JP2011107373A - 照明装置およびプロジェクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る照明装置100は、第1入射領域Saが、第1分割フライアイレンズ60aにおける4つの要素レンズ62の共通する第1頂点63aを含み、かつ第1光束2aの中心が第1頂点63aから所定の方向A距離Dだけ離れた領域であり、第2入射領域Sbが、第2光束2bの中心が、第2分割フライアイレンズ60bにおける4つの要素レンズ62の共通する第2頂点63bから所定の方向Aに距離Dだけ離れた位置から、X軸に沿って0.5×Lx、Y軸に沿って0.5×Lyずれた領域である。
【選択図】図2
Description
第1光束および第2光束を供給する光源と、
前記第1光束を複数の部分光束に分割する第1分割フライアイレンズと、
前記第2光束を複数の部分光束に分割する第2分割フライアイレンズと、
前記第1分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第1集光フライアイレンズと、
前記第2分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第2集光フライアイレンズと、
前記第1集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、前記第2集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、を被照明領域上で重畳させる光束重畳コンデンサーレンズと、
を含み、
前記第1分割フライアイレンズおよび前記第2分割フライアイレンズは、長辺と、短辺とを有する長方形状の要素レンズで構成され、
前記第1分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記長辺に平行なX軸および前記短辺に平行なY軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第2分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記X軸および前記Y軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第1分割フライアイレンズに対する前記第1光束の第1入射領域の形状、および前記第2分割フライアイレンズに対する前記第2光束の第2入射領域の形状は、前記X軸に平行な長軸と、前記Y軸に平行な短軸と、を有する楕円形状であり、
前記要素レンズの長辺の長さをLxとし、
前記要素レンズの短辺の長さをLyとし、
前記長軸の長さBxが、1.2×Lx≦Bx≦2×Lxの関係を満たし、前記短軸の長さByが、1.2×Ly≦By≦2×Lyの関係を満たし、前記長軸の長さBxと前記短軸の長さByとが、Bx:By=Lx:Lyの関係を満たし、
前記第1入射領域は、前記第1分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する第1頂点を含み、かつ前記第1光束の中心が前記第1頂点から所定の方向に距離Dだけ離れた領域であり、
前記第2入射領域は、前記第2光束の中心が、前記第2分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する第2頂点から前記所定の方向に前記距離Dだけ離れた位置から、前記X軸に沿って0.5×Lx、前記Y軸に沿って0.5×Lyずれた領域である。
前記光源は、複数の出射面が配列された第1出射面形成領域および第2出射面形成領域を有し、
前記第1出射面形成領域の前記複数の出射面から出射された光を、前記第1分割フライアイレンズ上に重畳して前記第1光束を形成する第1光束形成コンデンサーレンズと、
前記第2出射面形成領域の前記複数の出射面から出射された光を、前記第2分割フライアイレンズ上に重畳して前記第2光束を形成する第2光束形成コンデンサーレンズと、
をさらに含むことができる。
前記第1光束形成コンデンサーレンズと前記第1分割フライアイレンズの間の距離は、前記第1光束形成コンデンサーレンズの焦点距離よりも大きく、前記第1入射領域の長軸の長さが、前記第1光束形成コンデンサーレンズの有効径よりも小さくなる距離であり、
前記第2光束形成コンデンサーレンズと前記第2分割フライアイレンズの間の距離は、前記第2光束形成コンデンサーレンズの焦点距離よりも大きく、前記第2入射領域の長軸の長さが、前記第2光束形成コンデンサーレンズの有効径よりも小さくなる距離であることができる。
前記第1出射面形成領域の前記複数の出射面に対応して複数配置され、前記複数の出射面から出射される光を個別に平行光に変換する第1コリメートレンズと、
前記第1コリメートレンズに対応して複数配置され、前記第1コリメートレンズによって変換された前記平行光を前記第1光束形成コンデンサーレンズ上に個別に集光する第1集光レンズと、
前記第2出射面形成領域の前記複数の出射面に対応して複数配置され、前記複数の出射面から出射される光を個別に平行光に変換する第2コリメートレンズと、
前記第2コリメートレンズに対応して複数配置され、前記第2コリメートレンズによって変換された前記平行光を前記第2光束形成コンデンサーレンズ上に個別に集光する第2集光レンズと、
さらにを含み、
前記第1コリメートレンズおよび前記第1集光レンズは、前記光源と前記第1光束形成コンデンサーレンズの間の光路上に配置され、
前記第2コリメートレンズおよび前記第2集光レンズは、前記光源と前記第2光束形成コンデンサーレンズの間の光路上に配置されることができる。
前記第1光束形成コンデンサーレンズと前記第1分割フライアイレンズの間の光路上に配置され、前記第1光束形成レンズから射出された光を前記第1分割フライアイレンズ上に集光する第1フィールドレンズと、
前記第2光束形成コンデンサーレンズレンズと前記第2分割フライアイレンズの間の光路上に配置され、前記第2光束形成レンズから射出された光を前記第2分割フライアイレンズ上に集光する第2フィールドレンズと、
をさらに含むことができる。
第1光束、第2光束、第3光束、および第4光束を供給する光源と、
前記第1光束を複数の部分光束に分割する第1分割フライアイレンズと、
前記第2光束を複数の部分光束に分割する第2分割フライアイレンズと、
前記第3光束を複数の部分光束に分割する第3分割フライアイレンズと、
前記第4光束を複数の部分光束に分割する第4分割フライアイレンズと、
前記第1分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第1集光フライアイレンズと、
前記第2分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第2集光フライアイレンズと、
前記第3分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第3集光フライアイレンズと、
前記第4分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第4集光フライアイレンズと、
前記第1集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、前記第2集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、前記第3集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、前記第4フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、を被照明領域上で重畳させる光束重畳コンデンサーレンズと、
を含み、
前記第1、第2、第3、および第4分割フライアイレンズは、長辺と、短辺とを有する長方形状の要素レンズで構成され、
前記第1分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記長辺に平行なX軸および前記短辺に平行なY軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第2分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記X軸および前記Y軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第3分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記X軸および前記Y軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第4分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記X軸および前記Y軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第1分割フライアイレンズに対する前記第1光束の第1入射領域の形状、前記第2分割フライアイレンズに対する前記第2光束の第2入射領域の形状、前記第3分割フライアイレンズに対する前記第3光束の第3入射領域の形状、前記第4分割フライアイレンズに対する前記第4光束の第4入射領域の形状は、前記X軸に平行な長軸と、前記Y軸に平行な短軸と、を有する楕円形状であり、
前記要素レンズの長辺の長さをLxとし、
前記要素レンズの短辺の長さをLyとし、
前記長軸の長さBxが、1.2×Lx≦Bx≦2×Lxの関係を満たし、前記短軸の長さByが、1.2×Ly≦By≦2×Lyの関係を満たし、前記長軸の長さBxと前記短軸の長さByとが、Bx:By=Lx:Lyの関係を満たし、
前記第1入射領域は、前記第1分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する頂点である第1頂点を含み、かつ前記第1光束の中心が前記第1頂点から所定の方向に距離Dだけ離れた領域であり、
前記第2入射領域は、前記第2光束の中心が、前記第2分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する頂点である第2頂点から前記所定の方向に前記距離Dだけ離れた位置から、前記X軸に沿って0.5×Lx、前記Y軸に沿って0.5×Lyずれた領域であり、
前記第3入射領域は、前記第3光束の中心が、前記第3分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する頂点である第3頂点から前記所定の方向に前記距離Dだけ離れた位置から、前記X軸に沿って0.5×Lxずれた領域であり、
前記第4入射領域は、前記第4光束の中心が、前記第4分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する頂点である第4頂点から前記所定の方向に前記距離Dだけ離れた位置から、前記Y軸に沿って0.5×Lyずれた領域である。
前記光源は、半導体レーザー、スーパールミネッセントダイオード、発光ダイオードのいずれかであることができる。
本発明に係る照明装置と、
前記照明装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む。
1.1. 第1の実施形態に係る照明装置
まず、第1の実施形態に係る照明装置100について説明する。図1および図2は、照明装置100を模式的に示す図である。図3は、図2の一部拡大図である。なお、図1〜図3では、便宜上、レンズ間の距離およびレンズ形状が異なって図示されている。本実施形態では、照明装置100をプロジェクターの光源用の照明装置に適用した場合について説明する。
但し、Ssは、光束形成コンデンサーレンズ40a,40bの有効径であり、f1は、光束形成コンデンサーレンズ40a,40bの焦点距離であり、f2は、分割フライアイレンズ60a,60bの要素レンズ62の焦点距離である。これにより、集光フライアイレンズ70a,70bの要素レンズ72の有効径を、要素レンズ72に入射する光(部分光束)のビーム径よりも大きくすることができる。したがって、光の利用効率を向上させることができる。
次に、本実施形態に係る照明装置の第1実験例について、図面を参照しながら説明する。具体的には、本実施形態に係る照明装置100をモデル化したモデルM1におけるシミュレーションについて説明する。図5は、モデルM1を模式的に示す図である。図6は、モデルM1の光源10を模式的に示す平面図である。図7は、モデルM1の各レンズのレンズ条件を示す表である。図8〜10は、本実験例の結果を示す分布図である。
次に、本実施形態に係る照明装置の第2実験例について、図面を参照しながら説明する。本実験例では、照明装置100をモデル化したモデルM3におけるシミュレーションについて説明する。具体的には、光束2a,2bを入射光束2として、分割フライアイレンズ60a,60bに対応する分割フライアイレンズ60に入射させた場合の入射領域Sa,Sb径(長辺の長さLxに対する長軸の長さBxの比(Bx/Lx))と、被照明領域における強度比(単位領域に入射する光強度が最も大きい領域の光強度に対する単位領域に入射する光強度が最も小さい領域の光強度の比)の関係を求めた。図12は、モデルM2の分割フライアイレンズ60の一部をZ軸方向から見た図である。図13は、本実験例の結果を示すグラフである。
2.1. 第2の実施形態に係る照明装置
次に、第2の実施形態に係る照明装置200について説明する。図14は、照明装置200を模式的に示す図である。なお、第2の実施形態に係る照明装置200において、上述した第1の実施形態に係る照明装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
次に、本実施形態に係る照明装置200の第1実験例について、図面を参照しながら説明する。具体的には、本実施形態に係る照明装置200をモデル化したモデルM3におけるシミュレーションについて説明する。なお、第1の実施形態に係る実験例1と異なる点を説明し、その詳細な説明を省略する。
次に、本実施形態に係る照明装置200の第2実験例について、図面を参照しながら説明する。本実験例では、照明装置200をモデル化したモデルM4におけるシミュレーションについて説明する。具体的には、光束2a、2b、2c、2dを入射光束2として、分割フライアイレンズ60a,60b,60c,60dに対応する分割フライアイレンズ60に入射させた場合の入射領域Sa,Sb,Sc,Sd径と、被照明領域における強度比(光強度の比)の関係を求めた。図22は、本実験例の結果を示すグラフである。なお、第1の実施形態に係る実験例2と異なる点を説明し、その詳細な説明を省略する。
次に、第3の実施形態に係るプロジェクター300について説明する。図23は、プロジェクター300を模式的に示す図である。なお、図23では、便宜上、プロジェクター300を構成する筐体は省略している。プロジェクター300は、本発明に係る照明装置を有する。以下では、本発明に係る照明装置として、照明装置100を用いた例について説明する。
12c 第3出射面形成領域、12d 第4出射面形成領域、14 出射面、
20a 第1コリメートレンズ、20b 第2コリメートレンズ、
20c 第3コリメートレンズ、20d 第4コリメートレンズ、
30a 第1集光レンズ、30b 第2集光レンズ、30c 第3集光レンズ、
30d 第4集光レンズ、40a 第1光束形成コンデンサーレンズ、
40b 第2光束形成コンデンサーレンズ、40c 第3光束形成コンデンサーレンズ、
40d 第4光束形成コンデンサーレンズ、50a 第1フィールドレンズ、
50b 第2フィールドレンズ、50c 第3フィールドレンズ、
50d 第4フィールドレンズ、60a 第1分割フライアイレンズ、
60b 第2分割フライアイレンズ、60c 第3分割フライアイレンズ、
60d 第4分割フライアイレンズ、62 要素レンズ、63a 第1頂点、
63b 第2頂点、63c 第3頂点、64c 第4頂点、
70a 第1集光フライアイレンズ、70b 第2集光フライアイレンズ、
70c 第3集光フライアイレンズ、70d 第4集光フライアイレンズ、
72 要素レンズ、80 光束重畳コンデンサーレンズ、
90 第3フィールドレンズ、100 照明装置、110 ライトバルブ、
112 入射面(被照明領域)、200 照明装置、300 プロジェクター、
304 液晶ライトバルブ、306 クロスダイクロイックプリズム、
308 投射レンズ、310 スクリーン
Claims (8)
- 第1光束および第2光束を供給する光源と、
前記第1光束を複数の部分光束に分割する第1分割フライアイレンズと、
前記第2光束を複数の部分光束に分割する第2分割フライアイレンズと、
前記第1分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第1集光フライアイレンズと、
前記第2分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第2集光フライアイレンズと、
前記第1集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、前記第2集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、を被照明領域上で重畳させる光束重畳コンデンサーレンズと、
を含み、
前記第1分割フライアイレンズおよび前記第2分割フライアイレンズは、長辺と、短辺とを有する長方形状の要素レンズで構成され、
前記第1分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記長辺に平行なX軸および前記短辺に平行なY軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第2分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記X軸および前記Y軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第1分割フライアイレンズに対する前記第1光束の第1入射領域の形状、および前記第2分割フライアイレンズに対する前記第2光束の第2入射領域の形状は、前記X軸に平行な長軸と、前記Y軸に平行な短軸と、を有する楕円形状であり、
前記要素レンズの長辺の長さをLxとし、
前記要素レンズの短辺の長さをLyとし、
前記長軸の長さBxが、1.2×Lx≦Bx≦2×Lxの関係を満たし、前記短軸の長さByが、1.2×Ly≦By≦2×Lyの関係を満たし、前記長軸の長さBxと前記短軸の長さByとが、Bx:By=Lx:Lyの関係を満たし、
前記第1入射領域は、前記第1分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する第1頂点を含み、かつ前記第1光束の中心が前記第1頂点から所定の方向に距離Dだけ離れた領域であり、
前記第2入射領域は、前記第2光束の中心が、前記第2分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する第2頂点から前記所定の方向に前記距離Dだけ離れた位置から、前記X軸に沿って0.5×Lx、前記Y軸に沿って0.5×Lyずれた領域である、照明装置。 - 請求項1において、
前記光源は、複数の出射面が配列された第1出射面形成領域および第2出射面形成領域を有し、
前記第1出射面形成領域の前記複数の出射面から出射された光を、前記第1分割フライアイレンズ上に重畳して前記第1光束を形成する第1光束形成コンデンサーレンズと、
前記第2出射面形成領域の前記複数の出射面から出射された光を、前記第2分割フライアイレンズ上に重畳して前記第2光束を形成する第2光束形成コンデンサーレンズと、
をさらに含む、照明装置。 - 請求項2において、
前記第1光束形成コンデンサーレンズと前記第1分割フライアイレンズの間の距離は、前記第1光束形成コンデンサーレンズの焦点距離よりも大きく、前記第1入射領域の長軸の長さが、前記第1光束形成コンデンサーレンズの有効径よりも小さくなる距離であり、
前記第2光束形成コンデンサーレンズと前記第2分割フライアイレンズの間の距離は、前記第2光束形成コンデンサーレンズの焦点距離よりも大きく、前記第2入射領域の長軸の長さが、前記第2光束形成コンデンサーレンズの有効径よりも小さくなる距離である、照明装置。 - 請求項2または3において、
前記第1出射面形成領域の前記複数の出射面に対応して複数配置され、前記複数の出射面から出射される光を個別に平行光に変換する第1コリメートレンズと、
前記第1コリメートレンズに対応して複数配置され、前記第1コリメートレンズによって変換された前記平行光を前記第1光束形成コンデンサーレンズ上に個別に集光する第1集光レンズと、
前記第2出射面形成領域の前記複数の出射面に対応して複数配置され、前記複数の出射面から出射される光を個別に平行光に変換する第2コリメートレンズと、
前記第2コリメートレンズに対応して複数配置され、前記第2コリメートレンズによって変換された前記平行光を前記第2光束形成コンデンサーレンズ上に個別に集光する第2集光レンズと、
をさらに含み、
前記第1コリメートレンズおよび前記第1集光レンズは、前記光源と前記第1光束形成コンデンサーレンズの間の光路上に配置され、
前記第2コリメートレンズおよび前記第2集光レンズは、前記光源と前記第2光束形成コンデンサーレンズの間の光路上に配置される、照明装置。 - 請求項2ないし4のいずれか1項において、
前記第1光束形成コンデンサーレンズと前記第1分割フライアイレンズの間の光路上に配置され、前記第1光束形成レンズから射出された光を前記第1分割フライアイレンズ上に集光する第1フィールドレンズと、
前記第2光束形成コンデンサーレンズと前記第2分割フライアイレンズの間の光路上に配置され、前記第2光束形成レンズから射出された光を前記第2分割フライアイレンズ上に集光する第2フィールドレンズと、
をさらに含む、照明装置。 - 第1光束、第2光束、第3光束、および第4光束を供給する光源と、
前記第1光束を複数の部分光束に分割する第1分割フライアイレンズと、
前記第2光束を複数の部分光束に分割する第2分割フライアイレンズと、
前記第3光束を複数の部分光束に分割する第3分割フライアイレンズと、
前記第4光束を複数の部分光束に分割する第4分割フライアイレンズと、
前記第1分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第1集光フライアイレンズと、
前記第2分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第2集光フライアイレンズと、
前記第3分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第3集光フライアイレンズと、
前記第4分割フライアイレンズによって分割された前記複数の部分光束を個別に集光する第4集光フライアイレンズと、
前記第1集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、前記第2集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、前記第3集光フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、前記第4フライアイレンズによって集光された前記複数の部分光束と、を被照明領域上で重畳させる光束重畳コンデンサーレンズと、
を含み、
前記第1、第2、第3、および第4分割フライアイレンズは、長辺と、短辺と、を有する長方形状の要素レンズで構成され、
前記第1分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記長辺に平行なX軸および前記短辺に平行なY軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第2分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記X軸および前記Y軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第3分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記X軸および前記Y軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第4分割フライアイレンズの前記要素レンズは、前記X軸および前記Y軸に沿って複数行複数列に配列され、
前記第1分割フライアイレンズに対する前記第1光束の第1入射領域の形状、前記第2分割フライアイレンズに対する前記第2光束の第2入射領域の形状、前記第3分割フライアイレンズに対する前記第3光束の第3入射領域の形状、前記第4分割フライアイレンズに対する前記第4光束の第4入射領域の形状は、前記X軸に平行な長軸と、前記Y軸に平行な短軸と、を有する楕円形状であり、
前記要素レンズの長辺の長さをLxとし、
前記要素レンズの短辺の長さをLyとし、
前記長軸の長さBxが、1.2×Lx≦Bx≦2×Lxの関係を満たし、前記短軸の長さByが、1.2×Ly≦By≦2×Lyの関係を満たし、前記長軸の長さBxと前記短軸の長さByとが、Bx:By=Lx:Lyの関係を満たし、
前記第1入射領域は、前記第1分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する頂点である第1頂点を含み、かつ前記第1光束の中心が前記第1頂点から所定の方向に距離Dだけ離れた領域であり、
前記第2入射領域は、前記第2光束の中心が、前記第2分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する頂点である第2頂点から前記所定の方向に前記距離Dだけ離れた位置から、前記X軸に沿って0.5×Lx、前記Y軸に沿って0.5×Lyずれた領域であり、
前記第3入射領域は、前記第3光束の中心が、前記第3分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する頂点である第3頂点から前記所定の方向に前記距離Dだけ離れた位置から、前記X軸に沿って0.5×Lxずれた領域であり、
前記第4入射領域は、前記第4光束の中心が、前記第4分割フライアイレンズにおける4つの前記要素レンズの共通する頂点である第4頂点から前記所定の方向に前記距離Dだけ離れた位置から、前記Y軸に沿って0.5×Lyずれた領域である、照明装置。 - 請求項1ないし6のいずれか1項において、
前記光源は、半導体レーザー、スーパールミネッセントダイオード、発光ダイオードのいずれかである、照明装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の照明装置と、
前記照明装置から出射された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含む、プロジェクター。
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