JPH06208086A - 平行光作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、高精度に平行化された平行光線
が得られるようにした平行光作成装置を提供することを
目的とする。 【構成】 光源１と、光源からの光を集光するリフレク
ター２と、このリフレクター２により集光された光を受
光し、１点に集束させて射出する光ファイバー３と、光
ファイバー３の出射側に配置され、光ファイバー３の出
射光を平行光に変換する凸レンズ５を備える構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、平行光作成装置に係
り、特に高精度に平行化された平行光線が得られるよう
にした平行光作成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー液晶プロジェクターにおい
ては、光源の光を３つに分光してそれぞれ液晶パネルに
入射させ、液晶パネルで光変調された光を合成してから
投写レンズに入射させ、投写レンズで表示画面に拡大投
写するようにしている。すなわち、例えば図５の構成図
に示すように、光源１の光をリフレクター２で平行光線
化し、第１のダイクロイックミラー２１で１対２に分光
し、第１のダイクロイックミラー２１で入射方向に対し
て直角方向に分光した１／３の光を第１の全反射ミラー
２２で第１のダイクロイックミラー２１で入射方向と平
行方向に反射し、凸レンズ２７で集束させて第１の液晶
パネル（Ｒ用液晶パネル）３０に入射させている。

【０００３】また、第１のダイクロイックミラー２１を
透過した２／３の光は第２のダイクロイックミラー２３
によって更に１対１に分光され、第２のダイクロイック
ミラー２３によって入射方向に対して直角方向に反射さ
れた光を別の凸レンズ２８で集束させてから第２の液晶
パネル（Ｇ用液晶パネル）３１に入射させている。

【０００４】第２のダイクロイックミラー２３を透過し
た光は又別の凸レンズ２９で集束させてから第３の液晶
パネル（Ｂ用液晶パネル）３２に入射させ、この液晶パ
ネルを透過した光は第２の全反射ミラー２４によって入
射方向に対して直角方向に反射させている。

【０００５】第１の液晶パネル３０を透過した光は、第
３のダイクロイックミラー２５によって第２の液晶パネ
ル３１を透過した光と合成され、更に、この合成光が、
第４のダイクロイックミラー２６によって、第３の液晶
パネル３２を透過し、第２の全反射ミラー２４で反射れ
た光と合成されて、投写レンズ３３に出射される。各液
晶パネル３０〜３２に照射される光線は、解像度の低下
や色むらの発生を防止するため、平行光線であることが
必要とされ、このため、光源の発光部から出射される光
線を例えばリフレクター２を用いて平行光線に変換して
用い、更に凸レンズ２７〜２９で集束させて平行精度を
高めている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光源の発光部はある程度の大きさを持つために、リフレ
クター２や凸レンズ２７〜２９を用いて平行化を図った
光の中にはかなりの散乱光が含まれ、解像度の低下や色
むらの発生を防止する上で大きな限界がある。

【０００７】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
のであり、従来よりも高精度に平行化された平行光線が
得られるようにした平行光作成装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１の平行光作成装置は、光源と、光源か
らの光を集光するリフレクターと、このリフレクターに
より集光された光を受光し、１点に集束させて射出する
光ファイバーと、光ファイバーの出射側端部に配置さ
れ、光ファイバーの出射光を平行光に変換する凸レン
ズ、凹面鏡などの光学素子を備えることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の第２の平行光作成装置は、
上記の目的を一層確実に達成するため、上記の構成に加
えて、光ファイバーの出射側に光ファイバーの出射光の
照射範囲を光学素子の受光面積内に絞る遮光板を設ける
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】光源から出た光はリフレクターによって集光さ
れ、光ファイバーに入射する。光ファイバーに入射した
光線は１点に集束されて射出されるので、あたかも点光
源から射出される光のように１点からの散乱光として射
出される。この光ファイバーの出射側端に凸レンズ、凹
面鏡などの光学素子の焦点を位置させると、凸レンズ、
凹面鏡などの光学素子によって光ファイバーの出射光が
高精度に平行化される。

【００１１】光ファイバーの出射光の照射範囲を光学素
子の受光面積内に絞る遮光板を設ける場合には、光ファ
イバーの出射光が他の部分に照射され、他の部分で乱反
射されて外乱光として光学素子に入射れることが防止さ
れ、外乱光による平行精度の低下を防止できる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例に係る平行光作成装置を図
面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りである。

【００１３】図１の構成図に示すように、本発明の一実
施例に係る平行光作成装置は、光源部１と、この光源１
の出射光を集光するリフレクター２と、リフレクター２
によっし集光された光線を受けて１点に集束して出射す
る光ファイバー３と、光ファイバー３の出射される光を
通過させるピンホール４ａを有するピンホール板４と、
ピンホール４ａを通過した光を平行光に変換する凸レン
ズ５とを備える。

【００１４】上記光ファイバー３は、図２の斜視図に示
すように、クラッド１２を挟んで入射側端面に露出する
多数のコア１１を光ファイバー３内で出射側端面に達す
るまでに１本の細いコア１１に結合させたものであり、
したがって、出射側の開口面積が入射側の開口面積より
も小さくなっている。

【００１５】また、上記凸レンズ５はその焦点が光ファ
イバー３の出射側端に位置するように配置される。

【００１６】光源１から出た光は、直接にあるいはリフ
レクター２で反射されて光ファイバー３の入射側端面に
集光される。

【００１７】集光した光線を受光した光ファイバー３
は、内部で受光光線を１点に集束させて出射側の１本の
細いコア１１から射出する。したがって、光ファイバー
３から射出する光は、コア１１の周面によって制限され
る角度範囲内であたかも１点かの散乱光となって出射さ
れる。

【００１８】上記凸レンズ５はその焦点から出射される
この散乱光を入射するので、凸レンズ５からの出射光は
高精度に平行化された平行光線となる。

【００１９】ここで、上記ピンホール板４は、ピンホー
ル４ａによって光ファイバー３の出射光を絞ることによ
り、光ファイバー３の散乱光が周囲の他物に照射し、乱
反射して凸レンズ５に入射することを防止するととも
に、光ファイバー３から直接凸レンズ５に直進する光線
のみを凸レンズ５に入射させるので、外乱光による光の
平行精度の低下を防止し、凸レンズ５から出射される平
行光線の平行精度を一層高めることになる。

【００２０】上記の実施例においては、光ファイバー３
からの出射光を平行光線に変換するために凸レンズ５を
用いているが、凸レンズ５に代えて凹面鏡を用いること
も可能である。ただし、凹面鏡を用いる場合には、凹面
鏡によって光ファイバー３の出射光軸に交叉する光軸方
向に平行光が反射されることになる。

【００２１】図３の構成図に示すカラー液晶プロジェク
ターの光学回路は、本発明の一実施例に係る平行光作成
装置を適用したものであり、この光学回路は、平行光作
成装置の光源１と、光源１の光を集光するリフレクター
２と、リフレクター２によって集光された光を受光し、
１点に集束させて出射する光ファイバー３と、光ファイ
バー３からの出射光を一定範囲内に絞り込むピンホール
板４とを備える。

【００２２】また、この光学回路は、ピンホール板４の
ピンホール４ａを通過した光線の１／３を第１のダイク
ロイックミラー２１で入射光軸に対して直角方向に反射
させ、更に、全反射ミラー２２で光ファイバー３からの
出射光と平行方向に反射して第１の液晶パネル３０に入
射させるようにしている。

【００２３】また、この光学回路は、第１のダイクロイ
ックミラー２１を透過した光線の１／２を第２のダイク
ロイックミラー２３で入射光軸に対して直角方向に反射
させ、第２の液晶パネル３１に入射するようにしてい
る。

【００２４】また、この光学回路は、第２のダイクロイ
ックミラー２３を透過した光線を第３の液晶パネル３２
に入射させ、この第３の液晶パネル３２を透過した光線
を第２の全反射ミラー２４で入射光軸に対して直角方向
に反射させる。

【００２５】第１の液晶パネル３０を透過した光と、第
２の液晶パネル３１を透過した光とは、第３のダイクロ
イックミラー２５によって合成され、さらに、この合成
光が、第３の液晶パネル３２を透過して第２の全反射ミ
ラー２４で反射された光と第４のダイクロイックミラー
２６によって合成され、曲面反射ミラー（凸面鏡）３４
に射出されるようにしている。

【００２６】平行光作成装置の凸レンズ５は各液晶パネ
ル３０，３１，３２の直前にそれぞれ配置している。

【００２７】この光学回路では、上記ピンホール４ａの
開口面積を各液晶パネル３０，３１，３２の画素面積に
対応させることにより、各液晶パネル３０，３１，３２
の画素内に平行精度の高い平行光線を照射させることが
でき、各液晶パネル３０，３１，３２によって透過率変
調された光は隣接画素で透過率変調された光と混合され
ることなく進むことができるので、高い解像度が得られ
るとともに、隣接する色が混ざり合って色むらが発生す
ることを防止できる。

【００２８】したがって、この光源平行光作成装置を使
用した液晶プロジェクターでは、図３に示したように、
投射レンズの代わりに曲面反射ミラー３４を使用して画
像を拡大投写でき、投写レンズを用いる場合に比べて低
コスト化を図れるとともに、投写距離を短くして、液晶
プロジェクター全体の小型化を図ることかできる。

【００２９】また、図４の構成図に示す他のカラー液晶
プロジェクターの光学回路に適用された平行光作成装置
では、凸レンズ５が第１のダイクロイックミラー２１の
前段に配置され、曲面反射ミラー３４に代えて投写レン
ズ３３が用いられる。

【００３０】この場合、第１のダイクロイックミラー２
１に入射される光の入射角がすべて４５度となるので、
ダイクロイックミラー２１への入射角による透過光量及
び反射光量のばらつきがなくなるので、輝度むらの発生
を防止できる。

【００３１】この光学回路のその他の構成、作用ないし
効果は、前例と同様であるので、その詳細な説明は省略
する。また、図４において、図３に示す各部分に対応す
る各部分には図３と同じ名称と符号とを付してある。

【００３２】なお、上記の各光学回路において、光ファ
イバー３の出射側端から凸レンズ５までの距離に比べ
て、凸レンズ５から投射凸レンズ３３または曲面反射ミ
ラー３４までの距離のほうが長い場合、凸レンズ５から
投射凸レンズ３３または曲面反射ミラー３４までの間に
光ファイバープレートを配置することにより、光の平行
度を保つことができる。

【００３３】また、本発明の平行光作成装置を適用した
カラー液晶プロジェクターの光学回路においては、同一
光路上に液晶パネルどうしあるいは液晶パネルとカラー
フィルターを重ねて画素対応させることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の平行光作
成装置によれば、光源の光をリフレクターで集光して光
ファイバーに入射させ、この光ファイバーに入射した光
を光ファイバーで１点に集束させて出射させ、更に、光
ファイバーの出射光を光学素子で平行光線に変換するの
で、高精度に平行化された平行光線を得ることができ
る。

【００３５】本発明において、特に光ファイバーの出射
側に光ファイバーの出射光の照射範囲を光学素子の受光
面積内に絞る遮光板を設ける場合には、光ファイバーか
ら射出された光が他の部分に照射され、他の部分で乱反
射して外乱光として光学素子に入射することを防止で
き、外乱光による平行精度の低下を防止して、一層平行
精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成図である。

【図２】本発明の光ファイバーの構造を示す。

【図３】本発明を適用した液晶プロジェクターの光学回
路の構成図である。

【図４】本発明を適用した他の液晶プロジェクターの光
学回路の構成図である。

【図５】従来の液晶プロジェクターの光学回路の構成図
である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ リフレクター ３ 光ファイバー ４ ピンホール板 ４ａ ピンホール ５ 凸レンズ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー液晶プロジェクターにおい
ては、光源の光を３つに分光してそれぞれ液晶パネルに
入射させ、液晶パネルで光変調された光を合成してから
投写レンズに入射させ、投写レンズで表示画面に拡大投
写するようにしている。すなわち、例えば図５の構成図
に示すように、光源１の光をリフレクター２で平行光線
化し、第１のダイクロイックミラー２１で１対２に分光
し、第１のダイクロイックミラー２１で入射方向に対し
て直角方向に分光した１／３の光を第１の全反射ミラー
２２で第１のダイクロイックミラー２１の入射方向と平
行方向に反射し、凸レンズ２７で集束させて第１の液晶
パネル（Ｒ用液晶パネル）３０に入射させている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】第１の液晶パネル３０を透過した光は、第
３のダイクロイックミラー２５によって第２の液晶パネ
ル３１を透過した光と合成され、更に、この合成光が、
第４のダイクロイックミラー２６によって、第３の液晶
パネル３２を透過し、第２の全反射ミラー２４で反射さ
れた光と合成されて、投写レンズ３３に出射される。各
液晶パネル３０〜３２に照射される光線は、解像度の低
下や色むらの発生を防止するため、平行光線であること
が必要とされ、このため、光源の発光部から出射される
光線を例えばリフレクター２を用いて平行光線に変換し
て用い、更に凸レンズ２７〜２９で集束させて平行精度
を高めている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】集光した光線を受光した光ファイバー３
は、内部で受光光線を１点に集束させて出射側の１本の
細いコア１１から射出する。したがって、光ファイバー
３から射出する光は、コア１１の周面によって制限され
る角度範囲内であたかも１点からの散乱光となって出射
される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】ここで、上記ピンホール板４は、ピンホー
ル４ａによって光ファイバー３の出射光を絞ることによ
り、光ファイバー３の散乱光が周囲の他物に照射し、乱
反射して凸レンズ５に入射することを防止するととも
に、光ファイバー３から直接凸レンズ５に直進する光線
のみを凸レンズ５に入射させるので、外乱光による光の
平行精度の低下を防止し、凸レンズ５から出射される平
行光線の平行精度を一層高めることになる。また、光フ
ァイバー３の出射側開口面積が小さいほど凸レンズ５か
ら出射される平行光線の平行精度が高くなるので、ピン
ホール板４のピンホール４ａの径を変更することによ
り、平行精度を自在に調整できる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】また、図４の構成図に示す他のカラー液晶
プロジェクターの光学回路に適用された平行光作成装置
では、凸レンズ５が第１のダイクロイックミラー２１の
前段に配置され、投写光学系には曲面反射ミラー３４ま
たは投写レンズ３３が用いられる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】この場合、第１〜第４のダイクロイックミ
ラー２１、２３、２５、２６に入射される光の入射角が
すべて４５度となるので、ダイクロイックミラー２１、
２３、２５、２６への入射角による透過光量及び反射光
量のばらつきがなくなるので、輝度むらの発生を防止で
きる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】なお、上記の各光学回路において、光ファ
イバー３の出射側端から凸レンズ５までの距離に比べ
て、凸レンズ５から投写レンズ３３または曲面反射ミラ
ー３４までの距離のほうが長い場合、凸レンズ５から投
写レンズ３３または曲面反射ミラー３４までの間に光フ
ァイバープレートを配置することにより、光の平行度を
保つことができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、光源からの光を集光するリフレ
   クターと、このリフレクターにより集光された光を受光
   し、１点に集束させて射出する光ファイバーと、光ファ
   イバーの出射側端部に配置され、光ファイバーの出射光
   を平行光に変換する光学素子を備えることを特徴とする
   平行光作成装置。
2. 【請求項２】 光ファイバーの出射側に光ファイバーの
   出射光の照射範囲を光学素子の受光面積内に絞る遮光板
   を設けることを特徴とする請求項１に記載の平行光作成
   装置。