテグレータを構成
する第２レンズアレイ１０は、偏光変換プリズムアレイ
５により分離されたそれぞれ複数の光束６，光束７が収
束する近傍に二次元状に配列され、その複数の光束６，
光束７の総数と同数のレンズセル１０ａを有する。即
ち、第２レンズアレイ１０が有するレンズセル１０ａ
は、第１レンズアレイ４が有するレンズセル４ａの倍の
個数となっている。同図の左右方向に隣接する各２個の
レンズセル１０ａは、レンズセル４ａの各１個に対応す
る。第２レンズアレイ１０の入射面の内、光束７が入射
する部分には、光束７の第２の直線偏光光を光束６の第
１の直線偏光光と同一の偏光方向に変換するための、１
／２波長板１０ｂが配設されている。なお、第２レンズ
アレイ１０の射出面側に１／２波長板１０ｂが配設され
る構成としても良い。
する第２レンズアレイ１０は、偏光変換プリズムアレイ
５により分離されたそれぞれ複数の光束６，光束７が収
束する近傍に二次元状に配列され、その複数の光束６，
光束７の総数と同数のレンズセル１０ａを有する。即
ち、第２レンズアレイ１０が有するレンズセル１０ａ
は、第１レンズアレイ４が有するレンズセル４ａの倍の
個数となっている。同図の左右方向に隣接する各２個の
レンズセル１０ａは、レンズセル４ａの各１個に対応す
る。第２レンズアレイ１０の入射面の内、光束７が入射
する部分には、光束７の第２の直線偏光光を光束６の第
１の直線偏光光と同一の偏光方向に変換するための、１
／２波長板１０ｂが配設されている。なお、第２レンズ
アレイ１０の射出面側に１／２波長板１０ｂが配設され
る構成としても良い。
【００２２】図３は、本実施形態の照明光学系の主な構
成を、一直線上に展開して模式的に示す図である。同図
において、各記号を以下のように定義する。 ｘ：第１レンズアレイ４と偏光変換プリズムアレイ５
（位置のみ図示）との距離 ａ：第１レンズアレイ４の焦点距離、即ち第１レンズア
レイ４と第２レンズアレイ１０との距離 ｂ：第２レンズアレイ１０と液晶パネル２３，２４，２
５各々との距離 Ｌ：第１レンズアレイ４のレンズセル４ａの幅 但し、コンデンサレンズ１４，１５，１６が液晶パネル
２３，２４，２５にそれぞれ対応している事は、図１で
説明した通りである。なお、図面上の各レンズアレイの
分割数は、図２とは一致していない。
成を、一直線上に展開して模式的に示す図である。同図
において、各記号を以下のように定義する。 ｘ：第１レンズアレイ４と偏光変換プリズムアレイ５
（位置のみ図示）との距離 ａ：第１レンズアレイ４の焦点距離、即ち第１レンズア
レイ４と第２レンズアレイ１０との距離 ｂ：第２レンズアレイ１０と液晶パネル２３，２４，２
５各々との距離 Ｌ：第１レンズアレイ４のレンズセル４ａの幅 但し、コンデンサレンズ１４，１５，１６が液晶パネル
２３，２４，２５にそれぞれ対応している事は、図１で
説明した通りである。なお、図面上の各レンズアレイの
分割数は、図２とは一致していない。
【００２３】ここで、第１レンズアレイ４と液晶パネル
２３，２４，２５各々とは、光学的に共役の関係にある
ので、第１レンズアレイ４からｘの距離にある偏光変換
プリズムアレイ５上の図２で示したプリズム稜線５ｃ
は、図３で示すように液晶パネル面からｘ・ｂ2／ａ2だ
け焦点がずれた位置Ｃに結像する。また、液晶パネル面
上でのボケ像の広がりは、第２レンズアレイ１０のレン
ズセル１０ａの幅がＬ／２である事より、概ね（ｘ・ｂ
2／ａ2）・（Ｌ／２ｂ）となる。
２３，２４，２５各々とは、光学的に共役の関係にある
ので、第１レンズアレイ４からｘの距離にある偏光変換
プリズムアレイ５上の図２で示したプリズム稜線５ｃ
は、図３で示すように液晶パネル面からｘ・ｂ2／ａ2だ
け焦点がずれた位置Ｃに結像する。また、液晶パネル面
上でのボケ像の広がりは、第２レンズアレイ１０のレン
ズセル１０ａの幅がＬ／２である事より、概ね（ｘ・ｂ
2／ａ2）・（Ｌ／２ｂ）となる。
【００２４】一方、液晶パネル面上にボケ像として投影
されるプリズム稜線５ｃのピッチは、ｐ・ｂ／ａとな
る。なお、ｐは図２で示したプリズムアレイ５ａのピッ
チである。このとき、プリズム稜線のボケ像が、そのピ
ッチより大きくなると、ボケ像は相対的に目立ちにくく
なる。従って、以下の条件式を満足する事が望ましい。 （ｘ・ｂ2／ａ2）・（Ｌ／２ｂ）≧ｐ・ｂ／ａ 即ち、 ｘ≧２ａ・ｐ／Ｌ となる。
されるプリズム稜線５ｃのピッチは、ｐ・ｂ／ａとな
る。なお、ｐは図２で示したプリズムアレイ５ａのピッ
チである。このとき、プリズム稜線のボケ像が、そのピ
ッチより大きくなると、ボケ像は相対的に目立ちにくく
なる。従って、以下の条件式を満足する事が望ましい。 （ｘ・ｂ2／ａ2）・（Ｌ／２ｂ）≧ｐ・ｂ／ａ 即ち、 ｘ≧２ａ・ｐ／Ｌ となる。
【００２５】また、上記従来の技術においては、第１レ
ンズアレイのレンズセル境界部にプリズム稜線を配置す
るため、プリズムを第１レンズアレイのレンズセル幅よ
り小さく分割する事ができない構成となっていたが、本
実施形態では、プリズムをより細かく分割しており、第
１レンズアレイのレンズセル幅がプリズムアレイピッチ
より大きい事が特徴となっている。
ンズアレイのレンズセル境界部にプリズム稜線を配置す
るため、プリズムを第１レンズアレイのレンズセル幅よ
り小さく分割する事ができない構成となっていたが、本
実施形態では、プリズムをより細かく分割しており、第
１レンズアレイのレンズセル幅がプリズムアレイピッチ
より大きい事が特徴となっている。
【００２６】さらに、本実施形態では、第１レンズアレ
イ４のレンズセル４ａの幅Ｌがプリズムアレイ５ａのピ
ッチｐの２０倍以上である事が望ましい。これにより第
１レンズアレイ４と偏光変換プリズムアレイ５との距離
ｘが小さくなり、各光学素子を配置するスペースが少な
くて済むとともに、プリズム稜線のボケ像がより目立ち
にくくなり、画像品位の低下を確実に防止する事ができ
る。
イ４のレンズセル４ａの幅Ｌがプリズムアレイ５ａのピ
ッチｐの２０倍以上である事が望ましい。これにより第
１レンズアレイ４と偏光変換プリズムアレイ５との距離
ｘが小さくなり、各光学素子を配置するスペースが少な
くて済むとともに、プリズム稜線のボケ像がより目立ち
にくくなり、画像品位の低下を確実に防止する事ができ
る。
【００２７】その他、本実施形態では、プリズムアレイ
５ａのピッチｐが２ｍｍ以下である事が望ましい。これ
により、ガラス成型や樹脂成型によりプリズムアレイが
製造しやすくなり、コストダウンとなる。
５ａのピッチｐが２ｍｍ以下である事が望ましい。これ
により、ガラス成型や樹脂成型によりプリズムアレイが
製造しやすくなり、コストダウンとなる。
【００２８】以下、本実施形態の作用について、改めて
説明する。図１において、光源１から放射されたランダ
ム偏光の光束は、リフレクタ２の反射面２ａで反射し、
略平行光として開口部２ｂから外側に放射する。そし
て、ＵＶ−ＩＲカットフィルター３により、ＲＧＢ各色
に対して不要となる波長域の光が除去される。不要な波
長域が除去された光は、第１レンズアレイ４により、複
数の光束に分割される。
説明する。図１において、光源１から放射されたランダ
ム偏光の光束は、リフレクタ２の反射面２ａで反射し、
略平行光として開口部２ｂから外側に放射する。そし
て、ＵＶ−ＩＲカットフィルター３により、ＲＧＢ各色
に対して不要となる波長域の光が除去される。不要な波
長域が除去された光は、第１レンズアレイ４により、複
数の光束に分割される。
【００２９】次に、図２において、第１レンズアレイ４
により分割された複数の光束各々は、偏光変換プリズム
アレイ５により、互いに偏光方向が直交する第１の直線
偏光成分（ここではＳ偏光）の光束６と、第２の直線偏
光成分（ここではＰ偏光）の光束７とに分離される。こ
のとき、第１レンズアレイ４と偏光変換プリズムアレイ
５、及び第２レンズアレイ１０は、上記条件式を満足す
る所定の関係となっており、またプリズムアレイ５ａの
ピッチｐは十分細かくなっているので、プリズム稜線５
ｃのボケ像は目立ちにくくなっている。
により分割された複数の光束各々は、偏光変換プリズム
アレイ５により、互いに偏光方向が直交する第１の直線
偏光成分（ここではＳ偏光）の光束６と、第２の直線偏
光成分（ここではＰ偏光）の光束７とに分離される。こ
のとき、第１レンズアレイ４と偏光変換プリズムアレイ
５、及び第２レンズアレイ１０は、上記条件式を満足す
る所定の関係となっており、またプリズムアレイ５ａの
ピッチｐは十分細かくなっているので、プリズム稜線５
ｃのボケ像は目立ちにくくなっている。
【００３０】繰り返し説明すると、第１レンズアレイ４
から偏光変換プリズムアレイ５への入射光の内、第１の
直線偏光成分は、偏光分離面５ｄで直角に反射し、光束
６として射出する。また、第２の直線偏光成分は、偏光
分離面５ｄを透過し、平行平板５ｂの厚み５ｅにより生
ずる光路８を更に透過直進して、全反射面５ｆで４５度
の入射角に対して直角に反射し、光束７として射出す
る。
から偏光変換プリズムアレイ５への入射光の内、第１の
直線偏光成分は、偏光分離面５ｄで直角に反射し、光束
６として射出する。また、第２の直線偏光成分は、偏光
分離面５ｄを透過し、平行平板５ｂの厚み５ｅにより生
ずる光路８を更に透過直進して、全反射面５ｆで４５度
の入射角に対して直角に反射し、光束７として射出す
る。
【００３１】この複数の光束６，光束７は、それぞれ、
第１レンズアレイ４の結像作用により第２レンズアレイ
１０の近傍で、第１レンズアレイ４により分割された複
数の光束と同じ個数の小光源を形成する。このとき、光
束７により形成される小光源は、光束６により形成され
る小光源に対して、光束７が偏光分離面５ｄと全反射面
５ｆとの厚み５ｅによる光路８を直進した距離に等しい
横ずれ量Ａを持ち結像する。
第１レンズアレイ４の結像作用により第２レンズアレイ
１０の近傍で、第１レンズアレイ４により分割された複
数の光束と同じ個数の小光源を形成する。このとき、光
束７により形成される小光源は、光束６により形成され
る小光源に対して、光束７が偏光分離面５ｄと全反射面
５ｆとの厚み５ｅによる光路８を直進した距離に等しい
横ずれ量Ａを持ち結像する。
【００３２】偏光分離面５ｄと全反射面５ｆとの厚み５
ｅは、横ずれ量Ａが複数の光束６により形成される小光
源の各々の間隔の半分と等しくなるように設定される。
この結果、第２レンズアレイ１０の近傍では、横ずれ量
Ａの間隔毎に光束６による小光源と光束７による小光源
とが交互に現れる。そして、その小光源の総数は、複数
の光束６による小光源と複数の光束７による小光源との
総和となる。この総数は、第１レンズアレイ４により分
割された複数の光束の数の２倍に等しい。
ｅは、横ずれ量Ａが複数の光束６により形成される小光
源の各々の間隔の半分と等しくなるように設定される。
この結果、第２レンズアレイ１０の近傍では、横ずれ量
Ａの間隔毎に光束６による小光源と光束７による小光源
とが交互に現れる。そして、その小光源の総数は、複数
の光束６による小光源と複数の光束７による小光源との
総和となる。この総数は、第１レンズアレイ４により分
割された複数の光束の数の２倍に等しい。
【００３３】第２のレンズアレイ１０上において、光束
７により形成される小光源が位置するレンズセル１０ａ
の入射面に、１／２波長板１０ｂを取り付ける事によ
り、光束７の第２の直線偏光成分の偏光方向が、光束６
の第１の直線偏光成分の偏光方向と同一方向に変換さ
れ、全ての小光源の偏光方向を揃える事ができる。本実
施形態では全てＳ偏光となる。これにより、全ての小光
源から発する光束を、３枚の液晶パネル２３〜２５の各
々の照明に使う事ができる。
７により形成される小光源が位置するレンズセル１０ａ
の入射面に、１／２波長板１０ｂを取り付ける事によ
り、光束７の第２の直線偏光成分の偏光方向が、光束６
の第１の直線偏光成分の偏光方向と同一方向に変換さ
れ、全ての小光源の偏光方向を揃える事ができる。本実
施形態では全てＳ偏光となる。これにより、全ての小光
源から発する光束を、３枚の液晶パネル２３〜２５の各
々の照明に使う事ができる。
【００３４】図１に戻って、第２レンズアレイ１０に導
かれた複数の光束は、重ね合わせレンズ９を経て、ダイ
クロイックミラー１１，１２によりＲＧＢ各色に分離さ
れる。即ち、ダイクロイックミラー１１を透過した赤色
光Ｒの光束は、反射ミラー１３により反射され、コンデ
ンサレンズ１４を透過した後に、液晶パネル２３を照明
する。緑色光Ｇの光束及び青色光Ｂの光束は、いずれも
ダイクロイックミラー１１により反射され、更にダイク
ロイックミラー１２により緑色光Ｇの光束が反射され、
青色光Ｂの光束はここを透過する。
かれた複数の光束は、重ね合わせレンズ９を経て、ダイ
クロイックミラー１１，１２によりＲＧＢ各色に分離さ
れる。即ち、ダイクロイックミラー１１を透過した赤色
光Ｒの光束は、反射ミラー１３により反射され、コンデ
ンサレンズ１４を透過した後に、液晶パネル２３を照明
する。緑色光Ｇの光束及び青色光Ｂの光束は、いずれも
ダイクロイックミラー１１により反射され、更にダイク
ロイックミラー１２により緑色光Ｇの光束が反射され、
青色光Ｂの光束はここを透過する。
【００３５】ダイクロイックミラー１２により反射され
た緑色光Ｇの光束は、コンデンサレンズ１５を透過した
後に、液晶パネル２４を照明する。ダイクロイックミラ
ー１２を透過した青色光Ｂの光束は、２つの反射ミラー
１７，１８及び２つのレンズ１９，２０により構成され
るリレー光学系２６に導かれた後に、コンデンサレンズ
１６を透過し、液晶パネル２５を照明する。ここで、液
晶パネル２５と第２レンズアレイ１０との距離は、液晶
パネル２３，２４各々と第２レンズアレイ１０との距離
と異なるため、リレー光学系２６のレンズ１９，２０を
用いて、液晶パネル２５の照明状態を他の液晶パネル２
３，２４の照明状態と等しくなるようにしている。
た緑色光Ｇの光束は、コンデンサレンズ１５を透過した
後に、液晶パネル２４を照明する。ダイクロイックミラ
ー１２を透過した青色光Ｂの光束は、２つの反射ミラー
１７，１８及び２つのレンズ１９，２０により構成され
るリレー光学系２６に導かれた後に、コンデンサレンズ
１６を透過し、液晶パネル２５を照明する。ここで、液
晶パネル２５と第２レンズアレイ１０との距離は、液晶
パネル２３，２４各々と第２レンズアレイ１０との距離
と異なるため、リレー光学系２６のレンズ１９，２０を
用いて、液晶パネル２５の照明状態を他の液晶パネル２
３，２４の照明状態と等しくなるようにしている。
【００３６】第１レンズアレイ４のレンズセル４ａの各
々と、３枚の液晶パネル２３〜２５の各々とは光学的に
共役の関係にあり、第１レンズアレイ４により分割され
た複数の光束の各々が、液晶パネル２３〜２５上で重ね
合わされるため、液晶パネル２３〜２５は均一な光量分
布で照明される。これにより、液晶パネル２３〜２５に
表示されたＲＧＢの各画像は、ダイクロイックプリズム
２１により合成されて、投影光学系２２によりスクリー
ン上に均一な照度分布でカラー画像として投影される。
々と、３枚の液晶パネル２３〜２５の各々とは光学的に
共役の関係にあり、第１レンズアレイ４により分割され
た複数の光束の各々が、液晶パネル２３〜２５上で重ね
合わされるため、液晶パネル２３〜２５は均一な光量分
布で照明される。これにより、液晶パネル２３〜２５に
表示されたＲＧＢの各画像は、ダイクロイックプリズム
２１により合成されて、投影光学系２２によりスクリー
ン上に均一な照度分布でカラー画像として投影される。
【００３７】なお、特許請求の範囲で言うレンズアレイ
は、実施形態における第１レンズアレイに対応してお
り、分離部は偏光変換プリズムアレイに対応している。
は、実施形態における第１レンズアレイに対応してお
り、分離部は偏光変換プリズムアレイに対応している。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
画像品位の低下を防止しつつ、偏光変換光学系の更なる
軽量化，コストダウンを図った照明光学系、及びそれを
用いた液晶プロジェクタを提供する事ができる。
画像品位の低下を防止しつつ、偏光変換光学系の更なる
軽量化，コストダウンを図った照明光学系、及びそれを
用いた液晶プロジェクタを提供する事ができる。
【００３９】具体的には、偏光変換光学系の分離部に、
細かいピッチで配列された多数のプリズムから成るプリ
ズムアレイを用いる事により、軽量でローコストなプリ
ズムが得られる。
細かいピッチで配列された多数のプリズムから成るプリ
ズムアレイを用いる事により、軽量でローコストなプリ
ズムが得られる。
【００４０】また、プリズム稜線のボケ像をそのピッチ
より大きくする事により、相対的に目立ちにくくする事
ができる。
より大きくする事により、相対的に目立ちにくくする事
ができる。
【００４１】また、プリズムアレイピッチを２ｍｍ以下
とする事により、ガラス成型や樹脂成型によりプリズム
アレイが製造しやすくなり、コストダウンとなる。
とする事により、ガラス成型や樹脂成型によりプリズム
アレイが製造しやすくなり、コストダウンとなる。
【００４２】さらに、第１レンズアレイのレンズセル幅
をプリズムアレイピッチの２０倍以上とする事により、
各光学素子を配置するスペースが少なくて済むととも
に、プリズム稜線のボケ像がより目立ちにくくなり、画
像品位の低下を確実に防止する事ができる。
をプリズムアレイピッチの２０倍以上とする事により、
各光学素子を配置するスペースが少なくて済むととも
に、プリズム稜線のボケ像がより目立ちにくくなり、画
像品位の低下を確実に防止する事ができる。
【００４３】また、偏光変換光学系にこのようなプリズ
ムアレイを用いた照明光学系とする事により、軽量でロ
ーコストな液晶プロジェクタを得る事ができる。
ムアレイを用いた照明光学系とする事により、軽量でロ
ーコストな液晶プロジェクタを得る事ができる。
【図１】本発明の液晶プロジェクタの光学系の構成を模
式的に示す図。
式的に示す図。
【図２】偏光変換光学系の構成を模式的に示す拡大図。
【図３】照明光学系の主な構成を一直線上に展開して模
式的に示す図。
式的に示す図。
１ 光源 ２ リフレクタ ３ ＵＶ−ＩＲカットフィルター ４ 第１レンズアレイ ５ 偏光変換プリズムアレイ ６，７ 光束 ９ 重ね合わせレンズ １０ 第２レンズアレイ １１，１２ ダイクロイックミラー １３ 反射ミラー １４〜１６ コンデンサレンズ １７，１８ 反射ミラー １９，２０ レンズ ２１ ダイクロイックプリズム ２２ 投影光学系 ２３〜２５ 液晶パネル ２６ リレー光学系
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） Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０ Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 澤井 靖昌 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA14 EA15 EA18 EA19 FA16 FA30 HA05 HA06 HA13 HA14 HA16 HA25 HA28 KA01 KA29 MA16 MA20 2H091 FA05Y FA10Y FA29Y FB07 FC17 FD07 FD11 FD24 GA16 LA15 MA07 2H099 AA12 BA09 CA02 DA05 5G435 AA18 BB12 DD02 DD05 DD09 FF05 GG03 LL15
Claims (5)
- 【請求項１】 光源からの光を複数の光束に分割するレ
ンズアレイと、前記複数の光束を斜面で反射させて該複
数の光束の各々を互いに偏光方向が直交する第１及び第
２の直線偏光光に分離する分離部及び該第１及び第２の
直線偏光光の一方の偏光方向を他方の偏光方向に変換す
る変換部を有する偏光変換光学系とを備えた照明光学系
において、 前記分離部は、複数の直角プリズムを前記斜面が同一面
を成すように連続して配設して成るプリズムアレイを有
し、前記複数の光束の入射側より見た該プリズムアレイ
のプリズムアレイピッチより前記レンズアレイのレンズ
セル幅の方が大きい事を特徴とする照明光学系。 - 【請求項２】 以下の条件式を満足する事を特徴とする
請求項１に記載の照明光学系。 ｘ≧２ａ・ｐ／Ｌ 但し、 ｘ：レンズアレイと分離部との距離 ａ：レンズアレイの焦点距離 Ｌ：レンズアレイのレンズセル幅 ｐ：プリズムアレイピッチ である。 - 【請求項３】 前記プリズムアレイピッチが２ｍｍ以下
である事を特徴とする請求項１に記載の照明光学系。 - 【請求項４】 前記レンズアレイのレンズセル幅が前記
プリズムアレイピッチの２０倍以上である事を特徴とす
る請求項１に記載の照明光学系。 - 【請求項５】 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の
照明光学系と、該照明光学系により照明される液晶パネ
ルと、該液晶パネルからの画像を投影する投影光学系と
を備えた事を特徴とする液晶プロジェクタ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33375099A JP2001154151A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 照明光学系及びそれを用いた液晶プロジェクタ |
| US09/708,765 US6429975B1 (en) | 1999-11-25 | 2000-11-08 | Illumination optical system and projector using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33375099A JP2001154151A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 照明光学系及びそれを用いた液晶プロジェクタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001154151A true JP2001154151A (ja) | 2001-06-08 |
Family
ID=18269551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33375099A Pending JP2001154151A (ja) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | 照明光学系及びそれを用いた液晶プロジェクタ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6429975B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001154151A (ja) |
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| CN100350282C (zh) * | 2001-09-29 | 2007-11-21 | 三星电子株式会社 | 照明系统及采用该系统的投影机 |
| CN109406404A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-01 | 浙江大学昆山创新中心 | 一种气体吸收池 |
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| JP4913996B2 (ja) * | 2004-09-16 | 2012-04-11 | キヤノン株式会社 | 投射型画像表示装置 |
| JP2010230857A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Fujifilm Corp | 偏光変換素子及び偏光照明光学素子並びに液晶プロジェクタ |
| JP2010230856A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Fujifilm Corp | 偏光変換素子及び偏光照明光学素子並びに液晶プロジェクタ |
| EP2572231A2 (en) * | 2010-05-19 | 2013-03-27 | 3M Innovative Properties Company | Fly eye integrator polarization converter |
| WO2013001805A1 (ja) * | 2011-06-29 | 2013-01-03 | 株式会社ニコン | 構造化照明光学系および構造化照明顕微鏡装置 |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| US5387953A (en) | 1990-12-27 | 1995-02-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Polarization illumination device and projector having the same |
| US5751480A (en) * | 1991-04-09 | 1998-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Plate-like polarizing element, a polarizing conversion unit provided with the element, and a projector provided with the unit |
| US5381278A (en) | 1991-05-07 | 1995-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Polarization conversion unit, polarization illumination apparatus provided with the unit, and projector provided with the apparatus |
| US6005655A (en) | 1996-10-31 | 1999-12-21 | Minolta Co., Ltd. | Projector capable of projecting polarized illumination light |
| JPH1112782A (ja) * | 1997-06-25 | 1999-01-19 | Matsushita Electric Works Ltd | 部分メッキ装置 |
| US6067193A (en) * | 1997-10-15 | 2000-05-23 | Nikon Corporation | Polarization device and projection type display apparatus |
| JP3555451B2 (ja) * | 1998-06-22 | 2004-08-18 | ミノルタ株式会社 | 偏光変換ダイクロイックミラーと液晶プロジェクター |
-
1999
- 1999-11-25 JP JP33375099A patent/JP2001154151A/ja active Pending
-
2000
- 2000-11-08 US US09/708,765 patent/US6429975B1/en not_active Expired - Fee Related
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| CN100350282C (zh) * | 2001-09-29 | 2007-11-21 | 三星电子株式会社 | 照明系统及采用该系统的投影机 |
| CN109406404A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-01 | 浙江大学昆山创新中心 | 一种气体吸收池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6429975B1 (en) | 2002-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050615 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050622 |