JP3132020B2 - 光源装置およびこれを用いた投射型表示装置 - Google Patents
光源装置およびこれを用いた投射型表示装置Info
- Publication number
- JP3132020B2 JP3132020B2 JP03028440A JP2844091A JP3132020B2 JP 3132020 B2 JP3132020 B2 JP 3132020B2 JP 03028440 A JP03028440 A JP 03028440A JP 2844091 A JP2844091 A JP 2844091A JP 3132020 B2 JP3132020 B2 JP 3132020B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- light
- reflecting mirror
- source device
- light beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ライトバルブによ
る投射型表示装置に用いる光源装置に関する。
る投射型表示装置に用いる光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ライトバルブの映像を拡大表示する
投射型表示装置には、ほぼ平行な白色光束を出射する光
源装置を用いる。従来、この光源装置では、光源ランプ
の放射光束を放物面反射鏡により平行化するというもの
が一般的である。この光源装置の構成を図６（Ａ）に示
す。点光源とみなせる光源ランプ１１から放射される光
束は、光源位置を焦点とする放物面反射鏡６１により反
射されて、ほぼ平行な光束６２となる。この光束６２は
集光レンズ３１を経て液晶ライトバルブ３２に入射し投
射レンズ３３に効率よく入射する。
投射型表示装置には、ほぼ平行な白色光束を出射する光
源装置を用いる。従来、この光源装置では、光源ランプ
の放射光束を放物面反射鏡により平行化するというもの
が一般的である。この光源装置の構成を図６（Ａ）に示
す。点光源とみなせる光源ランプ１１から放射される光
束は、光源位置を焦点とする放物面反射鏡６１により反
射されて、ほぼ平行な光束６２となる。この光束６２は
集光レンズ３１を経て液晶ライトバルブ３２に入射し投
射レンズ３３に効率よく入射する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし前述の従来技術
では、液晶ライトバルブ３２上の照度分布が図６（Ｂ）
に示すように、中心ほど高照度となり、従って、図６
（Ｂ）のスクリーン３４上においても中心が明るく周辺
が暗い映像となり、不自然な感じになる。
では、液晶ライトバルブ３２上の照度分布が図６（Ｂ）
に示すように、中心ほど高照度となり、従って、図６
（Ｂ）のスクリーン３４上においても中心が明るく周辺
が暗い映像となり、不自然な感じになる。
【０００４】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するもので、その目的とするところは、液晶ライトバル
ブに均一に光束を照射し、スクリーン上に輝度むらが殆
どない映像を表示できる光源装置を提供することにあ
る。
するもので、その目的とするところは、液晶ライトバル
ブに均一に光束を照射し、スクリーン上に輝度むらが殆
どない映像を表示できる光源装置を提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光源装置は、光
源と、前記光源から出射された光を所定の光束照射面に
向けて反射する反射鏡とを備えた光源装置であって、前
記反射鏡は、前記反射鏡に呑み込まれる範囲内における
光度をＩとし、反射鏡の断面における２つの端点と光源
点とを結ぶ直線が光軸となす角度をそれぞれθ1、θ2と
し、前記光束照射面が半径ａの円形面であるとしたとき
に、前記光束照射面と同心円である半径ｒ（ｒ≦ａ）の
円内に入射する光束φ（ｒ）が、
源と、前記光源から出射された光を所定の光束照射面に
向けて反射する反射鏡とを備えた光源装置であって、前
記反射鏡は、前記反射鏡に呑み込まれる範囲内における
光度をＩとし、反射鏡の断面における２つの端点と光源
点とを結ぶ直線が光軸となす角度をそれぞれθ1、θ2と
し、前記光束照射面が半径ａの円形面であるとしたとき
に、前記光束照射面と同心円である半径ｒ（ｒ≦ａ）の
円内に入射する光束φ（ｒ）が、
【数３】 となるように設定された連続曲面を有することを特徴と
する。また、本発明の投射型表示装置は、光源装置と、
前記光源装置から出射された光を変調するライトバルブ
と、前記ライトバルブによって変調された光を結像する
投射レンズとを備えた投射型表示装置であって、前記光
源装置は、光源と、前記光源から出射された光を所定の
光束照射面に向けて反射する反射鏡とを備え、前記反射
鏡は、前記反射鏡に呑み込まれる範囲内における光度を
Ｉとし、反射鏡の断面における２つの端点と光源点とを
結ぶ直線が光軸となす角度をそれぞれθ1、θ2とし、前
記光束照射面が半径ａの円形面であるとしたときに、前
記光束照射面と同心円である半径ｒ（ｒ≦ａ）の円内に
入射する光束φ（ｒ）が、
する。また、本発明の投射型表示装置は、光源装置と、
前記光源装置から出射された光を変調するライトバルブ
と、前記ライトバルブによって変調された光を結像する
投射レンズとを備えた投射型表示装置であって、前記光
源装置は、光源と、前記光源から出射された光を所定の
光束照射面に向けて反射する反射鏡とを備え、前記反射
鏡は、前記反射鏡に呑み込まれる範囲内における光度を
Ｉとし、反射鏡の断面における２つの端点と光源点とを
結ぶ直線が光軸となす角度をそれぞれθ1、θ2とし、前
記光束照射面が半径ａの円形面であるとしたときに、前
記光束照射面と同心円である半径ｒ（ｒ≦ａ）の円内に
入射する光束φ（ｒ）が、
【数４】 となるように設定された連続曲面を有することを特徴と
する。
する。
【０００６】
【実施例】（実施例１） はじめに本発明による光源装置について説明する。図１
（Ａ）は、本発明による光源装置の構成を示す断面模式
図である。光源ランプ１１（キセノンランプ、メタルハ
ライドランプなど）から放射される光束は、後に示す条
件で設定された連続曲面を有する反射鏡１２により反射
され、この光束１３は反射鏡１２が放物面反射鏡である
場合よりも平行度が悪いが、光束照射面１４に均一照度
で入射する。図１（Ｂ）は本発明による反射鏡１２と従
来の放物面反射鏡１５の形状を比較したものである。こ
の図では、反射鏡の外径と光源光の呑込み量をそれぞれ
の反射鏡で同じとし、光束照射面が反射鏡の外径と同じ
直径の円形面であり、またその距離が反射鏡の外径の
２．６倍である場合について比較している。光源１１か
ら最も遠い反射面と、光源１１に最も近い反射面の近傍
の一部では、反射鏡の傾きが両者で完全に一致するが、
その他の部分ではわずかに異なっている。次に、反射鏡
１２の設定方法を説明する。図２は光源ランプを、発光
管の軸方向が、照射面１４の中心と光源点２１を結ぶ光
軸と一致するように置いた場合の光度分布を示した図で
ある。図のように、光度分布２２は扇形状の分布となる
（キセノンランプの場合）ので、反射鏡に呑込まれる範
囲内においては、均一な分布とみなせる。この光度をＩ
［ｃｄ］とする。また、反射鏡１２の断面における二つ
の端点と光源点２１とを結ぶ直線が光軸２３となす角度
を、それぞれθ1、θ2とし、光束照射面１４が半径ａの
円形面であるとする。このとき、反射鏡１２の形状は、
光束照射面１４と同心円である半径ｒ（ｒ≦ａ）の円内
に入射する光束φ（ｒ）［ｌｍ］が、
（Ａ）は、本発明による光源装置の構成を示す断面模式
図である。光源ランプ１１（キセノンランプ、メタルハ
ライドランプなど）から放射される光束は、後に示す条
件で設定された連続曲面を有する反射鏡１２により反射
され、この光束１３は反射鏡１２が放物面反射鏡である
場合よりも平行度が悪いが、光束照射面１４に均一照度
で入射する。図１（Ｂ）は本発明による反射鏡１２と従
来の放物面反射鏡１５の形状を比較したものである。こ
の図では、反射鏡の外径と光源光の呑込み量をそれぞれ
の反射鏡で同じとし、光束照射面が反射鏡の外径と同じ
直径の円形面であり、またその距離が反射鏡の外径の
２．６倍である場合について比較している。光源１１か
ら最も遠い反射面と、光源１１に最も近い反射面の近傍
の一部では、反射鏡の傾きが両者で完全に一致するが、
その他の部分ではわずかに異なっている。次に、反射鏡
１２の設定方法を説明する。図２は光源ランプを、発光
管の軸方向が、照射面１４の中心と光源点２１を結ぶ光
軸と一致するように置いた場合の光度分布を示した図で
ある。図のように、光度分布２２は扇形状の分布となる
（キセノンランプの場合）ので、反射鏡に呑込まれる範
囲内においては、均一な分布とみなせる。この光度をＩ
［ｃｄ］とする。また、反射鏡１２の断面における二つ
の端点と光源点２１とを結ぶ直線が光軸２３となす角度
を、それぞれθ1、θ2とし、光束照射面１４が半径ａの
円形面であるとする。このとき、反射鏡１２の形状は、
光束照射面１４と同心円である半径ｒ（ｒ≦ａ）の円内
に入射する光束φ（ｒ）［ｌｍ］が、
【０００７】
【数５】
【０００８】を常に満たすように設計される（光度分布
が光軸２３となす角度θに依存する場合は、光度をＩ
（θ）として被積分項に入れる）。実際の設計において
は、反射鏡１２の傾きを端から順次決めていく。なお、
図１（Ｂ）の反射鏡はこのような条件で、計算機により
自動的に求めた結果である。図３は、この光源装置を投
射型表示装置に用いた場合の基本構成を示す構成模式図
である。光源装置を出た光束１３は、集光レンズ３１を
経て透過型液晶ライトバルブ３２に入射する。そして、
変調された光束は、集光レンズ３１のほぼ焦点位置にあ
る投射レンズ３３に入射し、スクリーン３４上には液晶
ライトバルブ３２に電気的に入力された画像が結像す
る。スクリーン３４での照度分布は、液晶ライトバルブ
３２での照度分布とほぼ等しくなるので、表示像は輝度
が均一で見やすい画像となる。
が光軸２３となす角度θに依存する場合は、光度をＩ
（θ）として被積分項に入れる）。実際の設計において
は、反射鏡１２の傾きを端から順次決めていく。なお、
図１（Ｂ）の反射鏡はこのような条件で、計算機により
自動的に求めた結果である。図３は、この光源装置を投
射型表示装置に用いた場合の基本構成を示す構成模式図
である。光源装置を出た光束１３は、集光レンズ３１を
経て透過型液晶ライトバルブ３２に入射する。そして、
変調された光束は、集光レンズ３１のほぼ焦点位置にあ
る投射レンズ３３に入射し、スクリーン３４上には液晶
ライトバルブ３２に電気的に入力された画像が結像す
る。スクリーン３４での照度分布は、液晶ライトバルブ
３２での照度分布とほぼ等しくなるので、表示像は輝度
が均一で見やすい画像となる。
【０００９】（実施例２）請求項２に記載された光源装
置では、図４に示すように、均一照射面に非球面レンズ
４１が配置される。非球面レンズ４１の各部分に入射す
る光束は、どの部分においても、その入射角度範囲がき
わめて小さくなっており、その光束が非球面レンズ４１
を透過後に、光軸４３と平行に出射するように非球面レ
ンズの形状が設計されている。従って、非球面レンズ４
１を透過した光束４２は、平行で均一な理想的光束であ
る。
置では、図４に示すように、均一照射面に非球面レンズ
４１が配置される。非球面レンズ４１の各部分に入射す
る光束は、どの部分においても、その入射角度範囲がき
わめて小さくなっており、その光束が非球面レンズ４１
を透過後に、光軸４３と平行に出射するように非球面レ
ンズの形状が設計されている。従って、非球面レンズ４
１を透過した光束４２は、平行で均一な理想的光束であ
る。
【００１０】図５は、この光源装置を投射型表示装置に
利用した場合の構成例を示す構成斜視図である。光源装
置から出射する、平行かつ均一な光束５１は、はじめに
青反射ダイクロイックミラー５２によって青色光と黄色
光に分離される。黄色光は次に赤反射ダイクロイックミ
ラー５３で赤色光と緑色光に分離され、緑色光はミラー
５４で反射される。このように、分離された三原色光
は、それぞれ偏光ビームスプリッター５５Ｂ，５５Ｒ，
５５Ｇに入射し、ｓ−偏光が選択反射されて、それぞれ
反射型液晶パネル５６Ｂ，５６Ｒ，５６Ｇに入射する。
反射型液晶パネル５６Ｂ，５６Ｒ，５６Ｇにより変調さ
れた光束は偏光ビームスプリッター５５Ｂ，５５Ｒ，５
５Ｇによりｐ−偏光が選択透過されて、投射レンズ５７
Ｂ，５７Ｒ，５７Ｇを経てスクリーン上に結像する。ス
クリーン上では三原色それぞれの映像が正確に位置合わ
せされるので、カラー映像が表示される。一般に偏光ビ
ームスプリッターは角度依存性が大きいので、コントラ
スト比を高くするためには平行性の高い光束を利用する
必要がある。従って、従来の光源装置を用いる場合で
は、輝度分布が均一でコントラスト比の高い映像を得る
ために、光束の利用効率を下げねばならないという問題
点があった。しかし、本発明の光源装置を用いれば、光
束の利用効率を下げずに、均一輝度でコントラスト比の
高い映像を得ることができる。
利用した場合の構成例を示す構成斜視図である。光源装
置から出射する、平行かつ均一な光束５１は、はじめに
青反射ダイクロイックミラー５２によって青色光と黄色
光に分離される。黄色光は次に赤反射ダイクロイックミ
ラー５３で赤色光と緑色光に分離され、緑色光はミラー
５４で反射される。このように、分離された三原色光
は、それぞれ偏光ビームスプリッター５５Ｂ，５５Ｒ，
５５Ｇに入射し、ｓ−偏光が選択反射されて、それぞれ
反射型液晶パネル５６Ｂ，５６Ｒ，５６Ｇに入射する。
反射型液晶パネル５６Ｂ，５６Ｒ，５６Ｇにより変調さ
れた光束は偏光ビームスプリッター５５Ｂ，５５Ｒ，５
５Ｇによりｐ−偏光が選択透過されて、投射レンズ５７
Ｂ，５７Ｒ，５７Ｇを経てスクリーン上に結像する。ス
クリーン上では三原色それぞれの映像が正確に位置合わ
せされるので、カラー映像が表示される。一般に偏光ビ
ームスプリッターは角度依存性が大きいので、コントラ
スト比を高くするためには平行性の高い光束を利用する
必要がある。従って、従来の光源装置を用いる場合で
は、輝度分布が均一でコントラスト比の高い映像を得る
ために、光束の利用効率を下げねばならないという問題
点があった。しかし、本発明の光源装置を用いれば、光
束の利用効率を下げずに、均一輝度でコントラスト比の
高い映像を得ることができる。
【００１１】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、最適
設計された反射鏡により、液晶ライトバルブを均一に照
射するので、スクリーン上に輝度むらのほとんどない、
高品位な映像を表示できる。また、非球面レンズを組み
合わせれば、光束の平行性が改善されるので、偏光ビー
ムスプリッターを用いた液晶ライトバルブの場合であっ
てもコントラスト比が高く、輝度が均一な映像が得られ
る。
設計された反射鏡により、液晶ライトバルブを均一に照
射するので、スクリーン上に輝度むらのほとんどない、
高品位な映像を表示できる。また、非球面レンズを組み
合わせれば、光束の平行性が改善されるので、偏光ビー
ムスプリッターを用いた液晶ライトバルブの場合であっ
てもコントラスト比が高く、輝度が均一な映像が得られ
る。
【図１】（Ａ）本発明の実施例１における構成を示す断
面模式図。 （Ｂ）本発明による反射鏡と放物面反射鏡を比較した
図。
面模式図。 （Ｂ）本発明による反射鏡と放物面反射鏡を比較した
図。
【図２】光源光の放射光度分布を示す図。
【図３】実施例１を、投射型表示装置に用いた場合の基
本構成を示す模式図。
本構成を示す模式図。
【図４】本発明の実施例２における構成を示す断面模式
図。
図。
【図５】実施例２を、投射型表示装置に用いた場合の構
成を示す射視図。
成を示す射視図。
【図６】（Ａ）従来の投射型表示装置に用いられた光源
装置の構成を示す断面図。 （Ｂ）従来構成における、液晶ライトバルブ上の照度分
布を示す図。
装置の構成を示す断面図。 （Ｂ）従来構成における、液晶ライトバルブ上の照度分
布を示す図。
１１・・・・・光源ランプ １２・・・・・反射鏡 ３１・・・・・集光レンズ ３２・・・・・液晶ライトバルブ ３３・・・・・投射レンズ ３４・・・・・スクリーン ４１・・・・・非球面レンズ ５２，５３・・・・・ダイクロイックミラー ５５Ｂ，５５Ｒ，５５Ｇ・・・偏光ビームスプリッター ６１・・・・・放物面反射鏡
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G09F 9/00 G02B 17/00 G03B 21/00 G03B 21/14
Claims (4)
- 【請求項１】 光源と、 前記光源から出射された光を所定の光束照射面に向けて
反射する反射鏡とを備えた光源装置であって、 前記反射鏡は、 前記反射鏡に呑み込まれる範囲内における光度をＩと
し、 反射鏡の断面における２つの端点と光源点とを結ぶ直線
が光軸となす角度をそれぞれθ1、θ2とし、 前記光束照射面が半径ａの円形面であるとしたときに、 前記光束照射面と同心円である半径ｒ（ｒ≦ａ）の円内
に入射する光束φ（ｒ）が、 【数１】 となるように設定された連続曲面を有することを特徴と
する光源装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の光源装置において、 前記反射鏡によって反射された光を前記光軸に対して平
行にする非球面レンズを有することを特徴とする光源装
置。 - 【請求項３】 光源装置と、前記光源装置から出射され
た光を変調するライトバルブと、前記ライトバルブによ
って変調された光を結像する投射レンズとを備えた投射
型表示装置であって、 前記光源装置は、 光源と、 前記光源から出射された光を所定の光束照射面に向けて
反射する反射鏡とを備え、 前記反射鏡は、 前記反射鏡に呑み込まれる範囲内における光度をＩと
し、 反射鏡の断面における２つの端点と光源点とを結ぶ直線
が光軸となす角度をそれぞれθ1、θ2とし、 前記光束照射面が半径ａの円形面であるとしたときに、 前記光束照射面と同心円である半径ｒ（ｒ≦ａ）の円内
に入射する光束φ（ｒ）が、 【数２】 となるように設定された連続曲面を有することを特徴と
する投射型表示装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の投射型表示装置におい
て、 前記光源装置は、前記反射鏡によって反射された光を前
記光軸に対して平行にする非球面レンズを有することを
特徴とする投射型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03028440A JP3132020B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 光源装置およびこれを用いた投射型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03028440A JP3132020B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 光源装置およびこれを用いた投射型表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04267287A JPH04267287A (ja) | 1992-09-22 |
| JP3132020B2 true JP3132020B2 (ja) | 2001-02-05 |
Family
ID=12248737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03028440A Expired - Fee Related JP3132020B2 (ja) | 1991-02-22 | 1991-02-22 | 光源装置およびこれを用いた投射型表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3132020B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4892938B2 (ja) * | 2005-11-18 | 2012-03-07 | カシオ計算機株式会社 | 光源ユニット及びプロジェクタ装置 |
| JP6481435B2 (ja) * | 2015-03-13 | 2019-03-13 | オムロン株式会社 | 光学デバイス |
-
1991
- 1991-02-22 JP JP03028440A patent/JP3132020B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04267287A (ja) | 1992-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3336664B2 (ja) | 投写型表示装置 | |
| US20020048172A1 (en) | Lens element and illumination optical apparatus and projection display apparatus | |
| KR20010109107A (ko) | 영상표시장치 | |
| JP3473075B2 (ja) | 照明装置及び投写型表示装置 | |
| US20050168797A1 (en) | Image projecting apparatus | |
| US20060126031A1 (en) | Illumination optical system of projection apparatus | |
| US6943850B2 (en) | Optical apparatus and projection type display apparatus for reducing a physical distance between a light source and a display | |
| JPH10115871A (ja) | 画像投射装置 | |
| JPH11133354A (ja) | 像投影装置 | |
| JP3132020B2 (ja) | 光源装置およびこれを用いた投射型表示装置 | |
| JP3309286B2 (ja) | 集光照明方法及び集光照明装置 | |
| US6705730B2 (en) | Picture display device | |
| JPS63216025A (ja) | 投写型カラ−表示装置 | |
| JP2879554B2 (ja) | 投写型表示装置 | |
| JP2610087B2 (ja) | 照明光学系および投写型液晶表示装置 | |
| JP2000347153A (ja) | 投射型映像表示装置 | |
| JP2005258469A (ja) | 照明装置 | |
| JPH0375737A (ja) | 投写型カラー表示装置 | |
| JPH02187739A (ja) | 投写型カラー表示装置 | |
| JPH11119159A (ja) | オプティカルインテグレータ光学系および投影装置 | |
| JPH05273510A (ja) | 液晶プロジェクター装置 | |
| JPH02245749A (ja) | 投写型表示装置 | |
| JPH02187740A (ja) | 投写型カラー表示装置 | |
| CN115616845A (zh) | 用于投影机光学引擎及强光手电的合光光源 | |
| JPH06347780A (ja) | 光源装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071124 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081124 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091124 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |