JPH0463321A - 照明系および該照明を備えた画像表示装置 - Google Patents

照明系および該照明を備えた画像表示装置

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JPH0463321A
JPH0463321A JP2174442A JP17444290A JPH0463321A JP H0463321 A JPH0463321 A JP H0463321A JP 2174442 A JP2174442 A JP 2174442A JP 17444290 A JP17444290 A JP 17444290A JP H0463321 A JPH0463321 A JP H0463321A
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JP
Japan
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mirror
light
light source
rectangular
rectangular opening
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Application number
JP2174442A
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English (en)
Inventor
Katsumi Kurematsu
克巳 榑松
Noritaka Mochizuki
望月 則孝
Hideaki Mitsutake
英明 光武
Sadahiko Tsuji
辻 定彦
Hidetoshi Suzuki
英俊 鱸
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to DE69128810T priority patent/DE69128810T2/de
Priority to CA002041926A priority patent/CA2041926C/en
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  • Lenses (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、矩形の表示領域を有する液晶ライトバルブを
光で照明するのに好適な照明系および該照明系を備えた
画像表示装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第5図は、従来の照明系を備えた画像表示装置の基本構
成を示す図である。
第5図に示す画像表示装置は、円形の開口を備えた回転
放物面鏡112と該回転放物面鏡112の焦点近傍に設
けた光源111とを有する照明系である画像表示用照明
装置120と、該画像表示用照明装置120から出射さ
れる光を受けるコンデンサレンズ107と、該コンデン
サレンズ107から出射されるほぼ平行な光(以下、「
平行光」と称する。)を画像信号で変調する矩形の表示
領域を有する液晶ライトバルブ108と、該液晶ライト
バルブ108から出射される変調された平行光を拡大す
る投写レンズ109と、該投写レンズ109から出射さ
れる光により画像が拡大表示されるスクリーン110と
から構成されている。
この画像表示装置に用いられている画像表示用照明装置
120では、スクリーン+10に拡大表示される画像の
明るさを向上するため、光源111を回転放物面鏡11
2の焦点近傍に配置して、前記光源111から液晶ライ
トバルブ108に対して逆方向側に出射される光を回転
放物面鏡112で反射させ、かつ液晶ライトバルブ10
8にほぼ垂直に入射させることにより、前記光源+11
から出射される光が液晶ライトバルブ108を照射する
割合(すなわち、光の利用効率)を高めている。
〔発明が解決しようとする課題1 しかしながら、上述した従来の画像表示用照明装置12
0を構成する回転放物面鏡+12の開口の形状は円形で
あるため、第6図に示すように液晶ライトバルブ108
の表示領域を照明する平行光の照明範囲140も円形と
なる。これに対して、該画像表示用照明装置120で照
射される液晶ライトバルブ108の表示領域の形状は矩
形であるため、前記照明範囲140が前記液晶ライトバ
ルブ108を外接する大きさまたはそれ以上となるよう
に前記回転放物面鏡112の開口の大きさを設定し、前
記平行光が前記液晶ライトバルブ108に均一に当るよ
うにしている。
したがって、前記画像表示用照明装置120では、該照
明装置から出射される光のうち、第6図に斜線で示す前
記回転放物面鏡112の円形の開口端付近から出射され
る光は液晶ライトバルブ108に当らないため有効に利
用されず、その分スクリーン110に拡大表示される画
像の明るさが低下するという問題がある。
本発明の目的は、光源から出射される光の利用効率を向
上させることができる照明系および該照明系を備えた画
像表示装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の照明系は、 光軸上から見たとき、その開口が矩形状の開口となるよ
う上面、下面および両側面に弓状の切欠き部が設けられ
た回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡と、 該回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の焦点近傍に設けら
れた光源と、 該光源の近傍に曲率中心がくるよう前記回転放物面鏡あ
るいは回転楕円鏡に対向配置せしめた、中央部に矩形の
開口を有する球面鏡とを具備し、前記光源からの光を前
記回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の矩形状の開口およ
び前記球面鏡の矩形の開口を介して矩形の被照明領域に
照射する。
また、本発明の画像表示装置は、 矩形の表示領域を有する液晶ライトバルブと、該液晶ラ
イトバルブを光で照明する照明系と、該照明系で照明さ
れた前記液晶ライトバルブからの光束を所定の平面へ向
け、該所定の平面に画像を表示する投影系とを有する画
像表示装置であって、 前記照明系が、 光軸上から見たとき、その開口が矩形状の開口となるよ
う上面、下面および両側面に弓状の切欠き部が設けられ
た回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡と、 該回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の焦点近傍に設けら
れた光源と、 該光源の近傍に曲率中心がくるよう前記回転放物面鏡あ
るいは回転楕円鏡に対向配置せしめた、中央部に矩形の
開口を有する球面鏡とを具備し、前記回転放物面鏡ある
いは回転楕円鏡の矩形状の開口および前記球面鏡の矩形
の開口を介して前記液晶ライトバルブの矩形の表示領域
に前記光源からの光を照射する。
[作 用] 本発明の照明系は、光軸上から見たとき、その開口が矩
形状の開口となるよう上面、下面および両側面に弓状の
切欠き部を有する回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の焦
点近傍に設置された光源から出射された光束のうち、非
有効光束となる前記回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の
切欠き部および該切欠き部の多少外側に向って出射され
た光束を、前記光源の近傍に曲率中心がくるよう前記回
転放物面鏡あるいは回転楕円鏡に対向配置せしめた球面
鏡で反射させたのち、再び前記回転放物面鏡あるいは回
転楕円鏡で反射させることにより、該回転放物面鏡ある
いは回転楕円鏡の矩形状の開口および前記球面鏡の中央
部に設けた矩形の開口を介して矩形の被照明領域に照射
させることができる。
本発明の画像表示装置は、上記した本発明の照明系を備
えているため、光源から出射される光を最大限利用して
液晶ライトバルブを照明するので、所定の平面に表示さ
れる画像の明るさを向上することができる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
まず、本発明の照明系の第1の実施例である画像表示用
照明装置について第1図〜第3図を用いて説明する。
この画像表示用照明装置は、回転放物面鏡2と、該回転
放物面鏡2の焦点近傍に設けられた光源lと、該光源1
の近傍に曲率中心がくるよう前記回転放物面鏡2に対向
配置せしめた、中央部に矩形の開口3、(第3図参照)
を有する球面鏡3とを具備する。
ここで、回転放物面鏡2は第2図に示すように、出射面
の中心部を通る平行光の光軸A上から見たとき、その開
口が矩形状の開口2.となるよう上面、下面および両側
面に弓状の切欠き部2、〜24が設けられている。該切
欠き部21〜2、の形状は、前記回転放物面鏡2に、矩
形状の開口2.と同じ大きさの断面を有する四角柱を嵌
挿したときの前記回転放物面鏡2と前記四角柱との交線
の形状すなわち弓状となっている。
また、第3図に示すように、前記球面鏡3は、その中央
部に前記回転放物面鏡2の矩形状の開口2、と同じ大き
さの矩形の開口31を有するとともに、該矩形の開口3
.と反対側には円形の開口32を有し、該円形の開口3
□と前記回転放物面鏡2の矩形状の開口2Sとが互いに
対向し、かつその曲率中心が前記回転放物面鏡2の焦点
と一致するように配置されている。
したがって、第1図(A)に斜線で示す光源1から出射
される光束のうち回転放物面鏡2に向う光束は、たとえ
ば4つの光線α1.α2.β1.β2のように、該回転
放物面鏡2で反射されたのち、該回転放物面鏡2の矩形
状の開口2.および球面鏡3の矩形の開口31を介して
平行光として出射される。一方、第1図(B)に斜線で
示す前記光源1から出射される光束のうち前記回転放物
面鏡2の4つの切欠き部2.〜2.および該各切欠き部
21〜24よりも多少外側に向う光束は、たとえば4つ
の光線γ1.γ2.δl、δ2のよつに、前記球面鏡3
で前記光源1に向けて反射され、該反射された光束の一
部は前記光源lで遮断されたり散乱されたりするが、残
りは該光源1を通り抜は前記回転放物面鏡2で反射され
たのち、該回転放物面鏡2の矩形状の開口25および前
記球面鏡3の矩形の開口31を介して平行光として出射
される。
したがって、本実施例の画像表示用照明装置においては
、第5図に示した従来のものでは非有効光束であった第
1図(B)に斜線で示す前記光源1から出射される光束
のうち前記回転放物面鏡2の4つの切欠き部21〜24
および該各切欠き部2宜〜24よりも多少外側に向う光
束(第6図の斜線部の光束に相当)も、本来の照明光と
して利用することができるため、光の利用効率を向上さ
せることができる。また、該光束は前述したように2回
の反射で照明光とじて出射するため、反射ロスが小さい
という利点がある。特に、前記光源1として、はとんど
の光が前記回転放物面鏡2および前記球面鏡3内に入る
ような配光分布をもつものを用いれば、非常に光の利用
効率が高い矩形の照明光束が得られる。
第4図は本発明の照明系の第2の実施例である画像表示
用照明装置を示す概略図である。
この画像表示用照明装置は、回転楕円鏡46と、該回転
楕円鏡46の第1焦点近傍に設けられた光源41と、該
光源41の近傍に曲率中心がくるよう前記回転楕円鏡4
6に対向配置せしめた、中央部に矩形の開口を有する球
面鏡43とを具備する。
ここで、回転楕円鏡46は、出射面の中心部を通る光軸
A上から見たとき、その開口が矩形状の開口となるよう
上面、下面および両側面に弓状の切欠き部が設けられて
いる。該切欠き部の形状は、前記回転楕円鏡46の円形
開口に、そこに形成すべき矩形状の開口と同じ大きさの
断面を有する四角柱を嵌挿したときの前記回転楕円鏡4
6と前記四角柱との交線の形状すなわち弓状となってい
る。
また、前記球面鏡43は、第3図で示した球面鏡3と同
様に、その中央部に前記回転楕円鏡46の矩形状の開口
と同じ大きさの矩形の開口を有するとともに、該矩形の
開口と反対側には円形の開口を有し、該円形の開口と前
記回転楕円鏡46の矩形状の開口とが互いに対向し、か
つその曲率中心が前記回転楕円鏡46の焦点と一致する
ように配置されている。
本実施例においても、球面鏡43の作用により、光源4
工からの光を効率よく前方へ出射させることかできる。
第1図に示した回転放物面鏡3の代わりに回転楕円鏡4
6を使用しているので、ここでは、回転楕円鏡46で反
射させられた光束は、回転楕円H46の第2の焦点位置
に向って集光する収斂光となる6 本実施例の画像表示用照明装置を、第5図で示した画像
表示装置の画像表示用照明装置120の代わりに使用す
るときに、この収斂光が投写レンズ1[19の瞳(開口
絞り)内に納まるよう光学系を組み立てると、光の利用
効率の向上を図ることができる。
本発明の照明系は、前記実施例に限定されず、次のよう
な実施例も考えられる。
(1)第1図に示した光源1の位置を回転放物面鏡2の
焦点よりも若干ずらすことにより、または前記回転放物
面鏡2の焦点と球面鏡3の曲率中心とを互いに若干ずら
すことにより、該球面鏡3の矩形の開口3Iから出射さ
れる光束の広がりや配光特性などを多少調節できるよう
にする。
(2)前記回転放物面鏡2の矩形状の開口2sの大きさ
と前記球面鏡3の矩形の開口31の大きさとを、矩形の
被照明領域の大きさよりも若干大きくすることにより、
各種フレや公差などによるラチチュード(寛容度)を広
げられるようにする。
本発明の画像表示装置の一実施例としては、第5図に示
した従来例の画像表示装置に用いられている画像表示用
照明装置120の代わりに、第1図に示した本発明の照
明系の第1の実施例である画像表示用照明装置、または
第4図に示した本発明の照明系の第2の実施例である画
像表示用照明装置を用いた構成のものがある。すなわち
、この画像表示装置は、矩形の表示領域を有する液晶ラ
イトバルブと、該液晶ライトバルブを光で照明する照明
系である第1図または第4図に示した画像表示用照明装
置と、該画像表示用照明装置で照明された前記液晶ライ
トバルブからの光束を所定の平面であるスクリーンへ向
け、該スクリーンに画像を表示する投影系である投写レ
ンズとを有する。
この画像表示装置では、光の利用効率が向上した前記画
像表示用照明装置で前記液晶ライトバルブの矩形の表示
領域を照射することにより、前記スクリーンへ画像を拡
大投写するため、該画像の明るさを第5図に示した従来
のものと比へて明るくすることができる。
[発明の効果] 本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記載
する効果を奏する。
本発明の照明系は、光軸上から見たとき、その開口が矩
形状の開口となるよう上面、下面および両側面に弓状の
切欠き部が設けられた回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡
の焦点近傍に設置された光源から出射された光束のうち
、従来のものでは非有効光束となっていた前記回転放物
面鏡あるいは回転楕円鏡の切欠き部および該切欠き部の
多少外側に向って出射された光束を、前記光源の近傍に
曲率中心がくるよう前記回転放物面鏡あるいは回転楕円
鏡に対向配置せしめた球面鏡で反射させたのち、再び前
記回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡で反射させて、該回
転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の矩形状の開口および前
記球面鏡の中央部に設けた矩形の開口を介して矩形の被
照明領域に照射させることができるため、前記光源から
出射される光の利用効率を向上させることができるとい
う効果がある。
本発明の画像表示装置は、上記した本発明の照明系を有
するため、光源から出射される光を最大限利用して液晶
ライトバルブを照明するので、所定の平面に表示される
画像の明るさを向上することができるという効果がある
【図面の簡単な説明】
第1図(A)、(B)はそれぞれ本発明の照明系の第1
の実施例である画像表示用照明装置における光源から出
射される光の光路を示す図、第2図は回転放物面鏡の斜
視図、第3図は球面鏡の正面図、第4図は本発明の照明
系の第2の実施例である画像表示用照明装置を示す概略
図、第5図は従来の照明系を備えた画像表示装置の基本
構成を示す図、第6図は第5図に示した従来の照明系の
問題点を示す図である。 1.41 ・・・ 光源、 2 ・・・ 回転放物面鏡、 2、〜24・・・切欠き部 2、・・・矩形状の開口、 3.43 ・・・ 球面鏡、 3□・・・矩形の開口、 3□・・・円形の開口、 46 ・・・ 回転楕円鏡、 A、A+・・・光軸、 α1.α2.β1.β3.γ1.γ2、δ1.δ2 ・
・・ 光線。 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光軸上から見たとき、その開口が矩形状の開口とな
    るよう上面、下面および両側面に弓状の切欠き部が設け
    られた回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡と、 該回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の焦点近傍に設けら
    れた光源と、 該光源の近傍に曲率中心がくるよう前記回転放物面鏡あ
    るいは回転楕円鏡に対向配置せしめた、中央部に矩形の
    開口を有する球面鏡とを具備し、前記光源からの光を前
    記回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の矩形状の開口およ
    び前記球面鏡の矩形の開口を介して矩形の被照明領域に
    照射する照明系。 2、矩形の表示領域を有する液晶ライトバルブと、 該液晶ライトバルブを光で照明する照明系と、該照明系
    で照明された前記液晶ライトバルブからの光束を所定の
    平面へ向け、該所定の平面に画像を表示する投影系とを
    有する画像表示装置において、 前記照明系が、 光軸上から見たとき、その開口が矩形状の開口となるよ
    う上面、下面および両側面に弓状の切欠き部が設けられ
    た回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡と、 該回転放物面鏡あるいは回転楕円鏡の焦点近傍に設けら
    れた光源と、 該光源の近傍に曲率中心がくるよう前記回転放物面鏡あ
    るいは回転楕円鏡に対向配置せしめた、中央部に矩形の
    開口を有する球面鏡とを具備し、前記回転放物面鏡ある
    いは回転楕円鏡の矩形状の開口および前記球面鏡の矩形
    の開口を介して前記液晶ライトバルブの矩形の表示領域
    に前記光源からの光を照射することを特徴とする画像表
    示装置。
JP2174442A 1990-05-08 1990-07-03 照明系および該照明を備えた画像表示装置 Pending JPH0463321A (ja)

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EP91304028A EP0456427B1 (en) 1990-05-08 1991-05-03 Polarization converting apparatus
AT91304028T ATE162921T1 (de) 1990-05-08 1991-05-03 Polarisationsumsetzungsapparat
DE69128810T DE69128810T2 (de) 1990-05-08 1991-05-03 Polarisationsumsetzungsapparat
CA002041926A CA2041926C (en) 1990-05-08 1991-05-06 Polarization converting apparatus and optical instrument having the same
US08/293,738 US5461500A (en) 1990-05-08 1994-08-22 Polarization converting apparatus and optical instrument having the same

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5446639A (en) * 1992-04-03 1995-08-29 Nippon Sheet Glass Co., Ltd. Illuminating apparatus
JP2006301620A (ja) * 2005-03-30 2006-11-02 Samsung Electronics Co Ltd 照明ユニット及びそれを採用した画像投射装置
US7178948B2 (en) 2004-08-17 2007-02-20 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Light collection system
US7828448B2 (en) 2005-03-30 2010-11-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Illumination unit and image projection apparatus employing the same

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