JP3600076B2 - 照明用光学系 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライトバルブ上の映像を拡大投写する投写映像表示装置においてロッドインテグレータを備えた照明用光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投写型映像表示装置においてライトバルブに液晶表示素子を用いる際、光源から出射される光を液晶パネルに均一に照射する手段として、ロッドインテグレータを用いた方式がある。ロッドインテグレータは矩形のガラスロッドに光束を集光させ、ロッド側面での反射の繰り返しにより均一で且つ平行度の高い照明光を得ることができ、例えば、特開平５−７２６２８号に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、液晶表示素子はその光軸方向両側にはそれぞれ偏光板が配置され、ガラス基板上に形成されている透明電極に選択的に電圧を印加することにより各個所の液晶の光学特性が変化し、前述の偏光板の偏光軸方向の組み合わせによって透光性または遮光性を持つ。光源からの光は無偏光であるため前述の偏光板は不要な偏光方向の光を５０％吸収し、実際の光源から出射される光束のうち画像の明るさに寄与する光束は十分に得られないという問題点を有する。
【０００４】
また、これらの解決手段として偏光変換素子を単独の別のユニットとして用いる方法があるが、この方法によると照明系の巨大化を招く。
【０００５】
本発明は、これらの問題点を解決するものでその目的とするところは、ロッドインテグレータにより均一でかつ平行度の高い照明光を得ることを維持しつつ、光源からの出射光束を偏光変換により有効利用し、かつ照明光学系を軽量小型化するところにある。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、以下の構成とすることにより前述の課題を解決している。
【０００７】
ランプ等の発光源から出射された照明光束を集光させ、前記発光源からの出射光束が入射する入射面と、この入射面からの光束をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタからのＰ偏光光束及びＳ偏光光束が出射される２つの出射面と、前記出射面のうち一方に設置された位相板とを備えるロッドインテグレータ及び、前記２つの出射面からの光束を液晶パネルに照射する照射手段とからなる構成。
【０００８】
上記の構成により、光源からの出射光をより均一で平行度の高い光に変換し、かつ不要とされる５０％の光を偏光変換により原理上略２倍の光量に変換することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１を用いて説明する。
【００１０】
図１はこの実施の形態の照明用光学系を示した説明図である。１はランプ等の発光光源である。２はロッドインテグレータで、光源１からの発光光束の入射面３ａ及び２つの出射面３ｂ、３ｃからなる。４は偏光ビームスプリッタでロッドインテグレータ２に内蔵され、光源１からの出射光束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離する。５は全反射ミラーでロッドインテグレータ２の側面に配置され、Ｓ偏光光束の光路を９０°回転させる。６は位相板でロッドインテグレータ２の出射面３ｃに配置され、Ｓ偏光光束の偏光面を回転させＰ偏光光束に変換する。７はロッドインテグレータ２からの出射光を液晶パネル８に照射するためのレンズ群である。
【００１１】
光源１より出射された光はロッドインテグレータ２の入射面３ａに入射し、ロッドインテグレータ２よって均一かつ平行度の高い光束となる。このとき光束は無偏光光束である。次にこの光束をロッドインテグレータ２に内蔵されている偏光ビームスプリッター４により反射光をＳ偏光に、透過光をＰ偏光に分離する。Ｐ偏光光束はそのままロッドインテグレータ２内部を反射しながら出射面３ｂから出射する。一方分離されたＳ偏光光束は再び全反射ミラー５により９０°反射され、ロッドインテグレータ２の内部を反射しながら出射面３ｃを出射する。このとき光の偏光面を回転させる位相板６により上記Ｓ偏光光束はＰ偏光光束に変換される。その結果同一のＰ偏光光束のみがロッドインテグレータ２から出射され、レンズ群７を用いて液晶パネル８に照射することにより略２倍の光量を得ることができる。またロッド出射面３ｂ、３ｃの形状を液晶パネル８と相似形状にすることにより無駄なく液晶パネル８に照射することができる。
【００１２】
しかし、図１の実施例では偏光ビームスプリッタ４にて分離された位置から各出射面３ｂ、３ｃまでのＰ偏光光束とＳ偏光光束との光路長差により反射及び透過ロスによる照明光の不均一さが生じ、液晶パネル８での上下部における照度むらが発生する。
【００１３】
図２は、上記欠点を補った例であり、本発明の第２の実施の形態の照明用光学系での説明図である。ロッドインテグレータ２の構成は図１と同一であるが、ロッドインテグレータ２の入射面３ａ及び出射面３ｂ、３ｃ以外の全側面がミラーコートされている。ロッドインテグレータ２からの出射光を集光する手段としてくさび型のレンズ２７を用いることにより出射面３ｂ、３ｃからの各光束を液晶パネル全体に照射することができ、前述の図１の実施例における液晶パネル８での照度むらを解消できる。
【００１４】
図３は、本発明の第３の実施の形態の照明用光学系を示した説明図である。偏光ビームスプリッター４にて分離されたＰ偏光光束は全反射ミラー４５にて光路を９０°回転し出射面３ｂから出射する。その後前記Ｐ偏光光束は液晶パネル８の対面に配置された全反射ミラー５５により液晶パネル８に照射される。同様に偏光ビームスプリッタ４にて分離されたＳ偏光光束は全反射ミラー３５にて光路を９０°回転し出射面３ｃから出射する。このとき位相板６により前記図１と同様Ｐ偏光光束に変換され、液晶パネル８の対面に配置された全反射ミラー６５により液晶パネル８に照射される。この実施例により偏光ビームスプリッタ４にて分離されたＰ偏光光束とＳ偏光光束の分離された位置から液晶パネル８までの光路長が等しくなるため、前述図１の実施例における液晶パネル８での照度むらを解消できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたとおり本発明によれば、ロッドインテグレータ内部に偏光ビームスプリッタを組み込むことにより照明系の小型軽量化を実現することができると共に、光利用効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の照明用光学系の説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の照明用光学系の説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の照明用光学系の説明図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ ロッドインテグレータ
３ａ ロッドインテグレータ入射面
３ｂ、３ｃ ロッドインテグレータ出射面
４ 偏光ビームスプリッタ
５，３５，４５，５５，６５ 全反射ミラー
６ 位相板
７ レンズ群
２７ くさび型レンズ
８ 液晶パネル
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライトバルブ上の映像を拡大投写する投写映像表示装置においてロッドインテグレータを備えた照明用光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投写型映像表示装置においてライトバルブに液晶表示素子を用いる際、光源から出射される光を液晶パネルに均一に照射する手段として、ロッドインテグレータを用いた方式がある。ロッドインテグレータは矩形のガラスロッドに光束を集光させ、ロッド側面での反射の繰り返しにより均一で且つ平行度の高い照明光を得ることができ、例えば、特開平５−７２６２８号に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、液晶表示素子はその光軸方向両側にはそれぞれ偏光板が配置され、ガラス基板上に形成されている透明電極に選択的に電圧を印加することにより各個所の液晶の光学特性が変化し、前述の偏光板の偏光軸方向の組み合わせによって透光性または遮光性を持つ。光源からの光は無偏光であるため前述の偏光板は不要な偏光方向の光を５０％吸収し、実際の光源から出射される光束のうち画像の明るさに寄与する光束は十分に得られないという問題点を有する。
【０００４】
また、これらの解決手段として偏光変換素子を単独の別のユニットとして用いる方法があるが、この方法によると照明系の巨大化を招く。
【０００５】
本発明は、これらの問題点を解決するものでその目的とするところは、ロッドインテグレータにより均一でかつ平行度の高い照明光を得ることを維持しつつ、光源からの出射光束を偏光変換により有効利用し、かつ照明光学系を軽量小型化するところにある。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、以下の構成とすることにより前述の課題を解決している。
【０００７】
ランプ等の発光源から出射された照明光束を集光させ、前記発光源からの出射光束が入射する入射面と、この入射面からの光束をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタからのＰ偏光光束及びＳ偏光光束が出射される２つの出射面と、前記出射面のうち一方に設置された位相板とを備えるロッドインテグレータ及び、前記２つの出射面からの光束を液晶パネルに照射する照射手段とからなる構成。
【０００８】
上記の構成により、光源からの出射光をより均一で平行度の高い光に変換し、かつ不要とされる５０％の光を偏光変換により原理上略２倍の光量に変換することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１を用いて説明する。
【００１０】
図１はこの実施の形態の照明用光学系を示した説明図である。１はランプ等の発光光源である。２はロッドインテグレータで、光源１からの発光光束の入射面３ａ及び２つの出射面３ｂ、３ｃからなる。４は偏光ビームスプリッタでロッドインテグレータ２に内蔵され、光源１からの出射光束をＰ偏光光束とＳ偏光光束に分離する。５は全反射ミラーでロッドインテグレータ２の側面に配置され、Ｓ偏光光束の光路を９０°回転させる。６は位相板でロッドインテグレータ２の出射面３ｃに配置され、Ｓ偏光光束の偏光面を回転させＰ偏光光束に変換する。７はロッドインテグレータ２からの出射光を液晶パネル８に照射するためのレンズ群である。
【００１１】
光源１より出射された光はロッドインテグレータ２の入射面３ａに入射し、ロッドインテグレータ２よって均一かつ平行度の高い光束となる。このとき光束は無偏光光束である。次にこの光束をロッドインテグレータ２に内蔵されている偏光ビームスプリッター４により反射光をＳ偏光に、透過光をＰ偏光に分離する。Ｐ偏光光束はそのままロッドインテグレータ２内部を反射しながら出射面３ｂから出射する。一方分離されたＳ偏光光束は再び全反射ミラー５により９０°反射され、ロッドインテグレータ２の内部を反射しながら出射面３ｃを出射する。このとき光の偏光面を回転させる位相板６により上記Ｓ偏光光束はＰ偏光光束に変換される。その結果同一のＰ偏光光束のみがロッドインテグレータ２から出射され、レンズ群７を用いて液晶パネル８に照射することにより略２倍の光量を得ることができる。またロッド出射面３ｂ、３ｃの形状を液晶パネル８と相似形状にすることにより無駄なく液晶パネル８に照射することができる。
【００１２】
しかし、図１の実施例では偏光ビームスプリッタ４にて分離された位置から各出射面３ｂ、３ｃまでのＰ偏光光束とＳ偏光光束との光路長差により反射及び透過ロスによる照明光の不均一さが生じ、液晶パネル８での上下部における照度むらが発生する。
【００１３】
図２は、上記欠点を補った例であり、本発明の第２の実施の形態の照明用光学系での説明図である。ロッドインテグレータ２の構成は図１と同一であるが、ロッドインテグレータ２の入射面３ａ及び出射面３ｂ、３ｃ以外の全側面がミラーコートされている。ロッドインテグレータ２からの出射光を集光する手段としてくさび型のレンズ２７を用いることにより出射面３ｂ、３ｃからの各光束を液晶パネル全体に照射することができ、前述の図１の実施例における液晶パネル８での照度むらを解消できる。
【００１４】
図３は、本発明の第３の実施の形態の照明用光学系を示した説明図である。偏光ビームスプリッター４にて分離されたＰ偏光光束は全反射ミラー４５にて光路を９０°回転し出射面３ｂから出射する。その後前記Ｐ偏光光束は液晶パネル８の対面に配置された全反射ミラー５５により液晶パネル８に照射される。同様に偏光ビームスプリッタ４にて分離されたＳ偏光光束は全反射ミラー３５にて光路を９０°回転し出射面３ｃから出射する。このとき位相板６により前記図１と同様Ｐ偏光光束に変換され、液晶パネル８の対面に配置された全反射ミラー６５により液晶パネル８に照射される。この実施例により偏光ビームスプリッタ４にて分離されたＰ偏光光束とＳ偏光光束の分離された位置から液晶パネル８までの光路長が等しくなるため、前述図１の実施例における液晶パネル８での照度むらを解消できる。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたとおり本発明によれば、ロッドインテグレータ内部に偏光ビームスプリッタを組み込むことにより照明系の小型軽量化を実現することができると共に、光利用効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の照明用光学系の説明図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の照明用光学系の説明図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態の照明用光学系の説明図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ ロッドインテグレータ
３ａ ロッドインテグレータ入射面
３ｂ、３ｃ ロッドインテグレータ出射面
４ 偏光ビームスプリッタ
５，３５，４５，５５，６５ 全反射ミラー
６ 位相板
７ レンズ群
２７ くさび型レンズ
８ 液晶パネル
Claims (3)
- 投写型映像表示装置の偏光照明用光学系において、ランプ等の発光源から出射された照明光束を集光させ、前記発光源からの出射光束が入射する入射面と、この入射面からの光束をＳ偏光とＰ偏光に分離する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタからのＰ偏光光束及びＳ偏光光束が出射される２つの出射面と、前記出射面のうち一方に設置された位相板とを備えるロッドインテグレータ及び、前記２つの出射面からの光束を液晶パネルに照射する照射手段とからなることを特徴とする照明用光学系。
- 前記ロッドインテグレータは前記入射面及び出射面以外の全側面をミラーコートされたことを特徴とする請求項１記載の照明用光学系。
- 前記ロッドインテグレータは偏光ビームスプリッタによる分離位置から前記出射面までのＳ偏光光路長とＰ偏光光路長が等しくなることを特徴とする請求項１記載の照明用光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22124999A JP3600076B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 照明用光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22124999A JP3600076B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 照明用光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001042432A JP2001042432A (ja) | 2001-02-16 |
| JP3600076B2 true JP3600076B2 (ja) | 2004-12-08 |
Family
ID=16763819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22124999A Expired - Fee Related JP3600076B2 (ja) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | 照明用光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3600076B2 (ja) |
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| DE10206061A1 (de) * | 2002-02-08 | 2003-09-04 | Carl Zeiss Semiconductor Mfg S | Polarisationsoptimiertes Beleuchtungssystem |
| WO2005024516A2 (de) | 2003-08-14 | 2005-03-17 | Carl Zeiss Smt Ag | Beleuchtungseinrichtung für eine mikrolithographische projektionsbelichtungsanlage |
| JP2006293242A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-10-26 | Hitachi Ltd | 照明装置およびそれを用いた映像表示装置 |
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| JP4697214B2 (ja) * | 2007-11-12 | 2011-06-08 | 株式会社日立製作所 | 光学ユニット及びそれを用いた映像表示装置 |
| JP5930003B2 (ja) * | 2014-11-05 | 2016-06-08 | セイコーエプソン株式会社 | 発光装置、照明装置、およびプロジェクター |
-
1999
- 1999-08-04 JP JP22124999A patent/JP3600076B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001042432A (ja) | 2001-02-16 |
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