JP2003227906A - コリメーティングレンズ、コリメーティングシステム及びこれを用いた画像表示装置 - Google Patents

コリメーティングレンズ、コリメーティングシステム及びこれを用いた画像表示装置

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JP2003227906A
JP2003227906A JP2002362994A JP2002362994A JP2003227906A JP 2003227906 A JP2003227906 A JP 2003227906A JP 2002362994 A JP2002362994 A JP 2002362994A JP 2002362994 A JP2002362994 A JP 2002362994A JP 2003227906 A JP2003227906 A JP 2003227906A
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collimating
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emission angle
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Ju-Seong Hwang
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Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 指向性を有する光源から出射された光を高効
率に集光させるコリメーティングレンズ、コリメーティ
ングシステム及びこれを用いた投射型画像表示装置を提
供する。 【解決手段】 少なくとも一つ以上の主発光角Ωｎで相
対的に大きい強度で発光する発光角分布を有する光源
と、前記主発光角Ωｎに対応するプリズム角αｎに傾い
た出射面を有する少なくとも一つ以上のプリズム部が形
成されたコリメーティングレンズとを含むことを特徴と
する。これによって、光源から放射された光をそれぞれ
の主発光角に対応するプリズム角を有するプリズム部に
よりコリメートさせることにより集光効率が高められ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は指向性を有する光源
から出射された光を投射光学系に高効率に集光させるコ
リメーティングレンズ、コリメーティングシステム及び
これを用いた投射型画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的に発光ダイオード（以下、ＬＥＤ
とする）は、図１に示すように、発光部であるチップ１
００と、そのチップ１００を支持しつつ広角に発散する
光を反射させて集める反射面１０３ａを有したダイ１０
３と、前記反射面１０３ａを介して反射された光を再び
集めるために曲面からなるドーム１０５とを含んで構成
される。
【０００３】前記ダイ１０３とドーム１０５とは投射型
画像表示装置の投射光学系（図示せず）の入射瞳に光線
を集光させて光効率を向上させる１次光学系を構成す
る。しかし、前記１次光学系により光線が収束されても
前記チップ１００から放出された光線の発光角があまり
大きいために完全に投射光学系の入射瞳に集光し難い。
一層具体的に説明すれば、ＬＥＤにはＡＳ（Ａｂｓｏｒ
ｂｉｎｇ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）型ＬＥＤ、ＴＳ（Ｔｒ
ａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）型ＬＥＤ、
ハイパワーＬＥＤ、ＴＩＰ（Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ Ｉｎ
ｖｅｒｔｅｄ Ｐｙｒａｍｉｄ）型ＬＥＤなどがある
が、このうち、特にＴＩＰ型ＬＥＤが光効率が高くて投
射型画像表示装置の光源に多用される。このＴＩＰ型Ｌ
ＥＤの発光角度変位に対する光度分布を示したグラフが
図２に示されている。このグラフに示されたＬＥＤの発
光角範囲は１２０゜程度であり、ほぼ±３８゜で最大光
度を有する光が放射される。ここで、実線で示したのは
典型的な上限を、点線で示したのは典型的な下限をそれ
ぞれ意味する。かようにＬＥＤの発光角範囲が非常に大
きいために、１次光学系だけでは高効率の集光効率を得
られない。
【０００４】従って、図１に示されたように１次光学系
により集光された光を再び２次的に集光させるための２
次光学系１０８を備えるのであるが、従来には２次光学
系に両面凸レンズ（図３Ａ）、一面凹レンズ（図３
Ｂ）、非球面両面凸レンズ（図３Ｃ）、非球面一面凹レ
ンズ（図３Ｄ）などのようなコリメーティングレンズが
使われる。
【０００５】例えば、両面凸レンズを２次光学系に使用
する場合、集光作用を見れば次の通りである。図４Ａに
示されたようにＰ１地点の光線をコリメートさせればＰ
２地点の光線が急激に屈折して光軸に向けて折られる。
反対に、図４Ｂに示されたようにＰ２地点の光線をコリ
メートさせればＰ１地点の光線は弱く屈折されて発散す
る。以上のように前記両面凸レンズ１０８の瞳の外郭周
辺では屈折程度が急に上がり、瞳の中心では屈折が緩慢
に起きて屈折力が相異なる。従って、従来のコリメーテ
ィングレンズ構造では瞳全体に入ったあらゆる光線をコ
リメートさせて投射光学系の入射瞳に集光させることが
不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の問題点
を解決するためになされたものであり、指向性を有する
光源から放射された光線のうち相対的に光度が高く分布
される主発光角を有する光線を高効率に集光させるコリ
メーティングレンズ、コリメーティングシステム及びこ
れを用いた画像表示装置を提供するところにその目的が
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の望ましい実施例によるコリメーティング
レンズは、少なくとも一つ以上の主発光角Ωｎで相対的
に大きい強度で発光する発光角分布を有する光源から出
射された光をコリメートさせるレンズであり、前記主発
光角Ωｎに対応するプリズム角αｎに傾いた出射面を有
する少なくとも一つ以上のプリズム部が備わったことを
特徴とする。
【０００８】前記の目的を達成するために、本発明の望
ましい実施例によるコリメーティングシステムは、少な
くとも一つ以上の主発光角Ωｎで相対的に大きい強度で
発光する発光角分布を有する光源と、前記主発光角Ωｎ
に対応するプリズム角αｎに傾いた出射面を有する少な
くとも一つ以上のプリズム部が形成されたコリメーティ
ングレンズとを含むことを特徴とする。
【０００９】前記プリズム部は、前記主発光角Ωｎに対
して前記プリズム角αｎが次の条件式を満足すべく形成
されたことを特徴とする。 ＜条件式＞
【数４】 （ｎは前記コリメーティングレンズの屈折率）
【００１０】前記少なくとも一つ以上のプリズム部が同
心円状に形成されたことを特徴とする。
【００１１】前記コリメーティングレンズが前記出射面
が連続的につながった多面レンズ状よりなることを特徴
とする。前記光源はＬＥＤまたはＬＤであることを特徴
とする。前記光源はアレイ構造より形成されたことを特
徴とする。
【００１２】前記目的を達成するために本発明の望まし
い実施例によるコリメーティングシステムは、少なくと
も一つ以上の主発光角Ωｎで相対的に大きい強度で発光
する発光角分布を有する光源と、前記少なくとも一つ以
上の主発光角Ωｎに対応する格子間隔を有する少なくと
も一つ以上の領域に分割された回折光学素子とを備えた
ことを特徴とする。
【００１３】前記の目的を達成するために、本発明の望
ましい実施例による画像表示装置は、少なくとも一つ以
上の主発光角Ωｎで相対的に大きい強度で発光する発光
角分布を有する光源と、前記主発光角Ωｎに対応するプ
リズム角αｎに傾いた出射面を有する少なくとも一つ以
上のプリズム部が形成されたコリメーティングレンズ
と、前記コリメーティングレンズを経由して平行にして
入射された光を波長により透過または反射させる光合成
ユニットと、前記光合成ユニットにより一方向に入射さ
れるビームを入力された画像信号により処理して画像を
形成するディスプレイ素子と、前記ディスプレイ素子に
より形成された画像をスクリーン側に拡大投射させる投
射レンズユニットとを含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明の望ましい実施例について詳しく説明する。
【００１５】図５を参照すれば、本発明の一実施例によ
るコリメーティングシステムは、指向性を有する光源１
と、この光源１から放射された光をコリメートさせるた
めのプリズム部を有するコリメーティングレンズ１８と
を備える。前記光源１は、他の発光角度に比べて相対的
に大きい光度分布を有する少なくとも一つ以上の主発光
角Ωｎを有する。このような特定の主発光角Ωｎが現れ
るように発光する特性を指向性という。例えば、前記光
源１はＬＥＤであり、光を放射するチップ１０と、この
チップ１０を支持するダイ１３と、前記チップ１０から
発散された光を集めるために曲面よりなるドーム１５と
を含んで構成される。
【００１６】前記コリメーティングレンズ１８は、前記
主発光角Ωｎに入射される入射光を高効率に集光させる
ためのプリズム部２０を有することを特徴とする。前記
プリズム部２０の設計条件を設定するために、図６にプ
リズム部の拡大図を示した。前記プリズム部２０は、光
が入射される入射面２２と、光が出射される出射面２４
とを有する。前記入射面２２は、前記コリメーティング
レンズ１８に光が入射される面と光学的に同じ面を示
す。ここで、Ωｎは前記光源１の主発光角を示すと同時
に前記コリメーティングレンズ１８への入射角をも示
す。
【００１７】一方、Ｉ１は前記入射面２２に対する入射
光線、Ｉ２は前記プリズム部２０を介して屈折された屈
折光線、Ｉ３は前記出射面２４に対する出射光線をそれ
ぞれ示す。そして、Ｃはコリメーティングシステムの光
軸を、Ｃ´は光軸Ｃに対して平行な線を、ＰＩは前記入
射面２２に対する法線を、ＰＩＩは前記出射面２４に対
する法線をそれぞれ示す。角βは前記入射面２２に対す
る屈折角を、角γは前記出射面２４に対する入射角を、
角δは出射面２４に対する屈折角をそれぞれ示す。ここ
で、角αｎは前記主発光角Ωｎに対応する前記プリズム
部２０のプリズム角を示すものであってαｎ＝（β＋
γ）の関係が成立する。前記プリズム部２０の屈折率を
ｎとすれば、スネル法則により次のような関係式が成立
する。 〔数式１〕
【数５】
【００１８】このような関係式を基礎に、主発光角Ωｎ
に入射した光線Ｉ１を光軸に対して平行にして送り出す
ためのプリズム角αｎを求めるならば次の通りである。
前記プリズム部２０を通過して行く光が平行光になるた
めには、δ＝αｎの関係が成立しなければならない。以
上の関係式を整理すれば次の通りである。 〔数式２〕
【数６】
【００１９】次に、前記数式１と２とから次の関係式を
導出できる。 〔数式３〕
【数７】
【００２０】そして、上の式においてｃｏｓβ＝（１−
ｓｉｎ２β）１／２として、数式１及び２の関係式を利
用して整理すれば次の通りである。 〔数式４〕
【数８】
【００２１】ここで、平行光の条件（αｎ＝δ）を前記
数式４に代入して整理すれば次の通りである。 〔数式５〕
【数９】
【００２２】前記数式５の両辺をｃｏｓαｎで割れば次
の通りである。 〔数式６〕
【数１０】
【００２３】そして、上の式を角αｎに対して整理すれ
ば次のような関係式が得られる。 〔数式７〕
【数１１】
【００２４】前記数式７より、屈折率ｎを有するプリズ
ム部２０に対して主発光角Ωｎで入射する光を光軸Ｃに
対して平行した光として出射させるためのプリズム角α
ｎが求められる。
【００２５】前記プリズム部２０を有するコリメーティ
ングレンズ１８は、光源が少なくとも一つ以上の特定角
に対して相対的に大きい光度を有する光線に発光される
時に有効である。例えば、図７はＬＥＤチップでの発光
角分布を示したものであり、１０°と３８°の発光角で
最も大きい光度を示す。このグラフにてポイントと点線
とで示されているのは実際に実験したデータを示したも
のであり、実線で示したのは、例えばＳｏｖｉｔｚｋｙ
−Ｇｏｌａｙ法を利用してデータを平滑化した結果を示
した。その結果、約１０°と３８°とで最も大きい強度
を有することが示された。このように、例えば主発光角
が１０°と３８°というような場合、これらの主発光角
に対応する光線をコリメートさせるプリズム角αｎを求
める。
【００２６】前記数式７にて主発光角Ωｎに１０°と３
８°とを代入してプリズム角αｎを求めれば、それぞれ
１９．７°と５９．５°となる。これにより、図８Ａに
示すように、主発光角が１０°の光線Ｌ１が過ぎる第１
領域Ｄ１ではプリズム角α１を１９．７°に設計し、主
発光角が３８°の光線Ｌ２が過ぎる第２領域Ｄ２ではプ
リズム角α２を５９．５°に設計する。かような方法で
主発光角に対応する領域のプリズム角αｎを設定するこ
とにより集光効率が大きく向上させられる。
【００２７】前記例では前記プリズム部２０を各領域に
一つずつ形成した例を説明したが、図８Ｂに示されたよ
うにプリズム部を多数に構成することもできる。かよう
に多数のプリズム部を備える場合、同一領域にあるプリ
ズム部のプリズム角αｎは同じ大きさに構成されること
が望ましい。また、多数のプリズム部が同心円構造にな
ることが望ましい。かようにすることで主発光角に発散
される光を効率的に集光させられる。
【００２８】この他に、図９に示されたように前記コリ
メーティングレンズ１８が前記第１領域Ｄ１と第２領域
Ｄ２にあるプリズム部の出射面２２´が連続的につなが
った多面レンズ状に構成されうる。この場合には、出射
面２２´が連続的になされているので、出射光が第１領
域Ｄ１と第２領域Ｄ２の境界地点で相異なる方向に発散
される可能性が少ないメリットがある。
【００２９】また、本発明の他の実施例によるコリメー
ティングシステムとして図１０を参照すれば、相対的に
大きい光度分布を示す少なくとも一つ以上の主発光角Ω
ｎを有する光源１と前記主発光角Ωｎに入射される光を
コリメートさせる回折光学素子２８とを備える。ここ
で、図５におけるものと同じ参照番号は同じ機能を果た
す同じ部材を指し、前記光源１は少なくとも一つ以上の
主発光角Ωｎで相対的に大きい光度を有する指向性を示
す。一方、前記少なくとも一つ以上の主発光角Ω ｎに対
してそれぞれ対応する前記回折光学素子２８の格子間隔
は次の通り設計される。 〔数式８〕
【数１２】 ここで、ｍは自然数であり、λは入射光の波長を示す。
例えば、５３０ｎｍ波長の光が１０°と３８°の主発光
角Ωｎを有する時、前記回折光学素子２８は主発光角が
１０°の光線が入射される第１領域Ｄ１´と主発光角が
３８°の光線が入射される第２領域Ｄ２´を有する。前
記第１領域Ｄ１´では前記数式８により格子間隔Ｄ１が
３μｍで、前記第２領域Ｄ２´では格子間隔ｄ２が０．
８６μｍになるように設計する。かように、少なくとも
一つ以上の主発光角に対応する格子間隔を有する領域に
分割された回折光学素子を利用して集光効率が高められ
る。
【００３０】次に、本発明によるコリメーティングシス
テムを用いた画像表示装置について説明する。
【００３１】図１１に示されるように、本発明による投
射型画像表示装置は、相異なる波長のビームを放射する
第１、第２及び第３光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂと、前
記第１、第２及び第３光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂから
入射された光をコリメートさせるコリメーティングレン
ズ３３と、前記コリメーティングレンズ３３を通過した
光を合成させる光合成ユニット３５と、前記光合成ユニ
ット３５を介して同一経路に入射されるビームを入力さ
れた映像信号により処理して画像を形成するディスプレ
イ素子４５と、前記ディスプレイ素子４５により形成さ
れた画像をスクリーン５０方向に拡大投射させる投射レ
ンズユニット４８とを含む。
【００３２】前記第１ないし第３光源３０Ｒ，３０Ｇ，
３０Ｂは相異なる波長のビームを放射する光源であり、
例えば前記第１光源３０Ｒは赤色光を、前記第２光源３
０Ｇは緑色光を、前記第３光源３０Ｂは青色光を放射す
る。前記第１ないし第３光源３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂで
は広い発光角分布を有する光のうち他の発光角に比べて
相対的に大きい光度を有する主発光角（Ωｎ：図５参
照）を少なくとも一つ以上有する光源を使用することが
望ましい。例えば、ＬＤやＬＥＤのような光源を使用で
き、このような光源をアレイ構造に配列して画像表示装
置に必要な光量を確保できる。
【００３３】また、前記コリメーティングレンズ３３は
図６に示されたように前記少なくとも一つ以上の主発光
角Ωｎにそれぞれ対応するプリズム角αｎを有するプリ
ズム部２０を備える。前記主発光角Ωｎで入射される光
線がそれぞれに対応するプリズム部２０を通過しつつコ
リメートされて前記光合成ユニット３５に向かう。
【００３４】相異なる方向から出射されたＲ，Ｇ，Ｂ３
色ビームが前記光合成ユニット３５により波長により選
択的に透過または反射されて同じ方向に進行する。前記
光合成ユニット３５は、例えばダイクロイックミラー、
Ｘプリズム及びＸ型回折光学素子のうちいずれか一つで
ありうる。
【００３５】その後、前記ディスプレイ素子４５に入射
されたビームは、画像を形成するための入力信号により
画素単位にオン／オフ制御されて前記投射レンズユニッ
ト４８を通過する。前記ディスプレイ素子４５は、例え
ば画像信号によりマイクロミラーのオン／オフスイッチ
ング動作によりカラー画像を具現する可動ミラー装置や
入射ビームを偏光変調させることによりカラー画像を具
現する液晶表示素子でありうる。
【００３６】また、前記光合成ユニット３５と前記ディ
スプレイ素子４５間の光路上にビーム強度を均一にする
ためのインテグレーティングロッドやフライアイレンズ
のような均一光形成手段４０がさらに配される。そし
て、前記光合成ユニット３５を経由したビームを前記均
一光形成手段４０に集束させる第１リレイレンズ３８と
前記均一光形成手段４０から出射されたビームを前記デ
ィスプレイ素子４５方向に集束させる第２リレイレンズ
４２がさらに備えられる。
【００３７】前記コリメーティングレンズ３３により平
行光として入射されて前記光合成ユニット３５により単
一経路に合成されたビームは前記第１リレイレンズ３
８、均一光形成手段４０及び第２リレイレンズ４２を経
由して均一状態で前記ディスプレイ素子４５に入射され
る。そして、前記ディスプレイ素子４５により画像信号
により画素別にオン／オフスイッチングされてカラー画
像を形成する。このように形成されたカラー画像は前記
投射レンズユニット４８により拡大されてスクリーン５
０に結ばれる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によるコリメーティングレンズ及
びコリメーティングシステムは少なくとも一つ以上の主
発光角を有する光源から放射された光をそれぞれの主発
光角に対応するプリズム角を有するプリズム部によりコ
リメートさせることにより集光効率を高められる。これ
は非常に広い角度範囲に発散される光源の集光効率を高
めるのに適している。
【００３９】また、このようなコリメーティングシステ
ムを投射型画像表示装置に採用して光源から広い角度範
囲に発散された光を高効率に集光させて投射光学系に送
ることにより、電力消耗を減らせる。それだけでなく、
既存に多用されていた放電ランプをＬＥＤのような光源
に替えることにより寿命が長く、点灯時間が短く画質が
優秀なカラー画像表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のコリメーティングシステムを示す図で
ある。
【図２】 発光ダイオードの発光角度変位に対する光度
分布を示す図である。
【図３Ａ】 従来のコリメーティングシステムに使われ
たコリメーティングレンズの一例を示す図である。
【図３Ｂ】 従来のコリメーティングシステムに使われ
たコリメーティングレンズの一例を示す図である。
【図３Ｃ】 従来のコリメーティングシステムに使われ
たコリメーティングレンズの一例を示す図である。
【図３Ｄ】 従来のコリメーティングシステムに使われ
たコリメーティングレンズの一例を示す図である。
【図４Ａ】 従来のコリメーティングシステムの動作原
理を示す図である。
【図４Ｂ】 従来のコリメーティングシステムの動作原
理を示す図である。
【図５】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムを示す図である。
【図６】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムに用いられるコリメーティングレンズを詳細に示
す図である。
【図７】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムに使われる発光ダイオードの発光角度に関する光
度分布を示す図である。
【図８】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムに用いられるコリメーティングレンズの例を示す
図である。
【図９】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムに用いられるコリメーティングレンズの例を示す
図である。
【図１０】 本発明の他の実施例によるコリメーティン
グシステムを示す図である。
【図１１】 本発明の望ましい実施例による投射型画像
表示装置の概略的な構成図である。
【符号の説明】
１０・・・チップ ２０・・・プリズム部 ２２・・・入射面 ２４・・・出射面
【手続補正書】
【提出日】平成１５年１月２３日（２００３．１．２
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のコリメーティングシステムを示す図で
ある。
【図２】 発光ダイオードの発光角度変位に対する光度
分布を示す図である。
【図３Ａ】 従来のコリメーティングシステムに使われ
たコリメーティングレンズの一例を示す図である。
【図３Ｂ】 従来のコリメーティングシステムに使われ
たコリメーティングレンズの一例を示す図である。
【図３Ｃ】 従来のコリメーティングシステムに使われ
たコリメーティングレンズの一例を示す図である。
【図３Ｄ】 従来のコリメーティングシステムに使われ
たコリメーティングレンズの一例を示す図である。
【図４Ａ】 従来のコリメーティングシステムの動作原
理を示す図である。
【図４Ｂ】 従来のコリメーティングシステムの動作原
理を示す図である。
【図５】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムを示す図である。
【図６】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムに用いられるコリメーティングレンズを詳細に示
す図である。
【図７】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムに使われる発光ダイオードの発光角度に関する光
度分布を示す図である。
【図８Ａ】 本発明の一実施例によるコリメーティング
システムに用いられるコリメーティングレンズの例を示
す図である。
【図８Ｂ】 本発明の一実施例によるコリメーティング
システムに用いられるコリメーティングレンズの例を示
す図である。
【図９】 本発明の一実施例によるコリメーティングシ
ステムに用いられるコリメーティングレンズの例を示す
図である。
【図１０】 本発明の他の実施例によるコリメーティン
グシステムを示す図である。
【図１１】 本発明の望ましい実施例による投射型画像
表示装置の概略的な構成図である。
【符号の説明】 １０・・・チップ ２０・・・プリズム部 ２２・・・入射面 ２４・・・出射面

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一つ以上の主発光角Ωｎで相
    対的に大きい強度で発光する発光角分布を有する光源
    と、 前記主発光角Ωｎに対応するプリズム角αｎに傾いた出
    射面を有する少なくとも一つ以上のプリズム部が形成さ
    れたコリメーティングレンズとを含むことを特徴とする
    コリメーティングシステム。
  2. 【請求項２】 前記プリズム部は、 前記主発光角Ωｎに対して前記プリズム角αｎが次の条
    件式を満足すべく形成されたことを特徴とする請求項１
    に記載のコリメーティングシステム。 【数１】 （ｎは前記コリメーティングレンズの屈折率）
  3. 【請求項３】 前記少なくとも一つ以上のプリズム部が
    同心円状に形成されたことを特徴とする請求項１または
    請求項２に記載のコリメーティングシステム。
  4. 【請求項４】 前記コリメーティングレンズが前記出射
    面が連続的につながった多面レンズ状よりなることを特
    徴とする請求項１または請求項２に記載のコリメーティ
    ングシステム。
  5. 【請求項５】 前記光源はＬＥＤまたはＬＤであること
    を特徴とする請求項３に記載のコリメーティングシステ
    ム。
  6. 【請求項６】 前記光源はアレイ構造より形成されたこ
    とを特徴とする請求項５に記載のコリメーティングシス
    テム。
  7. 【請求項７】 少なくとも一つ以上の主発光角Ωｎで相
    対的に大きい強度で発光する発光角分布を有する光源
    と、 前記少なくとも一つ以上の主発光角Ωｎに対応する格子
    間隔を有する少なくとも一つ以上の領域に分割された回
    折光学素子とを備えたことを特徴とするコリメーティン
    グシステム。
  8. 【請求項８】 前記光源はＬＥＤまたはＬＤであること
    を特徴とする請求項７に記載のコリメーティングシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 少なくとも一つ以上の主発光角Ωｎで相
    対的に大きい強度で発光する発光角分布を有する光源
    と、 前記主発光角Ωｎに対応するプリズム角αｎに傾いた出
    射面を有する少なくとも一つ以上のプリズム部が形成さ
    れたコリメーティングレンズと、 前記コリメーティングレンズを経由して平行にして入射
    された光を波長により透過または反射させる光合成ユニ
    ットと、 前記光合成ユニットにより一方向に入射されるビームを
    入力された画像信号により処理して画像を形成するディ
    スプレイ素子と、 前記ディスプレイ素子により形成された画像をスクリー
    ン側に拡大投射させる投射レンズユニットとを含むこと
    を特徴とする画像表示装置。
  10. 【請求項１０】 前記プリズム部は、 前記主発光角Ωｎに対して前記プリズム角αｎが次の条
    件式を満足すべく形成されたことを特徴とする請求項９
    に記載の画像表示装置。 【数２】 （ｎは前記コリメーティングレンズの屈折率）
  11. 【請求項１１】 前記プリズム部が少なくとも一つ以上
    の同心円状に形成されたことを特徴とする請求項９また
    は請求項１０に記載の画像表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記コリメーティングレンズが前記出
    射面が連続的につながった多面レンズ状よりなることを
    特徴とする請求項９または請求項１０に記載の画像表示
    装置。
  13. 【請求項１３】 前記光源はＬＥＤまたはＬＤであるこ
    とを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の画像
    表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記光源はアレイ構造より形成された
    ことを特徴とする請求項１３に記載の画像表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記光合成ユニットはダイクロイック
    ミラー、Ｘプリズム及びＸ型回折光学素子のうちいずれ
    か一つであることを特徴とする請求項９または請求項１
    ０に記載の画像表示装置。
  16. 【請求項１６】 前記光合成ユニットと前記ディスプレ
    イ素子間の光路上にビーム強度を均一にするための均一
    光形成手段がさらに配されることを特徴とする請求項１
    ５に記載の画像表示装置。
  17. 【請求項１７】 少なくとも一つ以上の主発光角Ωｎで
    相対的に大きい強度で発光する発光角分布を有する光源
    から放射された光をコリメートさせるレンズであり、 前記主発光角Ωｎに対応するプリズム角αｎに傾いた出
    射面を有する少なくとも一つ以上のプリズム部が備わっ
    たことを特徴とするコリメーティングレンズ。
  18. 【請求項１８】 前記プリズム部は、 前記主発光角Ωｎに対して前記プリズム角αｎが次の条
    件式を満足すべく形成されたことを特徴とする請求項１
    ７に記載のコリメーティングレンズ。 【数３】 （ｎは前記コリメーティングレンズの屈折率）
  19. 【請求項１９】 前記少なくとも一つ以上のプリズム部
    が同心円状に形成されたことを特徴とする請求項１７ま
    たは１８に記載のコリメーティングレンズ。
  20. 【請求項２０】 前記出射面が連続的につながった多面
    レンズ状よりなることを特徴とする請求項１７または１
    ８に記載のコリメーティングレンズ。
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