JP3024605B2 - 照明装置及びそれを用いた液晶プロジェクター - Google Patents
照明装置及びそれを用いた液晶プロジェクターInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明装置及びそれを
用いた液晶プロジェクターに関し、例えば液晶表示素子
に表示する画像情報を投影レンズ（投影光学系）でスク
リーン上に拡大投影する際に好適なものである。
用いた液晶プロジェクターに関し、例えば液晶表示素子
に表示する画像情報を投影レンズ（投影光学系）でスク
リーン上に拡大投影する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、大型の画像表示装置として液晶表
示素子上に表示した画像情報を投影レンズによってスク
リーン上に拡大投影する液晶プロジェクターが多用され
ている。かかる液晶プロジェクターはスクリーン上の照
度を上げることが１つの技術課題となっている。
示素子上に表示した画像情報を投影レンズによってスク
リーン上に拡大投影する液晶プロジェクターが多用され
ている。かかる液晶プロジェクターはスクリーン上の照
度を上げることが１つの技術課題となっている。
【０００３】この為、これらに用いる照明装置としては
被照射面上に設けた被投影画像（液晶表示素子）を高い
光利用効率で均一に照明することが重要になっている。
被照射面上に設けた被投影画像（液晶表示素子）を高い
光利用効率で均一に照明することが重要になっている。
【０００４】従来より液晶プロジェクター等の投影装置
として、小さく均一な面光源が必要な場合には、光利用
効率を高め、均一照明する為に楕円鏡（リフレクター）
とガラス材より成る光導光用の内面反射を利用した棒状
のインテグレータが多く用いられている。
として、小さく均一な面光源が必要な場合には、光利用
効率を高め、均一照明する為に楕円鏡（リフレクター）
とガラス材より成る光導光用の内面反射を利用した棒状
のインテグレータが多く用いられている。
【０００５】例えば特開平７−９８４７９号公報では光
源からの光束をリフレクター（反射傘）で反射集光し
て、断面が多角形で内面が反射面の棒状のインテグレー
タの光入射面に入射させ、該インテグレータの光出射面
（出射面）からの光束をリレーレンズを介して入射光を
複数の色光に分離し、出射させる色分解手段に入射さ
せ、該色分解手段から出射した複数の色光で被照射面上
に設けた液晶パネルを照明し、該液晶パネルに表示され
た画像情報を投射レンズでスクリーン面上に投射した投
射表示装置が提案されている。
源からの光束をリフレクター（反射傘）で反射集光し
て、断面が多角形で内面が反射面の棒状のインテグレー
タの光入射面に入射させ、該インテグレータの光出射面
（出射面）からの光束をリレーレンズを介して入射光を
複数の色光に分離し、出射させる色分解手段に入射さ
せ、該色分解手段から出射した複数の色光で被照射面上
に設けた液晶パネルを照明し、該液晶パネルに表示され
た画像情報を投射レンズでスクリーン面上に投射した投
射表示装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ガラス材で形成される
棒状のインテグレータは、入射面から入射した光を、イ
ンテグレータの側面（内面）で全反射を繰り返し出射面
に導光し、そこに均一な面光源を形成する光学作用を有
している。照明装置はこのようなインテグレータを用
い、インテグレータを光学系中で固定するとき、インテ
グレータの側面を接着などを用いて固定することは全反
射を利用している為にできない。一般にはインテグレー
タの光学作用面に接触しないで保持する必要がある。
棒状のインテグレータは、入射面から入射した光を、イ
ンテグレータの側面（内面）で全反射を繰り返し出射面
に導光し、そこに均一な面光源を形成する光学作用を有
している。照明装置はこのようなインテグレータを用
い、インテグレータを光学系中で固定するとき、インテ
グレータの側面を接着などを用いて固定することは全反
射を利用している為にできない。一般にはインテグレー
タの光学作用面に接触しないで保持する必要がある。
【０００７】図１０は従来の棒状のインテグレータの長
手方向を保持するときの説明図である。図に示すよう
に、棒状のインテグレータの端面２４の４角を押さえ板
２３ａを用いて抑えている。そのためインテグレータの
出射面において、本来必要とされる有効範囲２４ａに対
し、インテグレータの出射面を範囲２４ｃの大きさまで
広げないと有効範囲２４ａの４角にケラレが生じるとい
う問題があった。
手方向を保持するときの説明図である。図に示すよう
に、棒状のインテグレータの端面２４の４角を押さえ板
２３ａを用いて抑えている。そのためインテグレータの
出射面において、本来必要とされる有効範囲２４ａに対
し、インテグレータの出射面を範囲２４ｃの大きさまで
広げないと有効範囲２４ａの４角にケラレが生じるとい
う問題があった。
【０００８】このため、本来照明する必要のない範囲２
４ｃと範囲２４ａで囲まれた領域２４ｂに無駄な照明光
が照射されるため照明効率の低下を招いていた。また、
インテグレータの入射面の長手方向の保持も図と同様の
形状の押さえ板を使用していたので入射面の４角でケラ
レが生じ入射光量の低下を招いていた。
４ｃと範囲２４ａで囲まれた領域２４ｂに無駄な照明光
が照射されるため照明効率の低下を招いていた。また、
インテグレータの入射面の長手方向の保持も図と同様の
形状の押さえ板を使用していたので入射面の４角でケラ
レが生じ入射光量の低下を招いていた。
【０００９】又、照明用の光源として発光部の大きさが
小さい、例えば高圧水銀ランプ等を用いると、点灯中に
アーク内で発光部の位置が変動する、いわゆるアークジ
ャンプという現象が頻繁に発生する。その結果、集光器
として楕円鏡を用いた照明装置では楕円鏡による２次光
源像も光源の位置の変動に応じて移動してしまう。そし
て照明光を入射させるインテグレータの入射面が２次光
源像と同じくらい小さい場合、入射面に対して照明光の
２次光源像がはみだしてしまい、照明光の入射面に入射
する光量が変動してしまうという問題があった。
小さい、例えば高圧水銀ランプ等を用いると、点灯中に
アーク内で発光部の位置が変動する、いわゆるアークジ
ャンプという現象が頻繁に発生する。その結果、集光器
として楕円鏡を用いた照明装置では楕円鏡による２次光
源像も光源の位置の変動に応じて移動してしまう。そし
て照明光を入射させるインテグレータの入射面が２次光
源像と同じくらい小さい場合、入射面に対して照明光の
２次光源像がはみだしてしまい、照明光の入射面に入射
する光量が変動してしまうという問題があった。
【００１０】また、棒状のインテグレータの入射面の縦
横比が１から大きく外れていると、幅の狭い方向のアー
クジャンプによる入射光量の変化が大きいという問題も
あった。
横比が１から大きく外れていると、幅の狭い方向のアー
クジャンプによる入射光量の変化が大きいという問題も
あった。
【００１１】本発明は、光源の発光部の位置が変化して
も、照明効率の変化が少なく、且つ高い照明効率が得ら
れる照明装置及びそれを用いた液晶プロジェクター（投
影装置）の提供を目的とする。
も、照明効率の変化が少なく、且つ高い照明効率が得ら
れる照明装置及びそれを用いた液晶プロジェクター（投
影装置）の提供を目的とする。
【００１２】この他、本発明は光源からの光束で被照射
面に設けた液晶パネル等から成る画像表示素子を照明す
る際に、光源から被照射面に至る光路中に設ける各要素
を適切に設定することによって被照射面を光束の有効利
用を図りつつ、効率的に照明することができる照明装置
及びそれを用いた液晶プロジェクターの提供を目的とす
る。
面に設けた液晶パネル等から成る画像表示素子を照明す
る際に、光源から被照射面に至る光路中に設ける各要素
を適切に設定することによって被照射面を光束の有効利
用を図りつつ、効率的に照明することができる照明装置
及びそれを用いた液晶プロジェクターの提供を目的とす
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の照明装
置は、光源からの光を内面が反射面より成る棒状の光伝
送体の内部に入射させ、該光伝送体の内部で前記光源か
らの光を多重反射させることによって光出射面に強度分
布が均一化された光を形成し、該強度分布が均一化され
た光を被照明面に投影する照明装置において、前記光源
はアークジャンプが生じるランプを備え、前記光伝送体
は、その光入射面の最大断面積が前記光出射面の最大断
面積より大きく且つ該光入射面の形状が正方形若しくは
正２ｎ角形（ｎは３≦ｎ≦６の整数）であることを特徴
としている。
置は、光源からの光を内面が反射面より成る棒状の光伝
送体の内部に入射させ、該光伝送体の内部で前記光源か
らの光を多重反射させることによって光出射面に強度分
布が均一化された光を形成し、該強度分布が均一化され
た光を被照明面に投影する照明装置において、前記光源
はアークジャンプが生じるランプを備え、前記光伝送体
は、その光入射面の最大断面積が前記光出射面の最大断
面積より大きく且つ該光入射面の形状が正方形若しくは
正２ｎ角形（ｎは３≦ｎ≦６の整数）であることを特徴
としている。
【００１４】請求項２の発明の照明装置は、光源からの
光を内面が反射面より成る棒状の光伝送体の内部に入射
させ、該光伝送体の内部で前記光源からの光を多重反射
させることによって該光伝送体の光出射面に強度分布が
均一化された光を形成し、該強度分布が均一化された光
を被照明面に投影する照明装置において、前記光源はア
ークジャンプが生じるランプを備え、前記光伝送体の光
入射面に該光入射面よりも外形の寸法が大きい前記光源
側に凸のメニスカスレンズが装着され、該メニスカスレ
ンズによって前記光伝送体の前記光入射面側を支持して
いることを特徴としている。
光を内面が反射面より成る棒状の光伝送体の内部に入射
させ、該光伝送体の内部で前記光源からの光を多重反射
させることによって該光伝送体の光出射面に強度分布が
均一化された光を形成し、該強度分布が均一化された光
を被照明面に投影する照明装置において、前記光源はア
ークジャンプが生じるランプを備え、前記光伝送体の光
入射面に該光入射面よりも外形の寸法が大きい前記光源
側に凸のメニスカスレンズが装着され、該メニスカスレ
ンズによって前記光伝送体の前記光入射面側を支持して
いることを特徴としている。
【００１５】請求項３の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記光入射面の最大断面積と前記光出射面の最
大断面積を各々ＳＩ，ＳＥとする時 ０．５＜ＳＥ／ＳＩ＜１ なる条件を満足することを特徴としている。
おいて、前記光入射面の最大断面積と前記光出射面の最
大断面積を各々ＳＩ，ＳＥとする時 ０．５＜ＳＥ／ＳＩ＜１ なる条件を満足することを特徴としている。
【００１６】請求項４の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記光伝送体は前記内面としての側面で前記光
源からの光を全反射する光学部材を備えることを特徴と
している。
おいて、前記光伝送体は前記内面としての側面で前記光
源からの光を全反射する光学部材を備えることを特徴と
している。
【００１７】請求項５の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記光入射面が正２ｎ角形（ｎは３≦ｎ≦６の
整数）より成り、前記正２ｎ角形の最小幅と最大幅を各
々Ｗmin ，Ｗmax とする時、 ０．７＜Ｗmin ／Ｗmax ＜１ なる条件を満足することを特徴としている。
おいて、前記光入射面が正２ｎ角形（ｎは３≦ｎ≦６の
整数）より成り、前記正２ｎ角形の最小幅と最大幅を各
々Ｗmin ，Ｗmax とする時、 ０．７＜Ｗmin ／Ｗmax ＜１ なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】請求項６の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記光伝送体の光出射面に該光出射面より外形
の寸法が大きい透明な平行平面板若しくはレンズが装着
され、該平行平面板若しくはレンズによって前記光伝送
体の前記光出射面側を支持していることを特徴としてい
る。
おいて、前記光伝送体の光出射面に該光出射面より外形
の寸法が大きい透明な平行平面板若しくはレンズが装着
され、該平行平面板若しくはレンズによって前記光伝送
体の前記光出射面側を支持していることを特徴としてい
る。
【００１９】請求項７の発明は請求項１又は２の発明に
おいて、前記光伝送体の光出射面の形状は長方形である
ことを特徴としている。
おいて、前記光伝送体の光出射面の形状は長方形である
ことを特徴としている。
【００２０】請求項８の発明の液晶プロジェクターは請
求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の照明装置に
より液晶パネルを照明することを特徴としている。
求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の照明装置に
より液晶パネルを照明することを特徴としている。
【００２１】請求項９の発明は請求項８の発明におい
て、前記照明装置は前記光伝送体からの光をレンズ系で
集光して色分解系に入射させ、該色分解系によって複数
の色光に分解し、該複数の色光で前記液晶パネルを照明
することを特徴としている。
て、前記照明装置は前記光伝送体からの光をレンズ系で
集光して色分解系に入射させ、該色分解系によって複数
の色光に分解し、該複数の色光で前記液晶パネルを照明
することを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は本発明の照明装置及びそれ
を用いた液晶プロジェクター（投影装置）の実施形態１
の要部概略図である。図２は図１の紙面垂直断面内にお
ける一部分の概略図である。
を用いた液晶プロジェクター（投影装置）の実施形態１
の要部概略図である。図２は図１の紙面垂直断面内にお
ける一部分の概略図である。
【００２３】本実施形態では照明装置によって単板のカ
ラー液晶表示素子（液晶表示装置）に表示するカラー画
像（画像情報）を照明し、投影レンズによって、該カラ
ー画像をスクリーン上に拡大投影しているカラー液晶プ
ロジェクターに適用した場合を示している。
ラー液晶表示素子（液晶表示装置）に表示するカラー画
像（画像情報）を照明し、投影レンズによって、該カラ
ー画像をスクリーン上に拡大投影しているカラー液晶プ
ロジェクターに適用した場合を示している。
【００２４】図中、１はメタルハライドランプ等の白色
の光源、２は光源からの光束を効率よく反射する回転楕
円面のリフレクター（凹面鏡）である。４は光源１から
の光束の光強度分布の均一化を図って出射させる為のイ
ンテグレータであり、断面が多角形状又は円形状より成
り、内面が反射面である棒状の光伝送体（光学部材）よ
り成っている。インテグレータ４はその入射面４Ｉの照
明系光軸と垂直な方向の最大断面積の方が出射面４Ｅの
照明系光軸と垂直な方向の最大断面積に比べて大きくな
っている。
の光源、２は光源からの光束を効率よく反射する回転楕
円面のリフレクター（凹面鏡）である。４は光源１から
の光束の光強度分布の均一化を図って出射させる為のイ
ンテグレータであり、断面が多角形状又は円形状より成
り、内面が反射面である棒状の光伝送体（光学部材）よ
り成っている。インテグレータ４はその入射面４Ｉの照
明系光軸と垂直な方向の最大断面積の方が出射面４Ｅの
照明系光軸と垂直な方向の最大断面積に比べて大きくな
っている。
【００２５】３，５は各々インテグレータ４の入射面４
Ｉと出射面４Ｅに設けた、それらの端面の外形寸法より
も大きな寸法を有する透明支持体である。
Ｉと出射面４Ｅに設けた、それらの端面の外形寸法より
も大きな寸法を有する透明支持体である。
【００２６】透明支持体３は光源１側（光入射方向）に
凸面を向けたメニスカス状の正のレンズより成ってい
る。透明支持体５は平行平面板より成っている。６は正
の屈折力の第１レンズ群、ＳＰは絞り、７は正の屈折力
の第２レンズ群であり、これらの各要素（６，ＳＰ，
７）によってインテグレータ４からの光束を集光して色
分解系ＣＲに導光している。
凸面を向けたメニスカス状の正のレンズより成ってい
る。透明支持体５は平行平面板より成っている。６は正
の屈折力の第１レンズ群、ＳＰは絞り、７は正の屈折力
の第２レンズ群であり、これらの各要素（６，ＳＰ，
７）によってインテグレータ４からの光束を集光して色
分解系ＣＲに導光している。
【００２７】色分解系ＣＲは、例えば赤色を反射するダ
イクロイックミラー８、緑色を反射するダイクロイック
ミラー９、青色を反射するダイクロイックミラー１０か
ら成り、３つのダイクロイックミラーは全て平行より僅
かに傾いており、色分解系ＣＲに入射する１つの光線を
夫々僅かに方向が異なる３色の光線に分けている。１１
は液晶表示素子であり、その各画素の光源１側にはマイ
クロレンズ（レンズアレイ）を付設している。１２は液
晶表示素子１１に表示した画像を拡大投影する投影レン
ズ、１３はスクリーンである。
イクロイックミラー８、緑色を反射するダイクロイック
ミラー９、青色を反射するダイクロイックミラー１０か
ら成り、３つのダイクロイックミラーは全て平行より僅
かに傾いており、色分解系ＣＲに入射する１つの光線を
夫々僅かに方向が異なる３色の光線に分けている。１１
は液晶表示素子であり、その各画素の光源１側にはマイ
クロレンズ（レンズアレイ）を付設している。１２は液
晶表示素子１１に表示した画像を拡大投影する投影レン
ズ、１３はスクリーンである。
【００２８】本実施形態では光源１から放射される光は
リフレクター２で反射されて透明支持体３を介しインテ
グレータ４の端面（入射面４Ｉ）に入射する。そしてイ
ンテグレータ４での出射面４Ｅから出射した均一の光強
度分布の光束を透明支持体５，レンズ６，絞りＳＰ，レ
ンズ７を介して色分解系ＣＲに入射させている。
リフレクター２で反射されて透明支持体３を介しインテ
グレータ４の端面（入射面４Ｉ）に入射する。そしてイ
ンテグレータ４での出射面４Ｅから出射した均一の光強
度分布の光束を透明支持体５，レンズ６，絞りＳＰ，レ
ンズ７を介して色分解系ＣＲに入射させている。
【００２９】色分解系ＣＲによってＲ，Ｇ，Ｂの各色毎
に僅かに方向が異なる光束にして液晶表示素子１１を照
明する。このとき、液晶表示素子１１上の各マイクロレ
ンズに対応してＲ，Ｇ，Ｂ各色それぞれ異なった位置に
配置した各色専用の画素に集光して入射し、モノクロの
各Ｒ，Ｇ，Ｂ画素を夫々の色光で照明している。
に僅かに方向が異なる光束にして液晶表示素子１１を照
明する。このとき、液晶表示素子１１上の各マイクロレ
ンズに対応してＲ，Ｇ，Ｂ各色それぞれ異なった位置に
配置した各色専用の画素に集光して入射し、モノクロの
各Ｒ，Ｇ，Ｂ画素を夫々の色光で照明している。
【００３０】そして色の付いたＲ，Ｇ，Ｂ各画素で表示
された画像情報を投影レンズ１２によってスクリーン１
３面上に拡大投影している。
された画像情報を投影レンズ１２によってスクリーン１
３面上に拡大投影している。
【００３１】本実施形態ではインテグレータ４の入射面
４Ｉを光源１側に凸面を向けたメニスカス状のレンズ３
で保持し、出射面４Ｅを透明な平行平面板５で保持する
ことにより、光量損失を生じることなくインテグレータ
を光学系中に保持している。
４Ｉを光源１側に凸面を向けたメニスカス状のレンズ３
で保持し、出射面４Ｅを透明な平行平面板５で保持する
ことにより、光量損失を生じることなくインテグレータ
を光学系中に保持している。
【００３２】インテグレータ４の入射面４Ｉに光源１側
に凸面を向けたメニスカス状のレンズ３を配置すること
により、光源１にアークジャンプが生じたとき、楕円鏡
２の光軸Ｌａ付近で反射され、インテグレータ４の入射
面４Ｉの外側に拡散してしまう光を集光して、インテグ
レータ４に入射させている。
に凸面を向けたメニスカス状のレンズ３を配置すること
により、光源１にアークジャンプが生じたとき、楕円鏡
２の光軸Ｌａ付近で反射され、インテグレータ４の入射
面４Ｉの外側に拡散してしまう光を集光して、インテグ
レータ４に入射させている。
【００３３】インテグレータ４は画像変調素子１１の長
辺方向の断面（図１）において、光源１側に楔の頂点が
位置する向きに楔角がつけられており、画像変調素子１
１の短辺方向の断面（図２）においては、投射レンズ１
２側に楔の頂点が位置するよう楔角がつけられている。
長辺方向の断面方向のインテグレータ４の楔角をこの向
きにしてインテグレータ４に入射された光線の角度を出
射面４Ｅで出射されるときに小さくし、画像変調素子１
１に入射する光線の平行度を良くしている。
辺方向の断面（図１）において、光源１側に楔の頂点が
位置する向きに楔角がつけられており、画像変調素子１
１の短辺方向の断面（図２）においては、投射レンズ１
２側に楔の頂点が位置するよう楔角がつけられている。
長辺方向の断面方向のインテグレータ４の楔角をこの向
きにしてインテグレータ４に入射された光線の角度を出
射面４Ｅで出射されるときに小さくし、画像変調素子１
１に入射する光線の平行度を良くしている。
【００３４】このように色分解を行う断面において、画
像変調素子１１に入射される光線の平行度を良くして、
画像変調素子１１において混色を防止している。第１レ
ンズ群６の光源１側の主点はインテグレータ４の出射面
４Ｅから第１レンズ群６の焦点距離ｆ６だけ離れてお
り、第１レンズ群６と第２レンズ群７の主点間隔は第１
レンズ群６の焦点距離ｆ６と第２レンズ群７の焦点距離
ｆ７の和だけ離されて配置している。第２レンズ群７の
画像変調素子１１側の主点と画像変調素子１１との間隔
は第２レンズ７の焦点距離ｆ７だけ離されて配置されて
いる。
像変調素子１１に入射される光線の平行度を良くして、
画像変調素子１１において混色を防止している。第１レ
ンズ群６の光源１側の主点はインテグレータ４の出射面
４Ｅから第１レンズ群６の焦点距離ｆ６だけ離れてお
り、第１レンズ群６と第２レンズ群７の主点間隔は第１
レンズ群６の焦点距離ｆ６と第２レンズ群７の焦点距離
ｆ７の和だけ離されて配置している。第２レンズ群７の
画像変調素子１１側の主点と画像変調素子１１との間隔
は第２レンズ７の焦点距離ｆ７だけ離されて配置されて
いる。
【００３５】ここで焦点距離ｆ６，ｆ７をｆ６＜ｆ７と
している。このように第１レンズ６と第２レンズ７を配
置することにより、インテグレータ４の出射面４Ｅを画
像変調素子１１に拡大投影している。このとき、投影倍
率βは第１レンズの焦点距離ｆ６と第２レンズの焦点距
離ｆ７の比ｆ７／ｆ６になっている。第２レンズ７を配
置することにより画像変調素子１１に入射する照明光を
画面の周辺部まで平行にしている。
している。このように第１レンズ６と第２レンズ７を配
置することにより、インテグレータ４の出射面４Ｅを画
像変調素子１１に拡大投影している。このとき、投影倍
率βは第１レンズの焦点距離ｆ６と第２レンズの焦点距
離ｆ７の比ｆ７／ｆ６になっている。第２レンズ７を配
置することにより画像変調素子１１に入射する照明光を
画面の周辺部まで平行にしている。
【００３６】出射面４Ｅに透明な平行平面板５を設けて
インテグレータ４の出射面４Ｅにゴミやほこり等が付着
して画像変調素子１１上に拡大投影されるのを防止して
いる。インテグレータ４の出射面４Ｅを透明な平行平面
板５で保持して光量損失を防止している。又出射面４Ｅ
を平行平面板５で密閉してゴミやほこりが出射面４Ｅに
付着するのを防止している。
インテグレータ４の出射面４Ｅにゴミやほこり等が付着
して画像変調素子１１上に拡大投影されるのを防止して
いる。インテグレータ４の出射面４Ｅを透明な平行平面
板５で保持して光量損失を防止している。又出射面４Ｅ
を平行平面板５で密閉してゴミやほこりが出射面４Ｅに
付着するのを防止している。
【００３７】また、第１レンズ６と第２レンズ７との間
に絞りＳＰを設けて画像変調素子１１で生じる混色の原
因となる不要光をカットしている。絞りＳＰの像は、画
像変調素子１１のマイクロレンズによって、画像変調素
子１１の画素上に結像させている。絞りＳＰの形状を、
画像変調素子１１の画素の形状に対し、第２レンズ群７
の焦点距離ｆ７と画像変調素子１１のマイクロレンズの
焦点距離の比だけ拡大した形状にして混色の発生を防止
している。
に絞りＳＰを設けて画像変調素子１１で生じる混色の原
因となる不要光をカットしている。絞りＳＰの像は、画
像変調素子１１のマイクロレンズによって、画像変調素
子１１の画素上に結像させている。絞りＳＰの形状を、
画像変調素子１１の画素の形状に対し、第２レンズ群７
の焦点距離ｆ７と画像変調素子１１のマイクロレンズの
焦点距離の比だけ拡大した形状にして混色の発生を防止
している。
【００３８】次に本実施形態に適用可能なインテグレー
タ４の形状について説明する。図３〜図５は本発明に係
るインテグレータの実施形態１〜３の説明図である。図
３の実施形態１では入射面４Ｉが４．６×４．６ｍｍの
正方形、出射面４Ｅが３．２７×５．６６ｍｍの長方
形、長さが５５ｍｍである。入射面４Ｉを正方形とし
て、前述のアークジャンプによる入射光量の変化の方向
差を少なくしている。
タ４の形状について説明する。図３〜図５は本発明に係
るインテグレータの実施形態１〜３の説明図である。図
３の実施形態１では入射面４Ｉが４．６×４．６ｍｍの
正方形、出射面４Ｅが３．２７×５．６６ｍｍの長方
形、長さが５５ｍｍである。入射面４Ｉを正方形とし
て、前述のアークジャンプによる入射光量の変化の方向
差を少なくしている。
【００３９】本発明では入射面の高さと幅をＶ，Ｈとし
たとき ０．７＜Ｖ／Ｈ＜１．４３ ‥‥‥（１） を満足するようにしている。
たとき ０．７＜Ｖ／Ｈ＜１．４３ ‥‥‥（１） を満足するようにしている。
【００４０】入射面４Ｉの縦横比Ｖ／Ｈが条件式（１）
から外れて、即ち１から大きく外れてくると、幅Ｈの狭
い方向のアークジャンプによる入射面４Ｉへの入射光量
の変化が大きくなって好ましくない。出射面４Ｅは液晶
パネル等の画像変調素子の画像表示部に比例した形状と
することで照明効率の向上を図っている。
から外れて、即ち１から大きく外れてくると、幅Ｈの狭
い方向のアークジャンプによる入射面４Ｉへの入射光量
の変化が大きくなって好ましくない。出射面４Ｅは液晶
パネル等の画像変調素子の画像表示部に比例した形状と
することで照明効率の向上を図っている。
【００４１】入射端の面積は２１．１６平方ｍｍ、出射
端の面積は１８．５１平方ｍｍである。入射面４Ｉの面
積の方が出射面４Ｅの面積より大きく、その面積比は
０．８７５である。
端の面積は１８．５１平方ｍｍである。入射面４Ｉの面
積の方が出射面４Ｅの面積より大きく、その面積比は
０．８７５である。
【００４２】本発明では入射面４Ｉと出射面４Ｅの照明
系光軸と垂直な方向の最大断面積を各々ＳＩ，ＳＥとし
たとき ０．５＜ＳＥ／ＳＩ＜１ ‥‥‥（２） を満足するようにしている。
系光軸と垂直な方向の最大断面積を各々ＳＩ，ＳＥとし
たとき ０．５＜ＳＥ／ＳＩ＜１ ‥‥‥（２） を満足するようにしている。
【００４３】条件式（２）はインテグレータの入射面と
出射面の面積比を限定したものであり、条件式（２）の
範囲より小さい領域では、出射面は小さくなるが出射光
線角度が大きくなってしまうので照明効率が低下して好
ましくなく、条件式（２）の範囲より大きい範囲では出
射面が大きくなりすぎるため、出射面の照度が低下する
ので良くない。
出射面の面積比を限定したものであり、条件式（２）の
範囲より小さい領域では、出射面は小さくなるが出射光
線角度が大きくなってしまうので照明効率が低下して好
ましくなく、条件式（２）の範囲より大きい範囲では出
射面が大きくなりすぎるため、出射面の照度が低下する
ので良くない。
【００４４】図４の実施形態２のインテグレータ３０で
は入射面３０Ｉの最大幅が６ｍｍの正６角形、出射面３
０Ｅが３．２７×５．６６ｍｍの長方形、長さが５５ｍ
ｍである。入射面３０Ｉを正６角形として、前述のアー
クジャンプによる入射光量の変化の方向差を少なくして
いる。尚、入射端面の最小幅Ｗmin と最大幅Ｗmax の比
は０．８６６である。
は入射面３０Ｉの最大幅が６ｍｍの正６角形、出射面３
０Ｅが３．２７×５．６６ｍｍの長方形、長さが５５ｍ
ｍである。入射面３０Ｉを正６角形として、前述のアー
クジャンプによる入射光量の変化の方向差を少なくして
いる。尚、入射端面の最小幅Ｗmin と最大幅Ｗmax の比
は０．８６６である。
【００４５】入射面と出射面が２ｎ（ｎは３≦ｎ≦６の
整数）角形としたとき２ｎ角形の最小幅Ｗmin と最大幅
Ｗmax が ０．７＜Ｗmin ／Ｗmax ＜１ ‥‥‥（３） なる条件を満足するようにしている。
整数）角形としたとき２ｎ角形の最小幅Ｗmin と最大幅
Ｗmax が ０．７＜Ｗmin ／Ｗmax ＜１ ‥‥‥（３） なる条件を満足するようにしている。
【００４６】条件式（３）はインテグレータの入射面
が、ｎを３以上の整数とするとき、２ｎ角形の場合の２
ｎ角形の最小幅と最大幅の比について限定したもので、
条件式（３）の範囲外ではアークジャンプによる入射光
量の方向差が大きくなるので良くない。
が、ｎを３以上の整数とするとき、２ｎ角形の場合の２
ｎ角形の最小幅と最大幅の比について限定したもので、
条件式（３）の範囲外ではアークジャンプによる入射光
量の方向差が大きくなるので良くない。
【００４７】又出射面３０Ｅは液晶パネル等の画像変調
素子の画像表示部に比例した形状として照明効率の向上
を図っている。入射面３０Ｉの面積は２３．３８平方ｍ
ｍ、出射面３０Ｅの面積は、１８．５１平方ｍｍで、入
射面３０Ｉの面積の方が出射面３０Ｅの面積より大き
く、その比は０．７９２である。
素子の画像表示部に比例した形状として照明効率の向上
を図っている。入射面３０Ｉの面積は２３．３８平方ｍ
ｍ、出射面３０Ｅの面積は、１８．５１平方ｍｍで、入
射面３０Ｉの面積の方が出射面３０Ｅの面積より大き
く、その比は０．７９２である。
【００４８】図５の実施形態３のインテグレータ３１で
は、入射面３１Ｉの最大幅が６ｍｍの正８角形、出射面
３１Ｅが３．２７×５．６６ｍｍの長方形、長さが５５
ｍｍである。
は、入射面３１Ｉの最大幅が６ｍｍの正８角形、出射面
３１Ｅが３．２７×５．６６ｍｍの長方形、長さが５５
ｍｍである。
【００４９】入射面３１Ｉを正８角形として、前述のア
ークジャンプによる入射光量の変化の方向差を少なくし
ている。尚、入射面３１Ｉの最小幅Ｗmin と最大幅Ｗma
x の比は０．９２４である。出射面３１Ｅは液晶パネル
等の画像変調素子の画像表示部に比例した形状として照
明効率の向上を図っている。入射面３１Ｉの面積は２
５．４６平方ｍｍ、出射面３１Ｅの面積は、１８．５１
平方ｍｍで、入射面３１Ｉの面積のほうが出射面３１Ｅ
の面積に比べて大きく、その比は０．７２７である。
ークジャンプによる入射光量の変化の方向差を少なくし
ている。尚、入射面３１Ｉの最小幅Ｗmin と最大幅Ｗma
x の比は０．９２４である。出射面３１Ｅは液晶パネル
等の画像変調素子の画像表示部に比例した形状として照
明効率の向上を図っている。入射面３１Ｉの面積は２
５．４６平方ｍｍ、出射面３１Ｅの面積は、１８．５１
平方ｍｍで、入射面３１Ｉの面積のほうが出射面３１Ｅ
の面積に比べて大きく、その比は０．７２７である。
【００５０】本発明に係るインテグレータは、以上説明
したような形状をとることにより、アークジャンプによ
る入射光量の変化の方向差を小さくし、かつ高い照明効
率を得ている。
したような形状をとることにより、アークジャンプによ
る入射光量の変化の方向差を小さくし、かつ高い照明効
率を得ている。
【００５１】図６は本実施形態におけるインテグレータ
の保持機構の要部概略図である。本実施形態ではインテ
グレータ４の保持部材１５が図に示すような形状より成
り、インテグレータ４の入射側にメニスカス状のレンズ
３をはめ込む穴１５ｂと、紙面中央左よりの切り欠き１
５ｄと、出射側の切り欠き１５ｃと、インテグレータ４
の押さえバネ１６の先端部１６ｂを挿入する穴１５ａを
有し、インテグレータ４は保持部材１５の切り欠き部１
５ｃ，１５ｄにはめ込まれ、メニスカス状のレンズ３は
保持部材１５の穴１５ａにはめ込まれ、メニスカス状の
レンズ３の押さえ金具１７、そしてビス１８と、透明な
平行平面板５を組み込んだインテグレータ４の押さえバ
ネ１６により固定している。メニスカス状のレンズ３の
平面の面取り部がインテグレータ４の入射面４Ｉの４角
に接触してインテグレータ４を押さえている。
の保持機構の要部概略図である。本実施形態ではインテ
グレータ４の保持部材１５が図に示すような形状より成
り、インテグレータ４の入射側にメニスカス状のレンズ
３をはめ込む穴１５ｂと、紙面中央左よりの切り欠き１
５ｄと、出射側の切り欠き１５ｃと、インテグレータ４
の押さえバネ１６の先端部１６ｂを挿入する穴１５ａを
有し、インテグレータ４は保持部材１５の切り欠き部１
５ｃ，１５ｄにはめ込まれ、メニスカス状のレンズ３は
保持部材１５の穴１５ａにはめ込まれ、メニスカス状の
レンズ３の押さえ金具１７、そしてビス１８と、透明な
平行平面板５を組み込んだインテグレータ４の押さえバ
ネ１６により固定している。メニスカス状のレンズ３の
平面の面取り部がインテグレータ４の入射面４Ｉの４角
に接触してインテグレータ４を押さえている。
【００５２】図７は本発明の照明装置及びそれを用いた
液晶プロジェクターの実施形態２の要部概略図、図８は
図７の紙面垂直断面内における一部分の概略図である。
液晶プロジェクターの実施形態２の要部概略図、図８は
図７の紙面垂直断面内における一部分の概略図である。
【００５３】本実施形態は図１，図２の実施形態１に比
べてインテグレータ４の入射面４Ｉに設けたメスカス状
のレンズ３の代わりに透明な平行平面板１４を配置した
点が異なっているだけで、その他の構成は全く同じであ
る。本実施形態でもインテグレータ４の保持を透明部材
で行っているので、光量損失が生じない。
べてインテグレータ４の入射面４Ｉに設けたメスカス状
のレンズ３の代わりに透明な平行平面板１４を配置した
点が異なっているだけで、その他の構成は全く同じであ
る。本実施形態でもインテグレータ４の保持を透明部材
で行っているので、光量損失が生じない。
【００５４】本実施形態ではメニスカス状のレンズを用
いていないので集光効果が生じない点以外は実施形態１
と同じ作用を示す。
いていないので集光効果が生じない点以外は実施形態１
と同じ作用を示す。
【００５５】図９は本実施形態におけるインテグレータ
の保持機構の要部概略図である。本実施形態の保持機構
は図６の保持機構に比べてインテグレータ４の入射面に
メニスカス状のレンズの代わりに平行平面板を保持して
いる点が異なっているだけであり、その他の構成は基本
的に同じである。
の保持機構の要部概略図である。本実施形態の保持機構
は図６の保持機構に比べてインテグレータ４の入射面に
メニスカス状のレンズの代わりに平行平面板を保持して
いる点が異なっているだけであり、その他の構成は基本
的に同じである。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば前述の如く各要素を設定
することにより、光源の発光部の位置が変化しても、照
明効率の変化が少なく、且つ高い照明効率が得られる照
明装置及びそれを用いた液晶プロジェクター（投影装
置）を達成することができる。
することにより、光源の発光部の位置が変化しても、照
明効率の変化が少なく、且つ高い照明効率が得られる照
明装置及びそれを用いた液晶プロジェクター（投影装
置）を達成することができる。
【００５７】特に本発明によればインテグレータの形状
を前述の如く設定することにより、アークジャンプによ
る入射光量の変動を小さくし、又インテグレータの入射
面と出射面を透明な支持体で保持することにより入射光
量や出射光量の損失を小さくすることができるといった
効果が得られる。
を前述の如く設定することにより、アークジャンプによ
る入射光量の変動を小さくし、又インテグレータの入射
面と出射面を透明な支持体で保持することにより入射光
量や出射光量の損失を小さくすることができるといった
効果が得られる。
【図１】本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】図１の紙面垂直断面の一部分の説明図
【図３】本発明に係るインテグレータの実施形態１の説
明図
明図
【図４】本発明に係るインテグレータの実施形態２の説
明図
明図
【図５】本発明に係るインテグレータの実施形態３の説
明図
明図
【図６】本発明の実施形態１におけるインテグレータの
保持機構の要部概略図
保持機構の要部概略図
【図７】本発明の実施形態２の要部概略図
【図８】図７の紙面垂直断面の一部分の説明図
【図９】本発明の実施形態２におけるインテグレータの
保持機構の要部概略図
保持機構の要部概略図
【図１０】従来のインテグレータの保持機構の説明図
１ 光源 ２ 反射傘 ３，５，１４ 透明支持体 ４，３０，３１ インテグレータ ６，７ レンズ系 ＣＲ 色分解系 １１ 液晶表示素子 １２ 投影レンズ １３ スクリーン ＳＰ 絞り
Claims (9)
- 【請求項１】 光源からの光を内面が反射面より成る棒
状の光伝送体の内部に入射させ、該光伝送体の内部で前
記光源からの光を多重反射させることによって光出射面
に強度分布が均一化された光を形成し、該強度分布が均
一化された光を被照明面に投影する照明装置において、
前記光源はアークジャンプが生じるランプを備え、前記
光伝送体は、その光入射面の最大断面積が前記光出射面
の最大断面積より大きく且つ該光入射面の形状が正方形
若しくは正２ｎ角形（ｎは３≦ｎ≦６の整数）であるこ
とを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 光源からの光を内面が反射面より成る棒
状の光伝送体の内部に入射させ、該光伝送体の内部で前
記光源からの光を多重反射させることによって該光伝送
体の光出射面に強度分布が均一化された光を形成し、該
強度分布が均一化された光を被照明面に投影する照明装
置において、前記光源はアークジャンプが生じるランプ
を備え、前記光伝送体の光入射面に該光入射面よりも外
形の寸法が大きい前記光源側に凸のメニスカスレンズが
装着され、該メニスカスレンズによって前記光伝送体の
前記光入射面側を支持していることを特徴とする照明装
置。 - 【請求項３】 前記光入射面の最大断面積と前記光出射
面の最大断面積を各々ＳＩ，ＳＥとする時 ０．５＜ＳＥ／ＳＩ＜１ なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の
照明装置。 - 【請求項４】 前記光伝送体は前記内面としての側面で
前記光源からの光を全反射する光学部材を備えることを
特徴とする請求項１又は２の照明装置。 - 【請求項５】 前記光入射面が正２ｎ角形（ｎは３≦ｎ
≦６の整数）より成り、前記正２ｎ角形の最小幅と最大
幅を各々Ｗ min ，Ｗ max とする時、 ０．７＜Ｗ min ／Ｗ max ＜１ なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２の
照明装置。 - 【請求項６】 前記光伝送体の光出射面に該光出射面よ
り外形の寸法が大き い透明な平行平面板若しくはレンズ
が装着され、該平行平面板若しくはレンズによって前記
光伝送体の前記光出射面側を支持していることを特徴と
する請求項１又は請求項２の照明装置。 - 【請求項７】 前記光伝送体の光出射面の形状は長方形
であることを特徴とする請求項１又は請求項２の照明装
置。 - 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に
記載の照明装置により液晶パネルを照明することを特徴
とする液晶プロジェクター。 - 【請求項９】 前記照明装置は前記光伝送体からの光を
レンズ系で集光して色分解系に入射させ、該色分解系に
よって複数の色光に分解し、該複数の色光で前記液晶パ
ネルを照明することを特徴とする請求項８の液晶プロジ
ェクター。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9218180A JP3024605B2 (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | 照明装置及びそれを用いた液晶プロジェクター |
| US09/031,771 US6231193B1 (en) | 1997-02-27 | 1998-02-27 | Light source device, illuminating system and image projecting apparatus |
| EP98103473A EP0864897A3 (en) | 1997-02-27 | 1998-02-27 | Light source device, illuminating system and image projecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9218180A JP3024605B2 (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | 照明装置及びそれを用いた液晶プロジェクター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152290A JPH1152290A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3024605B2 true JP3024605B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=16715876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9218180A Expired - Fee Related JP3024605B2 (ja) | 1997-02-27 | 1997-07-29 | 照明装置及びそれを用いた液晶プロジェクター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3024605B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5045993B2 (ja) * | 2006-12-12 | 2012-10-10 | カシオ計算機株式会社 | 導光ユニット及びプロジェクタ |
| JP5041217B2 (ja) * | 2007-06-20 | 2012-10-03 | カシオ計算機株式会社 | プロジェクタ |
-
1997
- 1997-07-29 JP JP9218180A patent/JP3024605B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1152290A (ja) | 1999-02-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |