JP5499740B2 - 照明装置及びプロジェクター - Google Patents
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Description
図1は、実施形態1に係るプロジェクター1000の光学系を示す上面図である。
図2は、実施形態1における光合成部30を説明するために示す図である。図2(a)は光合成部30の上面図であり、図2(b)は第1光源装置10、第2光源装置20及び光合成部30の斜視図である。
図1及び図2においては、図中に示す構成要素を筐体に取り付けるための取付部等についての図示は省略している。他の図においても同様である。
なお、図2(a)において、符号L1は第1光源装置10から射出された光を示し、符号L1(p)は第1光源装置10から射出された光のうちp偏光からなる光を示し、符号L1(s)は第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光を示し、符号L1(s→p)は第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光からp偏光からなる光に変換された光を示し、符号L2は第2光源装置20から射出された光を示し、符号L2(p)は第2光源装置20から射出された光のうちp偏光からなる光を示し、符号L2(s)は第2光源装置20から射出された光のうちs偏光からなる光を示し、符号L2(p→s)は第2光源装置20から射出された光のうちp偏光からなる光からs偏光からなる光に変換された光を示す。他の図においても同様である。また、L1、L1(p)等第1光源装置10から射出される光の軌跡は実線矢印で示し、L2、L2(p)等第2光源装置20から射出される光の軌跡は点線矢印で示す。後述する図6〜図8においても同様である。
実施形態1に係るプロジェクター1000は、図1に示すように、照明装置100と、色分離導光光学系200と、光変調装置としての3つの液晶型光変調装置400R,400G,400Bと、クロスダイクロイックプリズム500と、投写光学系600とを備える。
発光管22は発光管12と同様の構成を有し、放物面リフレクター24は放物面リフレクター14と同様の構成を有するため、説明を省略する。
λ/4板64は、反射ミラー62と、第1偏光分離合成部40及び第2偏光分離合成部50との間に配置される。
反射ミラー62及びλ/4板64は、偏光変換反射部60を構成する。偏光変換反射部60に入射する光は、偏光方向を変換された上で反射される。つまり、偏光変換反射部60に入射したp偏光からなる光はs偏光からなる光として反射され、偏光変換反射部60に入射したs偏光からなる光はp偏光からなる光として反射される。
第1光源装置10から射出された光のうちp偏光からなる光L1(p)は、第1偏光分離合成面48を通過した後に、第2偏光分離合成面58で第1レンズアレイ120(後述)に向けて反射される。
第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光L1(s)は、第1偏光分離合成面48で偏光変換反射部60に向けて反射された後に、偏光変換反射部60によって、一方の偏光からなる光L1(s→p)として第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第2光源装置20から射出された光のうちp偏光からなる光L2(p)は、第2偏光分離合成面58で偏光変換反射部60に向けて反射された後に、偏光変換反射部60によって、s偏光からなる光L2(p→s)として第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第2光源装置20から射出された光のうちs偏光からなる光L2(s)は、第2偏光分離合成面58を通過した後に、第1偏光分離合成面48で第1レンズアレイ120に向けて反射される。
また、第1レンズアレイ120には、第1光源装置10からs偏光からなる光として射出された光L1(s)からp偏光からなる光に変換された光L1(s→p)と、第2光源装置20からs偏光からなる光として射出された光L2(s)とが、略同一の領域に入射する。
つまり、第1光源装置10から射出された光と、第2光源装置20から射出された光とは、第1レンズアレイ120において略同一の領域に入射する。
偏光変換素子140は、第2レンズアレイ130からの光に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分(例えば、p偏光成分)をそのまま透過し、他方の直線偏光成分(例えば、s偏光成分)を照明光軸100axに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸100axに平行な方向に反射する反射層と、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。
色分離導光光学系200と、液晶型光変調装置400R,400G,400Bとの間には、集光レンズ300R,300G,300Bが配置されている。
ダイクロイックミラー210は、赤色光成分を反射して、緑色光及び青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
ダイクロイックミラー220は、緑色光成分を反射して、青色光成分を通過させるダイクロイックミラーである。
反射ミラー230は、赤色光成分を反射する反射ミラーである。
反射ミラー240,250は青色光成分を反射する反射ミラーである。
ダイクロイックミラー210を通過した緑色光は、ダイクロイックミラー220で反射され、集光レンズ300Gを通過して緑色光用の液晶型光変調装置400Gの画像形成領域に入射する。
ダイクロイックミラー220を通過した青色光は、リレーレンズ260、入射側の反射ミラー240、リレーレンズ270、射出側の反射ミラー250、集光レンズ300Bを経て青色光用の液晶型光変調装置400Bの画像形成領域に入射する。リレーレンズ260,270及び反射ミラー240,250は、ダイクロイックミラー220を透過した青色光成分を液晶型光変調装置400Bまで導く機能を有する。
液晶型光変調装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶型光変調装置であり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に応じて、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
次に、比較例を用いて、本発明に係る照明装置の効果を説明する。
図4は、比較例1に係る照明装置100aにおいて、第1光源装置10から射出される光と第2光源装置20から射出される光とが、どのように第1レンズアレイ120に入射するのかを示す図である。図4(a)は、第1光源装置10及び第2光源装置20がともに点灯しているときの図であり、図4(b)は、第1光源装置10のみが点灯しているときの図である。
図5は、実施形態1に係る照明装置100において、第1光源装置10から射出される光と第2光源装置20から射出される光とが、どのように第1レンズアレイ120に入射するのかを示す図である。図5(a)は、第1光源装置10及び第2光源装置20がともに点灯しているときの図であり、図5(b)は、第1光源装置10のみが点灯しているときの図である。
なお、図4及び図5において灰色で示す領域は、第1レンズアレイ120上に光が入射する領域を示す。後述する図10及び図11(b)においても同様である。
光合成部30aは、基準平面に直交する方向に沿って見たとき、第1光源装置10側に配置され、照明光軸に対して略45°の角度で配置される第1反射面48aと、第2光源装置20側に配置され、照明光軸100axに対して略45°の角度で配置され、かつ、第1偏光分離合成面48と略垂直に配置される第2反射面58aとを有する。
このため、比較例1に係る照明装置100aにおいては、一対の光源装置のうちいずれかの光源装置の発光が弱まったり切れたりした場合、被照明領域における面内光強度分布が不均一になるとともに投写画像の品質が劣化する。
このため、実施形態1に係る照明装置100は、一対の光源装置のうちいずれの光源装置の発光が弱まったり切れたりしても、被照明領域における面内光強度分布が不均一になることを抑制することが可能となるとともに投写画像の品質が劣化することを抑制することが可能となる。
図6は、実施形態2における光合成部32を示す上面図である。
なお、図6において、符号L1(p→s)は第1光源装置10から射出された光のうちp偏光からなる光からs偏光からなる光に変換された光を示し、符号L2(s→p)は第2光源装置20から射出された光のうちs偏光からなる光からp偏光からなる光に変換された光を示す。他の図においても同様である。
図6において、図2(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
第2偏光分離合成部52は、基準平面に直交する方向に沿って見たとき、第2光源装置20側に配置され、照明光軸102axに対して略45°の角度で配置され、かつ、第1偏光分離合成面48と略垂直に配置される第2偏光分離合成面58を有する。第2偏光分離合成部52はプリズム型のPBSからなる。
第1光源装置10から射出された光のうちp偏光からなる光L1(p)は、第1偏光分離合成面48を通過し、第2偏光分離合成面58で偏光変換反射部60に向けて反射された後に、偏光変換反射部60によって、s偏光からなる光L1(p→s)として第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光L1(s)は、第1偏光分離合成面48で第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第2光源装置20から射出された光のうちp偏光からなる光L2(p)は、第2偏光分離合成面58で第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第2光源装置20から射出される光のうちs偏光からなる光L2(s)は、第2偏光分離合成面58を通過し、第1偏光分離合成面48で偏光変換反射部60に向けて反射された後に、偏光変換反射部60によって、p偏光からなる光L2(s→p)として第1レンズアレイ120に向けて反射される。
また、第1レンズアレイ120には、第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光L1(s)と、第2光源装置20から射出された光のうちs偏光からなる光L2(s)からp偏光からなる光に変換された光L2(s→p)とが、略同一の領域に入射する。
つまり、第1光源装置10から射出された光と、第2光源装置20から射出された光とは、第1レンズアレイ120において略同一の領域に入射する。
図7は、実施形態3における光合成部34を示す上面図である。
図7において、図2(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
第1光源装置10から射出された光のうちp偏光からなる光L1(p)は、第1偏光分離合成面48を通過し、λ/2板70でs偏光からなる光L1(p→s)に変換された後に、第2偏光分離合成面59で第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光L1(s)は、第1偏光分離合成面48で偏光変換反射部60に向けて反射された後に、偏光変換反射部60によって、p偏光からなる光L1(s→p)として第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第2光源装置20から射出された光のうちp偏光からなる光L2(p)は、第2偏光分離合成面59を通過し、λ/2板70でs偏光からなる光L2(p→s)に変換された後に、第1偏光分離合成面48で第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第2光源装置20から射出された光のうちs偏光からなる光L2(s)は、第2偏光分離合成面59で偏光変換反射部60に向けて反射された後に、偏光変換反射部60によって、p偏光からなる光L2(s→p)として第1レンズアレイ120に向けて反射される。
また、第1レンズアレイ120には、第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光L1(s)からp偏光からなる光に変換された光L1(s→p)と、第2光源装置20から射出された光のうちp偏光からなる光L2(p)からs偏光からなる光に変換された光L2(p→s)とが、略同一の領域に入射する。
つまり、第1光源装置10から射出された光と、第2光源装置20から射出された光とは、第1レンズアレイ120において略同一の領域に入射する。
図8は、実施形態4における光合成部36を示す上面図である。
なお、図8において、符号L1(p→s→p)は第1光源装置10から射出された光のうちp偏光からなる光からs偏光からなる光に変換され、さらにp偏光からなる光に変換された光を示し、符号L2(p→s→p)は第2光源装置20から射出された光のうちp偏光からなる光からs偏光からなる光に変換され、さらにp偏光からなる光に変換された光を示す。
図8において、図2(a)、図6及び図7と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
第1光源装置10から射出された光のうちp偏光からなる光L1(p)は、第1偏光分離合成面48を通過し、λ/2板70でs偏光からなる光L1(p→s)に変換され、第2偏光分離合成面59で偏光変換反射部60に向けて反射された後に、偏光変換反射部60によって、p偏光からなる光L1(p→s→p)として第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光L1(s)は、第1偏光分離合成面48で第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第2光源装置20から射出される光のうちp偏光からなる光L2(p)は、第2偏光分離合成面59を通過し、λ/2板70でs偏光からなる光L2(p→s)に変換され、第1偏光分離合成面48で偏光変換反射部60に向けて反射された後に、偏光変換反射部60によって、p偏光からなる光L2(p→s→p)として第1レンズアレイ120に向けて反射される。
第2光源装置20から射出される光のうちs偏光からなる光L2(s)は、第2偏光分離合成面59で第1レンズアレイ120に向けて反射される。
また、第1レンズアレイ120には、第1光源装置10から射出された光のうちs偏光からなる光L1(s)と、第2光源装置20から射出された光のうちp偏光からなる光L2(p)からs偏光からなる光L2(p→s)に変換され、さらにp偏光からなる光に変換された光L2(p→s→p)とが、略同一の領域に入射する。
つまり、第1光源装置10から射出された光と、第2光源装置20から射出された光とは、第1レンズアレイ120において略同一の領域に入射する。
図9は、実施形態5における第1光源装置10,11、第2光源装置20,21及び光合成部30,31の斜視図である。
図10は、実施形態5に係る照明装置108において、第1光源装置10,11から射出される光と第2光源装置20,21から射出される光とが、どのように第1レンズアレイ128に入射するのかを示す図である。
図9において、図1及び図2(a)と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
図11は、実施形態6に係る照明装置109を説明するために示す図である。図11(a)は照明装置109の光学系を示す上面図であり、図11(b)は照明装置109において、第1光源装置10から射出される光と第2光源装置20から射出される光とが、どのように第1レンズアレイ129に入射するのかを示す図である。
なお、図11において、図1と同一の部材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
Claims (7)
- 第1光源装置及び第2光源装置と、
前記第1光源装置から射出される光と前記第2光源装置から射出される光とを合成し、所定の方向に向けて射出する光合成部と、
前記光合成部からの光の面内光強度分布を均一にするレンズインテグレーター光学系とを備える照明装置であって、
前記光合成部は、
前記第1光源装置の光軸、前記第2光源装置の光軸及び前記照明装置の光軸(以下、前記照明装置の光軸のことを照明光軸という。)の全てに対して平行な平面を基準平面としたときにおいて、前記基準平面に直交する方向に沿って見たとき、
前記第1光源装置側に配置され、前記照明光軸に対して略45°の角度で配置される第1偏光分離合成面を有する第1偏光分離合成部と、
前記第2光源装置側に配置され、前記照明光軸に対して略45°の角度で配置され、かつ、前記第1偏光分離合成面と略垂直に配置される第2偏光分離合成面を有する第2偏光分離合成部と、
前記光合成部が光を射出する方向とは反対側に配置される反射ミラーと、
前記反射ミラーと、前記第1偏光分離合成部及び前記第2偏光分離合成部との間に配置されるλ/4板とを有し、
前記照明装置は、前記第1光源装置から射出される光と、前記第2光源装置から射出される光とが、前記レンズインテグレーター光学系の第1レンズアレイにおいて略同一の領域に入射し、
前記基準平面に直交する方向に沿って見たとき、
前記第1光源装置の光軸と前記照明光軸との間の角度をR1とし、前記第2光源装置の光軸と前記照明光軸との間の角度をR2としたとき、
前記第1光源装置及び前記第2光源装置は、「R1=R2」かつ「R1<90°」となるように配置され、
前記第1光源装置から一方の偏光からなる光として射出される光と、前記第1光源装置から他方の偏光からなる光として射出される光と、前記第2光源装置から一方の偏光からなる光として射出される光と、前記第2光源装置から他方の偏光からなる光として射出される光とは、前記第1レンズアレイにおいて略同一の領域に入射することを特徴とする照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置において、
前記第1偏光分離合成面は、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射し、
前記第2偏光分離合成面は、一方の偏光からなる光を反射し、他方の偏光から
なる光を通過させ、
前記反射ミラー及び前記λ/4板を偏光変換反射部としたとき、
前記第1光源装置から射出される光のうち一方の偏光からなる光は、前記第1偏光分離合成面を通過した後に、前記第2偏光分離合成面で前記第1レンズアレイに向けて反射され、
前記第1光源装置から射出される光のうち他方の偏光からなる光は、前記第1偏光分離合成面で前記偏光変換反射部に向けて反射された後に、前記偏光変換反射部によって、一方の偏光からなる光として前記第1レンズアレイに向けて反射され、
前記第2光源装置から射出される光のうち一方の偏光からなる光は、前記第2偏光分離合成面で前記偏光変換反射部に向けて反射された後に、前記偏光変換反射部によって、他方の偏光からなる光として前記第1レンズアレイに向けて反射され、
前記第2光源装置から射出される光のうち他方の偏光からなる光は、前記第2偏光分離合成面を通過した後に、前記第1偏光分離合成面で前記第1レンズアレイに向けて反射され、
前記第1光源装置から一方の偏光からなる光として射出される光と、前記第2光源装置から一方の偏光からなる光として射出される光とは、前記第1レンズアレイにおいて略同一の領域に入射し、
前記第1光源装置から他方の偏光からなる光として射出される光と、前記第2光源装置から他方の偏光からなる光として射出される光とは、前記第1レンズアレイにおいて略同一の領域に入射することを特徴とする照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置において、
前記照明装置は、前記第1偏光分離合成部と前記第2偏光分離合成部との間に配置されるλ/2板をさらに有し、
前記第1偏光分離合成面は、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射し、
前記第2偏光分離合成面は、一方の偏光からなる光を通過させ、他方の偏光からなる光を反射し、
前記反射ミラー及び前記λ/4板を偏光変換反射部としたとき、
前記第1光源装置から射出される光のうち一方の偏光からなる光は、前記第1偏光分離合成面を通過し、前記λ/2板で他方の偏光からなる光に変換された後
に、前記第2偏光分離合成面で前記第1レンズアレイに向けて反射され、
前記第1光源装置から射出される光のうち他方の偏光からなる光は、前記第1偏光分離合成面で前記偏光変換反射部に向けて反射された後に、前記偏光変換反射部によって、一方の偏光からなる光として前記第1レンズアレイに向けて反射され、
前記第2光源装置から射出される光のうち一方の偏光からなる光は、前記第2偏光分離合成面を通過し、前記λ/2板で他方の偏光からなる光に変換された後に、前記第1偏光分離合成面で前記第1レンズアレイに向けて反射され、
前記第2光源装置から射出される光のうち他方の偏光からなる光は、前記第2偏光分離合成面で前記偏光変換反射部に向けて反射された後に、前記偏光変換反射部によって、一方の偏光からなる光として前記第1レンズアレイに向けて反射され、
前記第1光源装置から一方の偏光からなる光として射出される光と、前記第2光源装置から他方の偏光からなる光として射出される光とは、前記第1レンズアレイにおいて略同一の領域に入射し、
前記第1光源装置から他方の偏光からなる光として射出される光と、前記第2光源装置から一方の偏光からなる光として射出される光とは、前記第1レンズアレイにおいて略同一の領域に入射することを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の照明装置において、
前記第1偏光分離合成部及び前記第2偏光分離合成部は、プリズム型の偏光ビームスプリッターからな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において、
前記第1偏光分離合成部及び前記第2偏光分離合成部は、ワイヤーグリッド型の偏光板からなることを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜5のいずれかに記載の照明装置において、
前記第1光源装置及び前記第2光源装置を一対の光源装置としたとき、
前記照明装置は、二対以上の光源装置を備えることを特徴とする照明装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えることを特徴とするプロジェクター。
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