JPH08129155A - 投写型画像表示装置 - Google Patents
投写型画像表示装置Info
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- JPH08129155A JPH08129155A JP6267913A JP26791394A JPH08129155A JP H08129155 A JPH08129155 A JP H08129155A JP 6267913 A JP6267913 A JP 6267913A JP 26791394 A JP26791394 A JP 26791394A JP H08129155 A JPH08129155 A JP H08129155A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N5/00—Details of television systems
- H04N5/72—Modifying the appearance of television pictures by optical filters or diffusing screens
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
- H04N9/3108—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators by using a single electronic spatial light modulator
-
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
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- Liquid Crystal (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型ライトバルブ、特に液晶ライトバルブを用
いた投写型画像表示装置において高輝度、高コントラス
ト、均一性を図る。 【構成】照明手段における反射鏡は楕円率ｅが０．９５
以上０．９７未満の楕円鏡で、２つの焦点のうち反射鏡
側の焦点とライトバルブの有効な光束の高さを決める部
分までの距離ｌは焦点間距離を２ｃすると、０．６≦ｌ
／ｃ≦１．１の関係を満足し、さらに前記楕円の短軸方
向最大径を２ｂ、ライトバルブの光束の高さを決める最
大径をｄとすると、１．９≦ｂ／ｄ≦２．５の関係が成
り立つ。これにより、最適配光特性を持ってライトバル
ブ上に有効に集光することが可能となり、高輝度化、高
コントラスト化、高い均一性を達成できる。
いた投写型画像表示装置において高輝度、高コントラス
ト、均一性を図る。 【構成】照明手段における反射鏡は楕円率ｅが０．９５
以上０．９７未満の楕円鏡で、２つの焦点のうち反射鏡
側の焦点とライトバルブの有効な光束の高さを決める部
分までの距離ｌは焦点間距離を２ｃすると、０．６≦ｌ
／ｃ≦１．１の関係を満足し、さらに前記楕円の短軸方
向最大径を２ｂ、ライトバルブの光束の高さを決める最
大径をｄとすると、１．９≦ｂ／ｄ≦２．５の関係が成
り立つ。これにより、最適配光特性を持ってライトバル
ブ上に有効に集光することが可能となり、高輝度化、高
コントラスト化、高い均一性を達成できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は小型ライトバルブ、特に
液晶ライトバルブを用いた投写型画像表示装置の構成に
関するものである。
液晶ライトバルブを用いた投写型画像表示装置の構成に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来高解像、高輝度の大画面を提供する
装置には光源の光を変調することにより投写像を得るラ
イトバルブ方式が主流となっており、この中でも装置自
体を小型に構成でき、特別な維持管理が不要であること
から液晶パネルをライトバルブに用いた装置がほとんど
を占めている。この液晶パネルをライトバルブに用いた
装置は画質が良い、システム設計が光利用率、熱対策が
容易であることから、対角長が２．８〜３．２インチの
アモルファスシリコンのパネルをライトバルブに用いた
装置が主流となっている。
装置には光源の光を変調することにより投写像を得るラ
イトバルブ方式が主流となっており、この中でも装置自
体を小型に構成でき、特別な維持管理が不要であること
から液晶パネルをライトバルブに用いた装置がほとんど
を占めている。この液晶パネルをライトバルブに用いた
装置は画質が良い、システム設計が光利用率、熱対策が
容易であることから、対角長が２．８〜３．２インチの
アモルファスシリコンのパネルをライトバルブに用いた
装置が主流となっている。
【０００３】しかしこれに適した装置では、液晶パネ
ル、光学部品のコストは量産しても工法上、下がりにく
いため、装置を民生としての普及価格で提供しにくいこ
とから広く普及するには至っていない。そこでアモルフ
ァスシリコンに比べて高密度に加工できることで小さく
しても、同じかもしくはそれ以上の画素数、開口率を可
能にするポリシリコンによる液晶パネルをライトバルブ
に用いた装置が提案されるようになることが予想され
る。これにより同じ開口率としても前者に比べてパネル
の大きさは１／２以下にできることから、周辺の光学シ
ステムをも小型にでき、装置を比較的安価で市場に提供
できる。
ル、光学部品のコストは量産しても工法上、下がりにく
いため、装置を民生としての普及価格で提供しにくいこ
とから広く普及するには至っていない。そこでアモルフ
ァスシリコンに比べて高密度に加工できることで小さく
しても、同じかもしくはそれ以上の画素数、開口率を可
能にするポリシリコンによる液晶パネルをライトバルブ
に用いた装置が提案されるようになることが予想され
る。これにより同じ開口率としても前者に比べてパネル
の大きさは１／２以下にできることから、周辺の光学シ
ステムをも小型にでき、装置を比較的安価で市場に提供
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしこれにも問題が
ある。従来２．８〜３．２インチの対角を持つパネルを
用いた装置の光学システムには放物面鏡が照明手段の反
射鏡として用いられていた。ここで小型ポリシリコン液
晶パネルを用いた場合に同じように放物面鏡を照明手段
の反射鏡にもちいるにあたり、同じように集光するには
反射鏡も相似形で小型にすれば良いが次のような問題点
がある。第１に光源の発光部の大きさは寿命、発光効率
を落とさずに小さくできないことから反射鏡に対して光
源発光部が相対的に大きくなり集光効率が大きく劣化し
てしまう。第２に光源発光部と反射鏡との間隔が狭くな
ることで反射鏡の温度が上がり反射鏡の信頼性が確保で
きなくなる。
ある。従来２．８〜３．２インチの対角を持つパネルを
用いた装置の光学システムには放物面鏡が照明手段の反
射鏡として用いられていた。ここで小型ポリシリコン液
晶パネルを用いた場合に同じように放物面鏡を照明手段
の反射鏡にもちいるにあたり、同じように集光するには
反射鏡も相似形で小型にすれば良いが次のような問題点
がある。第１に光源の発光部の大きさは寿命、発光効率
を落とさずに小さくできないことから反射鏡に対して光
源発光部が相対的に大きくなり集光効率が大きく劣化し
てしまう。第２に光源発光部と反射鏡との間隔が狭くな
ることで反射鏡の温度が上がり反射鏡の信頼性が確保で
きなくなる。
【０００５】この問題に鑑み図１０に示すように、反射
鏡に放物面鏡１４を用いる構成のものが提案されてい
る。ただし投写レンズのＦナンバーを２．８相当と明る
くする必要があることから投写レンズの軸ずらしなどへ
の展開が困難になる。また反射鏡から集光レンズまでの
光路が大きく、投写レンズのＦナンバーが小さいことか
ら途中の光路が大きくなりシステムの小型化はパネルの
大きさの割に小型化ができない。ここで、２は光源、３
は光軸、６は入射側偏光板、８は出射側偏光板、９は集
光レンズ、１０は投写レンズである。
鏡に放物面鏡１４を用いる構成のものが提案されてい
る。ただし投写レンズのＦナンバーを２．８相当と明る
くする必要があることから投写レンズの軸ずらしなどへ
の展開が困難になる。また反射鏡から集光レンズまでの
光路が大きく、投写レンズのＦナンバーが小さいことか
ら途中の光路が大きくなりシステムの小型化はパネルの
大きさの割に小型化ができない。ここで、２は光源、３
は光軸、６は入射側偏光板、８は出射側偏光板、９は集
光レンズ、１０は投写レンズである。
【０００６】また図１１に示すように反射鏡に楕円鏡４
を用いた構成も考えられるが、この構成は従来光源にキ
セノン光源などの発光部が小さい光源を用いて利用され
ている構成であることから、光源発光部の大きさが小さ
いとはいえない構成においては集光効率がさほど上がら
ず、周辺光量が中心に比べて顕著に下がるので画質に問
題があった。ここで１５はコリメータレンズである。
を用いた構成も考えられるが、この構成は従来光源にキ
セノン光源などの発光部が小さい光源を用いて利用され
ている構成であることから、光源発光部の大きさが小さ
いとはいえない構成においては集光効率がさほど上がら
ず、周辺光量が中心に比べて顕著に下がるので画質に問
題があった。ここで１５はコリメータレンズである。
【０００７】本発明は上記問題を解決し、光利用率を向
上できるライトバルブ方式による投写型画像表示装置を
提供することを目的とする。
上できるライトバルブ方式による投写型画像表示装置を
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】本発明のライトバルブ方
式による投写型画像表示装置は、少なくとも光源と光源
からの光を一方向に射出せしめる反射鏡とからなる照明
手段と、外部入力信号により制御可能なライトバルブか
らなる画像表示手段と、投写レンズからなる投写装置手
段とからなり、前記反射鏡は楕円率ｅが０．９５以上
０．９７未満の楕円鏡を用い、前記反射鏡と前記ライト
バルブを結ぶ光軸上において反射鏡の２つの焦点のうち
反射鏡側の焦点とライトバルブの有効な光束の高さを決
める部分までの距離ｌは反射鏡の焦点間距離を２ｃとし
たとき、０．６≦ｌ／ｃ≦１．１の関係を満足する構成
にしたものである。
式による投写型画像表示装置は、少なくとも光源と光源
からの光を一方向に射出せしめる反射鏡とからなる照明
手段と、外部入力信号により制御可能なライトバルブか
らなる画像表示手段と、投写レンズからなる投写装置手
段とからなり、前記反射鏡は楕円率ｅが０．９５以上
０．９７未満の楕円鏡を用い、前記反射鏡と前記ライト
バルブを結ぶ光軸上において反射鏡の２つの焦点のうち
反射鏡側の焦点とライトバルブの有効な光束の高さを決
める部分までの距離ｌは反射鏡の焦点間距離を２ｃとし
たとき、０．６≦ｌ／ｃ≦１．１の関係を満足する構成
にしたものである。
【０００９】さらに前記反射鏡を形成する楕円の短軸方
向の最大径を２ｂ、ライトバルブの有効な光束の高さを
決める部分の最大径をｄしたとき、１．９≦ｂ／ｄ≦
２．５の関係にあることを特徴とする。
向の最大径を２ｂ、ライトバルブの有効な光束の高さを
決める部分の最大径をｄしたとき、１．９≦ｂ／ｄ≦
２．５の関係にあることを特徴とする。
【００１０】また、前記光源はその発光部が前記反射鏡
の光軸方向に２．５ｍｍ以上の大きさを有していること
を特徴とすること、このときの投写レンズのＦナンバー
は３．０以上であることを特徴とすること、反射鏡を形
成する楕円の長軸方向の最大径を２ａ、同じく２つの焦
点間距離を２ｃとしたとき８．０ｍｍ≦ａ−ｃ≦１１．
０ｍｍの関係にあることを特徴とすること、前記光源は
その発光部が反射鏡の焦点に対して反射鏡の光軸方向に
反射鏡の開口側とその反対側に２対１以上の比率で反射
鏡開口側に片寄って構成されていることを特徴とするこ
と、前記ライトバルブは液晶を電気的に制御することで
画像表示するように構成されていることを特徴とするも
のである。
の光軸方向に２．５ｍｍ以上の大きさを有していること
を特徴とすること、このときの投写レンズのＦナンバー
は３．０以上であることを特徴とすること、反射鏡を形
成する楕円の長軸方向の最大径を２ａ、同じく２つの焦
点間距離を２ｃとしたとき８．０ｍｍ≦ａ−ｃ≦１１．
０ｍｍの関係にあることを特徴とすること、前記光源は
その発光部が反射鏡の焦点に対して反射鏡の光軸方向に
反射鏡の開口側とその反対側に２対１以上の比率で反射
鏡開口側に片寄って構成されていることを特徴とするこ
と、前記ライトバルブは液晶を電気的に制御することで
画像表示するように構成されていることを特徴とするも
のである。
【００１１】
【作用】上記構成のように、光源の反射鏡の楕円率ｅが
０．９５以上０．９７未満の楕円鏡であり、反射鏡側の
焦点とライトバルブの有効な光束の高さを決める部分ま
での距離ｌが、反射鏡の焦点間距離を２ｃとしたとき
に、０．６≦ｌ／ｃ≦１．１の関係を満足する範囲内に
あるようにすることにより、ライトバルブ入射面の照度
のむらなく照射でき、特に、反射鏡を形成する楕円の短
軸方向の最大径２ｂとライトバルブの有効な光束の高さ
を決める部分の最大径ｄとの関係を１．９≦ｂ／ｄ≦
２．５の範囲内にある値にすることにより、集光効率を
上げることが可能である。これにより、小型の有効部を
持つライトバルブを用いた投写型画像表示装置におい
て、高輝度、高コントラスト、高均一性を兼ね備えるこ
とができる。
０．９５以上０．９７未満の楕円鏡であり、反射鏡側の
焦点とライトバルブの有効な光束の高さを決める部分ま
での距離ｌが、反射鏡の焦点間距離を２ｃとしたとき
に、０．６≦ｌ／ｃ≦１．１の関係を満足する範囲内に
あるようにすることにより、ライトバルブ入射面の照度
のむらなく照射でき、特に、反射鏡を形成する楕円の短
軸方向の最大径２ｂとライトバルブの有効な光束の高さ
を決める部分の最大径ｄとの関係を１．９≦ｂ／ｄ≦
２．５の範囲内にある値にすることにより、集光効率を
上げることが可能である。これにより、小型の有効部を
持つライトバルブを用いた投写型画像表示装置におい
て、高輝度、高コントラスト、高均一性を兼ね備えるこ
とができる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。図１に本発明の一実施例の投写型画像表示装置の
構成図を示す。図１において、１は光源装置を示し、光
源２と、この光源２から発せられる光を回転対称軸であ
る光軸３上の開口方向に出射するよう設けられた楕円鏡
４とからなる。光源装置１から出射された光は紫外線カ
ットフィルター５により紫外成分を除去される。その後
さらに光軸３上に配置された入射側偏光板６に入射した
光のうち、入射側偏光板６の吸収軸方向の振動方向の光
は吸収され、吸収軸と９０度の角度を成す振動方向の光
だけが透過する。入射側偏光板６を透過した光は液晶ラ
イトバルブ７に入射される。液晶ライトバルブ７は有効
開口部は図にはない外部からの入力信号に応じて駆動回
路によりそれぞれ独立して制御可能な複数の開口部から
なっている。入力信号が黒表示の場合には液晶ライトバ
ルブ７に入射した光は同じ軸上にある出射側偏光板８の
吸収軸と同じ方向にその振動方向が制御され、これによ
り液晶ライトバルブ７を透過後に出射側偏光板８で吸収
され装置内から出射されない。一方入力信号が白表示の
場合には液晶ライトバルブ７に入射した光は同じ軸上に
ある出射側偏光板８の吸収軸と９０度を成す角度方向に
その振動方向が制御され、これにより液晶ライトバルブ
７を透過後に出射側偏光板８を透過できる。出射側偏光
板８を透過した光は光軸３上の集光レンズ９により投写
レンズ１０に集光されることで、投写レンズ１０の前方
に配置されたスクリーン１１上に液晶ライトバルブ７上
の画像を拡大投写することができる。ただし上記液晶ラ
イトバルブ７の有効開口部は楕円鏡４の開口部に対して
十分小さいとする。
する。図１に本発明の一実施例の投写型画像表示装置の
構成図を示す。図１において、１は光源装置を示し、光
源２と、この光源２から発せられる光を回転対称軸であ
る光軸３上の開口方向に出射するよう設けられた楕円鏡
４とからなる。光源装置１から出射された光は紫外線カ
ットフィルター５により紫外成分を除去される。その後
さらに光軸３上に配置された入射側偏光板６に入射した
光のうち、入射側偏光板６の吸収軸方向の振動方向の光
は吸収され、吸収軸と９０度の角度を成す振動方向の光
だけが透過する。入射側偏光板６を透過した光は液晶ラ
イトバルブ７に入射される。液晶ライトバルブ７は有効
開口部は図にはない外部からの入力信号に応じて駆動回
路によりそれぞれ独立して制御可能な複数の開口部から
なっている。入力信号が黒表示の場合には液晶ライトバ
ルブ７に入射した光は同じ軸上にある出射側偏光板８の
吸収軸と同じ方向にその振動方向が制御され、これによ
り液晶ライトバルブ７を透過後に出射側偏光板８で吸収
され装置内から出射されない。一方入力信号が白表示の
場合には液晶ライトバルブ７に入射した光は同じ軸上に
ある出射側偏光板８の吸収軸と９０度を成す角度方向に
その振動方向が制御され、これにより液晶ライトバルブ
７を透過後に出射側偏光板８を透過できる。出射側偏光
板８を透過した光は光軸３上の集光レンズ９により投写
レンズ１０に集光されることで、投写レンズ１０の前方
に配置されたスクリーン１１上に液晶ライトバルブ７上
の画像を拡大投写することができる。ただし上記液晶ラ
イトバルブ７の有効開口部は楕円鏡４の開口部に対して
十分小さいとする。
【００１３】このような液晶ライトバルブを用いた投写
型画像表示装置において最良な投写画像を得るには次に
上げる要素を満足する必要がある。 １）高輝度 光源２からの光を液晶ライトバルブ７の有効開口部に有
効に集光でき、投写レンズに導くことができる。 ２）均一性 投写画像の中心と周辺での明るさの差を小さくして画面
の隅まで明るくできる。 ３）高コントラスト 液晶ライトバルブ７の有効開口部に入射する光（集光レ
ンズ９を通して投写レンズ１０で拾える光）の入射角は
液晶ライトバルブ７の入射角依存性によってコントラス
トが最終必要な値を下回らない範囲である。
型画像表示装置において最良な投写画像を得るには次に
上げる要素を満足する必要がある。 １）高輝度 光源２からの光を液晶ライトバルブ７の有効開口部に有
効に集光でき、投写レンズに導くことができる。 ２）均一性 投写画像の中心と周辺での明るさの差を小さくして画面
の隅まで明るくできる。 ３）高コントラスト 液晶ライトバルブ７の有効開口部に入射する光（集光レ
ンズ９を通して投写レンズ１０で拾える光）の入射角は
液晶ライトバルブ７の入射角依存性によってコントラス
トが最終必要な値を下回らない範囲である。
【００１４】上記課題解決のための本実施例での手段を
図２により説明する。前記楕円鏡４は楕円率ｅが０．９
５以上０．９７未満の楕円鏡であり、光軸３上において
楕円鏡４の２つの焦点１２、１３のうち反射鏡側の焦点
１２と液晶ライトバルブ７の有効開口部に入射する光束
の高さを決める部分までの距離ｌは楕円鏡４の焦点間距
離を２ｃとしたとき以下の関係を満足している。
図２により説明する。前記楕円鏡４は楕円率ｅが０．９
５以上０．９７未満の楕円鏡であり、光軸３上において
楕円鏡４の２つの焦点１２、１３のうち反射鏡側の焦点
１２と液晶ライトバルブ７の有効開口部に入射する光束
の高さを決める部分までの距離ｌは楕円鏡４の焦点間距
離を２ｃとしたとき以下の関係を満足している。
【００１５】０．６≦ｌ／ｃ≦１．１ また、先の構成において液晶ライトバルブ７の有効開口
部は楕円鏡４の開口部に対して十分小さいとしたが、本
実施例は特に楕円鏡４を形成する楕円の短軸方向の最大
径を２ｂ、液晶ライトバルブ７の有効開口部に入射する
光束の高さを決める部分の最大径をｄとすると以下の関
係にある。
部は楕円鏡４の開口部に対して十分小さいとしたが、本
実施例は特に楕円鏡４を形成する楕円の短軸方向の最大
径を２ｂ、液晶ライトバルブ７の有効開口部に入射する
光束の高さを決める部分の最大径をｄとすると以下の関
係にある。
【００１６】１．９≦ｂ／ｄ≦２．５ これら２つの条件を満足した構成において光源２にメタ
ルハライドランプなどの発光部が点光源と見なせない大
きさを持つものを用いた場合、特に光源２は発光部の楕
円鏡４の光軸方向に２．５ｍｍ以上の大きさを有してい
ることで局部的な高輝度化を抑えて均一な明るさを得る
ことができる。その中でも図２にあるように、光源２
は、光軸方向に大きさを有する発光部が楕円鏡４の焦点
１２に対して楕円鏡４の光軸上で楕円鏡４の開口側とそ
の反対側に２対１以上の比率で開口側に片寄って構成さ
れていることにより、特に周辺の明るさを得ることがで
きると同時に、高い集光効率をも兼ね備えることができ
る。
ルハライドランプなどの発光部が点光源と見なせない大
きさを持つものを用いた場合、特に光源２は発光部の楕
円鏡４の光軸方向に２．５ｍｍ以上の大きさを有してい
ることで局部的な高輝度化を抑えて均一な明るさを得る
ことができる。その中でも図２にあるように、光源２
は、光軸方向に大きさを有する発光部が楕円鏡４の焦点
１２に対して楕円鏡４の光軸上で楕円鏡４の開口側とそ
の反対側に２対１以上の比率で開口側に片寄って構成さ
れていることにより、特に周辺の明るさを得ることがで
きると同時に、高い集光効率をも兼ね備えることができ
る。
【００１７】上記の値は基本的な構成を決めれば、楕円
鏡の回転軸である光軸上の光源から射出された光線を追
跡し、ライトバルブ入射面に入射する状態をシミュレー
ションしてそれぞれの値の最適の組み合わせを決定でき
る。ここで仮に楕円率ｅ＝０．９６、ｄ＝３５ｍｍ、ｂ
＝７７ｍｍ、ｌ＝２００ｍｍ、ｃ＝２００ｍｍ、光源発
光部の光軸方向長さを４．０ｍｍ、また光源発光部は焦
点に対して開口側に４、逆に１の割合としたときのシミ
ュレーション結果を図４に示す。
鏡の回転軸である光軸上の光源から射出された光線を追
跡し、ライトバルブ入射面に入射する状態をシミュレー
ションしてそれぞれの値の最適の組み合わせを決定でき
る。ここで仮に楕円率ｅ＝０．９６、ｄ＝３５ｍｍ、ｂ
＝７７ｍｍ、ｌ＝２００ｍｍ、ｃ＝２００ｍｍ、光源発
光部の光軸方向長さを４．０ｍｍ、また光源発光部は焦
点に対して開口側に４、逆に１の割合としたときのシミ
ュレーション結果を図４に示す。
【００１８】さらにこのように構成することで、液晶ラ
イトバルブ７の有効開口部に入射する光の入射角を小さ
くすることが可能となり、液晶の持つ入射角依存性によ
るコントラスト劣化を抑えることができることから投写
画像のコントラストを良好に得ることができると同時
に、投写レンズ１０のＦナンバーは３．０以上の３．５
や４．０などでも実用上差し支えのない明るさが得られ
るようになる。これによりズームレンズでありながら軸
ずらしを行うなどレンズ設計の自由度が上がるだけでな
く、楕円鏡４の開口部から投写レンズ１０までの光路も
小さくできることから装置全体の小型化が可能となる。
イトバルブ７の有効開口部に入射する光の入射角を小さ
くすることが可能となり、液晶の持つ入射角依存性によ
るコントラスト劣化を抑えることができることから投写
画像のコントラストを良好に得ることができると同時
に、投写レンズ１０のＦナンバーは３．０以上の３．５
や４．０などでも実用上差し支えのない明るさが得られ
るようになる。これによりズームレンズでありながら軸
ずらしを行うなどレンズ設計の自由度が上がるだけでな
く、楕円鏡４の開口部から投写レンズ１０までの光路も
小さくできることから装置全体の小型化が可能となる。
【００１９】なお、本実施例において液晶ライトバルブ
７の有効開口部は楕円鏡４の開口部に対して十分小さい
とした必要性は次の理由による。現在透過型液晶パネル
を用いた投写型画像表示装置において主流になっている
光源は１２０〜２５０Ｗのメタルハライドランプであ
り、反射鏡の信頼性により光源と反射鏡との間には一定
の距離が必要となる。本実施例においては楕円鏡４を形
成する楕円の長軸方向の最大径を２ａ、同じく２つの焦
点間距離を２ｃとしたとき、実験により以下の関係とな
ることを見いだした。
７の有効開口部は楕円鏡４の開口部に対して十分小さい
とした必要性は次の理由による。現在透過型液晶パネル
を用いた投写型画像表示装置において主流になっている
光源は１２０〜２５０Ｗのメタルハライドランプであ
り、反射鏡の信頼性により光源と反射鏡との間には一定
の距離が必要となる。本実施例においては楕円鏡４を形
成する楕円の長軸方向の最大径を２ａ、同じく２つの焦
点間距離を２ｃとしたとき、実験により以下の関係とな
ることを見いだした。
【００２０】８．０ｍｍ≦ａ−ｃ≦１１．０ｍｍ ここで従来から用いられてきた構成による集光効率、照
度分布についてシミュレーション結果に基づき述べる。
ただしライトバルブの有効な光束の高さを決める部分の
最大径を４０．０ｍｍ、光源位置からライトバルブの有
効な光束の高さを決める部分までの光軸上の距離を２０
０．０ｍｍ、ライトバルブへの有効な入射角を投写レン
ズのＦナンバーが４．０相当の７．２度以下、光源の光
軸方向での長さを４．０ｍｍ、光源の発光角を９０度と
した。 １．放物面鏡による照明方式を用いた場合（図５） 反射鏡である放物面鏡１４の光源２からの熱による信頼
性を維持するために焦点距離を１１．０ｍｍとした場合
の集光効率は、図６にあるように、簡単に焦点上での光
源部から射出された光束の照明面積を考えると有効に入
射できない光が多く、集光効率が低くなってしまう。図
６で１６は放物面鏡の照明範囲、１７はライトバルブの
有効範囲を示す。しかしライトバルブ上の照度分布は図
７にあるように中心と周辺の照度の差が小さく均一に照
明できていることがわかる。 ２．従来の楕円鏡による照明方式を用いた場合（図８） 放物面鏡の焦点距離を決めた理由と同じ理由により、点
光源と見なせる光源２を用いた、従来の楕円鏡４の頂点
から焦点位置までの距離を１１．０ｍｍとした場合、第
一焦点に光源を、第二焦点位置にライトバルブ面を配置
したときの集光効率は放物面鏡に比べて向上が認められ
る。これに反しライトバルブ上の照度分布は、図９に示
すように、中心比べ周辺の照度が小さく均一に照明でき
ないことがわかる。実際にはこれら投写レンズの中心と
周辺の開口率の比が掛け合わせられることから、スクリ
ーン上の中心と周辺の照度比にはさらに大きな差が生じ
ることがわかる。 ３．本実施例による照明方式を用いた場合（図１、図
２） 上記の２例での理由と同じ理由により、本実施例の楕円
鏡４の頂点から焦点位置までの距離を１１．０ｍｍとし
た場合の集光効率は放物面鏡に比べて向上が認められ、
ライトバルブ面上に第二焦点を配置した例とほぼ同等の
値が得られる。さらに図３にあるように、ライトバルブ
上の照度分布は放物面鏡を用いた例に比べては劣るが、
ライトバルブ面上に第二焦点を配置した例に比べて中心
と周辺での照度の差が小さく均一性が大きく改善されて
いることがわかる。
度分布についてシミュレーション結果に基づき述べる。
ただしライトバルブの有効な光束の高さを決める部分の
最大径を４０．０ｍｍ、光源位置からライトバルブの有
効な光束の高さを決める部分までの光軸上の距離を２０
０．０ｍｍ、ライトバルブへの有効な入射角を投写レン
ズのＦナンバーが４．０相当の７．２度以下、光源の光
軸方向での長さを４．０ｍｍ、光源の発光角を９０度と
した。 １．放物面鏡による照明方式を用いた場合（図５） 反射鏡である放物面鏡１４の光源２からの熱による信頼
性を維持するために焦点距離を１１．０ｍｍとした場合
の集光効率は、図６にあるように、簡単に焦点上での光
源部から射出された光束の照明面積を考えると有効に入
射できない光が多く、集光効率が低くなってしまう。図
６で１６は放物面鏡の照明範囲、１７はライトバルブの
有効範囲を示す。しかしライトバルブ上の照度分布は図
７にあるように中心と周辺の照度の差が小さく均一に照
明できていることがわかる。 ２．従来の楕円鏡による照明方式を用いた場合（図８） 放物面鏡の焦点距離を決めた理由と同じ理由により、点
光源と見なせる光源２を用いた、従来の楕円鏡４の頂点
から焦点位置までの距離を１１．０ｍｍとした場合、第
一焦点に光源を、第二焦点位置にライトバルブ面を配置
したときの集光効率は放物面鏡に比べて向上が認められ
る。これに反しライトバルブ上の照度分布は、図９に示
すように、中心比べ周辺の照度が小さく均一に照明でき
ないことがわかる。実際にはこれら投写レンズの中心と
周辺の開口率の比が掛け合わせられることから、スクリ
ーン上の中心と周辺の照度比にはさらに大きな差が生じ
ることがわかる。 ３．本実施例による照明方式を用いた場合（図１、図
２） 上記の２例での理由と同じ理由により、本実施例の楕円
鏡４の頂点から焦点位置までの距離を１１．０ｍｍとし
た場合の集光効率は放物面鏡に比べて向上が認められ、
ライトバルブ面上に第二焦点を配置した例とほぼ同等の
値が得られる。さらに図３にあるように、ライトバルブ
上の照度分布は放物面鏡を用いた例に比べては劣るが、
ライトバルブ面上に第二焦点を配置した例に比べて中心
と周辺での照度の差が小さく均一性が大きく改善されて
いることがわかる。
【００２１】このように本実施例によれば、光源の反射
鏡の楕円率ｅが０．９５以上０．９７未満の楕円鏡であ
り、反射鏡側の焦点とライトバルブの有効な光束の高さ
を決める部分の距離と、反射鏡の焦点間距離との比を、
定められた範囲内のある値とすることでライトバルブ入
射面に照度のむらなく照明できる。特に反射鏡を形成す
る楕円の短軸方向の最大径に比べ、ライトバルブの有効
な光束の高さを決める部分の最大径が特に小さいときに
集光効率を上げることが可能である。すなわち、従来か
らある放物面鏡で構成すると、図６にあるように小型の
液晶パネルには集光できないこととなり、本実施例の必
要性が明確になる。
鏡の楕円率ｅが０．９５以上０．９７未満の楕円鏡であ
り、反射鏡側の焦点とライトバルブの有効な光束の高さ
を決める部分の距離と、反射鏡の焦点間距離との比を、
定められた範囲内のある値とすることでライトバルブ入
射面に照度のむらなく照明できる。特に反射鏡を形成す
る楕円の短軸方向の最大径に比べ、ライトバルブの有効
な光束の高さを決める部分の最大径が特に小さいときに
集光効率を上げることが可能である。すなわち、従来か
らある放物面鏡で構成すると、図６にあるように小型の
液晶パネルには集光できないこととなり、本実施例の必
要性が明確になる。
【００２２】以上のように本実施例によれば小型の有効
部を持つライトバルブを用いる投写型画像表示装置にお
いて、高輝度、高コントラスト、高い均一性を兼ね備え
ることが可能になる。それと同時に装置の小型化、それ
による低コスト化が可能となる。
部を持つライトバルブを用いる投写型画像表示装置にお
いて、高輝度、高コントラスト、高い均一性を兼ね備え
ることが可能になる。それと同時に装置の小型化、それ
による低コスト化が可能となる。
【００２３】なお本実施例は前記構成だけに束縛される
ものでなく、ライトバルブは反射型の液晶パネルや必ず
しも液晶でなくてもライトバルブとして機能するものに
応用可能なことは言うまでもない。また前記実施例では
照明光学系の光軸と投写光学系の光軸は同一であった
が、光軸をずらし傾けて構成することで投写レンズの軸
ずらし投写にも応用できる。
ものでなく、ライトバルブは反射型の液晶パネルや必ず
しも液晶でなくてもライトバルブとして機能するものに
応用可能なことは言うまでもない。また前記実施例では
照明光学系の光軸と投写光学系の光軸は同一であった
が、光軸をずらし傾けて構成することで投写レンズの軸
ずらし投写にも応用できる。
【００２４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、小型の有
効部を持つライトバルブを用いる投写型画像表示装置に
おいて、高輝度、高コントラスト、高い均一性を兼ね備
えることが可能になる。それと同時に装置の小型化、そ
れによる低コスト化が可能となる。さらに、投写レンズ
のＦナンバーを３．０以上の３．５や４．０などでも実
用上差し支えのない明るさが得られるようになることか
らズームレンズでありながら軸ずらしを行うなどレンズ
設計の自由度が上がり、機能、操作性の向上にも寄与で
きる。
効部を持つライトバルブを用いる投写型画像表示装置に
おいて、高輝度、高コントラスト、高い均一性を兼ね備
えることが可能になる。それと同時に装置の小型化、そ
れによる低コスト化が可能となる。さらに、投写レンズ
のＦナンバーを３．０以上の３．５や４．０などでも実
用上差し支えのない明るさが得られるようになることか
らズームレンズでありながら軸ずらしを行うなどレンズ
設計の自由度が上がり、機能、操作性の向上にも寄与で
きる。
【図１】本発明の一実施例の投写型画像表示装置の構成
図
図
【図２】同実施例の投写型画像表示装置による照明手段
説明図
説明図
【図３】同実施例の投写型画像表示装置による照度分布
図
図
【図４】同実施例の投写型画像表示装置による入射位置
と入射角の関係を示すシミュレーション図
と入射角の関係を示すシミュレーション図
【図５】放物面鏡を用いた場合の従来例の動作を説明す
るための図
るための図
【図６】放物面鏡を用いた場合の従来例の照明状態を示
す図
す図
【図７】放物面鏡を用いた場合の従来例の照度分布図
【図８】第二焦点をライトバルブ入射面付近に持つ楕円
鏡を用いた場合の従来例の動作を説明するための図
鏡を用いた場合の従来例の動作を説明するための図
【図９】第二焦点をライトバルブ入射面付近に持つ楕円
鏡を用いた場合の従来例の照度分布図
鏡を用いた場合の従来例の照度分布図
【図１０】放物面鏡を用いた従来例の構成図
【図１１】点光源と見なせる光源を用い、楕円鏡を用い
た従来例の構成図
た従来例の構成図
１ 光源装置 ２ 光源 ３ 光軸 ４ 楕円鏡 ５ 紫外線カットフィルター ６ 入射側偏光板 ７ 液晶ライトバルブ ８ 出射側偏光板 ９ 集光レンズ １０ 投写レンズ １１ スクリーン １２ 楕円鏡の反射鏡側の焦点 １３ 楕円鏡の出射側の焦点 １４ 放物面鏡 １５ コリメータレンズ １６ 放物面鏡の照明範囲 １７ ライトバルブの有効範囲
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも光源と光源からの光を一方向
に射出せしめる反射鏡とからなる照明手段と、外部入力
信号により制御可能なライトバルブからなる画像表示手
段と、投写レンズからなる投写装置手段とからなり、前
記反射鏡は楕円率ｅが０．９５以上０．９７未満の楕円
鏡であり、前記反射鏡と前記ライトバルブを結ぶ光軸上
において反射鏡の２つの焦点のうち反射鏡側の焦点とラ
イトバルブの有効な光束の高さを決める部分までの距離
ｌは反射鏡の焦点間距離を２ｃとしたとき、以下の関係
を満足することを特徴とする投写型画像表示装置。 ０．６≦ｌ／ｃ≦１．１ - 【請求項２】 反射鏡を形成する楕円の短軸方向の最大
径を２ｂ、ライトバルブの有効な光束の高さを決める部
分の最大径をｄとしたとき以下の関係にあることを特徴
とする請求項１記載の投写型画像表示装置。 １．９≦ｂ／ｄ≦２．５ - 【請求項３】 光源はその発光部が反射鏡の光軸方向に
２．５ｍｍ以上の大きさを有していることを特徴とする
請求項１記載の投写型画像表示装置。 - 【請求項４】 投写レンズのＦナンバーは３．０以上で
あることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装
置。 - 【請求項５】 反射鏡を形成する楕円の長軸方向の最大
径を２ａ、同じく２つの焦点間距離を２ｃとしたとき以
下の関係にあることを特徴とする請求項１記載の投写型
画像表示装置。 ８．０ｍｍ≦ａ−ｃ≦１１．０ｍｍ - 【請求項６】 光源はその発光部が反射鏡の焦点に対し
て反射鏡の光軸方向に反射鏡の開口側とその反対側に２
対１以上の比率で反射鏡開口側に片寄って構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の投写型画像表示装
置。 - 【請求項７】 ライトバルブは液晶を電気的に制御する
ことで画像表示するように構成されていることを特徴と
する請求項１記載の投写型画像表示装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6267913A JPH08129155A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 投写型画像表示装置 |
| TW084107842A TW278144B (ja) | 1994-11-01 | 1995-07-28 | |
| EP95307314A EP0711081B1 (en) | 1994-11-01 | 1995-10-16 | A projection type image display apparatus |
| DE69522292T DE69522292T2 (de) | 1994-11-01 | 1995-10-16 | Projektionsbildanzeigevorrichtung |
| US08/550,530 US5624172A (en) | 1994-11-01 | 1995-10-30 | Projection type image display apparatus |
| CA002161840A CA2161840A1 (en) | 1994-11-01 | 1995-10-31 | Projection type image display apparatus |
| CN95116089A CN1097399C (zh) | 1994-11-01 | 1995-11-01 | 投射型图像显示装置 |
| KR1019950039170A KR960020451A (ko) | 1994-11-01 | 1995-11-01 | 투사형화상표시장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6267913A JPH08129155A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 投写型画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08129155A true JPH08129155A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17451366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6267913A Pending JPH08129155A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | 投写型画像表示装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5624172A (ja) |
| EP (1) | EP0711081B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08129155A (ja) |
| KR (1) | KR960020451A (ja) |
| CN (1) | CN1097399C (ja) |
| CA (1) | CA2161840A1 (ja) |
| DE (1) | DE69522292T2 (ja) |
| TW (1) | TW278144B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US5801812A (en) * | 1993-01-06 | 1998-09-01 | Image Technology International, Inc. | 3D photographic printer using a digital micro-mirror device for exposure |
| JP3903091B2 (ja) * | 1997-06-30 | 2007-04-11 | 富士フイルム株式会社 | 画像読取装置 |
| US20040026602A1 (en) * | 2002-08-08 | 2004-02-12 | Tsung-Yin Chen | Adjustable light converging device |
| JP4081416B2 (ja) * | 2003-08-18 | 2008-04-23 | 株式会社日立製作所 | リフレクタ、投射型表示装置及び投光装置 |
| JP4757111B2 (ja) | 2006-06-26 | 2011-08-24 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置及び画像処理方法及びプログラム |
| CN111128036A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-05-08 | 中国电子科技集团公司第五十五研究所 | 一种用于提高自发光显示器件发光亮度均匀性的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5192962A (en) * | 1990-05-29 | 1993-03-09 | Pioneer Electronic Corporation | Converging reflector and liquid crystal display device |
| JP3015201B2 (ja) * | 1992-05-06 | 2000-03-06 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置、投射型表示装置並びに光変調装置 |
| JPH0618842A (ja) * | 1992-06-30 | 1994-01-28 | Victor Co Of Japan Ltd | 液晶プロジェクタ |
| JPH06110030A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-22 | Toshiba Lighting & Technol Corp | 反射型光源装置および画像投射装置 |
| JP3229677B2 (ja) * | 1992-10-27 | 2001-11-19 | シャープ株式会社 | 照明光学システム |
| JP3207022B2 (ja) * | 1992-11-24 | 2001-09-10 | 株式会社日立製作所 | 投射型表示装置用光源、照明装置および液晶投射型表示装置 |
| JPH06273758A (ja) * | 1993-03-23 | 1994-09-30 | Sanyo Electric Co Ltd | 液晶プロジェクタ |
| JPH07159722A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-06-23 | Nikon Corp | 投射装置 |
| JPH07306395A (ja) * | 1994-05-10 | 1995-11-21 | Nikon Corp | 投射装置 |
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- 1994-11-01 JP JP6267913A patent/JPH08129155A/ja active Pending
-
1995
- 1995-07-28 TW TW084107842A patent/TW278144B/zh active
- 1995-10-16 DE DE69522292T patent/DE69522292T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-16 EP EP95307314A patent/EP0711081B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-30 US US08/550,530 patent/US5624172A/en not_active Expired - Fee Related
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| CA2161840A1 (en) | 1996-05-02 |
| US5624172A (en) | 1997-04-29 |
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