JP2685416B2 - テレセントリック照明走査システム - Google Patents

テレセントリック照明走査システム

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JP2685416B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は走査システム、特に液晶
バルブを照明するテレセントリック照明走査システムに
関する。
【0002】
【従来の技術】投影システムに基づき、本発明の出願人
およびその系列会社によって使用されている液晶光バル
ブを照明させるある通例の技術は連続的なフル・フレー
ムのフル・アパーチャ照明システムであり、それにおい
て、光はテレセントリックまたはテレセントリックに近
い方法で光バルブへ中継されるまたは導かれる。光バル
ブは光バルブ(反射性光導電光バルブ)の背面で一度に
一本の線でまたはマトリクス型の透過性または反射性光
バルブの画素ブロック(一度に64)においてビデオフ
レームを書くことによって活性化される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術によるシステ
ムには屈折走査システムが含まれており、それにおい
て、幾つかの円柱レンズがディスクの外周に位置されて
おり、光路を曲げることによって走査する。各レンズは
レンズの数または屈折面の形状(すなわち多重レンズと
は対照的な1つの連続レンズ)によって光バルブのある
割合をカバーする。この方法は回転の偏心に敏感であ
る。他の方法では透明キューブの表面に垂直な軸を中心
に回転する屈折性キューブが使用される。この方法では
傾斜した平行板による軸の変位の既知の原理が使用され
る。この原理によると、 変位=t sinθ{1−[(1− sin2 θ)/(n2 − s
in2 θ)]1/2 } ここにおいて、tは平行板またはキューブの厚さ、θは
傾斜角度、そしてnは平行板またはキューブの屈折率を
示す。両方の方法は色収差または他の収差に感応する。
キューブを使用する方法では、主光線以外の全ての光線
(すなわち円錐光線)の収差は回転の角度の変化によっ
て変化する。
【0004】従って、本発明の目的は従来技術による走
査システムの制限を克服する液晶光バルブを照明させる
テレセントリック照明走査システムを提供することであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、光源から供給
された光を回転可能なスキャナーまたは角度振動装置へ
送るように構成された入力レンズ群を具備しているテレ
セントリック照明走査システムに関する。入力レンズ群
によって送られた光は回転可能なスキャナーまたは角度
振動装置から反射され、出力レンズ群へ導かれる。スキ
ャナーは例えば回転可能な多角形または反射鏡検流計、
または反射性ホログラムを具備している。回転可能な反
射器から反射された光は、例えば偏光ビーム分割プリズ
ム等の偏光光学素子を通して出力レンズ群によって光バ
ルブ上に集中される。代りに、出力レンズ群によって送
られた光が偏光ビーム分割プリズムを通して任意の折り
返し式の反射鏡によって光バルブ上に反射されてもよ
い。入力および出力レンズ群は、光源によって供給され
た光を光バルブの表面を横切って回転可能な反射器また
は反射鏡検流計によって走査された比較的細い光のバン
ドに集中させるように構成される。テレセントリック光
領域は出力レンズ群と光バルブの間の予め定められた空
間に形成される。テレセントリック照明走査システムの
入力レンズ群の主要な機能は、システムの開口絞りにお
いて光を導き、フォーマット化することである。
【0006】本発明のテレセントリック照明走査システ
ムは、光バルブが駆動し活性化されるときに光バルブに
到達する活性化された線を辿るように構成された細いフ
ォーマット化された光のバンドへ照明光を集中する。本
発明は反射性のスキャナーを使用するので、走査装置そ
れ自体の結果として従来技術において生じたような、性
能低下させる色収差または他の収差は生じない。
【0007】本発明は、例えばキセノンアークランプ等
の光源からの照明エネルギーを光バルブまたは個別の照
明源を必要とする他の装置を横切って走査された細い光
のバンドへ集中させるように設計されている。反射性の
(反射鏡の)スキャナーはシステムの物理的開口絞りに
配置されている。走査は開口絞りを通して主光線の束の
角度を変化させることによって達成される。走査された
照明は、CRTラスター走査、線または線の一部がアド
レスされたマトリクス等の光バルブの画像プロセスと同
調される。従って本発明はビデオフレーム中またはその
間の活性化されない光バルブの区域から照明を除去す
る。照明光を集中させ操作する本発明の方法によって光
バルブ型の投影システムの光出力およびコントラストが
大きく増加する。
【0008】テレセントリック照明走査システムは特に
液晶光バルブ投影ディスプレイへ使用するのに適してい
る。典型的な大スクリーンディスプレイ光バルブ投影装
置の出力は入力パワー1ワットにつき約1ルーメンの光
である。本発明の走査システムのコントラストにおける
増加は約100%であり、投影装置の効率を1ワットに
つき5乃至10ルーメンに増加させるように構成されて
いる。これによって投影装置への入力パワーが減少さ
れ、また、照明サブシステムのコストが下がり、結果と
して投影装置全体のコストも低下する。テレセントリッ
ク走査システムは、特にフォトレコーディングまたは情
報のハードコピーが必要なときにテレセントリック照明
を必要とする計測測定装置または他の装置に使用される
ことができる。
【0009】
【実施例】本発明の説明において、開口絞りはシステム
によって受取られた光の円錐の角度の大きさを物理的に
限定する画像システムの要素として定義される。主光線
は軸から外れた所から出て開口絞りの中心を通り抜ける
全ての光線である。テレセントリックシステムにおいて
は、全ての主光線がシステムの光学軸に平行である。
【0010】図面を参照すると、図1は、光バルブに基
づく投影システムに使用される例えば液晶光バルブ等の
光バルブ11を照明するための本発明の原理に従ったテレ
セントリック照明走査システム10の実施例を示してい
る。テレセントリック照明走査システム10は、複数の球
面レンズおよびアナモルフィックレンズ15を具備してい
る入力レンズ群12から構成されており、光源13から供給
される光を送るように構成されている。光源13は例えば
キセノンアークランプ等である。入力レンズ群12の複数
の球面レンズおよびアナモルフィックレンズ15は、例え
ばスキャナー16等の回転または振動する光素子16へ光を
送るために光をフォーマット化するように設計されてい
る。結果的に、入力レンズ群12によって送られた光は回
転または振動するスキャナー16から反射されるように構
成され、出力レンズ群14へ導かれる。回転可能なスキャ
ナー16は例えば回転可能な多角形反射鏡または振動反射
鏡検流計、または反射性のホログラム等を具備してい
る。回転可能なスキャナー16から反射された光は出力レ
ンズ群14によって光バルブ11上に集中される。出力レン
ズ群14もまた複数の球面レンズおよびアナモルフィック
レンズ15から構成されている。出力レンズ群14から送ら
れた光は任意の折り返し式反射鏡によって偏光ビーム分
割プリズム17を通って光バルブ上に反射される。
【0011】入力レンズ群12と出力レンズ群14は、光バ
ルブ11の表面を横切って回転可能なスキャナー16によっ
て走査された比較的細い光のバンドに光源13によって供
給された光を集中させるように構成されている。偏光ビ
ーム分割プリズム17を含んでいる予め定められた空間に
はテレセントリック光領域21がある。光源13からの光
は、例えば楕円面反射鏡(図には示されていない)等の
外部素子によって集められ、テレセントリック照明走査
システム10の入力レンズ群12に導かれる。テレセントリ
ック照明走査システム10の入力レンズ群12の主要な機能
はテレセントリック照明走査システム10の開口絞り24
(図2および3に示されている)において光を導き、フ
ォーマット化することである。
【0012】光は回転可能なスキャナー16の反射性表面
上に長方形パターンまたは擬似長方形パターン22にフォ
ーマット化される。開口絞り24はテレセントリック照明
走査システム10の光学系のほぼ中心に位置され、または
代りに、外部開口絞り24がテレセントリック照明走査シ
ステム10の出力レンズ群14の焦点に位置される。その
後、出力レンズ群14は回転可能なスキャナー16から反射
された照明を受取り、それは球面レンズおよびアナモル
フィックレンズ素子15を具備している出力レンズ群によ
って拡大され、中継される。光は偏光ビーム分割プリズ
ム17または他の偏光装置を通って光バルブ11へ送られ
る。入力された画像または光は、光バルブ11全体を照明
するために必要な画角より小さい画角をカバーするよう
に作られ、回転可能なスキャナー16の回転によって主光
線の束の角度は変化する。従って、光照明の狭い光のバ
ンドの光バルブ11の表面に沿った動きは指示矢印23によ
って示されている。
【0013】図2は、本発明の回転可能なスキャナー16
の第1の位置に対する図1の光バルブ11上に入射された
光の光路を示している。図2に示されているように、こ
の位置において、光線はシステム10の光学軸に対称的な
バンドにおいて集中されており、光バルブ11の区域は光
バルブ11が活性化された際に照明される。図3は第2の
位置において回転可能なスキャナー16を使用して図1の
光バルブ11上に入射された光の光路を示している。この
第2の位置に位置している回転可能なスキャナー16によ
って共に図3に示されているように、光線は光バルブ11
の最上端部に位置されたバンドに集中され、スキャナー
16が回転している間に光バルブ11の最下端部へ走査さ
れ、光バルブ11の区域はそれらが活性化されるときに照
明される。
【0014】本発明は、光源13からの照明光を、光バル
ブ11または別個の光源13を必要とする他の装置を横切っ
て走査された細い光のバンドへ集中させるように設計さ
れている。回転可能な反射性(反射鏡)スキャナー16は
典型的にシステム10の物理的開口絞り24に配置されてい
る。走査は開口絞り24を通して投影された主光線の束の
角度を変化させることによって達成される。走査された
光のバンド22は、CRTラスター走査のように、線また
は線の一部分等としてアドレスされたマトリクス等とし
て光バルブ11の画像プロセスと同期される。従って、本
発明はビデオフレームの期間中またはその間の活性化さ
れない光バルブ11の区域から照明を除去する。
【0015】この実施例のテレセントリック照明走査シ
ステム10は特に液晶光バルブ投影システムへ使用するよ
うに適合されている。照明光を集中し、操作する本発明
の方法によって光の出力と光バルブ型の投影システムの
コントラストが大きく増加する。典型的な大スクリーン
ディスプレイ光バルブ投影装置の出力は1ワットの入力
パワーにつき約1ルーメンの光である。本発明のシステ
ム10は、コントラストにおいて約100%増加し、投影
装置の効率を1ワットにつき5乃至10ルーメン(5乃
至10倍)に増加するように適合されており、それによ
って投影システムの性能を高める。これによって投影シ
ステムへの入力パワーを減少することができ、また、投
影システムのコストを下げることができる。
【0016】以上、光バルブを照明するための新しく改
良されたテレセントリック照明走査システムとそれらを
含む投影システムについて説明してきた。上述の実施例
は単に本発明の原理の使用を代表する数多くの特定の実
施例の幾つかにすぎないことが理解されるべきである。
本発明の技術的範囲から逸脱することなく数多くのその
他の装置が当業者によって直ちに実施され得ることは明
らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】液晶光バルブ投影システムを照明するための本
発明の原理によるテレセントリック照明走査システムの
一実施例。
【図2】本発明の回転可能な走査または反射鏡検流計を
使用した際の1つの位置における図1の光バルブに入射
した光の光路を示す図。
【図3】本発明の回転可能な走査または反射鏡検流計を
第2の位置において使用して図1の光バルブに入射した
光の光路を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビクター・ジェイ・フリツ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91709、チノ・ヒルズ、クワイアット・ オーク・ドライブ 15575 (56)参考文献 特開 昭53−82368(JP,A) 特開 平4−100019(JP,A)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源によって供給された光を送るように
    構成された入力レンズ群と、 入力レンズ群に光学的に結合され、送られた光を受取
    り、その光を反射するように構成されたスキャナーと、 このスキャナーに光学的に結合され、スキャナーによっ
    て反射された光を光バルブ上に集中させる出力レンズ群
    と、 光バルブ上に集中された光を偏光するために出力レンズ
    群と光バルブとの間に配置された偏光光学素子とを具備
    し、 テレセントリック光領域は出力レンズ群と光バルブとの
    間の予め定められた空間に形成され、入力および出力レ
    ンズ群は、光バルブを横切ってスキャナーによって走査
    された比較的細い光のバンドに光源によって供給された
    光を集中するように構成されていることを特徴とする光
    バルブを照明するテレセントリック照明走査システム。
  2. 【請求項2】 スキャナーは回転可能なスキャナーであ
    ることを特徴とする請求項1記載のシステム。
  3. 【請求項3】 スキャナーは振動型スキャナーであるこ
    とを特徴とする請求項1記載のシステム。
  4. 【請求項4】 回転可能なスキャナーは回転可能な多角
    形であることを特徴とする請求項2記載のシステム。
  5. 【請求項5】 スキャナーは振動反射鏡検流計であるこ
    とを特徴とする請求項3記載のシステム。
  6. 【請求項6】 回転可能なスキャナーは回転可能な反射
    性ホログラムであることを特徴とする請求項2記載のシ
    ステム。
  7. 【請求項7】 偏光光学素子は偏光ビーム分割プリズム
    であることを特徴とする請求項1記載のシステム。
  8. 【請求項8】 折り返し式の反射鏡が出力レンズ群と偏
    光光学素子との間に配置されていることを特徴とする請
    求項1記載のシステム。
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