JP2005099538A

JP2005099538A - 明装置およびそれを用いた投写型表示装置

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Publication number: JP2005099538A
Application number: JP2003334518A
Authority: JP
Inventors: Saburo Sugawara; 三郎菅原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】液晶プロジェクターの照明効率を改善すること。
【解決手段】少なくとも、光源と、光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと、複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、該偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、該放物面反射鏡の光軸方向から見て該放物面反射鏡の穴と重なるコマのレンズの光軸を、コマの中心から該放物面反射鏡の外側に偏心させたことを特徴とする照明装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶プロジェクターなどに使用される、照明装置およびそれを用いた投写型表示装置に関するものである。

図７は図８に示す従来例の照明装置の第１レンズアレイ１９の正面図および側面図を示す。

図７に示すように、従来例の第１レンズアレイ１９は、２次元的に矩形のレンズが配列されたレンズアレイより構成されている。また、第１レンズアレイ１９のそれぞれのレンズのコマの中心に、レンズ光軸が一致している。

従来、液晶プロジェクターなどに使用される照明装置は、図８に示すように、光源１の発光部１Ａから発せられた光は、放物面反射鏡２の反射面２Ａで反射されほぼ平行光に変換される。さらに、平行平面板３を介して、第１レンズアレイ１９に入射される。第１レンズアレイ１９に入射された光は、第１レンズアレイ１９の焦点近傍に配置された第２レンズアレイ５のそれぞれ対応するコマに集光され、複数の偏光ビームスプリッタ−７と１／２波長板８より構成される偏光変換装置により、Ｓ偏光に変換される。偏光ビームスプリッタ−はＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するよう構成されており、透過したＰ偏光は１／２波長板８によりＳ偏光に変換される。偏光変換された光は、凸レンズ９、凹レンズ１０、凸レンズ１１により液晶１２（照明面）の表示範囲を均一に照明するよう重ね合わされる。
特開平０９−２６９４７０号公報

しかし、図８の光源１から発せられた光のうち、放物面反射鏡２の反射面２Ａの光軸近傍の反射面で反射された光線ＣＬＯ、ＣＬＣ、ＣＬＩのうち、第１レンズアレイ１９において、光軸方向から見て、放物面反射鏡２の光軸近傍の穴に相当する部分には、放物面反射鏡２の光軸に対して平行な光は入射されず、放物面反射鏡２の光軸に対して向かう斜めの光ＣＬＩのみが入射される。これは、放物面反射鏡２の光軸近傍には光源１のガラス棒がつきだすために、穴が開いているためで、放物面反射鏡２の光軸に平行な光が反射されないからである。このため、光軸近傍の第１レンズアレイ１９には斜めの光しか入射されず、第２レンズアレイの本来入射されるべきレンズのコマのとなりのコマに入射されてしまうため、照明効率が低下してしまうという問題があった。

一般的に、２次元的に配列された２つのレンズアレイを用いるフライアイインテグレーターは、照明光学系の光軸方向からみて、第１レンズアレイに入射した光が、２つのレンズアレイの重なりあう第２レンズアレイのコマに入射するよう構成されている。

しかしながら、第１レンズアレイに入射される光の平行度が悪いと、本来入射されるべきコマに光が入射されず、となりのコマに入射されてしまうため、照明すべき照明面以外のところを照明してしまい、照明効率が低下していた。

また、光源１から発せられ、放物面反射鏡２の光軸から少しはなれた中間部において反射される光のうち、遮光板６の開口部を通過する光は、光源１の発光部１Ａから発せられた光線ＭＬＩの近傍のみが透過され、光源１の発光部１Ａの周辺部から発せられた光線ＭＬＩ、ＭＬＯは、遮光板６で遮られ、損失してしまい、照明効率が低下していた。

本発明の目的は、光源側の第１レンズアレイにおいて、放物面反射鏡の光軸方向から見て、放物面反射鏡の光軸近傍の穴と重なる部分には、放物面反射鏡の光軸と平行な光が入射しないことに着目して、放物面反射鏡の穴と重なる部分近傍の光源側の第１レンズアレイの形状を最適化して、照明効率を改善することを目的とする。

上記目的を実現するために、本発明請求項１の照明装置は、
少なくとも光源と光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、該放物面反射鏡の光軸方向から見て該放物面反射鏡の穴と重なるコマのレンズの光軸を、コマの中心から該放物面反射鏡の外側に偏心させたことを特徴とする。

本発明請求項２の照明装置は、
少なくとも光源と光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、左右方向および上下方向の配列数がともに奇数である場合、第１レンズアレイの中心のコマのレンズは負のパワーを有することを特徴とする。

本発明請求項３の照明装置は、
少なくとも光源と光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、左右方向および上下方向の配列数がともに奇数である場合、第１レンズアレイの中心のコマのレンズは負のパワーを有し、かつ該中心のコマのレンズの周辺に配置される、該放物面反射鏡の光軸方向から見て該放物面反射鏡の穴と重なるコマのレンズの光軸をコマの中心に対して該放物面反射鏡の光軸の外側に偏心させたことを特徴とする。

本発明請求項４の照明装置は、
少なくとも光源と光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、レンズアレイが形成されていない面において、該放物面反射鏡の光軸近傍の部分が負の屈折力を有することを特徴とする。

本発明請求項５の照明装置は、請求項１から３において、以下の条件式を満足することを特徴とする。

５＜Ｌ１／Ｃ＜１．２
ｆ；放物面反射鏡の焦点距離ｆ
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径
１Ｄ；光源の発光部の直径１Ｄ
Ｌ１；放物面反射鏡の頂点から第１レンズアレイのパワーを有する面までの空気換算距離
Θ１；放物面反射鏡の穴の端面の反射面における光源を見込む角度
Ｂ；光源の発光部中心から放物面反射鏡の穴の端面までの距離
Ｂ＝（（２Ｄ／２）＾４／（１６＊ｆ＾２）＋（２Ｄ／２）＾２／２＋ｆ＾２）＾０．５
Θ１＝２＊ａｒｃｓｉｎ（（１Ｄ／２）／Ｂ）
Ｃ；放物面反射鏡の穴の端面の反射面から放物面反射鏡の光軸に向かう最大角度の光線と放物面反射鏡の光軸の交点までの距離
Ｃ＝（２Ｄ／２）／（ｔａｎ（Θ１／２））
本発明請求項６の照明装置は、請求項４において、以下の条件式を満足することを特徴とする。

５＜Ｌ２／Ｃ＜１．２
ここで、
ｆ；放物面反射鏡の焦点距離
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径
１Ｄ；光源の発光部の直径
Ｌ２；放物面反射鏡の頂点から第１レンズアレイの部分的に負のパワーを有する面までの空気換算距離
Θ１；放物面反射鏡の穴の端面の反射面における光源を見込む角度
Ｂ；光源の発光部中心から放物面反射鏡の穴の端面までの距離
Ｂ＝（（２Ｄ／２）＾４／（１６＊ｆ＾２）＋（２Ｄ／２）＾２／２＋ｆ＾２）＾０．５
Θ１＝２＊ａｒｃｓｉｎ（（１Ｄ／２）／Ｂ）
Ｃ；放物面反射鏡の穴の端面の反射面から放物面反射鏡の光軸に向かう最大角度の光線と放物面反射鏡の光軸の交点までの距離
Ｃ＝（２Ｄ／２）／（ｔａｎ（Θ１／２））
本発明請求項７の照明装置は、
請求項４および６において、以下の条件式を満足することを特徴とする。

７＜２Ｄ／１３Ｄ＜１．３
ここで、
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径
１３Ｄ；第１レンズアレイの負屈折力を有する部分の直径
本発明請求項８の投写型表示装置は、請求項１から７の照明装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれは、従来有効に使われていなかった放物面反射鏡の光軸近傍の光を、放物面反射鏡の反射面の頂点と光源側のレンズアレイの距離と、光源側のレンズアレイの形状を最適化することにより、もう一方のレンズアレイの対応するコマに導き、照明効率を約５％改善することができた。

図１は図２に示した本発明の照明装置の第１実施例の光源側の第１レンズアレイの正面図および側面図を示す。図１に示すように、第１レンズアレイ４は、２次元的に矩形のレンズが配列されたレンズアレイより構成されている。

図２において、光源１の発光部１Ａから発せられた光は、放物面反射鏡２の反射面２Ａで反射されほぼ平行光に変換される。さらに、平行平面板３を介して、第１レンズアレイ４に入射される。第１レンズアレイ４に入射された光は、第１レンズアレイ４の焦点近傍に配置された第２レンズアレイ５のそれぞれ対応するコマに集光され、複数の偏光ビームスプリッタ−７と１／２波長板８より構成される偏光変換装置により、Ｓ偏光に変換される。偏光ビームスプリッタ−はＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するよう構成されており、透過したＰ偏光は１／２波長板８によりＳ偏光に変換される。偏光変換された光は、凸レンズ９、凹レンズ１０、凸レンズ１１により液晶１２の表示範囲を均一に照明するよう重ね合わされる。遮光板６は、偏光ビームスプリッター７に余分な照明光が当たらないようにするためのものである。

図１において、クロスハッチ＋は、第１レンズアレイ４の各レンズの光軸位置を示している。

本発明の第１実施例においては、フライアイの各レンズの配列個数が横方向７個、縦方向９個で、放物面反射鏡２の光軸と第１レンズアレイ４の中心の光軸が一致している。

第１レンズアレイの中心のレンズだけが、負のパワーを有しており、それ以外のレンズはすべて同一の正のパワーを有している。また、中心のレンズにとなりあって配置されている８つのレンズの光軸をレンズのコマの中心から放物面反射鏡の光軸に対して外側にずらしている。

照明効率をより向上させるために、各レンズのコマの光軸のずらし量は、左右方向、上下方向、対角方向で異なった値となっている。

このように、光源側の第１レンズアレイ４を構成することにより、従来例の図８で示したように、放物面反射鏡２の反射面２Ａの光軸近傍から中間部にかけて、遮光板を通過することができなかった光線ＣＬＩ、ＭＬＩを液晶パネル１２に照明することが可能となる。

放物面反射鏡２の反射面２Ａの光軸近傍から反射された光線ＣＬＩ、ＣＬＣ、ＣＬＯのうち、放物面反射鏡２の光軸から離れる方向に向かう光線ＣＬＯは、第１レンズアレイにおいて通過するコマに対応する第２レンズアレイ５のコマの隣のコマに入射されるため、損失光となる。また、放物面反射鏡２の光軸に平行な光線ＣＬＣは第１レンズアレイ４で屈折されるが、第１レンズアレイのレンズコマに対応する第２レンズアレイのレンズコマに入射するため、液晶パネル１２を照明する光線となる。また、放物面反射鏡２の光軸に向かう光線ＣＬＩは、第１レンズアレイの中心の負屈折力のレンズコマで屈折され、光線が跳ね上げられ、第２レンズアレイの中心のレンズコマに入射させることができ、液晶パネル１２を照明する光線となる。

また、放物面反射鏡２の反射面２Ａの中間部に発せられる光は、反射面２Ａで反射され、光線ＭＬＩ、ＭＬＣ、ＭＬＯとなり、このうち、光線ＭＬＯは遮光板６で遮られてしまうが、光線ＭＬＩ、ＭＬＣは、遮光板を通過することができるため、液晶パネル１２を照明する光線となる。図８の従来例では、遮光板６で遮られていた光線ＭＬＩは、本発明の第１実施例においては、第１レンズアレイ４の中心のレンズコマにとなりあって配置されているレンズコマの光軸が、コマの中心から、放物面反射鏡２の光軸ＡＸＬの外側方向にずれているので、従来例より、あまり屈折されず、第１レンズアレイのレンズコマに対応する第２レンズアレイのレンズコマに入射させることができ、液晶パネル１２を照明する光線となる。

本発明の第１実施例は、後に示す数値実施例１を図面化したもので、照明効率は従来例の数値実施例と比較して、４．５％改善された。

図３は、図４に示した本発明の照明装置の第２実施例の光源側の第１レンズアレイの正面図および側面図で、第１レンズアレイ１３の光源側の放物面反射鏡２の穴に相当する部分に負の屈折力を有する凹面を形成したものである。他の形状は、図８に示す従来例と同一である。

このように構成することにより、放物面反射鏡２の反射面２Ａの光軸近傍から反射された光線ＣＬＩを跳ね上げ、第２レンズアレイの中心のコマに入射させ、液晶パネル１２を照明する光線とすることができる。

本発明の第２実施例は、後に示す数値実施例２を図面化したもので、照明効率は従来例の数値実施例と比較して、４．８％改善された。

図５は図６に示した本発明の第３の照明装置の光源側の第１レンズアレイの正面図および側面図を示す。第３の実施例は、第１レンズアレイおよび第２レンズアレイの配列個数が横方向８、縦方向１０の場合の実施例である。

図５において、放物面反射鏡２の穴の部分に重なる第１レンズアレイの４つのレンズコマの光軸を、レンズコマの中心から、放物面反射鏡２の光軸の外側方向にずらすことにより、放物面反射鏡２の光軸に向かう光線ＣＬＩ、ＭＬＩを対応する第２レンズアレイのレンズコマの遮光板６の開口部に導き、液晶パネル１２を照明する光線としている。

本発明の第３実施例は、後に示す数値実施例３を図面化したもので、照明効率は従来例の数値実施例と比較して、４．５％改善された。

図９は、本発明の実施例１および２に示した本発明の照明装置を組み込んだ液晶プロジェクターの断面図を示す。

光源１から発せられた光は、放物面反射鏡２により略平行に変換され、光源１が爆発したときにガラスの破片が飛びちらないようにするための平行平面板３を介して第１レンズアレイ４に入射される。第１レンズアレイ４に入射された光は、反射ミラー３７により反射され、第１レンズアレイ４の焦点近傍に配置された第２レンズアレイ５のそれぞれ対応するコマに集光され、複数の偏光ビームスプリッタ−７と１／２波長板８より構成される偏光変換装置により、Ｓ偏光に変換される。偏光ビームスプリッタ−はＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するよう構成されており、透過したＰ偏光は１／２波長板８によりＳ偏光に変換される。偏光変換された光は、凸レンズ９、凹レンズ１０Ｂ、凸レンズ１１Ｂにより青色画像を変調するための液晶１２Ｂの表示範囲を均一に照明するよう重ね合わされる。２１は、紫外線カットフィルターを示す。青反射ダイクロミラー２０は、白色光のうち、青色成分のみを反射し、緑色成分、赤色成分を透過する。青反射ダイクロミラー２０を透過した光のうち、緑色成分は凹レンズ１０ＧＲを介して、緑反射ダイクロミラー２３により反射され、凸レンズ１１Ｇにより集光され、緑色画像を変調するための液晶１２Ｇの表示範囲を均一に照明するよう重ね合わされる。

また、緑反射ダイクロミラー２３を透過した赤色成分は、橙色成分をカットするフィルター２４を透過したあと、第１自由曲面ミラー２５、凹面鏡２６、第２自由曲面ミラー２７によりほぼ等倍結像され、赤色画像を変調するための液晶１２Ｒの表示範囲を均一に照明するよう重ね合わされる。２８、３１、３９は入射側偏光板、２９、３２、３３は射出側偏光板を示す。３０、３４は、１／２波長板を示し、Ｐ偏光をＳ偏光に変換している。３８は、偏光板を支持するためのガラス板である。

赤反射ダイクロイック膜ＤＭＲと青反射ダイクロイック膜ＤＭＢをプリズム内部に有する色合成プリズム３５により、青、緑、赤の各色の変調が行なわれた画像が合成され、投射レンズ３６により、不図示のスクリーン上に拡大投影される。

以下条件式の意味について説明を行なう。

５＜Ｌ１／Ｃ＜１．２条件式（１）
ｆ；放物面反射鏡の焦点距離
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径
１Ｄ；光源の発光部の直径
Ｌ１；放物面反射鏡の頂点から第１レンズアレイのパワーを有する面までの空気換算距離
Θ１；放物面反射鏡の穴の端面の反射面における光源を見込む角度
Ｂ；光源の発光部中心から放物面反射鏡の穴の端面までの距離Ｂ
Ｂ＝（（２Ｄ／２）＾４／（１６＊ｆ＾２）＋（２Ｄ／２）＾２／２＋ｆ＾２）＾０．５
Θ１＝２＊ａｒｃｓｉｎ（（１Ｄ／２）／Ｂ）
Ｃ；放物面反射鏡の穴の端面の反射面から放物面反射鏡の光軸に向かう最大角度の光線と放物面反射鏡の光軸の交点までの該放物面反射鏡の光軸方向の距離
Ｃ＝（２Ｄ／２）／（ｔａｎ（Θ１／２））
条件式（１）は、放物面反射鏡の頂点から第１レンズアレイのパワーを有する面までの空気換算距離Ｌ１と、放物面反射鏡の穴の端面の反射面から放物面反射鏡の光軸に向かう最大角度の光線と放物面反射鏡の光軸の交点までの該放物面反射鏡の光軸方向の距離Ｃの比について限定したもので、
条件式の下限値を超える領域では、放物面反射鏡の穴近傍の反射面から反射された光のうち、放物面反射鏡の光軸に向かう光線の、反射鏡の穴の内側に入り込んでくる量が少ないため、該放物面反射鏡の光軸に向かう光線を、第１レンズアレイのコマに対応する第２レンズアレイのコマに少ししか入射することができないので、照明効率があまり上がらない。条件式の上限値を超える領域では、放物面反射鏡の穴近傍の反射面から反射された光のうち、放物面反射鏡の光軸の紙面上側で反射され、光軸に向かう光線が放物面反射鏡の光軸を超えて反対側にいってしまい、放物面反射鏡の光軸に対する光線の角度が大きくなる方向に屈折してしまうため、第１レンズアレイのレンズコマに対応する第２レンズアレイのコマに光線を入射させることができなくなり、照明効率が低下してくるため、好ましくない。

ここで、第１レンズアレイのレンズコマに対応する第２レンズアレイのコマとは、放物面反射鏡の光軸方向から見たときに、重なるコマのことを示す。

５＜Ｌ２／Ｃ＜１．２条件式（２）
ここで、
ｆ；放物面反射鏡の焦点距離
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径
１Ｄ；光源の発光部の直径
Ｌ２；放物面反射鏡の頂点から第１レンズアレイの部分的に負のパワーを有する面までの空気換算距離
Θ１；放物面反射鏡の穴の端面の反射面における光源を見込む角度
Ｂ；光源の発光部中心から放物面反射鏡の穴の端面までの距離
Ｂ＝（（２Ｄ／２）＾４／（１６＊ｆ＾２）＋（２Ｄ／２）＾２／２＋ｆ＾２）＾０．５
Θ１＝２＊ａｒｃｓｉｎ（（１Ｄ／２）／Ｂ）
Ｃ；放物面反射鏡の穴の端面の反射面から放物面反射鏡の光軸に向かう最大角度の光線と放物面反射鏡の光軸の交点までの該放物面反射鏡の光軸方向の距離
Ｃ＝（２Ｄ／２）／（ｔａｎ（Θ１／２））
条件式（２）は、放物面反射鏡の頂点から第１レンズアレイの部分的に負のパワーを有する面までの空気換算距離Ｌ２と、放物面反射鏡の穴の端面の反射面から放物面反射鏡の光軸に向かう最大角度の光線と放物面反射鏡の光軸の交点までの該放物面反射鏡の光軸方向の距離Ｃの比について限定したもので、
条件式の下限値を超える領域では、放物面反射鏡の穴近傍の反射面から反射された光のうち、放物面反射鏡の光軸に向かう光線の、反射鏡の穴の内側に入り込んでくる量が少ないため、該放物面反射鏡の光軸に向かう光線を、第１レンズアレイのコマに対応する第２レンズアレイのコマに少ししか入射することができないので、照明効率があまり上がらない。条件式の上限値を超える領域では、放物面反射鏡の穴近傍の反射面から反射された光のうち、放物面反射鏡の光軸の紙面上側で反射され、光軸に向かう光線が放物面反射鏡の光軸を超えて反対側にいってしまい、放物面反射鏡の光軸に対する光線の角度が大きくなる方向に屈折してしまうため、第１レンズアレイのレンズコマに対応する第２レンズアレイのコマに光線を入射させることができなくなり、照明効率が低下してくるため、好ましくない。

０．７＜１３Ｄ／２Ｄ＜１．３条件式（３）
ここで、
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径
１３Ｄ；第１レンズアレイのレンズアレイが形成されていない面の負屈折力を有する部分の直径
条件式（３）は、放物面反射鏡の穴の直径２Ｄと、第１レンズアレイのレンズアレイが形成されていない面の負屈折力を有する部分の直径の比について限定したもので、条件式の下限値を超える領域では、第１フライアイの負屈折力を有する部分の面積が、放物面反射鏡の穴に対して、小さくなりすぎるため、第１レンズアレイにおいて、放物面反射鏡の光軸に向かう光線を対応する第２レンズアレイのコマに入射させることができる光量が少なくなり、照明効率が低下し、上限値を超える領域では、第１フライアイの負屈折力を有する部分の面積が、放物面反射鏡の穴に対して、大きくなりすぎるため、放物面反射鏡の光軸より紙面上側の穴近傍の反射面で反射され、光軸に平行に進む光線が、はねあげられて、第１レンズアレイのコマに対応する第２レンズアレイのコマに入射させることができなくなり、照明効率が低下してくるため、好ましくない。

条件式（３）で示すように、放物面反射鏡の穴と第１レンズアレイの負屈折力を有する部分の直径は、ほほ同一であることが、照明効率の点から好ましい。

以下に本発明の照明装置の数値実施例を示す。

以下、Ｒはレンズ面の曲率半径、Ｄはレンズ面間隔、Ｎはｄ線における屈折率を示す。

（数値実施例１）

第１実施例の第１レンズアレイデータ。

大きさ５．７ｘ４．３ｍｍのレンズコマが７ｘ９個配列されている。
ここでＺ、Ｙは放物面反射鏡の光軸を（０、０）としたときの、各レンズコマの光軸の座標を示す。Ｚが紙面左右方向、Ｙが紙面上下方向の座標を示す。

放物面反射鏡の光軸に対し左右、上下方向に対称なので、Ｚ、Ｙがプラスのコマの座標のみを示す。

面番号は、光軸と一致したレンズコマを１番とし、ＺＹ座標の右上の部分のレンズコマの光軸の座標値を示す。

＊印のレンズコマは、曲率半径が他のコマと異なるか、レンズコマの光軸がレンズコマの中心と一致しないものを示す。

第１実施例の第２レンズアレイデータ。

大きさ５．７ｘ４．３ｍｍのレンズコマが７ｘ９個配列されている。

ここでＺ、Ｙは放物面反射鏡の光軸を（０、０）としたときの、各レンズコマの光軸の座標を示す。

（数値実施例２）

第２実施例の第１レンズアレイは、光源側の面（５面）の放物面反射鏡の光軸から半径５ｍｍ以内の範囲のみがレンズ部分となっており、その外側は、平面である。

第２実施例の第１レンズアレイデータ。

ここでＺ、Ｙは放物面反射鏡の光軸を（０、０）としたときの、各レンズコマの光軸の座標を示す。Ｚが紙面左右方向、Ｙが紙面上下方向の座標を示す。

第２実施例の第２レンズアレイデータ。

面番号は、光軸と一致したレンズコマを１番とし、ＺＹ座標の紙面右上の部分のレンズコマの光軸の座標値を示す。

（数値実施例３）

第３実施例の第１レンズアレイデータ。

大きさ５．７ｘ４．３ｍｍのレンズコマが８ｘ１０個配列されている。

＊印のレンズコマは、レンズコマの光軸がレンズコマの中心と一致しないものを示す。第３実施例の第２レンズアレイデータ大きさ５．７ｘ４．３ｍｍのレンズコマが８ｘ１０個配列されている。

（従来例）

従来例の第１レンズアレイデータ。

従来例の第２レンズアレイデータ。

本発明第１実施例の第１フライアイの正面図、側面図本発明第１実施例の照明装置の断面図本発明第２実施例の第１フライアイの正面図、側面図本発明第２実施例の照明装置の断面図本発明第３実施例の第１フライアイの正面図、側面図本発明第３実施例の照明装置の断面図従来例の第１フライアイの正面図、側面図従来例の照明装置の断面図本発明の第１実施例の照明装置を組み込んだ投写型表示装置の断面図

符号の説明

１光源
２放物面反射鏡
３平行平面板
４、１３、１４第１レンズアレイ
５、１５第２レンズアレイ
６、１６遮光板
７、１７偏光ビームスプリッター
８、１８１／２波長板
９凸レンズ
１０凹レンズ
１１凸レンズ
１２液晶パネル

Claims

少なくとも、光源と、光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと、複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、該偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、該放物面反射鏡の光軸方向から見て該放物面反射鏡の穴と重なるコマのレンズの光軸を、コマの中心から該放物面反射鏡の外側に偏心させたことを特徴とする照明装置。
少なくとも、光源と、光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、該偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、左右方向および上下方向の配列数がともに奇数である場合、第１レンズアレイの中心のコマのレンズは負のパワーを有することを特徴とする照明装置。
少なくとも、光源と、光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、左右方向および上下方向の配列数がともに奇数である場合、第１レンズアレイの中心のコマのレンズは負のパワーを有し、かつ該中心のコマのレンズの周辺に配置され、該放物面反射鏡の光軸方向から見て該放物面反射鏡の穴と重なるコマのレンズの光軸をコマの中心に対して該放物面反射鏡の光軸の外側に偏心させたことを特徴とする照明装置。
少なくとも、光源と、光源から発せられた光を略平行光に変換する光軸近傍に穴を有する放物面反射鏡と、光源側の２次元的に配列された第１レンズアレイと、照明面側の２次元的に配列された第２のレンズアレイと、複数の偏光分離プリズムと複数の１／２波長板よりなる偏光変換素子と、偏光変換素子から射出された光を照明面上に重ね合わせるための凸レンズを備え、該第１レンズアレイは、レンズアレイが形成されていない面において、該放物面反射鏡の光軸近傍の部分が負の屈折力を有することを特徴とする照明装置。
請求項１から３において、以下の条件式を満足することを特徴とする照明装置。
５＜Ｌ１／Ｃ＜１．２
ｆ；放物面反射鏡の焦点距離ｆ
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径２Ｄ
１Ｄ；光源の発光部の直径１Ｄ
Ｌ１；放物面反射鏡の頂点から第１レンズアレイのパワーを有する面までの空気換算距離
Θ１；放物面反射鏡の穴の端面の反射面における光源を見込む角度
Ｂ；光源の発光部中心から放物面反射鏡の穴の端面までの距離
Ｂ＝（（２Ｄ／２）＾４／（１６＊ｆ＾２）＋（２Ｄ／２）＾２／２＋ｆ＾２）＾０．５
Θ１＝２＊ａｒｃｓｉｎ（（１Ｄ／２）／Ｂ）
Ｃ；放物面反射鏡の穴の端面の反射面から放物面反射鏡の光軸に向かう最大角度の光線と放物面反射鏡の光軸の交点までの距離
Ｃ＝（２Ｄ／２）／（ｔａｎ（Θ１／２））
請求項４において、以下の条件式を満足することを特徴とする照明装置。
５＜Ｌ２／Ｃ＜１．２
ここで、
ｆ；放物面反射鏡の焦点距離
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径
１Ｄ；光源の発光部の直径
Ｌ２；放物面反射鏡の頂点から第１レンズアレイの部分的に負のパワーを有する面までの空気換算距離
Θ１；放物面反射鏡の穴の端面の反射面における光源を見込む角度
Ｂ；光源の発光部中心から放物面反射鏡の穴の端面までの距離
Ｂ＝（（２Ｄ／２）＾４／（１６＊ｆ＾２）＋（２Ｄ／２）＾２／２＋ｆ＾２）＾０．５
Θ１＝２＊ａｒｃｓｉｎ（（１Ｄ／２）／Ｂ）
Ｃ；放物面反射鏡の穴の端面の反射面から放物面反射鏡の光軸に向かう最大角度の光線と放物面反射鏡の光軸の交点までの距離
Ｃ＝（２Ｄ／２）／（ｔａｎ（Θ１／２））
請求項４および６において、以下の条件式を満足することを特徴とする照明装置。
７＜２Ｄ／１３Ｄ＜１．３
ここで、
２Ｄ；放物面反射鏡の穴の直径
１３Ｄ；第１レンズアレイの負屈折力を有する部分の直径
請求項１から７の照明装置を備えたことを特徴とする投写型表示装置。