JP2003222820A - 光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタ - Google Patents
光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタInfo
- Publication number
- JP2003222820A JP2003222820A JP2002021053A JP2002021053A JP2003222820A JP 2003222820 A JP2003222820 A JP 2003222820A JP 2002021053 A JP2002021053 A JP 2002021053A JP 2002021053 A JP2002021053 A JP 2002021053A JP 2003222820 A JP2003222820 A JP 2003222820A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- source device
- optical system
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
光学系を用いた照明光学系の光の利用効率を容易に向上
させる。 【解決手段】 中心軸上の所定の位置で集束する集光光
を射出する光源装置は、ランプと、該ランプから射出さ
れた光を反射するリフレクタとを有し、前記所定の位置
で集束する集光光を射出する光源部と、前記光源部から
射出された前記集光光のうち、中心部の光を通過させる
とともに、周辺部の光を反射させることにより、該周辺
部の光をその入射方向に対して逆方向に戻す反射光学系
と、を備える。
Description
するプロジェクタ(投写型表示装置)に関し、特に、プ
ロジェクタを構成する照明光学系およびこの照明光学系
を構成する光源装置に関する。
から射出された光によって、DMD(デジタルマイクロ
ミラーデバイス、TI社の商標)や液晶ライトバルブ、
などの電気光学装置の光照射領域(光照射面)が照明さ
れる。そして、電気光学装置の光照射面に入射した光
が、画像情報(画像信号)に応じて変調され、電気光学
装置から画像を表す画像光が射出される。電気光学装置
から射出された画像光の表す画像は、投写光学系を介し
てスクリーン上に投写することにより画像が表示され
る。このため、プロジェクタは、種々の光学系により構
成されている。
照明光学系の要部を示す概略平面図である。この照明光
学系100は、光源装置110と、ロッド(透光性ロッ
ド)型のインテグレータ(ロッドインテグレータ)13
0と、リレーレンズ(リレー光学系)140とを、それ
ぞれの図示しない中心軸が照明光学系100の中心軸1
00axに一致するように順に備えている。
ロッドインテグレータ130とリレーレンズ140とを
通過して照明対象LAの光照射面を照明する。なお、プ
ロジェクタにおける照明対象LAは、上述のようにDM
Dや液晶ライトバルブ等の電気光学装置である。
画像は、その明るさが一様であることが好ましく、照明
光学系100によって照明される照明領域中の照度分布
が一様であることが好ましい。しかしながら、光源装置
110から射出された光は、その照度分布が一様でない
場合が多く、このような光を照明光としてそのまま利用
した場合には、表示される画像の明るさも、照明光の照
度分布に応じて一様でない場合が多い。この問題を解決
するために、従来から、照明光学系100のように、ロ
ッドインテグレータ130が用いられる場合が多い。こ
のロッドインテグレータ130は、光入射面に入射する
光の照度分布が一様でない場合においても、照度分布が
一様な光に変換して射出する機能を有する光学要素であ
る。
像は、その明るさがより明るいことが好ましい。このた
め、照明光学系100では、以下の構成をとっている。
ドインテグレータ130の光入射面に効率よく入射する
ように、ロッドインテグレータ130の光入射面近傍で
集束するような集光光とされる。具体的には、光源装置
110は、回転楕円面形状の反射面を有する楕円リフレ
クタ114と、メタルハライドランプや高圧水銀灯など
の高圧放電灯が利用される光源ランプ112とで構成さ
れる。光源ランプ112は、楕円リフレクタ114の第
1焦点位置に配置され、ロッドインテグレータ130
は、その光入射面が楕円リフレクタ114の第2焦点位
置となるように配置される。このような構成とすること
により、光源装置110は、ロッドインテグレータ13
0の光入射面上で集束する集光光を射出することができ
る。ここで、光源ランプ112のアーク像の大きさ(横
方向または縦方向の大きさ)をDSとし、ロッドインテ
グレータ130の光入射面上に結像される像(以下、
「2次光源像」と呼ぶ)の大きさ(横方向または縦方向
の大きさ)をD0とし、楕円リフレクタ114の第1,
第2焦点距離をf1,f2とすると、2次光源像の大き
さD0は、以下の式で表される。
テグレータ130の光射出面の像を照明対象LAの光照
射面上で結像するように配置される。ここで、ロッドイ
ンテグレータ130の光射出面の大きさ(横方向または
縦方向の大きさ)をD1とし、照明対象LAの光照射面
上で結像される像(以下、「照明領域」と呼ぶ)の大き
さ(横方向または縦方向の大きさ)をD2とし、ロッド
インテグレータ130の光射出面からリレーレンズ14
0までの距離をd1、リレーレンズ140から照明領域
までの距離をd2とすると、照明領域の大きさD2は、
以下の式で表される。
から射出された光が、照明対象LAの光照射面を効率良
く照明するように上記(2)式に従って設定される。
12のアーク像の大きさDSは、有限の大きさを有して
いるため、2次光源像の大きさD0も上記(1)式で示
されるように、アークの像の大きさDSを結像倍率f2
/f1倍した有限の大きさを有している。このため、ロ
ッドインテグレータ130の光入射面の大きさよりも2
次光源像の大きさD0の方が大きくなる場合があり、ロ
ッドインテグレータ130に入射する光の光量が減少し
て、光の利用効率が悪くなる場合がある。このような有
限の大きさを有する光源ランプ112から射出された光
を、より有効にロッドインテグレータ130の光入射面
に入射させて光の利用効率を向上させるためには、例え
ば、以下の効率向上手法が考えられる。
さくして、2次光源像の大きさを小さくすることによ
り、ロッドインテグレータの光入射面に入射する光量を
多くして、光の利用効率を向上させる。
下に示すような問題がある。
点について示す説明図である。図7は、光源装置を、光
源装置110の楕円リフレクタ114(図6参照)より
も短い第2焦点距離f2’を有する楕円リフレクタ11
4’で構成された光源装置110’に置き換え、リレー
レンズを、リレーレンズ140’に置き換えた照明光学
系100’を示している。
インテグレータ130の光入射面における2次光源像の
大きさ(横方向または縦方向の大きさ)をD0’とする
と、2次光源像の大きさD0’は、以下の式で表され
る。
よび(2)式を比較すればわかるように、f2’<f2
によりD0’<D0となるのので、照明光学系100に
比べて2次光源像の大きさを小さくすることは可能であ
る。しかしながら、以下の問題点がある。
出される集光光の中心軸100axに対する最大角度を
θ1とし、ロッドインテグレータ130の光射出面にお
ける中心軸100ax上の点から射出されてリレーレン
ズ140に入射する光の、中心軸100axに対する最
大角度をθ2(≒θ1)とし、リレーレンズ140から
射出されて照明対象LAの光照射面における中心軸10
0ax上の点に入射する光の、中心軸100axに対す
る最大角度をθ3とする。また、図7に示すように、光
源装置110’から射出される集光光の中心軸100a
xに対する最大角度をθ1’とし、ロッドインテグレー
タ130の光射出面における中心軸100ax上の点か
ら射出されてリレーレンズ140’に入射する光の、中
心軸100axに対する最大角度をθ2’(≒θ1’)
とし、リレーレンズ140’から射出されて照明対象L
Aの光照射面における中心軸100ax上の点に入射す
る光の、中心軸100axに対する最大角度をθ3’と
する。
クタ114’の開口面の大きさが楕円リフレクタ114
の開口面の大きさに等しいとすると、θ1’>θ1とな
り、これに応じてθ2’>θ2となる。このため、ロッ
ドインテグレータ130と照明対象LAとの位置関係が
照明光学系100と同じままで、照明領域の大きさD2
が上記(2)式で表されるとすると、リレーレンズ14
0’としては、リレーレンズ140よりもレンズ口径が
大きくF値の小さなレンズにより構成する必要がある。
は、レンズ口径が大きくF値の小さなリレーレンズ(リ
レー光学系)が必要となる。しかしながら、このような
リレーレンズを1枚のレンズで構成するには、製造が困
難となる場合がある。また、複数のレンズを組み合わせ
て構成されたリレー光学系を利用することも考えられる
が、複雑な構成としなければならない場合や、製造が困
難となる場合がある。
を解決するためになされたものであり、ロッドインテグ
レータによるインテグレータ光学系を用いた照明光学系
の光の利用効率を容易に向上させることが可能な技術を
提供することを目的とする。
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の光
源装置は、ランプと、該ランプから射出された光を反射
するリフレクタとを有し、前記所定の位置で集束する集
光光を射出する光源部と、前記光源部から射出された前
記集光光のうち、中心部の光を通過させるとともに、周
辺部の光を反射させることにより、該周辺部の光をその
入射方向に対して逆方向に戻す反射光学系と、を備える
ことを特徴とする。
れる集光光のうち、周辺部の光を反射させることによ
り、周辺部の光をその入射方向に対して逆方向に戻し
て、中心部の光に変換することができる。これにより、
解決課題で説明した効率向上手法の問題点であった光源
装置から射出される集光光の角度が大きくなることを防
止して、所定の位置で集束する集光光の大きさ(2次光
源像の大きさ)を小さくすることが可能となる。これに
より、ロッドインテグレータによるインテグレータ光学
系を用いた照明光学系に、この光源装置を適用した場
合、ロッドインテグレータに入射する集光光の入射角度
が大きくなることを防止するとともに、ロッドインテグ
レータに入射する集光光の大きさを小さくすることがで
きるので、照明光学系の利用効率を容易に向上させるこ
とが可能となる。
は、前記光源部から射出された前記集光光のうち、前記
周辺部の光を平行化するための平行化レンズと、前記平
行化レンズによって平行化された光を逆方向に反射する
反射ミラーと、を備えることにより構成できる。
の光に対応する入射面が凹面形状に形成され、射出面が
平面形状に形成されており、前記反射ミラーは、前記周
辺部の光に対応する射出面の近傍に、該反射ミラーの反
射面が前記中心軸に垂直となるように配置されているこ
とが好ましい。
ことができる。
曲面形状を有していることが好ましい。
に形成して、平行度の高い光を得ることができるので、
周辺部の光を逆方向に反射する反射光学系を高精度に構
成することが可能である。
光に対応する射出面が凹面形状に形成され、入射面が平
面形状に形成されており、前記反射ミラーは、前記周辺
部の光に対応する射出面の近傍に、該反射ミラーの反射
面が前記中心軸に垂直となるように配置されているよう
にしてもよい。
成することができる。
円面形状を有していることが好ましい。
に形成して、平行度の高い光を得ることができるので、
周辺部の光を逆方向に反射する反射光学系を高精度に構
成することが可能である。
クタは、回転楕円面形状の反射面を有する楕円リフレク
タであることが好ましい。
の反射面を有するパラボラリフレクタであり、前記光源
部は、さらに、前記リフレクタで反射された略平行な光
を前記所定の位置で集束させるレンズを備えることも好
ましい。
束する集光光を射出する光源部を容易に構成することが
可能である。
記載の光源装置と、前記所定の位置近傍に入射面を有
し、前記光源装置から射出された光を均一化するための
ロッドインテグレータと、前記ロッドインテグレータの
射出面の像を前記所定の照明領域上で結像するためのリ
レー光学系と、を備えることを特徴とする。
源装置が用いられているので、光源装置から射出される
集光光の角度が大きくなることを防止するとももに、ロ
ッドインテグレータの光入射面近傍で集束する集光光の
大きさを小さくすることが可能であるので、ロッドイン
テグレータによるインテグレータ光学系を用いた照明光
学系の光の利用効率を容易に向上させることが可能とな
る。
系と、前記所定の照明領域を有し、前記照明光学系から
の光を画像情報に応じて変調し、画像を表す画像光を射
出する電気光学装置と、前記電気光学装置から射出され
る画像光の表す画像を投写する投写光学系と、を備える
ことを特徴とする。
が用いられているので、照明光学系の光の利用効率を容
易に向上させて、均一でより明るいプロジェクタを構成
することが可能である。
例に係るプロジェクタを示す概略平面図である。プロジ
ェクタ1000は、照明光学系100Aと、電気光学装
置としてのDMD200と、投写光学系としての投写レ
ンズ300とを備えている。
それぞれの中心軸200ax,300axが一致するよ
うに配置されている。
明光を画像信号(画像情報)に応じて各画素に対応する
マイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像
光を投写レンズ300の方に射出する機能を有する反射
方向制御型光変調装置である。DMD200から射出さ
れる画像光は、投写レンズ300を介して投写される。
これにより、画像光の表す画像が投写表示される。
照明光学系100Aの中心軸100Aaxは、DMD2
00の中心軸(光照射面の法線)200axに対して所
定の傾きを有するように配置されている。ここで、DM
D200の「光照射面」は、照射された光を画像光とし
て利用可能な領域、すなわち、後述するマイクロミラー
が形成されている領域である狭義の光照射面を示す。た
だし、以下では、マイクロミラーが形成されている領域
の外側も含む光が照射される領域の全体、すなわち、照
明光学系100Aによる照明領域を光照射面と呼ぶ場合
もある。なお、「所定の傾き」については、本発明にお
いて、特に問題ではないため説明を省略する。
と、カラーホイール120と、ロッドインテグレータ1
30と、リレーレンズ(リレー光学系)140とを、そ
れぞれの図示しない中心軸が照明光学系100Aの中心
軸100Aaxに一致するように順に備えている。
射光学系420とを備えており、ロッドインテグレータ
130の光入射面近傍で集束する集光光を射出する。こ
の集光光の中心軸100Aaxに対する最大角度θi
は、照明光学系100の光源装置110から射出される
集光光の最大角度θ1(図6参照)と等しくなるように
設定されている。なお、光源装置110Aについては、
さらに後述する。光源装置110Aから射出された集光
光は、カラーホイール120を介してロッドインテグレ
ータ130の光入射面に入射する。
xの周りに回転可能に設けられた円板状のカラーフィル
タである。このカラーホイール120は、回転方向に沿
って光の3原色(赤、緑、青)に対応する透過型の色フ
ィルタが形成されており、ロッドインテグレータ130
の光入射面の近傍位置に配置される。カラーホイール1
20に入射する光は、カラーホイール120の回転に応
じて赤、緑、青の色フィルタ領域を一定間隔で循環的に
照射する。この結果、カラーホイール120を通過する
光は、カラーホイール120の回転に応じて、赤色光
(R)、緑色光(G)、青色光(B)と循環的に変化す
る。これにより、DMD200によって循環的に形成さ
れるR,G,Bそれぞれの画像光によって、カラー画像
を表示させることが可能となる。なお、カラーホイール
120は省略することも可能であり、この場合に投写さ
れる画像はモノクロ画像となる。
は、ロッドインテグレータ130の内面で反射を繰り返
しながらロッドインテグレータ130内を通過する。こ
の結果、ロッドインテグレータ130は、光源装置11
0Aから射出された光の照度分布が一様でない場合にお
いても、照度分布が一様な光を光射出面から射出する機
能を有している。
ータ130の光射出面の像をDMD200の光照射面上
で結像させるリレー光学系としての機能を有している。
リレーレンズ140は、1枚のレンズ、または複数のレ
ンズを組み合わせた複合レンズにより構成される。リレ
ーレンズ140によって結像される像の領域が、照明光
学系100Aによって照明されるDMD200の光照射
面上の照明領域となる。なお、DMD200が従来例に
おける照明対象LAに相当する。
ンズ140と、DMD200とは、従来例の照明光学系
100で示し構成(図6参照)と同じ構成を有してい
る。リレーレンズ140は、ロッドインテグレータ13
0の光射出面からリレーレンズ140までの距離がd
1、リレーレンズ140から照明領域までの距離がd2
の位置に配置されている。従って、DMD200の光照
射面上の照明領域の大きさDPは、ロッドインテグレー
タ130の光射出面の大きさD1に対して、上記(2)
式と同様に以下の式で表される。
出面の形状は、照明領域の輪郭形状が光照射面の輪郭に
相似となるような形状とすることが好ましい。例えば、
光照射面の輪郭形状が略矩形状であれば、ロッドインテ
グレータ130の光射出面の形状がこれに相似な形状を
有する柱状ロッドとすることが好ましい。ただし、照明
光学系100Aの中心軸100AaxはDMD200の
中心軸200axに対して傾斜してい配置されているの
で、光照射面を照明する実際の照明領域は、この傾斜に
応じて歪んだ形状を有することになる。従って、このよ
うな場合においては、インテグレーロッドの光射出面の
形状としては、照明領域の輪郭の歪みを補正するような
形状とすることがより好ましい。
射出されてDMD200の光照射面に照射された光は、
画像を表す画像光に変換されて、投写レンズ300を介
して投写される。これにより、画像光の表す画像が投写
表示される。
例の光源装置110Aは、従来例の光源装置110’
(図7参照)に相当する光源部410に加えて反射光学
系420を備えている点に特徴を有している。
示す説明図である。光源部410は、従来例の光源装置
110’(図7参照)と同様に、光源装置110におけ
る楕円リフレクタ114(図6参照)よりも短い第2焦
点距離f2’を有する楕円リフレクタ114’と、光源
ランプ112により構成されている。光源ランプ112
としては、高圧水銀放電灯や、メタルハライドランプ、
ハロゲンランプ等の放電灯が利用される。光源ランプ1
12は、楕円リフレクタ114’の第1焦点F1近傍に
配置されている。光源部410は、楕円リフレクタ11
4’の第2焦点F2で集束する集光光を射出する。この
第2焦点F2は、ロッドインテグレータ130の光入射
面近傍、理想的には、光入射面上となるように設定され
る。
明図である。図3(B)は光源部410側から見た反射
光学系420の概略正面図を示し、図3(C)は概略平
面図を示している。また、図3(A)は、図3(B)の
A−A線断面の概略端面図を示している。
入射面が凹面で、光射出面側が平面を有する平行化レン
ズ422と、平行化レンズ422の光射出面側に配置さ
れた反射ミラー424とで構成されている。平行化レン
ズ422は、反射光学系420の中心軸420ax(照
明光学系100Aの中心軸100Aax)を中心とする
所定の範囲に円形の輪郭形状を有するレンズ開口部42
2aが形成されている。従って、平行化レンズ422の
凹面は、レンズ開口部422aよりも外周側の領域に形
成されている。なお、レンズ開口部422aを、単なる
開口された空間ではなく、凹面を形成している材料と同
じ材料で形成された透光性の平面部とするようにしても
よい。
ズ422のレンズ開口部422aに対応する位置にミラ
ー開口部424aが形成されている。反射ミラー424
は、平行化レンズ422のレンズ開口部422aを除く
光射出面上にアルミニウム膜、銀膜等を形成することに
より形成される。また、誘電体多層膜(コールドミラー
等)を蒸着することによっても形成可能である。また、
ESRフィルム(3M社製)を貼り付けることによって
も形成可能である。なお、平板状の透明体(例えばガラ
ス板)にアルミニウム膜、銀膜、誘電体多層膜、ESR
フィルム等を選択的に形成したものを、平行化レンズ4
22の射出面の近傍に配置したり、貼り合わせたりする
ことも可能である。
フレクタ114’の第2焦点F2で集束する光が中心軸
100Aaxにほぼ平行な光(略平行光)に変換される
ように、凹面の形状に応じた所定の焦点が楕円リフレク
タ114’の第2焦点F2に一致するように配置され
る。これにより、平行化レンズ422は、光源部410
から射出された集光光のうち、レンズ開口部422aの
外周部の凹面に入射する集光光を略平行光に変換するこ
とができる。平行化レンズ422の凹面の形状は、入射
する集光光を略平行化できる凹面形状であればどのよう
な形状であってもよい。ただし、凹面の形状は、回転双
曲面形状であることがより好ましい。凹面の形状を回転
双曲面とすれば、平行度の高い光を得ることが可能であ
る。また、レンズの収差等をより高精度に抑制すること
が可能である。
は、反射防止膜を形成するようにしてもよい。これによ
り、ランプ112から射出された光が、これらの面にお
いて反射して、損失することを抑制することが可能とな
る。また、UV反射膜を形成するようにしてもよい。U
V反射膜は、ランプ112から射出された光から、紫外
線を除去するためのフィルタである。これにより、有機
材料を用いた光学部品(例えば、液晶ライトバルブに備
えられた偏光板)の紫外線による劣化を低減させること
が可能となる。なお、ガラス板上に形成されたUV反射
膜が形成されたガラス板を、平行化レンズ422の光入
射面側あるいは光射出面側に別途設けるようにしてもよ
い。
周辺部の光、例えば、図中太い実線で示す光は、平行化
レンズ422で略平行光に変換されて反射ミラー424
にほぼ垂直に入射する。反射ミラー424に入射した光
は、ほぼ逆方向に反射されて、平行化レンズ422の凹
面、楕円リフレクタ114’の順に逆方向に戻り、ラン
プ112のほぼ中心を通過する。なお、図中の太い実線
は、光の経路をわかりやすくするために、反射ミラー4
24に入射する光と反射した光とで少しずらして示して
いる。このランプ112の中心を通過した光は、反射ミ
ラー424で反射される前におけるリフレクタ114’
の反射位置に比べて、中心軸100Aaxに近い中心付
近の反射位置で反射されて、再び、第2焦点F2に向け
て射出され、平行化レンズ422に入射する。
上述のように反射ミラー424で反射される前に平行化
レンズ422を通過したときに比べて、中心軸100A
axに近い中心部を通過する。このとき、この光がレン
ズ開口部422aに対応する位置を通過する光であれ
ば、そのままレンズ開口部422aおよびミラー開口部
424aを通過する。一方、まだレンズ開口部422a
の外周側、すなわち、平行化レンズ422の凹面に対応
する光であるならば、もう一度反射ミラー424で反射
されて、平行化レンズ422の凹面部、リフレクタ11
4’の順に逆方向に戻り、反射ミラー424とリフレク
タ114’での反射が繰り返される。そして、反射ミラ
ー424で反射される光は、最終的にレンズ開口部42
2aおよびミラー開口部424aを通過して、第2焦点
F2で集束する集光光となる。
は、ほとんど(反射等による損失分を除いて)レンズ開
口部422aおよびミラー開口部424aを通過して射
出される。
置110(図6参照)の第2焦点距離f2に比べて短い
第2焦点距離f2’を有するリフレクタ114’を用い
ているため、光源部410から射出された集光光の中心
軸100Aaxに対する最大角度θ1’は、従来の光源
装置110から射出された集光光の中心軸100axに
対する最大角度θ1に比べて大きくなっている(図7参
照)。
ッドインテグレータ130に入射する集光光の中心軸1
00Aaxに対する最大角度θiは、中心軸100Aa
xに対するレンズ開口部422aの外縁端点Epまでの
長さをhoとし、この外縁端点Epから第2焦点F2ま
での距離のうち、中心軸100Aaxに沿った長さをr
oとすると、下記式で表される。
は、レンズ開口部422aの大きさ(中心軸100Aa
xに対するレンズ開口部422aの外縁端点Epまでの
長さをho)を調整することにより調整することがで
き、従来の光源装置110から射出された集光光の最大
角度θ1に等しくすることが可能となる。この結果、図
1に示すロッドインテグレータ130の光射出面におけ
る中心軸100Aax上の点から射出される光の最大角
度θoを、従来のロッドインテグレータ130の光射出
面における中心軸100Aax上の点から射出される光
の最大角度θ2(図6参照)に等しくすることができ
る。従って、この光源装置110Aによれば、図7を用
いて説明した照明光学系の効率向上手法における問題点
のように、従来例の照明光学系100におけるリレーレ
ンズ140よりもレンズ口径が大きくF値の小さなレン
ズをリレーレンズとして用いる必要がない。
装置110のリフレクタ114の第2焦点距離f2より
も短い第2焦点距離f2’を有するリフレクタ114’
を用いて構成されているので、ロッドインテグレータ1
30の光入射面近傍で結像される2次光源像の大きさD
Iは、アーク像の大きさをDSとすると、上記(2)式
と同様に、以下の式で表される。
わかるように、f2’<f2によりDI<D0となるの
で、従来の光源装置110に比べて2次光源像の大きさ
を小さくすることが可能である。これにより、ロッドイ
ンテグレータ130の光入射面に入射する光の効率を向
上させることが可能である。
える照明光学系100Aは、従来例の照明光学系100
に対して、光源装置110Aを除く他の光学要素をその
ままにした構成とすることができるので、課題で説明し
た効率向上手法の問題を解決して、光の利用効率を容易
に向上させることが可能となる。また、この照明光学系
100Aを適用したプロジェクタにより、均一でより明
るい画像の投写表示を容易に実現することが可能とな
る。
る光源装置について示す説明図である。図2に示す光源
装置110Aにおける反射光学系420では、光入射面
側に凹面を有する平行化レンズ422を備える場合を示
しているが、図4に示すように、光射出面側に凹面を有
する平行化レンズ422Bを備える反射光学系420B
を備えることも可能である。この場合、反射ミラー42
4Bは、平行化レンズ422Bから射出される周辺部の
略平行光を逆方向に反射するように、反射面が中心軸1
00Baxに対して垂直となるように近接配置される。
行化レンズ422と同様に、楕円リフレクタ114’の
第2焦点F2で集束する光が中心軸100Baxに対し
て略平行光に変換されるように、凹面の形状に応じた所
定の焦点が楕円リフレクタ114’の第2焦点F2にほ
ぼ一致するように配置される。ただし、本実施例の場
合、平行化レンズ422Bの中心軸100axに垂直な
光入射面に対して、光源部410からの集光光が斜めに
入射することにより、光入射面においても光が屈折す
る。従って、平行化レンズ422Bの実際の配置位置
は、この光入射面における光の屈折による変化分を考慮
して、凹面の形状に応じた所定の焦点が楕円リフレクタ
114’の第2焦点F2から少しずれた位置となるよう
に設定される。
Bは、光源部410から射出された集光光のうち、レン
ズ開口部422Baの外周部の凹面を通過する光、例え
ば、図中太い実線で示す光を略平行光に変換することが
できる。
は、通過する集光光を略平行化できる凹面形状であれば
どのような形状であってもよい。ただし、凹面の形状
は、回転楕円面形状であることがより好ましい。凹面の
形状を回転楕円面とすれば、平行度の高い光を得ること
が可能である。また、レンズの収差等をより高精度に抑
制することが可能である。なお、図中の太い実線は、光
の経路をわかりやすくするために、反射ミラー424に
入射する光と反射した光とで少しずらして示している。
の光源装置110Aと同様に、集光光の最大角度を大き
くすることなく、2次光源像の大きさを小さくすること
が可能である。本実施例の光源装置110Bを適用した
照明光学系およびプロジェクタも、第1実施例と同様
に、従来例で説明した効率向上手法による問題を解決し
て、容易に光の利用効率を向上させることが可能であ
る。
る光源装置について示す説明図である。この光源装置1
10Cは、反射光学系420Cとして、光源部410の
楕円面リフレクタ114’の第2焦点F2に焦点を有す
る球面鏡を備えている。この反射光学系(球面鏡)42
0Cの中心軸100Caxを中心とする所定の範囲に
は、第1,第2実施例の反射光学系420,420Bと
同様に、ミラー開口部420Caが形成されている。
周辺部の光、例えば、図中太い実線で示す光は、反射光
学系420Cの反射面でほぼ逆方向に反射されて逆方向
に戻り、ランプ112のほぼ中心を通過する。なお、図
中の太い実線は、光の経路をわかりやすくするために、
反射光学系420Cの反射面に入射する光と反射した光
とで少しずらして示している。このランプ112の中心
を通過した光は、反射光学系420で反射される前にお
けるリフレクタ114’の反射位置に比べて、中心軸1
00Caxに近い中心付近の反射位置で反射されて、再
び、第2焦点F2に向けて射出され、反射光学系420
Cに入射する。
上述のように反射光学系420Cで反射される前に比べ
て、中心軸100Caxに近い中心部を通過する。この
とき、この光がミラー開口部420Caに対応する位置
を通過する光であれば、そのままミラー開口部420C
aを通過する。一方、まだミラー開口部420Caの外
周側、すなわち、反射光学系420Cの反射面に対応す
る光であるならば、もう一度反射光学系420Cの反射
面で反射されて逆方向に戻り、反射光学系420Cとリ
フレクタ114’での反射が繰り返される。そして、反
射光学系420Cで反射される光は、最終的にミラー開
口部420Caを通過して、第2焦点F2で集束する集
光光となる。
する光は、ほとんど(反射等による損失分を除いて)ミ
ラー開口部420Caを通過して射出される。
1および第2実施例の光源装置110A,110Bと同
様に、集光光の最大角度を大きくすることなく、2次光
源像の大きさを小さくすることが可能である。このた
め、本実施例の光源装置110Cを適用した照明光学系
およびプロジェクタも、第1実施例および第2実施例と
同様に、解決課題で説明した効率向上手法による問題を
解決して、容易に光の利用効率を向上させることが可能
である。
や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々の態様において実施することが可
能であり、例えば次のような変形も可能である。
光源部410として、楕円リフレクタを用いた構成を例
に示しているが、回転放物面を反射面とするパラボラリ
フレクタを用いることも可能である。ただし、パラボラ
リフレクタを用いる場合には、パラボラリフレクタで反
射される光は略平行光となるので、略平行光を集光光と
するレンズを反射光学系420の前に配置する必要があ
る。
えるプロジェクタを例に説明しているが、カラーホイー
ルを省略するとともに、複数のDMDを備えてカラー画
像を表示するタイプのプロジェクタに本発明を適用する
ことも可能である。
てDMDを備えているプロジェクタを例に説明している
が、例えば、1つの液晶パネルまたは複数の液晶パネル
を備えるプロジェクタにも本発明を適用することが可能
である。すなわち、電気光学装置としては、一般に、入
射光を画像情報に応じて変調するものであれば、どのよ
うな電気光学装置を用いたプロジェクタにおいても本発
明を適用可能である。
概略平面図である。
ある。
である。
である。
要部を示す概略平面図である。
す説明図である。
x…中心軸 410…光源部 420…反射光学系 100ax…中心軸 110…光源装置 112…光源ランプ 114…楕円リフレクタ 110’…光源装置 114’…楕円リフレクタ 110A…光源装置 410…光源部 420…反射光学系 420ax…中心軸 422…平行化レンズ 422a…レンズ開口部 424…反射ミラー 424a…ミラー開口部 110B…光源装置 420B…反射光学系 422B…平行化レンズ 422Ba…レンズ開口部 424B…反射ミラー 424Ba…ミラー開口部 420C…反射光学系(球面鏡) 420Ca…ミラー開口部 120…カラーホイール 120ax…回転軸 130…ロッドインテグレータ 140…リレーレンズ(リレー光学系) 140’…リレーレンズ(リレー光学系) DMD…200 200ax…中心軸 300…投写レンズ(投写光学系) 300ax…中心軸
Claims (10)
- 【請求項1】 中心軸上の所定の位置で集束する集光光
を射出する光源装置であって、 ランプと、該ランプから射出された光を反射するリフレ
クタとを有し、前記所定の位置で集束する集光光を射出
する光源部と、 前記光源部から射出された前記集光光のうち、中心部の
光を通過させるとともに、周辺部の光を反射させること
により、該周辺部の光をその入射方向に対して逆方向に
戻す反射光学系と、を備える、 光源装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の光源装置であって、 前記反射光学系は、 前記光源部から射出された前記集光光のうち、前記周辺
部の光を平行化するための平行化レンズと、 前記平行化レンズによって平行化された光を逆方向に反
射する反射ミラーと、を備える、 光源装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の光源装置であって、 前記平行化レンズは、前記周辺部の光に対応する入射面
が凹面形状に形成され、射出面が平面形状に形成されて
おり、 前記反射ミラーは、前記周辺部の光に対応する射出面の
近傍に、該反射ミラーの反射面が前記中心軸に垂直とな
るように配置されている、 光源装置。 - 【請求項4】 前記平行化レンズの凹面は回転双曲面形
状を有している請求項3記載の光源装置。 - 【請求項5】 請求項2記載の光源装置であって、 前記平行化レンズは、前記周辺部の光に対応する射出面
が凹面形状に形成され、 入射面が平面形状に形成されており、 前記反射ミラーは、前記周辺部の光に対応する射出面の
近傍に、該反射ミラーの反射面が前記中心軸に垂直とな
るように配置されている、 光源装置。 - 【請求項6】 前記平行化レンズの凹面は回転楕円面形
状を有している請求項5記載の光源装置。 - 【請求項7】 前記リフレクタは、回転楕円面形状の反
射面を有する楕円リフレクタである請求項1ないし請求
項6のいずれかに記載の光源装置。 - 【請求項8】 請求項1ないし請求項6のいずれかに記
載の光源装置であって、 前記リフレクタは、回転放物面形状の反射面を有するパ
ラボラリフレクタであり、 前記光源部は、さらに、前記リフレクタで反射された略
平行な光を前記所定の位置で集束させるレンズを備え
る、 光源装置。 - 【請求項9】 所定の照明領域を照明する照明光学系で
あって、 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の光源装置
と、 前記所定の位置近傍に入射面を有し、前記光源装置から
射出された光を均一化するためのロッドインテグレータ
と、 前記ロッドインテグレータの射出面の像を前記所定の照
明領域上で結像するためのリレー光学系と、を備える、 照明光学系。 - 【請求項10】 プロジェクタであって、 請求項9記載の照明光学系と、 前記所定の照明領域を有し、前記照明光学系からの光を
画像情報に応じて変調し、画像を表す画像光を射出する
電気光学装置と、 前記電気光学装置から射出される画像光の表す画像を投
写する投写光学系と、を備える、 プロジェクタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002021053A JP2003222820A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002021053A JP2003222820A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003222820A true JP2003222820A (ja) | 2003-08-08 |
JP2003222820A5 JP2003222820A5 (ja) | 2005-08-11 |
Family
ID=27744393
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002021053A Pending JP2003222820A (ja) | 2002-01-30 | 2002-01-30 | 光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003222820A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005036256A1 (ja) * | 2003-10-14 | 2005-04-21 | Seiko Epson Corporation | 照明装置及びプロジェクタ |
JP2006184676A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
US7252410B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-08-07 | Seiko Epson Corporation | Projector |
-
2002
- 2002-01-30 JP JP2002021053A patent/JP2003222820A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005036256A1 (ja) * | 2003-10-14 | 2005-04-21 | Seiko Epson Corporation | 照明装置及びプロジェクタ |
US7252410B2 (en) | 2004-09-30 | 2007-08-07 | Seiko Epson Corporation | Projector |
JP2006184676A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Seiko Epson Corp | プロジェクタ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10386710B2 (en) | Projector and illumination system thereof | |
JP4823898B2 (ja) | 小型光源モジュール及びそれを採用した投射型画像表示装置 | |
JP3589225B2 (ja) | プロジェクタ | |
JP4274766B2 (ja) | 照明装置及びその照明装置を使用した画像投影装置 | |
US8511837B2 (en) | Projection optical system and image projector | |
TWI322324B (en) | Projector | |
US10372028B2 (en) | Light source device and projection type display apparatus | |
JP2000206455A (ja) | 投写型表示装置 | |
JP4023066B2 (ja) | 光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタ | |
JP3972680B2 (ja) | 照明光学ユニット,液晶プロジェクタ | |
US10606156B2 (en) | Illumination system and projection device | |
US8123366B2 (en) | Light source with truncated ellipsoidal reflector | |
US8287138B2 (en) | Light source device and projection display device using the same | |
JP2004126410A (ja) | 投射型画像表示装置 | |
US20190212640A1 (en) | Light source device and projection type display apparatus | |
JP3644313B2 (ja) | 照明光学系およびこれを用いた投写型表示装置 | |
WO2002088842A1 (fr) | Systeme optique d'eclairage et projecteur | |
KR100764316B1 (ko) | 조명 장치 및 프로젝터 | |
WO2005008329A1 (ja) | 光源装置、照明装置、および投写型表示装置 | |
WO2005019928A1 (ja) | 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ | |
JP4478239B2 (ja) | 照明装置及びそれを用いた投影装置 | |
JP5036102B2 (ja) | 照明装置 | |
JP2003222820A (ja) | 光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタ | |
JP2003075915A (ja) | 光源装置、および、これを備えた照明光学系ならびにプロジェクタ | |
JP3980036B2 (ja) | 照明装置及びそれを用いた投写型画像表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050120 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050120 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070410 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |