KR100800936B1 - 조명 장치 및 이것을 구비한 프로젝터 - Google Patents

조명 장치 및 이것을 구비한 프로젝터 Download PDF

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Abstract

본 발명의 조명 장치는 제 1 초점 및 제 2 초점을 갖는 타원면 리플렉터와, 발광관과, 평행화 렌즈와, 평행화 렌즈로부터의 조명 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하기 위한 복수의 소 렌즈(122)를 갖는 제 1 렌즈 어레이(120)와, 제 1 렌즈 어레이(120)의 복수의 소 렌즈(122)에 대응하는 복수의 소 렌즈를 갖는 제 2 렌즈 어레이와, 제 2 렌즈 어레이로부터의 각 부분 광속을 피조명 영역에서 중첩시키기 위한 중첩 렌즈를 갖는 조명 장치에 있어서, 제 1 렌즈 어레이(120)의 광 입사면은 제 2 초점보다 타원면 리플렉터 쪽의 위치이고, 광 입사면 상에서 평행화 렌즈로부터의 조명 광속의 광량이 전체에 걸쳐 분포하는 것과 같은 위치에 있는 것을 특징으로 한다.
이 때문에, 피조명 영역인 전기 광학 변조 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 제조 비용이 저렴화를 도모할 수 있다.

Description

조명 장치 및 이것을 구비한 프로젝터{ILLUMINATOR AND PROJECTOR COMPRISING IT}
본 발명은 조명 장치 및 이것을 구비한 프로젝터에 관한 것이다.
일반적으로, 프로젝터는 조명광을 사출하는 조명 장치와, 이 조명 장치로부터의 조명광을 화상 신호에 따라 변조하는 전기 광학 변조 장치와, 이 전기 광학 변조 장치에 의해 변조된 광을 투사 화상으로서 스크린 등의 투사면 상에 투사하는 투사 광학계를 구비하고 있다.
이러한 프로젝터에 있어서는, 투사 표시된 화상의 휘도 분포는 대략 균일한 것이 바람직하다. 이 때문에, 조명 장치로서는, 화상이 형성되는 조명 영역을 대략 균일한 광 강도 분포로 조사할 수 있는, 이른바 인터그레이터 광학계로 이루어지는 조명 장치가 이용된다(예컨대, 일본 공개 특허 공보 제2002-55208호(도 1 내지 도 3) 참조).
도 13은 종래의 조명 장치를 나타내는 도면이다. 도 14는 종래의 조명 장치에서의 인터그레이터 광학계를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 도 14(a)는 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 사시도이며, 도 14(b)는 제 1 렌즈 어레이의 정면도이며, 도 14(c)는 피조명 영역인 전기 광학 변조 장치로서의 액정 장치의 화상 형성 영역을 나타내는 도면이다. 도 15는 종래의 조명 장치에 있어서의 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면 상에서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이다.
종래의 조명 장치(900)는, 도 13에 나타내는 바와 같이, 광원 장치(910) 및 인터그레이터 광학계(960)를 구비하고 있다.
광원 장치(910)는 발광관(912), 타원면 리플렉터(914) 및 평행화 렌즈(916)를 갖고 있다. 그리고, 발광관(912)으로부터 방사된 광을 타원면 리플렉터(914)에서 반사하여 피조명 영역 쪽으로 사출하고, 이 타원면 리플렉터(914)로부터의 광을 평행화 렌즈(916)에서 대략 평행한 조명 광속으로 변환하여 사출하도록 구성되어 있다.
인터그레이터 광학계(960)는 복수의 소 렌즈(922)를 갖는 제 1 렌즈 어레이(920), 복수의 소 렌즈(932)를 갖는 제 2 렌즈 어레이(930), 편광 변환 소자(940) 및 중첩 렌즈(950)를 갖고 있다. 그리고, 제 1 렌즈 어레이(920)는 광원 장치(910)로부터의 조명 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하고, 이들 복수의 부분 광속을 제 2 렌즈 어레이(930) 및 중첩 렌즈(950)에 의해 액정 장치의 화상 형성 영역 LA 상에 중첩하도록 구성되어 있다. 또, 액정 장치의 화상 형성 영역 LA의 종횡 치수비는, 도 14(c)에 나타내는 바와 같이, 세로 치수(Dy):가로 치수(Dx)= 3:4로 하는 비율로 설정되어 있다.
이 조명 장치(900)에 의하면, 광원 장치(910)로부터 사출된 조명 광속의 광 강도 분포가 불균일한 경우더라도, 액정 장치의 화상 형성 영역 LA 상에서는 대략 균일한 광 강도 분포를 갖는 조명 광속을 실현하는 것이 가능해진다.
그런데, 이러한 조명 장치에 있어서는, 발광관으로부터 방사된 광이 발광관 자신에 의해 차단되는 것 등의 이유에 의해, 도 15에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면 중앙부에서 광 강도가 극단적으로 작은 영역(이하, 그림자의 영역이라고 함) S가 존재한다. 이 때문에, 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서 대략 균일한 광 강도 분포를 갖는 조명 광속을 실현하기 위해서는, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 소 렌즈의 개수를 어느 정도 많게 하는 것이 바람직하다. 또한, 프로젝터에 있어서의 광 이용 효율의 향상이나 미광(迷光) 레벨의 저감을 도모하기 위해서는, 제 1 렌즈 어레이의 소 렌즈의 렌즈 형상이 액정 장치의 화상 형성 영역과 서로 유사한 것이 바람직하고, 제 1 렌즈 어레이의 형상은 정방형 형상인 것이 바람직하다.
그래서, 종래의 조명 장치(900)에 있어서는, 도 14에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(920)는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 8행과 6열로 하는 매트릭스 형상으로 배열된 48개의 소 렌즈(922)를 갖는 것으로 하고 있다. 또한, 소 렌즈(922)의 종횡 치수비를, 세로 치수(dA):가로 치수(dB)=3:4로 하는 비율로 설정하고 있고, 제 1 렌즈 어레이(920)의 형상을 정방형 형상으로 하고 있다.
그러나, 종래의 조명 장치(900)에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(920)에 있어서의 소 렌즈(922)의 개수가 48개로 상당히 많기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(920)의 전체 표면적에 대하여 각각의 소 렌즈(922)가 점유하는 표면적이 작아지고 있다. 그 결과, 렌즈 밀도가 높게 되기 때문에, 제 1 렌즈 어레이의 제조 가공이 번잡하게 되어, 제조 비용이 높아진다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 피조명 영역인 전기 광학 변조 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있는 조명 장치 및 이것을 구비한 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 조명 장치는 제 1 초점 및 제 2 초점을 갖는 타원면 리플렉터와, 상기 제 1 초점 근방에 발광부를 갖는 발광관과, 상기 타원면 리플렉터로부터의 광을 대략 평행한 조명 광속으로 변환하는 평행화 렌즈와, 상기 평행화 렌즈로부터의 조명 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하기 위한 복수의 소 렌즈를 갖는 제 1 렌즈 어레이와, 상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈에 대응하는 복수의 소 렌즈를 갖는 제 2 렌즈 어레이와, 상기 제 2 렌즈 어레이로부터의 각 부분 광속을 피조명 영역에서 중첩시키기 위한 중첩 렌즈를 갖는 조명 장치에 있어서, 상기 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면은 상기 제 2 초점보다 타원면 리플렉터 쪽의 위치이고, 상기 광 입사면 상에서 상기 평행화 렌즈로부터의 조명 광속의 광량이 전체에 걸쳐 분포하는 위치에 있는 것을 특징으로 한다.
이 때문에, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면은 광 입사면 상에서 평행화 렌즈로부터의 조명 광속의 광량이 전체에 걸쳐 분포하는 위치에 배치되어 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일한 것으로 할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 조명 장치를 프로젝터에 이용한 경우에는, 피조명 영역인 전기 광학 변조 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일하게 할 수 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 소 렌즈의 개수를 삭감하여 렌즈 밀도를 상대적으로 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있게 된다.
그 결과, 본 발명의 조명 장치는 피조명 영역인 전기 광학 변조 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 제조 비용이 저렴화를 도모할 수 있는 조명 장치로 된다.
본 발명의 조명 장치에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면 중앙부에서 그림자 영역이 존재하지 않는 위치에 제 1 렌즈 어레이를 배치하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면 상에서 평행화 렌즈로부터의 조명 광속의 전량이 전체에 걸쳐 분포하게 된다.
본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 6행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한, 행렬의 각 행·각 열에 대응하는 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 소 렌즈의 개수를 24개로 할 수 있어, 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 6행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한, 행렬의 제 1 행·제 1 열, 제 1 행·제 4 열, 제 6 행·제 1 열 및 제 6 행·제 4 열에 대응하는 위치를 제외하는 행렬 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성하는 것에 의해, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 소 렌즈의 개수를 20개로 할 수 있어, 렌즈 수를 더욱 감소시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 상기 복수의 소 렌즈의 종횡 치수비는 세로 치수: 가로 치수=3:4로 하는 비율로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 화상 형성 영역의 종횡 치수비가 세로 치수:가로 치수=3:4로 하는 비율로 설정된 전기 광학 변조 장치를 조명하는 경우에, 광 이용 효율의 향상이나 미광 레벨의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 평행화 렌즈의 유효 직경은 상기 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수와 대략 동일한 치수로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 평행화 렌즈의 유효 직경은 상기 제 1 렌즈 어레이의 최대 가로 치수와 대략 동일한 치수로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 평행화 렌즈의 유효 직경을 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수와 대략 동일한 치수로 설정한 경우에는, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일한 것으로 할 수 있다. 또한, 평행화 렌즈의 유효 직경을 제 1 렌즈 어레이의 최대 가로 치수와 대략 동일한 치수로 설정한 경우에는, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 상기 복수의 소 렌즈의 종횡 치수비는 세로 치수:가로 치수=2:3으로 하는 비율로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 평행화 렌즈의 유효 직경은 상기 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수와 대략 동일한 치수로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이의 형상을 정방형 형상으로 할 수 있다. 또한, 평행화 렌즈의 유효 직경이, 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수와 대략 동일한 치수로 설정되어 있기 때문에, 평행화 렌즈로부터의 조명 광속을 제 1 렌즈 어레이의 내접원으로 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포 특성의 저하를 억제할 수 있어, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 광 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 피조명 영역에서의 조명 광속의 단면의 종횡 치수비를 세로 치수:가로 치수=3:4의 비율로 하기 위해, 상기 제 1 렌즈 어레이로부터의 조명 광속의 종횡 치수비를 보정하는 광학 요소를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이로부터 사출되는 조명 광속의 종횡 치수비가, 상기 광학 요소의 기능에 의해, 피조명 영역인 전기 광학 변조 장치의 화상 형성 영역 상에서는 세로 치수:가로 치수=3:4로 하는 비율로 보정된다. 이 때문에, 프로젝터에 있어서의 광 이용 효율의 향상이나 미광 레벨의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 7행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한, 행렬의 각 행·각 열에 대응하는 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 소 렌즈의 개수를 28개로 할 수 있어, 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 7행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한, 행렬의 제 1 행·제 1 열, 제 1 행·제 4 열, 제 7 행·제 1 열 및 제 7 행·제 4 열에 대응하는 위치를 제외하는 행렬 위치에 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 소 렌즈의 개수를 2네 개로 할 수 있고, 또한 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈의 종횡 치수비는 세로 치수:가로 치수=9:16로 하는 비율로 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 화상 형성 영역의 종횡 치수비가 세로 치수:가로 치수=9:16으로 하는 비율로 설정된 와이드비전용 전기 광학 변조 장치를 조명하는 경우에, 프로젝터에 있어서의 광 이용 효율의 향상이나 미광 레벨의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 2 렌즈 어레이에 있어서의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수의 각각은 상기 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수의 각각 보다 크게 설정되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 2 렌즈 어레이에 있어서의 각 소 렌즈의 크기를 어느 정도 크게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 각 소 렌즈가 형성하는 아크 이미지를 제 2 렌즈 어레이에 있어서의 각 소 렌즈 내로 수렴시키는 것이 용이해지기 때문에, 광 이용 효율의 향상을 도모하는 것이 용이해진다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이 및 상기 제 2 렌즈 어레이는 일체 성형되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이로부터 사출되는 조명 광속이 공기층을 통과하는 일 없이 제 2 렌즈 어레이로 입사하게 되기 때문에, 제 1 렌즈 어레이의 광 사출면 또는 제 2 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광의 반사 등이 발생하지 않게 된다. 이 때문에, 그와 같은 바람직하지 않은 반사 등에 의한 광량의 손실을 억제할 수 있게 된다. 또한, 조명 장치의 조립 시에, 제 1 렌즈 어레이와 제 2 렌즈 어레이의 위치 정렬을 할 필요가 없어지고, 또한 조명 장치의 조립 후에 있어서는 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 위치 정밀도가 열화하는 것을 억제할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 제 1 렌즈 어레이와 상기 제 2 렌즈 어레이 사이에, 상기 제 1 렌즈 어레이로부터의 광을 상기 제 2 렌즈 어레이로 안내하기 위한 투광부를 더 갖고, 상기 제 1 렌즈 어레이 및 상기 제 2 렌즈 어레이는 상기 투광부을 통해 접합되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이로부터 사출되는 조명 광속이 공기층을 통과하는 일 없이 제 2 렌즈 어레이로 입사하게 되기 때문에, 제 1 렌즈 어레이의 광 사출면 또는 제 2 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광의 반사 등을 억제하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 그와 같은 바람직하지 않은 반사 등에 의한 광량의 손실을 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 조명 장치의 조립 시에, 미리 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이를 위치 정렬한 후에 투광부와 접합해 두는 것에 의해, 이 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이를 갖는 렌즈 어레이 유닛과 다른 광학 부품과의 위치를 조정하는 것만으로도 충분하기 되기 때문에, 조명 장치에서의 각 광학 부품의 위치 정렬을 용이하게 실행할 수 있게 된다.
이 외에, 본 발명의 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이를 갖는 렌즈 어레이 유닛은 상기한 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이가 일체 성형되어 이루어지는 경우와는 달리, 각각 별도의 부재로서 성형하고, 그 후에 접착제 등을 이용하여 이들을 접합함으로써 제조할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이가 일체 성형되어 이루어지는 경우와 비교하여, 제조가 용이하다고 하는 효과도 있다.
상기한 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 투광부는 상기 제 1 렌즈 어레이 및 상기 제 2 렌즈 어레이와 거의 같은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다.
그 위에, 제 1 렌즈 어레이와 투광부 및 투광부와 제 2 렌즈 어레이를 각각 접합하기 위한 접착제도 상기 제 1 렌즈 어레이, 상기 제 2 렌즈 어레이와 거의 같은 굴절율을 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 각각과 투광부와의 계면에 있어서의 광의 반사 등을 더욱 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 그와 같은 바람직하지 않은 반사 등에 의한 광량의 손실을 보다 한층 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 상기한 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 투광부는 상기 제 1 렌즈 어레이 및 상기 제 2 렌즈 어레이와 거의 같은 선 팽창 계수를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 프로젝터의 사용에 의한 온도 변화에 따르는 열 응력의 발생을 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이와 투광부의 접합 부분에서의 손상을 억제할 수 있게 된다.
이들로부터, 상기한 본 발명의 조명 장치에 있어서는, 상기 투광부는 상기 제 1 렌즈 어레이 및 상기 제 2 렌즈 어레이와 동일한 기재로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본 발명의 조명 장치에 있어서, 상기 발광관의 피조명 영역 쪽에 배치되고, 상기 발광부로부터 피조명 영역 쪽으로 방사되는 광을 상기 타원면 리플렉터로 반사하는 반사 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써, 발광관으로부터 피조명 영역 쪽으로 방사되는 광이 타원면 리플렉터로 반사되기 때문에, 발광관의 피조명 영역 측단부까지 덮는 크기로 타원면 리플렉터의 크기를 설정하는 것을 필요로 하지 않아, 타원면 리플렉터의 소형화를 도모할 수 있고, 결과적으로 조명 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또, 타원면 리플렉터의 소형화를 도모할 수 있는 것에 의해, 타원면 리플렉터로부터 타원면 리플렉터의 제 2 초점에 향하여 수렴하는 빔의 수렴각이나 빔 스폿의 직경을 작게 할 수 있으므로, 평행화 렌즈를 비롯하여 후단의 각 광학 요소를 더 작게 할 수 있어, 조명 장치의 소형화를 한층 더 도모할 수 있다.
본 발명의 프로젝터는 본 발명의 조명 장치와, 상기 조명 장치로부터의 조명 광속을 화상 정보에 따라 변조하는 전기 광학 변조 장치와, 상기 전기 광학 변조 장치로부터의 변조광을 투사하는 투사 광학계를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 때문에, 본 발명의 프로젝터는 전기 광학 변조 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에서의 제조 가공의 간소화 및 제조 비용이 저렴화를 도모할 수 있는 우수한 조명 장치를 구비하고 있기 때문에, 낮은 가격으로 고화질의 프로젝터로 된다.
도 1은 실시예 1에 따른 프로젝터의 광학계를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 2는 실시예 1에 따른 조명 장치를 설명하기 위해서 나타내는 도면,
도 3은 실시예 1에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 4는 실시예 1에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 5는 실시예 1에 따른 조명 장치의 주요부에서의 광속의 궤적을 모식적으로 나타내는 도면,
도 6은 실시예 2에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 7은 실시예 3에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도 면,
도 8은 실시예 4에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 9는 실시예 5에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 10은 실시예 6에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 11은 실시예 7에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 12는 실시예 8에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 13은 종래의 조명 장치를 나타내는 도면,
도 14는 종래의 조명 장치에 있어서의 인터그레이터 광학계를 설명하기 위해 나타내는 도면,
도 15는 종래의 조명 장치에 있어서의 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면 상에서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 조명 장치 및 이것을 구비한 프로젝터에 대하여, 도면에 나타내는 실시예에 근거하여 설명한다.
(실시예 1)
도 1은 실시예 1에 따른 프로젝터의 광학계를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 또, 이하의 설명에서는, 서로 직교하는 세 개의 방향을 각각 z 방향(시스템 광축과 평행한 방향), x 방향(z 방향에 수직이고, 또한 지면에 평행한 방향) 및 y 방향(지면에 수직인 방향)으로 한다.
실시예 1에 따른 프로젝터(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 조명 장치(100)와, 색 분리 광학계(200)와, 릴레이 광학계(300)와, 전기 광학 변조 장치로서의 세 개의 액정 장치(400R, 400G, 400B)와, 크로스다이크로익 프리즘(500)과, 투사 광학계(600)를 구비하고 있다.
조명 장치(100)는 광원 장치(110)와, 제 1 렌즈 어레이(120)와, 제 2 렌즈 어레이(130)와, 편광 변환 소자(140)와, 중첩 렌즈(150)를 갖고 있다. 광원 장치(110)로부터 사출된 조명 광속은 제 1 렌즈 어레이(120)에 의해 복수의 부분 광속으로 분할되고, 각 부분 광속은 제 2 렌즈 어레이(130) 및 중첩 렌즈(150)에 의해 조명 대상인 세 개의 액정 장치(400R, 400G, 400B)의 화상 형성 영역 상에서 중첩된다.
또, 조명 장치(100)에 대한 상세한 것은 후술한다. 또한, 도 1(도 2, 도 5 및 도 8에 대해서도 마찬가지임)에 나타내는 제 1 렌즈 어레이(120) 및 제 2 렌즈 어레이(130)에 있어서의 각 소 렌즈는 그 편심에 대하여 사상(捨象)하여 나타내고 있다.
색 분리 광학계(200)는 조명 장치(100)로부터 사출된 조명 광속을, 각각 다른 파장 영역의 3색의 조명 광속으로 분리하는 기능을 갖고 있다. 제 1 다이크로익 미러(210)는 대략 청색의 광속(이하, 「B광」이라 함)을 반사하고, 또한 대략 녹색의 광속(이하, 「G광」이라 함) 및 대략 적색의 광속(이하, 「R광」이라 함)을 투과시킨다. 제 1 다이크로익 미러(210)에서 반사된 B광은 반사 미러(230)에서 더 반사되고, 필드 렌즈(240B)를 투과하여 B광용 액정 장치(400B)를 조명한다.
필드 렌즈(240B)는 조명 장치(100)로부터의 복수의 부분 광속이 각각 B광용 액정 장치(400B)를 조명하도록 집광한다. 통상, 각 부분 광속이 각각 대략 평행한 광속으로 되도록 설정되어 있다. 다른 액정 장치(400G, 400R) 앞에 배치된 필드 렌즈(240G, 350)도, 필드 렌즈(240B)와 마찬가지로 구성되어 있다.
제 1 다이크로익 미러(210)를 투과한 G광과 R광 중 G광은 제 2 다이크로익 미러(220)에 의해 반사되고, 필드 렌즈(240G)를 투과하여 G 광용 액정 장치(400G)를 조명한다. 한편, R광은 제 2 다이크로익 미러(220)를 투과하고, 릴레이 광학계(300)를 통과하여 R 광용 액정 장치(400R)를 조명한다.
릴레이 광학계(300)는 입사측 렌즈(310), 입사측 반사 미러(320), 릴레이 렌즈(330), 사출측 반사 미러(340) 및 필드 렌즈(350)를 갖고 있다. 색 분리 광학계(200)로부터 사출된 R광은 입사측 렌즈(310)에 의해 릴레이 렌즈(330)의 근방에서 수렴되고, 사출측 반사 미러(340) 및 필드 렌즈(350)를 향하여 발산된다. 필드 렌즈(350)에 입사되는 광속의 크기는 입사측 렌즈(310)에 입사되는 광속의 크기와 대략 같게 되도록 설정되어 있다.
각 색 광용 액정 장치(400R, 400G, 400B)는 각각의 광 입사면에 입사된 색광을 각각 대응하는 화상 신호에 따른 광으로 변환하고, 이들 변환된 광을 투과광으로서 사출한다. 액정 장치(400R, 400G, 400B)의 입사 쪽에는 입사측 편광판(918R, 918G, 918B)이 각각 배치되고, 사출 쪽에는 사출측 편광판(920R, 920G, 920B)이 각 각 배치되어 있다. 액정 장치(400R, 400G, 400B)로서는, 화상 형성 영역의 종횡 치수비를 세로 치수:가로 치수=3:4로 하는 비율로 설정된 투과형 액정 장치가 이용된다.
크로스다이크로익 프리즘(500)은 각 색 광용 액정 장치(400R, 400G, 400B)로부터 사출되는 각 색광의 변환광을 합성하는 색합성 광학계로서의 기능을 갖는다. 그리고, R광을 반사하는 R광 반사 다이크로익면(510R)과, B광을 반사하는 B광 반사 다이크로익면(510B)을 갖고 있다. R광 반사 다이크로익면(510R) 및 B광 반사 다이크로익면(510B)은 R광을 반사하는 유전체 다층막과 B광을 반사하는 유전체 다층막을 네 개의 직각 프리즘의 계면에 대략 X자 형상으로 형성함으로써 마련된다. 이들 양 반사 다이크로익면(510R, 510B)에 의해 3색의 변환광으로 합성되어, 컬러 화상을 표시하는 광이 생성된다. 크로스다이크로익 프리즘(500)에서 생성된 합성광은 투사 광학계(600)를 향하여 사출된다.
투사 광학계(600)는 크로스다이크로익 프리즘(500)으로부터의 합성광을 표시 화상으로서 스크린 등의 투사면 상으로 투사하도록 구성되어 있다.
다음에, 실시예 1에 따른 조명 장치에 대하여, 도 2 내지 도 5를 이용하여 상세히 설명한다. 도 2는 실시예 1에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 도 3은 실시예 1에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 도 3(a)는 제 1 렌즈 어레이를 시스템 광축에 따라 정면에서 본 도면이며, 도 3(b)는 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 4는 실시예 1에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내 는 도면이다. 도 4(a)는 평행화 렌즈의 광 입사면에서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이고, 도 4(b)는 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 5는 실시예 1에 따른 조명 장치의 주요부에서의 광속의 궤적을 모식적으로 나타내는 도면이다. 광속의 부분을 회색으로 나타내고 있다.
실시예 1에 따른 조명 장치(100)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 광원 장치(110)와 제 1 렌즈 어레이(120)와 제 2 렌즈 어레이(130)와 편광 변환 소자(140)와 중첩 렌즈(150)를 갖고 있다.
광원 장치(110)는 발광관(112), 타원면 리플렉터(114) 및 평행화 렌즈(116)를 갖고 있다.
발광관(112)은, 예컨대, 석영 유리로 이루어지고, 발광부(112a) 및 이 발광부(112a)의 양 측부에 연접(連接)하는 밀봉부를 갖고 있다. 발광부(112a)는 공중(空中)이며, 내부에는 수은, 희(希) 가스 및 할로겐이 밀봉되어 있다. 또한, 발광부(112a)는 타원면 리플렉터(114)의 제 1 초점 F1의 위치 근방에 배치되어 있다.
발광관(112)으로는, 예컨대, 고압 수은 램프가 이용된다. 또, 메탈 할라이드(metal halide) 램프나 크세논 램프 등의 다른 램프를 이용하는 것으로 할 수도 있다.
타원면 리플렉터(114)는 피조명 영역 쪽으로 개구하고, 발광관(112)의 발광부(112a) 후방에 배치되어 있다. 또한, 시스템 광축 OC 상에서 소정 간격을 두고 배치된 제 1 초점 F1 및 제 2 초점 F2를 갖고 있고, 제 1 초점 F1 및 제 2 초점 F2는 타원면 리플렉터(114)의 타원면에 연속하는 가상 타원면과 시스템 광축 OC가 교차하는 가상점 O로부터 각각 광학 거리 f1=12㎜, f2=60㎜을 갖고 이격하는 위치에 배치되어 있다.
평행화 렌즈(116)는 오목 렌즈로 이루어지고, 타원면 리플렉터(114)의 피조명 영역 쪽에 배치되어 있다. 그리고, 타원면 리플렉터(114)로부터의 광을 대략 평행화하도록 구성되어 있다. 여기서, 본 명세서에서 「타원면 리플렉터(114)로부터의 광을 대략 평행화한다」라고 하는 용어는 후술하는 실시예 5에 따른 조명 장치에 이용되는 평행화 렌즈(116B)(도 9 참조)와 같이, 평행화 렌즈로부터 사출되는 조명 광속이 약간 바깥쪽을 향해서 사출되는 경우도 포함하는 의미로 이용하고 있다.
평행화 렌즈(116)의 유효 직경은, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120)의 세로 치수와 대략 동일한 치수로 설정되어 있다.
제 1 렌즈 어레이(120)는, 도 2 내지 도 5에 나타내는 바와 같이, 복수의 소 렌즈(122)를 갖고, 평행화 렌즈(116)의 피조명 영역 쪽에 배치되어 있다. 그리고, 평행화 렌즈(116)에 의해 대략 평행화된 조명 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하도록 구성되어 있다. 또한, 타원면 리플렉터(114)의 제 2 초점 F2보다 타원면 리플렉터 쪽(가상점 O로부터 광학 거리 Z=55㎜을 갖고 이격하는 위치)에 광 입사 영역(120a)이 위치하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 평행화 렌즈(116)로부터의 사출광속 L은, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 그 광량이 제 1 렌즈 어레이(120)의 광 입사 영역(120a)(도 2 참조) 상에서 전체에 걸쳐 분포하도록, 즉 발광관(112)의 그림자를 소멸시키게 된다.
또, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 있어서는, 평행화 렌즈(116)는, 도 4(a) 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 광 입사면 중앙부로부터 입사광 강도가 극단적으로 작은 영역(그림자 영역) S가 존재하는 시스템 광축 OC 상의 위치 A에 배치한다. 이에 대하여, 제 1 렌즈 어레이(120)는, 도 4(b) 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 광 입사면 중앙부로부터 입사광 강도가 극단적으로 작은 영역(그림자 영역) S가 존재하지 않는 시스템 광축 OC 상의 위치 B, 즉, 가상점 O(도 2 참조)로부터 광학 거리 Z=55㎜을 갖고 이격하는 위치에 배치한다.
실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(120)의 소 렌즈(122)는, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 시스템 광축 OC에 직교하는 면내에서 가로 방향 및 세로 방향을 각각 6행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한, 이 행렬의 각 행·각 열에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 이에 따라, 제 1 렌즈 어레이(120)에 있어서의 소 렌즈(122)의 개수를 24개로 할 수 있어, 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용의 절감을 도모할 수 있다.
실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(120)에서의 소 렌즈(122)의 종횡 치수비는 세로 치수(dA):가로 치수(dB)=3:4로 하는 비율로 설정되어 있다. 이에 따라, 화상 형성 영역의 종횡 치수비가 세로 치수:가로 치수 =3:4로 하는 비율로 설정된 액정 장치를 조명하는 경우에, 광 이용 효율의 향상이나 미광 레벨의 저감을 도모할 수 있다.
실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 있어서는, 평행화 렌즈(116)의 유효 직경 WL은, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120)의 최대 세로 치수 DA와 대략 동일한 치수로 설정되어 있다. 이에 따라, 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일한 것으로 할 수 있다.
제 2 렌즈 어레이(130)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120)의 소 렌즈(122)에 대응하는 복수의 소 렌즈(132)를 갖고, 제 1 렌즈 어레이(120)의 피조명 영역 쪽에 배치되어 있다. 그리고, 제 1 렌즈 어레이(120)에 의해 분할된 각 부분 광속을 시스템 광축 OC와 평행한 부분 광속으로 하고, 또한, 이 각 부분 광속을 중첩 렌즈(150)와 협동하여 액정 장치(400R, 400G, 400B)의 화상 형성 영역 상에 중첩시키도록 구성되어 있다.
제 2 렌즈 어레이(130)의 소 렌즈(132)는, 제 1 렌즈 어레이(120)의 소 렌즈(122)와 마찬가지로, 시스템 광축 OC에 직교하는 면내에서 세로 방향 및 가로 방향을 각각 6행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한, 이 행렬의 각 행·각 열에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 이에 따라, 제 2 렌즈 어레이(130)에 있어서의 소 렌즈(132)의 개수를 24개로 할 수 있어, 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 제 2 렌즈 어레이에서의 제조 가공의 간소화 및 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.
또, 제 1 렌즈 어레이(120)의 소 렌즈(122)는 시스템 광축 OC에 직교하는 면내에서 가로 방향 및 세로 방향을 각각 6행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한, 이 행렬의 제 1 행·제 1 열, 제 1 행·제 4 열, 제 6 행·제 1 열 및 제 6 행·제 4 열에 대응하는 위치를 제외하는 행렬 위치에 배치되어 있는 구성으로 하여도 좋다. 이에 따라, 제 1 렌즈 어레이(120)에 있어서의 소 렌즈(122)의 개수를 20개로 할 수 있고, 또한 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진다.
이 경우, 제 2 렌즈 어레이(130)의 소 렌즈(132)는 제 1 렌즈 어레이(120)의 소 렌즈(122)의 배치에 대응하여, 6행·4열의 행렬의 제 1 행·제 1 열, 제 1 행·제 4 열, 제 6 행·제 1 열 및 제 6 행·제 4 열에 대응하는 위치를 제외하는 행렬 위치에 배치되어 있는 구성으로 하여도 좋다. 이에 따라, 제 2 렌즈 어레이(130)에 있어서의 소 렌즈(132)의 개수를 20개로 할 수 있고, 또한 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진다.
편광 변환 소자(140)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 조명 광속에 포함되는 두 개의 편광 성분 중 한쪽의 편광 성분에 관한 조명 광속을 그대로 투과하고 다른쪽의 편광 성분에 관한 조명 광속을 시스템 광축 OC에 수직인 방향으로 반사하는 편광 분리면과, 다른쪽의 편광 성분을 시스템 광축 OC에 평행한 방향으로 반사하는 반사면을 갖는 1조의 편광 분리 프리즘이 제 1 렌즈 어레이(120)에 있어서의 복수의 소 렌즈(122)에 대응하여 4열로 배열되어 있다. 이에 따라, 종래와 같은 편광 분리 프리즘이 6열로 배열된 편광 변환 소자(도 13 참조)보다 용이하고, 또한, 저비용으로 제조할 수 있게 된다.
편광 변환 소자(140)의 광 사출면에는, 각 편광 분리 프리즘의 편광 분리면에 대응하는 위치에 위상차판(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 이에 따라, 편광 변환 소자(140)로부터 사출되는 조명 광속을 다른쪽의 편광 성분에 관한 조명 광속으로 할 수 있기 때문에, 편광광을 이용하는 액정 장치를 이용한 프로젝터에 적합하게 이용할 수 있다.
중첩 렌즈(150)는 집광 렌즈로 이루어지고, 편광 변환 소자(140)의 피조명 영역 쪽에 배치되어 있다. 그리고, 편광 변환 소자(140)로부터 사출된 조명 광속을 집광하여 제 2 렌즈 어레이(130)와 함께 액정 장치(400R, 400G, 400B)의 화상 형성 영역 상에 중첩시키도록 구성되어 있다.
이상 설명한 실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 의하면, 제 1 렌즈 어레이(120)의 광 입사면은 광 입사면 상에서 평행화 렌즈(116)로부터의 조명 광속의 광량이 전체에 걸쳐 분포하는 것과 같은 위치에 배치되어 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일한 것으로 할 수 있다. 그 결과, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)를 프로젝터에 이용한 경우에는, 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 의하면, 제 1 렌즈 어레이(120)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일하게 할 수 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120)에서의 소 렌즈(122)의 개수를 삭감하여 렌즈 밀도를 상대적으로 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있게 된다.
그 결과, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)는 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에서의 제조 가공의 간소화 및 제조 비용이 저렴화를 도모할 수 있는 조명 장치로 된다.
또한, 실시예 1에 따른 프로젝터(1)는 상기한 조명 장치(100)와, 조명 장치(100)로부터의 조명 광속을 화상 정보에 따라 변조하는 액정 장치(400R, 400G, 400B)와, 액정 장치(400R, 400G, 400B)로부터의 변조광을 투사하는 투사 광학계(600)를 구비하고 있다.
이 때문에, 실시예 1에 따른 프로젝터(1)는 액정 장치(400R, 400G, 400B)의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있는 우수한 조명 장치(100)를 구비하고 있기 때문에, 저비용이고 고화질의 프로젝터로 된다.
(실시예 2)
도 6은 실시예 2에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 도 6(a)는 제 1 렌즈 어레이를 시스템 광축에 따라 정면에서 본 도면이며, 도 6(b)는 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이다.
실시예 2에 따른 조명 장치(도시하지 않음)는 평행화 렌즈의 유효 직경과 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수 또는 최대 가로 치수의 관계가 실시예 1에 따른 조명 장치(100)의 경우와는 다르게 되어 있다. 즉, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 있어서는, 평행화 렌즈(116)의 유효 직경 WL은, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120)의 최대 세로 치수 DA와 대략 동일한 치수로 설정되어 있는 데 대하여, 실시예 2에 따른 조명 장치에 있어서는, 평행화 렌즈(116)의 유효 직경 WL은, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120B)의 최대 가로 치수 DB와 대략 동일한 치수로 설정되어 있다.
이와 같이, 실시예 2에 따른 조명 장치에 있어서는, 평행화 렌즈의 유효 직경과 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수 또는 최대 가로 치수의 관계가 실시예 1에 따른 조명 장치(100)의 그것과는 다르게 되어 있지만, 그 밖의 점에서는 실시예 1에 따른 조명 장치(100)의 경우와 마찬가지의 구성을 갖고 있기 때문에, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)가 갖는 해당하는 효과를 갖는다.
또한, 실시예 2에 따른 조명 장치에 있어서는, 상기한 바와 같이, 평행화 렌즈(116)의 유효 직경 WL은 제 1 렌즈 어레이(120B)의 최대 가로 치수 DB와 대략 동일한 치수로 설정되어 있다. 이에 따라, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 평행화 렌즈(116)로부터 사출되는 조명 광속의 거의 전체 광량을 제 1 렌즈 어레이(120B)의 광 입사면에서만 받을 수 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
(실시예 3)
도 7은 실시예 3에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 도 7(a)는 제 1 렌즈 어레이를 시스템 광축을 따라 정면에서 본 도면이며, 도 7(b)는 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이다.
실시예 3에 따른 조명 장치(도시하지 않음)는 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 소 렌즈의 종횡 치수비 및 평행화 렌즈의 유효 직경과 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수 또는 최대 가로 치수의 관계가 실시예 1에 따른 조명 장치(100)의 경우와는 다르게 되어 있다. 즉, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(120)에 있어서의 소 렌즈(122)의 종횡 치수비는 세로 치수(dA):가로 치수(dB)=3:4로 하는 비율로 설정되어 있는 데 대하여, 실시예 3에 따른 조명 장치에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(120C)에서의 소 렌즈(122C)의 종횡 치수비는 세로 치수(dA):가로 치수(dB)=2:3으로 하는 비율로 설정되어 있다. 또한, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)에 있어서는, 평행화 렌즈(116)의 유효 직경 WL은, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120)의 최대 세로 치수 DA와 대략 동일한 치수로 설정되어 있는 데 대하여, 실시예 3에 따른 조명 장치에 있어서는, 평행화 렌즈(116)의 유효 직경 WL은, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120C)의 최대 세로 치수 DA 및 최대 가로 치수 DB와 대략 동일한 치수로 설정되 있다.
이와 같이, 실시예 3에 따른 조명 장치에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 소 렌즈의 종횡 치수비 및 평행화 렌즈의 유효 직경과 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수 또는 최대 가로 치수의 관계가, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)와는 다르게 되어 있지만, 그 밖의 점에서는 실시예 1에 따른 조명 장치(100)의 경우와 마찬가지의 구성을 갖고 있기 때문에, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)가 갖는 해당하는 효과를 갖는다.
또한, 실시예 3에 따른 조명 장치에 있어서는, 상기한 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120C)에서의 소 렌즈(122C)의 종횡 치수비는 세로 치수(dA):가로 치수(dB)=2:3으로 하는 비율로 설정되어 있고, 또한 평행화 렌즈(116)의 유효 직경 WL은 제 1 렌즈 어레이(120B)의 최대 세로 치수 DA 및 최대 가로 치수 DB와 대략 동일한 치수로 설정되어 있다.
이에 따라, 제 1 렌즈 어레이(120)의 형상을 정방형 형상으로 할 수 있다. 또한, 평행화 렌즈(116)의 유효 직경 WL이 제 1 렌즈 어레이(120C)의 최대 세로 치수 DA 및 최대 가로 치수 DB와 대략 동일한 치수로 설정되어 있기 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 평행화 렌즈(116)로부터의 조명 광속을 제 1 렌즈 어레이(120C)의 내접원으로 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120C)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포 특성의 저하를 억제할 수 있고, 제 1 렌즈 어레이(120C)에서의 광 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.
또, 실시예 3에 따른 조명 장치에 있어서는, 피조명 영역에서의 조명 광속의 단면의 종횡 치수비를 세로 치수(dA):가로 치수(dB)=3:4의 비율로 하기 위해, 제 1 렌즈 어레이(120C)로부터의 조명 광속의 종횡 치수비를 보정하는 원통형 렌즈 등의 광학 요소를 구비하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제 1 렌즈 어레이(120C)로부터 사출되는 조명 광속의 종횡 치수비가, 그와 같은 광학 요소의 기능에 의해, 피조명 영역인 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서는 세로 치수:가로 치수=3:4로 하는 비율로 되도록 보정된다. 이 때문에, 프로젝터에 있어서의 광 이용 효율의 향상이나 미광 레벨의 저감을 도모할 수 있다.
(실시예 4)
도 8은 실시예 4에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 또, 도 8에서, 도 2와 동일한 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하여, 상세한 설명은 생략한다.
실시예 4에 따른 조명 장치(100B)는, 광원 장치의 구성이 실시예 1에 따른 조명 장치(100)의 경우와는 다르게 되어 있다. 즉, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)에서는, 광원 장치(110B)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 발광관(112)으로부터 피조명 영역 쪽으로 사출되는 광을 타원면 리플렉터(114B)를 향해서 반사하는 반사 수단으로서의 보조 미러(113)를 더 구비하고 있다. 또한, 보조 미러(113)가 마련되는 것에 따라, 타원면 리플렉터의 형상도 실시예 1에 있어서의 타원면 리플 렉터(114)와는 다르게 되어 있다.
보조 미러(113)는 반사 오목면체로 이루어지고, 발광부(112a)의 피조명 영역 쪽에 배치되어 있다. 구체적으로는, 「xy 평면에 평행하고 발광부(112a)를 포함하는 평면」보다, +z 방향 쪽(광원 장치(110B)로부터 사출되는 광의 진행 방향 쪽)에 위치하는 대략 절반의 관면(管面)에 정렬용 공간을 통해 대향하는 부분에 배치되어 있다. 보조 미러(113)는, 예컨대, 오목면체의 오목면에 Ta2O5와 SiO2의 유전체 다층막을 증착함으로써 형성할 수 있다.
이와 같이, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)는, 광원 장치의 구성이 실시예 1에 따른 조명 장치(100)와는 다르게 되어 있지만, 그 밖의 점에서는 실시예 1에 따른 조명 장치(100)의 경우와 마찬가지의 구성을 갖고 있기 때문에, 실시예 1에 따른 조명 장치(100)가 갖는 해당하는 효과를 갖는다.
또한, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)에서는, 발광관(112)에는, 발광관(112)의 피조명 영역 쪽에 배치되고, 발광부(112a)로부터 피조명 영역 쪽으로 방사되는 광을 타원면 리플렉터(114B)로 반사하는 보조 미러(113)가 마련되기 때문에, 발광관(112)으로부터 피조명 영역 쪽으로 방사되는 광이 타원면 리플렉터(114B)에 반사된다. 이 때문에, 발광관(112)의 피조명 영역 측단부까지 덮는 것과 같은 크기로 타원면 리플렉터의 크기를 설정하는 것을 필요로 하지 않아, 타원면 리플렉터의 소형화를 도모할 수 있어, 결과적으로 조명 장치의 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 타원면 리플렉터의 소형화를 도모할 수 있는 것에 의해, 타원면 리플 렉터(114B)로부터 타원면 리플렉터(114B)의 제 2 초점 F2를 향해서 수렴하는 빔의 수렴각이나 빔 스폿의 직경을 작게 할 수 있으므로, 평행화 렌즈(116)를 비롯하여 후단의 각 광학 요소를 더 작게 할 수 있어, 조명 장치의 소형화를 한층 더 도모할 수 있다.
또, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)에서는, 반사 수단으로서의 보조 미러(113) 대신, 증착 등에 의해 발광관(112)의 관면에 직접 형성한 반사막을 이용하여도 좋다.
(실시예 5)
도 9는 실시예 5에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면이다.
실시예 5에 따른 조명 장치는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와는 다르게 되어 있다. 또한, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이 다른 것에 따라, 평행화 렌즈 및 편자 변환 소자의 구조도 다르다.
즉, 실시예 5에 따른 조명 장치에 있어서는, 제 2 렌즈 어레이(130B)에서의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수의 각각은 제 1 렌즈 어레이(120D)에서의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수의 각각보다 크게 설정되어 있다. 이에 따라, 제 2 렌즈 어레이(130B)에서의 각 소 렌즈의 크기를 어느 정도 크게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120D)에서의 각 소 렌즈가 형성하는 아크 이미지를 제 2 렌즈 어레이(130B)에서의 각 소 렌즈 내로 수렴시키는 것이 용이해지기 때문에, 광 이용 효율의 향상을 도모하는 것이 용이해진다.
이와 같이, 실시예 5에 따른 조명 장치는 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와는 다르지만, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와 마찬가지로, 제 1 렌즈 어레이(120D)의 광 입사면은 광 입사면 상에서 평행화 렌즈(116)로부터의 조명 광속의 광량이 전체에 걸쳐 분포하는 것과 같은 위치에 배치되어 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120D)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일한 것으로 할 수 있다. 그 결과, 실시예 5에 따른 조명 장치를 프로젝터에 이용한 경우에는, 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 실시예 5에 따른 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이(120D)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일하게 할 수 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120D)에서의 소 렌즈의 개수를 삭감하여 렌즈 밀도를 상대적으로 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있게 된다.
그 결과, 실시예 5에 따른 조명 장치는 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 제조 비용이 저렴화를 도모할 수 있는 조명 장치로 된다.
(실시예 6)
도 10은 실시예 6에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 도 10(a)는 실시예 6에 따른 조명 장치의 주요부를 위에서 본 도면이며, 도 10(b)는 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이를 갖는 렌즈 어레이 유닛을 제 1 렌즈 어레이 쪽에서 본 사시도이며, 도 10(c)는 그 렌즈 어레이 유닛을 제 2 렌즈 어레이 쪽에서 본 사시도이다.
실시예 6에 따른 조명 장치는, 도 10(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와는 다르게 되어 있다. 또한, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이 다른 것에 따라, 편광 변환 소자의 구조도 다르다.
즉, 실시예 6에 따른 조명 장치에 있어서는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120E) 및 제 2 렌즈 어레이(130C)는 일체 성형되어 있다. 또한, 이들 제 1 렌즈 어레이(120E) 및 제 2 렌즈 어레이(130C)를 갖는 렌즈 어레이 유닛(160)은 평행화 렌즈(116)와 편광 변환 소자(140B) 사이에 배치되어 있다.
이 때문에, 실시예 6에 따른 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이(120E)로부터 사출되는 조명 광속이 공기층을 통과하지 않고 제 2 렌즈 어레이(130C)로 입사하게 되기 때문에, 제 1 렌즈 어레이의 광 사출면 또는 제 2 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광의 반사 등이 발생하지 않게 된다. 이 때문에, 그와 같은 바람직하지 않은 반사 등에 의한 광량의 손실을 억제할 수 있게 된다. 또한, 조명 장치의 조립 시에, 제 1 렌즈 어레이와 제 2 렌즈 어레이의 위치 정렬을 할 필요가 없 어지고, 또한 조명 장치의 조립 후에 있어서는 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 위치 정밀도가 열화하는 것을 억제할 수 있게 된다.
이와 같이, 실시예 6에 따른 조명 장치는, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와는 다르게 되어 있지만, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와 마찬가지로, 제 1 렌즈 어레이(120E)의 광 입사면은 광 입사면 상에서 평행화 렌즈(116)로부터의 조명 광속의 광량이 전체에 걸쳐 분포하는 것과 같은 위치에 배치되어 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120E)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일한 것으로 할 수 있다. 그 결과, 실시예 6에 따른 조명 장치를 프로젝터에 이용한 경우에는, 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 실시예 6에 따른 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이(120E)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일하게 할 수 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120E)에서의 소 렌즈의 개수를 삭감하여 렌즈 밀도를 상대적으로 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있게 된다.
그 결과, 실시예 6에 따른 조명 장치는 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 제조 비용의 저렴화를 도모할 수 있는 조명 장치로 된다.
(실시예 7)
도 11은 실시예 7에 따른 조명 장치를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 도 11(a)는 실시예 7에 따른 조명 장치의 주요부를 위에서 본 도면이며, 도 11(b)는 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이를 갖는 렌즈 어레이 유닛을 제 1 렌즈 어레이 쪽에서 본 사시도이며, 도 11(c)는 그 렌즈 어레이 유닛을 제 2 렌즈 어레이 쪽에서 본 사시도이다.
실시예 7에 따른 조명 장치는, 도 11(a)에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와는 다르게 되어 있다. 또한, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이 다른 것에 따라, 편자(偏子) 변환 소자의 구조도 다르다.
즉, 실시예 7에 따른 조명 장치에 있어서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 제 1 렌즈 어레이(120F)와 제 2 렌즈 어레이(130D) 사이에, 제 1 렌즈 어레이(120F)로부터의 광을 제 2 렌즈 어레이(130D)로 안내하기 위한 투광부(172)를 더 갖고, 제 1 렌즈 어레이(120F) 및 제 2 렌즈 어레이(130D)는 투광부(172)를 통해 접합되어 있다. 또한, 이들 제 1 렌즈 어레이(120E), 제 2 렌즈 어레이(130C) 및 투광부(172)를 갖는 렌즈 어레이 유닛(170)은 평행화 렌즈(116)와 편광 변환 소자(140B) 사이에 배치되어 있다.
이 때문에, 실시예 7에 따른 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이(120F)로부터 사출되는 조명 광속이 공기층을 통과하는 일 없이 제 2 렌즈 어레이(130D)로 입사하게 되기 때문에, 제 1 렌즈 어레이의 광 사출면 또는 제 2 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광의 반사 등을 억제하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 그와 같은 바람직하지 않은 반사 등에 의한 광량의 손실을 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 조명 장치의 조립 시에, 미리 제 1 렌즈 어레이(120F) 및 제 2 렌즈 어레이(130D)를 위치 정렬한 후에 투광부(172)와 접합해 놓는 것에 의해, 이 제 1 렌즈 어레이(120F) 및 제 2 렌즈 어레이(130D)를 갖는 렌즈 어레이 유닛(170)과 다른 광학 부품과의 위치를 조정하는 것만으로 충분하기 때문에, 조명 장치에 있어서의 각 광학 부품의 위치 정렬을 용이하게 실행할 수 있게 된다.
이 외에, 실시예 7에 따른 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이(120F) 및 제 2 렌즈 어레이(130D)를 갖는 렌즈 어레이 유닛(170)은 실시예 6에 있어서의 렌즈 어레이 유닛(160)과 같이 제 1 렌즈 어레이(120E) 및 제 2 렌즈 어레이(130C)가 일체 성형되어 이루어지는 경우와는 달리, 각각 별도의 부재로서 성형하고, 그 후에 접착제 등을 이용하여 이들을 접합함으로써 제조할 수 있다. 이 때문에, 실시예 6에 따른 조명 장치와 같이 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이가 일체 성형되어 있는 경우와 비교하여, 제조가 용이하다고 하는 효과도 있다.
실시예 7에 따른 조명 장치에 있어서는, 투광부(172)는 제 1 렌즈 어레이(120F) 및 제 2 렌즈 어레이(130D)와 동일한 기재로 구성되어 있다. 또한, 제 1 렌즈 어레이(120F)와 투광부(172) 및 투광부(172)와 제 2 렌즈 어레이(130D)를 접합하기 위한 접착제에 대해서도, 제 1 렌즈 어레이(120F), 제 2 렌즈 어레이(130D) 및 투광부(172)와 거의 동등한 굴절율을 갖는 것을 이용하고 있다. 이에 따라, 제 1 렌즈 어레이(120F) 및 제 2 렌즈 어레이(130D)와 투광부(172)는 같은 굴절율을 갖는 것으로 되기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120F) 및 제 2 렌즈 어레이(130D)의 각각과 투광부(172)의 계면에 있어서의 광의 반사 등을 더욱 억제하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 그와 같은 바람직하지 않은 반사 등에 의한 광량의 손실을 보다 한층 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 제 1 렌즈 어레이(120F) 및 제 2 렌즈 어레이(130D)와 투광부(172)는 같은 선 팽창 계수를 갖는 것으로 되기 때문에, 프로젝터의 사용에 의한 온도 변화에 따르는 열 응력의 발생을 억제하는 것이 가능해지기 때문에, 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이와 투광부의 접합 부분에 있어서의 손상을 억제할 수 있게 된다.
또, 실시예 7에 따른 조명 장치에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(120F), 제 2 렌즈 어레이(130D) 및 투광부(172)의 기재로는, 유리 전이점이 550도 이하의 유리를 이용하고 있다.
이와 같이, 실시예 7에 따른 조명 장치는 제 1 렌즈 어레이 및 제 2 렌즈 어레이의 구성이 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와는 다르게 되어 있지만, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와 마찬가지로, 제 1 렌즈 어레이(120F)의 광 입사면은 광 입사면 상에서 평행화 렌즈(116)로부터의 조명 광속의 광량이 전체에 걸쳐 분포하는 것과 같은 위치에 배치되어 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120F)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일한 것으로 할 수 있다. 그 결과, 실시예 7에 따른 조명 장치를 프로젝터에 이용한 경우에는, 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 실시예 7에 따른 조명 장치에 의하면, 제 1 렌즈 어레이(120F)의 광 입사면에서의 면내 광 강도 분포를 보다 균일하게 할 수 있기 때문에, 제 1 렌즈 어레이(120F)에서의 소 렌즈의 개수를 삭감하여 렌즈 밀도를 상대적으로 낮게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있게 된다.
그 결과, 실시예 7에 따른 조명 장치는 액정 장치의 화상 형성 영역 상에서의 면내 광 강도 분포 특성을 저하시키는 일없이, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 제조 비용이 저렴화를 도모할 수 있는 조명 장치로 된다.
(실시예 8)
도 12는 실시예 8에 있어서의 제 1 렌즈 어레이를 설명하기 위해 나타내는 도면이다. 도 12(a)는 제 1 렌즈 어레이를 시스템 광축에 따라 정면에서 본 도면이며, 도 12(b)는 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면에서의 광 강도 분포를 나타내는 도면이다.
실시예 8에 따른 프로젝터(도시하지 않음)는, 액정 장치의 구성이 실시예 4에 따른 프로젝터(도시하지 않음)의 경우와는 다르게 되어 있다. 즉, 실시예 4에 따른 프로젝터에서는, 화상 형성 영역의 종횡 치수비를 세로 치수:가로 치수=3:4로 하는 비율로 설정된 액정 장치(400R, 400G, 400B)를 이용하고 있는 데 대하여, 실시예 8에 따른 프로젝터에 있어서는, 화상 형성 영역의 종횡 치수비를 세로 치수:가로 치수=9:16으로 하는 비율로 설정된 와이드비전용 액정 장치(도시하지 않음)를 이용하고 있다.
또한, 실시예 8에 따른 조명 장치(도시하지 않음)는, 상기한 바와 같이, 액정 장치의 구성이 다른 것에 따라, 제 1 렌즈 어레이의 구성이, 실시예 4에 따른 조명 장치(100B)의 경우와는 다르게 되어 있다. 즉, 실시예 8에 따른 조명 장치에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(120G)의 복수의 소 렌즈(122G)는, 도 12(a)에 나타내는 바와 같이, 가로 방향 및 세로 방향을 각각 7행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한, 행렬의 각 행·각 열에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 이에 따라, 제 1 렌즈 어레이(120G)에서의 소 렌즈(122G)의 개수를 28개로 할 수 있어, 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 제조 가공의 간소화 및 비용이 저렴화를 도모할 수 있다.
실시예 8에 따른 조명 장치에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(120G)의 복수의 소 렌즈(122G)의 종횡 치수비는 세로 치수(dA):가로 치수(dB)=9:16으로 하는 비율로 설정되어 있다. 이에 따라, 화상 형성 영역의 종횡 치수비가 세로 치수:가로 치수=9:16으로 하는 비율로 설정된 와이드비전용 액정 장치를 조명하는 경우에, 프로젝터에 있어서의 광 이용 효율의 향상이나 미광 레벨의 저감을 도모할 수 있다.
또, 실시예 8에 따른 조명 장치에 있어서는, 제 1 렌즈 어레이(120G)의 복수의 소 렌즈(122G)는 7행·4열의 행렬의 제 1 행·제 1 열, 제 1 행·제 4 열, 제 7 행·제 1 열 및 제 7 행·제 4 열에 대응하는 위치를 제외하는 행렬 위치에 배치되어 있는 구성으로 하여도 좋다. 이에 따라, 제 1 렌즈 어레이(120G)에서의 소 렌즈(122G)의 개수를 24개로 할 수 있고, 또한 렌즈 수를 감소시키는 것이 가능해진 다.

Claims (17)

  1. 제 1 초점 및 제 2 초점을 갖는 타원면 리플렉터와,
    상기 제 1 초점 근방에 발광부를 갖는 발광관과,
    상기 타원면 리플렉터로부터의 광을 대략 평행한 조명 광속으로 변환하는 평행화 렌즈와,
    상기 평행화 렌즈로부터의 조명 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하기 위한 복수의 소 렌즈를 갖는 제 1 렌즈 어레이와,
    상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈에 대응하는 복수의 소 렌즈를 갖는 제 2 렌즈 어레이와,
    상기 제 2 렌즈 어레이로부터의 각 부분 광속을 피조명 영역에서 중첩시키기 위한 중첩 렌즈를 갖는 조명 장치에 있어서,
    상기 평행화 렌즈는, 상기 평행화 렌즈의 광 입사면 중앙부에 있어 입사광 강도가 극단적으로 작은 그림자 영역이 존재하는 위치에 배치되고,
    상기 제 1 렌즈 어레이의 광 입사면은, 상기 발광부에 있어서의 상기 제 1 초점과는 다른 위치로부터 사출되어 상기 그림자 영역과의 경계부로 되는 광이, 상기 평행화 렌즈로부터 사출후에 서로 교차하여, 상기 그림자 영역이 존재하지 않게 되는 위치에 있는 것
    을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 6행 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한 행렬의 각 행·각 열에 대 응하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 6행 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한 행렬의 제 1 행·제 1 열, 제 1 행·제 4 열, 제 6 행·제 1 열 및 제 6 행·제 4 열에 대응하는 위치를 제외하는 행렬 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 상기 복수의 소 렌즈의 종횡비는 세로:가로=3:4로 하는 비율로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 평행화 렌즈의 유효 직경은 상기 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수와 대략 동일한 치수로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 평행화 렌즈의 유효 직경은 상기 제 1 렌즈 어레이의 최대 가로 치수와 대략 동일한 치수로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 상기 복수의 소 렌즈의 종횡비는 세로:가로=2:3으로 하는 비율로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 평행화 렌즈의 유효 직경은 상기 제 1 렌즈 어레이의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수와 대략 동일한 치수로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    피조명 영역에 있어서의 조명 광속의 단면의 종횡비를 세로:가로=3:4의 비율로 하기 위해, 상기 제 1 렌즈 어레이로부터의 조명 광속의 종횡비를 보정하는 광학 요소를 더 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 7행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한 행렬의 각 행·각 열에 대응하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈는 가로 방향 및 세로 방향을 각각 7행과 4열로 하는 매트릭스 형상으로 배열되고, 또한 행렬의 제 1 행·제 1 열, 제 1 행·제 4 열, 제 7 행·제 1 열 및 제 7 행·제 4 열에 대응하는 위치를 제외하는 행렬 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이의 상기 복수의 소 렌즈의 종횡비는 세로:가로=9:16으로 하는 비율로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈 어레이에 있어서의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수의 각각은 상기 제 1 렌즈 어레이에 있어서의 최대 세로 치수 및 최대 가로 치수의 각각보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이 및 상기 제 2 렌즈 어레이는 일체 성형되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 어레이와 상기 제 2 렌즈 어레이의 사이에, 상기 제 1 렌즈 어레이로부터의 광을 상기 제 2 렌즈 어레이로 안내하기 위한 투광부를 더 갖고,
    상기 제 1 렌즈 어레이 및 상기 제 2 렌즈 어레이는 상기 투광부를 사이에 두고 접합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광관의 피조명 영역 쪽에 배치되고, 상기 발광부로부터 피조명 영역 쪽으로 방사되는 광을 상기 타원면 리플렉터로 반사하는 반사 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  17. 청구항 1에 기재한 조명 장치와,
    상기 조명 장치로부터의 조명 광속을 화상 정보에 따라 변조하는 전기 광학 변조 장치와,
    상기 전기 광학 변조 장치로부터의 변조광을 투사하는 투사 광학계
    를 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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