JP2002287246A - リフレクタ、プロジェクタおよび光源装置 - Google Patents

リフレクタ、プロジェクタおよび光源装置

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JP2002287246A
JP2002287246A JP2001091596A JP2001091596A JP2002287246A JP 2002287246 A JP2002287246 A JP 2002287246A JP 2001091596 A JP2001091596 A JP 2001091596A JP 2001091596 A JP2001091596 A JP 2001091596A JP 2002287246 A JP2002287246 A JP 2002287246A
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JP
Japan
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light
reflector
color light
color
projector
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Hidekiyo Yamakawa
秀精 山川
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反射および色光分離の作用を兼用できる光源
用リフレクタを提供し、プロジェクタなどの光学装置の
光学系を小型化すること。 【解決手段】 所定の色光を透過させかつ所定の色光を
反射させる色光分離膜211を表面に備えた二次曲線面
を有する第1ダイクロイックミラー210と、所定の色
光を透過させかつ所定の色光を反射させる色光分離膜2
21を表面に備えた二次曲線面を有する第2ダイクロイ
ックミラー220とを、これらの二次曲線面の焦点Aを
共有して対向配置して形成したリフレクタ200。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光を透過および反
射させる光源用リフレクタ、それを用いたプロジェクタ
等の光源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4はプロジェクタにおける公知の光学
系を示す平面構成図である。これによれば、プロジェク
タ500は、図示されていない光源ランプ、リフレクタ
510、第1レンズアレイ521および第2レンズアレ
イ522から構成されなるインテグレータレンズ、光の
偏光方向を揃える偏光変換素子アレイ523、重畳レン
ズ524等を備えてなる照明光学系520と、この照明
光学系520から出射される光束Wを、赤、緑、青の各
色光束R、G、Bに分離する色光分離光学系530と、
色光分離光学系530によって分離された各色光束のう
ち、青色光束Bを対応する液晶パネル550Bに導くリ
レー光学系540と、各色光束を与えられた映像情報に
従って変調する光変調手段としての3枚の液晶パネル5
50R,550G,550Bと、変調された各色光束を
合成する色光合成光学系としてのクロスダイクロイック
プリズム560と、合成された光束を投写面上に拡大投
写する投写レンズ570とを備えてなる。
【0003】以上の構成において、リフレクタ510
は、光源ランプから放射された光を、ほぼ平行光にして
第1レンズアレイ521の方向に向ける作用を果たして
いる。また、照明光学系520を出た光束は、色光分離
光学系530によって赤、緑、青の3つの色光に分離さ
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プロジ
ェクタの小型化が進み、その光学系もできるだけ小さな
構成にする必要が生じてきた。本発明は、この課題に対
応してなされたもので、反射および色光分離の作用を兼
用できる光源用リフレクタを提供し、それを利用するこ
とで、プロジェクタ等の光学装置の光学系を小型化する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のリフレクタは、
所定の色光を透過させかつ所定の色光を反射させる色光
分離膜を表面に備えた放物面等の二次曲線面を有する2
つの光学部材、例えばダイクロイックミラーを、これら
の二次曲線面の焦点を共有して対向配置したことを特徴
とする。
【0006】本発明のプロジェクタは、光源からの光を
赤、緑、青の各色光に分離し、それら各色光を与えられ
た情報に従って変調した後、各色光を合成して投写映像
とするプロジェクタにおいて、赤、緑、青のうちの1つ
の色光を透過させその他の色光を反射させる色光分離膜
を表面に備えた二次曲線面を有する第1ダイクロイック
ミラーと、前記3色のうちの残りの2色を含む色光を透
過させ前記1つの色光を反射させる色光分離膜を表面に
備えた二次曲線面を有する第2ダイクロイックミラーと
を、これらの二次曲線面の焦点を共有して対向配置して
形成したリフレクタを備え、前記リフレクタの前記焦点
に前記光源を配置したことを特徴とする。この場合、リ
フレクタで分離された色光の各光路に、球面形状を有す
る複数のレンズからなる第1および第2のレンズアレイ
で構成されるインテグレータレンズを配置してもよい。
【0007】さらに、本発明の光源装置は、所定の色光
を透過させかつ所定の色光を反射させる色光分離膜を表
面に備えた放物面等の二次曲線面を有する2つの光学部
材、例えばダイクロイックミラーを、これらの二次曲線
面の焦点を共有して対向配置し、前記焦点にランプを配
置したことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図3に基づき説明する。
【0009】実施の形態1.図1は本発明の実施の形態
に係るリフレクタの構成図である。このリフレクタ20
0は、放物面形状からなりその一端を開口させたガラス
体の内側面に青色光を透過しその他の色光を反射させる
ダイクロイックコート211を施した第1ダイクロイッ
クミラー210と、第1ダイクロイックミラー210と
同一形状を有したガラス体の内側面に黄色光(赤色光と
緑色光を含む色光)を透過し青色光を反射させるダイク
ロイックコート221を施した第2ダイクロイックミラ
ー220とを、それらの開口部を対向させ、かつこれら
2つの放物面の焦点Aを共有させて結合したものであ
る。
【0010】なお、ダイクロイックミラー210,22
0は、ガラス以外の光が透過可能な他の透明体で構成し
てもよく、また、それらの形状は放物面以外の二次曲線
形状としてもよい。
【0011】上記リフレクタ200の焦点Aに光源ラン
プを配置すると、青色光は第2ダイクロイックミラー2
20で反射され、第1ダイクロイックミラー210を透
過して、リフレクタ200の外側(図1の左側)に出射
し、一方、黄色光は第1ダイクロイックミラー210で
反射され、第2ダイクロイックミラー220を透過し
て、リフレクタ200の外側(図1の右側)に出射す
る。このように、リフレクタ200を光源用リフレクタ
として用いることで、互いに反対の方向に向かう2種類
の色光を得ることができる。
【0012】なお、このリフレクタ200は、青色光と
黄色光の2つの色光を取り出すようにしたが、ダイクロ
イックコートの調整により、所望する任意の2つの色光
を取り出すことができる。
【0013】実施の形態2.図2は上記リフレクタを使
用した本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学系
を示す構成図である。この光学系は、リフレクタ20
0、リフレクタ200の焦点Aに配置された光源ランプ
100、黄色光を赤色光と緑色光とに分離するダイクロ
イックミラー382、赤色光、緑色光および青色光にそ
れぞれ対応して配置された光変調装置としての液晶パネ
ル410R,410G,410B、各液晶パネル410
R,410G,410Bの手前に配置されて光を平行光
に変換するフィールドレンズ400,402,404、
液晶パネル410R,410G,410Bで変調された
各色光を合成するクロスダイクロイックプリズム42
0、クロスダイクロイックプリズム420で合成された
映像を投写する投写レンズ40、並びに光の進行方向を
変換するミラー372,374,384,386,38
8を備えてなる。
【0014】上記のように構成されたプロジェクタの光
学系は次のように作用する。まず、光源ランプ100か
らの放射光は、図1で説明したようなリフレクタ200
の作用により、リフレクタ200の一方側(図2の上
側)に青色光として射出され、リフレクタ200の他方
側(図の下側)に黄色光として射出される。
【0015】リフレクタ200を出た黄色光は、ミラー
372により方向が変換された後、ダイクロイックミラ
ー382に入射する。そして、赤色光はそれを透過し、
緑色光はそこで反射されて、赤色光と緑色光とに分離さ
れる。ここで分離された赤色光は、ミラー384により
方向が変換された後、フィールドレンズ400を介し
て、液晶パネル410Rに入射し、一方ここで分離され
た緑色光は、ミラー386により方向が変換された後、
フィールドレンズ402を介して、液晶パネル410G
に入射する。また、リフレクタ200を出た青色光は、
ミラー374,388により方向が変換された後、フィ
ールドレンズ404を介して、液晶パネル410Bに入
射する。なお、これらの3つの色光の光路長さは等しく
構成されため、リレー光学系等を採用する必要はない。
【0016】3つの液晶パネル410R,410G,4
10Bは、入射した光を、与えられた画像情報(画像信
号)に従って変調する光変調装置としての機能を有して
いる。これにより、それぞれの液晶パネル410R,4
10G,410Bに入射した各色光は、与えられた画像
情報に従って変調されて各色光の画像を形成する。な
お、各液晶パネル410R,410G,410Bの光入
射面側および光出射面側には、偏光板が設けられてお
り、この液晶パネルと偏光板を含めて液晶ライトバルブ
と称している。
【0017】続いて、これらの液晶パネル410R,4
10G,410Bから射出された赤、緑、青の変調光
は、クロスダイクロイックプリズム420に入射する。
クロスダイクロイックプリズム420は、これら3色の
変調光を合成してカラー画像を形成する色光合成光学系
としての機能を有している。クロスダイクロイックプリ
ズム420には、赤色光を反射する誘電体多層膜と、青
色光を反射する誘電体多層膜とが、4つの直角プリズム
の界面に略X字状に形成されている。これらの誘電体多
層膜によって3色の変調光が合成されて、カラー画像を
投写するための合成光が形成される。このクロスダイク
ロイックプリズム420で生成された合成光は、投写レ
ンズ40の方向に射出される。投写レンズ40は、この
合成光を投写スクリーン上に投写する機能を有し、投写
スクリーン上にカラー画像を表示する。
【0018】図2に示すような構成のプロジェクタによ
れば、リフレクタ200により光源100からの光が2
種類の色光に分離されるため、その後に配置される色光
分離光学系が簡素化でき、従って、プロジェクタの小型
化が図れる。
【0019】実施の形態3.図3は上記リフレクタを使
用した本発明の別の実施の形態に係るプロジェクタの光
学系を示す構成図である。ここでは、リフレクタ200
で分離された青色光と黄色光の各光路に、球面形状を有
する複数のレンズからなる第1レンズアレイ320およ
び第2レンズアレ340で構成されるインテグレータレ
ンズと、光の偏光方向をs偏光あるいはp偏光に揃える
偏光変換素子アレイ360と、光の方向を調整する重畳
レンズ370とからなる、光を液晶パネル410R,4
10G,410Bに均一に入射させる光均一入射手段を
配置したものである。
【0020】図3の構成において、リフレクタ200を
出た黄色光と青色光は、第1レンズアレイ320に入射
し、そこで複数の光束に分割される。この分割光束は、
ミラー372(または374)で方向が曲げられた後、
第1レンズアレイ320と基本的に同形状の第2レンズ
アレイ340を介して、偏光変換素子アレイ360に入
射し、そこで光の偏光方向が一つに揃えられた偏光光に
変換される。そしてさらにその偏光光は、重畳レンズ3
70によって、各液晶パネル410R,410G,41
0Bのパネル面に入射するように調整される。なお、こ
れ以後の光学系の作用は図2で説明したのと同様である
ので、説明を省略する。
【0021】この図3の構成によれば、図2の場合と同
様に色光分離光学系の簡素化およびプロジェクタの小型
化が図れるとともに、各液晶パネル410R,410
G,410Bにおける光分布を均一にすることができ
る。
【0022】以上説明した各実施の形態では、本発明の
リフレクタを透過型の液晶パネルを用いたプロジェクタ
に本発明を適用した場合の例について説明したが、反射
型の液晶パネルを用いたプロジェクタにも適用すること
が可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等
の光変調装置が光を透過するタイプであることを意味
し、「反射型」とはそれが光を反射するタイプであるこ
とを意味している。
【0023】また、光変調装置は液晶パネルを用いたも
のに限られるものではなく、例えば、マイクロミラーを
用いた装置であってもよい。また、色光合成光学系であ
るプリズムも、4つの三角柱状プリズムの接着面に沿っ
て二種類の色選択面が形成されたダイクロイックプリズ
ムに限られず、色選択面が一種類のダイクロイックプリ
ズムや、偏光ビームスプリッタであっても良い。その
他、プリズムは、略六面体状の光透過性の箱の中に光選
択面を配置し、そこに液体を充填したようなものであっ
てもよい。
【0024】さらに、本発明のリフレクタは、液晶パネ
ル等の光変調装置を2つ備えた2板式(例えば青色用と
黄色用)プロジェクタ等の光学機器にも利用できる。
【0025】
【発明の効果】本発明のリフレクタを光源用リフレクタ
として用いることで、光源からの光を2種類の色光に分
離して、それぞれ所定の方向に向けることが可能にな
る。また、従来の開口を有したリフレクタの場合には、
その開口方向に射出した光が後段の光学系に入射しなく
なっていたのに対して、本発明のリフレクタを光源用リ
フレクタとして用いることで、光源光のほとんど全てを
反射させることが可能となり、光の利用効率を向上させ
ることができる。さらに、本発明のリフレクタを色分離
光学系を採用するプロジェクタ等に用いることで、その
光学系を小さく構成できて、プロジェクタの小型化が図
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るリフレクタの構成
図。
【図2】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学
系を示す構成図。
【図3】本発明の別の実施の形態に係るプロジェクタの
光学系を示す構成図。
【図4】公知のプロジェクタの光学系を示す構成図。
【符号の説明】
40 投写レンズ 100 光源ランプ 200 リフレクタ 210 第1ダイクロイックミラー 211 黄色光反射(青色光透過)ダイクロイックコー
ト 220 第2ダイクロイックミラー 211 青色光反射(黄色光透過)ダイクロイックコー
ト 320 第1レンズアレイ 340 第2レンズアレイ 360 偏光変換素子アレイ 370 重畳レンズ 410R,410G,410B 液晶パネル 420 クロスダイクロイックプリズム
───────────────────────────────────────────────────── 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) G03B 33/12 G03B 33/12 // F21Y 101:00 F21Y 101:00

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の色光を透過させかつ所定の色光を
    反射させる色光分離膜を表面に備えた二次曲線面を有す
    る2つの光学部材を、これらの二次曲線面の焦点を共有
    して対向配置したことを特徴とするリフレクタ。
  2. 【請求項2】 前記二次曲線面が放物面であることを特
    徴とする請求項1記載のリフレクタ。
  3. 【請求項3】 前記光学部材がダイクロイックミラーで
    あることを特徴とする請求項1または2記載のリフレク
    タ。
  4. 【請求項4】 光源からの光を赤、緑、青の各色光に分
    離し、それら各色光を与えられた情報に従って変調した
    後、各色光を合成して投写映像とするプロジェクタにお
    いて、 赤、緑、青のうちの1つの色光を透過させその他の色光
    を反射させる色光分離膜を表面に備えた二次曲線面を有
    する第1ダイクロイックミラーと、前記3色のうちの残
    りの2色を含む色光を透過させ前記1つの色光を反射さ
    せる色光分離膜を表面に備えた二次曲線面を有する第2
    ダイクロイックミラーとを、これらの二次曲線面の焦点
    を共有して対向配置して形成したリフレクタを備え、 前記リフレクタの前記焦点に前記光源を配置したことを
    特徴とするプロジェクタ。
  5. 【請求項5】 前記リフレクタで分離された色光の各光
    路に、球面形状を有する複数のレンズからなる第1およ
    び第2レンズアレで構成されるインテグレータレンズを
    配置したことを特徴とする請求項4記載のプロジェク
    タ。
  6. 【請求項6】 前記請求1乃至3のリフレクタの焦点位
    置にランプを配してなる光源装置。
JP2001091596A 2001-03-28 2001-03-28 リフレクタ、プロジェクタおよび光源装置 Withdrawn JP2002287246A (ja)

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