JP2002258212A - プロジェクター用照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成により、スクリーンでの照度むら
が無く、低消費電力で光の利用効率を向上させるように
する。 【解決手段】 放物面ミラーを用いた２個のリフレクタ
ー２０ａ，２０ｂ内のランプ１２ａ，１２ｂからの光
は、リフレクター２０ａ，２０ｂで反射されて平行光と
なり、凸レンズＬ０を介して集光され、コードミラー２
５で反射されて焦点を結んだ後、コリメータレンズＬ１
で平行光にされ、第１フライアインズＦＬ１を介してイ
ンテグレータ２１に入射される。インテグレータ２１で
は、第１レンチキュラーＬＬ１、偏光整列プリズムアレ
イ２２、第２レンチキュラーＬＬ２を経てランダムな光
がＳ偏光、もしくはＰ偏光に揃えられ、全反射ミラー１
７で反射して、ＰＢＳ１８、ダイクロイックプリズム８
を介して反射型ＬＣＤ２，３，４を照明する。反射型Ｌ
ＣＤ２，３，４からのＲＧＢの反射画像は、投影レンズ
９を介してスクリーン１０上に投写される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクター用
照明装置に係り、より詳しくは、投射すべき像を形成す
る少なくとも一つの表示パネルと、その表示パネルに作
像される内容をスクリーン上に投写する投射レンズ系
と、表示パネルの照明を行う照明系とを有するプロジェ
クター用照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、液晶プロジェクター、ＤＭＤ
プロジェクター、オーバーヘッドプロジェクター、ある
いは、スライドプロジェクター等に用いられるプロジェ
クター用照明装置としては、以下に述べるような公報例
などがある。

【０００３】例えば、特開平４−１５５１８９号の公報
例は、プリズムを用いて２つの光源を色分解した後、液
晶パネルへ照明光を導くものであった。また、特開平５
−２９３２０号の公報例は、２つのランプを各々ミラー
で９０度反射させて色分解した後、液晶パネルへ照明光
を導くものであった。

【０００４】さらに、特開平５−３７６５５７号の公報
例は、複数の各々のランプに各々のインテグレータレン
ズを配置して、液晶パネルへ斜めから照明光をそれぞれ
重ねるようにしたものであった。また、特開平１１−１
１９１４９号の公報例は、複数のランプを用いた光学系
において、斜め入射光を平行光に変換し、色分解の光学
部品に入射させて、簡単な偏向素子により明るさを向上
させるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のプロジェクター用照明装置にあっては、プロ
ジェクター用の光源として、体積を持たない点光源を用
いることが理想的であるが、現実的にはどうしてもある
程度の体積を持っているため、光利用効率が低下した
り、スクリーンでの照度むらが発生するなどの問題点が
あった。

【０００６】そこで、この光利用効率を上げるために上
記公報例のように、照明系の構成をさまざまに工夫する
ことが行われているが、簡単な構成で光利用効率を向上
させるものはなかった。

【０００７】本発明は、これらの問題点に鑑みてなされ
たものであり、簡単な構成によってスクリーンでの照度
むらが無く、低消費電力で光の利用効率を向上させた高
照度のプロジェクター用照明装置を提供することを目的
としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、投射すべき像を形成する
少なくとも一つの表示パネルと、該表示パネルに作像さ
れる内容をスクリーン上に投写する投射レンズ系と、前
記表示パネルを照明する照明系とを有するプロジェクタ
ー用照明装置において、前記照明系は、少なくとも二つ
の発光手段とリフレクターとにより概略平行光を生成す
る概略平行光作成手段を備え、二つ以上の概略平行光を
生成する概略平行光作成手段はそれぞれの光軸をほぼ平
行に並べて設置し、それぞれに共通した集光用レンズ機
能を備え、前記投射レンズ系と前記表示パネルの主光軸
に対して概略垂直に、前記表示パネルの形状とほぼ相似
形でほぼ同一の形状をなした複数光束に分割する二次元
状に配列した複数の要素レンズを有する第１のレンズ板
と、前記第１のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過
して集光される位置付近に配置され、二次元状に配列し
た複数の要素レンズを有する第２のレンズ板と、前記第
１のレンズ板中のそれぞれのレンズが作り出す光束の中
央が前記第２のレンズ板を通過した後、前記表示パネル
の全面を照射するように光軸を屈折させる凸レンズと、
が配置されていることを特徴とする。

【０００９】この請求項１に記載の発明によれば、照明
系の少なくとも二つの発光手段とリフレクターとにより
それぞれの光軸をほぼ平行に並べた概略平行光作成手段
を設置して二つ以上の概略平行光を生成すると共に、そ
れぞれに共通した集光用レンズ機能を備え、投射レンズ
系と表示パネルの主光軸に対して概略垂直に第１のレン
ズ板が配置され、その第１のレンズ板は表示パネルの形
状とほぼ相似形でほぼ同一の形状をなした複数光束に分
割する二次元状に配列した複数の要素レンズを有し、第
１のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過して集光さ
れる位置付近に第２のレンズ板が配置され、その第２の
レンズ板は二次元状に配列した複数の要素レンズを有
し、第１のレンズ板中のそれぞれのレンズが作り出す光
束の中央が第２のレンズ板を通過した後に、表示パネル
の全面を照射するように設置した凸レンズで光軸を屈折
させるようにしている。このため、簡単な構成で、スク
リーンにおける照度むらが無くなり、光の利用効率が向
上することにより、低消費電力化できる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、投射すべ
き像を形成する少なくとも一つの表示パネルと、該表示
パネルに作像される内容をスクリーン上に投写する投射
レンズ系と、前記表示パネルを照明する照明系とを有す
るプロジェクター用照明装置において、前記照明系は、
少なくとも二つの発光手段とリフレクターとにより概略
平行光を生成する概略平行光作成手段を備え、二つ以上
の概略平行光を生成する概略平行光作成手段はそれぞれ
の光軸をほぼ平行に並べて設置し、それぞれに共通した
集光用レンズ機能を備え、前記投射レンズ系と前記表示
パネルの主光軸に対して概略垂直に、前記表示パネルの
形状とほぼ相似形でほぼ同一の形状をなした複数光束に
分割する二次元状に配列した複数の要素レンズを有する
第１のレンズ板と、前記第１のレンズ板の複数レンズの
各レンズを通過して集光される位置付近に配置された第
１のレンチキュラー板と、前記第１のレンチキュラー板
の更に後方に、その第１のレンチキュラー板と直角方向
に配置された第２のレンチキュラー板と、前記第１のレ
ンズ板中のそれぞれのレンズが作り出す光束の中央が前
記第１および第２のレンチキュラー板を通過した後、前
記表示パネルの全面を照射するように光軸を屈折させる
凸レンズと、が配置されていることを特徴とする。

【００１１】この請求項２に記載の発明によれば、照明
系の少なくとも二つの発光手段とリフレクターとにより
それぞれの光軸をほぼ平行に並べた概略平行光作成手段
を設置して二つ以上の概略平行光を生成すると共に、そ
れぞれに共通した集光用レンズ機能を備え、投射レンズ
系と表示パネルの主光軸に対して概略垂直に第１のレン
ズ板が配置され、その第１のレンズ板は表示パネルの形
状とほぼ相似形でほぼ同一の形状をなした複数光束に分
割する二次元状に配列した複数の要素レンズを有し、第
１のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過して集光さ
れる位置付近に第１のレンチキュラー板が配置されると
共に、その第１のレンチキュラー板の更に後方に、直角
方向に第２のレンチキュラー板が配置され、第１のレン
ズ板中のそれぞれのレンズが作り出す光束の中央が第１
および第２のレンチキュラー板を通過した後に、表示パ
ネルの全面を照射するように配置した凸レンズで光軸を
屈折させるようにしている。このため、簡単な構成で、
スクリーンにおける照度むらが無くなり、光の利用効率
が向上することにより、低消費電力化できる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、請求項２
に記載のプロジェクター用照明装置において、前記第１
のレンチキュラー板の直後に、偏光分離プリズムと全反
射プリズムとを交互に配置すると共に、前記偏光分離プ
リズムで分離された一方の光束側にλ／２位相差板を配
置して、ランダムな光束を一方の偏光に揃える偏光整列
プリズムアレイが更に配置されていることを特徴とす
る。

【００１３】この請求項３に記載の発明によれば、第１
のレンチキュラー板の直後に、偏光分離プリズムと全反
射プリズムとを交互に配置すると共に、偏光分離プリズ
ムで分離された一方の光束側にλ／２位相差板を配置
し、ランダムな光束を一方の偏光に揃える偏光整列プリ
ズムアレイが更に配置されているため、スクリーンにお
ける照度むらが無くなり、光の利用効率が向上すること
により、低消費電力化できる。

【００１４】また、請求項４に記載の発明は、投射すべ
き像を形成する少なくとも一つの表示パネルと、該表示
パネルに作像される内容をスクリーン上に投写する投射
レンズ系と、前記表示パネルを照明する照明系とを有す
るプロジェクター用照明装置において、前記照明系は、
少なくとも二つの発光手段とリフレクターとによりそれ
ぞれの焦点に光を集める集光手段を備え、該集光手段の
それぞれの焦点位置がほぼ一致するように設置して、そ
の外側にそれぞれに共通した凸レンズを設置し、前記投
射レンズ系と前記表示パネルの主光軸に対して概略垂直
に、前記表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同一の形
状をなした複数光束に分割する二次元状に配列した複数
の要素レンズを有する第１のレンズ板と、前記第１のレ
ンズ板の複数レンズの各レンズを通過して集光される位
置付近に配置され、二次元状に配列した複数の要素レン
ズを有する第２のレンズ板と、前記第１のレンズ板中の
それぞれのレンズが作り出す光束の中央が前記第２のレ
ンズ板を通過した後、前記表示パネルの全面を照射する
ように光軸を屈折させる凸レンズと、が配置されている
ことを特徴とする。

【００１５】この請求項４に記載の発明によれば、照明
系の少なくとも二つの発光手段とリフレクターとにより
それぞれの焦点に光を集める集光手段を備え、その集光
手段のそれぞれの焦点位置がほぼ一致するように設置
し、その外側にそれぞれに共通した凸レンズを設置し、
投射レンズ系と表示パネルの主光軸に対して概略垂直
に、表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同一の形状を
なした複数光束に分割する二次元状に配列した複数の要
素レンズを有する第１のレンズ板が配置され、その第１
のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過して集光され
る位置付近に、二次元状に配列した複数の要素レンズを
有する第２のレンズ板が配置され、第１のレンズ板中の
それぞれのレンズが作り出す光束の中央が第２のレンズ
板を通過した後、表示パネルの全面を照射するように配
置した凸レンズで光軸を屈折させるようにしている。こ
のため、簡単な構成で、スクリーンにおける照度むらが
無くなり、光の利用効率が向上することにより、低消費
電力化できる。

【００１６】また、請求項５に記載の発明は、投射すべ
き像を形成する少なくとも一つの表示パネルと、該表示
パネルに作像される内容をスクリーン上に投写する投射
レンズ系と、前記表示パネルを照明する照明系とを有す
るプロジェクター用照明装置において、前記照明系は、
少なくとも二つの発光手段とリフレクターとによりそれ
ぞれの焦点に光を集める集光手段を備え、該集光手段の
それぞれの焦点位置がほぼ一致するように設置して、そ
の外側にそれぞれに共通した凸レンズを設置し、前記投
射レンズ系と前記表示パネルの主光軸に対して概略垂直
に、前記表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同一の形
状をなした複数光束に分割する二次元状に配列した複数
の要素レンズを有する第１のレンズ板と、前記第１のレ
ンズ板の複数レンズの各レンズを通過して集光される位
置付近に配置された第１のレンチキュラー板と、前記第
１のレンチキュラー板の更に後方に、その第１のレンチ
キュラー板と直角方向に配置された第２のレンチキュラ
ー板と、前記第１のレンズ板中のそれぞれのレンズが作
り出す光束の中央が前記第１および第２のレンチキュラ
ー板を通過した後、前記表示パネルの全面を照射するよ
うに光軸を屈折させる凸レンズと、が配置されているこ
とを特徴とする。

【００１７】この請求項５に記載の発明によれば、照明
系の少なくとも二つの発光手段とリフレクターとにより
それぞれの焦点に光を集める集光手段を備え、その集光
手段のそれぞれの焦点位置がほぼ一致するように設置
し、その外側にそれぞれに共通した凸レンズを設置し、
投射レンズ系と表示パネルの主光軸に対して概略垂直
に、表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同一の形状を
なした複数光束に分割する二次元状に配列した複数の要
素レンズを有する第１のレンズ板が配置され、その第１
のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過して集光され
る位置付近に、第１のレンチキュラー板が配置され、そ
の第１のレンチキュラー板の更に後方に、直角方向に第
２のレンチキュラー板が配置され、第１のレンズ板中の
それぞれのレンズが作り出す光束の中央が第１および第
２のレンチキュラー板を通過した後、前記表示パネルの
全面を照射するように配置した凸レンズで光軸を屈折さ
せるようにしている。このため、簡単な構成で、スクリ
ーンにおける照度むらが無くなり、光の利用効率が向上
することにより、低消費電力化できる。

【００１８】また、請求項６に記載の発明は、請求項５
に記載のプロジェクター用照明装置において、前記第１
のレンチキュラー板の直後に、偏光分離プリズムと全反
射プリズムとを交互に配置すると共に、前記偏光分離プ
リズムで分離された一方の光束側にλ／２位相差板を配
置して、ランダムな光束を一方の偏光に揃える偏光整列
プリズムアレイが更に配置されていることを特徴とす
る。

【００１９】この請求項６に記載の発明によれば、第１
のレンチキュラー板の直後に、偏光分離プリズムと全反
射プリズムとを交互に配置すると共に、偏光分離プリズ
ムで分離された一方の光束側にλ／２位相差板を配置
し、ランダムな光束を一方の偏光に揃える偏光整列プリ
ズムアレイが更に配置されているため、スクリーンにお
ける照度むらが無くなり、光の利用効率が向上すること
により、低消費電力化できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、本発
明に係るプロジェクター用照明装置の好適な実施の形態
を詳細に説明する。

【００２１】（実施の形態１）図１は、一般的な反射型
液晶プロジェクターの概略構成を示した図である。図１
の反射型液晶プロジェクター１は、投射すべき像がＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）にそれぞれ形成される表示
パネルとしての反射型ＬＣＤ２，３，４と、その直前に
コンデンサーレンズ５，６，７がそれぞれ配置され、各
反射型ＬＣＤ２，３，４に作像された内容は、ダイクロ
イックプリズム８と投射レンズ系としての投影レンズ９
を介してスクリーン１０上に投写される。

【００２２】また、各反射型ＬＣＤ２，３，４を照明す
る照明系としては、ここでは楕円面ミラーを用いたリフ
レクター１１内に発光手段としてのランプ１２が配置さ
れ、リフレクター１１で反射された光束が全反射ミラー
１３で反射され、フライアイレンズ１４，１５、および
ＰＢＳアレイ１６を介して全反射ミラー１７で再度反射
され、ＰＢＳ１８を介して前記反射型ＬＣＤ２，３，４
を照明するものである。なお、ランプ１２の後方には、
ファン１９が配置され、ランプ１２を冷却するようにな
っている。

【００２３】図２は、図１の照明系のリフレクターに放
物面鏡を使用した例を示す図であり、ランプ１２を内蔵
したリフレクター２０に放物面鏡が用いられている。こ
の放物面鏡で反射された概略平行光は、凸レンズＬ０を
介して一度焦点を結び、その後にコリメータレンズＬ１
（実際は複数のレンズで構成されている）で平行光に
し、第１フライアインズＦＬ１を介してインテグレータ
２１に入射させる。ここでは、インテグレータ２１の第
２フライアイレンズの代りに列対応の第１レンチキュラ
ーＬＬ１と行対応の第２レンチキュラーＬＬ２に分け
て、その間に偏光整列プリズムアレイ２２を配置し、ラ
ンダムな光をＳ偏光、もしくはＰ偏光に揃えてＬＣＤ２
３の面を照射している。なお、Ｌ３、Ｌ４はそれぞれレ
ンズを示す。

【００２４】このように、図２によれば、仮想光源面の
面積を小さくできると共に、偏光整列度を向上させるこ
とができる。

【００２５】図３は、本実施の形態１の特徴的な照明系
を説明する図であり、図２に示した放物面鏡から成るリ
フレクター２０とランプ１２とを２個ずつ使った発光手
段（リフレクター２０ａ，２０ｂ、ランプ１２ａ，１２
ｂ）により構成したものである。その他の光学系につい
ては、略同様である。この図３によれば、低消費電力の
小さいランプを複数個使用することによって、より点光
源に近いランプが得られるため、光の利用効率を一層向
上させることが可能となり、低消費電力化できると共
に、図２と同様に、仮想光源面の面積が小さくなって、
偏光整列度を向上させることが可能となる。

【００２６】図４は、図３の照明系を図１の反射型液晶
プロジェクターに適用した図である。図４中における符
号は、図１および図３と同一物又は相当物に同一符号を
付して、重複説明を省略する。図４の場合は、放物面ミ
ラーを用いた２個のリフレクター２０ａ，２０ｂ内に配
置されたランプ１２ａ，１２ｂから発せられる光は、そ
れぞれのリフレクター２０ａ，２０ｂで反射されて概略
平行光となり、凸レンズＬ０を介して集光され、コード
ミラー２５で反射されて一度焦点を結び、その後にコリ
メータレンズＬ１で平行光にされ、第１フライアインズ
ＦＬ１を介してインテグレータ２１に入射される。イン
テグレータ２１では、第１レンチキュラーＬＬ１、偏光
整列プリズムアレイ２２、第２レンチキュラーＬＬ２を
経ることにより、ランダムな光をＳ偏光、もしくはＰ偏
光に揃えられ、全反射ミラー１７で再度反射されて、Ｐ
ＢＳ１８を介し、ダイクロイックプリズム８によりそれ
ぞれの反射型ＬＣＤ２，３，４を照明する。各反射型Ｌ
ＣＤ２，３，４で反射されたＲＧＢの反射画像は、ダイ
クロイックプリズム８、ＰＢＳ１８、および投影レンズ
９を介してスクリーン１０上に投写される。

【００２７】このように、図４によれば、小さいランプ
を複数個使用した照明系を用いて反射型液晶プロジェク
ター２４が構成されているため、より点光源に近いラン
プが得られ、光の利用効率を一層向上させることが可能
となって、低消費電力化できる上、仮想光源面の面積が
小さくなって、偏光整列度を向上させることができる。

【００２８】図５は、図３の照明系を透過型液晶プロジ
ェクターに適用した図である。図５中における符号は、
図４と同一物又は相当物に同一符号を付して、重複説明
を省略する。図５の場合は、放物面ミラーを用いた２個
のリフレクター２０ａ，２０ｂ内に配置されたランプ１
２ａ，１２ｂから発せられる光は、それぞれのリフレク
ター２０ａ，２０ｂで反射されて概略平行光となり、凸
レンズＬ０を介して集光され、コードミラー２５で反射
されて一度焦点を結び、その後にコリメータレンズＬ１
で平行光にされ、フライアインズ１４を介してインテグ
レータ２１に入射される。インテグレータ２１では、フ
ライアインズ１５、ＰＢＳアレイ１６を介して出射さ
れ、分光ミラー２６で分光される。

【００２９】分光され、分光ミラー２６で反射された光
は、全反射ミラー３２で反射され、Ｂ（青）のレンズア
レイ３３を介してＬＣＤシャッター３６を照射する。ま
た、分光ミラー２６を透過した光は、分光ミラー２７で
再度分光され、ここで反射された光は、Ｇ（緑）のレン
ズアレイ３４を介してＬＣＤシャッター３７を照射す
る。

【００３０】さらに、分光ミラー２７を透過した光は、
リレーレンズ２８を介して全反射ミラー２９で反射さ
れ、リレーレンズ３０を介して全反射ミラー３１で反射
され、Ｒ（赤）のレンズアレイ３５を介してＬＣＤシャ
ッター３８を照射する。このようにして、ＬＣＤシャッ
ター３６，３７，３８をそれぞれ透過したＲＧＢの透過
画像は、ダイクロイックプリズム３９および投影レンズ
９を介してスクリーン１０上に投写される。

【００３１】このように、図５によれば、小さいランプ
を複数個使用した照明系を用いて透過型液晶プロジェク
ター４０を構成したため、より点光源に近いランプが得
られ、光の利用効率を一層向上させることが可能とな
り、低消費電力化できる上、仮想光源面の面積が小さく
なって、偏光整列度を向上させることができる。

【００３２】また、本実施の形態１の照明系としては、
図６に示すように、リフレクター４１ａ，４１ｂに放物
面鏡に代えて球面鏡を使い、その球面鏡の前方に非球面
凸レンズ４２ａ，４２ｂを配することで概略平行光とす
る複数の発光手段を用いることも可能である。この発光
手段以外の光学系部分については、図３と同様であるの
で説明を省略する。

【００３３】この図６によれば、低消費電力の小さいラ
ンプを複数個使用することによって、より点光源に近い
ランプが得られるため、光の利用効率を一層向上させる
ことが可能となり、低消費電力化できると共に、仮想光
源面の面積が小さくなって、偏光整列度を向上させるこ
とが可能となる。

【００３４】さらに、本実施の形態１の照明系として
は、図７（ａ）に示すように、図３の放物面鏡から成る
リフレクター２０ａ，２０ｂとランプ１２ａ，１２ｂを
さらに２個追加し（リフレクター２０ｃ，２０ｄとラン
プ１２ｃ，１２ｄ）、合計４個の発光手段により構成し
たものである。この発光手段以外の光学系部分について
は、図３と同様であるので説明を省略する。

【００３５】図７（ｂ）は、（ａ）の右方向から見た図
であり、４個のリフレクターが独立して配置されている
ことがわかる。このように、図７によれば、低消費電力
の小さいランプの個数を増やして構成したため、より点
光源に近いランプで光の利用効率を一層向上させること
ができるようになり、効率化の点でより低消費電力化す
ることが可能となる。

【００３６】（実施の形態２）図８（ａ）は、一般的な
照明系を示す図であり、同図（ｂ）は、（ａ）のＬＣＤ
のアスペクト比を示す図である。図８中における符号
は、図２と同一物又は相当物に同一符号を付して、重複
説明を省略する。

【００３７】図８の照明系は、ランプ１２とリフレクタ
ー２０で作った平行光をそのままインテグレータ２１に
直接入射させるようにしたものである。第１フライアイ
ンズＦＬ１と第２フライアイレンズ（第１レンチキュラ
ーＬＬ１，第２レンチキュラーＬＬ２）ＦＬ２との関係
は図２と同様である。ここでは、図２と異なり偏光整列
プリズムアレイは省略したが、もちろん挿入することも
可能である。

【００３８】本実施の形態２の特徴は、図８の一般的な
照明系の発光手段が１個であるのに対し、複数個（図９
および図１０では４個）とした点にある。例えば、図９
は、図８の照明系を複数のランプとリフレクターを用い
て構成した図である。図９では、インテグレータ２１の
構成が図８の第１フライアイレンズＦＬ１と同じであ
り、第２フライアイレンズＦＬ２も一般的な方式を採用
しているが、図８に示したインテグレータ２１の構成を
採用しても良い。

【００３９】図９（ｂ）は、（ａ）の右方向から見た図
であり、４個のリフレクターが独立して配置されている
ことがわかる。このように、図９によれば、低消費電力
の小さいランプの個数を増やして構成したため、より点
光源に近いランプで光の利用効率を一層向上させること
ができるようになり、効率化の点でより低消費電力化す
ることが可能となる。

【００４０】また、図１０は、図８の照明系を複数のラ
ンプとリフレクターを用いて構成した図であり、図９と
異なるのは、ランプ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと
リフレクター２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとの関係
で、光束密度が少ない部分のリフレクターをカットして
コンパクトにした点である。図１０（ｂ）は、（ａ）の
右方向から見た図であり、４個のリフレクターの一部が
それぞれカットされ、コンパクトになっていることがわ
かる。

【００４１】このように、図１０によれば、低消費電力
の小さいランプの個数を増やして構成しているため、よ
り点光源に近いランプで光の利用効率を一層向上させる
ことができるようになり、効率化の点でより低消費電力
化することが可能である。

【００４２】上記した図９および図１０の照明系は、実
施の形態１で説明した図４の反射型液晶プロジェクター
や図５の透過型液晶プロジェクターなどに適用すること
で、低消費電力化された高効率のプロジェクターとする
ことができる。

【００４３】（実施の形態３）図１１は、照明系のリフ
レクターに回転楕円面鏡を使用した例を示す図であり、
ランプ１２を内蔵したリフレクター４４に回転楕円面鏡
を用いている。図１１に示すように、ランプ１２の光が
回転楕円面鏡４４で反射され、一度焦点を結んだ後、コ
リメータレンズＬ１で平行光にされて、第１フライアイ
ンズＦＬ１を介してインテグレータ２１に入射し、第２
フライアイレンズの代りに配置した、列対応の第１レン
チキュラーＬＬ１と行対応の第２レンチキュラーＬＬ
２、およびその間に配置された偏光整列プリズムアレイ
２２を通ることで、ランダムな光がＳ偏光、もしくはＰ
偏光に揃えられ、ＬＣＤ２３の面を照射するようにした
ものである。このように、図１１に示した照明系を採用
することにより、仮想光源面の面積を小さくできると共
に、偏光整列度を向上させることができる。

【００４４】しかし、この図１１の照明系をプロジェク
ターに用いると、光源がある程度の体積を持っているこ
とから、光利用効率が低下し、スクリーンでの照度むら
が発生するため、本実施の形態３では、以下の図１２〜
図１４に示すような照明系を採用するものである。

【００４５】図１２は、図１１のランプとリフレクター
を複数個用いて構成した照明系の概念図である。ここで
は、２個のリフレクター４５ａ，４５ｂのうち、光束密
度の少ない部分をカットしてコンパクト化したものを用
いている。

【００４６】図１２の場合、リフレクター４５ａ，４５
ｂには、２個の回転楕円面鏡が使用されており、ランプ
１２ａ，１２ｂの光は回転楕円面鏡で反射されて焦点を
結ぶが、２つの焦点位置がほぼ一致するようにリフレク
ター４５ａ，４５ｂが設置されている。焦点を結んだ後
の光は、コリメータレンズＬ１で平行光にされ、第１フ
ライアインズＦＬ１を介してインテグレータ２１に入射
し、第２フライアイレンズの代りに配置した、列対応の
第１レンチキュラーＬＬ１と行対応の第２レンチキュラ
ーＬＬ２との間に偏光整列プリズムアレイ２２が配置さ
れ、ランダムな光をＳ偏光、もしくはＰ偏光に揃えてＬ
ＣＤ２３の面を照射するようになっている。

【００４７】図１２では、２つのリフレクター４５ａ，
４５ｂの焦点位置が極端に短い例で示したが、もっと長
くすることでコリメータレンズＬ１の負担を小さくする
ことができる。このように、図１２によれば、図１１で
得られた仮想光源面の面積を小さくできると共に、偏光
整列度が向上するという効果に加えて、低消費電力の小
さいランプの個数を増やして構成したため、より点光源
に近いランプで光の利用効率を一層向上させることがで
き、効率化の点で低消費電力化することが可能となる。

【００４８】図１３は、図１２のインテグレータにＰＢ
Ｓと全反射プリズムとを使用して構成した照明系の概念
図である。図１３のランプ１２ａ，１２ｂとリフレクタ
ー４５ａ，４５ｂは、図１２と同じものを用いている。
図１２と異なる点は、コリメータレンズＬ１の後にＰＢ
Ｓ４６を２個対称に置き、それぞれに全反射プリズム４
７を組み合わせてＰ偏光とＳ偏光に分けた後、どちらか
一方にλ／２板４８を入れて、他方の偏光に変換するこ
とにより偏光を揃えてからインテグレータ４９へ入射す
るようにしている点である。図１３では、これらの構成
を分かり易くするため、コリメータレンズＬ１の後の部
分をランプ部に対して光軸上で９０度回転させた状態で
描いている。

【００４９】図１３の場合も図１２と同様に、２つのリ
フレクター４５ａ，４５ｂの焦点位置が極端に短い例で
示しているが、もっと長くすることでコリメータレンズ
Ｌ１の負担を小さくすることができる。

【００５０】このように、図１３によれば、図１１で得
られた仮想光源面の面積を小さくできると共に、偏光整
列度が向上するという効果に加えて、低消費電力の小さ
いランプの個数を増やして構成したため、より点光源に
近いランプで光の利用効率を一層向上させることがで
き、効率化の点で低消費電力化することが可能となる。

【００５１】図１４（ａ）は、４個のランプとリフレク
ターを用いた照明系を横から見た縦断面図であり、同図
（ｂ）は、（ａ）を右方向から見た図である。図１４で
は、コリメータレンズＬ１までしか描かれていないが、
それ以降は、図１２や図１３と同様の構成、あるいはそ
れ以外の構成を採用することも可能である。

【００５２】また、図１４では、４個のリフレクター４
５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄのうち、光束密度の少な
い部分をカットしてコンパクト化したものを用いてい
る。さらに、図１４の場合も図１２と同様に、リフレク
ターの焦点位置が極端に短い例で示しているが、もっと
長くすることでコリメータレンズＬ１の負担を小さくす
ることができる。

【００５３】このように、図１４によれば、低消費電力
の小さいランプの個数をさらに増やして構成したため、
より点光源に近いランプで光の利用効率を一層向上させ
ることが可能となり、効率化の点でより低消費電力化す
ることができる。図１４では、ランプとリフレクターを
４個用いて構成した例で説明したが、３個あるいは、５
個以上で構成するようにしても勿論良い。

【００５４】図１５は、図１２の照明系を図１の反射型
液晶プロジェクターに適用した図である。図１５中にお
ける符号は、図１および図１２と同一物又は相当物に同
一符号を付して、重複説明を省略する。

【００５５】図１５の場合、回転楕円面鏡を２個用いた
リフレクター４５ａ，４５ｂ内に配置されたランプ１２
ａ，１２ｂから発せられる光は、それぞれのリフレクタ
ー４５ａ，４５ｂで反射され、焦点を結んだ後、コリメ
ータレンズＬ１で平行光にされ、第１フライアインズＦ
Ｌ１を介してインテグレータ２１に入射し、第２フライ
アイレンズの代りに配置した、列対応の第１レンチキュ
ラーＬＬ１と行対応の第２レンチキュラーＬＬ２との間
に偏光整列プリズムアレイ２２が配置され、ランダムな
光をＳ偏光、もしくはＰ偏光に揃えられ、全反射ミラー
１７で再度反射されて、ＰＢＳ１８を介し、ダイクロイ
ックプリズム８によりそれぞれの反射型ＬＣＤ２，３，
４を照明する。各反射型ＬＣＤ２，３，４で反射された
ＲＧＢの反射画像は、ダイクロイックプリズム８、ＰＢ
Ｓ１８、および投影レンズ９を介してスクリーン１０上
に投写される。

【００５６】このように、図１５によれば、小さいラン
プを複数個使用した照明系を用いて反射型液晶プロジェ
クターが構成されているため、より点光源に近いランプ
が得られ、光の利用効率を一層向上させることが可能と
なって、低消費電力化できる上、仮想光源面の面積が小
さくなって、偏光整列度を向上させることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、照明系の少なくとも二つの発光手段とリ
フレクターとによりそれぞれの光軸をほぼ平行に並べた
概略平行光作成手段を設置して二つ以上の概略平行光を
生成すると共に、それぞれに共通した集光用レンズ機能
を備え、投射レンズ系と表示パネルの主光軸に対して概
略垂直に第１のレンズ板が配置され、その第１のレンズ
板は表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同一の形状を
なした複数光束に分割する二次元状に配列した複数の要
素レンズを有し、第１のレンズ板の複数レンズの各レン
ズを通過して集光される位置付近に第２のレンズ板が配
置され、その第２のレンズ板は二次元状に配列した複数
の要素レンズを有し、第１のレンズ板中のそれぞれのレ
ンズが作り出す光束の中央が第２のレンズ板を通過した
後に、表示パネルの全面を照射するように設置した凸レ
ンズで光軸を屈折させるようにしている。このため、簡
単な構成で、スクリーンにおける照度むらが無くなり、
光の利用効率が向上することにより、低消費電力化でき
る。

【００５８】請求項２に記載の発明によれば、照明系の
少なくとも二つの発光手段とリフレクターとによりそれ
ぞれの光軸をほぼ平行に並べた概略平行光作成手段を設
置して二つ以上の概略平行光を生成すると共に、それぞ
れに共通した集光用レンズ機能を備え、投射レンズ系と
表示パネルの主光軸に対して概略垂直に第１のレンズ板
が配置され、その第１のレンズ板は表示パネルの形状と
ほぼ相似形でほぼ同一の形状をなした複数光束に分割す
る二次元状に配列した複数の要素レンズを有し、第１の
レンズ板の複数レンズの各レンズを通過して集光される
位置付近に第１のレンチキュラー板が配置されると共
に、その第１のレンチキュラー板の更に後方に、直角方
向に第２のレンチキュラー板が配置され、第１のレンズ
板中のそれぞれのレンズが作り出す光束の中央が第１お
よび第２のレンチキュラー板を通過した後に、表示パネ
ルの全面を照射するように配置した凸レンズで光軸を屈
折させるようにしている。このため、簡単な構成で、ス
クリーンにおける照度むらが無くなり、光の利用効率が
向上することにより、低消費電力化できる。

【００５９】請求項３に記載の発明によれば、第１のレ
ンチキュラー板の直後に、偏光分離プリズムと全反射プ
リズムとを交互に配置すると共に、偏光分離プリズムで
分離された一方の光束側にλ／２位相差板を配置し、ラ
ンダムな光束を一方の偏光に揃える偏光整列プリズムア
レイが更に配置されているので、スクリーンにおける照
度むらが無くなり、光の利用効率が向上することによ
り、低消費電力化できる。

【００６０】請求項４に記載の発明によれば、照明系の
少なくとも二つの発光手段とリフレクターとによりそれ
ぞれの焦点に光を集める集光手段を備え、その集光手段
のそれぞれの焦点位置がほぼ一致するように設置し、そ
の外側にそれぞれに共通した凸レンズを設置し、投射レ
ンズ系と表示パネルの主光軸に対して概略垂直に、表示
パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同一の形状をなした複
数光束に分割する二次元状に配列した複数の要素レンズ
を有する第１のレンズ板が配置され、その第１のレンズ
板の複数レンズの各レンズを通過して集光される位置付
近に、二次元状に配列した複数の要素レンズを有する第
２のレンズ板が配置され、第１のレンズ板中のそれぞれ
のレンズが作り出す光束の中央が第２のレンズ板を通過
した後、表示パネルの全面を照射するように配置した凸
レンズで光軸を屈折させるようにしている。このため、
簡単な構成で、スクリーンにおける照度むらが無くな
り、光の利用効率が向上することにより、低消費電力化
できる。

【００６１】請求項５に記載の発明によれば、照明系の
少なくとも二つの発光手段とリフレクターとによりそれ
ぞれの焦点に光を集める集光手段を備え、その集光手段
のそれぞれの焦点位置がほぼ一致するように設置し、そ
の外側にそれぞれに共通した凸レンズを設置し、投射レ
ンズ系と表示パネルの主光軸に対して概略垂直に、表示
パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同一の形状をなした複
数光束に分割する二次元状に配列した複数の要素レンズ
を有する第１のレンズ板が配置され、その第１のレンズ
板の複数レンズの各レンズを通過して集光される位置付
近に、第１のレンチキュラー板が配置され、その第１の
レンチキュラー板の更に後方に、直角方向に第２のレン
チキュラー板が配置され、第１のレンズ板中のそれぞれ
のレンズが作り出す光束の中央が第１および第２のレン
チキュラー板を通過した後、前記表示パネルの全面を照
射するように配置した凸レンズで光軸を屈折させるよう
にしている。このため、簡単な構成で、スクリーンにお
ける照度むらが無くなり、光の利用効率が向上すること
により、低消費電力化できる。

【００６２】請求項６に記載の発明によれば、第１のレ
ンチキュラー板の直後に、偏光分離プリズムと全反射プ
リズムとを交互に配置すると共に、偏光分離プリズムで
分離された一方の光束側にλ／２位相差板を配置し、ラ
ンダムな光束を一方の偏光に揃える偏光整列プリズムア
レイが更に配置されているので、スクリーンにおける照
度むらが無くなり、光の利用効率が向上することによ
り、低消費電力化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な反射型液晶プロジェクターの概略構成
を示した図である。

【図２】図１の照明系のリフレクターに放物面鏡を使用
した例を示す図である。

【図３】本実施の形態１の特徴的な照明系を説明する図
である。

【図４】図３の照明系を図１の反射型液晶プロジェクタ
ーに適用した図である。

【図５】図３の照明系を透過型液晶プロジェクターに適
用した図である。

【図６】図３の照明系のリフレクターに球面鏡を使用し
その前方に非球面凸レンズを配した例を示す図である。

【図７】（ａ）は、図３の放物面鏡から成るリフレクタ
ーとランプをさらに２個追加した照明系を示す図であ
り、（ｂ）は、（ａ）の右方向から見た図である。

【図８】（ａ）は、一般的な照明系を示す図であり、
（ｂ）は、（ａ）のＬＣＤのアスペクト比を示す図であ
る。

【図９】（ａ）は、図８の照明系を複数のランプとリフ
レクターを用いて構成した図であり、（ｂ）は、（ａ）
の右方向から見た図である。

【図１０】（ａ）は、図８の照明系を複数のランプとリ
フレクターを用いて構成した図であり、（ｂ）は、
（ａ）の右方向から見た図である。

【図１１】照明系のリフレクターに回転楕円面鏡を使用
した例を示す図である。

【図１２】図１１のランプとリフレクターを複数個用い
て構成した照明系の概念図である。

【図１３】図１２のインテグレータにＰＢＳと全反射プ
リズムとを使用して構成した照明系の概念図である。

【図１４】（ａ）は、４個のランプとリフレクターを用
いた照明系を横から見た縦断面図であり、（ｂ）は、
（ａ）を右方向から見た図である。

【図１５】図１２の照明系を図１の反射型液晶プロジェ
クターに適用した図である。

【符号の説明】

１ 反射型液晶プロジェクター ２，３，４ 反射型ＬＣＤ ５，６，７ コンデンサーレンズ ８ ダイクロイックプリズム ９ 投影レンズ １０ スクリーン １１ リフレクター １２ ランプ １３ 全反射ミラー １４，１５ フライアイレンズ １６ ＰＢＳアレイ １７ 全反射ミラー １８ ＰＢＳ １９ ファン ２０ リフレクター Ｌ０ 凸レンズ Ｌ１ コリメータレンズ ＦＬ１ 第１フライアインズ ２１ インテグレータ ＬＬ１ 第１レンチキュラー ＬＬ２ 第２レンチキュラー ２２ 偏光整列プリズムアレイ ２３ ＬＣＤ ２４ 反射型液晶プロジェクター ２５ コードミラー ２６，２７ 分光ミラー ２８，３０ リレーレンズ ２９，３１，３２ 全反射ミラー ３３，３４，３５ レンズアレイ ３６，３７，３８ ＬＣＤシャッター ３９ ダイクロイックプリズム ４０ 透過型液晶プロジェクター ４１ａ，４１ｂ リフレクター ４２ａ，４２ｂ 非球面凸レンズ ４４ リフレクター ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ リフレクター ４６ ＰＢＳ ４７ 全反射プリズム ４８ λ／２板 ４９ インテグレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｈ０４Ｎ 9/31 Ｃ Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA14 EA15 EA16 HA13 HA21 HA23 HA24 HA26 HA28 MA04 MA06 2H091 FA41Z LA30 MA07 5C058 BA05 BA06 BA23 BA26 EA12 EA13 EA26 EA51 5C060 BA03 BA09 BC05 EA01 GB08 HC01 HC09 JA17 JA19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投射すべき像を形成する少なくとも一つ
   の表示パネルと、該表示パネルに作像される内容をスク
   リーン上に投写する投射レンズ系と、前記表示パネルを
   照明する照明系とを有するプロジェクター用照明装置に
   おいて、 前記照明系は、少なくとも二つの発光手段とリフレクタ
   ーとにより概略平行光を生成する概略平行光作成手段を
   備え、二つ以上の概略平行光を生成する概略平行光作成
   手段はそれぞれの光軸をほぼ平行に並べて設置し、それ
   ぞれに共通した集光用レンズ機能を備え、 前記投射レンズ系と前記表示パネルの主光軸に対して概
   略垂直に、前記表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同
   一の形状をなした複数光束に分割する二次元状に配列し
   た複数の要素レンズを有する第１のレンズ板と、 前記第１のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過して
   集光される位置付近に配置され、二次元状に配列した複
   数の要素レンズを有する第２のレンズ板と、 前記第１のレンズ板中のそれぞれのレンズが作り出す光
   束の中央が前記第２のレンズ板を通過した後、前記表示
   パネルの全面を照射するように光軸を屈折させる凸レン
   ズと、 が配置されていることを特徴とするプロジェクター用照
   明装置。
2. 【請求項２】 投射すべき像を形成する少なくとも一つ
   の表示パネルと、該表示パネルに作像される内容をスク
   リーン上に投写する投射レンズ系と、前記表示パネルを
   照明する照明系とを有するプロジェクター用照明装置に
   おいて、 前記照明系は、少なくとも二つの発光手段とリフレクタ
   ーとにより概略平行光を生成する概略平行光作成手段を
   備え、二つ以上の概略平行光を生成する概略平行光作成
   手段はそれぞれの光軸をほぼ平行に並べて設置し、それ
   ぞれに共通した集光用レンズ機能を備え、 前記投射レンズ系と前記表示パネルの主光軸に対して概
   略垂直に、前記表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同
   一の形状をなした複数光束に分割する二次元状に配列し
   た複数の要素レンズを有する第１のレンズ板と、 前記第１のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過して
   集光される位置付近に配置された第１のレンチキュラー
   板と、 前記第１のレンチキュラー板の更に後方に、その第１の
   レンチキュラー板と直角方向に配置された第２のレンチ
   キュラー板と、 前記第１のレンズ板中のそれぞれのレンズが作り出す光
   束の中央が前記第１および第２のレンチキュラー板を通
   過した後、前記表示パネルの全面を照射するように光軸
   を屈折させる凸レンズと、 が配置されていることを特徴とするプロジェクター用照
   明装置。
3. 【請求項３】 前記第１のレンチキュラー板の直後に、
   偏光分離プリズムと全反射プリズムとを交互に配置する
   と共に、前記偏光分離プリズムで分離された一方の光束
   側にλ／２位相差板を配置して、ランダムな光束を一方
   の偏光に揃える偏光整列プリズムアレイが更に配置され
   ていることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ
   ー用照明装置。
4. 【請求項４】 投射すべき像を形成する少なくとも一つ
   の表示パネルと、該表示パネルに作像される内容をスク
   リーン上に投写する投射レンズ系と、前記表示パネルを
   照明する照明系とを有するプロジェクター用照明装置に
   おいて、 前記照明系は、少なくとも二つの発光手段とリフレクタ
   ーとによりそれぞれの焦点に光を集める集光手段を備
   え、該集光手段のそれぞれの焦点位置がほぼ一致するよ
   うに設置して、その外側にそれぞれに共通した凸レンズ
   を設置し、 前記投射レンズ系と前記表示パネルの主光軸に対して概
   略垂直に、前記表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同
   一の形状をなした複数光束に分割する二次元状に配列し
   た複数の要素レンズを有する第１のレンズ板と、 前記第１のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過して
   集光される位置付近に配置され、二次元状に配列した複
   数の要素レンズを有する第２のレンズ板と、 前記第１のレンズ板中のそれぞれのレンズが作り出す光
   束の中央が前記第２のレンズ板を通過した後、前記表示
   パネルの全面を照射するように光軸を屈折させる凸レン
   ズと、 が配置されていることを特徴とするプロジェクター用照
   明装置。
5. 【請求項５】 投射すべき像を形成する少なくとも一つ
   の表示パネルと、該表示パネルに作像される内容をスク
   リーン上に投写する投射レンズ系と、前記表示パネルを
   照明する照明系とを有するプロジェクター用照明装置に
   おいて、 前記照明系は、少なくとも二つの発光手段とリフレクタ
   ーとによりそれぞれの焦点に光を集める集光手段を備
   え、該集光手段のそれぞれの焦点位置がほぼ一致するよ
   うに設置して、その外側にそれぞれに共通した凸レンズ
   を設置し、 前記投射レンズ系と前記表示パネルの主光軸に対して概
   略垂直に、前記表示パネルの形状とほぼ相似形でほぼ同
   一の形状をなした複数光束に分割する二次元状に配列し
   た複数の要素レンズを有する第１のレンズ板と、 前記第１のレンズ板の複数レンズの各レンズを通過して
   集光される位置付近に配置された第１のレンチキュラー
   板と、 前記第１のレンチキュラー板の更に後方に、その第１の
   レンチキュラー板と直角方向に配置された第２のレンチ
   キュラー板と、 前記第１のレンズ板中のそれぞれのレンズが作り出す光
   束の中央が前記第１および第２のレンチキュラー板を通
   過した後、前記表示パネルの全面を照射するように光軸
   を屈折させる凸レンズと、 が配置されていることを特徴とするプロジェクター用照
   明装置。
6. 【請求項６】 前記第１のレンチキュラー板の直後に、
   偏光分離プリズムと全反射プリズムとを交互に配置する
   と共に、前記偏光分離プリズムで分離された一方の光束
   側にλ／２位相差板を配置して、ランダムな光束を一方
   の偏光に揃える偏光整列プリズムアレイが更に配置され
   ていることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ
   ー用照明装置。