JP2003043580A - ランプ、偏光変換光学系および画像表示装置 - Google Patents
ランプ、偏光変換光学系および画像表示装置Info
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 角型フライアイレンズに適用すると漏れ光量
が大きくなってしまい、光利用効率が低下してしまうと
いう課題があった。 【解決手段】 設計境界線よりも外側を回転放物面形状
のランプリフレクター１０１ｂに成形するとともに、設
計境界線よりも光軸Ｚ側を回転非球面形状のランプリフ
レクター２０１ｂに成形したハイブリッドランプリフレ
クター１ｂと、ランプ光源１ａのアーク中心から発して
ハイブリッドランプリフレクター１ｂで反射した光線群
を光軸Ｚと平行に出射するハイブリッドランプ前面レン
ズ１ｃとを備えるようにする。
が大きくなってしまい、光利用効率が低下してしまうと
いう課題があった。 【解決手段】 設計境界線よりも外側を回転放物面形状
のランプリフレクター１０１ｂに成形するとともに、設
計境界線よりも光軸Ｚ側を回転非球面形状のランプリフ
レクター２０１ｂに成形したハイブリッドランプリフレ
クター１ｂと、ランプ光源１ａのアーク中心から発して
ハイブリッドランプリフレクター１ｂで反射した光線群
を光軸Ｚと平行に出射するハイブリッドランプ前面レン
ズ１ｃとを備えるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ランプ光源が発
した光をランプリフレクターで反射してランプ前面ガラ
スから出射するランプに係るものであり、またこのラン
プを用いた偏光変換光学系および画像表示装置に関する
ものである。
した光をランプリフレクターで反射してランプ前面ガラ
スから出射するランプに係るものであり、またこのラン
プを用いた偏光変換光学系および画像表示装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の偏光変換光学系の構成を示
す図である。図４において、１０１は従来のランプ、１
０１ａはアークから光を発するランプ光源、１０１ｂは
回転放物面形状のランプリフレクター、１０１ｃはラン
プリフレクター１０１ｂの開口部に設けられたランプ前
面ガラスである。ランプ光源１０１ａ，ランプリフレク
ター１０１ｂおよびランプ前面ガラス１０１ｃから従来
のランプ１０１が構成されている。また、１０２は複数
のレンズがアレイ化されたレンズアレイ、１０３は複数
の偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）プリズムがア
レイ化された偏光変換素子である。
す図である。図４において、１０１は従来のランプ、１
０１ａはアークから光を発するランプ光源、１０１ｂは
回転放物面形状のランプリフレクター、１０１ｃはラン
プリフレクター１０１ｂの開口部に設けられたランプ前
面ガラスである。ランプ光源１０１ａ，ランプリフレク
ター１０１ｂおよびランプ前面ガラス１０１ｃから従来
のランプ１０１が構成されている。また、１０２は複数
のレンズがアレイ化されたレンズアレイ、１０３は複数
の偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳ）プリズムがア
レイ化された偏光変換素子である。
【０００３】ランプ光源１０１ａから出た光は、回転放
物面形状をしたランプリフレクター１０１ｂに反射さ
れ、ランプ前面ガラス１０１ｃを通過してランプ１０１
の前方に出射する。その後、光はレンズアレイ１０２に
入射し、レンズアレイ１０２の各レンズ毎に焦点を結
ぶ。この焦点位置には偏光変換素子１０３が設置され、
偏光変換素子１０３を通過した光の偏光は一方向に揃え
られる。
物面形状をしたランプリフレクター１０１ｂに反射さ
れ、ランプ前面ガラス１０１ｃを通過してランプ１０１
の前方に出射する。その後、光はレンズアレイ１０２に
入射し、レンズアレイ１０２の各レンズ毎に焦点を結
ぶ。この焦点位置には偏光変換素子１０３が設置され、
偏光変換素子１０３を通過した光の偏光は一方向に揃え
られる。
【０００４】図５は偏光変換素子１０３の働きを説明す
るための図である。図５において、１０３ａは偏光変換
素子１０３を構成するＰＢＳプリズム、１０３ｂは光を
遮る遮光板、１０３ｃはＰ偏光成分をＳ偏光成分に変換
する位相差フィルムである。遮光板１０３ｂ，位相差フ
ィルム１０３ｃは、各ＰＢＳプリズム１０３ａの入射
面、出射面にそれぞれ交互に設けられている。
るための図である。図５において、１０３ａは偏光変換
素子１０３を構成するＰＢＳプリズム、１０３ｂは光を
遮る遮光板、１０３ｃはＰ偏光成分をＳ偏光成分に変換
する位相差フィルムである。遮光板１０３ｂ，位相差フ
ィルム１０３ｃは、各ＰＢＳプリズム１０３ａの入射
面、出射面にそれぞれ交互に設けられている。
【０００５】Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とを合わせ持った
レンズアレイ１０２からのランダム光（符号Ｐ＋Ｓ）が
偏光変換素子１０３のＰＢＳプリズム１０３ａに入射す
ると、ランダム光のＰ偏光成分（符号Ｐ）はそのまま直
進するが、Ｓ偏光成分（符号Ｓ）は９０度曲げられた方
向に反射し、隣接する一方のＰＢＳプリズム１０３ａで
さらにもう一度反射して、Ｐ偏光成分とは違った地点か
ら出射する。
レンズアレイ１０２からのランダム光（符号Ｐ＋Ｓ）が
偏光変換素子１０３のＰＢＳプリズム１０３ａに入射す
ると、ランダム光のＰ偏光成分（符号Ｐ）はそのまま直
進するが、Ｓ偏光成分（符号Ｓ）は９０度曲げられた方
向に反射し、隣接する一方のＰＢＳプリズム１０３ａで
さらにもう一度反射して、Ｐ偏光成分とは違った地点か
ら出射する。
【０００６】このとき、Ｐ偏光成分の出射地点には位相
差フィルム１０３ｃが貼ってあり、位相差フィルム１０
３ｃを光が通過することによってＰ偏光成分からＳ偏光
成分に変換される。これらの働きにより、偏光変換素子
１０３から出射される光は全てＳ偏光成分に揃えられ
る。迷光成分の発生を避けるため、位相差フィルム１０
３ｃのないＰＢＳプリズム１０３ａの入射側に遮光板１
０３ｂを設けている。
差フィルム１０３ｃが貼ってあり、位相差フィルム１０
３ｃを光が通過することによってＰ偏光成分からＳ偏光
成分に変換される。これらの働きにより、偏光変換素子
１０３から出射される光は全てＳ偏光成分に揃えられ
る。迷光成分の発生を避けるため、位相差フィルム１０
３ｃのないＰＢＳプリズム１０３ａの入射側に遮光板１
０３ｂを設けている。
【０００７】このような偏光変換光学系は、例えば次の
ような画像表示装置に用いられる。図６は液晶を用いた
従来の画像表示装置の典型的な光学系構成を示す図であ
る。図４と同一符号は相当する構成である。
ような画像表示装置に用いられる。図６は液晶を用いた
従来の画像表示装置の典型的な光学系構成を示す図であ
る。図４と同一符号は相当する構成である。
【０００８】図６において、１０２は第１フライアイレ
ンズ（レンズアレイ）、１０４は第２フライアイレン
ズ、１０５は第１フィールドレンズ、１０６はミラー、
１０７は第２フィールドレンズ、１０８は第１ダイクロ
イックミラー、１０９はミラー、１１０は第２ダイクロ
イックミラー、１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂはそれぞ
れコリメーターレンズ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ
はそれぞれ赤、緑、青色用液晶パネル、１１３は第１リ
レーレンズ、１１４はミラー、１１５は第２リレーレン
ズ、１１６はミラー、１１７はダイクロイックプリズ
ム、１１８は投射レンズである。
ンズ（レンズアレイ）、１０４は第２フライアイレン
ズ、１０５は第１フィールドレンズ、１０６はミラー、
１０７は第２フィールドレンズ、１０８は第１ダイクロ
イックミラー、１０９はミラー、１１０は第２ダイクロ
イックミラー、１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂはそれぞ
れコリメーターレンズ、１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ
はそれぞれ赤、緑、青色用液晶パネル、１１３は第１リ
レーレンズ、１１４はミラー、１１５は第２リレーレン
ズ、１１６はミラー、１１７はダイクロイックプリズ
ム、１１８は投射レンズである。
【０００９】次に動作について説明する。ランプ光源１
０１ａから発せられた光は、回転放物面のランプリフレ
クター１０１ｂによって反射され平行光束となり、ラン
プ前方ガラス１０１ｃを透過してランプ１０１の前方に
出射する。
０１ａから発せられた光は、回転放物面のランプリフレ
クター１０１ｂによって反射され平行光束となり、ラン
プ前方ガラス１０１ｃを透過してランプ１０１の前方に
出射する。
【００１０】ランプ１０１からの平行光束は第１フライ
アイレンズ１０２に入射して複数の光束に分割され、そ
れぞれ偏光変換素子１０３上に焦点を結ぶ。偏光変換素
子１０３を透過した光は偏光が揃えられ、直後に設置さ
れた第２フライアイレンズ１０４を透過する。第２フラ
イアイレンズ１０４は第１フライアイレンズ１０２面と
各色液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ面とを光
学的に共役な関係にする働きを持つ。
アイレンズ１０２に入射して複数の光束に分割され、そ
れぞれ偏光変換素子１０３上に焦点を結ぶ。偏光変換素
子１０３を透過した光は偏光が揃えられ、直後に設置さ
れた第２フライアイレンズ１０４を透過する。第２フラ
イアイレンズ１０４は第１フライアイレンズ１０２面と
各色液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ面とを光
学的に共役な関係にする働きを持つ。
【００１１】第２フライアイレンズ１０４を出た光は、
第１フィールドレンズ１０５を透過し、ミラー１０６に
よって向きを直角に変え、第２フィールドレンズ１０７
を透過する。第１フィールドレンズ１０５と、第２フィ
ールドレンズ１０７は、第１フライアイレンズ１０２で
分割された光束を各色液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，
１１２Ｂ面上に重ね合わせる働きを持ち、これにより画
面照度の均一性を得ることができる。
第１フィールドレンズ１０５を透過し、ミラー１０６に
よって向きを直角に変え、第２フィールドレンズ１０７
を透過する。第１フィールドレンズ１０５と、第２フィ
ールドレンズ１０７は、第１フライアイレンズ１０２で
分割された光束を各色液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，
１１２Ｂ面上に重ね合わせる働きを持ち、これにより画
面照度の均一性を得ることができる。
【００１２】第１ダイクロイックミラー１０８に到達し
た光は波長毎に分離され、赤色光は透過してミラー１０
９へ、青色光および緑色光は反射して第２ダイクロイッ
クミラー１１０に進む。ミラー１０９で反射した赤色光
はコリメーターレンズ１１１Ｒにより光線角度を補正さ
れ、赤色用液晶パネル１１２Ｒを照明する。
た光は波長毎に分離され、赤色光は透過してミラー１０
９へ、青色光および緑色光は反射して第２ダイクロイッ
クミラー１１０に進む。ミラー１０９で反射した赤色光
はコリメーターレンズ１１１Ｒにより光線角度を補正さ
れ、赤色用液晶パネル１１２Ｒを照明する。
【００１３】一方、緑色光は第２ダイクロイックミラー
１１０で反射し、コリメーターレンズ１１１Ｇにより光
線角度を補正され、緑色用液晶パネル１１２Ｇを照明す
る。青色光は第２ダイクロイックミラー１１０を透過
し、第１リレーレンズ１１３，ミラー１１４，第２リレ
ーレンズ１１５，ミラー１１６を介してコリメーターレ
ンズ１１１Ｂへ入射し、コリメーターレンズ１１１Ｂに
より光線角度を補正された後、青色用液晶パネル１１２
Ｂを照明する。
１１０で反射し、コリメーターレンズ１１１Ｇにより光
線角度を補正され、緑色用液晶パネル１１２Ｇを照明す
る。青色光は第２ダイクロイックミラー１１０を透過
し、第１リレーレンズ１１３，ミラー１１４，第２リレ
ーレンズ１１５，ミラー１１６を介してコリメーターレ
ンズ１１１Ｂへ入射し、コリメーターレンズ１１１Ｂに
より光線角度を補正された後、青色用液晶パネル１１２
Ｂを照明する。
【００１４】各色液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１
２Ｂは、各色用の画像信号に応じて透過する光を変調す
る。各液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂをそれ
ぞれ透過した画像光はダイクロイックプリズム１１７に
集められる。ダイクロイックプリズム１１７のダイクロ
イック面１１７Ｒは赤色光を反射し、緑、青色光を透過
させる。ダイクロイック面１１７Ｂは青色光を反射し、
赤、緑色光を透過する。
２Ｂは、各色用の画像信号に応じて透過する光を変調す
る。各液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂをそれ
ぞれ透過した画像光はダイクロイックプリズム１１７に
集められる。ダイクロイックプリズム１１７のダイクロ
イック面１１７Ｒは赤色光を反射し、緑、青色光を透過
させる。ダイクロイック面１１７Ｂは青色光を反射し、
赤、緑色光を透過する。
【００１５】ダイクロイックプリズム１１７のこの働き
により、各色の画像は一つに合成され、フルカラーの画
像となって投射レンズ１１８に向う。各液晶パネル１１
２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと不図示のスクリーン面とは
投射レンズ１１８によって共役関係になっているので、
各液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ面の画像は
不図示のスクリーン上に拡大投影される。
により、各色の画像は一つに合成され、フルカラーの画
像となって投射レンズ１１８に向う。各液晶パネル１１
２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂと不図示のスクリーン面とは
投射レンズ１１８によって共役関係になっているので、
各液晶パネル１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ面の画像は
不図示のスクリーン上に拡大投影される。
【００１６】ところで、図４〜図６に示した偏光変換光
学系は、偏光変換素子１０３の遮光板１０３ｂによる光
のケラレ量が大きく、光利用効率が低いという課題があ
る。したがって図６の画像表示装置の場合、スクリーン
上の光量が不足してしまう。偏光変換光学系の光利用効
率の課題について次に説明する。
学系は、偏光変換素子１０３の遮光板１０３ｂによる光
のケラレ量が大きく、光利用効率が低いという課題があ
る。したがって図６の画像表示装置の場合、スクリーン
上の光量が不足してしまう。偏光変換光学系の光利用効
率の課題について次に説明する。
【００１７】図７はランプ１０１に用いられているラン
プ光源１０１ａの輝度分布を示す図である。図７におい
て、１０１ｄ，１０１ｅはそれぞれランプ光源１０１ａ
の電極、Ｐｄ，Ｐｅはそれぞれ電極１０１ｄ，１０１ｅ
の近傍にある発光している先端点、Ｐｆは先端点Ｐｄ，
Ｐｅの中心点、Ｚはランプ１０１の光軸である。中心点
Ｐｆはランプリフレクター１０１ｂの放物面焦点と一致
する。図７では、ランプ光源１０１ａの輝度分布を等高
線的に示しており、１０〜９０の相対輝度値を１０刻み
で添えてある。
プ光源１０１ａの輝度分布を示す図である。図７におい
て、１０１ｄ，１０１ｅはそれぞれランプ光源１０１ａ
の電極、Ｐｄ，Ｐｅはそれぞれ電極１０１ｄ，１０１ｅ
の近傍にある発光している先端点、Ｐｆは先端点Ｐｄ，
Ｐｅの中心点、Ｚはランプ１０１の光軸である。中心点
Ｐｆはランプリフレクター１０１ｂの放物面焦点と一致
する。図７では、ランプ光源１０１ａの輝度分布を等高
線的に示しており、１０〜９０の相対輝度値を１０刻み
で添えてある。
【００１８】輝度分布はアーク長ｄによって代表される
程度の長さだけが広がっている。さらにランプ光源１０
１ａの電極１０１ｄ，１０１ｅの先端点Ｐｄ，Ｐｅが特
に明るい分布になっているため、レンズアレイ１０２の
焦点位置に現れるスポットの周辺部の光量も無視するこ
とはできない。
程度の長さだけが広がっている。さらにランプ光源１０
１ａの電極１０１ｄ，１０１ｅの先端点Ｐｄ，Ｐｅが特
に明るい分布になっているため、レンズアレイ１０２の
焦点位置に現れるスポットの周辺部の光量も無視するこ
とはできない。
【００１９】図８はアークの中心点Ｐｆおよび先端点Ｐ
ｄ，Ｐｅから発せられた光がレンズアレイ１０２によっ
てどこに集光するかを追跡した図である。図４，図７と
同一符号は相当する構成である。図８中、ランプ１０１
から出射した光は、光軸Ｚに比較的近い地点で光源像が
大きく広がり、光軸Ｚから離れるにしたがって光源像が
小さくなる性質を持っている。この性質は、ランプ光源
１０１ａからの光を平行光線にする際に、ランプリフレ
クター１０１ｂの光軸Ｚ近くのパワーが強く、光軸Ｚか
ら離れるに従ってパワーが弱くなるという構造に依って
いる。
ｄ，Ｐｅから発せられた光がレンズアレイ１０２によっ
てどこに集光するかを追跡した図である。図４，図７と
同一符号は相当する構成である。図８中、ランプ１０１
から出射した光は、光軸Ｚに比較的近い地点で光源像が
大きく広がり、光軸Ｚから離れるにしたがって光源像が
小さくなる性質を持っている。この性質は、ランプ光源
１０１ａからの光を平行光線にする際に、ランプリフレ
クター１０１ｂの光軸Ｚ近くのパワーが強く、光軸Ｚか
ら離れるに従ってパワーが弱くなるという構造に依って
いる。
【００２０】このため、偏光変換素子１０３はＰＢＳプ
リズム１０３ａの入射口と遮光板１０３ｂとが交互に並
んでいるため、図８に示した光源像のままで光を入射さ
せた場合、特に光軸Ｚに近い地点では偏光変換素子１０
３の遮光板１０３ｂによるケラレ量が大きくなって、光
利用効率が低くなってしまうことになる。
リズム１０３ａの入射口と遮光板１０３ｂとが交互に並
んでいるため、図８に示した光源像のままで光を入射さ
せた場合、特に光軸Ｚに近い地点では偏光変換素子１０
３の遮光板１０３ｂによるケラレ量が大きくなって、光
利用効率が低くなってしまうことになる。
【００２１】この課題を解決したのが、本願発明者が既
に出願した発明（特願２００１−５７５４号、以下「既
出発明」と略す）である。図９は従来のランプの特徴と
この既出発明のランプの特徴とを簡単に比較するための
図である。この既出発明は、ランプリフレクター１０１
ｂとランプ前面ガラス１０１ｃとを非球面形状にし、ラ
ンプ光源１０１ａから出射される全ての光に対して、光
学的に全て同じパワーを作用させることを特徴とする。
に出願した発明（特願２００１−５７５４号、以下「既
出発明」と略す）である。図９は従来のランプの特徴と
この既出発明のランプの特徴とを簡単に比較するための
図である。この既出発明は、ランプリフレクター１０１
ｂとランプ前面ガラス１０１ｃとを非球面形状にし、ラ
ンプ光源１０１ａから出射される全ての光に対して、光
学的に全て同じパワーを作用させることを特徴とする。
【００２２】図９（ａ）は従来の回転放物面形状をした
ランプリフレクター１０１ｂを有するランプ１０１であ
るが、ランプ１０１の光軸Ｚ付近では光線の密度が高
く、光軸Ｚから離れるに従って光線密度が低くなってい
くことが分かる。これはランプリフレクター１０１ｂの
持つパワーが光軸Ｚ側から外側に向って小さくなってい
ることの一つの現れである。
ランプリフレクター１０１ｂを有するランプ１０１であ
るが、ランプ１０１の光軸Ｚ付近では光線の密度が高
く、光軸Ｚから離れるに従って光線密度が低くなってい
くことが分かる。これはランプリフレクター１０１ｂの
持つパワーが光軸Ｚ側から外側に向って小さくなってい
ることの一つの現れである。
【００２３】一方、図９（ｂ）は既出発明によるランプ
２０１であり、ランプ前面非球面レンズ２０１ｃから出
射される光線の密度が光軸Ｚからの距離によらず均一に
なっていることが分かる。これは、非球面形状のランプ
リフレクター２０１ｂと非球面形状のランプ前面非球面
レンズ２０１ｃとの組合せによる光学系の各光線に作用
する際のパワーが常に一定であることを示している。
２０１であり、ランプ前面非球面レンズ２０１ｃから出
射される光線の密度が光軸Ｚからの距離によらず均一に
なっていることが分かる。これは、非球面形状のランプ
リフレクター２０１ｂと非球面形状のランプ前面非球面
レンズ２０１ｃとの組合せによる光学系の各光線に作用
する際のパワーが常に一定であることを示している。
【００２４】図１０はこの既出発明によるランプの光源
像の広がりを示す図である。図９と同一符号は相当する
構成である。図１０に示すように、ランプ２０１では光
軸Ｚからの距離によらず光源像の大きさが常に一定にな
り、偏光変換素子１０３にランプ２０１を適用した場
合、遮光板１０３ｂによる光のケラレ量を少なくするこ
とができる。レンズが円形状に並ぶ図１１のようなフラ
イアイレンズ１０２Ａの場合には、この既出発明の効果
は高い。
像の広がりを示す図である。図９と同一符号は相当する
構成である。図１０に示すように、ランプ２０１では光
軸Ｚからの距離によらず光源像の大きさが常に一定にな
り、偏光変換素子１０３にランプ２０１を適用した場
合、遮光板１０３ｂによる光のケラレ量を少なくするこ
とができる。レンズが円形状に並ぶ図１１のようなフラ
イアイレンズ１０２Ａの場合には、この既出発明の効果
は高い。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】従来のランプは以上の
ように構成されているので、角型フライアイレンズに適
用すると漏れ光量が大きくなってしまい、光利用効率が
低下してしまうという課題があった。
ように構成されているので、角型フライアイレンズに適
用すると漏れ光量が大きくなってしまい、光利用効率が
低下してしまうという課題があった。
【００２６】つまり、図１２のような小型化を狙って角
型に成形された角型フライアイレンズ１０２Ｂにランプ
２０１を適用する場合には、ランプ２０１の開口と角型
フライアイレンズ１０２Ｂとの隙間から漏れる光量Ｌが
大きくなってしまう。これは図９（ｂ）から分かるよう
に、非球面形状のランプリフレクター２０１ｂで反射し
た光線の断面積が広げられているので、光線が密に分布
している光軸Ｚ付近よりも、疎になっている外側に向っ
て押し出される作用によるところが大きい。実際のラン
プでは、偏光変換での損失減少分よりも、上述の押し出
し量による損失の方が大きくなり、従来と比較して全体
的に光利用効率の低下を招いていた。
型に成形された角型フライアイレンズ１０２Ｂにランプ
２０１を適用する場合には、ランプ２０１の開口と角型
フライアイレンズ１０２Ｂとの隙間から漏れる光量Ｌが
大きくなってしまう。これは図９（ｂ）から分かるよう
に、非球面形状のランプリフレクター２０１ｂで反射し
た光線の断面積が広げられているので、光線が密に分布
している光軸Ｚ付近よりも、疎になっている外側に向っ
て押し出される作用によるところが大きい。実際のラン
プでは、偏光変換での損失減少分よりも、上述の押し出
し量による損失の方が大きくなり、従来と比較して全体
的に光利用効率の低下を招いていた。
【００２７】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、角型フライアイレンズに適用した
際に漏れ光量を減少し、従来のランプよりも高効率なラ
ンプを提供することを目的とする。
めになされたもので、角型フライアイレンズに適用した
際に漏れ光量を減少し、従来のランプよりも高効率なラ
ンプを提供することを目的とする。
【００２８】また、この発明は、光利用効率を改善した
偏光変換光学系と、スクリーン上の光量を増加した画像
表示装置を提供することを目的とする。
偏光変換光学系と、スクリーン上の光量を増加した画像
表示装置を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】この発明に係るランプ
は、光軸から所定の距離にある設計境界線よりも光軸側
の少なくとも一部が光線群の断面積を広げて反射する回
転非球面形状にランプリフレクターが成形されるととも
に、設計境界線よりも外側の少なくとも一部が光線群を
光軸と平行に反射する回転放物面形状にランプリフレク
ターが成形され、回転非球面形状および回転放物面形状
でそれぞれ反射した光線群をランプ前面ガラスが光軸と
平行に出射するようにしたものである。
は、光軸から所定の距離にある設計境界線よりも光軸側
の少なくとも一部が光線群の断面積を広げて反射する回
転非球面形状にランプリフレクターが成形されるととも
に、設計境界線よりも外側の少なくとも一部が光線群を
光軸と平行に反射する回転放物面形状にランプリフレク
ターが成形され、回転非球面形状および回転放物面形状
でそれぞれ反射した光線群をランプ前面ガラスが光軸と
平行に出射するようにしたものである。
【００３０】この発明に係るランプは、設計境界線を中
心として光軸側から外側に向って、ランプリフレクター
が回転非球面形状から回転放物面形状へ連続的に変化す
るようにしたものである。
心として光軸側から外側に向って、ランプリフレクター
が回転非球面形状から回転放物面形状へ連続的に変化す
るようにしたものである。
【００３１】この発明に係るランプは、設計境界線より
も光軸側のランプリフレクターが全て回転非球面形状に
成形され、境界線よりも光軸側のランプリフレクターが
全て回転放物面形状に成形されるようにしたものであ
る。
も光軸側のランプリフレクターが全て回転非球面形状に
成形され、境界線よりも光軸側のランプリフレクターが
全て回転放物面形状に成形されるようにしたものであ
る。
【００３２】この発明に係るランプは、設計境界線より
も外側の少なくとも一部がランプリフレクターから切り
取られるようにしたものである。
も外側の少なくとも一部がランプリフレクターから切り
取られるようにしたものである。
【００３３】この発明に係る偏光変換光学系は、請求項
１から請求項４のうちのいずれか１項記載のランプと、
複数のレンズが角型形状にアレイ化され、ランプからの
光を複数のレンズの焦点にそれぞれ集光する角型レンズ
アレイと、複数の偏光ビームスプリッターがアレイ化さ
れ、複数のレンズの焦点付近に設置されて、角型レンズ
アレイからの光の直交する２つの偏光成分を複数の偏光
ビームスプリッターを介して一致させる偏光変換素子と
を備えるようにしたものである。
１から請求項４のうちのいずれか１項記載のランプと、
複数のレンズが角型形状にアレイ化され、ランプからの
光を複数のレンズの焦点にそれぞれ集光する角型レンズ
アレイと、複数の偏光ビームスプリッターがアレイ化さ
れ、複数のレンズの焦点付近に設置されて、角型レンズ
アレイからの光の直交する２つの偏光成分を複数の偏光
ビームスプリッターを介して一致させる偏光変換素子と
を備えるようにしたものである。
【００３４】この発明に係る画像表示装置は、請求項１
から請求項４のうちのいずれか１項記載のランプまたは
請求項５記載の偏光変換光学系と、画像信号に応じて光
を変調する少なくとも１以上の液晶パネルと、ランプま
たは偏光変換光学系から出射した光を液晶パネル上に均
一に照射する照明光学系と、液晶パネルで変調された光
を受光して画像を表示するスクリーンと、液晶パネルで
変調された光をスクリーンへ投射する投射光学系とを備
えるようにしたものである。
から請求項４のうちのいずれか１項記載のランプまたは
請求項５記載の偏光変換光学系と、画像信号に応じて光
を変調する少なくとも１以上の液晶パネルと、ランプま
たは偏光変換光学系から出射した光を液晶パネル上に均
一に照射する照明光学系と、液晶パネルで変調された光
を受光して画像を表示するスクリーンと、液晶パネルで
変調された光をスクリーンへ投射する投射光学系とを備
えるようにしたものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるラ
ンプの構成を示す図である。図１において、１はこの実
施の形態１のランプ、１ａはアークから光を発するラン
プ光源、１ｂはランプ光源１ａが発した光を前方に反射
するハイブリッドランプリフレクター、１ｃはハイブリ
ッドランプリフレクター１ｂの開口部に設けられ、ラン
プ光源１ａのアーク中心から発してハイブリッドランプ
リフレクター１ｂで反射した光線を平行光線に直すハイ
ブリッドランプ前面レンズである。また、Ｚはランプ１
の光軸、２Ｂは角型フライアイレンズである。ランプ光
源１ａ，ハイブリッドランプリフレクター１ｂおよびハ
イブリッドランプ前面レンズ１ｃからランプ１が構成さ
れている。
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるラ
ンプの構成を示す図である。図１において、１はこの実
施の形態１のランプ、１ａはアークから光を発するラン
プ光源、１ｂはランプ光源１ａが発した光を前方に反射
するハイブリッドランプリフレクター、１ｃはハイブリ
ッドランプリフレクター１ｂの開口部に設けられ、ラン
プ光源１ａのアーク中心から発してハイブリッドランプ
リフレクター１ｂで反射した光線を平行光線に直すハイ
ブリッドランプ前面レンズである。また、Ｚはランプ１
の光軸、２Ｂは角型フライアイレンズである。ランプ光
源１ａ，ハイブリッドランプリフレクター１ｂおよびハ
イブリッドランプ前面レンズ１ｃからランプ１が構成さ
れている。
【００３６】角型フライアイレンズ２Ｂは垂直方向有効
長Ｘ−Ｘ’と対角方向有効長Ｙ−Ｙ’とに差があるが
（図１（ｂ）参照）、この実施の形態１によるランプ１
は、ランプ光源１ａのアーク中心点から発した光線群の
うち、ハイブリッドランプリフレクター１ｂで反射する
と、光軸Ｚとちょうど平行になる最内（最も光軸Ｚに近
い）の光線を設計境界線とすると、光軸Ｚから設計境界
線までの第１エリア（垂直方向有効長Ｘ−Ｘ’以内の
径）と、設計境界線よりも外側の第２エリア（垂直方向
有効長Ｘ−Ｘ’より大きく対角方向有効長Ｙ−Ｙ’以内
の径）とで設計指針が異なっている。
長Ｘ−Ｘ’と対角方向有効長Ｙ−Ｙ’とに差があるが
（図１（ｂ）参照）、この実施の形態１によるランプ１
は、ランプ光源１ａのアーク中心点から発した光線群の
うち、ハイブリッドランプリフレクター１ｂで反射する
と、光軸Ｚとちょうど平行になる最内（最も光軸Ｚに近
い）の光線を設計境界線とすると、光軸Ｚから設計境界
線までの第１エリア（垂直方向有効長Ｘ−Ｘ’以内の
径）と、設計境界線よりも外側の第２エリア（垂直方向
有効長Ｘ−Ｘ’より大きく対角方向有効長Ｙ−Ｙ’以内
の径）とで設計指針が異なっている。
【００３７】つまり、図１（ａ）に示すように、垂直方
向有効長Ｘ−Ｘ’以内の第１エリアでは、特願２００１
−５７５４号の既出発明と同様に、ハイブリッドランプ
リフレクター１ｂはアーク中心から発した光線群の断面
積を広げて反射する回転非球面のランプリフレクター２
０１ｂ（図９（ｂ））に成形されている。また第１エリ
アのハイブリッドランプ前面レンズ１ｃも同様に、ラン
プリフレクター２０１ｂで反射した光線群を光軸Ｚと平
行にするランプ前面非球面レンズ２０１ｃ（図９
（ｂ））の形状に設計されている。このようにして、第
１エリア内を進行する各光線に対するパワーを一定化し
て、角型フライアイレンズ２Ｂの集光作用による光源像
を小さくしている。
向有効長Ｘ−Ｘ’以内の第１エリアでは、特願２００１
−５７５４号の既出発明と同様に、ハイブリッドランプ
リフレクター１ｂはアーク中心から発した光線群の断面
積を広げて反射する回転非球面のランプリフレクター２
０１ｂ（図９（ｂ））に成形されている。また第１エリ
アのハイブリッドランプ前面レンズ１ｃも同様に、ラン
プリフレクター２０１ｂで反射した光線群を光軸Ｚと平
行にするランプ前面非球面レンズ２０１ｃ（図９
（ｂ））の形状に設計されている。このようにして、第
１エリア内を進行する各光線に対するパワーを一定化し
て、角型フライアイレンズ２Ｂの集光作用による光源像
を小さくしている。
【００３８】一方、垂直方向有効長Ｘ−Ｘ’よりも外側
の第２エリアにおいては、ハイブリッドランプリフレク
ター１ｂは従来の回転放物面のランプリフレクター１０
１ｂ（図９（ａ））に成形されており、また第２エリア
のハイブリッドランプ前面レンズ１ｃもランプ前面ガラ
ス１０１ｃ（図９（ａ））の形状に設計されている。し
たがって、この第２エリアでは、ランプ光源１ａのアー
ク中心から発した光線群を回転放物面のランプリフレク
ター１０１ｂで光軸Ｚと平行に反射し、第２エリアのハ
イブリッドランプ前面レンズ１ｃではほとんど屈折させ
ない設計になっている。
の第２エリアにおいては、ハイブリッドランプリフレク
ター１ｂは従来の回転放物面のランプリフレクター１０
１ｂ（図９（ａ））に成形されており、また第２エリア
のハイブリッドランプ前面レンズ１ｃもランプ前面ガラ
ス１０１ｃ（図９（ａ））の形状に設計されている。し
たがって、この第２エリアでは、ランプ光源１ａのアー
ク中心から発した光線群を回転放物面のランプリフレク
ター１０１ｂで光軸Ｚと平行に反射し、第２エリアのハ
イブリッドランプ前面レンズ１ｃではほとんど屈折させ
ない設計になっている。
【００３９】このように、従来のランプリフレクター１
０１ｂの回転放物面と、既出発明によるランプリフレク
ター２０１ｂの非球面形状とからハイブリッドランプリ
フレクター１ｂを構成し、このハイブリッドランプリフ
レクター１ｂの形状に合わせてハイブリッドランプ前面
レンズ１ｃの形状を決定している点がランプ１の特徴で
ある。このハイブリッド設計により、従来の課題で説明
した光軸Ｚ側から外側への光線押し出しによる損失を取
り除く効果と、図１（ｂ）の角型フライアイレンズ２Ｂ
の焦点における光源像縮小効果とを両立することがで
き、図１（ｂ）の漏れ光量Ｌを減少しつつ、不図示の偏
光変換素子への集光効率を向上することができる。
０１ｂの回転放物面と、既出発明によるランプリフレク
ター２０１ｂの非球面形状とからハイブリッドランプリ
フレクター１ｂを構成し、このハイブリッドランプリフ
レクター１ｂの形状に合わせてハイブリッドランプ前面
レンズ１ｃの形状を決定している点がランプ１の特徴で
ある。このハイブリッド設計により、従来の課題で説明
した光軸Ｚ側から外側への光線押し出しによる損失を取
り除く効果と、図１（ｂ）の角型フライアイレンズ２Ｂ
の焦点における光源像縮小効果とを両立することがで
き、図１（ｂ）の漏れ光量Ｌを減少しつつ、不図示の偏
光変換素子への集光効率を向上することができる。
【００４０】図２はこの発明の実施の形態１によるラン
プの光源像の広がりを示す図である。この図２から分か
るように、設計境界線より光軸Ｚ側の第１エリアでは、
回転非球面のランプリフレクター２０１ｂ，ランプ前面
非球面レンズ２０１ｃの働きによって光源像が一定の大
きさになっている。一方、設計境界線より外側の第２エ
リアでは、回転放物面のランプリフレクター１０１ｂ，
ランプ前面ガラス１０１ｃの働きによって、光源像の大
きさが同様に小さくなっていることが分かる。
プの光源像の広がりを示す図である。この図２から分か
るように、設計境界線より光軸Ｚ側の第１エリアでは、
回転非球面のランプリフレクター２０１ｂ，ランプ前面
非球面レンズ２０１ｃの働きによって光源像が一定の大
きさになっている。一方、設計境界線より外側の第２エ
リアでは、回転放物面のランプリフレクター１０１ｂ，
ランプ前面ガラス１０１ｃの働きによって、光源像の大
きさが同様に小さくなっていることが分かる。
【００４１】以上の説明では、簡単のために角型フライ
アイレンズ２Ｂの垂直方向有効長Ｘ−Ｘ’に設計境界線
を設定するようにした。ただし、限られた第１エリアの
みでパワーを一定化するこの発明のランプ１は、ランプ
の有効エリア全面を用いてパワーを一定化する既出発明
と比較すると、その光源像が大きくなる性質があるの
で、実際に最適な設計をするためには、光線押し出しに
よる損失と光源像拡大による損失との和が最小となるよ
うに考慮して、設計境界線までの所定の距離を設定する
ことになる。
アイレンズ２Ｂの垂直方向有効長Ｘ−Ｘ’に設計境界線
を設定するようにした。ただし、限られた第１エリアの
みでパワーを一定化するこの発明のランプ１は、ランプ
の有効エリア全面を用いてパワーを一定化する既出発明
と比較すると、その光源像が大きくなる性質があるの
で、実際に最適な設計をするためには、光線押し出しに
よる損失と光源像拡大による損失との和が最小となるよ
うに考慮して、設計境界線までの所定の距離を設定する
ことになる。
【００４２】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、設計境界線よりも外側を回転放物面のランプリフレ
クター１０１ｂに成形するとともに、設計境界線よりも
光軸Ｚ側を回転非球面のランプリフレクター２０１ｂに
成形したハイブリッドランプリフレクター１ｂと、ラン
プ光源１ａのアーク中心から発してハイブリッドランプ
リフレクター１ｂで反射した光線群を光軸Ｚと平行に出
射するハイブリッドランプ前面レンズ１ｃとを備えるよ
うにしたので、角型フライアイレンズ２Ｂに適用した際
の漏れ光量Ｌを減少することができるようになり、光利
用効率を改善できるという効果が得られる。
ば、設計境界線よりも外側を回転放物面のランプリフレ
クター１０１ｂに成形するとともに、設計境界線よりも
光軸Ｚ側を回転非球面のランプリフレクター２０１ｂに
成形したハイブリッドランプリフレクター１ｂと、ラン
プ光源１ａのアーク中心から発してハイブリッドランプ
リフレクター１ｂで反射した光線群を光軸Ｚと平行に出
射するハイブリッドランプ前面レンズ１ｃとを備えるよ
うにしたので、角型フライアイレンズ２Ｂに適用した際
の漏れ光量Ｌを減少することができるようになり、光利
用効率を改善できるという効果が得られる。
【００４３】なお、設計境界線を境として、放物面形状
と非球面形状とを設けるようにすればハイブリッドラン
プリフレクター１ｂやハイブリッドランプ前面レンズ１
ｃの設計を簡単にすることができるが、これとは別に、
設計境界線を中心にして回転非球面形状から回転放物面
形状へ反射面を連続的に変化させるようにしても良い。
このようにすることで、設計境界線近傍の反射特性を滑
らかにすることができ、光学性能を向上することができ
る。
と非球面形状とを設けるようにすればハイブリッドラン
プリフレクター１ｂやハイブリッドランプ前面レンズ１
ｃの設計を簡単にすることができるが、これとは別に、
設計境界線を中心にして回転非球面形状から回転放物面
形状へ反射面を連続的に変化させるようにしても良い。
このようにすることで、設計境界線近傍の反射特性を滑
らかにすることができ、光学性能を向上することができ
る。
【００４４】また、設計境界線よりも外側の少なくとも
一部（漏れ光量Ｌを反射する部分）をハイブリッドラン
プリフレクター１ｂから切り取るようにしても良い。こ
のようにすることでランプ１を小型化することができる
ようになる。この際にランプ１から角型フライアイレン
ズ２Ｂへ入射する光量には大きな差が生じないので、特
に問題にならない。
一部（漏れ光量Ｌを反射する部分）をハイブリッドラン
プリフレクター１ｂから切り取るようにしても良い。こ
のようにすることでランプ１を小型化することができる
ようになる。この際にランプ１から角型フライアイレン
ズ２Ｂへ入射する光量には大きな差が生じないので、特
に問題にならない。
【００４５】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による画像表示装置の光学系構成を示す図である。
図１，図２と同一符号は相当する構成である。
態２による画像表示装置の光学系構成を示す図である。
図１，図２と同一符号は相当する構成である。
【００４６】図３において、２は第１フライアイレンズ
（レンズアレイ）、３は偏光変換素子、４は第２フライ
アイレンズ（照明光学系）、５は第１フィールドレンズ
（照明光学系）、６はミラー（照明光学系）、７は第２
フィールドレンズ（照明光学系）、８は第１ダイクロイ
ックミラー（照明光学系）、９はミラー（照明光学
系）、１０は第２ダイクロイックミラー（照明光学
系）、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂはそれぞれコリメーター
レンズ（照明光学系）、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂはそれ
ぞれ赤、緑、青色用液晶パネル、１３は第１リレーレン
ズ（照明光学系）、１４はミラー（照明光学系）、１５
は第２リレーレンズ（照明光学系）、１６はミラー（照
明光学系）、１７はダイクロイックプリズム、１８は投
射レンズ（投射光学系）である。
（レンズアレイ）、３は偏光変換素子、４は第２フライ
アイレンズ（照明光学系）、５は第１フィールドレンズ
（照明光学系）、６はミラー（照明光学系）、７は第２
フィールドレンズ（照明光学系）、８は第１ダイクロイ
ックミラー（照明光学系）、９はミラー（照明光学
系）、１０は第２ダイクロイックミラー（照明光学
系）、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂはそれぞれコリメーター
レンズ（照明光学系）、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂはそれ
ぞれ赤、緑、青色用液晶パネル、１３は第１リレーレン
ズ（照明光学系）、１４はミラー（照明光学系）、１５
は第２リレーレンズ（照明光学系）、１６はミラー（照
明光学系）、１７はダイクロイックプリズム、１８は投
射レンズ（投射光学系）である。
【００４７】次に動作について説明する。ランプ光源１
ａから発せられた光は、実施の形態１で示したハイブリ
ッドランプリフレクター１ｂによって反射され平行光束
となり、ハイブリッドランプ前方ガラス１ｃを透過して
ランプ１の前方に出射する。
ａから発せられた光は、実施の形態１で示したハイブリ
ッドランプリフレクター１ｂによって反射され平行光束
となり、ハイブリッドランプ前方ガラス１ｃを透過して
ランプ１の前方に出射する。
【００４８】ランプ（偏光変換光学系）１からの平行光
束は第１フライアイレンズ（偏光変換光学系）２に入射
して複数の光束に分割され、それぞれ偏光変換素子（偏
光変換光学系）３上に焦点を結ぶ。偏光変換素子３を透
過した光は偏光が揃えられ、直後に設置された第２フラ
イアイレンズ４を透過する。第２フライアイレンズ４は
第１フライアイレンズ２面と各色液晶パネル１２Ｒ，１
２Ｇ，１２Ｂ面とを光学的に共役な関係にする働きを持
つ。
束は第１フライアイレンズ（偏光変換光学系）２に入射
して複数の光束に分割され、それぞれ偏光変換素子（偏
光変換光学系）３上に焦点を結ぶ。偏光変換素子３を透
過した光は偏光が揃えられ、直後に設置された第２フラ
イアイレンズ４を透過する。第２フライアイレンズ４は
第１フライアイレンズ２面と各色液晶パネル１２Ｒ，１
２Ｇ，１２Ｂ面とを光学的に共役な関係にする働きを持
つ。
【００４９】第２フライアイレンズ４を出た光は、第１
フィールドレンズ５を透過し、ミラー６によって向きを
直角に変え、第２フィールドレンズ７を透過する。第２
フィールドレンズ７は、第１フライアイレンズ２で分割
された光束を各色液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ面
上に重ね合わせる働きを持ち、これにより画面照度の均
一性を得ることができる。
フィールドレンズ５を透過し、ミラー６によって向きを
直角に変え、第２フィールドレンズ７を透過する。第２
フィールドレンズ７は、第１フライアイレンズ２で分割
された光束を各色液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ面
上に重ね合わせる働きを持ち、これにより画面照度の均
一性を得ることができる。
【００５０】第１ダイクロイックミラー８に到達した光
は波長毎に分離され、赤色光は透過してミラー９へ、青
色光および緑色光は反射して第２ダイクロイックミラー
１０に進む。ミラー９で反射した赤色光はコリメーター
レンズ１１Ｒにより光線角度を補正され、赤色用液晶パ
ネル１２Ｒを照明する。
は波長毎に分離され、赤色光は透過してミラー９へ、青
色光および緑色光は反射して第２ダイクロイックミラー
１０に進む。ミラー９で反射した赤色光はコリメーター
レンズ１１Ｒにより光線角度を補正され、赤色用液晶パ
ネル１２Ｒを照明する。
【００５１】一方、緑色光は第２ダイクロイックミラー
１０で反射し、コリメーターレンズ１１Ｇにより光線角
度を補正され、緑色用液晶パネル１２Ｇを照明する。青
色光は第２ダイクロイックミラー１０を透過し、第１リ
レーレンズ１３，ミラー１４，第２リレーレンズ１５，
ミラー１６を介してコリメーターレンズ１１Ｂへ入射
し、コリメーターレンズ１１Ｂにより光線角度を補正さ
れた後、青色用液晶パネル１２Ｂを照明する。
１０で反射し、コリメーターレンズ１１Ｇにより光線角
度を補正され、緑色用液晶パネル１２Ｇを照明する。青
色光は第２ダイクロイックミラー１０を透過し、第１リ
レーレンズ１３，ミラー１４，第２リレーレンズ１５，
ミラー１６を介してコリメーターレンズ１１Ｂへ入射
し、コリメーターレンズ１１Ｂにより光線角度を補正さ
れた後、青色用液晶パネル１２Ｂを照明する。
【００５２】各色液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ
は、各色用の画像信号に応じて透過する光を変調する。
各液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂをそれぞれ透過し
た画像光はダイクロイックプリズム１７に集められる。
ダイクロイックプリズム１７のダイクロイック面１７Ｒ
は赤色光を反射し、緑、青色光を透過させる。ダイクロ
イック面１７Ｂは青色光を反射し、赤、緑色光を透過す
る。
は、各色用の画像信号に応じて透過する光を変調する。
各液晶パネル１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂをそれぞれ透過し
た画像光はダイクロイックプリズム１７に集められる。
ダイクロイックプリズム１７のダイクロイック面１７Ｒ
は赤色光を反射し、緑、青色光を透過させる。ダイクロ
イック面１７Ｂは青色光を反射し、赤、緑色光を透過す
る。
【００５３】ダイクロイックプリズム１７のこの働きに
より、各色の画像は一つに合成され、フルカラーの画像
となって投射レンズ１８に向う。各液晶パネル１２Ｒ，
１２Ｇ，１２Ｂと不図示のスクリーン面とは投射レンズ
１８によって共役関係になっているので、各液晶パネル
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ面の画像は不図示のスクリーン
上に拡大投影される。
より、各色の画像は一つに合成され、フルカラーの画像
となって投射レンズ１８に向う。各液晶パネル１２Ｒ，
１２Ｇ，１２Ｂと不図示のスクリーン面とは投射レンズ
１８によって共役関係になっているので、各液晶パネル
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ面の画像は不図示のスクリーン
上に拡大投影される。
【００５４】図３の偏光変換光学系や画像表示装置で
は、この発明のランプ１を従来のランプ１０１と置き換
える形で使用されている。第１フライアイレンズ２が図
１（ｂ）の角型フライアイレンズ２Ｂである場合にラン
プ１は有効であり、偏光変換素子３におけるケラレを少
なくして光透過効率を改善できるようになり、スクリー
ン上の光量を増大できる。
は、この発明のランプ１を従来のランプ１０１と置き換
える形で使用されている。第１フライアイレンズ２が図
１（ｂ）の角型フライアイレンズ２Ｂである場合にラン
プ１は有効であり、偏光変換素子３におけるケラレを少
なくして光透過効率を改善できるようになり、スクリー
ン上の光量を増大できる。
【００５５】なお、図３の画像表示装置の構成は特に限
定されるものではなく、例えば偏光変換光学系、少なく
とも１以上の液晶パネル、投射レンズおよびスクリーン
から構成しても良いし、偏光変換せずにランプ１から出
射した光を照明光学系を介して液晶パネルへ照射するよ
うにしても良い。付け加えて、照明光学系の構成も図３
の場合に限定されるものではなく、必要に応じて変更で
きる。
定されるものではなく、例えば偏光変換光学系、少なく
とも１以上の液晶パネル、投射レンズおよびスクリーン
から構成しても良いし、偏光変換せずにランプ１から出
射した光を照明光学系を介して液晶パネルへ照射するよ
うにしても良い。付け加えて、照明光学系の構成も図３
の場合に限定されるものではなく、必要に応じて変更で
きる。
【００５６】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、ランプ１と、複数のレンズが角型形状にアレイ化さ
れ、ランプ１からの光を複数のレンズの焦点にそれぞれ
集光する角型の第１フライアイレンズ２Ｂと、複数の偏
光ビームスプリッターがアレイ化され、複数のレンズの
焦点付近に設置されて、第１フライアイレンズ２Ｂから
の光の直交するＰ，Ｓ偏光成分を複数の偏光ビームスプ
リッターを介して一致させる偏光変換素子３とを備える
ようにしたので、偏光変換光学系の光利用効率を改善で
きるという効果が得られる。
ば、ランプ１と、複数のレンズが角型形状にアレイ化さ
れ、ランプ１からの光を複数のレンズの焦点にそれぞれ
集光する角型の第１フライアイレンズ２Ｂと、複数の偏
光ビームスプリッターがアレイ化され、複数のレンズの
焦点付近に設置されて、第１フライアイレンズ２Ｂから
の光の直交するＰ，Ｓ偏光成分を複数の偏光ビームスプ
リッターを介して一致させる偏光変換素子３とを備える
ようにしたので、偏光変換光学系の光利用効率を改善で
きるという効果が得られる。
【００５７】また、この実施の形態２によれば、ランプ
１，角型の第１フライアイレンズ２Ｂおよび偏光変換素
子３を使った偏光変換光学系またはランプ１と、この偏
光変換光学系またはランプ１からの光を照明光学系を介
して受光し、画像信号に応じて光を変調する少なくとも
１以上の液晶パネルと、液晶パネルで変調された光を受
光して画像を表示するスクリーンと、液晶パネルで変調
された光をスクリーンへ投射する投射レンズとを備える
ようにしたので、スクリーン上の光量を増大できるとい
う効果が得られる。
１，角型の第１フライアイレンズ２Ｂおよび偏光変換素
子３を使った偏光変換光学系またはランプ１と、この偏
光変換光学系またはランプ１からの光を照明光学系を介
して受光し、画像信号に応じて光を変調する少なくとも
１以上の液晶パネルと、液晶パネルで変調された光を受
光して画像を表示するスクリーンと、液晶パネルで変調
された光をスクリーンへ投射する投射レンズとを備える
ようにしたので、スクリーン上の光量を増大できるとい
う効果が得られる。
【００５８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光軸
から所定の距離にある設計境界線よりも光軸側の少なく
とも一部が光線群の断面積を広げて反射する回転非球面
形状にランプリフレクターが成形されるとともに、設計
境界線よりも外側の少なくとも一部が光線群を光軸と平
行に反射する回転放物面形状にランプリフレクターが成
形され、回転非球面形状および回転放物面形状でそれぞ
れ反射した光線群をランプ前面ガラスが光軸と平行に出
射するようにしたので、角型フライアイレンズに適用し
た際に漏れ光量を減少することができるようになり、光
利用効率を改善することができるという効果が得られ
る。
から所定の距離にある設計境界線よりも光軸側の少なく
とも一部が光線群の断面積を広げて反射する回転非球面
形状にランプリフレクターが成形されるとともに、設計
境界線よりも外側の少なくとも一部が光線群を光軸と平
行に反射する回転放物面形状にランプリフレクターが成
形され、回転非球面形状および回転放物面形状でそれぞ
れ反射した光線群をランプ前面ガラスが光軸と平行に出
射するようにしたので、角型フライアイレンズに適用し
た際に漏れ光量を減少することができるようになり、光
利用効率を改善することができるという効果が得られ
る。
【００５９】この発明によれば、設計境界線を中心とし
て光軸側から外側に向って、ランプリフレクターが回転
非球面形状から回転放物面形状へ連続的に変化するよう
にしたので、設計境界線近傍の反射特性を滑らかにする
ことができ、光学性能を向上することができるという効
果が得られる。
て光軸側から外側に向って、ランプリフレクターが回転
非球面形状から回転放物面形状へ連続的に変化するよう
にしたので、設計境界線近傍の反射特性を滑らかにする
ことができ、光学性能を向上することができるという効
果が得られる。
【００６０】この発明によれば、設計境界線よりも光軸
側のランプリフレクターが全て回転非球面形状に成形さ
れ、境界線よりも光軸側のランプリフレクターが全て回
転放物面形状に成形されるようにしたので、ランプの設
計を簡単に行なうことができるという効果が得られる。
側のランプリフレクターが全て回転非球面形状に成形さ
れ、境界線よりも光軸側のランプリフレクターが全て回
転放物面形状に成形されるようにしたので、ランプの設
計を簡単に行なうことができるという効果が得られる。
【００６１】この発明によれば、設計境界線よりも外側
の少なくとも一部がランプリフレクターから切り取られ
るようにしたので、ランプを小型化することができると
いう効果が得られる。
の少なくとも一部がランプリフレクターから切り取られ
るようにしたので、ランプを小型化することができると
いう効果が得られる。
【００６２】この発明によれば、請求項１から請求項４
のうちのいずれか１項記載のランプと、複数のレンズが
角型形状にアレイ化され、ランプからの光を複数のレン
ズの焦点にそれぞれ集光する角型レンズアレイと、複数
の偏光ビームスプリッターがアレイ化され、複数のレン
ズの焦点付近に設置されて、角型レンズアレイからの光
の直交する２つの偏光成分を複数の偏光ビームスプリッ
ターを介して一致させる偏光変換素子とを備えるように
したので、光利用効率を改善した偏光変換光学系を提供
できるという効果が得られる。
のうちのいずれか１項記載のランプと、複数のレンズが
角型形状にアレイ化され、ランプからの光を複数のレン
ズの焦点にそれぞれ集光する角型レンズアレイと、複数
の偏光ビームスプリッターがアレイ化され、複数のレン
ズの焦点付近に設置されて、角型レンズアレイからの光
の直交する２つの偏光成分を複数の偏光ビームスプリッ
ターを介して一致させる偏光変換素子とを備えるように
したので、光利用効率を改善した偏光変換光学系を提供
できるという効果が得られる。
【００６３】この発明によれば、請求項１から請求項４
のうちのいずれか１項記載のランプまたは請求項５記載
の偏光変換光学系と、画像信号に応じて光を変調する少
なくとも１以上の液晶パネルと、ランプまたは偏光変換
光学系から出射した光を液晶パネル上に均一に照射する
照明光学系と、液晶パネルで変調された光を受光して画
像を表示するスクリーンと、液晶パネルで変調された光
をスクリーンへ投射する投射光学系とを備えるようにし
たので、スクリーン上の光量を増加した画像表示装置を
提供できるという効果が得られる。
のうちのいずれか１項記載のランプまたは請求項５記載
の偏光変換光学系と、画像信号に応じて光を変調する少
なくとも１以上の液晶パネルと、ランプまたは偏光変換
光学系から出射した光を液晶パネル上に均一に照射する
照明光学系と、液晶パネルで変調された光を受光して画
像を表示するスクリーンと、液晶パネルで変調された光
をスクリーンへ投射する投射光学系とを備えるようにし
たので、スクリーン上の光量を増加した画像表示装置を
提供できるという効果が得られる。
【図１】 この発明の実施の形態１によるランプの構成
を示す図である。
を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１によるランプの光源
像の広がりを示す図である。
像の広がりを示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による画像表示装置
の光学系構成を示す図である。
の光学系構成を示す図である。
【図４】 従来の偏光変換光学系の構成を示す図であ
る。
る。
【図５】 偏光変換素子の働きを説明するための図であ
る。
る。
【図６】 液晶を用いた従来の画像表示装置の典型的な
光学系構成を示す図である。
光学系構成を示す図である。
【図７】 ランプに用いられているランプ光源の輝度分
布を示す図である。
布を示す図である。
【図８】 アークの中心点および両端点から発せられた
光がレンズアレイによってどこに集光するかを追跡した
図である。
光がレンズアレイによってどこに集光するかを追跡した
図である。
【図９】 従来のランプの特徴とこの既出発明のランプ
の特徴とを簡単に比較するための図である。
の特徴とを簡単に比較するための図である。
【図１０】 既出発明によるランプの光源像の広がりを
示す図である。
示す図である。
【図１１】 既出発明によるランプをフライアイレンズ
に適用した場合を示す図である。
に適用した場合を示す図である。
【図１２】 既出発明によるランプを角型フライアイレ
ンズに適用した場合を示す図である。
ンズに適用した場合を示す図である。
１ ランプ、１ａ ランプ光源、１ｂ ハイブリッドラ
ンプリフレクター、１ｃ ハイブリッドランプ前面レン
ズ、２ 第１フライアイレンズ（レンズアレイ）、２Ｂ
角型フライアイレンズ、３ 偏光変換素子、４ 第２
フライアイレンズ（照明光学系）、５ 第１フィールド
レンズ（照明光学系）、６ ミラー（照明光学系）、７
第２フィールドレンズ（照明光学系）、８ 第１ダイ
クロイックミラー（照明光学系）、９ ミラー（照明光
学系）、１０ 第２ダイクロイックミラー（照明光学
系）、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ コリメーターレンズ
（照明光学系）、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ 液晶パネ
ル、１３ 第１リレーレンズ（照明光学系）、１４ ミ
ラー（照明光学系）、１５ 第２リレーレンズ（照明光
学系）、１６ ミラー（照明光学系）、１７ ダイクロ
イックプリズム、１７Ｒ，１７Ｂ ダイクロック面、１
８ 投射レンズ（投射光学系）、Ｚ 光軸。
ンプリフレクター、１ｃ ハイブリッドランプ前面レン
ズ、２ 第１フライアイレンズ（レンズアレイ）、２Ｂ
角型フライアイレンズ、３ 偏光変換素子、４ 第２
フライアイレンズ（照明光学系）、５ 第１フィールド
レンズ（照明光学系）、６ ミラー（照明光学系）、７
第２フィールドレンズ（照明光学系）、８ 第１ダイ
クロイックミラー（照明光学系）、９ ミラー（照明光
学系）、１０ 第２ダイクロイックミラー（照明光学
系）、１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ コリメーターレンズ
（照明光学系）、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ 液晶パネ
ル、１３ 第１リレーレンズ（照明光学系）、１４ ミ
ラー（照明光学系）、１５ 第２リレーレンズ（照明光
学系）、１６ ミラー（照明光学系）、１７ ダイクロ
イックプリズム、１７Ｒ，１７Ｂ ダイクロック面、１
８ 投射レンズ（投射光学系）、Ｚ 光軸。
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｇ０２Ｆ 1/1335 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ
1/13357 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｒ
Ｇ０３Ｂ 21/00
(72)発明者 佐藤 徹雄
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
菱電機株式会社内
(72)発明者 後藤 令幸
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
菱電機株式会社内
(72)発明者 寺本 浩平
東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三
菱電機株式会社内
Ｆターム(参考） 2H088 EA12 HA13 HA16 HA18 HA20
HA24 HA28 MA20
2H091 FA05X FA10X FA11X FA11Z
FA14Z FA26X FA41Z MA07
2H099 AA12 BA09 CA02 CA11 DA05
3K042 AA01 BB03 BC01 BC09 BE08
Claims (6)
- 【請求項１】 アークから光を発するランプ光源と、光
軸を中心にした回転形状に成形され、上記光軸上に設け
られた上記ランプ光源からの光を反射するランプリフレ
クターと、上記ランプリフレクターで反射した光を透過
するランプ前面ガラスとを備えたランプにおいて、 上記ランプリフレクターは、上記光軸から所定の距離に
ある設計境界線よりも上記光軸側の少なくとも一部が光
線群の断面積を広げて反射する回転非球面形状に成形さ
れるとともに、上記設計境界線よりも外側の少なくとも
一部が上記光線群を上記光軸と平行に反射する回転放物
面形状に成形され、 上記ランプ前面ガラスは、上記回転非球面形状および上
記回転放物面形状でそれぞれ反射した上記光線群を上記
光軸と平行に出射することを特徴とするランプ。 - 【請求項２】 ランプリフレクターは、設計境界線を中
心として光軸側から外側に向って、回転非球面形状から
回転放物面形状へ連続的に変化することを特徴とする請
求項１記載のランプ。 - 【請求項３】 ランプリフレクターは、設計境界線より
も光軸側が全て回転非球面形状に成形され、上記境界線
よりも光軸側が全て回転放物面形状に全て成形されるこ
とを特徴とする請求項１記載のランプ。 - 【請求項４】 ランプリフレクターは、設計境界線より
も外側の少なくとも一部が切り取られることを特徴とす
る請求項１記載のランプ。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちのいずれか
１項記載のランプと、 複数のレンズが角型形状にアレイ化され、上記ランプか
らの光を上記複数のレンズの焦点にそれぞれ集光する角
型レンズアレイと、 複数の偏光ビームスプリッターがアレイ化され、上記複
数のレンズの焦点付近に設置されて、上記角型レンズア
レイからの光の直交する２つの偏光成分を上記複数の偏
光ビームスプリッターを介して一致させる偏光変換素子
とを備えることを特徴とする偏光変換光学系。 - 【請求項６】 請求項１から請求項４のうちのいずれか
１項記載のランプまたは請求項５記載の偏光変換光学系
と、 画像信号に応じて光を変調する少なくとも１以上の液晶
パネルと、 上記ランプまたは上記偏光変換光学系から出射した光を
上記液晶パネル上に均一に照射する照明光学系と、 上記液晶パネルで変調された光を受光して画像を表示す
るスクリーンと、 上記液晶パネルで変調された光を上記スクリーンへ投射
する投射光学系とを備えることを特徴とする画像表示装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001230226A JP2003043580A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | ランプ、偏光変換光学系および画像表示装置 |
| US10/755,352 US20040252512A1 (en) | 2001-07-30 | 2004-01-13 | Lamp polarization converting optical system, and image display system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001230226A JP2003043580A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | ランプ、偏光変換光学系および画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003043580A true JP2003043580A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=19062467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001230226A Pending JP2003043580A (ja) | 2001-07-30 | 2001-07-30 | ランプ、偏光変換光学系および画像表示装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20040252512A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003043580A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1671482A2 (en) * | 2003-10-01 | 2006-06-21 | Infocus Corporation | Illumination systems employing corrective optics for use in reduced tendue color video projection systems |
| AU2004203820B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-10-05 | Kumho Tire Co., Inc. | Die set of molding extruder for tire with slanted conductive ring |
| JP2010281893A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Seiko Epson Corp | 光源装置、照明系、プロジェクター |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DK3339722T5 (da) * | 2016-12-20 | 2019-10-28 | Obelux Oy | Obstruktionsilluminator, obstruktionsilluminatoranordning og installationsfremgangsmåde |
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| NL8105535A (nl) * | 1981-12-09 | 1983-07-01 | Philips Nv | Reflektor. |
| EP0341638B1 (en) * | 1988-05-09 | 1994-08-03 | Ichikoh Industries Limited | Automotive lamp assembly |
| US4984140A (en) * | 1989-07-19 | 1991-01-08 | Ellion M Edmund | Hand held flashlight with selective beam and enhanced apparent brightness |
| DE69207362T2 (de) * | 1991-10-21 | 1996-06-13 | Canon Kk | Beleuchtungsgerät und damit versehener Projektor |
| US5605390A (en) * | 1996-01-25 | 1997-02-25 | Sarif, Inc. | Optical projector |
| JP3473335B2 (ja) * | 1996-08-19 | 2003-12-02 | セイコーエプソン株式会社 | 投写型表示装置 |
| JP3847927B2 (ja) * | 1997-11-18 | 2006-11-22 | キヤノン株式会社 | 発光管及びそれを用いた光源装置 |
| US6186629B1 (en) * | 1997-12-22 | 2001-02-13 | Sony Corporation | Optical device and display apparatus |
| JP3663928B2 (ja) * | 1998-02-26 | 2005-06-22 | セイコーエプソン株式会社 | 光源ランプユニットおよび投写型表示装置 |
| US6464375B2 (en) * | 1998-03-12 | 2002-10-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lens element and illumination optical apparatus and projection display apparatus |
| JP4355381B2 (ja) * | 1998-10-29 | 2009-10-28 | キヤノン株式会社 | 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置 |
| JP3635979B2 (ja) * | 1999-04-09 | 2005-04-06 | セイコーエプソン株式会社 | 照明光学系および投写型表示装置 |
| JP2001201623A (ja) * | 2000-01-20 | 2001-07-27 | Fujitsu General Ltd | 照明光源装置 |
| JP3439435B2 (ja) * | 2000-08-10 | 2003-08-25 | エヌイーシーマイクロ波管株式会社 | 光源装置、照明装置および投写型表示装置 |
-
2001
- 2001-07-30 JP JP2001230226A patent/JP2003043580A/ja active Pending
-
2004
- 2004-01-13 US US10/755,352 patent/US20040252512A1/en not_active Abandoned
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1671482A2 (en) * | 2003-10-01 | 2006-06-21 | Infocus Corporation | Illumination systems employing corrective optics for use in reduced tendue color video projection systems |
| JP2007507755A (ja) * | 2003-10-01 | 2007-03-29 | インフォーカス コーポレイション | ｅｔｅｎｄｕｅを小さく抑えたカラービデオ投写装置に使用する、補正光学系を利用した照明装置 |
| AU2004203820B2 (en) * | 2003-11-04 | 2006-10-05 | Kumho Tire Co., Inc. | Die set of molding extruder for tire with slanted conductive ring |
| JP2010281893A (ja) * | 2009-06-02 | 2010-12-16 | Seiko Epson Corp | 光源装置、照明系、プロジェクター |
| US8506128B2 (en) | 2009-06-02 | 2013-08-13 | Seiko Epson Corporation | Light source device, illumination system, and projector |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040252512A1 (en) | 2004-12-16 |
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