JP2003297103A - 照明装置及びそれを用いた投射型プロジェクタ装置 - Google Patents
照明装置及びそれを用いた投射型プロジェクタ装置Info
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- JP2003297103A JP2003297103A JP2002093538A JP2002093538A JP2003297103A JP 2003297103 A JP2003297103 A JP 2003297103A JP 2002093538 A JP2002093538 A JP 2002093538A JP 2002093538 A JP2002093538 A JP 2002093538A JP 2003297103 A JP2003297103 A JP 2003297103A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明の目的は、発散角の増大を抑えつつ光
束径の小型化を達成した照明装置、及び、それを用いた
投射型プロジェクタ装置を実現することである。 【解決手段】 放物面による主反射面に後続し、反射面
が凹面となる第１副反射面と反射面が凸面となる第２副
反射面を配置し、且つ、２つの副反射面の焦点位置が光
軸を挟んで反対側の同じ点とする。
束径の小型化を達成した照明装置、及び、それを用いた
投射型プロジェクタ装置を実現することである。 【解決手段】 放物面による主反射面に後続し、反射面
が凹面となる第１副反射面と反射面が凸面となる第２副
反射面を配置し、且つ、２つの副反射面の焦点位置が光
軸を挟んで反対側の同じ点とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルを用い
た投射型プロジェクタ装置に関する。この投射型プロジ
ェクタ装置は、前面投射のいわゆる液晶プロジェクタ
や、投射型テレビといった分野に広く利用できる。
た投射型プロジェクタ装置に関する。この投射型プロジ
ェクタ装置は、前面投射のいわゆる液晶プロジェクタ
や、投射型テレビといった分野に広く利用できる。
【０００２】
【従来の技術】業務用途の液晶プロジェクタが大きく普
及してきている。また、従来のブラウン管に表示された
画像をスクリーンに投影する方式の画像表示装置に代わ
るものとして、液晶表示素子を用いた投射型テレビの開
発が行われてきた。
及してきている。また、従来のブラウン管に表示された
画像をスクリーンに投影する方式の画像表示装置に代わ
るものとして、液晶表示素子を用いた投射型テレビの開
発が行われてきた。
【０００３】この液晶プロジェクタの光源としては、メ
タルハライドタンプや高圧水銀ランプなどが用いられて
いる。これらの構成は、発光管の中に電極が設けられ、
この電極間での放電作用で光束を発生させている。そし
て、この発光管を、光源からの光束を反射する反射面の
内側に配置するために、反射面には発光管を通すための
穴が開いている。
タルハライドタンプや高圧水銀ランプなどが用いられて
いる。これらの構成は、発光管の中に電極が設けられ、
この電極間での放電作用で光束を発生させている。そし
て、この発光管を、光源からの光束を反射する反射面の
内側に配置するために、反射面には発光管を通すための
穴が開いている。
【０００４】従って、仮に、光源から３６０度全ての方
向に光束が射出していたとしても、反射面が存在しない
範囲、即ち、光束を反射できない範囲が存在する。ま
た、発光管の中にある電極自体も、ある大きさを持って
おり、この電極自体も遮蔽物となり、光源からの光束の
射出方向自体も制限されている。この結果、例えば、放
物面である反射面の後方での光量分布では、光軸中心部
に反射光束の存在しない範囲、いわゆる中抜けの状態が
存在する。
向に光束が射出していたとしても、反射面が存在しない
範囲、即ち、光束を反射できない範囲が存在する。ま
た、発光管の中にある電極自体も、ある大きさを持って
おり、この電極自体も遮蔽物となり、光源からの光束の
射出方向自体も制限されている。この結果、例えば、放
物面である反射面の後方での光量分布では、光軸中心部
に反射光束の存在しない範囲、いわゆる中抜けの状態が
存在する。
【０００５】このまま、液晶パネル等のパネルを照射す
るとパネルの中央部が暗くなってしまうので、マルチレ
ンズ或いはロッドレンズなどのインテグレータを配置し
パネル面における光量分布の一様化を図っていた。
るとパネルの中央部が暗くなってしまうので、マルチレ
ンズ或いはロッドレンズなどのインテグレータを配置し
パネル面における光量分布の一様化を図っていた。
【０００６】一方、この中抜けの部分に主反射面の外側
の部分で反射した光束を導く技術が特許第３２２８６２
６号において知られている。
の部分で反射した光束を導く技術が特許第３２２８６２
６号において知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】特許第３２２８６２６
号では、光源の発光部に第１の焦点を有する主反射面
と、主反射面の第１の焦点とは異なる位置に第２の焦点
を有する第１副反射面と、第２の焦点部分に配置されて
光源から出射され主反射面で反射し更に第１副反射面で
反射された光を表面で反射してほぼ平行な光として出射
する第２副反射面とを備えた反射光学系を具備してい
る。
号では、光源の発光部に第１の焦点を有する主反射面
と、主反射面の第１の焦点とは異なる位置に第２の焦点
を有する第１副反射面と、第２の焦点部分に配置されて
光源から出射され主反射面で反射し更に第１副反射面で
反射された光を表面で反射してほぼ平行な光として出射
する第２副反射面とを備えた反射光学系を具備してい
る。
【０００８】反射面を用いた場合でも、レンズを用いた
場合でも、近軸では、同じことであり、以下、光束の径
を絞った場合での、発散角の変化について、図３から図
７を用いて説明する。
場合でも、近軸では、同じことであり、以下、光束の径
を絞った場合での、発散角の変化について、図３から図
７を用いて説明する。
【０００９】図３と図４は、断面が放物面である主反射
面２と主反射面２の焦点位置に配置した光源１の配置図
を、実際の反射系と近軸換算した等化系で示した図であ
る。図３では、主反射面２の焦点位置に配置した光源１
からの出射光は、放物面である主反射面２で反射し、光
軸と平行な光線となる。また、図４では主反射面２を、
主反射面２の頂点（光軸と交差する仮想点）から焦点位
置までの距離と同じ焦点距離を有する等化な凸レンズ
２’に置換し、この主反射面２の換算された等化な凸レ
ンズ２’の焦点位置に光源１を配置しており、光源１か
らの出射光は図３と同様に、光軸に平行な光線となる。
面２と主反射面２の焦点位置に配置した光源１の配置図
を、実際の反射系と近軸換算した等化系で示した図であ
る。図３では、主反射面２の焦点位置に配置した光源１
からの出射光は、放物面である主反射面２で反射し、光
軸と平行な光線となる。また、図４では主反射面２を、
主反射面２の頂点（光軸と交差する仮想点）から焦点位
置までの距離と同じ焦点距離を有する等化な凸レンズ
２’に置換し、この主反射面２の換算された等化な凸レ
ンズ２’の焦点位置に光源１を配置しており、光源１か
らの出射光は図３と同様に、光軸に平行な光線となる。
【００１０】図５と図６は、断面が放物面である主反射
面２と主反射面２の焦点位置に配置した光源１に加え、
凸レンズ２１と凹レンズ２２で構成したアフォーカル系
を配置した配置図を実際の反射系と近軸換算した等化系
で示した図である。図５では、主反射面２の焦点位置に
配置した光源１からの出射光は、放物面である主反射面
２で反射し、光軸と平行な光線となる。この平行光束
は、凸レンズ２１で収束され、凹レンズ２２で再び平行
光束に戻されるので、平行光束の光束径は小さくなる。
図６では主反射面２を、主反射面２の頂点（光軸と交差
する仮想点）から焦点位置までの距離と同じ焦点距離を
有する等化な凸レンズ２’に置換し、この主反射面２の
換算された等化な凸レンズ２’の焦点位置に光源１を配
置しており、光源１からの出射光は図４と同様に、光軸
に平行な光線となる。この平行光束は、凸レンズ２１で
収束され、凹レンズ２２で再び平行光束に戻されるの
で、平行光束の光束径は小さくなる。このときの光学系
全体の合成焦点距離は、凹レンズ２出射光線を表す直線
と、光源１からの出射光線の交点から、図６のように求
めることができる。平行光束の光束径を小さくするアフ
ォーカル系を配置した場合、合成焦点距離は元の主反射
面２の焦点距離よりも小さな値となる。
面２と主反射面２の焦点位置に配置した光源１に加え、
凸レンズ２１と凹レンズ２２で構成したアフォーカル系
を配置した配置図を実際の反射系と近軸換算した等化系
で示した図である。図５では、主反射面２の焦点位置に
配置した光源１からの出射光は、放物面である主反射面
２で反射し、光軸と平行な光線となる。この平行光束
は、凸レンズ２１で収束され、凹レンズ２２で再び平行
光束に戻されるので、平行光束の光束径は小さくなる。
図６では主反射面２を、主反射面２の頂点（光軸と交差
する仮想点）から焦点位置までの距離と同じ焦点距離を
有する等化な凸レンズ２’に置換し、この主反射面２の
換算された等化な凸レンズ２’の焦点位置に光源１を配
置しており、光源１からの出射光は図４と同様に、光軸
に平行な光線となる。この平行光束は、凸レンズ２１で
収束され、凹レンズ２２で再び平行光束に戻されるの
で、平行光束の光束径は小さくなる。このときの光学系
全体の合成焦点距離は、凹レンズ２出射光線を表す直線
と、光源１からの出射光線の交点から、図６のように求
めることができる。平行光束の光束径を小さくするアフ
ォーカル系を配置した場合、合成焦点距離は元の主反射
面２の焦点距離よりも小さな値となる。
【００１１】次に、焦点距離の違いによる発散角の違い
について、説明を容易にするために、図７に示す反射系
を置換した等化系を用いて説明する。図３から図６で
は、光源１を点光源として扱ったが、実際の光源１は有
限の大きさを持っている。この有限な大きな持った光源
１による光束の広がりが発散角である。図７に焦点距離
が大きい場合と、焦点距離が小さい場合の２種類の場合
での発散角の違いを示した。
について、説明を容易にするために、図７に示す反射系
を置換した等化系を用いて説明する。図３から図６で
は、光源１を点光源として扱ったが、実際の光源１は有
限の大きさを持っている。この有限な大きな持った光源
１による光束の広がりが発散角である。図７に焦点距離
が大きい場合と、焦点距離が小さい場合の２種類の場合
での発散角の違いを示した。
【００１２】図７において、３’は図６で示したアフォ
−カル系を含んだ反射系に等化な凸レンズで、その焦点
距離は小さい。２’は前述した主反射面２に等化な凸レ
ンズで、その焦点距離は等化な凸レンズ３’の焦点距離
より大きい。なお、前出図に同一な部分には同一符号を
付して示す。
−カル系を含んだ反射系に等化な凸レンズで、その焦点
距離は小さい。２’は前述した主反射面２に等化な凸レ
ンズで、その焦点距離は等化な凸レンズ３’の焦点距離
より大きい。なお、前出図に同一な部分には同一符号を
付して示す。
【００１３】図７から明らかなように、焦点距離が大き
い等化な凸レンズ２’の焦点位置に置かれた光源１から
の光束は発散角が小さく、焦点距離が小さい等化な凸レ
ンズ３’の焦点位置に置かれた光源１からの光束は発散
角が大きくなる。
い等化な凸レンズ２’の焦点位置に置かれた光源１から
の光束は発散角が小さく、焦点距離が小さい等化な凸レ
ンズ３’の焦点位置に置かれた光源１からの光束は発散
角が大きくなる。
【００１４】即ち、中抜けの対策のために主反射面２の
光軸から遠い個所での反射光束を光軸近傍に反射で導い
た場合、或いは、平行光束自体を小さくするために、ア
フォーカル系等を配置した場合でも、平行光束の径自体
は小さくできるが、発散角が大きくなり、光軸に大きく
傾斜した光束が生じるので、インテグレータとしてのマ
ルチレンズやロッドレンズ等の光線通過率が低下し、必
ずしも照明光学系の総合的な効率を改善できるとは限ら
ない。
光軸から遠い個所での反射光束を光軸近傍に反射で導い
た場合、或いは、平行光束自体を小さくするために、ア
フォーカル系等を配置した場合でも、平行光束の径自体
は小さくできるが、発散角が大きくなり、光軸に大きく
傾斜した光束が生じるので、インテグレータとしてのマ
ルチレンズやロッドレンズ等の光線通過率が低下し、必
ずしも照明光学系の総合的な効率を改善できるとは限ら
ない。
【００１５】本発明の目的は、主反射面２で反射した光
束径を後続の副反射面で小さくしても、光束径の小型化
に比べ、発散角が大きくならない照明装置、及び、それ
を用いた投射型プロジェクタ装置を提供することにあ
る。
束径を後続の副反射面で小さくしても、光束径の小型化
に比べ、発散角が大きくならない照明装置、及び、それ
を用いた投射型プロジェクタ装置を提供することにあ
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、光源と、光源からの光束を反射する主反
射面とを有し、該主反射面で反射した光束を外部に出射
する照明装置であって、前記主反射面で反射された前記
光源からの光束を前記光源側に反射させる、反射面が凹
面状の第１副反射面と、該第１副反射面で反射された光
束を反射して前記照明装置の外部に出射させる、反射面
が凸面状の第２副反射面とを備え、前記第１副反射面の
凹面と前記第２副反射面の凸面が略相似関係にあるよう
に構成する。
に、本発明は、光源と、光源からの光束を反射する主反
射面とを有し、該主反射面で反射した光束を外部に出射
する照明装置であって、前記主反射面で反射された前記
光源からの光束を前記光源側に反射させる、反射面が凹
面状の第１副反射面と、該第１副反射面で反射された光
束を反射して前記照明装置の外部に出射させる、反射面
が凸面状の第２副反射面とを備え、前記第１副反射面の
凹面と前記第２副反射面の凸面が略相似関係にあるよう
に構成する。
【００１７】この構成により、該照明装置からの出射光
束の光束径を小さくすることができる。
束の光束径を小さくすることができる。
【００１８】更に、前記照明装置の光軸を含む断面にお
いて、前記主反射面が放物面であり、前記第１副反射面
と前記第２副反射面がそれぞれ異なる大きさの放物面の
一部を構成し、前記第１副反射面と前記第２副反射面の
放物面の焦点位置が、前記光軸を挟んで前記第１副反射
面と前記第２副反射面の反対側の略同一の点であるよう
に構成する。
いて、前記主反射面が放物面であり、前記第１副反射面
と前記第２副反射面がそれぞれ異なる大きさの放物面の
一部を構成し、前記第１副反射面と前記第２副反射面の
放物面の焦点位置が、前記光軸を挟んで前記第１副反射
面と前記第２副反射面の反対側の略同一の点であるよう
に構成する。
【００１９】この構成により、該照明装置からの出射光
束を光束径が小さく光軸に略平行な光束とすることがで
きるとともに、該照明装置からの出射光束の発散角を小
さくすることができる。
束を光束径が小さく光軸に略平行な光束とすることがで
きるとともに、該照明装置からの出射光束の発散角を小
さくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図１、図２と、図８を用い
て本発明の実施の形態について説明する。
て本発明の実施の形態について説明する。
【００２１】図１は、本発明の実施の形態１である投射
型プロジェクタ装置の照明装置の基本構成図である。図
２は本発明の実施の形態２である投射型プロジェクタ装
置の照明装置の基本構成図である。図８は、本発明の実
施の形態１で説明した図１の照明装置を用いた投射型プ
ロジェクタ装置の基本構成図である。
型プロジェクタ装置の照明装置の基本構成図である。図
２は本発明の実施の形態２である投射型プロジェクタ装
置の照明装置の基本構成図である。図８は、本発明の実
施の形態１で説明した図１の照明装置を用いた投射型プ
ロジェクタ装置の基本構成図である。
【００２２】図１で、１は光源、２は主反射面、１１は
第１副反射面、１２は第２副反射面である。図１でZ軸
で表した線が照明装置の光軸であり、主反射面２の焦点
位置は光軸上の点Ｆにあり、且つ、その焦点位置（点
Ｆ）に光源１を配置している。一方、第１副反射面１１
と第２副反射面１２の焦点位置は、図１で点Cの位置と
した。
第１副反射面、１２は第２副反射面である。図１でZ軸
で表した線が照明装置の光軸であり、主反射面２の焦点
位置は光軸上の点Ｆにあり、且つ、その焦点位置（点
Ｆ）に光源１を配置している。一方、第１副反射面１１
と第２副反射面１２の焦点位置は、図１で点Cの位置と
した。
【００２３】このとき、図１では、光源１から出射した
光束は、主反射面２で反射し光軸と平行な光線となる。
次に、第１副反射面１１で反射し点Cに集光する光線と
なるが、同じ点Cを焦点位置とする第２副反射面１２で
反射し、再び平行光束となる。具体的な数値について説
明する。
光束は、主反射面２で反射し光軸と平行な光線となる。
次に、第１副反射面１１で反射し点Cに集光する光線と
なるが、同じ点Cを焦点位置とする第２副反射面１２で
反射し、再び平行光束となる。具体的な数値について説
明する。
【００２４】光源１はその電極の影等のため、全周方向
に光束が射出しているわけではない。本発明の実施の形
態１では、配光分布４５度から１３５度の光源１を用い
た。そこで、主反射面２は、光源１の配光分布の範囲の
光束を反射できれば良いので、点Ｆからみて４５度から
１３５度の範囲の光束を反射する点Ａから点Ｂの範囲の
反射面の形状とした。尚、角度はＺ軸の負側を基準に見
た角度で定義する。
に光束が射出しているわけではない。本発明の実施の形
態１では、配光分布４５度から１３５度の光源１を用い
た。そこで、主反射面２は、光源１の配光分布の範囲の
光束を反射できれば良いので、点Ｆからみて４５度から
１３５度の範囲の光束を反射する点Ａから点Ｂの範囲の
反射面の形状とした。尚、角度はＺ軸の負側を基準に見
た角度で定義する。
【００２５】ここで、放物面である主反射面２の形状
は、図１で光軸をＺ軸、光軸に垂直な方向をＹ軸とし
て、数１で表される。 Ｙ２＝４ＰＺ … （数１） 点Ｏから点Ｆまでの距離に相当する主反射面２の焦点距
離をＰ＝１０ｍｍとし、主反射面２上の点Ａの座標（Ｚ
Ａ、ＹＡ）を（１．７１６、８．２８５）、点Ｂの座標
（ＺＢ、ＹＢ）を（５８．２９８、４８．２９０）とす
ると、焦点位置である点Ｆから見た点Ａと点Ｂの角度
は、それぞれ、数２と数３で４５度と１３５度と確認で
きる。
は、図１で光軸をＺ軸、光軸に垂直な方向をＹ軸とし
て、数１で表される。 Ｙ２＝４ＰＺ … （数１） 点Ｏから点Ｆまでの距離に相当する主反射面２の焦点距
離をＰ＝１０ｍｍとし、主反射面２上の点Ａの座標（Ｚ
Ａ、ＹＡ）を（１．７１６、８．２８５）、点Ｂの座標
（ＺＢ、ＹＢ）を（５８．２９８、４８．２９０）とす
ると、焦点位置である点Ｆから見た点Ａと点Ｂの角度
は、それぞれ、数２と数３で４５度と１３５度と確認で
きる。
【００２６】
ATAN（8.285 /〔10−1.716〕）＝４５度 …（数２）
ATAN（48.290 /〔10−58.298〕）＝−４５度=１３５度 …（数３）
ただし、ＡＴＡＮはＴａｎ−１を示す。
【００２７】次に、第１副反射面１１と第２副反射面１
２の形状について説明する。
２の形状について説明する。
【００２８】第１副反射面１１と第２副反射面１２の焦
点位置（点Ｃ）を光軸の下１０ｍｍ即ち、Ｙ＝−１０ｍ
ｍとした。また、第１副反射面１１は点Bに隣接し配置
し、第２副反射面１２は点Aに隣接して配置する構成と
した。このとき、点Ｃの座標は、点Ａと点Ｂを通過する
直線上でＹ＝−１０ｍｍの点なので、（ＺＣ、ＹＣ）＝
（−２４．１５６、−１０）となる。
点位置（点Ｃ）を光軸の下１０ｍｍ即ち、Ｙ＝−１０ｍ
ｍとした。また、第１副反射面１１は点Bに隣接し配置
し、第２副反射面１２は点Aに隣接して配置する構成と
した。このとき、点Ｃの座標は、点Ａと点Ｂを通過する
直線上でＹ＝−１０ｍｍの点なので、（ＺＣ、ＹＣ）＝
（−２４．１５６、−１０）となる。
【００２９】従って、第１副反射面１１の形状は、点Ｃ
を焦点位置とすれば、焦点距離をＰとして、数４で表さ
れる。 （Ｙ−ＹＣ）２＝４Ｐ（Ｚ−ＺＣ＋Ｐ） … （数４） また、第１副反射面１１は、点Ｂを通過するので、数４
に点Ｂの座標を代入し、Ｐに関する二次方程式を解い
て、Ｐ＝−２８．７７７ｍｍが得られる。Ｐが負の値な
のは、同様に、放物面の頂点位置に対して、焦点位置が
図１で左側にあることを意味する。すなわち、図１で左
側から来る光線に対して、第１副反射面１１が凹面であ
ることを意味する。
を焦点位置とすれば、焦点距離をＰとして、数４で表さ
れる。 （Ｙ−ＹＣ）２＝４Ｐ（Ｚ−ＺＣ＋Ｐ） … （数４） また、第１副反射面１１は、点Ｂを通過するので、数４
に点Ｂの座標を代入し、Ｐに関する二次方程式を解い
て、Ｐ＝−２８．７７７ｍｍが得られる。Ｐが負の値な
のは、同様に、放物面の頂点位置に対して、焦点位置が
図１で左側にあることを意味する。すなわち、図１で左
側から来る光線に対して、第１副反射面１１が凹面であ
ることを意味する。
【００３０】同様に、第２副反射面１２は、点Ａを通過
するので、数４に点Ａの座標を代入し、Ｐに関する二次
方程式を解いて、Ｐ＝−９１．７１６ｍｍが得られる。
尚、Ｐが負の値なのは、放物面の頂点位置に対して、焦
点位置が図１で左側にあることを意味する。すなわち、
図１で右側から来る光線に対して、第２副反射面１２が
凸面であることを意味する。
するので、数４に点Ａの座標を代入し、Ｐに関する二次
方程式を解いて、Ｐ＝−９１．７１６ｍｍが得られる。
尚、Ｐが負の値なのは、放物面の頂点位置に対して、焦
点位置が図１で左側にあることを意味する。すなわち、
図１で右側から来る光線に対して、第２副反射面１２が
凸面であることを意味する。
【００３１】本発明の実施の形態１では、線分ＢＣを線
分ＡＣに圧縮しており、（８．２８５＋１０）／（４
８．２９０＋１０）＝０．３１、即ち、３１％の圧縮率
となる。もし、点Ｃを光軸上の点だと仮定すると、８．
２８５／４８．２９０＝０．１７、即ち、１７％の圧縮
率となる。先に図５と図６で説明したように、圧縮率が
小さいと合成焦点距離が小さくなり、発散角が大きくな
る。これに対して、本発明の実施の形態１では、点Ｂの
光束を点Ａに導いたにもかかわらず、３１％の圧縮率で
あり、単純に圧縮した場合に比べて、焦点Ｃを光軸から
ずらすことにより発散角の増大を約半分近くに抑えるこ
とができた。なお、光軸からずれた共通の焦点Ｃを持つ
第１副反射面１１と第２副反射面１２の形状は、光軸の
Ｚ軸を中心とする回転対称面である。
分ＡＣに圧縮しており、（８．２８５＋１０）／（４
８．２９０＋１０）＝０．３１、即ち、３１％の圧縮率
となる。もし、点Ｃを光軸上の点だと仮定すると、８．
２８５／４８．２９０＝０．１７、即ち、１７％の圧縮
率となる。先に図５と図６で説明したように、圧縮率が
小さいと合成焦点距離が小さくなり、発散角が大きくな
る。これに対して、本発明の実施の形態１では、点Ｂの
光束を点Ａに導いたにもかかわらず、３１％の圧縮率で
あり、単純に圧縮した場合に比べて、焦点Ｃを光軸から
ずらすことにより発散角の増大を約半分近くに抑えるこ
とができた。なお、光軸からずれた共通の焦点Ｃを持つ
第１副反射面１１と第２副反射面１２の形状は、光軸の
Ｚ軸を中心とする回転対称面である。
【００３２】図８を用いて、本発明の実施の形態１によ
る照明装置を用いた投射型プロジェクタ装置について説
明する。
る照明装置を用いた投射型プロジェクタ装置について説
明する。
【００３３】図８において、３１が第１と第２のマルチ
レンズアレイによるインテグレータ、３２が偏光変換素
子、３３が結像レンズ、３４がリレーレンズ、３５がコ
ンデンサレンズ、３６が液晶パネル、３７がクロスプリ
ズム、３８が投射レンズ、４１がダイクロイック作用を
有するミラーＡ、４２がダイクロイック作用を有するミ
ラーＢ、４３が全反射作用を有するミラーＣ、４４が全
反射作用を有するミラーＤ、４５が全反射作用を有する
ミラーＥである。なお、図８において、前出図に同一な
部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
レンズアレイによるインテグレータ、３２が偏光変換素
子、３３が結像レンズ、３４がリレーレンズ、３５がコ
ンデンサレンズ、３６が液晶パネル、３７がクロスプリ
ズム、３８が投射レンズ、４１がダイクロイック作用を
有するミラーＡ、４２がダイクロイック作用を有するミ
ラーＢ、４３が全反射作用を有するミラーＣ、４４が全
反射作用を有するミラーＤ、４５が全反射作用を有する
ミラーＥである。なお、図８において、前出図に同一な
部分には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３４】図１で説明した照明装置を出射した平行光
束は、インテグレータ３１としての第１のマルチレンズ
アレイと第２のマルチレンズアレイによって複数の二次
光源に分割される。また、第２のマルチレンズアレイの
直後にある偏光変換素子３２によって自然光はＰ偏光と
Ｓ偏光に分離され、分離直後の一方の光路に配置したλ
／２板によって偏光方向をそろえられる。次に、結像レ
ンズ３３とコンデンサレンズ３５によってインテグレー
タ３１の二次光源像が液晶パネル３６面に重畳し照射さ
れる。尚、結像レンズ３３とコンデンサレンズ３５は、
それぞれ主に、重畳作用と、テレセントリック化の作用
を受け持っているが、レンズ枚数は２枚である必要は必
ずしも無く、３枚でも、また逆に１枚でレンズ位置を変
えることでもこの作用の実現は可能である。
束は、インテグレータ３１としての第１のマルチレンズ
アレイと第２のマルチレンズアレイによって複数の二次
光源に分割される。また、第２のマルチレンズアレイの
直後にある偏光変換素子３２によって自然光はＰ偏光と
Ｓ偏光に分離され、分離直後の一方の光路に配置したλ
／２板によって偏光方向をそろえられる。次に、結像レ
ンズ３３とコンデンサレンズ３５によってインテグレー
タ３１の二次光源像が液晶パネル３６面に重畳し照射さ
れる。尚、結像レンズ３３とコンデンサレンズ３５は、
それぞれ主に、重畳作用と、テレセントリック化の作用
を受け持っているが、レンズ枚数は２枚である必要は必
ずしも無く、３枚でも、また逆に１枚でレンズ位置を変
えることでもこの作用の実現は可能である。
【００３５】次に、光源１から出射した白色光の色分離
・色合成作用について説明する。
・色合成作用について説明する。
【００３６】ミラーＡ４１が青の光束を透過し残りの緑
と赤の光束を反射する色分離作用を有し、ミラーＢ４２
が緑の光束を反射し赤の光束を透過する色分離作用を有
している。従って、光源１から出射した白色光のうち、
赤の光束はミラーＡ４１で反射し、次にミラーＢ４２を
透過し、リレーレンズ３４とミラーＣ４３とミラーＥ４
５を経て、コンデンサレンズ３５でテレセントリック化
し赤用の液晶パネル３６に入射する。光源１から出射し
た白色光のうち、緑の光束はミラーＡ４１で反射し、次
にミラーＢ４２で反射し、コンデンサレンズ３５でテレ
セントリック化し緑用の液晶パネル３６に入射する。光
源１から出射した白色光のうち、青の光束はミラーＡ４
１を透過し、次にミラーＤ４４で反射し、コンデンサレ
ンズ３５でテレセントリック化し青用の液晶パネル３６
に入射する。各液晶パネル３６では、図示しない映像信
号駆動回路により画素ごとの光の濃淡に替える光強度変
調を行なって各色の画像を形成する。これらの画像光
は、クロスプリズム３７で色合成され投射レンズ３８側
へ出射し、投射レンズ３８でスクリーン面（図示せず）
に液晶パネル３６の画像が投射される。
と赤の光束を反射する色分離作用を有し、ミラーＢ４２
が緑の光束を反射し赤の光束を透過する色分離作用を有
している。従って、光源１から出射した白色光のうち、
赤の光束はミラーＡ４１で反射し、次にミラーＢ４２を
透過し、リレーレンズ３４とミラーＣ４３とミラーＥ４
５を経て、コンデンサレンズ３５でテレセントリック化
し赤用の液晶パネル３６に入射する。光源１から出射し
た白色光のうち、緑の光束はミラーＡ４１で反射し、次
にミラーＢ４２で反射し、コンデンサレンズ３５でテレ
セントリック化し緑用の液晶パネル３６に入射する。光
源１から出射した白色光のうち、青の光束はミラーＡ４
１を透過し、次にミラーＤ４４で反射し、コンデンサレ
ンズ３５でテレセントリック化し青用の液晶パネル３６
に入射する。各液晶パネル３６では、図示しない映像信
号駆動回路により画素ごとの光の濃淡に替える光強度変
調を行なって各色の画像を形成する。これらの画像光
は、クロスプリズム３７で色合成され投射レンズ３８側
へ出射し、投射レンズ３８でスクリーン面（図示せず）
に液晶パネル３６の画像が投射される。
【００３７】本発明の投射型プロジェクタ装置では、イ
ンテグレータ３１にマルチレンズアレイを用いたが内面
で全反射を行うロッドレンズや、また、ミラーで反射す
るライトパイプ等で構成しても良い。その場合、後続の
レンズ構成がロッドレンズに対応した構成とする必要が
ある。
ンテグレータ３１にマルチレンズアレイを用いたが内面
で全反射を行うロッドレンズや、また、ミラーで反射す
るライトパイプ等で構成しても良い。その場合、後続の
レンズ構成がロッドレンズに対応した構成とする必要が
ある。
【００３８】本発明の実施の形態ではインテグレータ３
１を用いたが、いわゆる直視型のテレビでは周辺照度が
３０％程度のものもあるので、本発明の照明装置を用い
て、中抜けの部分に光束を導くことで、インテグレータ
３１を用いずに、液晶パネル３６を照射する方式でも良
い。
１を用いたが、いわゆる直視型のテレビでは周辺照度が
３０％程度のものもあるので、本発明の照明装置を用い
て、中抜けの部分に光束を導くことで、インテグレータ
３１を用いずに、液晶パネル３６を照射する方式でも良
い。
【００３９】尚、本発明の実施の形態１においては、主
反射面２と第１副反射面１１をＡ点で、主反射面２と第
２副反射面１２をＢ点で一体とすることを念頭に形状を
定めた。しかし、主反射面２で反射した平行光束を第１
副反射面１１で反射するので、主反射面２と第１副反射
面１１を空間的に離しても本発明の効果は得られる。主
反射面２と第２副反射面１２に関しても同様である。
反射面２と第１副反射面１１をＡ点で、主反射面２と第
２副反射面１２をＢ点で一体とすることを念頭に形状を
定めた。しかし、主反射面２で反射した平行光束を第１
副反射面１１で反射するので、主反射面２と第１副反射
面１１を空間的に離しても本発明の効果は得られる。主
反射面２と第２副反射面１２に関しても同様である。
【００４０】次に、図２を用いて、本発明の実施の形態
２について説明する。図１との違いは、第２副反射面１
２の位置であり、点Ｃの位置を光源１の右側で設計した
ことにある。尚、点ＣのＹ座標は、本発明の実施の形態
１と同じ値としたので、圧縮率は変わらない。本発明の
実施の形態２での、第１副反射面１１と第２副反射面１
２の具体的な形状は、本発明の実施の形態１と同様に求
めても良いが、同じ圧縮率としたので、数１の式でＰの
値を比例換算しても求まる。
２について説明する。図１との違いは、第２副反射面１
２の位置であり、点Ｃの位置を光源１の右側で設計した
ことにある。尚、点ＣのＹ座標は、本発明の実施の形態
１と同じ値としたので、圧縮率は変わらない。本発明の
実施の形態２での、第１副反射面１１と第２副反射面１
２の具体的な形状は、本発明の実施の形態１と同様に求
めても良いが、同じ圧縮率としたので、数１の式でＰの
値を比例換算しても求まる。
【００４１】尚、本発明の実施の形態２においては、第
２副反射面１２は、光源１の管球部と一体としても良い
し、また、つなぎの透過面を介して第１副反射面１１と
一体の形状にしても良い。
２副反射面１２は、光源１の管球部と一体としても良い
し、また、つなぎの透過面を介して第１副反射面１１と
一体の形状にしても良い。
【００４２】尚、従来例で示した特許第３２２８６２６
号や本発明とは異なり、光源１からの光束を直接、副反
射面で反射し管球を通過し主反射面２で反射するいわゆ
るダブルリフレクタ方式がある。この方式は簡易な基本
構成で済むが、副反射面で反射した光束を管球に戻すた
めに、管球の温度が上昇し、テレビ用途で重要な管球自
体の寿命が短くなってしまう。
号や本発明とは異なり、光源１からの光束を直接、副反
射面で反射し管球を通過し主反射面２で反射するいわゆ
るダブルリフレクタ方式がある。この方式は簡易な基本
構成で済むが、副反射面で反射した光束を管球に戻すた
めに、管球の温度が上昇し、テレビ用途で重要な管球自
体の寿命が短くなってしまう。
【００４３】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、主
反射面で反射した光束径を後続の複数の副反射面で小さ
くしても、光束径の小型化に比べ、発散角が大きくなら
ない照明装置、及び、それを用いた投射型プロジェクタ
装置を得ることができる。
反射面で反射した光束径を後続の複数の副反射面で小さ
くしても、光束径の小型化に比べ、発散角が大きくなら
ない照明装置、及び、それを用いた投射型プロジェクタ
装置を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態１における照明装置の構成
図である。
図である。
【図２】本発明の実施の形態２における照明装置の構成
図である。
図である。
【図３】放物面による主反射面での光線反射の様子を示
す説明図である。
す説明図である。
【図４】放物面による主反射面を凸レンズに置換した場
合での光線追跡の説明図である。
合での光線追跡の説明図である。
【図５】放物面による主反射面の後ろに、凸レンズと凹
レンズからなるアフォーカル系を配置した場合での光線
追跡の説明図である。
レンズからなるアフォーカル系を配置した場合での光線
追跡の説明図である。
【図６】放物面による主反射面を凸レンズに置換し、且
つ、後ろに、凸レンズと凹レンズからなるアフォーカル
系を配置した場合での光線追跡及び、合成焦点距離の説
明図である。
つ、後ろに、凸レンズと凹レンズからなるアフォーカル
系を配置した場合での光線追跡及び、合成焦点距離の説
明図である。
【図７】合成焦点距離の違いによる照明装置の発散角の
違いを示す説明図である。
違いを示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１における照明装置を用い
た投射型プロジェクタ装置の構成図である。
た投射型プロジェクタ装置の構成図である。
１…光源、２…主反射面、２’…等化な凸レンズ、３’
…等化な凸レンズ、１１…第１副反射面、１２…第２副
反射面、２１…凸レンズ、２２…凹レンズ、３１…イン
テグレータ、３２…偏光変換素子、３３…結像レンズ、
３４…リレーレンズ、３５…コンデンサレンズ、３６…
パネル、３７…クロスプリズム、３８…投射レンズ、４
１…ミラーＡ、４２…ミラーＢ、４３…ミラーＣ、４４
…ミラーＤ、４５…ミラーＥ。
…等化な凸レンズ、１１…第１副反射面、１２…第２副
反射面、２１…凸レンズ、２２…凹レンズ、３１…イン
テグレータ、３２…偏光変換素子、３３…結像レンズ、
３４…リレーレンズ、３５…コンデンサレンズ、３６…
パネル、３７…クロスプリズム、３８…投射レンズ、４
１…ミラーＡ、４２…ミラーＢ、４３…ミラーＣ、４４
…ミラーＤ、４５…ミラーＥ。
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 21/14 Ｆ２１Ｙ 101:00
Ｈ０４Ｎ 5/74 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｋ
// Ｆ２１Ｙ 101:00
(72)発明者 平田 浩二
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディアシステ
ム事業部内
(72)発明者 山崎 太志
神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株
式会社日立製作所デジタルメディアシステ
ム事業部内
Ｆターム(参考） 2H088 EA15 EA16 HA21 HA24 HA28
MA06
2H091 FA14X FA26X FA41X LA12
LA17 MA07
2K103 AA05 AA16 AB05 BA09
3K042 AA01 AC06 BB03 BB06 BB12
BB14
5C058 EA12 EA51
Claims (4)
- 【請求項１】光源と、光源からの光束を反射する主反射
面とを有し、該主反射面で反射した光束を外部に出射す
る照明装置であって、 前記主反射面で反射された前記光源からの光束を前記光
源側に反射させる、反射面が凹面状の第１副反射面と、 該第１副反射面で反射された光束を反射して前記照明装
置の外部に出射させる、反射面が凸面状の第２副反射面
とを備え、 前記第１副反射面の凹面と前記第２副反射面の凸面が略
相似関係にあることを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】前記照明装置の光軸を含む断面において、 前記主反射面が放物面であり、前記第１副反射面と前記
第２副反射面がそれぞれ異なる大きさの放物面の一部を
構成し、前記第１副反射面と前記第２副反射面の放物面
の焦点位置が、前記光軸を挟んで前記第１副反射面と前
記第２副反射面の反対側の略同一の点であることを特徴
とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項３】前記第１副反射面と前記第２副反射面が、
前記光軸を中心として回転対象面であることを特徴とす
る請求項１乃至請求項２の何れかに記載の照明装置。 - 【請求項４】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の照
明装置と、 該照明装置からの光束を映像信号に応じて光強度変調し
て光学像を形成する映像表示素子と、 該映像表示素子からの光学像を投射する投射ユニットと
を有することを特徴とする投射型プロジェクタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093538A JP2003297103A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 照明装置及びそれを用いた投射型プロジェクタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002093538A JP2003297103A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 照明装置及びそれを用いた投射型プロジェクタ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003297103A true JP2003297103A (ja) | 2003-10-17 |
Family
ID=29386775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002093538A Pending JP2003297103A (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 照明装置及びそれを用いた投射型プロジェクタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003297103A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006284646A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型表示装置 |
| JP2008102389A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Ushio Inc | 光照射器 |
| KR100958478B1 (ko) * | 2007-06-05 | 2010-05-17 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 투사형 표시 장치 |
| WO2012002462A1 (ja) * | 2010-06-29 | 2012-01-05 | シャープ株式会社 | 光源装置およびそれを備えた擬似太陽光照射装置 |
-
2002
- 2002-03-29 JP JP2002093538A patent/JP2003297103A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006284646A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 投写型表示装置 |
| JP2008102389A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Ushio Inc | 光照射器 |
| KR100958478B1 (ko) * | 2007-06-05 | 2010-05-17 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 투사형 표시 장치 |
| WO2012002462A1 (ja) * | 2010-06-29 | 2012-01-05 | シャープ株式会社 | 光源装置およびそれを備えた擬似太陽光照射装置 |
| JP2012014876A (ja) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Sharp Corp | 光源装置およびそれを備えた擬似太陽光照射装置 |
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