JP5064790B2 - 照明装置及びそれを有する画像投射装置 - Google Patents
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Description
前記ロッドインテグレータからの光を集光する光学系と、前記光学系からの光の偏光状態を揃えて出射させる偏光変換素子と、前記偏光変換素子からの光のうち、所定の偏光方向の光を透過し、それと直交する偏光方向の光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離手段を有し、前記偏光分離手段を介した光で被照射面を照明する照明装置であって、前記光学系の光軸と前記偏光分離手段の偏光分離面の法線とによって形成される面を第1平面、前記第1平面と直交し、前記光軸を含む面を第2平面とするとき、前記ロッドインテグレータは、前記光源からの光を長方形状の入射面より入射させ、前記入射面からの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を2組有し、前記内面反射した光を長方形状の出射面より出射させており、前記2組の反射面対は互いに垂直であり、少なくとも一方の反射面対は2つの反射面の間隔が前記光軸に沿って変化しており、前記2組の反射面対の反射面の間隔の変化率は、前記第1平面における変化率が前記第2平面における変化率に比べて大きく、第1平面と前記第2平面における前記ロッドインテグレータの入射面の長さを各々a’、b’、第1平面と前記第2平面における前記ロッドインテグレータの出射面の長さを各々a、bとするとき、a’/a<b’/bなる条件を満足し、前記偏光変換素子は、前記第2平面において、前記光学系の光軸に対して傾き、かつ前記光軸に垂直方向に配列された複数の偏光分離面を有することを特徴とする。
また上記照明装置を有する画像投射装置も本発明の他の一側面を構成する。
第2平面方向の長さを各々a'、b’とする。
a’/a<b’/b
なる条件を満足している。
∴ a’/a<b’/b ‥‥‥(2)
インテグレータ3は、第1の平面(XZ面)内において、x方向に向き合う反射面3a1、3a2の間隔がz軸に対称にz方向に徐々に広がっていく形状の六面体である。
θ1<θ2
なる関係が成り立つ。
0.4<a’/a<0.9
となるようにしている。
曲率半径R = −18.10606
k(コニック係数) = −0.657080
・照明系:
第1レンズ群(光源手段1側から)4
面No. R(曲率半径) d(厚み) 屈折率N
1: 394.78915 7.000000 1.834000
2: 43.51512 0.150000
3: −57.08632 7.000000 1.834000
4: 6917.23516 36.866914
5: 3836.15913 8.000000 1.834000
6: 66.52209
第2レンズ群(光源手段1側から)6
面No. R(曲率半径) d(厚み) 屈折率N
7: −132.78608 6.000000 1.516330
8: 274.41559 26.938005
9: −56.73668 12.000000 1.516330
10: 0
・インテグレータ3
屈折率N 1.51633
z方向の長さ: 57.5 mm
入射端面3in: 短辺長さ 4.175 mm ( = a’ )
長辺長さ 8.175 mm ( = b’ )
出射端面3out: 短辺長さ 6.131 mm ( = a )
長辺長さ 8.175 mm ( = b )
a’ /a = 0.68 < b’/b = 1
上記構成により、本実施例では、画像コントラストと明るさの両方の特性を良好に保つことのできる画像投射装置を実現している。
a’/a<b’/b・・・(2)
これにより、偏光ビームスプリッター7の偏光分離面8に入射する角度成分のうち、x方向とy方向の両方をそれぞれ最適な角度にすることができる。偏光ビームスプリッター7のx及びy方向の角度特性に応じて、上記角度を設定することにより画像コントラスト特性の改善ができる。また、条件式(2)に示すように、y方向よりもx方向のほうが入射面の開口を狭めているので、偏光ビームスプリッター7のx方向の入射角度範囲をより小さくできるので、画像のコントラスト特性を効果的に改善できる。
b’>b ‥‥‥(5)
∴a’/a<b’/b ‥‥‥(2)
本実施例のインテグレータ26は、y方向の入射開口を広げているため明るさ上有利である。そのとき偏光ビームスプリッター7に入射する角度成分のうち、y方向の角度θ2のみ大きくなり、x方向には角度θ1が大きくならない。
Pr: 投射光学系
S: スクリーン
1: 光源手段
2: リフレクター
3: インテグレータ
4: 第1レンズ群
5: 偏光変換素子
6: 第2レンズ群
7: 偏光分離手段
8: 偏光分離面
9: パネル
10: インテグレータ
11: 絞り
12: 絞り
13: 照明系の中心軸
14: 光源
16: インテグレータ
26: インテグレータ
40: ダイクロイックミラー
41: 偏光ビームスプリッター
42: 偏光ビームスプリッター
43: Red帯域のみ偏光分離作用を有するダイクロイックミラー
44: 波長選択性位相板
45: Green用パネル
46: Red用パネル
47: Blue用パネル
48: 投射光学系
Claims (7)
- 光源と、
前記光源からの光を導光するロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータからの光を集光する光学系と、
前記光学系からの光の偏光状態を揃えて出射させる偏光変換素子と、
前記偏光変換素子からの光のうち、所定の偏光方向の光を透過し、それと直交する偏光方向の光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離手段を有し、
前記偏光分離手段を介した光で被照射面を照明する照明装置であって、
前記光学系の光軸と前記偏光分離手段の偏光分離面の法線とによって形成される面を第1平面、前記第1平面と直交し、前記光軸を含む面を第2平面とするとき、
前記ロッドインテグレータは、前記光源からの光を長方形状の入射面より入射させ、前記入射面からの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を2組有し、前記内面反射した光を長方形状の出射面より出射させており、
前記2組の反射面対は互いに垂直であり、
少なくとも一方の反射面対は2つの反射面の間隔が前記光軸に沿って変化しており、前記2組の反射面対の反射面の間隔の変化率は、前記第1平面における変化率が前記第2平面における変化率に比べて大きく、
第1平面と前記第2平面における前記ロッドインテグレータの入射面の長さを各々a’、b’、
第1平面と前記第2平面における前記ロッドインテグレータの出射面の長さを各々a、bとするとき、
a’/a<b’/b
なる条件を満足し、
前記偏光変換素子は、前記第2平面において、前記光学系の光軸に対して傾き、かつ前記光軸に垂直方向に配列された複数の偏光分離面を有することを特徴とする照明装置。 - 前記長さa’、a、b’、bは
a’<a
b’=b
であることを特徴とする請求項1の照明装置。 - 前記長さa’、a、b’、bは
a’<a
b’<b
であることを特徴とする請求項1の照明装置。 - 前記長さa’、a、b’、bは
a’=a
b’>b
であることを特徴とする請求項1の照明装置。 - 前記偏光変換素子の光入射側に光の一部を制限する光制限手段が設けられていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項の照明装置。
- 前記光源と前記ロッドインテグレータとの間に光の一部を制限する光制限手段が設けられており、
前記光制限手段の開口部の形状は、四角形であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項の照明装置。 - 請求項1から6のいずれか1項の照明装置と、
前記照明装置からの光で照明された画像表示素子を、所定面上に投射する投射光学系を有することを特徴とする画像投射装置。
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