JPH116979A

JPH116979A - 照明装置

Info

Publication number: JPH116979A
Application number: JP9158277A
Authority: JP
Inventors: Eimei Miyashita; 栄明宮下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-12
Anticipated expiration: 2017-06-16
Also published as: JP3322608B2

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シリンドリカルレンズ３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3a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３、3a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３、3aを透過した光の交差位置近傍
に両レンズに対して角度を存在して部分反射鏡４を配備
し、該部分反射鏡４は、一方のシリンドリカルレンズか
らの光は素通りさせる透光部41と、他方のシリンドリカ
ルレンズの光を反射する反射部42を平行に交互に有して
おり、両シリンドリカルレンズ３、3aを透過した光が共
通の合成シリンドリカルレンズ５を照射する。

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。更
に、映写中にランプが切れた場合、ランプ交換のため映
写を中断せざるを得ない。本発明は、複数個のランプを
用いることにより、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。

【０００３】

【課題を解決する手段】本発明の照射装置は、第１シリ
ンドリカルレンズ(３)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(3a)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(３)(3a)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(３)(3a)を透過した光の交差位置近傍に両レンズに対
して角度を存在して部分反射鏡(４)を配備し、該部分反
射鏡(４)は、一方のシリンドリカルレンズからの光は素
通りさせる透光部(41)と、他方のシリンドリカルレンズ
の光を反射する反射板(42)を平行に交互に有しており、
両シリンドリカルレンズ(３)(3a)を透過した光が共通の
合成シリンドリカルレンズ(５)を照射する。

【０００４】

【作用及び効果】第１光源(１)、第２光源(1a)の光は、
夫々第１シリンドリカルレンズ(３)、第２シリンドリカ
ルレンズ(3a)を透過し、一方のシリンドリカルレンズを
透過した光は、部分反射鏡(４)の透光部(41)を素通りし
て合成シリンドリカルレンズ(５)に達し、他方のシリン
ドリカルレンズを透過した光は部分反射鏡(４)の反射部
(42)に反射して合成シリンドリカルレンズ(５)に達す
る。上記の如く、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。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。

【０００５】

【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シリンドリカルレ
ンズ(３)、第２シリンドリカルレンズ(3a)が位置してい
る。シリンドリカルレンズは公知の如く、円筒表面の凸
条レンズを平行に配列したものであって、実施例で第１
シリンドリカルレンズ(３)及び第２シリンドリカルレン
ズ(3a)は夫々５つの凸条レンズ(31)(31a)を有してい
る。第１シリンドリカルレンズ(３)に対向して合成シリ
ンドリカルレンズ(５)が第１シリンドリカルレンズ(３)
に対して平行に配備される。合成シリンドリカルレンズ
(５)は、１０個の円筒状凸条レンズ(51)を有しており、
これは、第１シリンドリカルレンズ(３)と第２シリンド
リカルレンズ(3a)の夫々凸条レンズ(31)(31a)を加えた
数に一致する。

【０００６】第１シリンドリカルレンズ(３)と合成シリ
ンドリカルレンズ(５)間の距離は、第１シリンドリカル
レンズ(３)の焦点距離ｆ1と合成シリンドリカルレンズ
(５)の焦点距離ｆ2を加えた長さに等しい。第１シリン
ドリカルレンズ(３)、第２シリンドリカルレンズ(3a)及
び合成シリンドリカルレンズ(５)は、各凸条レンズ(31)
(31a)(51)の凸条方向が平行となる様に配備され、且つ
合成シリンドリカルレンズ(５)は、第１シリンドリカル
レンズ(３)の各凸条レンズ(31)からの光が、合成シリン
ドリカルレンズ(５)の凸条レンズ群に対して、凸条レン
ズ(51)の１個おきに当る位置にある。

【０００７】第１シリンドリカルレンズ(３)と合成シリ
ンドリカルレンズ(５)との間に、第１、第２シリンドリ
カルレンズ(３)(3a)及び合成シリンドリカルレンズ(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シリンドリカルレンズ
(３)を透過した第１光源(１)の光を素通りさせる４つの
帯状透光部(41)と、第２シリンドリカルレンズ(3a)を透
過した第２光源(1a)の光を合成シリンドリカルレンズ
(５)側へ反射させる５つの帯状反射部(42)とを交互に有
し、透光部(41)と反射部(42)の長手方向は、各シリンド
リカルレンズ(３)(3a)(５)の凸条レンズ(31)(31a)(51)
の凸条方向と平行である。

【０００８】図１において、部分反射鏡(４)は、第１シ
リンドリカルレンズ(３)の最も上部の凸条レンズ(31)を
透過した光が部分反射鏡(４)の外側を通過し、他の４つ
の凸レンズを透過した光が部分反射鏡(４)の４つの透光
部(41)を通過する様に、且つ各反射部(42)が第２シリン
ドリカルレンズ(3a)の夫々対応する１つの凸条レンズ(3
1a)からの光を反射する様に位置決めされている。部分
反射鏡(４)の各反射部(42)の幅は、対応する凸条レンズ
(31a)との距離、即ち、該凸条レンズ(31a)を透過した光
の収束、拡散に応じて異なり、対応する凸条レンズ(31
a)からの光を全て合成シリンドリカルレンズ(５)の、前
記第１光源(１)の光が照射しなかった部分に当たる様に
決められている。

【０００９】然して、第１光源(１)からの光は、第１シ
リンドリカルレンズ(３)を透過し、部分反射鏡(４)の透
光部(41)を素通りして、合成シリンドリカルレンズ(５)
の１つおきの凸条レンズ(51)を照す。第２光源(1a)から
の光は、第２シリンドリカルレンズ(3a)を透過し、部分
反射鏡(４)の反射部(42)に反射して合成シリンドリカル
レンズ(５)の前記第１光源(１)の光が当らなかった部分
を照す。合成シリンドリカルレンズ(５)からは、第１光
源(１)の光と第２光源(1a)の光が合成されて出射され
る。

【００１０】上記の如く、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。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。
近時、１００Ｗのショートアークランプと偏光変換素子
板を組合せた液晶投写装置が商品化されて６.５％ルー
メン／Ｗ(6.5ANSl Lumens/W)の高効率と４０００時間以
上のランプの長寿命が実現されている。本発明にこの１
００Ｗのショートアークランプと偏光変換素子板の組合
せを採用することにより、１３００ＡＮＳＩ(6.5%ルーメン/
W、6.5ANSI Lumens/W)の高輝度液晶投写装置を実現でき
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、複数のランプを用いているため、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
写中断不都合は解消される。

【００１１】図３は、透明ガラス板にて形成した部分反
射鏡(４)を示しており、透光部(41)は無加工とし、反射
部(42)はＡlの蒸着等により反射層を形成している。

【００１２】図４は、２つの光源(１)(１)を、両光源
(１)(１)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。

【００１３】図５は、横長の液晶板(６)に対する照射装
置であって、合成シリンドリカルレンズ(５)の凸条レン
ズ(51)の凸条方向が、液晶板(６)の長手方向に沿ってい
る実施例である。第１シリンドリカルレンズ(３)、第２
シリンドリカルレンズ(3a)の凸条レンズ(31)(31a)の突
条方向は、勿論合成シリンドリカルレンズ(５)の凸条レ
ンズ(51)の凸条方向に一致している。図５の場合、合成
シリンドリカルレンズ(５)の出射側に、偏光板(図示せ
ず)を配備して液晶板(６)を照射する場合に有効であ
る。

【００１４】図６は、図１と同様の照明装置とインテグ
レータ照明ユニットを組合せて液晶板(６)を照明する例
を示している。図１同様の照明装置の合成シリンドリカ
ルレンズ(５)の射出側に、第１、第２レンズアレイ体(8
1)(82)及び集光レンズ(83)とによって構成される公知の
インテグレータ照明ユニット(８)を設けている。両レン
ズアレイ体(81)(82)は透明ガラス又は透明樹脂にて形成
され、図７に示す如く、例えば横に１０列、縦に１０
列、計１００個の凸面レンズ(81a)(82a)を、合成シリン
ドリカルレンズ(５)の平坦面に平行な面内に配列して形
成されている。

【００１５】両レンズアレイ体(81)(82)は、合成シリン
ドリカルレンズ(５)から第１レンズアレイ体(81)の凸面
レンズ(81a)に入射した光が、第２レンズアレイ体(82)
の凸面レンズ(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)の各凸面レンズ(81a)からの出射
光は、第２レンズアレイ体(82)の凸面レンズ群の内、対
向する凸面レンズ(82a)にのみ入射し、第２レンズアレ
イ体(82)の各凸面レンズ(82a)からは液晶板(６)上の共
通範囲に照射する。図６の実施例において、図８に示す
如く、インテグレータ照明ユニット(８)の第１レンズア
レイ体(81)と合成シリンドリカルレンズ(５)を一体成形
することもできる。

【００１６】図９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６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)、Ｒ、Ｇ、Ｂ
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。

【００１７】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。

【００１８】図１０は、図９において、第２光源(1a)の
光を全反射ミラー(11)に反射させてから第２シリンドリ
カルレンズ(3a)を透過させる実施例である。

【００１９】図１１は、図９において、３つの光源(１)
(1a)(1b)を用いた実施例である。第１光源(１)、第２光
源(1a)、第１シリンドリカルレンズ(３)、第２シリンド
リカルレンズ(3a)、部分反射鏡(４)、合成シリンドリカ
ルレンズ(５)からなる図１と同様の照明装置(200)に、
第３光源(１)、第２部分反射鏡(4a)、第２合成シリンド
リカルレンズ(5a)を付設したものである。照明装置(20
0)の合成シリンドリカルレンズ(５)の出射側に第３シリ
ンドリカルレンズ(3b)が配備され、該第３シリンドリカ
ルレンズ(3b)と直交して第４シリンドリカルレンズ(3c)
が配備される。第４シリンドリカルレンズ(3c)の入射側
に第３光源(1b)が配備される。

【００２０】第３シリンドリカルレンズ(3b)と第４シリ
ンドリカルレンズ(3c)との間に、第３シリンドリカルレ
ンズ(3b)を透過した第１光源(１)及び第２光源(1a)の光
は反射し、第４シリンドリカルレンズ(3c)を透過した第
３光源(1b)の光は素通りさせる第２部分反射鏡(4a)が照
明装置(200)の部分反射鏡(４)と平行に配備される。第
２部分反射鏡(4a)を挟んで第４シリンドリカルレンズ(3
c)と平行に第２合成シリンドリカルレンズ(5a)が配備さ
れる。照明装置(200)と第３光源(1b)の光は、第２合成
シリンドリカルレンズ(5a)、インテグレータ照明ユニッ
ト(８)を透過して前述の光路を辿る。

【００２１】図１２は、図９において、図１の２光源
(１)(1a)(1b)の照明装置と図１１の３光源(１)(1a)(1b)
の照明装置の光を合成して、照明するものであって、図
面を以て説明は省略する。

【００２２】図１３は、４枚のダイクロイックミラー(9
03)(904)(905)(906)と３枚の全反射ミラー(63)(64)(65)
を組込んだ投写装置である。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
下部には、図６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(902)に達するまでの光路上
には、光路に対して４５゜傾いて４枚のダイクロイック
ミラー(903)(904)(905)(906)と、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色に
対応した３つの表示パネル(60)(61)(62)と、３枚の全反
射ミラー(63)(64)(65)が公知の如く配備されている。

【００２３】ダイクロイックミラー(903)で赤色光のみ
が通過して全反射ミラー(64)で赤色光用の表示パネル(6
0)を照射する。一方、ダイクロイックミラー(903)で反
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表示パネル(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、青色光用の表示パネル(62)を照射した後に、
全反射ミラー(65)により反射されて、ダイクロイックミ
ラー(906)に達する。赤色光用と緑色光用の表示パネル
(60)(61)を通過した光束は、ダイクロイックミラー(90
5)により合成され、ダイクロイックミラー(906)に入射
する。ダイクロイックミラー(906)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
りスクリーンに照射される。

【００２４】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

【図１】光源１、第１シリンドリカルレンズ、部分反射
鏡、合成シリンドリカルレンズの基本配置の説明図であ
る。

【図２】第１シリンドリカルレンズ、第２シリンドリカ
ルレンズ、部分反射鏡、合成シリンドリカルレンズの配
置を示す斜視図である。

【図３】部分反射鏡の正面図である。

【図４】光源切換え制御回路のブロック図である。

【図５】合成シリンドリカルレンズの向きを液晶板に揃
えた状態の斜面図である。

【図６】インテグレータ照明ユニットを付設した照明装
置の説明図である。

【図７】第１、第２レンズアレー体の斜面図である。

【図８】一体成形した合成シリンドリカルレンズと第レ
ンズアレー体の斜面図である。

【図９】液晶プロジェクタの第１実施例の説明図であ
る。

【図１０】液晶プロジェクタの第２実施例の説明図であ
る。

【図１１】液晶プロジェクタの第３実施例の説明図であ
る。

【図１２】液晶プロジェクタの第４実施例の説明図であ
る。

【図１３】液晶プロジェクタの第５実施例の説明図であ
る。

【符号の説明】

(１) 第１光源 (1a) 第２光源 (３) 第１シリンドリカルレンズ (3a) 第２シリンドリカルレンズ (４) 部分反射鏡 (５) 合成シリンドリカルレンズ (８) インテグレータ照明ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０２Ｆ 1/1335 ５３０Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｖ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１シリンドリカルレンズ(３)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(3a)
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(３)(3a)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(３)(3a)を透過した光の交差
位置近傍に両レンズに対して角度を存在して部分反射鏡
(４)を配備し、該部分反射鏡(４)は、一方のシリンドリ
カルレンズからの光は素通りさせる透光部(41)と、他方
のシリンドリカルレンズの光を反射する反射部(42)を平
行に交互に有しており、両シリンドリカルレンズ(３)(3
a)を透過した光が共通の合成シリンドリカルレンズ(５)
を照射する照明装置。
【請求項２】長方形の液晶板の照明装置であって、第
１、第２シリンドリカルレンズ(３)(3a)の凸条レンズ(3
1)(31a)の凸条方向は、液晶板の長手方向に一致してい
る請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】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又
は２に記載の照明装置。
【請求項４】合成シリンドリカルレンズ(５)の出射側に
インテグレータ照明ユニット(６)を具えている請求項１
乃至３の何れかに記載の照明装置。