JP2004326129A - 照明装置および投写型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 偏光分離手段は、2種類の偏光光束が照明領域の第1の方向に沿って空間的に分離されるように配置され、第1のレンズ板の各小レンズは、各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であり、かつ、略矩形形状のアスペクト比の値が照明領域のアスペクト比の値にほぼ等しく、各小レンズから出射される複数の部分光束が第2のレンズ板の対応する各小レンズに入射するように形成され、第2のレンズ板の各小レンズは、各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であり、かつ、略矩形形状のアスペクト比の値は、照明領域のアスペクト比の値よりも小さい値を有し、アスペクト比の値は、第1の方向に平行な辺の長さに対する第2の方向に平行な辺の長さの割合で定義される。
【選択図】 図13
Description
上述の課題を解決するため、本発明の第1の照明装置は、光源ランプと、当該光源ランプから出射される光を全体として平行な出射光となるように反射するリフレクタとを備えたランプユニットを有する照明装置において、前記光源ランプの光軸に直交する方向に配列された複数の前記ランプユニットを有し、それぞれの前記ランプユニットの前記リフレクタは、曲線を前記光源ランプの光軸を中心として回転することによって得られる回転凹面を、少なくとも他の前記ランプユニットと隣接する端部において前記ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有することを特徴としている。
可能である。
本発明の第2の照明装置は、互いに略直交する第1と第2の方向のいずれかに平行な複数の辺を有する略矩形形状の照明領域を照明する照明装置であって、光源と、前記光源から出射された光束を複数の部分光束に分割するとともに該複数の部分光束をそれぞれ集光させる複数の小レンズを有する第1のレンズ板と、前記複数の部分光束が入射する複数の小レンズを有する第2のレンズ板と、前記第2のレンズ板から出射された複数の部分光束をそれぞれ互いに偏光方向が異なる2種類の偏光光束に分離する偏光分離手段と、該偏光分離手段によって得られた一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向と同じとなるように偏光変換する偏光変換手段とを有し、前記複数の部分光束を偏光方向の揃った1種類の複数の偏光光束に変換して出射する偏光発生手段と、前記偏光発生手段から出射された複数の偏光光束を重畳して前記照明領域を照明する重畳手段と、を備えている。そして、前記偏光分離手段は、前記2種類の偏光光束が前記照明領域の前記第1の方向に沿って空間的に分離されるように配置され、前記第1のレンズ板の各小レンズは、前記各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であり、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比の値が前記照明領域のアスペクト比の値にほぼ等しく、前記各小レンズから出射される複数の部分光束が前記第2のレンズ板の対応する各小レンズに入射するように形成され、前記第2のレンズ板の各小レンズは、前記各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であり、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比の値は、前記照明領域のアスペクト比の値よりも小さい値を有していることを特徴としている。但し、前記アスペクト比の値は、前記第1の方向に平行な辺の長さに対する前記第2の方向に平行な辺の長さの割合で定義される。
ら、複数のランプユニットのそれぞれからの出射光を効率良く投写レンズに導き、明るい投写画像を実現することができる。
することができ、本発明の照明装置を投写型表示装置の光源として用いれば、明るい投写画像を表示することができる。
本発明の第3の投写型表示装置は、光源ランプと、当該光源ランプから出射される光を反射するリフレクタとを備えたランプユニットを複数有する照明装置と、前記照明装置からの出射光を少なくとも2色の色光に分離する色分離手段と、前記色分離手段によって分離された各色の光束をそれぞれ変調する複数の変調手段と、それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有し、この色合成手段によって得られた合成光束を投写面上に投写する投写光学系とを有する投写型表示装置であって、互いに直交する3つの方向軸をx、y、zとし、前記ランプユニットからの出射光の光軸と平行な方向をzとし
た場合、前記色分離手段は、xz平面に対しては略垂直に、yz平面、xy平面に対してそれぞれ所定角度を成すように色分離面を有し、前記複数のランプユニットは略y方向に沿って配列されていることを特徴としている。
図1は、本発明を適用した照明装置の要部を平面的に見た概略構成図である。本例の照明装置1は、システム光軸1L(z軸方向)に沿って配置した光源部2とインテグレータ光学系3から基本的に構成されている。光源部2から出射された光はインテグレータ光学系3を介して照度ムラの無い均一な照明光として照明領域4を照明するようになっている。インテグレータ光学系3は、第1のレンズ板31と第2のレンズ板32とフィールドレンズ(結合レンズ)33とを備えている。
を一体形成しておき、そこに複数の光源ランプを配置して構成することも可能である。後者の場合は前者よりも製造が容易であるとともに、リフレクタ間の境界部分の厚みを薄くすることができる。よって、製造コストを低減することが可能となり、また、光源部の小型化と、リフレクタ間の境界部分における光損失の低減も可能となる。尚、リフレクタの断面形状としては放物面形状以外にも楕円形状や円形状のものが使用できる。すなわち、曲線(特に2次曲線)を光源ランプの光軸を中心として回転することによって得られる回転凹面を、少なくとも他のランプユニットと隣接する端部において、ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有するリフレクタを使用することができる。
図8は、本発明を適用した偏光照明装置の要部を平面的に見た概略構成図である。本例の偏光照明装置60は前述の照明装置1と同一構成の光源部2を備えている。また、2枚のレンズ板、すなわち、第1の光学要素71と集光レンズアレイ720とからなるインテグレータ光学系も備えている。なお、第1の光学要素71、集光レンズアレイ720、結合レンズ760は、図1の第1のレンズ板31、第2のレンズ板32、フィールドレンズ33とほぼ同じ機能を有する。異なるのは、集光レンズアレイ720と結合レンズ760との間に、光源部2からの出射光を偏光変換して偏光方向が一種類の偏光光に変換するための偏光光学系を備えている点である。
次に、上記の構成の照明装置60と基本的に同一構成の偏光照明装置60Aが組み込まれた投写型の表示装置の一例について説明する。尚、本例においては、偏光照明装置からの出射光束を表示情報に基づいて変調する変調手段として透過型の液晶装置を用いている。
図13は、本発明を適用した更に別の構成の偏光照明装置の概略構成図を示している。本例の偏光照明装置90は偏光照明装置60、60Aと同様に、光源部2と偏光発生装置7'とを備えている。但し、光源部2を構成する2つのランプユニット21Aおよび21Bは、それぞれ、ランプ光軸21Lがシステム光軸90Lに平行となる向きに配列されるとともに、y軸方向に並列配置されている。偏光発生装置7'は、偏光発生装置7と同様に、光源部2から出射されたランダムな偏光光束を、ほぼ一種類の偏光光束に変換すると共に、その偏光方向の揃った光束により照明領域4をほぼ均一に照明する機能を有している。
に大きさLWの幅で切断し、y方向は図15(B)に示す2つの位置721a'、721b'のいずれかで切断した矩形レンズであり、レンズ中心と光軸との位置関係がそれぞれy方向に異なった偏心レンズである。第1の集光レンズ721a'は、レンズ中心LCからy方向下方に距離(LW・5/8)だけ離れた位置、およびレンズ中心LCからy方向下方に距離(LW/8)だけ離れた位置を含むxz平面で切断したものである。第2の集光レンズ721b'は、レンズ中心LCからy方向下方に距離(LW・3/8)だけ離れた位置、およびレンズ中心LCからy方向上方に距離(LW・1/8)だけ離れた位置を含むxz平面で切断したものである。
711b'の光軸711b'(OC)の位置と集光レンズ721b'のレンズ中心721b'(GC)の位置とが一致するように配置されている。
図20は、本発明を適用した更に別の構成の照明装置を用いた投写型表示装置におけるダイクロイックミラーと各ランプユニットとの配列関係を説明する図である。図20(A)および(B)には、照明装置100からの出射光束のうち、色光分離光学素子である青光緑光反射ダイクロイックミラー401によって分離された赤色光束が赤光用液晶装置を照明する様子を模式的に示してある。なお、図20(A)および(B)には、クロスダイクロイックプリズム450、赤光用液晶装置411、青光緑光反射ダイクロイックミラー401、および照明装置100のみを取り出して、これらの光学要素を便宜的に直線状に示してあるが、図12に示した投写型表示装置80と異なる部分は偏光照明装置60Aを本例の照明装置100に変更した点のみである。
光緑光反射ダイクロイックミラー401は、所定の角度で光が入射すると、その光の赤色光成分(約600nm以上)のみを透過し、その他の光成分(青光成分および緑光成分)を反射する(図22の実線)。このような色分離特性は、青光緑光反射ダイクロイックミラー401に対する光の入射角がずれると、その入射角に応じて変化する。このため、青光緑光反射ダイクロイックミラー401に所定の入射角で光を入射させないと、赤光用液晶装置411に導かれる赤色光の色がずれてしまうことになる。
上述した第3の実施の形態では偏光照明装置60と同一構成の偏光照明装置60Aが組み込まれた投写型表示装置80について説明したが、投写型表示装置80の偏光照明装置60Aの代わりに図1に示されたような照明装置1を採用することも可能である。この場合には、光源部自体が小型であるため投写型表示装置を小型化することが可能となる。
1L...システム光軸
2...光源部
21A,21B...ランプユニット
21L...ランプ光軸
210A,210B...光源ランプ
220A,220B...リフレクタ
230A、230B...凹状体
3...インテグレータ光学系
31...第1のレンズ板
32...第2のレンズ板
33...フィールドレンズ
311...矩形レンズ
321...微小レンズ(矩形レンズ)
4...照明領域
10...制御回路
60...偏光照明装置
7...偏光発生装置
60L...システム光軸
71...第1の光学要素
711...光束分割レンズ
72...第2の光学要素
720...集光レンズアレイ
721...集光レンズ
730...遮光板
731...遮光面
732...開口面
740...偏光分離ユニットアレイ
741...偏光分離面
742...反射面
750...選択位相差板
751...λ/2位相差板
760...結合レンズ
770...偏光分離ユニット
60A...偏光照明装置
73...反射ミラー
80...投写型表示装置
400...色分離光学系
401...青光緑光反射ダイクロイックミラー
402...緑光ダイクロイックミラー
403...反射ミラー
411,412,413...液晶装置
415,416...フィールドレンズ
430...導光光学系
431...入射レンズ
432...リレーレンズ
433...出射レンズ
435,436...反射ミラー
450...クロスダイクロイックプリズム
460...投写レンズ
90...偏光照明装置
90L...システム光軸
90R...光源光軸
71'...第1の光学要素
711'...光束分割レンズ
711a',711b',711c'...光束分割レンズ
72'...第2の光学要素
720'...集光レンズアレイ
721'...集光レンズ
721a',721b',721c'...集光レンズ
730'...遮光板
731'...遮光面
732'...開口面
740'...偏光分離ユニットアレイ
741'...偏光分離面
742'...反射面
750'...選択位相差板
751'...λ/2位相差板
760'...結合レンズ
700...同心レンズ
460e...レンズ瞳
460L...レンズ中心
100...照明装置
110...光源部
110A,110B...ランプユニット
120A,120B...光源ランプ
130A,130B...リフレクタ
Claims (6)
- 互いに略直交する第1と第2の方向のいずれかに平行な複数の辺を有する略矩形形状の照明領域を照明する照明装置であって、
光源ランプと、該光源ランプから出射される光を反射するリフレクタとを備えたランプユニットを、前記第2の方向に沿って少なくとも複数配列して構成されている光源と、
前記光源から出射された光束を複数の部分光束に分割するとともに、該複数の部分光束をそれぞれ集光させる複数の小レンズを有する第1のレンズ板と、
前記複数の部分光束が入射する複数の小レンズを有する第2のレンズ板と、
前記第2のレンズ板から出射された複数の部分光束をそれぞれ互いに偏光方向が異なる2種類の偏光光束に分離する偏光分離手段と、該偏光分離手段によって得られた一方の偏光光束の偏光方向を他方の偏光光束の偏光方向と同じとなるように偏光変換する偏光変換手段とを有し、前記複数の部分光束を偏光方向の揃った1種類の複数の偏光光束に変換して出射する偏光発生手段と、
前記偏光発生手段から出射された複数の偏光光束を重畳して前記照明領域を照明する重畳手段と、を備え、
前記偏光分離手段は、前記2種類の偏光光束が前記照明領域の前記第1の方向に沿って空間的に分離されるように配置され、
前記第1のレンズ板の各小レンズは、前記各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であり、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比の値が前記照明領域のアスペクト比の値にほぼ等しく、前記各小レンズから出射される複数の部分光束が前記第2のレンズ板の対応する各小レンズに入射するように形成され、
前記第2のレンズ板の各小レンズは、前記各小レンズの中心光軸に垂直な平面に投影される形状が略矩形であり、かつ、前記略矩形形状のアスペクト比の値は、前記照明領域のアスペクト比の値よりも小さい値を有し、
前記アスペクト比の値は、前記第1の方向に平行な辺の長さに対する前記第2の方向に平行な辺の長さの割合で定義される
照明装置。 - 前記第2のレンズ板の各小レンズの前記アスペクト比の値は約1/2である請求項1記載の照明装置。
- 前記第2のレンズ板を構成する複数の小レンズの前記第2の方向に沿った複数の列は、前記光源から出射された光束の中心位置に対して離れるに従って、前記各列を構成する各小レンズの前記第2の方向に沿った大きさが小さくなるように調整されていることを特徴とする請求項1記載の照明装置。
- 請求項1記載の照明装置において、
それぞれの前記ランプユニットの前記リフレクタは、曲線を前記光源ランプの光軸を中心として回転することによって得られる回転凹面を、少なくとも他の前記ランプユニットと隣接する端部において前記ランプユニットの配列方向に略直交する平面で切断した形状を有することを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置からの出射光を画像情報に応じて変調する変調手段と、
前記変調手段で得られる変調光束を投写面上に投写する投写光学系と
を有することを特徴とする投写型表示装置。 - 請求項5記載の投写型表示装置であって、さらに、
前記照明装置からの出射光を少なくとも2色の色光束に分離する色分離手段と、
前記色分離手段により分離された各色光束をそれぞれ変調する複数の前記変調手段と、
それぞれの前記変調手段で変調された後の各色の変調光束を合成する色合成手段とを有し、
前記色合成手段によって得られた合成光束が前記投写光学系を介して投写面上に投写されることを特徴とする投写型表示装置。
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