JPH11258566A

JPH11258566A - 液晶プロジェクタの光源装置

Info

Publication number: JPH11258566A
Application number: JP10058301A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Konuma; 順弘小沼; Tatsumi Hasebe; 辰巳長谷部; Masaharu Deguchi; 雅晴出口; Takashi Tsunoda; 隆史角田; Yutaka Matsuda; 裕松田; Futoshi Yamazaki; 太志山崎; Takuya Shiaki; 卓也仕明
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-10
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズの使用枚数を低減して、液晶パネルの
表示面が全体として均一に照明されるようにする。【解決手段】ランプリフレクタ２には、その中央部に
放電ランプ１が取り付けられ、窪み状の反射面３に楕円
反射面３ａ，３ｂ，……のアレイが設けられている。ま
た、この反射面３に対向したマルチレンズ５のレンズ面
５ａは、楕円反射面３ａ，３ｂ，……に一対一に対応す
る凸レンズ面７ａ，７ｂ，……のアレイが設けられ、そ
の反対側のレンズ面５ｂは全体として１つの凸レンズ面
をなしている。ここで、任意の楕円反射面３ａ，３ｂ，
……は、これと一対一に対応するマルチレンズ５の凸レ
ンズ面７ａ，７ｂ，……と放電ランプ１の発光体１ａと
を焦点とする楕円面の一部をなしている。楕円反射面３
ａ，３ｂ，……で分割された光束は夫々、マルチレンズ
５により、互いに重なって液晶パネル８を照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
に係り、特に、液晶パネルを照明（バックライト）する
光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルをその背面から照明する光源
装置としては、輝度が高く、しかも輝度ムラなく、液晶
パネル全体を照明する必要がある。このように液晶パネ
ル全体を均一に照明する光源装置としては、従来、２枚
のレンズアレイを用いたインテグレータと呼ばれる光源
装置が知られている（「JAPAN OPTICS'94 光学連合シ
ンポジウム'94」日本光学学会（応物学会）'94 9/22,23
pp.135−136）。

【０００３】図４はかかる従来のインテグレータの一例
を示す断面図であって、１は放電ランプ、２’はランプ
リフレクタ、３’は反射面、４はマルチレンズ、４ａ，
４ｂはレンズ面、５’はマルチレンズ、５ａ’，５ｂ’
はレンズ面、６ａ〜６ｆ，７ａ’〜７ｆ’は凸レンズ面
である。

【０００４】同図において、ランプリフレクタ２’の反
射面３’は窪んだ放物面もしくは楕円面をなしており、
その中央部に放電ランプ１が取り付けられている。この
ランプリフレクタ２’の反射面３’に対向として、２つ
のマルチレンズ４，５’が所定の間隔で設けられてい
る。

【０００５】これらマルチレンズ４，５’のうちランプ
リフレクタ２’側に配置されるマルチレンズ４は、ラン
プリフレクタ２’側のレンズ面４ａが平面であって、こ
れとは反対側のレンズ面４ｂは複数の凸レンズ面のアレ
イからなっている（ここでは、６個の凸レンズ面６ａ〜
６ｆを示している）。これら凸レンズ面６ａ〜６ｆは夫
々レンズ面４ａの対向する平面部分とともに１つの凸レ
ンズ素子を形成しており、従って、マルチレンズ４はか
かる凸レンズ素子のアレイからなっている。また、マル
チレンズ５’は、マルチレンズ４側のレンズ面５ａ’が
複数の凸レンズ面のアレイからなり（ここでは、６個の
凸レンズ面７ａ’〜７ｆ’を示している）、その反対側
のレンズ面５ｂ’が全体として１つの凸レンズ面をなし
ている。ここで、マルチレンズ４の凸レンズ素子夫々と
マルチレンズ５’のレンズ面５ａ’での凸レンズ面とが
一対一に対応している。

【０００６】かかる構成において、放電ランプ１から放
出される照明光はランプリフレクタ２’の反射面３’で
平行光に変換され、レンズ面４ａ側からマルチレンズ４
に入射される。このマルチレンズ４では、入射された平
行光が凸レンズ素子毎に分割され、各凸レンズ素子から
の光束は夫々マルチレンズ５’のレンズ面５ａ’側の対
応する凸レンズ面７ａ’，７ｂ’，……上に集光され
る。マルチレンズ５’では、レンズ面５ａ’の各凸レン
ズ面７ａ’，７ｂ’，……から入射した光束がその反対
側のレンズ面５ｂ’から出射されるが、このレンズ面５
ｂ’の凸レンズ面の作用により、出射される夫々の光束
は重なって図示しない同じ液晶パネルの表示面を照射す
る。

【０００７】例えば、マルチレンズ４の任意の凸レンズ
素子６ａからの光束は、マルチレンズ５’のレンズ面５
ａ’側の凸レンズ面７ａ’に集光してこのマルチレンズ
５’に入射し、そのレンズ面５ｂ’から出射するが、こ
のレンズ面５ｂ’の凸面の作用により、この出射光束は
図示しない液晶パネルの表示面全体を照射するように、
出射方向が設定される。同様にして、例えば、マルチレ
ンズ４の他の任意の凸レンズ素子６ｅからの光束は、マ
ルチレンズ５’のレンズ面５ａ’側の凸レンズ面７ｅ’
に集光してこのマルチレンズ５’に入射し、そのレンズ
面５ｂ’から出射するが、このレンズ面５ｂ’の凸面の
作用により、この出射光束は上記液晶パネルの表示面全
体を照射するように、出射方向が設定される。

【０００８】このようにして、マルチレンズ４で分割さ
れる光束はマルチレンズ５’によって夫々重なって同じ
液晶パネルの表示面に照射されるのであるが、かかる光
束は夫々放電ランプ１の光放出面を細かく分割した領域
の光束でもあり、夫々の光束での領域内では、全て光の
強度分布がほぼ均一であるから、これら光束が重なって
液晶パネルの表示面を照明することにより、この表示面
は均一な光強度で照明されることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
光源装置では、２枚のマルチレンズを使用しているため
に、これらマルチレンズ間で所定の間隔Ｌ’（図４）を
設定しなければならず、このことが液晶プロジェクタの
コンパクト化を進める上で障害となっており、また、２
枚のマルチレンズを使用することによってレンズ全体の
光透過率が低下することになるから、所望の明るさの表
示画面を得るためには、放電ランプの照度を高めなけれ
ばならず、従って、光源装置での消費電力が増加するこ
とになる。

【００１０】さらにまた、マルチレンズとしては、面形
状が複雑なガラスレンズが用いられる。このため、かか
るマルチレンズは非常に高価なものであり、しかも、２
枚用いられるものであるから、液晶プロジェクタとして
もコストが非常に高いものとなる。

【００１１】本発明の目的は、かかる問題を解消し、使
用するレンズ枚数を低減して照明効率を高め、コンパク
トで低コストの液晶プロジェクタの光源装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、発光源からの光を反射するリフレクタと
して、その反射面に複数の楕円反射面のアレイを設け、
該リフレクタで反射された発光源からの光を液晶パネル
の表示面に照射するマルチレンズとして、該楕円反射面
夫々に一対一に対応する複数の凸レンズ面のアレイを設
ける。

【００１３】かかる構成によると、発光体からの光はリ
フレクタの楕円反射面毎の光束に分割され、夫々の光束
がその光束を反射した楕円反射面に対応したマルチレン
ズの凸レンズ面に入射する。このマルチレンズに入射し
たこれら光束は互いに重なって液晶パネルの表示面全体
を照明する。この場合、各光束では、構成の範囲全体に
わたって光強度分布が均一であり、従って、液晶パネル
の表示面は全体として均一な強度で照明される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
より説明する。図１は本発明による液晶プロジェクタの
光源装置の一実施形態を示す断面図であって、１ａは放
電ランプ１の発光体、３ａ〜３ｆは楕円反射面、５はマ
ルチレンズ、５ａ，５ｂはレンズ面、８は液晶パネルで
あり、図４に対応する部分には同一符号を付けている。

【００１５】同図において、ランプリフレクタ２の窪み
状の反射面３は、複数の楕円反射面のアレイからなり、
ここでは、６個の楕円反射面３ａ〜３ｆを示している。
また、このランプリフレクタ２の反射面３に対向して１
つのマルチレンズ５が設けられており、このマルチレン
ズ５のランプリフレクタ２側のレンズ面５ａは、図４に
示したマルチレンズ５と同様、ランプリフレクタ２の楕
円反射面３ａ〜３ｆに一対一に対応して凸レンズ面７ａ
〜７ｆがアレイ状に配列されている。このマルチレンズ
５の反対側のレンズ面５ｂは全体として１つの凸レンズ
面をなしている。このように、このマルチレンズ５は図
４に示した従来の光源装置でのマルチレンズ５とほぼ同
様の構成をなすものである。

【００１６】ここで、ランプリフレクタ２の任意の楕円
反射面は、放電ランプ１の発光体１ａとこの楕円反射面
に対応するマルチレンズ５のレンズ面５ａでの凸レンズ
面上の位置とを２つの焦点とする楕円面の一部をなすも
のであって、この楕円面の一方の焦点である放電ランプ
１の発光体１ａから放出された光はランプリフレクタ２
の楕円反射面３ａ〜３ｆで夫々光束に分割されるが、任
意の楕円反射面で反射された光束は他方の焦点であるこ
の楕円反射面に対応するマルチレンズ５の凸レンズ面を
通る。例えば、楕円反射面３ａで反射された光束は、こ
の楕円反射面３ａに対応するマルチレンズ５の凸レンズ
面７ａを通る。

【００１７】このようにして、ランプリフレクタ２の楕
円反射面３ａ〜３ｆで反射された光束は夫々、マルチレ
ンズ５に対応する凸レンズ面７ａ〜７ｆから入射され、
このマルチレンズ５の他方のレンズ面５ｂから出射され
る。そして、このレンズ面５ｂの凸状面の作用により、
このレンズ面５ｂから出射される夫々の光束は、同じ液
晶パネル８の表示面に重なって照射される。

【００１８】図２は図１のランプリフレクタ２の反射面
３を平面状に展開して示す図であって、矩形状の枠９は
図１に示した楕円反射面の１つの範囲を示すものであ
る。なお、図１に示すランプリフレクタ２での反射面３
の形状は図２における分断線Ａ−Ａに沿うものであり、
また、図１に示した楕円反射面３ａ〜３ｆはこの分断線
Ａ−Ａに沿うものである。

【００１９】同図において、各楕円反射面３ａ，３ｂ，
……の枠９は、液晶プロジェクタの表示画面のアスペク
ト比（従って、図１に示す液晶パネル８の表示面のアス
ペクト比。例えば、４：３）に等しい横縦比を有してお
り、相互に隙間なく配列されている。また、ここでは、
夫々の枠９の横縦の寸法は等しいものとする。

【００２０】このような枠９で表わされるように配列さ
れた夫々の楕円反射面３ａ，３ｂ，……で反射された光
束が全て、図１でのマルチレンズ５により、液晶パネル
８の表示面よりもわずかに大きい横縦寸法の光束とな
り、それらが互いに重なってこの表示面全体を照射する
ように、ランプリフレクタ２での各楕円反射面３ａ，３
ｂ，……の位置や傾き、マルチレンズ５の構成やランプ
リフレクタ２からの距離Ｌなどが設定される。

【００２１】このようにして、ランプリフレクタ２の反
射面３を複数の楕円反射面３ａ，３ｂ，……のアレイか
らなるものとすることにより、レンズとしてはこのマル
チレンズ５を１枚使用するだけで分割された複数の光束
を重ねて液晶パネル８の表示面に照射させることがで
き、マルチレンズの使用枚数を低減してこの表示面を均
一に照明することができるようになる。このため、マル
チレンズの設置に要するスペースを、図４に示した従来
例に比べて、小さくすることができて、液晶プロジェク
タの光源装置のコンパクト化を図ることができるし、ま
た、液晶パネル８の照明光が通るレンズ枚数も少なくな
るので、レンズ全体の光透過率も、図４に示した従来例
に比べて、高くなり、その分放電ランプ１の発光強度も
低くできて放電ランプでの消費電力を低減させることが
できる。しかも、レンズの使用枚数が低減した分、装置
のコスト低減が可能となる。

【００２２】なお、以上説明した実施形態では、図２に
示したように、ランプリフレクタ２の反射面３を平面に
展開したときの各楕円反射面３ａ，３ｂ，……の輪郭、
即ち、枠９の横縦の寸法を等しいものとしたが、本発明
は、これに限るものではなく、例えば、図１において、
マルチレンズ５の各凸レンズ面８ａ，８ｂ，……での入
射する光束の図示する開口角θ（即ち、紙面に平行な方
向の開口角）が全て等しくなるようにしてもよい。この
場合には、ランプリフレクタ２での楕円反射面３ａ，３
ｂ，……の紙面に平行な方向（即ち、図２での分断線Ａ
−Ａに平行な方向）の長さはその方向での端部に位置す
る楕円反射面ほど長くなる。図３はこの場合のランプリ
フレクタ２の反射面３を平面状に展開して示す図であ
る。

【００２３】また、上記実施形態では、ランプリフレク
タ２の反射面３での楕円反射面３ａ，３ｂ，……の配列
順序とこれら夫々に対応する凸レンズ面７ａ，７ｂ，…
…のマルチレンズ５での配列順序とが同じとした（例え
ば、ｉ番目の楕円反射面がランプリフレクタ２の反射面
のアレイでｉ行，ｊ列に配列される楕円反射面に対応す
る凸レンズ面が、マルチレンズ５のレンズ面５ａのアレ
イ内で、同じくｉ行，ｊ列に配列される）ものである
が、本発明は、これに限るものではなく、ランプリフレ
クタ２の反射面３での楕円反射面３ａ，３ｂ，……の配
列順序とこれら夫々に対応する凸レンズ面７ａ，７ｂ，
……のマルチレンズ５での配列順序とが異なるものであ
ってもよい。例えば、図１において、ランプリフレクタ
２の反射面３での楕円反射面３ａがマルチレンズ５での
凸レンズ面７ｃに対応し、反射面３での楕円反射面３ｂ
がマルチレンズ５での凸レンズ面７ａに対応するという
ように、配列順序が異なるようにしてもよい。勿論、こ
の場合には、任意の楕円反射面は放電ランプ１の発光体
１ａとこの楕円反射面に対応するマルチレンズ５の凸レ
ンズ面を２つの焦点とする楕円面の一部をなしているこ
とはいうまでもない。

【００２４】また、上記実施形態では、マルチレンズ
は、リフレクタ側の面に楕円反射面夫々に一対一に対応
する複数の凸レンズ面のアレイを有し、リフレクタとは
反対側の面に全体として１つのレンズメンを有するもの
であるが、本発明は、これに限るものではなく、リフレ
クタとは反対側の面に楕円反射面に一対一に対応する複
数の凸レンズ面のアレイを有し、リフレクタ側の面に全
体として１つのレンズ面を有するものであってもよい。
また、上記１つのレンズ面は、凸レンズ面に限るもので
はなく、平面であってもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レンズの使用枚数を低減して、液晶パネルの表示面に均
一な照明を行なうことができるものであるから、装置の
コンパクト化，低コスト化を図ることができるととも
に、発光源の消費電力も低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶プロジェクタの光源装置の一
実施形態を示す断面図である。

【図２】図１におけるランプリフレクタの反射面を平面
状に展開したときの楕円反射面の配列例を示す図であ
る。

【図３】本発明による液晶プロジェクタの光源装置の他
の実施形態でのランプリフレクタの反射面を平面状に展
開したときの楕円反射面の配列例を示す図である。

【図４】従来の液晶プロジェクタの光源装置の一例を示
す断面図である。

【符号の説明】

１放電ランプ２ランプリフレクタ３反射面３ａ〜３ｆ楕円反射面５マルチレンズ５ａ，５ｂレンズ面７ａ〜７ｆ凸レンズ面８液晶パネル９楕円反射面の枠

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者出口雅晴神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者角田隆史神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者松田裕神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者山崎太志神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内 (72)発明者仕明卓也神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像情報メディア事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光源からの光をリフレクタの反射面で
反射し、その反射光を１枚のマルチレンズを介して液晶
パネルの照明光とする液晶プロジェクタの光源装置であ
って、該リフレクタの反射面は複数の楕円反射面のアレイから
なり、該マルチレンズは、該楕円反射面夫々に一対一に対応す
る複数の凸レンズ面のアレイを有し、該発光体からの光が該リフレクタの該楕円反射面毎の光
束に分割され、夫々の光束が対応する凸レンズ面に入射
して該マルチレンズを通過することにより、互いに重な
って該液晶パネルの表示面全体を照明するように構成し
たことを特徴とする液晶プロジェクタの光源装置。
【請求項２】請求項１において、前記楕円反射面は、これに対応する前記マルチレンズで
の凸レンズ面上の１点と前記発光源の発光体を焦点とす
る楕円面の一部であることを特徴とする液晶プロジェク
タの光源装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記楕円反射面は、これら相互間で隙間がないように、
配列されていることを特徴とする液晶プロジェクタの光
源装置。