JPH11174373A

JPH11174373A - 照明装置

Info

Publication number: JPH11174373A
Application number: JP9339215A
Authority: JP
Inventors: Eimei Miyashita; 栄明宮下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-07-02
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: JP3301951B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光源の利用効率を高める。【解決する手段】第１レンズアレー板３を通過した第
１光源１の光と、第２レンズアレー板3aを通過した第２
光源1aの光が交わる様に、両レンズアレー板３、3aを所
定の角度を存して配備し、２つのレンズアレー板３、3a
を透過した光の交差位置近傍に両レンズアレー板３、3a
に対して角度を存して部分反射鏡４を配備し、該部分反
射鏡４は、第１レンズアレー板３からの光は素通りさせ
る透光部41と、第２レンズアレー板3aの光を反射する反
射部42を有しており、両レンズアレー板３、3aを透過し
た光が部分反射鏡４を透過し或いは反射して共通の合成
レンズアレー板５を照射する様に構成され、第１レンズ
アレー板３、２レンズアレー板3a及び合成レンズアレー
板５は、夫々矩形状の輪郭をした凸レンズ31、31、31
a、31a、51、51が縦方向に横に夫々複数列配列して形成
され、第１、第２の両レンズアレー板３、3aを透過した
光は合成レンズアレー板５の同一凸レンズ51に重ならな
い様に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネル等に表
示された画像を、スクリーンに投影する投写装置等に実
施する照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
ら、大画面映像を表示する装置として、液晶パネルに表
示された画像を強力な光で照明し、スクリーン上に投写
する液晶プロジェクタのような投写装置が知られてい
る。この種投写装置の光源は、光源の入力を増やすこと
が比較的安価である２５０〜４００Ｗランプが広く採用
されている。しかし、入力の大きなランプは一般に寿命
が短く、又、寿命との関係でアーク長を短くできないた
め、集光効率が悪く、更に発熱量が大きいため大型の冷
却ファンを必要とし、冷却ファンのノイズが大きい問題
がある。光利用効率について、現在主流の２５０Ｗラン
プを使用している液晶プロジェクタの利用効率は僅か約
２.５％ルーメン／Ｗ(2.0 ANSI Lumens/W)である。

【０００３】そこで出願人は、以前、図６、図７に示す
如く、第１、第２の２つの光源(１)(1a)を用いた照明装
置を提案した(特願平９−１５９０７０号)。該照明装置
は、第１シリンドリカルレンズ板(32)を通過した第１光
源(１)の光と、第２シリンドリカルレンズ板(32a)を通
過した第２光源(1a)の光が交わる様に、両シリンドリカ
ルレンズ板(32)(32a)を所定の角度を存して配備し、２
つのシリンドリカルレンズ板(32)(32a)を透過した光の
交差位置近傍に両レンズ板(32)(32a)に対して角度を存
して部分反射鏡(４)を配備する。又、第１シリンドリカ
ルレンズ板(32)との間に部分反射鏡(４)を挟む様にして
合成レンズアレー板(52)を第１シリンドリカルレンズ板
(32)と平行に配備する。合成レンズアレー体(52)の射出
側に、インテグレータ照明ユニット(８)を設けている。

【０００４】上記照明装置において、部分反射鏡(４)
は、第１シリンドリカルレンズ板(32)からの光を素通り
させる透光部(41)と、第２シリンドリカルレンズ板(32
a)の光は反射する反射部(42)を平行に交互に有してお
り、各シリンドリカルレンズ板(32)(32a)を透過した光
が共通の合成レンズアレー板(52)を照射する様に構成さ
れている。

【０００５】又、インテグレータ照明ユニット(８)は、
公知の如く、第１、第２レンズアレイ板(81)(82)及び凸
レンズ(83)とによって構成され、第１、第２レンズアレ
イ板(81)(82)は、輪郭が矩形の凸レンズ(82a)を縦横に
複数列配列して形成されている。両レンズアレイ板(81)
(82)は、合成レンズアレー板(52)から第１レンズアレイ
体(81)の凸レンズ(81a)に入射した光が、第２レンズア
レイ体(82)の凸レンズ(82a)にて収束するように設定さ
れる。第１レンズアレイ体(81)の各凸レンズ(81a)から
の出射光は、第２レンズアレイ体(82)の凸レンズ群の
内、対向する凸レンズ(82a)にのみ入射し、第２レンズ
アレイ体(82)の各凸レンズ(82a)からは前方の液晶板
(６)上の共通範囲に照射する。

【０００６】上記の場合、２つの光源(１)(1a)を用いる
ため、入力の小さいランプを使用でき、一般に入力の小
さいランプは、入力の大きいランプよりも寿命が長いた
め、１つのランプに対する交換の頻度が小さくなる。
又、矩形凸レンズの集合体である第１、第２レンズアレ
ー板(81)(82)の特有の効果により、液晶板(６)の中央部
と周辺部の明るさの差を小さくできる。但し、図６の照
明装置の場合、第１、第２シリンドリカルレンズ板(32)
(32a)、合成レンズアレー板(52)、第１、第２レンズア
レー板(81)(82)、集光レンズ(83)の計、６枚ものレンズ
が必要となり、レンズ自体のコストや組立の手間のコス
ト高を招来する。本発明は、上記問題を解決できる照明
装置を明らかにするものである。

【０００７】

【課題を解決する手段】本発明の照射装置は、第１レン
ズアレー板(３)を通過した第１光源(１)の光と、第２レ
ンズアレー板(3a)を通過した第２光源(1a)の光が交わる
様に、両レンズアレー板(３)(3a)を所定の角度を存して
配備し、２つのレンズアレー板(３)(3a)を透過した光の
交差位置近傍に両レンズアレー板(３)(3a)に対して角度
を存して部分反射鏡(４)を配備し、該部分反射鏡(４)
は、第１レンズアレー板(３)からの光は素通りさせる透
光部(41)と、第２レンズアレー板(3a)の光を反射する反
射部(42)を有しており、両レンズアレー板(３)(3a)を透
過した光が部分反射鏡(４)を透過し或いは反射して共通
の合成レンズアレー板(５)を照射する様に構成され、第
１レンズアレー板(３)、２レンズアレー板(3a)及び合成
レンズアレー板(５)は、夫々矩形状の輪郭をした凸レン
ズ(31)(31)、(31a)(31a)、(51)(51)を縦横に夫々複数列
配列して形成され、第１、第２の両レンズアレー板(３)
(3a)を透過した光は合成レンズアレー板(５)の同一凸レ
ンズ(51)に重ならない様に照射する。

【０００８】具体的には、部分反射鏡(４)は、透光部(4
1)と反射部(42)を平行に交互に有しており、第１レンズ
アレー板(３)の縦列数、第２レンズアレー板(3a)の縦列
数及び合成レンズアレー板(５)の縦列数は同数であり、
合成レンズアレー板(５)の横列数は、第１レンズアレー
板(３)の横列数と、第２レンズアレー板(3a)の横列数を
加えた列数に一致している。具体的には、長方形の光透
過型液晶板(６)に対する照明装置であって、第１、第２
レンズアレー板(３)(3a)及び合成レンズアレー板(５)の
各凸レンズ(31)(31a)(51)の長手方向は、光透過型液晶
板(６)の長手方向に一致している。

【０００９】具体的には、部分反射鏡(４)はガラス板に
反射膜を形成して反射部(42)を形成している。具体的に
は合成レンズアレー板(５)の出射側又は入射側に偏光変
換素子板(７)を配備している。

【００１０】具体的には、各光源(１)(1a)は、全ての光
源の点灯と任意の１つの光源のみを点灯させる切換機能
を有する制御部(300)に連繋されている請求項１乃至４
の何れかに記載の照明装置。

【００１１】具体的には、制御部(300)は、各光源(１)
に対する点灯時間積算機能を有しており、点灯時、点灯
積算時間の少ないランプを自動選択して点灯させること
ができる。

【００１２】

【作用及び効果】第１光源(１)、第２光源(1a)の光は、
夫々第１レンズアレー板(３)、第２レンズアレー板(3a)
を透過し、第１レンズアレー板(３)を透過した光は、部
分反射鏡(４)の透光部(41)を素通りして合成レンズアレ
ー板(５)に達し、第２レンズアレー板(3a)を透過した光
は、部分反射鏡(４)の反射部(42)に反射して合成レンズ
アレー板(５)に達する。光源(１)を複数とするため、光
源に入力の小さいランプを用いることができる。一般に
入力の小さいランプは、入力の大きいランプよりも寿命
が長いため、１つのランプに対する交換の頻度が小さく
なる。又、複数のランプを用いることにより、１つのラ
ンプが切れても、多少暗くなるが映写を続行することが
でき、映写中断の不都合は解消される。

【００１３】更に、入力の小さいランプは、アーク長を
短くすることができるため集光効率を高めることができ
る

【００１４】又、入力の小さいランプは、発熱量も小さ
いので、冷却ファンは小型のもので済み、運転音を低く
できる。

【００１５】又、第１レンズアレー板(３)を透過した光
と、第２レンズアレー板(3a)を透過した光は、合成レン
ズアレー板(５)の同一凸レンズ(51)には重なって照射さ
れないため、合成レンズアレー板(５)全体を斑なく照射
できる。

【００１６】更に、第１光源(１)からの光は、矩形凸レ
ンズの集合体である第１レンズアレー板(３)と合成レン
ズアレー板(５)、或いは２レンズアレー板(3a)と合成レ
ンズアレー板(５)を透過するため、斯種レンズの組み合
わせによる特有の効果により、照射面の中心に比べて周
辺部を暗くなる現象を解消できる。即ち、図６に示す出
願人が以前提案した照射装置に比べて、レンズアレー板
の数を２枚減らしても同等の照明効果を得られることが
でき、レンズアレー板のコスト、組立のコストを低減で
きる。

【００１７】

【実施の形態】図１に示す如く、夫々凹面反射鏡(２)(2
a)を具えた第１、第２の２つの光源(１)(1a)が互いの光
軸が直交する様に位置している。実施例の光源はメタル
ハライドランプである。第１光源(１)、第２光源(1a)の
夫々の照射側に各光軸に直交して第１レンズアレー板
(３)、第２レンズアレー板(3a)が位置している。第１レ
ンズアレー板(３)、２レンズアレー板(3a)は、夫々矩形
状の輪郭をした凸レンズ(31)(31)、(31a)(31a)が縦方向
に横に夫々５列づつ配列した２５個の凸レンズの集合体
となっている。

【００１８】第１レンズアレー板(３)に対向して合成レ
ンズアレー板(５)が該第１レンズアレー板(３)と平行に
配備される。合成レンズアレー板(５)は、輪郭矩形の凸
レンズ(51)が、横方向に５列、縦方向に１０列形成さ
れ、５０個のレンズ集光体となっている。即ち、合成レ
ンズアレー板(５)の凸レンズ総数は、第１レンズアレー
板(３)と２レンズアレー板(3a)の凸レンズ数の和に一致
している。第１レンズアレー板(３)と２レンズアレー板
(3a)の各凸レンズ(31)(31a)の焦点距離は同じであっ
て、第１レンズアレー板(３)と合成レンズアレー板(５)
の距離に一致している。

【００１９】第１レンズアレー板(３)、第２レンズアレ
ー板(3a)及び合成レンズアレー板(５)は、各凸レンズ(3
1)(31a)(51)の長手方向が平行となる様に配備され、且
つ合成レンズアレー板(５)と第１レンズアレー板(３)の
関係は、第１レンズアレー板(３)の凸レンズ群の内、横
列からの光が合成レンズアレー板(５)の凸レンズ群の横
列に対して、１列おきに照射する関係にある。

【００２０】第１レンズアレー板(３)と合成レンズアレ
ー板(５)との間に、第１、第２レンズアレー板(３)(3a)
及び合成レンズアレー板(５)に対して４５゜の角度を成
して部分反射鏡(４)が配備される。部分反射鏡(４)は、
第１レンズアレー板(３)を透過した第１光源(１)の光を
素通りさせる帯状透光部(41)と、第２レンズアレー板(3
a)からの光を合成レンズアレー板(５)側に反射させる反
射部(42)を平行に交互に有している。部分反射鏡(４)の
各反射部(42)の幅は、対応する凸レンズ(31a)との距
離、即ち、該凸レンズ(31a)を透過した光の収束、拡散
に応じて異なり、対応する凸レンズ(31a)からの光を全
て合成レンズアレー板(５)の、前記第１光源(１)の光が
照射しなかった凸レンズに収束する様に決められてい
る。部分反射鏡(４)はガラス板に平行帯条に反射膜を形
成して反射部(42)を形成している

【００２１】図２示す如く、第１レンズアレー板(３)の
凸レンズ群に部分反射鏡(４)の反射部(42)に直交する方
向にＶ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚと符号を付し、反射部(42)に沿
う方向に１〜５の番号を付け足し、２レンズアレー板(3
a)にも同様にして、部分反射鏡(４)の反射部(42)に直交
する方向にｅ、ｄ、ｃ、ｂ、ａと符号を付し、反射部(4
2)に沿う方向に１〜５の番号を付け足すと、図４に示す
如く、合成レンズアレー板(５)の各凸レンズには、対応
する第１、第２レンズアレー板(３)(3a)の凸レンズ(31)
(31a)からの光が照射される。

【００２２】合成レンズアレー板(５)の前方に偏光変換
素子板(７)及び集光レンズ(83)が接近して配備され、集
光レンズ(83)の前方に矩形の光透過型液晶板(６)が設け
られる。集光レンズ(83)と光透過型液晶板(６)との間隔
は、集光レンズ(83)の焦点距離ｆ2に一致している。光
透過型液晶板(６)は、長手方向が、第１レンズアレー板
(３)、２レンズアレー板(3a)、合成レンズアレー板(５)
の各凸レンズの長手方向に沿っている。

【００２３】偏光変換素子板(７)は、合成レンズアレー
板(５)からの光の全てを、Ｓ波又はＰ波に変換する公知
のものであって、これは、光透過型液晶板(６)の照射面
が、液晶分子の配列方向に対向する偏光だけを通過させ
る性質を利用して、光透過型液晶板(６)を通過する偏光
をＰ波とすれば、偏光変換素子板(７)により、合成レン
ズアレー板(５)からの光の全てをＰ波に変換することに
より、集光効率を大幅に高めることができる。

【００２４】然して、第１光源(１)、第２光源(1a)の光
は、夫々第１レンズアレー板(３)、第２レンズアレー板
(3a)を透過し、第１のレンズアレー板(３)を透過した光
は、部分反射鏡(４)の透光部(41)を素通りして合成レン
ズアレー板(５)に達し、第２のレンズアレー板(3a)を透
過した光は、部分反射鏡(４)の反射部(42)に反射して合
成レンズアレー板(５)に達する。光源(１)を複数とする
ため、光源に入力の小さいランプを用いることができ
る。一般に入力の小さいランプは、入力の大きいランプ
よりも寿命が長いため、１つのランプに対する交換の頻
度が小さくなる。又、複数のランプを用いることによ
り、１つのランプが切れても、多少暗くなるが映写を続
行することができ、映写中断の不都合は解消される。

【００２５】更に、入力の小さいランプは、アーク長を
短くすることができるため集光効率を高めることができ
る又、入力の小さいランプは、発熱量も小さいので、冷
却ファンは小型のもので済み、運転音を低くできる。
又、第１レンズアレー板(３)を透過した光と、第２レン
ズアレー板(3a)を透過した光が、合成レンズアレー板
(５)の同一凸レンズ(51)には重なって照射しないため、
合成レンズアレー板(５)全体を斑なく照射できる。

【００２６】更に、第１光源(１)からの光は、夫々矩形
凸レンズの集合体である第１レンズアレー板(３)と合成
レンズアレー板(５)、或いは２レンズアレー板(3a)と合
成レンズアレー板(５)を透過するため、斯種レンズの組
み合わせてによる特有の効果により、照射面の中心に比
べて周辺部が暗くなる現象を解消することができる。即
ち、図６に示す照射装置に比べてレンズアレー板の数を
２枚減らしても同等の照明効果を得られることができ、
レンズアレー板のコスト、組立のコストを低減できる。

【００２７】図３は、２つの光源(１)(1a)を、両光源
(１)(1a)を同時又は任意に切れ替えて一灯のみ点灯させ
ることのできるランプ制御部(300)に連繋した実施例で
ある。ＡＣ電源コンセント(301)、主電源回路(302)をＯ
Ｎすると、ランプ制御回路(303)、タイマー(304)に通電
される。ランプ選択スイッチ(305)はノーマルスイッチ
とエコノミースイッチを具えている。ノーマルスイッチ
をＯＮすると、ランプ制御回路が駆動、リレー(306)(30
7)が動作し、ランプバラスト(308)、(309)に通電して２
つの光源(１)(１)が点灯する。ランプ選択スイッチ(30
5)のエコノミースイッチをＯＮすると、ランプ制御回路
(303)が駆動し、各光源のタイマー(304)によって光源別
に点灯時間が積算された点灯時間の少ない光源側のリレ
ー(306)又は(307)が動作し、ランプバラスト(308)又は
(309)の何れかに通電して、点灯積算時間の少ない方の
光源(１)を点灯させる。

【００２８】図５は、４枚の全反射ミラー(63)(64)(65)
(66)と２枚のダイクロイックミラー(903)(904)を組込ん
だ液晶プロジェクタの照明に実施した例である。装置本
体(900)の前方には、スクリーン(図示せず)が設けら
れ、装置本体(900)の前端部には、レンズ群からなる投
写レンズ(902)がスクリーンに対向して設けられてい
る。装置本体(900)の後端部には、図１と同様の照明装
置が設けられている。光源(１)(1a)から投写レンズ(90
2)に達するまでの光路上には、光路に対して４５゜傾い
た２枚のダイクロイックミラー(903)(904)、赤、緑、青
の光の３原色に対応した３つの液晶パネル(60)(61)(62)
及び４枚の全反射ミラー(63)(64)(65)(66)が、公知の如
く配備されている。

【００２９】ダイクロイックミラー(903)で赤色光のみ
が通過し、該通過光は全反射ミラー(64)で反射されて、
赤色光用の液晶パネル(60)を照射する。一方、ダイクロ
イックミラー(903)により反射された光束は、ダイクロ
イックミラー(904)により緑色光が反射され、該反射光
は緑色光用の液晶パネル(61)を照射する。又、ダイクロ
イックミラー(904)を通過した光束は、全反射ミラー(6
5)(66)により反射された後に、青色光用の液晶パネル(6
2)を照射する。赤色光用、緑色光用、青色光用の液晶パ
ネル(60)(61)(62)を通過した光束は、色合成プリズム(9
01)に入射し、該色合成プリズム(901)にて、赤、青、緑
の各光に対応した画像が合成され、投写レンズ(902)に
よりスクリーン(図示せず)に照射される。本発明は、上
記実施例の構成に限定されることはなく、特許請求の範
囲に記載の範囲で種々の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶プロジュクタに実施した照明装置の基本構
成の説明図である。

【図２】第１レンズアレー板、第２レンズアレー板、部
分反射鏡、合成レンズアレー板の配置を示す斜視図であ
る。

【図３】光源切換え制御回路のブロック図である。

【図４】第１、第２レンズアレー板の各凸レンズから、
合成レンズアレー板上の各凸レンズに照射される位置関
係を示す図である。

【図５】液晶プロジェクタの第１実施例の説明図であ
る。

【図６】出願人が以前提案した液晶プロジェクタの説明
図である。

【図７】同上のレンズ板の配置を示す斜視図である。

【符号の説明】

(１) 第１光源 (1a) 第２光源 (３) 第１レンズアレー板 (3a) 第２レンズアレー板 (４) 部分反射鏡 (５) 合成レンズアレー板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１レンズアレー板(３)を通過した第１
光源(１)の光と、第２レンズアレー板(3a)を通過した第
２光源(1a)の光が交わる様に、両レンズアレー板(３)(3
a)を所定の角度を存して配備し、２つのレンズアレー板
(３)(3a)を透過した光の交差位置近傍に両レンズアレー
板(３)(3a)に対して角度を存して部分反射鏡(４)を配備
し、該部分反射鏡(４)は、第１レンズアレー板(３)から
の光は素通りさせる透光部(41)と、第２レンズアレー板
(3a)の光を反射する反射部(42)を有しており、両レンズ
アレー板(３)(3a)を透過した光が部分反射鏡(４)を透過
し或いは反射して共通の合成レンズアレー板(５)を照射
する様に構成され、第１レンズアレー板(３)、２レンズ
アレー板(3a)及び合成レンズアレー板(５)は、夫々矩形
状の輪郭をした凸レンズ(31)(31)、(31a)(31a)、(51)(5
1)が縦横に夫々複数列配列して形成され、第１、第２の
両レンズアレー板(３)(3a)を透過した光は合成レンズア
レー板(５)の同一凸レンズ(51)に重ならない様に照射す
る照明装置。
【請求項２】部分反射鏡(４)は、透光部(41)と反射部
(42)を平行に交互に有しており、第１レンズアレー板
(３)の縦列数、第２レンズアレー板(3a)の縦列数及び合
成レンズアレー板(５)の縦列数は同数であり、合成レン
ズアレー板(５)の横列数は、第１レンズアレー板(３)の
横列数と、第２レンズアレー板(3a)の横列数を加えた列
数に一致している請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】長方形の光透過型液晶板(６)に対する照
明装置であって、第１、第２レンズアレー板(３)(3a)及
び合成レンズアレー板(５)の各凸レンズ(31)(31a)(51)
の長手方向は、光透過型液晶板(６)の長手方向に一致し
ている請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】部分反射鏡(４)はガラス板に平行帯条に
反射膜を形成して反射部(42)を形成している請求項１乃
至３の何れかに記載の照明装置。
【請求項５】合成レンズアレー板(５)の出射側又は入
射側に偏光変換素子板(７)を配備している請求項１乃至
４の何れかに記載の照明装置。
【請求項６】各光源(１)(1a)は、全ての光源の点灯と
任意の１つの光源のみを点灯させる切換機能を有する制
御部(300)に連繋されている請求項１乃至５の何れかに
記載の照明装置。
【請求項７】制御部(300)は、各光源(１)に対する点
灯時間積算機能を有しており、点灯時、点灯積算時間の
少ないランプを自動選択して点灯させることのできる請
求項６に記載の照明装置。