JPH09237512A

JPH09237512A - 光源装置

Info

Publication number: JPH09237512A
Application number: JP8067451A
Authority: JP
Inventors: Toru Yoshida; 徹吉田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2016-02-29
Also published as: JP3823363B2

Abstract

(57)【要約】【課題】照射面の中心部と周辺部とで照度差が生じる
のを防ぎ、照射面での照度分布をほぼ均一化する。【解決手段】光源１２からの光をリフレクタ１１によ
って液晶表示パネル１３に向けて反射する光源装置１０
において、リフレクタ１１の反射面を第１焦点Ｆ₀が共
通で曲率半径が異なる２つの楕円曲面２０、２１で形成
し、これら各楕円曲面２０、２１でそれぞれ光源１２か
らの光を液晶表示パネル１３に向けて反射するようにし
た。したがって、リフレクタ１１の各楕円曲面２０、２
１によって光源１２からの光を分割して反射し、各楕円
曲面２０、２１で反射された光をそれぞれ液晶表示パネ
ル１３上で重畳させることにより、液晶表示パネル１３
の中心部と周辺部とで照度差が生じることがなく、液晶
表示パネル１３の照射面での照度分布をほぼ均一化する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶プロジェク
タなどの画像投影装置に用いられる光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像投影装置には、光源からの光
を照射面である液晶表示パネルに照射し、この液晶表示
パネルに表示された画像を投影レンズでスクリーンに拡
大投影する液晶プロジェクタがある。この液晶プロジェ
クタの光源装置は、光源からの光をリフレクタによって
液晶表示パネルに向けて反射するものであり、例えば図
１６（ａ）に示すようにリフレクタ１の反射面を放物曲
面で形成した構造のもの、あるいは図１６（ｂ）に示す
ようにリフレクタ１の反射面を楕円曲面で形成した構造
のものなどがある。図１６（ａ）に示された放物曲面の
リフレクタ１を用いた光源装置は、光軸２上におけるリ
フレクタ１の焦点位置もしくはその焦点位置付近に点状
の光源３を配置し、この光源３からの光を前方に配置さ
れた液晶表示パネル４に集光させる構造になっている。
また、図１６（ｂ）に示された楕円曲面のリフレクタ１
を用いた光源装置は、光軸２上におけるリフレクタ１の
焦点位置、つまり楕円の一方の焦点位置に点状の光源３
を配置し、この光源３からの光をリフレクタ１で反射し
て楕円の他方の焦点位置に収束させ、この他方の焦点位
置に収束した光を前方に配置された集光レンズ５によっ
て液晶表示パネル４に集光させる構造になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
（ａ）および図１６（ｂ）に示されたいずれの構造の光
源装置においても、リフレクタ１の中心部で反射された
光が液晶表示パネル４の中心部に照射され、リフレクタ
１の周辺部で反射された光が液晶表示パネル４の周辺部
に照射される構造なっており、しかも点状の光源３から
の光がリフレクタ１の反射面に入射するときに、光の入
射角が反射面の中心部と周辺部とで大きく異なり、中心
部ほど光線が密になるため、液晶表示パネル４に照射さ
れる光量は中心部が多く、周辺部が少なくなり、この結
果、液晶表示パネル４の中心部と周辺部とで照度差が生
じるという問題がある。この発明の課題は、照射面の中
心部と周辺部とで照度差が生じるのを防ぎ、照射面での
照度分布をほぼ均一化することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光源からの光をリフレクタによって照射面に向けて反射
する光源装置において、リフレクタの反射面を焦点位置
が共通で曲率半径が異なる複数の曲面で形成し、これら
複数の曲面がそれぞれ光源からの光を照射面に向けて反
射する構造であるから、リフレクタの複数の曲面によっ
て光源からの光を分割して反射し、各曲面で反射された
光をそれぞれ照射面上で重畳させることができ、このた
めリフレクタの中心部での反射光が照射面の中心部に集
中せず、またリフレクタの周辺部での反射光が照射面の
周辺部に集中することがないので、照射面の中心部と周
辺部とで照度差が生じることがなく、照射面での照度分
布をほぼ均一化することができる。この場合、請求項２
に記載のごとく、リフレクタの反射面は正面から見て複
数の曲面が同心円状に形成された構造でも良く、また請
求項４に記載のごとく、リフレクタの反射面は正面から
見て複数の曲面が縦横にマトリックス状に配列形成され
た構造でも良い。また、請求項３および請求項５に記載
のごとく、リフレクタの反射側に、リフレクタの複数の
曲面に対応する複数のレンズ部が形成された集光レンズ
を配置すれば、光源として必ずしも点状の光源を用いる
必要がなく、例えば光軸に沿って幅のあるアーク状の光
源を使用することが可能になる。

【０００５】また、請求項６記載の発明は、光源からの
光をリフレクタによって照射面に向けて反射する光源装
置において、リフレクタからの反射光のうち、リフレク
タの中心部で反射された光を照射面に向けて拡散する拡
散レンズ部と、リフレクタの周辺部で反射された光を照
射面に向けて集光する集光レンズ部とからなる単レンズ
を備えた構造であるから、光源からの光をリフレクタで
反射する際、リフレクタの中心部と周辺部とで光の密度
が異なっていても、リフレクタからの反射光のうち、中
心部での反射光を単レンズの拡散レンズ部によって拡散
するとともに、周辺部での反射光を単レンズの集光レン
ズ部によって照射面に集光させることができ、このため
照射面の中心部と周辺部とで照度差が生じるのを防ぐこ
とができ、照射面での照度分布をほぼ均一化することが
できる。

【０００６】請求項７記載の発明は、光源からの光をリ
フレクタによって照射面に向けて反射する光源装置にお
いて、リフレクタからの反射光を分光する第１レンズ
と、この第１レンズから出射された光を照射面に向けて
集光する第２レンズとからなる複合レンズを備えた構造
であるから、光源からの光をリフレクタで反射する際、
リフレクタの中心部と周辺部とで光の密度が異なってい
ても、リフレクタからの反射光を第１レンズで分光し、
分光された光をそれぞれ第２レンズで照射面上に重畳さ
せることができ、このためリフレクタの中心部での反射
光が照射面の中心部に集中せず、またリフレクタの周辺
部での反射光が照射面の周辺部に集中することがないの
で、照射面の中心部と周辺部とで照度差が生じることが
なく、照射面での照度分布をほぼ均一化することができ
る。この場合、請求項８に記載のごとく、第１レンズは
複数のレンズ部が同心円状に形成されたレンズであり、
第２レンズは第１レンズの各レンズ部に対応する複数の
レンズ部が同心円状に形成されたレンズであり、第２レ
ンズの各レンズ部は第１レンズの各レンズ部の焦点位置
に配置されている構造でも良く、また請求項９に記載の
ごとく、第１レンズは複数のレンズ部が縦横にマトリッ
クス状に配列形成されたレンズであり、第２レンズは第
１レンズの各レンズ部に対応する複数のレンズ部が縦横
にマトリックス状に配列形成されたレンズであり、第２
レンズの各レンズ部は第１レンズの各レンズ部の焦点位
置に配置されている構造でも良い。さらに、請求項１０
に記載のごとく、第２レンズの出射側に第２レンズから
出射した光を照射面に集光させる補助レンズが配置され
ていることが望ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】

［第１実施形態］以下、図１〜図５を参照して、この発
明を液晶プロジェクタに適用した光源装置の第１実施形
態について説明する。図１は液晶プロジェクタの概略構
成図である。この図において、１０は光源装置であり、
リフレクタ１１の焦点位置に点状の光源１２を配置した
構造になっている。リフレクタ１１は、光源１２からの
光を前方（反射側）に配置された液晶表示パネル１３に
向けて反射するものである。液晶表示パネル１３は、電
気光学的に画像を表示するものであり、一対の透明な電
極基板間に液晶を封入し、電極基板の外面にそれぞれ偏
光板を設けた構造になっている。この液晶表示パネル１
３は、その中心が光軸１４に一致した状態で光軸１４に
対し垂直に配置されている。この液晶表示パネル１３の
出射側には、液晶表示パネル１３に表示された画像をス
クリーン１５に拡大投影する投影レンズ１６が配置され
ている。

【０００８】光源装置１０のリフレクタ１１は、図２〜
図４に示すように、その中心に光源１２が挿入する貫通
孔１９が設けられ、光源１２からの光を反射する反射面
が２つの楕円曲面２０、２１で形成された構造になって
いる。この２つの楕円曲面２０、２１は、それぞれ焦点
位置が光軸１４上の共通位置にあり、かつ曲率半径が異
なる楕円状の曲面であり、図３に示すように、液晶表示
パネル１３側の正面から見て同心円状に連続して形成さ
れている。すなわち、中心側に位置する第１楕円曲面２
０は、図２および図４に１点鎖線で示す楕円の一部であ
り、第１焦点Ｆ₀と第２焦点（第１楕円曲面２０の仮想
楕円の焦点）Ｆ₁とを有し、第１焦点Ｆ₀の位置に点状の
光源１２が配置されている。したがって、この第１楕円
曲面２０は、光源１２からの光を反射すると、その反射
光をすべて第２焦点Ｆ₁を通して液晶表示パネル１３の
照射面全体に亘って照射する。また、周辺部側に位置す
る第２楕円曲面２１は、図２および図４に点線で示す楕
円、つまり第１楕円曲面２０の楕円と同じであるが、傾
きが異なる楕円の一部であり、第１焦点Ｆ₀と第２焦点
（第２楕円曲面２１の仮想楕円の焦点）Ｆ₂とを有し、
第１焦点Ｆ₀が第１楕円曲面２０と共通位置にある。し
たがって、この第２楕円曲面２１は、光源１２からの光
を反射すると、その反射光をすべて第２焦点Ｆ₂を通し
て液晶表示パネル１３の照射面全体に亘って照射する。

【０００９】このような光源装置１０では、光源１２か
らの光がリフレクタ１１に照射されると、このリフレク
タ１１の各楕円曲面２０、２１ごとに光源１２からの光
を分割して反射し、この反射光が図５に示す光路を経て
液晶表示パネル１３に照射されることになる。すなわ
ち、点状の光源１２がリフレクタ１１の共通の第１焦点
Ｆ₀に配置されているので、光源１２から発生した光の
うち、リフレクタ１１の第１楕円曲面２０に照射された
光は、この第１楕円曲面２０で反射されると、その反射
光がすべて第２焦点Ｆ₁を通って液晶表示パネル１３の
照射面全体に亘って照射される。また、第２楕円曲面２
１に照射された光は、この第２楕円曲面２１で反射され
ると、その反射光がすべて第２焦点Ｆ₂を通って液晶表
示パネル１３の照射面全体に亘って照射される。

【００１０】したがって、この光源装置１０では、光源
１２からの光をリフレクタ１１の各楕円曲面２０、２１
でそれぞれ分割して反射するとともに、各楕円曲面２
０、２１によって反射した光をそれぞれ液晶表示パネル
１３の照射面上で重畳させることができ、このためリフ
レクタ１１の中心部側での反射光が液晶表示パネル１３
の中心部に集中せず、またリフレクタ１１の周辺部側で
の反射光が液晶表示パネル１３の周辺部に集中すること
がないので、図５に示すように、液晶表示パネル１３の
中心部と周辺部とで照度差が生じることがなく、液晶表
示パネル１３の照射面での照度分布をほぼ均一化するこ
とができる。

【００１１】なお、上記第１実施形態では、リフレクタ
１１の反射面を２つの楕円曲面２０、２１で形成した
が、これに限らず、３つ以上の楕円曲面を同心円状に連
続させて配列形成しても良く、また反射面の曲面は必ず
しも楕円曲面である必要はなく、例えば２つ以上の放物
曲面を同心円状に連続させて形成したものでも良い。こ
の場合にも、各放物曲面の焦点位置が光軸１４上の共通
位置にあり、各放物曲面はそれぞれ曲率半径が異なり、
各放物曲面での反射光をそれぞれ液晶表示パネル１３の
照射面全体に照射する構造であれば良い。

【００１２】［第２実施形態］次に、図６および図７を
参照して、この発明の光源装置の第２実施形態について
説明する。なお、図１〜図５に示された第１実施形態と
同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。こ
の光源装置２５は、２つの楕円曲面２０、２１からなる
リフレクタ１１の前方（反射側）に集光レンズ２６を配
置し、この集光レンズ２６でリフレクタ１１からの反射
光を液晶表示パネル１３に集光させる構造になってい
る。集光レンズ２６は、第１楕円曲面２０に対応する第
１凸レンズ部２７、第２楕円曲面２１に対応する第２凸
レンズ部２８、およびリフレクタ１１の中心部の貫通孔
１９に対応する第３凸レンズ部２９が出射面に同心円状
に形成され、中心部の第３凸レンズ部２９の中心が光軸
１４上に位置し、かつ第１、第２凸レンズ２７、２８の
各中心が第１、第２楕円曲面２０、２１の各第２焦点Ｆ
₁、Ｆ₂に位置した状態で、光軸１４に対し垂直に配置さ
れている。なお、集光レンズ２６の入射面は平面に形成
されている。また、この第２実施形態の光源３０は第
１、第２楕円曲面２０、２１の共通な第１焦点Ｆ₀を中
心に光軸１４に沿って幅のあるアーク状の光源である。

【００１３】このような光源装置２５では、アーク状の
光源３０から発生した光のうち、第１焦点Ｆ₀上に位置
するアーク状の光源３０の中心で発生した光は、第１実
施形態と同様、リフレクタ１１の第１、第２楕円曲面２
０、２１でそれぞれ分割されて反射され、この反射光が
それぞれ集光レンズ２６の第１、第２凸レンズ部２７、
２８の各中心、つまり第２焦点Ｆ₁、Ｆ₂を通って液晶表
示パネル１３の照射面全体に亘って照射される。一方、
アーク状の光源３０の両端部から発生した光、つまり第
１焦点Ｆ₀から離れた位置で発生した光は、第１、第２
楕円曲面２０、２１でそれぞれ反射され、この反射光が
それぞれ集光レンズ２６の第１、第２凸レンズ部２７、
２８に入射する。このときには、各楕円曲面２０、２１
で反射された光は各第２焦点Ｆ₁、Ｆ₂から離れた位置を
通ることになるが、集光レンズ２６の第１、第２凸レン
ズ部２７、２８に入射するので、第１、第２凸レンズ部
２７、２８によってそれぞれ液晶表示パネル１３の照射
面に集光されることになる。

【００１４】したがって、この光源装置２５では、リフ
レクタ１１の第１焦点Ｆ₀から離れた位置においても光
を発生するアーク状の光源３０を用いても、第１、第２
楕円曲面２０、２１でそれぞれ反射された光を集光レン
ズ２６の各凸レンズ部２７〜２９によって集光させるこ
とにより、それぞれ液晶表示パネル１３の照射面上で重
畳させることができ、このため液晶表示パネル１３の中
心部と周辺部とで照度差が生じることがなく、液晶表示
パネル１３の照射面での照度分布をほぼ均一化すること
ができるほか、特に、光源３０からの光を無駄なく有効
に液晶表示パネル１３の照射面に照射させることができ
る。

【００１５】［第３実施形態］次に、図８〜図１１を参
照して、この発明の光源装置の第３実施形態について説
明する。この場合には、図６〜図７に示された第２実施
形態と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。この光源装置３５は、リフレクタ３６の反射面を複
数の楕円曲面３７〜４１で形成し、このリフレクタ３６
の焦点位置にアーク状の光源３０を配置し、光源３０か
らの光をリフレクタ３６で反射し、この反射光をリフレ
クタ３６の前方（反射側）に配置された集光レンズ４２
によって液晶表示パネル１３に集光させる構造になって
いる。

【００１６】リフレクタ３６は、図８〜図１０に示すよ
うに、その中心部にアーク状の光源３０が挿入する貫通
孔４３が設けられ、光源３０からの光を反射する反射面
が５種類の楕円曲面３７〜４１で形成された構造になっ
ている。この５種類の楕円曲面３７〜４１は、それぞれ
焦点位置が光軸１４上の共通位置にあり、かつ曲率半径
がそれぞれ異なる楕円の一部の曲面であり、図９に示す
ように、液晶表示パネル１３側の正面から見て、それぞ
れ縦横比が３：４の長方形状をなし、縦横にマトリック
ス状に連続して配列形成されている。すなわち、中心部
は長方形状の貫通孔４３であり、この貫通孔４３の上下
両側にはそれぞれ２つの第１楕円曲面３７が形成され、
貫通孔４３の左右両側にはそれぞれ２つの第２楕円曲面
３８が形成され、第１楕円曲面３７の左右で、かつ第２
楕円曲面３８の上下にはそれぞれ４つの第３楕円曲面３
９が形成され、第１楕円曲面３７の上下にはそれぞれ２
つの第４楕円曲面４０が形成され、さらに第４楕円曲面
４０の左右両側にはそれぞれ４つの第５楕円曲面４１が
形成されている。そして、これら第１〜第５の各楕円曲
面３７〜４１は、各第１焦点Ｆ₀がすべて共通位置にあ
り、各第２焦点Ｆ₁〜Ｆ₅が光軸１４に対し垂直な面、つ
まり集光レンズ４２内のそれぞれ異なる位置に設置され
た構造になっている。

【００１７】集光レンズ４２は、第１〜第５の各楕円曲
面３７〜４１にそれぞれ対応する第１〜第５の各凸レン
ズ部４４〜４８、およびリフレクタ３６の中心部の貫通
孔４３に対応する第６凸レンズ部４９が出射面に縦横マ
トリックス状に配列形成され、その中心部の第６凸レン
ズ部４９の中心が光軸１４上に位置し、かつ各凸レンズ
部４４〜４８の各中心が第１〜第５の各楕円曲面３７〜
４１の各第２焦点Ｆ₁〜Ｆ₅と一致した状態で、光軸１４
に対し垂直に配置された構造になっている。すなわち、
中心部の第６凸レンズ部４９の上下両側に位置する２つ
の第１凸レンズ部４４は、それぞれ第１楕円曲面３７に
対応し、その各中心が第１楕円曲面３７の各第２焦点Ｆ
₁と一致しており、第６凸レンズ部４９の左右両側に位
置する２つの第２凸レンズ部４５は、それぞれ第２楕円
曲面３８に対応し、その各中心が第２楕円曲面３８の各
第２焦点Ｆ₂と一致しており、第１凸レンズ部４４の左
右で、かつ第２凸レンズ部４５の上下に位置する４つの
第３凸レンズ部４６は、それぞれ第３楕円曲面３９に対
応し、その各中心が第３楕円曲面３９の各第２焦点Ｆ₃
と一致しており、第１凸レンズ部４４の上下に位置する
２つの第４凸レンズ部４７は、それぞれ第４楕円曲面４
０に対応し、その各中心が第４楕円曲面４０の各第２焦
点Ｆ₄と一致しており、さらに第４凸レンズ部４７の左
右で、かつ第３凸レンズ部４６の上下に位置する４つの
第５凸レンズ部４８は、それぞれ第５楕円曲面４１に対
応し、その各中心が第５楕円曲面４１の各第２焦点Ｆ₅
と一致している。なお、この集光レンズ４２の入射面は
平面に形成されている。

【００１８】このような光源装置３５では、アーク状の
光源３０から発生した光が図８に示す光路を経て液晶表
示パネル１３に照射されることになる。すなわち、光源
３０から発生した光のうち、リフレクタ３６の第１焦点
Ｆ₀上に位置するアーク状の光源３０の中心部から発生
した光は、第２実施形態と同様、第１〜第５の各楕円曲
面３７〜４１でそれぞれ分割されて反射され、これらの
反射光がそれぞれ集光レンズ４２の各凸レンズ部４４〜
４８の中心、つまり各第２焦点Ｆ₁〜Ｆ₅を通って液晶表
示パネル１３の照射面全体に亘って照射される。また、
アーク状の光源３０の両端部から発生した光、つまり第
１焦点Ｆ₀から離れた位置で発生した光は、第１〜第５
楕円曲面３７〜４１でそれぞれ反射され、これらの反射
光が集光レンズ４２の各凸レンズ部４４〜４８に入射
し、これら各凸レンズ部４４〜４８によってそれぞれ集
光されて液晶表示パネル１３の照射面全体に亘って照射
される。

【００１９】したがって、この光源装置３５では、第２
実施形態と同様、リフレクタ３６の第１焦点Ｆ₀から離
れた位置においても光を発生するアーク状の光源３０を
用いても、第１〜第５の各楕円曲面３７〜４１でそれぞ
れ反射された光を集光レンズ２６の各凸レンズ部４４〜
４９によって集光させることにより、各楕円曲面３７〜
４１によって反射された光をそれぞれ液晶表示パネル１
３の照射面上で重畳させることができ、このため液晶表
示パネル１３の中心部と周辺部とで照度差が生じること
がなく、液晶表示パネル１３の照射面での照度分布をほ
ぼ均一化することができるほか、特に、光源３０からの
光を液晶表示パネル１３側から見て縦横３：４の長方形
状のブロックに分割したことにより、液晶表示パネル１
３の照射面と同じ比率の長方形となるため、円形状の楕
円曲面に比べて照射ロスが少なくなり、光源３０からの
光を非常に効率良く液晶表示パネル１３の照射面に照射
させることができる。

【００２０】［第４実施形態］次に、図１２および図１
３を参照して、この発明の光源装置の第４実施形態につ
いて説明する。図１〜図５に示された第１実施形態と同
一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。この
光源装置５０は、図１２に示すように、リフレクタ５１
の焦点位置に球状の光源５２を配置し、リフレクタ５１
の前方（反射側）に単レンズ５３を配置し、光源５２か
らの光をリフレクタ５１で反射し、その反射光を単レン
ズ５３によって液晶表示パネル１３に照射させる構造に
なっている。リフレクタ５１は、その反射面が連続する
１つの放物曲面に形成され、その焦点位置に光源５２が
配置され、光源５２の光を光軸１４に平行な光線として
反射する構造になっている。光源５２は、発光点から発
生した光がランプ表面のいたる所で拡散する特殊なフロ
スト処理を施した球状の光源である。また、単レンズ５
３は、リフレクタ５１で反射された光のうち、リフレク
タ５１の中心部で反射された光を液晶表示パネル１３に
向けて拡散する拡散レンズ部５４と、リフレクタ５１の
周辺部で反射された光を液晶表示パネル１３に向けて集
光する集光レンズ部５５とを同心円状に一体に形成した
構造になっている。この場合、拡散レンズ部５４は図１
３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように光軸１４を中
心にリング状に形成された凹レンズであり、集光レンズ
部５５は拡散レンズ部５４の周囲にリング状に形成され
た凸レンズである。そして、単レンズ５３は、その光源
側の入射面が平面に形成され、液晶表示パネル１３側の
出射面が凹面および凸面に形成されている。

【００２１】このような光源装置５０では、光源５２か
らの光がリフレクタ５１で光軸１４に平行な光として反
射されると、リフレクタ５１の中心部で反射された光と
周辺部で反射された光と密度が異なり、中心部での反射
光の密度が高いが、この中心部で反射された光は単レン
ズ５３の中心部の拡散レンズ部５４に入射し、この拡散
レンズ部５４によって液晶表示パネル１３に向けて拡散
され、リフレクタ５１の周辺部で反射された光は集光レ
ンズ部５５に入射し、この集光レンズ部５５によって液
晶表示パネル１３に向けて集光されることになる。した
がって、この光源装置５０では、リフレクタ５１で反射
された光のうち、中心部での反射光と周辺部での反射光
の密度が異なっていても、中心部の反射光が単レンズ５
３の拡散レンズ部５４によって拡散され、周辺部の反射
光が単レンズ５３の集光レンズ部５５によって集光され
るので、液晶表示パネル１３の中心部と周辺部とで照度
差が生じないように緩和され、液晶表示パネル１３の照
射面での照度分布をほぼ均一化することができる。

【００２２】なお、上記第４実施形態では、光源とし
て、発光点から発生した光がランプ表面のいたる所で拡
散する特殊なフロスト処理を施した球状の光源５２を用
いた場合について述べたが、これに限らず、点状の光源
１２あるいはアーク状の光源３０などを用いても良い。
また、上記第４実施形態では、リフレクタ５１の反射面
を放物曲面で形成した場合について述べたが、これに限
らず、楕円曲面で形成された場合にも適用することがで
きる。

【００２３】［第５実施形態］次に、図１４および図１
５を参照して、この発明の光源装置の第５実施形態につ
いて説明する。図１２〜図１３に示された第４実施形態
と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
この光源装置６０は、図１４に示すように、リフレクタ
５１の焦点位置に点状の光源１２を配置し、リフレクタ
５１の前方（反射側）に複合レンズ６１を配置し、この
複合レンズ６１の前方（出射側）に補助レンズ６２を配
置し、光源１２からの光をリフレクタ５１で反射し、そ
の反射光を複合レンズ６１および補助レンズ６２で液晶
表示パネル１３に集光させる構造になっている。この場
合、リフレクタ５１は、第４実施形態と同様、その反射
面が連続する１つの放物面に形成され、その焦点位置に
光源１２が配置され、光源１２の光を光軸１４に平行な
光線として反射する構造になっている。

【００２４】複合レンズ６１は、リフレクタ５１の中心
部で反射された光と周辺部で反射された光を分光する第
１レンズ６３と、第１レンズ６３で分光された光をそれ
ぞれ液晶表示パネル１３に向けて集光する第２レンズ６
４とからなっている。第１レンズ６３は、図１５（ａ）
および図１５（ｂ）に示すように、リフレクタ５１の中
心部に対応する凸レンズ部６５と、リフレクタ５１の周
辺部に対応する凸レンズ部６６とが出射面に同心円状に
形成され、中心部の凸レンズ部６５の中心が光軸１４上
に位置した状態で、光軸１４に対し垂直に配置されてい
る。第２レンズ６４は、第１レンズ６３の中心部の凸レ
ンズ部６５に対応する凸レンズ部６７と、第１レンズ６
３の周辺部の凸レンズ部６６に対応する凸レンズ部６８
とが入射面に同心円状に形成され、中心部の凸レンズ部
６７の中心が光軸１４上に位置し、かつ各凸レンズ部６
７、６８の中心が第１レンズ６３の各凸レンズ６５、６
６の各焦点位置に一致した状態で、光軸１４に対し垂直
に配置されている。なお、補助レンズ６２は、第２レン
ズ６４から出射された光を液晶表示パネル１３の照射面
に集光させるものであり、液晶表示パネル１３に凸面を
向けた平凸レンズからなり、その中心が光軸１４上に位
置した状態で、光軸１４に対し垂直に配置されている。

【００２５】このような光源装置６０では、光源１２か
らの光がリフレクタ５１で光軸１４に平行な光として反
射されると、リフレクタ５１の中心部で反射された光と
周辺部で反射された光と密度が異なり、中心部での反射
光の密度が高いが、この中心部で反射された光は第１レ
ンズ６３の中心部の凸レンズ部６５に入射し、周辺部で
反射された光は第１レンズ６３の周辺部の凸レンズ部６
６に入射することになり、各凸レンズ部６５、６６によ
ってそれぞれ分光される。そして、分光された光のう
ち、中心部の凸レンズ部６５で分光された光は第２レン
ズ６４の中心部の凸レンズ部６７に入射し、周辺部の凸
レンズ部６６で分光された光は第２レンズ６４の周辺部
の凸レンズ部６８に入射し、各凸レンズ部６７、６８に
よって液晶表示パネル１３に向けて集光されることにな
る。すなわち、この第２レンズ６４では、第１レンズ６
３で分光された中心部の光と周辺部の光をそれぞれ凸レ
ンズ部６７、６８によって液晶表示パネル１３の照射面
に向けて集光する。そして、第２レンズ６４でそれぞれ
集光された中心部の光と周辺部の光は、補助レンズ６２
によってそれぞれ液晶表示パネル１３の照射面に照射さ
れる。

【００２６】したがって、この光源装置６０では、リフ
レクタ５１の中心部で反射された光と周辺部で反射され
た光の密度が異なっていても、リフレクタ５１からの反
射光を第１レンズ６３の各凸レンズ部６５、６６によっ
て中心部と周辺部とに分光し、分光された光を第２レン
ズ６４の各凸レンズ部６７、６８で液晶表示パネル１３
に向けて集光させ、補助レンズ６２を介して液晶表示パ
ネル１３の照射面に照射させるので、中心部の光と周辺
部の光をそれぞれ液晶表示パネル１３の照射面上で重畳
させることができ、このためリフレクタ５１の中心部側
での反射光が液晶表示パネル１３の中心部に集中せず、
またリフレクタ５１の周辺部側での反射光が液晶表示パ
ネル１３の周辺部に集中することがないので、液晶表示
パネル１３の中心部と周辺部とで照度差が生じることが
なく、液晶表示パネル１３の照射面での照度分布をほぼ
均一化することができる。

【００２７】なお、上記第５実施形態では、第２レンズ
６４の出射側に補助レンズ６２を配置したが、第１レン
ズ６３で分光された中心部と周辺部の各光を第２レンズ
６４によって液晶表示パネル１３の照射面にそれぞれ集
光させるようにしても良い。このようにすれば、補助レ
ンズ６２を用いる必要がない。また、上記第５実施形態
では、第１、第２レンズ６３、６４の各凸レンズ６５〜
６８をそれぞれ同心円状に形成したが、これに限らず、
例えば、複数の長方形状の凸レンズ部が縦横にマトリッ
クス状に連続して配列形成された第１レンズと、第１レ
ンズの各凸レンズ部に対応する複数の長方形状の凸レン
ズ部が縦横にマトリックス状に連続して配列形成された
第２レンズとを備え、この第２レンズを第１レンズの焦
点位置に配置するようにしても良い。このようにして
も、第５実施形態と同様の作用効果があることは言うま
でもない。また、上記第５実施形態では、光源として点
状の光源１２を用いた場合について述べたが、これに限
らず、アーク状の光源３０あるいは特殊なフロスト処理
を施した球状の光源５２などを用いても良い。さらに、
上記第５実施形態では、リフレクタ５１の反射面が放物
曲面で形成された場合について述べたが、これに限ら
ず、楕円曲面で形成された場合にも適用することができ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、リフレクタの反射面を焦点位置が共通で曲
率半径が異なる複数の曲面で形成し、このリフレクタの
複数の曲面がそれぞれ光源からの光を照射面に向けて反
射するので、複数の曲面によって光源からの光を分割し
て反射し、各曲面で反射された光をそれぞれ照射面上で
重畳することができ、このためリフレクタの中心部での
反射光が照射面の中心部に集中せず、またリフレクタの
周辺部での反射光が照射面の周辺部に集中することがな
いので、照射面の中心部と周辺部とで照度差が生じるこ
とがなく、照射面での照度分布をほぼ均一化することが
できる。

【００２９】また、請求項６記載の発明によれば、リフ
レクタからの反射光のうち、中心部の反射光を照射面に
向けて拡散する拡散レンズ部と、周辺部の反射光を照射
面に向けて集光する集光レンズ部とからなる単レンズを
備えた構造であるから、光源からの光をリフレクタで反
射する際、リフレクタの中心部と周辺部とで光の密度が
異なっていても、リフレクタからの反射光のうち、中心
部での反射光を単レンズの拡散レンズ部によって拡散す
るとともに、周辺部での反射光を単レンズの集光レンズ
部によって照射面に集光させることができ、このため照
射面の中心部と周辺部とで照度差が生じるのを防ぐこと
ができ、照射面での照度分布をほぼ均一化することがで
きる。

【００３０】さらに、請求項７記載の発明によれば、リ
フレクタからの反射光を分光する第１レンズと、この第
１レンズから出射された光を照射面に向けて集光する第
２レンズとからなる複合レンズを備え、リフレクタから
の反射光を第１レンズで分光し、分光された光をそれぞ
れ第２レンズで照射面に集光させるので、光源からの光
をリフレクタで反射する際、リフレクタの中心部と周辺
部とで光の密度が異なっていても、分光された光を照射
面上で重畳させることができ、このためリフレクタの中
心部での反射光が照射面の中心部に集中せず、またリフ
レクタの周辺部での反射光が照射面の周辺部に集中する
ことがないので、照射面の中心部と周辺部とで照度差が
生じることがなく、照射面での照度分布をほぼ均一化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を液晶プロジェクタに適用した光源装
置の第１実施形態の概略構成図。

【図２】図１の光源装置の原理図。

【図３】図２の光源装置のリフレクタを液晶表示パネル
側から見た正面図。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図。

【図５】図２の光源装置において、光源からの光がリフ
レクタによって液晶表示パネルに照射される光路状態を
示した図。

【図６】この発明の光源装置の第２実施形態を示した原
理図。

【図７】図６の集光レンズを示し、（ａ）はその集光レ
ンズを液晶表示パネル側から見た正面図、（ｂ）は
（ａ）のＢ−Ｂ断面図。

【図８】この発明の光源装置の第３実施形態を示した原
理図。

【図９】図８のリフレクタを液晶表示パネル側から見た
正面図。

【図１０】図９のＣ−Ｃ断面図。

【図１１】図８の集光レンズを示し、（ａ）はその集光
レンズを液晶表示パネル側から見た正面図、（ｂ）は
（ａ）のＤ−Ｄ断面図。

【図１２】この発明の光源装置の第４実施形態を示した
原理図。

【図１３】図１２の単レンズを示し、（ａ）はその単レ
ンズを液晶表示パネル側から見た正面図、（ｂ）は
（ａ）のＥ−Ｅ断面図。

【図１４】この発明の光源装置の第５実施形態を示した
原理図。

【図１５】図１４の第１レンズを示し、（ａ）はその第
１レンズを液晶表示パネル側から見た正面図、（ｂ）は
（ａ）のＦ−Ｆ断面図。

【図１６】従来の光源装置を示し、（ａ）はリフレクタ
の反射面を放物曲面で形成した場合の照射状態を示した
図、（ｂ）はリフレクタの反射面を楕円曲面で形成して
集光レンズで集光させた場合の照射状態を示した図。

【符号の説明】

１０、２５、３５、５０、６０光源装置１１、３６、５１リフレクタ１２、３０、５２光源１３液晶表示パネル１４光軸２０、２１、３７〜４１楕円曲面２６、４２集光レンズ２７〜２９、４４〜４９、６５〜６８凸レンズ部５１リフレクタ５３単レンズ５４拡散レンズ部５５集光レンズ部６３第１レンズ６４第２レンズ６２補助レンズＦ₀第１焦点Ｆ₁〜Ｆ₅第２焦点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｇ０９Ｆ 9/00 ３６０Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光をリフレクタによって照射
面に向けて反射する光源装置において、前記リフレクタの反射面を焦点位置が共通で曲率半径が
異なる複数の曲面で形成し、これら複数の曲面がそれぞ
れ前記光源からの光を前記照射面に向けて反射すること
を特徴とする光源装置。
【請求項２】前記リフレクタの反射面は、正面から見
て前記複数の曲面が同心円状に形成されていることを特
徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】前記リフレクタの反射側には、前記複数
の曲面に対応する複数のレンズ部が同心円状に形成され
た集光レンズが配置されていることを特徴とする請求項
２記載の光源装置。
【請求項４】前記リフレクタの反射面は、正面から見
て前記複数の曲面が縦横にマトリックス状に配列形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項５】前記リフレクタの反射側には、前記複数
の曲面に対応する複数のレンズ部が縦横にマトリックス
状に配列形成された集光レンズが配置されていることを
特徴とする請求項４記載の光源装置。
【請求項６】光源からの光をリフレクタによって照射
面に向けて反射する光源装置において、前記リフレクタからの反射光のうち、前記リフレクタの
中心部で反射された光を前記照射面に向けて拡散する拡
散レンズ部と、前記リフレクタの周辺部で反射された光
を前記照射面に向けて集光する集光レンズ部とからなる
単レンズを備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項７】光源からの光をリフレクタによって照射
面に向けて反射する光源装置において、前記リフレクタからの反射光を分光する第１レンズと、
この第１レンズから出射された光を前記照射面に向けて
集光する第２レンズとからなる複合レンズを備えたこと
を特徴とする光源装置。
【請求項８】前記第１レンズは複数のレンズ部が同心
円状に形成されたレンズであり、前記第２レンズは前記
第１レンズの各レンズ部に対応する複数のレンズ部が同
心円状に形成されたレンズであり、前記第２レンズの各
レンズ部は前記第１レンズの各レンズ部の焦点位置に配
置されていることを特徴とする請求項７記載の光源装
置。
【請求項９】前記第１レンズは複数のレンズ部が縦横
にマトリックス状に配列形成されたレンズであり、前記
第２レンズは前記第１レンズの各レンズ部に対応する複
数のレンズ部が縦横にマトリックス状に配列形成された
レンズであり、前記第２レンズの各レンズ部は前記第１
レンズの各レンズ部の焦点位置に配置されていることを
特徴とする請求項７記載の光源装置。
【請求項１０】前記第２レンズの出射側には、前記第
２レンズから出射された光を前記照射面に集光させる補
助レンズが配置されていることを特徴とする請求項７〜
９のいずれかに記載の光源装置。