JP2003248270A - 照射システム及びこれを備えたプロジェクションディスプレイ装置 - Google Patents
照射システム及びこれを備えたプロジェクションディスプレイ装置Info
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Abstract
命が延長され、コンパクト化が図られた照射システム及
びこれを備えたプロジェクションディスプレイ装置を提
供する。 【解決手段】 光源11と、光源11から出射された光
を平行光にするコリメーティングレンズアレイ12と、
コリメーティングレンズアレイ12から出射された平行
光を光源11側に反射させて第1の部位に集束させる光
路変換ユニットと、光源11側に配置され、前記光路変
換ユニットにより反射及び集束して入射する光を所定位
置に集束させる2次集束レンズ15とを備えた照射シス
テムとする。この構成によれば、光源11から出射され
た光を光路変換ユニットにより再び光源11側に反射さ
せて集束させるので、照射システムの占有体積をより小
さくしてプロジェクションディスプレイ装置のコンパク
ト化の具現させることができる。
Description
イオードまたはレーザダイオード等が適用され、前記光
源の長寿命化が図られ、しかもコンパクト化された照射
システム及びこれを用いたプロジェクションディスプレ
イ装置に関する。
ディスプレイ装置の構成を模式的に示す断面図である。
以後、特に説明する場合を除いて、液晶表示素子をLC
D(Liquid Crystal Display)
と記載する。図1に示すように、従来のプロジェクショ
ンディスプレイ装置は、光源100と、この光源100
から出射された光を平行光にするコリメーティングレン
ズ110と、コリメーティングレンズ110から出射さ
れた白色光を赤色光(R)、緑色光(G)及び青色光
(B)に分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段から各
々出射されたR、G、Bを画像信号によってオンまたは
オフの処理が行われて画像を形成する第1LCDパネル
180、第2LCD181パネル及び第3LCDパネル
182と、第1LCDパネル180、第2LCD181
パネル及び第3LCDパネル182を通過したR、G、
Bの3色の光を合成するダイクロイックプリズム190
と、前記第1LCDパネル180、第2LCD181パ
ネル及び第3LCDパネル182によって形成された画
像をスクリーン(図示せず)に拡大投射させる投射レン
ズ系200とを備えて構成される。
ら照射された白色光のうち、Rは透過させ、G及びBは
反射させる赤色透過用の第1ダイクロイックミラー12
0と、第1ダイクロイックミラー120で反射されたR
及びBのうちBは透過させ、Rは反射させる第2ダイク
ロイックミラー140とを備えて構成される。
ックミラー120を透過したRを第1LCDパネル18
0側に反射させる第1ミラー130、第2ダイクロイッ
クミラー140を透過したBを反射させる第2ミラー1
50、及び第2ミラー150で反射された青色光を第3
LCDパネル182側に反射させる第3ミラー160を
更に備えて構成される。
ル180との間の光路上と、第2ダイクロイックミラー
140と第2LCDパネル181との間の光路上、及び
第3ミラー160と第3LCDパネル182との間の光
路上に各々第1集束レンズ170、第2集束レンズ17
1、及び第3集束レンズ172が配置されている。
ディスプレイ装置では、光源100から出射された白色
光をR、G、Bの3色の光に分岐した後、3色の各光を
第1LCDパネル180、第2LCDパネル181、及
び第3LCDパネル182で予め入力された画像信号に
よって処理して前記3色の光の各画像を形成する。この
ようにして形成されたR、G、Bの各画像は前記ダイク
ロイックプリズム190を通して1つの画像に合成さ
れ、投射レンズ系200で結像され、スクリーンに拡大
投射される。
装置で用いられる光源100としては、例えば、キセノ
ンランプ、メタルハライドランプ、UHPランプ等が挙
げられる。このようなランプは、500℃程度の高熱を
発生させるので、熱の影響を排除すべく冷却ファンを別
途備える必要があり、この冷却ファンが騷音発生の主な
原因となっていた。また、前記冷却ファンから排出され
る熱風に使用者が曝されるという問題もあった。一方、
使用者に対して許容量以上の赤外線及び紫外線が放射さ
れることも懸念されるため、これを防止する方策として
紫外線及び赤外線用フィルタの光学素子を更に備えるこ
とも必要とされる。このことは、装置全体の規模の拡
大、及び製造コストの増加を招来する。
ルは比較的広帯域にわたって分布しているので、色調の
帯域が狭くなって色調の選択性が制限され、ひいては特
定の色の純度が低下することになる。更に、前記ランプ
の平均寿命は比較的短いため、前記ランプの所期性能を
安定して発揮させるには限界があった。
ために、本発明の目的は、騷音、高熱、及び有害な紫外
線及び赤外線の発生を抑えるとともに、光源の寿命の延
長化を図って所望とする高出力の光量を確保するるとと
もに、コンパクト化した照射システム及びこれを備えた
プロジェクションディスプレイ装置を提供することにあ
る。
るための本発明の照射システムは、光源と、前記光源か
ら出射された光を平行にするコリメーティングレンズア
レイと、前記コリメーティングレンズアレイから出射さ
れた平行光を前記光源側に反射させて第1の部位に集束
させる光路変換ユニットと、前記光源側に配置され、前
記光路変換ユニットによって反射され、集束されて入射
した光を所定位置に集束させる2次集束レンズとを備え
て構成される。
て、光路変換ユニットが、コリメーティングレンズアレ
イから出射された平行光を集束させるフレネルレンズ
と、フレネルレンズを透過した光の進行方向を2次集束
レンズ側に変えるミラーとを備えて構成されることが望
ましい。
て、フレネルレンズとミラーとが、互いに所定間隔で離
隔されて配置され、所定間隔が可変であることが望まし
い。
て、光路変換ユニットは、少なくとも一面が凸面よりな
る1次集束レンズと、1次集束レンズを透過した光の進
行方向を2次集束レンズ側に変えるミラーとを備えて構
成されることが望ましい。
て、1次集束レンズと、ミラーとが互いに所定間隔で離
隔されて配置され、所定間隔が可変であることが望まし
い。
て、光路変換ユニットは、少なくとも一面が凸面であ
り、背面に反射コーティング層が設けられていることが
望ましい。
て、光路変換ユニットがコリメーティングレンズアレイ
から出射された平行光を集束かつ反射させるように背面
に反射コーティング層が設けられたフレネルレンズで構
成されることが望ましい。
て、光路変換ユニットがホログラム光学素子で構成され
ることが望ましい。
て、光路変換ユニットが凹面鏡で構成されることが望ま
しい。
いて、2次集束レンズによって集束された光を導く光フ
ァイバを更に備えて構成されることが望ましい。
いて、光源が発光ダイオードまたはレーザダイオードで
構成されることが望ましい。
いて、光源がアレイ構造を有するように構成することが
望ましい。
いて、光源が相異なる波長の光を照射する発光源がアレ
イ構造を有することが望ましい。
いて、コリメーティングレンズアレイは、光の球欠面を
補正する第1円筒凸レンズと、光の子午面を補正する第
2円筒凸レンズとを備えて構成されることが望ましい。
いて、コリメーティングレンズアレイが、フライアイ非
球面レンズ系で構成されることが望ましい。
いて、コリメーティングレンズアレイは、光の球欠面ま
たは子午面を補正する円筒凸レンズと、円筒凸レンズを
透過した光を再補正する球面凸レンズとを備えて構成さ
れることが望ましい。
のプロジェクションディスプレイ装置は、前記照射シス
テムから出射された光を画像信号に基づいてディスプレ
イ素子によりカラー画像を生成してスクリーンに拡大投
射させるプロジェクションディスプレイ装置において、
前記照射システムは、前記光源と、前記光源から出射さ
れた光を平行にするコリメーティングレンズアレイと、
前記コリメーティングレンズアレイから出射された平行
光を前記光源側に反射させて第1の部位に集束させる光
路変換ユニットと、前記光源側に配置され、前記光路変
換ユニットによって反射され、集束されて入射した光を
所定位置に集束させる2次集束レンズとを備えて構成さ
れることが望ましい。
ディスプレイ装置において、コリメーティングレンズア
レイが、光の球欠面または子午面を補正する円筒凸レン
ズと、前記円筒凸レンズを透過した光を再補正する球面
凸レンズとを備えることが望ましい。
本発明に係るプロジェクションディスプレイ装置は、前
記照射システムから出射された光を、画像信号に基づい
てディスプレイ素子によってカラー画像に生成してスク
リーンに拡大投射させるプロジェクションディスプレイ
装置であって、照射システムは、光源と、光源から出射
された光を平行光にするコリメーティングレンズアレイ
と、コリメーティングレンズアレイから出射された平行
光を前記光源側に反射させて第1の部位に集束させる光
路変換ユニットと、光源側に配置され、光路変換ユニッ
トによって反射され、集束されて入射した光を所定位置
に集束させる2次集束レンズとを備えて構成される。
ディスプレイ装置において、光路変換ユニットが、コリ
メーティングレンズアレイを透過して入射した平行光を
集束させるフレネルレンズと、フレネルレンズを透過し
た光の進行方向を前記2次集束レンズ側に変えるミラー
とを備えることが望ましい。
ディスプレイ装置において、フレネルレンズと前記ミラ
ーとが、互いに所定間隔で離隔されて配置されることが
望ましい。
ディスプレイ装置において、2次集束レンズで集束され
た光を導く光ファイバを更に備えることが望ましい。
ディスプレイ装置において、光路変換ユニットは、少な
くとも一面が凸面よりなる1次集束レンズと、1次集束
レンズを透過した光の進行方向を前記2次集束レンズ側
に変えるミラーとを備えることが望ましい。
ディスプレイ装置において、2次集束レンズで集束され
た光を導く光ファイバを更に備えることが望ましい。
ディスプレイ装置において、前記光路変換ユニットが、
少なくとも一面が凸面であり、背面に反射コーティング
層が設けられていることが望ましい。
ディスプレイ装置において、光路変換ユニットが、コリ
メーティングレンズアレイから出射された平行光を、集
束かつ反射させるように背面に反射コーティング層が設
けられたフレネルレンズで構成されることが望ましい。
ディスプレイ装置において、光路変換ユニットがホログ
ラム光学素子で構成されることが望ましい。
ディスプレイ装置において、光路変換ユニットが凹面鏡
で構成されることが望ましい。
ディスプレイ装置において、2次集束レンズで集束され
た光を導く光ファイバを更に備えることが望ましい。
ディスプレイ装置において、光源が発光ダイオードまた
はレーザダイオードで構成されることが望ましい。
ディスプレイ装置において、光源がアレイ構造を有する
ことが望ましい。
ディスプレイ装置において、光源が相異なる波長の光を
照射する発光源がアレイ構造を有することが望ましい。
ディスプレイ装置において、コリメーティングレンズア
レイが、光の球欠面を補正する第1円筒凸レンズと、光
の子午面を補正する第2円筒凸レンズとを備えることが
望ましい。
ディスプレイ装置において、コリメーティングレンズア
レイがフライアイ非球面レンズ系で構成されることが望
ましい。
ディスプレイ装置において、コリメーティングレンズア
レイは、光の球欠面または子午面を補正する円筒凸レン
ズと、円筒凸レンズを透過した光を再補正する球面凸レ
ンズとを備えることが望ましい。
ら本発明の照射システム及びこれを備えたプロジェクシ
ョンディスプレイ装置の望ましい実施形態について詳細
に説明する。
態のプロジェクションディスプレイ装置の構成を模式的
に示す断面図である。図2に示すように、本発明による
プロジェクションディスプレイ装置は、相異なる波長の
光を出射する第1〜第3照射システム(10R、10
B、10G)と、第1〜第3照射システム(10R、1
0B、10G)から出射された光を所定の画像信号に基
づいて処理してカラー画像を生成する第1〜第3ディス
プレイ素子(40R、40G、40B)と、前記第1〜
第3照射システム(10R、10G、10B)及び第1
〜第3ディスプレイ素子(40R、40G、40B)の
間に配置された第1〜第3光ファイバ(20R、20
G、20B)と、第1〜第3ディスプレイ素子(40
R、40G、40B)で生成されたカラー画像を合成す
る光学的合成ユニット55と、光学的合成ユニット55
により合成されたカラー画像をスクリーン(図示せず)
に拡大投射させる投射レンズ系62とを含んで構成され
ている。
ンディスプレイ装置は、第1〜第3光ファイバ(20
R、20G、20B)から出射された光を平行光にして
各々に対応する第1〜第3ディスプレイ素子(40R、
40G、40B)側に入射させるべく第1〜第3コリメ
ーティングレンズ系(31R、31G、31B)を更に
備える構成となっている。参照符号61は、光学的合成
ユニット55で合成された画像を前記投射レンズ系62
に集束させるための第4集束レンズを示す。
クロイックプリズムで構成することができる。前記ダイ
クロイックプリズムは、入射光をその波長によって選択
的に反射または透過させることによって、相異なる方向
から入射されたR、G、Bのカラー画像を一方向に向か
わせて合成させるものである。
G、10B)は、各々同じ構成要素で構成されている。
例えば、第1照射システム10Rは赤色光を、第2照射
システム10Gは緑色光を、第3照射システム10Bは
青色光を出射するように設計することが可能である。本
発明では、照射システム(10R、10G、10B)に
用いられる光源として、レーザダイオードまたは発光ダ
イオード等の小型の発光素子を使用することが望まし
い。ここでは、第1照射システム10Rのみについて説
明することとし、第2〜第3照射システム(10G、1
0B)に関する詳細な説明は省略する。
い第1実施形態の第1照射システムの構成を模式的に示
す図である。すなわち、図3は、前記第1照射システム
の構成を模式的に示す断面図であり、図4はそれを光源
側から見た図面である。
テム10Rは、光を照射する光源11と、光源11から
出射された光を平行光にするコリメーティングレンズア
レイ12と、コリメーティングレンズアレイ12による
平行光を第1の部位に集束させるフレネルレンズ13と
光の進行方向を前記光源11側に変換する反射ミラー1
4とを備えた光路変換ユニットと、この光路変換ユニッ
トによって反射され、集束された光を光ファイバ20R
に集束させる2次集束レンズ15とを含んで構成されて
いる。
多数の発光ダイオードまたはレーザダイオードをアレイ
構造として高出力を具現するように構成することが望ま
しい。そして、前記フレネルレンズ13と反射ミラー1
4とは、所定間隔tで離隔されて配置され、前記所定間
隔tが可変であることが望ましい。この間隔tを適宜調
整することにより、2次集束レンズ15の焦点距離を調
節することが可能である。本発明では、このようにして
2次集束レンズ15を透過した光の光量を光ファイバ2
0Rに最大限に集束させることができる。また、フレネ
ルレンズ13は比較的安価であるので、低コストで所望
の大小各種のサイズに製作することができるという利点
がある。
が光ファイバ20Rに集束され、光ファイバ20Rに入
射された光は、光ファイバ20Rの反対側の出力端から
高出力となるように集束された円形の光束として出射さ
れる。特に、光源として楕円形の光束を出射するレーザ
ダイオードを用いる場合には、これを球形ビームに変換
する必要がある。本発明にあっては、レーザダイオード
から出射された光束を光ファイバ20Rに通すため、高
出力の円形の光束で出射させることができる。
示すように、フレネルレンズ13及び反射ミラー14を
離隔して配置したものであるが、本発明では、反射ミラ
ー14に代えてフレネルレンズ13の背面に反射コーテ
ィング層を設けることにより、フレネルレンズ13を透
過した光を2次集束レンズ15側に反射させるように構
成することができる。
例えば、フレネルレンズ13及び反射ミラー14から構
成される光路変換ユニットによって光源11側に配置さ
れた2次集束レンズ15に向けて反射させる構成が1つ
の大きな特徴となっている。すなわち、図3に示すよう
に、光源11から出射され前記光路変換ユニットに到達
する光の経路L1と、前記光路変換ユニットによって反
射され、集束されて2次集束レンズ15に到達する光の
経路L2とを同じ空間内に確保することができるため、
前記照射システム10Rの占有体積をより小さくするこ
とができる。
20Rを光源11側に配置せずに、これらをフレネルレ
ンズ13に対して互い反対側に配置した構成を有する従
来の照射システムにおいては、フレネルレンズ13を透
過した光がそのまま戻ることなく前方に進行し続けなけ
ればならない。このため、このような従来の照射システ
ムは、本発明に係る照射システムの構造と比べて大きな
空間を占有せざるを得ない。
形態の照射システムの構成を模式的に示す断面図であ
り、図5Bは本発明に係る望ましい第2実施形態の照射
システムに備えられるホログラム光学素子の製作方法を
説明するための図である。
0Rは所定波長の光、例えば、赤色光を出射する光源1
1と、光源11から出射された光を平行光にするコリメ
ーティングレンズアレイ12と、この平行光を光源11
側に反射させて第1の部位に集束させるホログラム光学
素子16と、ホログラム光学素子16により集束された
光を第1光ファイバ20Rに集束させるための2次集束
レンズ15とを含んで構成されている。ホログラム光学
素子16は、フレネルレンズ13及び反射ミラー14の
機能をともに具現する光学素子である。このホログラム
光学素子16は薄くて、製作コストが安価であるという
長所がある。
16の製作方法について説明する。図5Bに示すよう
に、平面波の参照光Rを、ホログラムを記録しようとす
る記録媒質18の一側に入射させ、物体光Mを他側に入
射させる。物体光Mは、光ファイバ20R及び2次集束
レンズ15を透過して記録媒質18に入射し、ホログラ
ムを精密に記録する。その後、記録媒質18を化学現像
処理することによりこのホログラム光学素子が製作され
る。
態の照射システムの構成を模式的に示す断面図である。
図6で、照射システム10Rは、前記光路変換ユニット
として、ホログラム光学素子16の代りに凹面鏡17を
備えている。光源11からの入射光が凹面鏡17により
反射され、光源11側の2次集束レンズ15に向かって
進行して第1光ファイバ20R上に集束するようになっ
ている。
ましい第3実施形態の照射システムの構成を模式的に示
す断面図である。図7及び図8に示すように、この照射
システムは、光路変換ユニットが少なくとも一面が凸面
で構成される1次集束レンズ27及び35と、1次集束
レンズ27及び35の背面に設けられた反射コーティン
グ面29及び37とを備えて構成されている。1次集束
レンズ27及び1次集束レンズ35の背面に反射コーテ
ィング層を設けることにより、入射光を光源11側に反
射させて集束させることができる。
態の照射システムの構成を模式的に示す断面図である。
図9に示すように、この照射システムは、光路変換ユニ
ット10Rは、一面が凸面である1次集束レンズ35’
と、1次集束レンズ35’から所定間隔t’で離隔され
て配置された反射ミラー38とを備えて構成されてい
る。ここで、1次集束レンズ35’と反射ミラー38と
の間隔t’を適宜調整することにより2次集束レンズ1
5の焦点距離を調節することが望ましい。
態の照射システムで用いられるコリメーティングレンズ
12の構成を模式的に示す平面図である。図10に示す
ように、コリメーティングレンズアレイ12は、例え
ば、光束の球欠面を補正する第1円筒凸レンズ12a及
び光束の子午面を補正する第2円筒凸レンズ12bを備
えて構成されている。そして、このコリメーティングレ
ンズアレイ12は、光束の球欠面または子午面を補正す
るために、フライアイ非球面レンズ系または円筒凸レン
ズで構成されてもよい。また、記コリメーティングレン
ズアレイ12は、前記円筒凸レンズを透過した光束を再
補正するために、球面凸レンズで構成してもよい。この
ようなコリメーティングレンズアレイ12は、特に、レ
ーザダイオードから出射された楕円形の光束を補正して
平行光にするのに適している。
光源11が備えられた側の光ファイバ20Rの前方に配
置することにより最小化することができる。すなわち、
光量は、光源11の数が多くなるにつれて増加するが、
光路変換ユニットの占有体積は光源11の個数に比例し
て大きくなり、光路変換ユニットの占有体積が大きいほ
ど光束の断面積が大きくなる。従って、前記光源11の
数が多くなるほど光路変換ユニットによって反射され、
集束された光が光ファイバ20Rで受容可能な角度範囲
を外れて通る可能性が高くなる。このような問題を解消
して光量の増加を図るとともに光損失を最小化するため
には、光ファイバ20Rの前方に2次集束レンズ15を
配置することが望ましい。
照射システム10Rについてのみ説明したが、緑色光を
出射する本発明に係る第2照射システム10G及び青色
光を出射する本発明に係る第3照射システム10Bにつ
いても同様に説明される。すなわち、第1〜第3照射シ
ステム(10R,10G,10B)から出射された光束
は、各々に対応する第1〜第3光ファイバ(20R、2
0G、20B)に導かれて、第1〜第3ディスプレイ素
子(40R、40G、40B)に各々入射される。光束
が第1〜第3ディスプレイ素子(40R、40G、40
B)に入射する前に、第1〜第3コリメーティングレン
ズ系(31R、31G、31B)を透過することで、集
束されて平行光に形成される。
0G、40B)はそれぞれ、画像信号に応じてマイクロ
ミラーのオンまたはオフのスイッチング動作によりカラ
ー画像を生成するムービングミラー素子(Moving
Mirror Device)、もしくは、入射光を
偏光変調させることによってカラー画像を生成する液晶
表示素子またはシリコン上に形成された液晶表示素子
(LCOS:Liquid Crystal On S
ilicon)で構成することができる。このような第
1〜第3ディスプレイ素子(40R、40G、40B)
によって生成されたカラー画像は、投射レンズ系62を
通して拡大されてスクリーンに投射される。
ムでは、R、G、Bの3色の光束を出射させる光源がそ
れぞれ独立した構造で配置され、そして、相異なる光路
を経た3色の光束が光学的合成ユニットで合成されて、
カラー画像を形成するものである。しかし、この他に、
R、G、Bの3色の光束を出射する各光源を1つのアレ
イ構造で配置した、単一の照射システムとして構成して
もよい。すなわち、本発明では、R、G、B光源を順次
繰り返すパターンとして配置させる、あるいはR、G、
Bの各光源を各々複数ずつ配置させたものを一単位とし
て順次配置させた構造を有する光源としてもよい。この
ような場合、シングルチップの液晶表示素子を用いて、
R、G、Bの各光束を出射する光源を、順次にオンまた
はオフさせる制御を行えるように構成することによっ
て、所望のカラー画像が生成されるようにすることがで
きる。
態のプロジェクションディスプレイ装置の構成を模式的
に示す断面図である。図11に示すように、この照射シ
ステム及びプロジェクションディスプレイ装置は、R、
G、Bの光束を出射する小型発光源がアレイ構造で配置
された光源70と、光源70から出射された所定波長の
光を光源70側に反射させるための光路変換ユニット7
5と、光源70側に配置されて光路変換ユニット75に
よって反射され、集束されて入射した光を所定位置に集
束させる2次集束レンズ76とを備えて構成されてい
る。ここで、光源70は、R、G、Bの3色の光束をそ
れぞれ出射する発光源(70R、70G及び70B)が
順次繰り返されて配置されたアレイ構造として構成され
ており、この発光源が適宜オンまたはオフされるように
制御されながら発光する。
た光は、光ファイバ78を経由してディスプレイ素子8
2に入射され、ディスプレイ素子82で生成された画像
が投射レンズユニット85に結像され、スクリーン(図
示せず)に投射される。参照符号80と84とは、各
々、コリメーティングレンズと集束レンズとを示す。
反射型のいずれであっても構わないが、ここでは反射型
ディスプレイ素子を使用した場合について例示してあ
る。ディスプレイ素子82はデジタルマイクロミラー素
子(DMD:DigitalMicro−mirror
Device)、反射型LCOSまたは透過型LCD
のようなイメージ生成素子である。ディスプレイ素子8
2が透過型LCDである場合、光路は、ディスプレイ素
子82を通過した後、投射レンズ(図示せず)に直進す
る。従ってこの場合の前記光源は、LCDの画素でのオ
ンまたはオフの信号のデータにより変調される。本発明
ではこのようにして、光源を、R、G、Bの3色の光束
を出射する発光源のアレイ構造で構成することで、照射
システムの構造を単純化し、ひいてはその占有体積をよ
り小さくすることができる。
フレネルレンズ13と反射ミラー14(図3参照)、ホ
ログラム光学素子16(図5A参照)、凹面鏡17(図
6参照)、1次集束レンズ27と反射コーティング29
(図7参照)、1次集束レンズ35と反射コーティング
37(図8参照)、及び1次集束レンズ35’と反射ミ
ラー38(図9参照)から構成される群の中から選択さ
れたいずれか1種で構成することができる。これについ
ては前記した通りなので詳細な説明は省略する。
よれば以下の効果を奏する。すなわち、本発明は、発光
ダイオードまたはレーザダイオードのような発光源を用
いることにより、従来のように、ランプ光源を使用する
再に発生する騷音及び高熱の問題を解消することができ
るとともに、発光源の寿命を大きく延長させることが可
能な照射システム及びこれを備えたプロジェクションデ
ィスプレイ装置を提供することができる。
どの有害光が放出されず、かつフレネルレンズやホログ
ラム素子を利用して、照射システムの占有体積を小さく
し、かつ製造コストを低減できるという効果を有する照
射システム及びこれを備えたプロジェクションディスプ
レイ装置を提供することができる。
ジェクションディスプレイ装置は、光源から出射された
光を光路変換ユニットにより再び光源側に反射させて集
束させるので、占有体積がより小さくなってコンパクト
化が図られるという効果を備えている。
ジェクションディスプレイ装置は、光ファイバ及びコリ
メーティングレンズアレイを用いて光損失を減らすこと
ができるという効果も備えている。更に、本発明は、レ
ーザダイオードのような出射光が楕円光である光源を用
いた場合であっても、光ファイバを用いて高出力の円形
光束に変換できるという効果も備えている。
置の構成を模式的に示す断面図である。
クションディスプレイ装置の構成を模式的に示す断面図
である。
テムの構成を模式的に示す断面図である。
テムを光源側から見た図面である。
ステムの構成を模式的に示す断面図である。
ステムに備えられるホログラム光学素子の製作方法を説
明するための図である。
テムの構成を模式的に示す断面図である。
テムの構成を模式的に示す断面図である。
テムの構成を模式的に示す断面図である。
テムの構成を模式的に示す断面図である。
テムで用いられるコリメーティングレンズの構成を模式
的に示す平面図である。
クションディスプレイ装置の構成を模式的に示す断面図
である。
Claims (35)
- 【請求項1】 光源と、 前記光源から出射された光を平行光にするコリメーティ
ングレンズアレイと、 前記コリメーティングレンズアレイから出射された平行
光を前記光源側に反射させて第1の部位に集束させる光
路変換ユニットと、 前記光源側に配置され、前記光路変換ユニットによって
反射され、集束されて入射した光を所定位置に集束させ
る2次集束レンズと、 を備えることを特徴とする照射システム。 - 【請求項2】 前記光路変換ユニットは、 前記コリメーティングレンズアレイを透過して入射した
平行光を集束させるフレネルレンズと、 前記フレネルレンズを透過した光の進行方向を前記2次
集束レンズ側に変えるミラーと、を備えることを特徴と
する請求項1に記載の照射システム。 - 【請求項3】 前記2次集束レンズによって集束された
光を導く光ファイバを更に備えることを特徴とする請求
項2に記載の照射システム。 - 【請求項4】 前記フレネルレンズと前記ミラーとは互
いに所定間隔で離隔されて配置され、前記所定間隔は可
変であることを特徴とする請求項3に記載の照射システ
ム。 - 【請求項5】 前記光路変換ユニットは、 少なくとも一面が凸面よりなる1次集束レンズと、 前記1次集束レンズを透過した光の進行方向を前記2次
集束レンズ側に変えるミラーと、を備えることを特徴と
する請求項1に記載の照射システム。 - 【請求項6】 前記2次集束レンズによって集束された
光を導く光ファイバを更に備えることを特徴とする請求
項5に記載の照射システム。 - 【請求項7】 前記1次集束レンズと前記ミラーとは互
いに所定間隔で離隔されて配置され、前記所定間隔は可
変であることを特徴とする請求項6に記載の照射システ
ム。 - 【請求項8】 前記光路変換ユニットは、 少なくとも一面が凸面であり、背面に反射コーティング
層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の
照射システム。 - 【請求項9】 前記光路変換ユニットは、前記コリメー
ティングレンズアレイを透過して入射した平行光を集束
かつ反射させるように、背面に反射コーティング層が設
けられたフレネルレンズで構成されることを特徴とする
請求項1に記載の照射システム。 - 【請求項10】 前記2次集束レンズによって集束され
た光を導く光ファイバを、更に備えることを特徴とする
請求項9に記載の照射システム。 - 【請求項11】 前記光路変換ユニットは、ホログラム
光学素子で構成されることを特徴とする請求項1に記載
の照射システム。 - 【請求項12】 前記光路変換ユニットは、凹面鏡であ
ることを特徴とする請求項1に記載の照射システム。 - 【請求項13】 前記光源は、発光ダイオードまたはレ
ーザダイオードであることを特徴とする請求項1に記載
の照射システム。 - 【請求項14】 前記光源は、アレイ構造で構成される
ことを特徴とする請求項13に記載の照射システム。 - 【請求項15】 前記光源は、相異なる波長の光を照射
する発光源がアレイ構造で構成されることを特徴とする
請求項13に記載の照射システム。 - 【請求項16】 前記コリメーティングレンズアレイ
は、 光の球欠面を補正する第1円筒凸レンズと、光の子午面
を補正する第2円筒凸レンズと、を備えることを特徴と
する請求項13に記載の照射システム。 - 【請求項17】 前記コリメーティングレンズアレイ
は、フライアイ非球面レンズ系で構成されることを特徴
とする請求項13に記載の照射システム。 - 【請求項18】 前記コリメーティングレンズアレイ
は、 光の球欠面または子午面を補正する円筒凸レンズと、前
記円筒凸レンズを透過した光を再補正する球面凸レンズ
と、を備えることを特徴とする請求項13に記載の照射
システム。 - 【請求項19】 請求項1に記載の照射システムから出
射された光を、画像信号に基づいてディスプレイ素子に
よってカラー画像に生成してスクリーンに拡大投射させ
るプロジェクションディスプレイ装置であって、 前記照射システムは、 前記光源と、 前記光源から出射された光を平行光にするコリメーティ
ングレンズアレイと、 前記コリメーティングレンズアレイから出射された平行
光を前記光源側に反射させて第1の部位に集束させる光
路変換ユニットと、 前記光源側に配置され、前記光路変換ユニットによって
反射され、集束されて入射した光を所定位置に集束させ
る2次集束レンズと、 を備えることを特徴とするプロジェクションディスプレ
イ装置。 - 【請求項20】 前記光路変換ユニットは、 前記コリメーティングレンズアレイを透過して入射した
平行光を集束させるフレネルレンズと、 前記フレネルレンズを透過した光の進行方向を前記2次
集束レンズ側に変えるミラーと、を備えることを特徴と
する請求項19に記載のプロジェクションディスプレイ
装置。 - 【請求項21】 前記フレネルレンズと前記ミラーと
が、互いに所定間隔で離隔されて配置されることを特徴
とする請求項20に記載のプロジェクションディスプレ
イ装置。 - 【請求項22】 前記2次集束レンズによって集束され
た光を導く光ファイバを、更に備えることを特徴とする
請求項21に記載のプロジェクションディスプレイ装
置。 - 【請求項23】 前記光路変換ユニットは、 少なくとも一面が凸面よりなる1次集束レンズと、 前記1次集束レンズを透過した光の進行方向を前記2次
集束レンズ側に変えるミラーと、を備えることを特徴と
する請求項19に記載のプロジェクションディスプレイ
装置。 - 【請求項24】 前記2次集束レンズによって集束され
た光を導く光ファイバを、更に備えることを特徴とする
請求項23に記載のプロジェクションディスプレイ装
置。 - 【請求項25】 前記光路変換ユニットは、 少なくとも一面が凸面であり、背面に反射コーティング
層が設けられていることを特徴とする請求項19に記載
のプロジェクションディスプレイ装置。 - 【請求項26】 前記光路変換ユニットは、 前記コリメーティングレンズアレイから出射された平行
光を、集束かつ反射させるように背面に反射コーティン
グ層が設けられたフレネルレンズで構成されることを特
徴とする請求項19に記載のプロジェクションディスプ
レイ装置。 - 【請求項27】 前記光路変換ユニットは、ホログラム
光学素子で構成されることを特徴とする請求項19に記
載のプロジェクションディスプレイ装置。 - 【請求項28】 前記光路変換ユニットは、凹面鏡で構
成されることを特徴とする請求項19に記載のプロジェ
クションディスプレイ装置。 - 【請求項29】 前記2次集束レンズによって集束され
た光を導く光ファイバを更に備えることを特徴とする請
求項19に記載のプロジェクションディスプレイ装置。 - 【請求項30】 前記光源は、発光ダイオードまたはレ
ーザダイオードで構成されることを特徴とする請求項1
9に記載のプロジェクションディスプレイ装置。 - 【請求項31】 前記光源は、アレイ構造を有すること
を特徴とする請求項30に記載のプロジェクションディ
スプレイ装置。 - 【請求項32】 前記光源は、相異なる波長の光を照射
する発光源がアレイ構造を有することを特徴とする請求
項30に記載のプロジェクションディスプレイ装置。 - 【請求項33】 前記コリメーティングレンズアレイ
は、 光の球欠面を補正する第1円筒凸レンズと、 光の子午面を補正する第2円筒凸レンズと、 を備えることを特徴とする請求項30に記載のプロジェ
クションディスプレイ装置。 - 【請求項34】 前記コリメーティングレンズアレイ
は、フライアイ非球面レンズ系で構成されることを特徴
とする請求項30に記載のプロジェクションディスプレ
イ装置。 - 【請求項35】 前記コリメーティングレンズアレイ
は、 光の球欠面または子午面を補正する円筒凸レンズと、 前記円筒凸レンズを透過した光を再補正する球面凸レン
ズと、を備えることを特徴とする請求項30に記載のプ
ロジェクションディスプレイ装置。 【0001】
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