JP2002228932A - 光学装置およびプロジェクタ - Google Patents
光学装置およびプロジェクタInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】クリティカル照明法の照度を確保しながらスク
リーン上に映し出される物体の輝度ムラを抑止する。 【構成】第１の結像手段２と物体５と投射レンズ６が光
軸上に配設され、第１の結像手段を通過した光を投射レ
ンズの入射瞳位置Ｐの近傍に結像させる第２の結像手段
３，４が物体の直前に配設されている。第２の結像手段
を凹レンズ３とし、第１の結像手段の焦点に物体を配設
すると、光は照度が高い状態で第２の結像手段に至り、
第２の結像手段によって投射レンズの入射瞳位置の近傍
に結像されるため、スクリーン７上に投影された物体の
照度は極めて高くなるものの、光源像を無限遠とするこ
とができるのでスクリーン上の輝度ムラを抑止できる。
リーン上に映し出される物体の輝度ムラを抑止する。 【構成】第１の結像手段２と物体５と投射レンズ６が光
軸上に配設され、第１の結像手段を通過した光を投射レ
ンズの入射瞳位置Ｐの近傍に結像させる第２の結像手段
３，４が物体の直前に配設されている。第２の結像手段
を凹レンズ３とし、第１の結像手段の焦点に物体を配設
すると、光は照度が高い状態で第２の結像手段に至り、
第２の結像手段によって投射レンズの入射瞳位置の近傍
に結像されるため、スクリーン７上に投影された物体の
照度は極めて高くなるものの、光源像を無限遠とするこ
とができるのでスクリーン上の輝度ムラを抑止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶パネル用プ
ロジェクターやスライドフィルム用映写機などに用いら
れる照明光学系に関し、特にケーラ照明法を利用した光
学系において明るさ等を改善したものである。また本発
明はそのような光学系を用いたプロジェクタに関する。
ロジェクターやスライドフィルム用映写機などに用いら
れる照明光学系に関し、特にケーラ照明法を利用した光
学系において明るさ等を改善したものである。また本発
明はそのような光学系を用いたプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、従来の液晶パネル用プロジェク
ターやスライドフィルム用映写機のプロジェクターに
は、クリティカル照明法（臨界照明法）あるいはケーラ
ー照明法を用いた光学系が用いられており、光源からの
光を投影すべき物体（液晶パネルあるいはスライドフィ
ルムなど）に照射してスクリーン上に投射する機能を司
っている。このようなクリティカル照明法やケーラー照
明法を用いた光学系は、光源、コンデンサレンズ（集光
レンズ）、投影すべき物体、および投射レンズが、それ
ぞれ同じ光軸上に配設されている。
ターやスライドフィルム用映写機のプロジェクターに
は、クリティカル照明法（臨界照明法）あるいはケーラ
ー照明法を用いた光学系が用いられており、光源からの
光を投影すべき物体（液晶パネルあるいはスライドフィ
ルムなど）に照射してスクリーン上に投射する機能を司
っている。このようなクリティカル照明法やケーラー照
明法を用いた光学系は、光源、コンデンサレンズ（集光
レンズ）、投影すべき物体、および投射レンズが、それ
ぞれ同じ光軸上に配設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】クリティカル照明法
は、図９に示すように、光源２０、コンデンサレンズ２
１、投影すべき物体２２、投射レンズ２３およびスクリ
ーン２４が、それぞれ同じ光軸上に配設された光学系に
おいて、コンデンサレンズ２１の焦点に物体２２を配置
した照明法である。このクリティカル照明法では、コン
デンサレンズ２１の焦点に物体２２を配置しているので
光源像が物体上に重ね合わされることにより、スクリー
ン２４に投影される物体面の照度が高くなるという長所
を備えているものの、スクリーン２４上の投影物体に光
源像が重なって映り、光源２０に輝度ムラがあるとスク
リーン２４上の投影物体にも輝度ムラが生じるという問
題があった。
は、図９に示すように、光源２０、コンデンサレンズ２
１、投影すべき物体２２、投射レンズ２３およびスクリ
ーン２４が、それぞれ同じ光軸上に配設された光学系に
おいて、コンデンサレンズ２１の焦点に物体２２を配置
した照明法である。このクリティカル照明法では、コン
デンサレンズ２１の焦点に物体２２を配置しているので
光源像が物体上に重ね合わされることにより、スクリー
ン２４に投影される物体面の照度が高くなるという長所
を備えているものの、スクリーン２４上の投影物体に光
源像が重なって映り、光源２０に輝度ムラがあるとスク
リーン２４上の投影物体にも輝度ムラが生じるという問
題があった。
【０００４】これに対して、ケーラー照明法は、図１０
に示すように、コンデンサレンズ２１の焦点に投射レン
ズ２３を配置し、これらのレンズ間に物体２２を配置し
た照明法である。したがって、光源像はコンデンサレン
ズ２１によって投射レンズ２３の入射瞳位置Ｐに結像さ
れることになるため、光源２０の最終像を無限遠に設定
することができ、スクリーン２４上の輝度ムラを抑止す
ることができる。しかしながら、ケーラー照明法ではク
リティカル照明法程の照度を得ることができないという
問題があった。
に示すように、コンデンサレンズ２１の焦点に投射レン
ズ２３を配置し、これらのレンズ間に物体２２を配置し
た照明法である。したがって、光源像はコンデンサレン
ズ２１によって投射レンズ２３の入射瞳位置Ｐに結像さ
れることになるため、光源２０の最終像を無限遠に設定
することができ、スクリーン２４上の輝度ムラを抑止す
ることができる。しかしながら、ケーラー照明法ではク
リティカル照明法程の照度を得ることができないという
問題があった。
【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、クリティカル照明法の照度
を確保しながらスクリーン上に映し出される物体の輝度
ムラを抑止することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、クリティカル照明法の照度
を確保しながらスクリーン上に映し出される物体の輝度
ムラを抑止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の観点によ
れば、光源と、上記光源から発せられた照明光を集光す
る集光手段と、該集光手段が上記光源の像を結像させる
位置に配設された物体と、上記光源より上記物体の遠方
に位置する投射レンズと、上記集光手段と上記物体との
間に配設され、上記集光手段と組み合わせて構成される
光学系が上記投射レンズの略瞳位置に上記光源から発せ
られた上記照明光を結像させる凹レンズとを備えること
を特徴とする光学装置が提供される。
れば、光源と、上記光源から発せられた照明光を集光す
る集光手段と、該集光手段が上記光源の像を結像させる
位置に配設された物体と、上記光源より上記物体の遠方
に位置する投射レンズと、上記集光手段と上記物体との
間に配設され、上記集光手段と組み合わせて構成される
光学系が上記投射レンズの略瞳位置に上記光源から発せ
られた上記照明光を結像させる凹レンズとを備えること
を特徴とする光学装置が提供される。
【０００７】本発明の第２の観点によれば、光源と、上
記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、上
記光源に対し上記集光手段が上記光源の像を結像させる
位置より遠方に配設された物体と、上記光源より上記物
体の遠方に位置する投射レンズと、上記集光手段と上記
物体との間で、かつ、上記光源に対し上記集光手段が上
記光源の像を結像させる位置より遠方に配設され、上記
集光手段と組み合わせて構成される光学系が上記投射レ
ンズの略瞳位置に上記光源から発せられた上記照明光を
結像させる凸レンズとを備えることを特徴とする光学装
置が提供される。
記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、上
記光源に対し上記集光手段が上記光源の像を結像させる
位置より遠方に配設された物体と、上記光源より上記物
体の遠方に位置する投射レンズと、上記集光手段と上記
物体との間で、かつ、上記光源に対し上記集光手段が上
記光源の像を結像させる位置より遠方に配設され、上記
集光手段と組み合わせて構成される光学系が上記投射レ
ンズの略瞳位置に上記光源から発せられた上記照明光を
結像させる凸レンズとを備えることを特徴とする光学装
置が提供される。
【０００８】本発明の第３の観点によれば、光源と、上
記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、該
集光手段が上記光源の像を結像させる位置に配設された
物体と、上記光源より上記物体の遠方に位置する投射レ
ンズと、上記集光手段と上記物体との間に配設され、上
記集光手段と組み合わせて構成される光学系が上記投射
レンズの略瞳位置に上記光源から発せられた上記照明光
を結像させる凹レンズとを備えることを特徴とするプロ
ジェクタが提供される。
記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、該
集光手段が上記光源の像を結像させる位置に配設された
物体と、上記光源より上記物体の遠方に位置する投射レ
ンズと、上記集光手段と上記物体との間に配設され、上
記集光手段と組み合わせて構成される光学系が上記投射
レンズの略瞳位置に上記光源から発せられた上記照明光
を結像させる凹レンズとを備えることを特徴とするプロ
ジェクタが提供される。
【０００９】本発明の第４の観点によれば、光源と、上
記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、上
記光源に対し上記集光手段が上記光源の像を結像させる
位置より遠方に配設された物体と、上記光源より上記物
体の遠方に位置する投射レンズと、上記集光手段と上記
物体との間で、かつ、上記光源に対し上記集光手段が上
記光源の像を結像させる位置より遠方に配設され、上記
集光手段と組み合わせて構成される光学系が上記投射レ
ンズの略瞳位置に上記光源から発せられた上記照明光を
結像させる凸レンズとを備えることを特徴とするプロジ
ェクタが提供される。
記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、上
記光源に対し上記集光手段が上記光源の像を結像させる
位置より遠方に配設された物体と、上記光源より上記物
体の遠方に位置する投射レンズと、上記集光手段と上記
物体との間で、かつ、上記光源に対し上記集光手段が上
記光源の像を結像させる位置より遠方に配設され、上記
集光手段と組み合わせて構成される光学系が上記投射レ
ンズの略瞳位置に上記光源から発せられた上記照明光を
結像させる凸レンズとを備えることを特徴とするプロジ
ェクタが提供される。
【００１０】
【作用】本発明の光学系は、図９を参照して述べたクリ
ティカル照明法、および、図１０を参照して述べたケー
ラー照明法の両者の欠点を改善したものである。すなわ
ち、本発明の第１の観点の光学系においては、集光レン
ズと、集光レンズの焦点距離の位置に配設された物体
と、物体の遠方に位置する投射レンズと、集光レンズと
物体との間に配設され、集光レンズとを組み合わせたと
きの結合焦点距離が投射レンズの入射瞳位置またはその
近傍となる焦点距離を持つ凹レンズとを光軸に沿って配
設することにより、凹レンズからの光が投射レンズの入
射瞳位置またはその近傍に結像するので、スクリーン上
に投影された物体の照度は極めて高くなるので、スクリ
ーン上の輝度ムラを抑止することができる。本発明の第
２の観点の光学系においては、集光レンズと、集光レン
ズの焦点距離の位置より遠方に配設された物体と、物体
の遠方に位置する投射レンズと、集光レンズと物体との
間で、かつ、集光レンズの焦点距離の位置より遠方に配
設され、集光レンズとを組み合わせたときの結合焦点距
離が投射レンズの入射瞳位置またはその近傍となる焦点
距離を持つ凸レンズとを光軸に沿って配設することによ
り、凸レンズからの光が投射レンズの入射瞳位置または
その近傍に結像するので、スクリーン上に投影された物
体の照度は極めて高くなるので、スクリーン上の輝度ム
ラを抑止することができる。本発明の第３の観点のプロ
ジェクタは第１観点の光学系を適用したものである。本
発明の第４の観点のプロジェクタは第２観点の光学系を
適用したものである。
ティカル照明法、および、図１０を参照して述べたケー
ラー照明法の両者の欠点を改善したものである。すなわ
ち、本発明の第１の観点の光学系においては、集光レン
ズと、集光レンズの焦点距離の位置に配設された物体
と、物体の遠方に位置する投射レンズと、集光レンズと
物体との間に配設され、集光レンズとを組み合わせたと
きの結合焦点距離が投射レンズの入射瞳位置またはその
近傍となる焦点距離を持つ凹レンズとを光軸に沿って配
設することにより、凹レンズからの光が投射レンズの入
射瞳位置またはその近傍に結像するので、スクリーン上
に投影された物体の照度は極めて高くなるので、スクリ
ーン上の輝度ムラを抑止することができる。本発明の第
２の観点の光学系においては、集光レンズと、集光レン
ズの焦点距離の位置より遠方に配設された物体と、物体
の遠方に位置する投射レンズと、集光レンズと物体との
間で、かつ、集光レンズの焦点距離の位置より遠方に配
設され、集光レンズとを組み合わせたときの結合焦点距
離が投射レンズの入射瞳位置またはその近傍となる焦点
距離を持つ凸レンズとを光軸に沿って配設することによ
り、凸レンズからの光が投射レンズの入射瞳位置または
その近傍に結像するので、スクリーン上に投影された物
体の照度は極めて高くなるので、スクリーン上の輝度ム
ラを抑止することができる。本発明の第３の観点のプロ
ジェクタは第１観点の光学系を適用したものである。本
発明の第４の観点のプロジェクタは第２観点の光学系を
適用したものである。
【００１１】
【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。なお、本明細書において光軸上の前方とは光源
側を言い、後方とはスクリーン側を言うものとする。ま
た、本実施例では本発明の光学系を照明光学系に応用し
た具体例について説明するが、本発明の光学系はこれら
の実施例のみに限定されることなく他の光学系にも応用
することができる。図１は本発明の一実施例に係る光学
系を示す構成図であり、光源１、コンデンサレンズ２、
凹レンズ３、投影すべき物体５、投射レンズ６、および
スクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配設されてい
る。光源１は反射鏡８によって平行光を光軸に沿って照
射するように構成され、この光源１からの平行光がコン
デンサレンズ２に入射すると、当該コンデンサレンズ２
によって物体５の中心に結像されるようになっている。
すなわち、本実施例の光学系では、コンデンサレンズ２
の焦点距離ｆ1 の位置に物体５を配設している。なお、
本発明では照射された光が物体の中心で結像すれば良い
ので、本発明における光源とコンデンサレンズとの組み
合わせは、本実施例のみに限定されることはなく、例え
ば光源に楕円ミラーを設けて照明光を物体上に結像させ
るようにすれば、コンデンサレンズを省略することがで
きる。これらの構成が本発明の第１の結像手段である。
明する。なお、本明細書において光軸上の前方とは光源
側を言い、後方とはスクリーン側を言うものとする。ま
た、本実施例では本発明の光学系を照明光学系に応用し
た具体例について説明するが、本発明の光学系はこれら
の実施例のみに限定されることなく他の光学系にも応用
することができる。図１は本発明の一実施例に係る光学
系を示す構成図であり、光源１、コンデンサレンズ２、
凹レンズ３、投影すべき物体５、投射レンズ６、および
スクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配設されてい
る。光源１は反射鏡８によって平行光を光軸に沿って照
射するように構成され、この光源１からの平行光がコン
デンサレンズ２に入射すると、当該コンデンサレンズ２
によって物体５の中心に結像されるようになっている。
すなわち、本実施例の光学系では、コンデンサレンズ２
の焦点距離ｆ1 の位置に物体５を配設している。なお、
本発明では照射された光が物体の中心で結像すれば良い
ので、本発明における光源とコンデンサレンズとの組み
合わせは、本実施例のみに限定されることはなく、例え
ば光源に楕円ミラーを設けて照明光を物体上に結像させ
るようにすれば、コンデンサレンズを省略することがで
きる。これらの構成が本発明の第１の結像手段である。
【００１２】このコンデンサレンズ２と物体５との間で
あって、物体５の直前には凹レンズ３が配設されてお
り、この凹レンズ３はコンデンサレンズ２を通過した照
明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに結像させる焦点距
離を備えている。すなわち、本実施例の光学系において
はコンデンサレンズ２と凹レンズ３との組み合わせで焦
点距離ｆ2 の光学系を構成している。そして、凹レンズ
３の位置が物体５に近接している方が照度が高くなる。
なお、凹レンズ３の面形状は、前述した条件を満足すれ
ば図示する実施例の形状に限定されることはない。
あって、物体５の直前には凹レンズ３が配設されてお
り、この凹レンズ３はコンデンサレンズ２を通過した照
明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに結像させる焦点距
離を備えている。すなわち、本実施例の光学系において
はコンデンサレンズ２と凹レンズ３との組み合わせで焦
点距離ｆ2 の光学系を構成している。そして、凹レンズ
３の位置が物体５に近接している方が照度が高くなる。
なお、凹レンズ３の面形状は、前述した条件を満足すれ
ば図示する実施例の形状に限定されることはない。
【００１３】スクリーン７に投影すべき物体５は、例え
ば、本実施例の光学系を適用しようとする装置が液晶プ
ロジェクターであれば液晶パネルであり、また、スライ
ドフィルム用映写機であればスライドフィルムであり、
この他にも種々の物体を用いることができる。物体５と
スクリーン７との間には、物体５を通過した光をスクリ
ーン７上に投射集光するための投射レンズ６が配設され
ており、既述したように、コンデンサレンズ２と凹レン
ズ３とによって結像する位置に入射瞳Ｐが位置するよう
になっている。
ば、本実施例の光学系を適用しようとする装置が液晶プ
ロジェクターであれば液晶パネルであり、また、スライ
ドフィルム用映写機であればスライドフィルムであり、
この他にも種々の物体を用いることができる。物体５と
スクリーン７との間には、物体５を通過した光をスクリ
ーン７上に投射集光するための投射レンズ６が配設され
ており、既述したように、コンデンサレンズ２と凹レン
ズ３とによって結像する位置に入射瞳Ｐが位置するよう
になっている。
【００１４】このように構成した本実施例の光学系によ
れば、光源１からの照明光は、コンデンサレンズ２を通
過することにより物体５に結像するように集光しながら
凹レンズ３に至るが、集光されようとしている照明光、
すなわち照度が高い照明光は、この凹レンズ３によっ
て、物体５を通過した後に投射レンズ６の入射瞳位置Ｐ
に結像することになる。したがって、光源１から照射さ
れた光は照度が高い状態で凹レンズ３に至り、しかも、
この凹レンズ３によって投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに
結像されるため、スクリーン７上に投影された物体の照
度は極めて高くなるものの、光源像を無限遠とすること
ができるので、スクリーン７上の輝度ムラを抑止するこ
とができる。
れば、光源１からの照明光は、コンデンサレンズ２を通
過することにより物体５に結像するように集光しながら
凹レンズ３に至るが、集光されようとしている照明光、
すなわち照度が高い照明光は、この凹レンズ３によっ
て、物体５を通過した後に投射レンズ６の入射瞳位置Ｐ
に結像することになる。したがって、光源１から照射さ
れた光は照度が高い状態で凹レンズ３に至り、しかも、
この凹レンズ３によって投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに
結像されるため、スクリーン７上に投影された物体の照
度は極めて高くなるものの、光源像を無限遠とすること
ができるので、スクリーン７上の輝度ムラを抑止するこ
とができる。
【００１５】なお、このように構成した本実施例の光学
系のシミュレーション結果を図６および図７に示し、従
来のクリティカル照明法により光学系のシミュレーショ
ン結果を図８に示す。図７は図６の点光源のフィラメン
トを大きく設定したものである。この結果からも明らか
なように、本実施例の光学系では、物体５とスクリーン
７との間に配設する投射レンズ６の口径を小さく設定す
ることができ、その結果、本光学系を適用する装置（液
晶プロジェクターやスライドフィルム用映写機など）の
小型化を図ることができる。
系のシミュレーション結果を図６および図７に示し、従
来のクリティカル照明法により光学系のシミュレーショ
ン結果を図８に示す。図７は図６の点光源のフィラメン
トを大きく設定したものである。この結果からも明らか
なように、本実施例の光学系では、物体５とスクリーン
７との間に配設する投射レンズ６の口径を小さく設定す
ることができ、その結果、本光学系を適用する装置（液
晶プロジェクターやスライドフィルム用映写機など）の
小型化を図ることができる。
【００１６】また、図５は、ＴＮ液晶（ツィストネマテ
ィック形液晶）を用いた液晶パネルにおける印加電圧と
透過率との関係を示すグラフである。ＴＮ液晶では、同
図に示すように、パネルへの印加電圧に対する光の透過
率特性がパネルへの入射角θに依存するという特性を有
している。したがって、図１０に示すケーラー照明法の
光学系の物体にＴＮ液晶を用いた場合には、入射角がパ
ネル面の全域でそれぞれ相違することから、パネル面の
照明光の透過率も不均一となる。これにより、スクリー
ンに投影される液晶画像に輝度シェーディングが生じる
が、本実施例の光学系では、物体に入射する照明光の入
射角θが小さいため、すなわち、平行光に近い状態で物
体を通過するのでＴＮ液晶を用いても液晶画像に生じる
輝度シェーディングを抑制することができる。
ィック形液晶）を用いた液晶パネルにおける印加電圧と
透過率との関係を示すグラフである。ＴＮ液晶では、同
図に示すように、パネルへの印加電圧に対する光の透過
率特性がパネルへの入射角θに依存するという特性を有
している。したがって、図１０に示すケーラー照明法の
光学系の物体にＴＮ液晶を用いた場合には、入射角がパ
ネル面の全域でそれぞれ相違することから、パネル面の
照明光の透過率も不均一となる。これにより、スクリー
ンに投影される液晶画像に輝度シェーディングが生じる
が、本実施例の光学系では、物体に入射する照明光の入
射角θが小さいため、すなわち、平行光に近い状態で物
体を通過するのでＴＮ液晶を用いても液晶画像に生じる
輝度シェーディングを抑制することができる。
【００１７】本発明は上述した実施例のみに限定される
ことなく種々に改変することが可能である。図２は本発
明の他の実施例に係る光学系を示す構成図である。本実
施例では、図１に示す実施例に対して、コンデンサレン
ズ２を通過した光を凹レンズ３により結像させるにあた
り、投射レンズ６の入射瞳位置Ｐではなく、その近傍に
結像させるように凹レンズ３の焦点距離を設定してい
る。すなわち、図１に示す実施例と同様に、本実施例の
光学系は、光源１、コンデンサレンズ２、凹レンズ３、
投影すべき物体５、投射レンズ６、およびスクリーン７
が、それぞれ同じ光軸上に配設されており、光源１は反
射鏡８によって平行光を光軸に沿って照射するように構
成され、この光源１からの平行光がコンデンサレンズ２
に入射すると、当該コンデンサレンズ２によって物体５
の中心に結像されるようになっている。すなわち、本実
施例の光学系でも、コンデンサレンズ２の焦点距離ｆ1
の位置に物体５が配設されるようになっている。
ことなく種々に改変することが可能である。図２は本発
明の他の実施例に係る光学系を示す構成図である。本実
施例では、図１に示す実施例に対して、コンデンサレン
ズ２を通過した光を凹レンズ３により結像させるにあた
り、投射レンズ６の入射瞳位置Ｐではなく、その近傍に
結像させるように凹レンズ３の焦点距離を設定してい
る。すなわち、図１に示す実施例と同様に、本実施例の
光学系は、光源１、コンデンサレンズ２、凹レンズ３、
投影すべき物体５、投射レンズ６、およびスクリーン７
が、それぞれ同じ光軸上に配設されており、光源１は反
射鏡８によって平行光を光軸に沿って照射するように構
成され、この光源１からの平行光がコンデンサレンズ２
に入射すると、当該コンデンサレンズ２によって物体５
の中心に結像されるようになっている。すなわち、本実
施例の光学系でも、コンデンサレンズ２の焦点距離ｆ1
の位置に物体５が配設されるようになっている。
【００１８】このコンデンサレンズ２と物体５との間で
あって、物体５の直前には凹レンズ３が配設されてお
り、この凹レンズ３はコンデンサレンズ２を通過した照
明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐの後方に結像させる
焦点距離を備えている。すなわち、本実施例の光学系に
おいてはコンデンサレンズ２と凹レンズ３との組み合わ
せで焦点距離ｆ3 の光学系を構成している。
あって、物体５の直前には凹レンズ３が配設されてお
り、この凹レンズ３はコンデンサレンズ２を通過した照
明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐの後方に結像させる
焦点距離を備えている。すなわち、本実施例の光学系に
おいてはコンデンサレンズ２と凹レンズ３との組み合わ
せで焦点距離ｆ3 の光学系を構成している。
【００１９】このように構成した本実施例の光学系によ
れば、光源１からの照明光は、コンデンサレンズ２を通
過することにより物体５に結像するように集光しながら
凹レンズ３に至るが、集光されようとしている照明光、
すなわち照度が高い照明光は、この凹レンズ３によっ
て、物体５を通過した後に投射レンズ６の入射瞳位置Ｐ
の後方に結像することになる。したがって、光源１から
照射された光は照度が高い状態で凹レンズ３に至り、し
かも、この凹レンズ３によって投射レンズ６の入射瞳位
置Ｐの近傍に結像されるため、スクリーン７上に投影さ
れた物体の照度は極めて高くなるものの、光源像をほぼ
無限遠とすることができるので、スクリーン７上の輝度
ムラを抑止することができる。
れば、光源１からの照明光は、コンデンサレンズ２を通
過することにより物体５に結像するように集光しながら
凹レンズ３に至るが、集光されようとしている照明光、
すなわち照度が高い照明光は、この凹レンズ３によっ
て、物体５を通過した後に投射レンズ６の入射瞳位置Ｐ
の後方に結像することになる。したがって、光源１から
照射された光は照度が高い状態で凹レンズ３に至り、し
かも、この凹レンズ３によって投射レンズ６の入射瞳位
置Ｐの近傍に結像されるため、スクリーン７上に投影さ
れた物体の照度は極めて高くなるものの、光源像をほぼ
無限遠とすることができるので、スクリーン７上の輝度
ムラを抑止することができる。
【００２０】また、このようにコンデンサレンズ２と凹
レンズ３とによる結像位置を投射レンズ６の後方にずら
すことによって、物体５への照明光の入射角θがさらに
小さくなり、ＴＮ液晶パネルを物体に適用した場合に特
に効果的である。さらに、この焦点距離ｆ3 を適宜変更
することによって、スクリーン７上に投影される物体５
とその周辺との光量比を調節することができ、このよう
に光量比を調節しても照度が低下することはない。な
お、図２に示す実施例ではコンデサレンズ２と凹レンズ
３による結像位置を投射レンズ６の後方としたが、投射
レンズの前方に設定しても良い。
レンズ３とによる結像位置を投射レンズ６の後方にずら
すことによって、物体５への照明光の入射角θがさらに
小さくなり、ＴＮ液晶パネルを物体に適用した場合に特
に効果的である。さらに、この焦点距離ｆ3 を適宜変更
することによって、スクリーン７上に投影される物体５
とその周辺との光量比を調節することができ、このよう
に光量比を調節しても照度が低下することはない。な
お、図２に示す実施例ではコンデサレンズ２と凹レンズ
３による結像位置を投射レンズ６の後方としたが、投射
レンズの前方に設定しても良い。
【００２１】本発明はさらに改変することができる。図
３は本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す構成
図であり、図１および図２に示す実施例と同様に、光源
１、コンデンサレンズ２、投影すべき物体５、投射レン
ズ６、およびスクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配
設されているが、上述した実施例と異なる点は、第２の
結像手段を凸レンズ４により構成した点にある。本実施
例の光学系では、凸レンズ４が前記光軸上に配設されて
おり、光源１は反射鏡８によって平行光を光軸に沿って
照射するように構成され、この光源１からの平行光がコ
ンデンサレンズ２に入射すると、当該コンデンサレンズ
２によって凸レンズ４の前方に結像されるようになって
いる。すなわち、本実施例の光学系では、コンデンサレ
ンズ２の焦点距離ｆ4 より僅かに遠い位置に凸レンズ４
が配設されるようになっている。
３は本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す構成
図であり、図１および図２に示す実施例と同様に、光源
１、コンデンサレンズ２、投影すべき物体５、投射レン
ズ６、およびスクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配
設されているが、上述した実施例と異なる点は、第２の
結像手段を凸レンズ４により構成した点にある。本実施
例の光学系では、凸レンズ４が前記光軸上に配設されて
おり、光源１は反射鏡８によって平行光を光軸に沿って
照射するように構成され、この光源１からの平行光がコ
ンデンサレンズ２に入射すると、当該コンデンサレンズ
２によって凸レンズ４の前方に結像されるようになって
いる。すなわち、本実施例の光学系では、コンデンサレ
ンズ２の焦点距離ｆ4 より僅かに遠い位置に凸レンズ４
が配設されるようになっている。
【００２２】このコンデンサレンズ２による結像位置Ｆ
と物体５との間には凸レンズ４が配設されており、この
凸レンズ４はコンデンサレンズ２を通過して一度結像し
た照明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに結像させる焦
点距離を備えている。すなわち、本実施例の光学系にお
いてはコンデンサレンズ２と凸レンズ４との組み合わせ
で焦点距離ｆ5 の光学系を構成している。
と物体５との間には凸レンズ４が配設されており、この
凸レンズ４はコンデンサレンズ２を通過して一度結像し
た照明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに結像させる焦
点距離を備えている。すなわち、本実施例の光学系にお
いてはコンデンサレンズ２と凸レンズ４との組み合わせ
で焦点距離ｆ5 の光学系を構成している。
【００２３】このように構成した本実施例の光学系で
は、光源１からの光は、一旦凸レンズ４の前方Ｆで結像
して光源像を作り、この光源像を新たな光源として凸レ
ンズ４を通過して物体５に至り、投射レンズ６の入射瞳
位置Ｐで再び結像することになる。したがって、光源１
から照射された光は照度が高い状態で凸レンズ４に至
り、しかも、この凸レンズ４によって投射レンズ６の入
射瞳位置Ｐに照明光が結像されるため、スクリーン７上
に投影された物体の照度は極めて高くなるものの、光源
像を無限遠とすることができるのでスクリーン７上の輝
度ムラを抑止することができる。
は、光源１からの光は、一旦凸レンズ４の前方Ｆで結像
して光源像を作り、この光源像を新たな光源として凸レ
ンズ４を通過して物体５に至り、投射レンズ６の入射瞳
位置Ｐで再び結像することになる。したがって、光源１
から照射された光は照度が高い状態で凸レンズ４に至
り、しかも、この凸レンズ４によって投射レンズ６の入
射瞳位置Ｐに照明光が結像されるため、スクリーン７上
に投影された物体の照度は極めて高くなるものの、光源
像を無限遠とすることができるのでスクリーン７上の輝
度ムラを抑止することができる。
【００２４】図４は、本発明のさらに他の実施例に係る
光学系を示す構成図である。本実施例の光学系は、図３
に示す実施例と同様に、光源１、コンデンサレンズ２、
凸レンズ４、投影すべき物体５、投射レンズ６、および
スクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配設されている
が、図３に示す実施例に対して、コンデンサレンズ２を
通過して一度結像した光を凸レンズ４により再び結像さ
せるにあたり、投射レンズ６の入射瞳位置Ｐではなく、
その近傍に結像させるように凸レンズ４の焦点距離を設
定している。本実施例の光学系では、光源１は反射鏡８
によって平行光を光軸に沿って照射するように構成さ
れ、この光源１からの平行光がコンデンサレンズ２に入
射すると、当該コンデンサレンズ２によって凸レンズ４
の前方に結像されるようになっている。すなわち、本実
施例の光学系においても、コンデンサレンズの焦点距離
ｆ4 より僅かに後方に凸レンズ４が配設されるようにな
っている。
光学系を示す構成図である。本実施例の光学系は、図３
に示す実施例と同様に、光源１、コンデンサレンズ２、
凸レンズ４、投影すべき物体５、投射レンズ６、および
スクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配設されている
が、図３に示す実施例に対して、コンデンサレンズ２を
通過して一度結像した光を凸レンズ４により再び結像さ
せるにあたり、投射レンズ６の入射瞳位置Ｐではなく、
その近傍に結像させるように凸レンズ４の焦点距離を設
定している。本実施例の光学系では、光源１は反射鏡８
によって平行光を光軸に沿って照射するように構成さ
れ、この光源１からの平行光がコンデンサレンズ２に入
射すると、当該コンデンサレンズ２によって凸レンズ４
の前方に結像されるようになっている。すなわち、本実
施例の光学系においても、コンデンサレンズの焦点距離
ｆ4 より僅かに後方に凸レンズ４が配設されるようにな
っている。
【００２５】このコンデンサレンズ２による結像位置Ｆ
と物体５との間には凸レンズ４が配設されており、この
凸レンズ４はコンデンサレンズ２を通過して一度結像し
た照明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐの後方に結像さ
せる焦点距離を備えている。つまり、本実施例の光学系
においてはコンデンサレンズ２と凸レンズ４との組み合
わせで焦点距離ｆ6 の光学系を構成している。
と物体５との間には凸レンズ４が配設されており、この
凸レンズ４はコンデンサレンズ２を通過して一度結像し
た照明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐの後方に結像さ
せる焦点距離を備えている。つまり、本実施例の光学系
においてはコンデンサレンズ２と凸レンズ４との組み合
わせで焦点距離ｆ6 の光学系を構成している。
【００２６】このように構成した本実施例の光学系にお
いても、光源１からの光は、一旦凸レンズ４の前方Ｆで
結像して光源像を作り、この光源像を新たな光源として
凸レンズ４を通過して物体５に至り、投射レンズ６の入
射瞳位置Ｐの後方で再び結像することになる。したがっ
て、光源１から照射された光は照度が高い状態で凸レン
ズ４に至り、しかも、この凸レンズ４によって投射レン
ズ６の入射瞳位置Ｐの後方に照明光が結像されるため、
スクリーン７上に投影された物体の照度は極めて高くな
るものの、光源像を無限遠とすることができるのでスク
リーン７上の輝度ムラを抑止することができる。
いても、光源１からの光は、一旦凸レンズ４の前方Ｆで
結像して光源像を作り、この光源像を新たな光源として
凸レンズ４を通過して物体５に至り、投射レンズ６の入
射瞳位置Ｐの後方で再び結像することになる。したがっ
て、光源１から照射された光は照度が高い状態で凸レン
ズ４に至り、しかも、この凸レンズ４によって投射レン
ズ６の入射瞳位置Ｐの後方に照明光が結像されるため、
スクリーン７上に投影された物体の照度は極めて高くな
るものの、光源像を無限遠とすることができるのでスク
リーン７上の輝度ムラを抑止することができる。
【００２７】また、このようにコンデンサレンズ２と凸
レンズ４とによる結像位置を投射レンズ６の後方にずら
すことによって、物体５への照明光の入射角θがさらに
小さくなり、ＴＮ液晶パネルを物体に適用した場合に特
に効果的である。さらに、この焦点距離ｆ6 を適宜変更
することによって、スクリーン上に投影される物体とそ
の周辺との光量比を調節することができる。このとき、
光量比を調節しても照度が低下することはない。なお、
図４に示す実施例ではコンデサレンズ２と凸レンズ４に
よる結像位置を投射レンズ６の後方としたが、投射レン
ズ６の前方に設定しても良い。
レンズ４とによる結像位置を投射レンズ６の後方にずら
すことによって、物体５への照明光の入射角θがさらに
小さくなり、ＴＮ液晶パネルを物体に適用した場合に特
に効果的である。さらに、この焦点距離ｆ6 を適宜変更
することによって、スクリーン上に投影される物体とそ
の周辺との光量比を調節することができる。このとき、
光量比を調節しても照度が低下することはない。なお、
図４に示す実施例ではコンデサレンズ２と凸レンズ４に
よる結像位置を投射レンズ６の後方としたが、投射レン
ズ６の前方に設定しても良い。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ケー
ラー照明法の基本構成に対して、第１の結像手段を通過
した光を投射レンズの入射瞳位置の近傍に結像させる第
２の結像手段を物体の直前に配設したので、クリティカ
ル照明法における照度と同等の照度を得ながら、しか
も、スクリーン上に映し出される物体の輝度ムラを抑止
することができる。このとき、第２の結像手段の焦点距
離を変化させることにより、スクリーン上に映し出され
る物体とその周辺との照度比を、照度を低減させること
なく制御することができる。また、従来のクリティカル
照明法等に比べて、投射レンズの口径を小さく設定する
ことができ、光学系の小型化を達成することができる。
さらに、投影すべき物体に液晶パネルを用いた場合に
は、液晶パネルへの光の入射角が小さくなり、液晶パネ
ルの透過率における入射角度の依存性を低減することが
でき、その結果、スクリーン上に映し出される物体の輝
度シェーディングを抑止することができる。
ラー照明法の基本構成に対して、第１の結像手段を通過
した光を投射レンズの入射瞳位置の近傍に結像させる第
２の結像手段を物体の直前に配設したので、クリティカ
ル照明法における照度と同等の照度を得ながら、しか
も、スクリーン上に映し出される物体の輝度ムラを抑止
することができる。このとき、第２の結像手段の焦点距
離を変化させることにより、スクリーン上に映し出され
る物体とその周辺との照度比を、照度を低減させること
なく制御することができる。また、従来のクリティカル
照明法等に比べて、投射レンズの口径を小さく設定する
ことができ、光学系の小型化を達成することができる。
さらに、投影すべき物体に液晶パネルを用いた場合に
は、液晶パネルへの光の入射角が小さくなり、液晶パネ
ルの透過率における入射角度の依存性を低減することが
でき、その結果、スクリーン上に映し出される物体の輝
度シェーディングを抑止することができる。
【図１】本発明の一実施例に係る光学系を示す構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の他の実施例に係る光学系を示す構成図
である。
である。
【図３】本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す
構成図である。
構成図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す
構成図である。
構成図である。
【図５】液晶パネルの印加電圧に対する照明光の透過率
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】図１に示す実施例に係る光学系のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
ョン結果を示す図である。
【図７】同じく図１に示す実施例に係る光学系のシミュ
レーション結果を示す図であり、図６に示す光学系の光
源に対してフィラメントを大きくした光源を用いた光学
系である。
レーション結果を示す図であり、図６に示す光学系の光
源に対してフィラメントを大きくした光源を用いた光学
系である。
【図８】クリティカル照明法を用いた光学系のシミュレ
ーション結果を示す図である。
ーション結果を示す図である。
【図９】従来のクリティカル照明法を用いた光学系を示
す構成図である。
す構成図である。
【図１０】従来のケーラー照明法を用いた光学系を示す
構成図である。
構成図である。
１…光源 ２…コンデンサレンズ ３…凹レンズ（第２の結像手段） ４…凸レンズ（第２の結像手段） ５…物体 ６…投射レンズ ７…スクリーン Ｐ…入射瞳位置
Claims (5)
- 【請求項１】光源と、 上記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、 該集光手段が上記光源の像を結像させる位置に配設され
た物体と、 上記光源より上記物体の遠方に位置する投射レンズと、 上記集光手段と上記物体との間に配設され、上記集光手
段と組み合わせて構成される光学系が上記投射レンズの
略瞳位置に上記光源から発せられた上記照明光を結像さ
せる凹レンズとを備えることを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】光源と、 上記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、 上記光源に対し上記集光手段が上記光源の像を結像させ
る位置より遠方に配設された物体と、 上記光源より上記物体の遠方に位置する投射レンズと、 上記集光手段と上記物体との間で、かつ、上記光源に対
し上記集光手段が上記光源の像を結像させる位置より遠
方に配設され、上記集光手段と組み合わせて構成される
光学系が上記投射レンズの略瞳位置に上記光源から発せ
られた上記照明光を結像させる凸レンズとを備えること
を特徴とする光学装置。 - 【請求項３】上記集光手段は、上記光源からの光を反射
して平行光とする反射鏡と、上記平行光を集光する集光
凸レンズとから構成されることを特徴とする請求項１又
は請求項２に記載の光学装置。 - 【請求項４】光源と、 上記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、 該集光手段が上記光源の像を結像させる位置に配設され
た物体と、 上記光源より上記物体の遠方に位置する投射レンズと、 上記集光手段と上記物体との間に配設され、上記集光手
段と組み合わせて構成される光学系が上記投射レンズの
略瞳位置に上記光源から発せられた上記照明光を結像さ
せる凹レンズとを備えることを特徴とするプロジェク
タ。 - 【請求項５】光源と、 上記光源から発せられた照明光を集光する集光手段と、 上記光源に対し上記集光手段が上記光源の像を結像させ
る位置より遠方に配設された物体と、 上記光源より上記物体の遠方に位置する投射レンズと、 上記集光手段と上記物体との間で、かつ、上記光源に対
し上記集光手段が上記光源の像を結像させる位置より遠
方に配設され、上記集光手段と組み合わせて構成される
光学系が上記投射レンズの略瞳位置に上記光源から発せ
られた上記照明光を結像させる凸レンズとを備えること
を特徴とするプロジェクタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001392539A JP2002228932A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 光学装置およびプロジェクタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001392539A JP2002228932A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 光学装置およびプロジェクタ |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4073398A Division JPH05232402A (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002228932A true JP2002228932A (ja) | 2002-08-14 |
Family
ID=19188647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001392539A Pending JP2002228932A (ja) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | 光学装置およびプロジェクタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002228932A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009086057A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Citizen Electronics Co Ltd | 投写型表示装置 |
-
2001
- 2001-12-25 JP JP2001392539A patent/JP2002228932A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009086057A (ja) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Citizen Electronics Co Ltd | 投写型表示装置 |
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