JPH06160766A - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JPH06160766A
JPH06160766A JP4315101A JP31510192A JPH06160766A JP H06160766 A JPH06160766 A JP H06160766A JP 4315101 A JP4315101 A JP 4315101A JP 31510192 A JP31510192 A JP 31510192A JP H06160766 A JPH06160766 A JP H06160766A
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light
condenser lens
light source
projection
reflector
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Katsumi Kurematsu
榑松　　克巳
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    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光利用効率が高く、特に投射像の周辺部が十
分に明るい投射型表示装置を提供する。 【構成】 リフレクタを回転楕円型とし、コンデンサー
レンズを周辺部が中央部より大きなパワーを有する非球
面レンズとすることにより、メタルハライドランプの２
つの輝点からの光を有効に投影レンズにとり込めるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＬＣＤ等の表示デバイス
に表示される画像を、レンズ等にてスクリーン等に投影
する投射型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は今までの液晶プロジェクター照明
光学系の基本構成を示す。光源としてはメタルハライド
ランプ１を使うのが、その演色性と発光効率より一般的
であり、該ランプからの出射光は回転放物型リフレクタ
ー２０により反射されて液晶ライトバルブ６の照明光
（平行光）となっていた。この液晶ライトバルブの光源
側に隣接してコンデンサーレンズ３０が設けられてお
り、これにより該照明光は液晶ライトバルブ直前で集光
されていた。そのため液晶ライトバルブからの出射光
（画像光）は投影レンズ９の開口部内（瞳）に集光さ
れ、いわゆるケーラー照明系を形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが光源に使われ
るメタルハライドランプは、図５に示したような構造を
したＡＣ駆動のアークランプであるため、そのアークは
図６で示すような輝度分布を表す。ここで（ａ）は２つ
の電極１１２に対して垂直な方向から見た等輝度分布を
表しており、（ｂ）は電極上の点ａ、ａ′を結ぶ線分上
での輝度分布を表している。これから明らかなようにほ
ぼ電極間に相当する距離分離れた２つの輝点α、α′が
存在することがわかる。
【０００４】したがって前述した従来の液晶プロジェク
ターにおける照明光学系では、例えば図７に示したよう
に放物型リフレクター２０の焦点にメタルハライドラン
プのアークの中心を合わせるように設定しても、輝点α
とα′からの光線は破線矢印ｂ１、ｂ２で示されるよう
に、所定の光路（ａ１，ａ２，ａ３）からずれてしまい
投影レンズの瞳には入射しないため有効な投影光とはな
り得ない。また片方の輝点を焦点に合わせても、同様に
もう一方の輝点からの光線が有効な投影光とはならない
ため、光源から発せられる光を有効に利用できないとい
う欠点を有していた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決する為に成されたものであり、本発明は、アーク放電
型光源と、該光源からの光を被照明体に向けるリフレク
タと、該被照明体を介した光を投影する投影光学系とを
有する投射型表示装置において、周辺部が中央部より大
きな集光作用を有する非球面コンデンサーレンズを前記
光源からの光路に設け、前記被照明体の周辺部を介した
光が前記投影光学系の開口部内に向かうようにしたこと
を特徴とする。
【０００６】
【実施例】図１は本発明投射装置の実施例であり、その
基本構成を示している。ここで２１は回転楕円型リフレ
クターであり、一方の焦点にメタルハライドランプ１の
１方の輝点αが、他方の焦点に投影レンズ９の開口中心
が位置するように設定されている。６は液晶ライトバル
ブであり光源部と投影レンズとの間に位置し、その光源
側隣に周辺部のみにパワーを有する非球面コンデンサー
レンズ３１が設置されている。
【０００７】そして輝点αは回転楕円型リフレクター２
１の焦点にあるため、そこから出射される光束はリフレ
クターで反射された後、矢印ａ１０・ａ２０で示される
ようにコンデンサーレンズ３１の中心部のみを照射す
る。しかしこの照射領域に対応するコンデンサーレンズ
３１の中心部はパワーを有していない為、この光束はコ
ンデンサーレンズをそのまま通過して液晶ライトバルブ
６を照明する。そしてこの液晶ライトバルブからの出射
光がリフレクター２１のもう１方の焦点である投影レン
ズ９の開口中心部に集光する。
【０００８】一方、メタルハライドランプのもう一方の
輝点α′はリフレクターの焦点（輝点αの位置）よりも
少し奥側に位置するため、そこから出射される光束は矢
印ｂ１０・ｂ２０で示されるように広がり気味となり、
主にコンデンサーレンズ３１の周辺部を照射する。この
照射領域に相当するコンデンサーレンズの周辺部は所定
のパワーを有しており、そのためこの照射光束はコンデ
ンサーレンズ３１を通過する際集光されて液晶ライトバ
ルブ６の周辺部を照明し、さらに液晶ライトバルブを通
過して投射レンズの開口部に至る。
【０００９】したがって本例によれば、メタルハライド
ランプにおける一方の輝点からの光束を液晶ライトバル
ブ中心部の照明光に、もう一方の輝点からの光束を主に
液晶ライトバルブ周辺部の照明光に利用しているため、
光源から発せられる光の利用効率が著しく向上する。
【００１０】図２は本発明投射装置を単板式液晶プロジ
ェクターに応用したものであり、その基本構成を表して
いる。ここで３は偏光ビームスプリッターであり、光源
からの光のうち不要な偏光光を捨てている。５と７は偏
光板であり、液晶ライトバルブ６と共に画像形成を行っ
ている。８がコンデンサーレンズであるが、本レンズは
周辺部にのみプリズム部を有したフレネルレンズから成
り、前述したコンデンサーレンズ３１と同様に周辺部に
のみパワーを有している。したがって前述した照明光学
系がそのまま応用されており、光利用効率の高い単板式
液晶プロジェクターが実現される。またフレネル式コン
デンサーレンズ８はシート状である為、偏光板５と一体
化してよりシンプル化を企ることも容易にできる。
【００１１】図３は本発明投射装置を３板式液晶プロジ
ェクターに応用したものであり、その基本構成を表して
いる。ここで１２・１４・１５・１７はダイクロイック
ミラーであり、光束の色分解・色合成を行っている。１
３・１６は反射ミラーである。それぞれの色光の色画像
を形成する各液晶ライトバルブ６Ｒ・６Ｇ・６Ｂの後ろ
側（光源側）には周辺部にのみパワーを有するフレネル
式コンデンサーレンズ８がそれぞれ設けられており、各
色光の光路毎に前述した照明光学系が成り立っている。
したがって３板式においても光利用率の高い液晶プロジ
ェクターが実現される。
【００１２】尚、図２及び図３で用いたフレネル式コン
デンサーレンズ８を図１で用いたコンデンサーレンズ３
１で置き換えても本発明の主旨は逸脱しないのはいうま
でもない。
【００１３】図４は本発明投射装置の他の実施例であ
り、その概略構成図を示し、図１と同等の部材には同符
号を付した。
【００１４】１は放電型光源、２０は放物面形状を有す
るリフレクタ、３２は中央部が図７の従来例で示したコ
ンデンサーレンズ３０とほぼ同等のパワーを有し、周辺
部は中央部より大きなパワーを有する非球面コンデンサ
ーレンズである。光源１の一方の輝点αは放物面リフレ
クタ２０の焦点に配置される。
【００１５】光源からの光量が最も多い領域Ａに着目す
る。光源１の輝点αから発せられる光はリフレクタ２０
によってほぼ平行な光束ａ１０、ａ２０となり、コンデ
ンサーレンズ３２によって図７の従来例と同様に投影レ
ンズ９の開口部内に集光される。
【００１６】光源部１のもう一方の輝点α′はリフレク
タの焦点より少し奥側（リフレクタ側）に位置するた
め、そこから出射される光束は平行光とはならずに、発
散ぎみにコンデンサーレンズ３２の周辺部に到達する光
束ｂ１０，ｂ２０となる。そしてコンデンサーレンズ３
２の大きな集光パワーによって、投影レンズ９の開口部
内を通過できるように集光される。
【００１７】このように従来は発散ぎみに液晶ライトバ
ルブ６の周辺部を照明し、投影レンズ９の開口部材に到
達することのできなかった光束を前記開口部内に集光す
ることができるので、特に投影像の周辺の光量アップが
見込める。
【００１８】本発明は以上の実施例に限定されるもので
はなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の構成が可
能であり、例えば照明系からの光束の少なくとも一部が
非平行であり且つ、該非平行光が被照明体の周辺部を照
明するものなら本発明が適用できるし、本発明で用いる
コンデンサーレンズは、周辺部が中央部より集光パワー
が大きければよく、中央部はパワーを持たないものでも
持つものでもよい。ただし、図１のようにリフレクタを
楕円形状としそれ自身に集光作用を持たせれば、コンデ
ンサーレンズの中央部にはパワーを持たせる必要はな
い。また、光源の一方の輝点αをリフレクタの焦点に配
し、もう一方の輝点α′をリフレクタとは反対側（被照
明体側）に配してもよい。何れにせよ光源の２つの輝点
はどちらもリフレクタの光軸上に配置するのがよい。
【００１９】各実施例においては、コンデンサーレンズ
を液晶ライトバルブ近傍の光源側に配したが、投影レン
ズ側に配してもよいし、投影レンズの開口部に向かわな
い発散光の発散角が大きい時には、コンデンサーレンズ
を更に光源側に近づけて配置してもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、中央部より周辺部
のほうがパワーの大きい非球面レンズを用いることによ
り、被照明体の周辺部を照明する光を効率よく投影レン
ズの開口部内に導くことができる。また本発明の投射装
置を液晶プロジェクターに用いれば、特に投影像の周辺
部の輝度アップが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の投射装置の基本構成図
【図２】本発明の投射装置を応用した単板式液晶プロジ
ェクターの基本構成図
【図３】本発明の投射装置を応用した３板式液晶プロジ
ェクターの基本構成図
【図４】本発明の投射装置の他の実施例
【図５】メタルハライドランプの断面構成図
【図６】メタルハライドランプアーク部の輝度分布図
【図７】従来の投射装置の基本構成図
【符号の説明】
１ 光源 ３ 偏光ビームスプリッタ ４ＩＲ・ＵＶカットフィルター ５、７ 偏光板 ６ 液晶ライトバルブ ８ フレネル式コンデンサーレンズ ９ 投影レンズ １０ スクリーン １１ ハウジング １２、１４、１５、１７ ダイクロイックミラー １３、１６ 反射ミラー ２０ 放物形状リフレクター ２１ 楕円形状リフレクター ３０ コンデンサーレンズ ３１、３２ 非球面コンデンサーレンズ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アーク放電型光源と、該光源からの光を
    被照明体に向けるリフレクタと、該被照明体を介した光
    を投影する投影光学系とを有する投射型表示装置におい
    て、周辺部が中央部より大きな集光作用を有する非球面
    コンデンサーレンズを前記光源からの光路に設け、前記
    被照明体の周辺部を介した光が前記投影光学系の開口部
    内に向かうようにしたことを特徴とする投射型表示装
    置。
  2. 【請求項２】 前記リフレクタは回転楕円形状を有して
    おり、前記非球面コンデンサーレンズは前記周辺部のみ
    パワーを有することを特徴とする請求項１記載の投射型
    表示装置。
  3. 【請求項３】 前記非球面コンデンサーレンズは、前記
    光源と前記被照明体の間に設けられることを特徴とする
    請求項１または２記載の投射型表示装置。
  4. 【請求項４】 フレネルレンズによって前記非球面コン
    デンサーレンズを構成することを特徴とする請求項１、
    ２または３記載の投射型表示装置。
  5. 【請求項５】 第１、第２の高輝度発光領域を有する光
    源と、該光源からの光束を被照明体へ向ける回転楕円型
    リフレクタと、該被照明体の像を投影する投影光学系と
    を有する投射型表示装置において、前記第１、第２の高
    輝度発光領域を前記リフレクタの光軸上に配置すること
    によって前記被照明体上の中央部を前記第１高輝度発光
    領域からの光束で照明し、前記被照明体上の周辺部を前
    記第２高輝度発光領域からの光束で照明すると共に、周
    辺部のみに集光作用を有する非球面コンデンサーレンズ
    を前記被照明体近傍に配置し、前記第２高輝度発光領域
    からの光束が前記投影光学系の開口部内の向かうように
    したことを特徴とする投射型表示装置。
JP4315101A 1992-11-25 1992-11-25 投射型表示装置 Pending JPH06160766A (ja)

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