JP5180677B2 - Illumination device and projection-type image display device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、インテグレータレンズを用いた照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置に関する。 The present invention relates to an illumination device using an integrator lens and a projection display apparatus using the same.
従来より、大画面映像を表示する装置として、照明装置の強力な光を液晶パネルに照射し、この液晶パネルに表示されている映像をスクリーン上に拡大投写する投写型映像表示装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for displaying a large screen image, there has been known a projection type image display device that irradiates a liquid crystal panel with the powerful light of an illumination device and enlarges and projects the image displayed on the liquid crystal panel on a screen. Yes.
また、この種の投写型映像表示装置に用いられる照明装置においては、光源から出射される光に存在する部分的な輝度むらを平均化して画面中央と周辺部とでの光の差を低減するために、複数の凸レンズ(凸レンズの向きは光入射側か光出射側かは問わない)からなるインテグレータレンズが用いられている。 In addition, in an illumination device used in this type of projection display apparatus, partial luminance unevenness present in the light emitted from the light source is averaged to reduce the difference in light between the screen center and the peripheral portion. Therefore, an integrator lens composed of a plurality of convex lenses (regardless of the direction of the convex lens on the light incident side or the light emitting side) is used.
図6に示すように、一般に、インテグレータレンズ101は、入射側レンズアレイ102と出射側レンズアレイ103とから構成されている。この例における光源104は、発光部104aから出射された光を平行光にする凹面反射鏡104bを有し、入射側レンズアレイ102に対し略平行光を出射するように構成されている。そして、入射側レンズアレイ102の中心に位置する一つの凸レンズ102aに入射した光は、出射側レンズアレイ103の中心に位置する凸レンズ103a付近で焦点を結び、集光レンズ105の中心付近を通過してコンデンサレンズ106に入射した後、液晶パネル107の全面に照射される。また、破線で示しているように、入射側レンズアレイ102の中心から離れて位置する一つの凸レンズ102bに入射した光は、出射側レンズアレイ103の中心から離れて位置する凸レンズ103b付近で焦点を結び、集光レンズ105によって中心方向に屈折し、コンデンサレンズ106に入射して液晶パネル107の全面に照射される。このように、インテグレータレンズ101は、入射側レンズアレイ102の個々の凸レンズ102bからの光を液晶パネル107の全面に導くことによって、光に存在する部分的な輝度むらを平均化するものである。この点については特許文献1に記載されている通りである。
As shown in FIG. 6, the
また、このような照明装置のように、光源からの光をインテグレータレンズに対し直接的に導くのでではなく、複数の反射ミラーからなる光路変更部材を介してインテグレータレンズに導くようにした照明装置がある。このような照明装置は、複数の光源からの光を光路変更部材により合成してインテグレータレンズに照射する場合に多く用いられる。その一例は、特許文献2に記載のものである。これを図7により説明する。
In addition, as in such an illuminating device, there is an illuminating device that does not directly guide the light from the light source to the integrator lens but guides it to the integrator lens through an optical path changing member composed of a plurality of reflecting mirrors. is there. Such an illuminating device is often used when light from a plurality of light sources is combined by an optical path changing member and applied to an integrator lens. One example is described in
この照明装置は、光源201として二つの分割光源202,203を有し、この二つの分割光源202,203間に光路変更部材204が設けられている。各分割光源202,203は、発光部202a,203aと発光部202a,203aからの光を平行光にする凹面反射鏡202b,203bを備えている。光路変更部材204は、分割光源202用の反射ミラー205と光源203用の反射ミラー206を有している。反射ミラー205は、複数の分割反射ミラー205a〜205cを有し、それぞれが光軸に対し45度を成すとともに、互いに平行で異なる平面内に配置されている。また、反射ミラー206も複数の分割反射ミラー206a〜206cを有し、それぞれが光軸に対し45度を成すとともに、互いに平行で異なる平面内に配置されている。また、各1枚の分割反射ミラー205a〜205c,206a〜206cが一対となって、互いの縁を合わせて山型に構成されて配置されている。そして、山形に形成されて分散配置された分割反射ミラー205a〜205cによる反射光と分割反射ミラー206a〜206cによる反射光とが、互いに重ならず且つ隙間無くインテグレータレンズ207における入射側レンズアレイ207Aの光入射面上に交互に分散照射されるように構成されている。また、光源201の中心付近の光はインテグレータレンズ207の中心付近に照射され、光源201の周辺付近の光はインテグレータレンズ207の周辺付近に照射されている。さらに、インテグレータレンズ207を構成する個々の凸レンズからの光が、光変調するライトバルブ(図示せず)の全面に導かれて重畳されるように構成されている。
しかしながら、上記従来の照明装置では、光路変更部材204における部品公差、取付公差などにより、分割反射ミラー205a〜205c,206a〜206cの分割光源202,203の光軸に対する角度にずれが生じたり、分割反射ミラー205a〜205c,206a〜206cの縁合わせの位置にずれなどが生じたりする。また、このようなずれが生じることにより、光路変更部材204からの合成光の繋ぎ部分に隙間が生じたり、或いは合成光の繋ぎ付近の光量が極端に低下したりして均一光を得ることができなかった。このため、光路変更部材204からの合成光をインテグレータレンズ207で重畳した場合に照度むらが発生するという問題があった。
However, in the conventional illumination device described above, the angle of the divided reflection mirrors 205a to 205c and 206a to 206c with respect to the optical axis of the divided
図8は、これを具体的に説明するための図であって、下方に、インテグレータレンズ301の入射側レンズアレイ301Aの入射側からライトバルブ302に至る光路模式図を示し、上方に、この光路模式図に対応してライトバルブ302における光量の分布状態を示している。なお、この図においては、光路変更部材からインテグレータレンズ301の入射側レンズアレイ301Aへ入射する合成された平行光の繋ぎ部303に僅かな隙間が形成されていることを誇張して描いている。また、この図の場合は、合成光における繋ぎ部303と、インテグレータレンズ301の入射側レンズアレイ301Aにおける凸レンズ301aの接合部301bとは光軸方向において一致するように構成した場合を示している。また、インテグレータレンズ301における凸レンズ301aの接合部301bは、隣接する凸レンズ301aが互いに密接するように構成されている。
FIG. 8 is a diagram for specifically explaining this, and shows a schematic diagram of an optical path from the incident side of the incident
この場合には、合成光における繋ぎ部303は、隙間が形成されたり、光量が極端に低下したりしている。また、凸レンズ301aの接合部と平行光における繋ぎ部303とが光軸方向において同一位置となるように構成されているため、各凸レンズ301aに入射される光量は、凸レンズ301aの周辺部において極端に低下している。このため、インテグレータレンズ301の入射側レンズアレイ301Aからライトバルブ302への光束(実線で図示)において、破線で挟まれる中央側範囲内では光量が低下しないが、エッジ部の実線と破線の間においては光量が極端に低下する。このため、重畳された照明光のエッジ部分が不鮮明になるとともにライトバルブ302周辺部の光量が低下するという問題があった。なお、光路変更部材からの平行光における繋ぎ部303に隙間が無くても極端に光量低下している場合も同様の現象となる。
In this case, a gap is formed in the
また、上記においては、凸レンズ301aの接合部と平行光における繋ぎ部303とが光軸方向において同一位置となるように構成されているが、これを同一位置としない場合は、平行光における光量の低い部分が凸レンズの中央部などを通ることになり、ライトバルブ302の中央部などにおいて照度むらを生ずるという問題を発生する。このために、凸レンズ301aの接合部と平行光における繋ぎ部303とは光軸方向において同一位置となるように構成されている。
In the above description, the joint portion of the convex lens 301a and the
本発明は、このような背景の下になされたものであって、光源からの平行光を複数の分割反射ミラーで反射し、反射させた平行光をインテグレータレンズで重畳するようにした照明装置において、照明光の照度むらを改善した照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention is made under such a background, and in an illumination device in which parallel light from a light source is reflected by a plurality of split reflection mirrors, and the reflected parallel light is superimposed by an integrator lens. An object of the present invention is to provide an illuminating device with improved illuminance unevenness of illumination light and a projection display apparatus using the illuminating device.
本発明に係る照明装置は、略平行光を出射する光源部と、複数の凸レンズからなる入射側レンズアレイ及び出射側レンズアレイを有するインテグレータレンズと、光源部からの平行光を分割して入射側レンズアレイの光入射面に向けて平行光の状態で反射するように構成された分割反射ミラーからなる光路変更部材とを備えた照明装置において、前記インテグレータレンズは、入射側レンズアレイの凸レンズの接合部と前記分割された平行光間の繋ぎ部とが光軸方向において一致するように形成されるとともに、凸レンズの接合部に隙間が設けられ、さらに、光がこの隙間を通過しないように構成されていることを特徴とする。 An illuminating device according to the present invention includes a light source unit that emits substantially parallel light, an integrator lens having an incident side lens array and an output side lens array composed of a plurality of convex lenses, and an incident side by dividing parallel light from the light source unit. In the illuminating device including an optical path changing member composed of a split reflection mirror configured to reflect in the state of parallel light toward the light incident surface of the lens array, the integrator lens is bonded to the convex lens of the incident side lens array. And the joint between the divided parallel lights are formed so as to coincide with each other in the optical axis direction, and a gap is provided at the joint of the convex lens, and further, light is configured not to pass through the gap. It is characterized by.
このように構成すると、光源からの平行光が光路変更部材において、分割反射ミラーにより分割された平行光となってインテグレータレンズにおける入射側レンズアレイに向けて反射され、この分割された平行光の繋ぎ部とインテグレータレンズにおける入射側レンズアレイの凸レンズの接合部とが光軸方向において一致するように形成される。また、凸レンズの接合部には隙間が設けられるとともに光がこの隙間を通過しないように構成されているので、光量が極端に少なくなった平行光のエッジ部の光が入射側レンズアレイの凸レンズに入射しないように構成されている。この結果、インテグレータレンズにおける入射側レンズアレイの各凸レンズには光量の低下のない光が入射され、これが重畳されることになるので、均一且つエッジ部分の鮮明な照明光を得ることができる。 With this configuration, the parallel light from the light source is reflected by the optical path changing member as parallel light divided by the split reflection mirror toward the incident lens array in the integrator lens, and the split parallel light is connected. And the junction of the convex lens of the incident side lens array in the integrator lens are formed to coincide with each other in the optical axis direction. In addition, since a gap is provided at the joint portion of the convex lens and light is not allowed to pass through the gap, the light at the edge portion of the parallel light whose light amount is extremely reduced is incident on the convex lens of the incident side lens array. It is configured not to be incident. As a result, light having no decrease in the amount of light is incident on each convex lens of the incident-side lens array in the integrator lens, and this is superimposed, so that uniform and clear illumination light at the edge portion can be obtained.
また、前記インテグレータレンズにおける入射側レンズアレイの凸レンズの接合部に設けられる隙間は、前記平行光間の繋ぎ部に形成される隙間と略同等の幅に形成されているようにしてもよい。このように構成すると、入射側レンズアレイは照度低下となる部分に凸レンズが形成されていない構造となるので、効率よく輝度むらを軽減することができる。 Further, the gap provided at the junction of the convex lens of the incident side lens array in the integrator lens, may be the formed into gap between substantially equal width formed on the connecting part between the parallel light. If comprised in this way, since the incident side lens array becomes a structure in which the convex lens is not formed in the part where illumination intensity falls, it can reduce a brightness nonuniformity efficiently.
また、前記光源部は、前記光路変更部材を挟んで対向するように配置された二つの分割光源部からなり、前記光路変更部材は、二つの分割光源部それぞれに対応して複数の分割反射ミラーを有するとともに、これら分割反射ミラーにより二つの分割光源部からの光を交互に且つ重ならないようにインテグレータレンズ上に導くように構成してもよい。このようにすると、各分割光源部からの光が交互に且つ重ならないようにインテグレータレンズに入射されるので、一方の分割光源部が切れてしまうようなことがあっても、極端な輝度むらを発生することがなくなる。また、光源部の数を増加させることにより、個々の光源部の消費電力を小さくして光源の長寿命化を図ることができる。 The light source unit includes two divided light source units disposed so as to face each other with the optical path changing member interposed therebetween, and the optical path changing member includes a plurality of divided reflection mirrors corresponding to the two divided light source units, respectively. The split reflection mirror may guide the light from the two split light source units onto the integrator lens so that they do not overlap with each other. In this way, the light from each divided light source unit is incident on the integrator lens so that it does not overlap alternately, so even if one of the divided light source units is cut off, extreme luminance unevenness is caused. It will not occur. In addition, by increasing the number of light source units, the power consumption of each light source unit can be reduced and the life of the light source can be extended.
また、この場合において、前記二つの分割光源部は、それぞれが、発光部から出射された光を略平行にして出射する放物凹面鏡を備えた光源用ランプにより構成されているものとしてもよい。このようにすれば、汎用光源の使用により一般的な仕様にすることができる。 In this case, each of the two divided light source units may be constituted by a light source lamp including a parabolic concave mirror that emits light emitted from the light emitting unit in a substantially parallel manner. If it does in this way, it can be set as a general specification by use of a general purpose light source.
また、前記二つの分割光源部は、それぞれが、発光部から出射された光を略平行にして出射する放物凹面鏡を備えた複数個の光源用ランプと、これら複数個の光源用ランプからの出射光を合成する光合成部材とから構成されているようにしてもよい。このようにすると、光源用ランプの消費電力を小さくして、光源用ランプの長寿命化を図ることができる。 Each of the two divided light source sections includes a plurality of light source lamps each having a parabolic concave mirror that emits the light emitted from the light emitting section in a substantially parallel manner, and the plurality of light source lamps. You may make it comprise from the photosynthesis member which synthesize | combines an emitted light. In this way, the power consumption of the light source lamp can be reduced and the life of the light source lamp can be extended.
また、前記光路変更部材は、二つの分割光源部用の各1枚の分割反射ミラーを組み合わせ、互いの縁を合わせた山形状に形成し、山形状に形成した組合せ品複数を分散配置したものとしてしてもよい。このように構成すると、各分割光源部からの光を分散して照射面に照射する光路変更部材を容易に形成することができる。 Further, the optical path changing member is formed by combining one split reflecting mirror for each of the two split light source sections, forming a mountain shape with the edges of each other, and disposing a plurality of combination products formed in the mountain shape. May be used. If comprised in this way, the optical path change member which disperse | distributes the light from each division | segmentation light source part and irradiates an irradiation surface can be formed easily.
また、前記光路変更部材は、二つの分割光源部用の各1枚の分割反射ミラーを、三角柱部材における隣接する2面を成すように形成され、このように形成された三角柱部材複数が分散配置されているようにしてもよい。このように構成すると、光路変更部材の作製をより簡略化することができるとともに、組み立てが容易になる。 Further, the optical path changing member is formed by forming one split reflecting mirror for each of the two split light source sections so as to form two adjacent surfaces of the triangular prism member, and a plurality of triangular prism members thus formed are dispersedly arranged. You may be made to do. If comprised in this way, manufacture of an optical path change member can be simplified more, and an assembly will become easy.
前記インテグレータレンズは、入射側レンズアレイの凸レンズの接合部に設けられた隙間を光が通過しないようにする構成として、この隙間が遮光部材により構成されているようにしてもよい。このように構成すると、光路変更部材からの平行光のエッジ部の光量の少ない部分が入射側レンズアレイの凸レンズに入射されずにカットされるので、インテグレータレンズからの照明光の輝度むらを低減することができる。 The integrator lens may be configured such that light does not pass through a gap provided at a joint portion of the convex lens of the incident side lens array, and the gap is constituted by a light shielding member. If comprised in this way, since the part with little light quantity of the edge part of the parallel light from an optical path change member will be cut without entering into the convex lens of an incident side lens array, the brightness nonuniformity of the illumination light from an integrator lens will be reduced. be able to.
また、このような構成に代えて、前記インテグレータレンズは、入射側レンズアレイの凸レンズの接合部に設けられた隙間を光が通過しないようにする構成として、この隙間の方向に導かれる低光量光を凸レンズに集める光収束部材を光の入射側手前に有するようにしてもよい。このようにすると、遮光される光量分を入射側レンズアレイの凸レンズを通して重畳することができるので、その分照明光の照度を向上させることができる。 In addition, instead of such a configuration, the integrator lens is configured to prevent light from passing through a gap provided at the joint portion of the convex lens of the incident side lens array. You may make it have the light converging member which gathers for a convex lens in front of the incident side of light. In this way, the amount of light to be shielded can be superimposed through the convex lens of the incident side lens array, so that the illuminance of the illumination light can be improved accordingly.
また、本発明に係る投写型映像表示装置は、上述した何れかの照明装置と、この照明装置から照射された光を映像信号に基づいて変調するライトバルブと、このライトバルブにより変調された光を拡大投写する投写レンズとを備えていることを特徴とする。したがって、このような投写型映像表示装置によれば、投写面周辺部における輝度むらのない鮮明な映像を得ることができる。 In addition, a projection display apparatus according to the present invention includes any one of the illumination devices described above, a light valve that modulates light emitted from the illumination device based on a video signal, and light modulated by the light valve. And a projection lens for enlarging and projecting. Therefore, according to such a projection display apparatus, it is possible to obtain a clear image without uneven brightness in the periphery of the projection surface.
また、この場合において、照明装置からの光を3原色に分離して各色光用ライトバルブにそれぞれ導き、各色光用のライトバルブにて変調された光を合成して投写するように構成してもよい。このように構成すると、投写面周辺部における輝度むらのないカラー映像を得ることができる。 In this case, the light from the illumination device is separated into the three primary colors, guided to the light valves for the respective color lights, and the light modulated by the light valves for the respective color lights is combined and projected. Also good. With this configuration, it is possible to obtain a color image with no luminance unevenness at the periphery of the projection surface.
本発明によれば、インテグレータレンズにおける入射側レンズアレイの凸レンズの接合部と入射側レンズアレイに向けて反射される分割平行光間の繋ぎ部とが光軸方向において一致するように形成されるとともに、入射側レンズアレイの凸レンズの接合部に隙間が形成されているので、光路変更部材における部品公差や組立公差に起因して生ずる照度むらを低減した照明光を得ることができる。 According to the present invention, the joint portion of the convex lens of the incident side lens array in the integrator lens and the connecting portion between the divided parallel lights reflected toward the incident side lens array are formed so as to coincide with each other in the optical axis direction. Since the gap is formed in the joint portion of the convex lens of the incident side lens array, it is possible to obtain illumination light with reduced illuminance unevenness caused by component tolerance and assembly tolerance in the optical path changing member.
(実施の形態1)
以下本発明の実施の形態に係る照明装置について、図1及び図2に基づいて説明する。
本実施の形態に係る照明装置は、平行光を出射する二つの分割光源部11,12が対向するように配置された光源部1と、二つの分割光源部11,12からの平行光を垂直方向に分割して反射する光路変更部材2と、入射側レンズアレイ3Aと出射側レンズアレイ(図示せず)とからなるインテグレータレンズ3とを備えている。また、インテグレータレンズ3は、入射側レンズアレイ3Aの光入射面の法線が光路変更部材2で反射される平行光の光軸と同一方向となるように配置されている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a lighting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The illuminating device according to the present embodiment vertically aligns the parallel light from the light source unit 1 arranged so that the two divided
分割光源部11,12は、メタルハライドランプ等から成る発光部11a,12aと、発光部11a,12aから出射された光を略平行光にして出射する放物凹面鏡11b,12bとを備えた光源用ランプ11c,12cにより構成されている。そして、その出射光軸が互いに一致するように配置されている。
The divided
光路変更部材2は、分割光源部11,12から出射された略平行光を、平行光のままで照射面であるインテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aの光入射面へ向けて反射するように、分割光源部11,12とインテグレータレンズ3との位置関係に対応して配置された反射ミラー21,22を有している。反射ミラー21は分割光源部11用の反射ミラーであり、反射ミラー22は、分割光源部12用の反射ミラーである。また、反射ミラー21は、3個の分割反射ミラー21a〜21cからなり、分割光源部12用の反射ミラー22も、3個の分割反射ミラー22a〜22cからなる。
The optical
また、分割反射ミラー21a〜21c,22a〜22cは、二つの分割光源部11,12からの平行光を交互に且つ重ならないようにインテグレータレンズ3上に導くように、二つの分割光源部11,12間に配置されている。このために、分割光源部11用の分割反射ミラー21a〜21cは、互いに平行であって、分割光源部11の出射光軸方向に離間した位置において、分割光源部11の出射光軸に対して45°傾斜させて配置されている。同様に、分割光源部12用の分割反射ミラー22a〜22cも、互いに平行であって、分割光源部12の出射光軸方向に離間した位置において、分割光源部12の出射光軸に対して45°傾斜させて配置されている。さらに、分割光源部11用の分割反射ミラー21a〜21cと分割光源部12用の分割反射ミラー22a〜22cとは、各1枚を一対とし、一対を成す分割反射ミラーの縁を合わせて山形状に形成し、このように山形状に形成された3対の組合せ品が、二つの分割光源部11,12間に分散配置されている。
Further, the split reflection mirrors 21a to 21c and 22a to 22c guide the parallel light from the two split
また、上記構成において、分割光源部11,12の中心部分の光を多く受ける分割反射ミラー21b,22bの組合せ品は、この組合せ品における略平行光が入射側レンズアレイ3Aの入射面における中心部に導かれるように配置されている。また、分割光源部11,12の周辺部分の光を多く受ける分割反射ミラー21a,22aの組合せ品及び分割反射ミラー21c,22cの組合せ品は、これら組合せ品における略平行光が入射側レンズアレイ3Aの入射面における周辺部に導かれるように配置されている。
Further, in the above configuration, the combined product of the split reflection mirrors 21b and 22b that receives a large amount of light at the central part of the split
さらに、上記構成において、光路変更部材2からの平行光における繋ぎ部2Aには、分割反射ミラー21a〜21c,22a〜22cに係る部品公差や取付公差などによる不可避の問題として、隙間又は光量が極端に少ない部分が形成される。
Further, in the above-described configuration, the gap or light amount is extremely large in the
インテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aは、複数の凸レンズ3aから構成されている。なお、出射側レンズアレイは、ここでは図示されていないが、入射側レンズアレイ3Aと同様に構成されている。そして、凸レンズ3aの接合部は、平行光における繋ぎ部2Aと光軸方向において一致するように形成されるとともに、繋ぎ部2Aにおける隙間又は極端な光量低下部の幅と略同等幅の隙間3bが形成されている。さらに、この隙間3bに光を通過させないようにする構成として、隙間3bが遮光部材により形成されている。
The incident
実施の形態1は、以上のように構成されているので、インテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aの入射側からライトバルブに至る光路は、前述の図8のように描くと、図2に示す光路模式図のようになる。また、この実施の形態においては、図2に示すように、インテグレータレンズ3を構成する凸レンズ3aの接合部に隙間3bが形成されている。このため、凸レンズ3aを透過する光量は周辺部において極端に光量が少なくなるようなことが無く、エッジ部分の鮮明な照明光が得られる。これによりライトバルブ8における周辺部の輝度むらが解消される。また、インテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aの凸レンズ3a間の隙間3bは、光が通過しない構成として遮光部材により構成されているので、この隙間3bから光が透過してライトバルブ8の中央へ光が漏れて輝度むらが生じるようなこともない。
Since the first embodiment is configured as described above, the optical path from the incident side of the incident
実施の形態1は以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
(1)光路変更部材2から反射される平行光の繋ぎ部2Aとインテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aの凸レンズ3a間の接合部とが光軸方向において一致するように構成されるとともに、凸レンズ3aの接合部には隙間3bが形成され、さらに、光がこの隙間3bを通過しないように構成されている。このため、光量が極端に少なくなった平行光のエッジ部の光が凸レンズ3aに入射しないように構成されている。この結果、入射側レンズアレイ3Aの各凸レンズ3aには光量が低下していない光が入射され、これが重畳されるように照射されるので、均一且つエッジ部分の鮮明な照明光を得ることができる。
Since the first embodiment is configured as described above, the following effects can be obtained.
(1) The connecting
(2)また、入射側レンズアレイ3Aの凸レンズ3aの接合部に設けられた隙間3bは、入射側の平行光間の繋ぎ部2Aに形成される隙間又は極端な光量低下部の幅と略同等の幅に形成されている。したがって、照度低下となる部分に凸レンズ3aが形成されていない構造となるので、輝度むらを効率よく軽減することができる。
(2) In addition, the
(3)光源部1は、光路変更部材2を挟んで対向するように配置された二つの分割光源部11,12からなり、各分割光源部11,12からの光が交互に且つ重ならないようにインテグレータレンズ3に入射されるので、一方の分割光源部11,12が切れてしまうようなことがあっても、極端な輝度むらを発生することが抑制される。また、光源部の数を増加させることにより、個々の光源部の消費電力を小さくして光源の長寿命化を図ることができる。
(3) The light source unit 1 includes two divided
(4)二つの分割光源部11,12は、それぞれが、発光部11a,12aから出射された光を略平行にして出射する放物凹面鏡11b,12bを備えた光源用ランプ11c,12cにより構成されている。したがって、汎用光源の使用により一般的な仕様の光源にすることができる。
(4) Each of the two divided
(5)光路変更部材2は、二つの分割光源部11,12用の各1枚の分割反射ミラー21a〜21c,22a〜22cを組み合わせ、互いの縁を合わせた山形状に形成し、山形状に形成した組合せ品複数を分散配置して構成されている。したがって、各分割光源部11,12からの光を分散して照射面に照射する光路変更部材2を容易に形成することができる。
(5) The optical
(6)インテグレータレンズ3は、入射側レンズアレイ3Aの凸レンズ3aの接合部に設けられた隙間3bを光が通過しないようにする構成として、この隙間3bを遮光部材により構成しているので、光路変更部材2からの平行光のエッジ部の光量の少ない部分が入射側レンズアレイ3Aの凸レンズ3aに入射されずにカットされる。したがって、インテグレータレンズ3からの照明光の輝度むらを低減することができる。
(6) Since the
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について図3に基づき説明する。実施の形態2は、インテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aの凸レンズ3aの接合部に設けられた隙間3bに光が通過しないようにする構成として、入射側レンズアレイ3Aに光収束部材3cを設けたものである。なお、その他の構成は実施の形態1と同様とする。
(Embodiment 2)
Next,
光収束部材3cは、凸レンズ3aとこの凸レンズ3aを支持する基板部3dとの間に形成されたもので、隙間3bの方向に導かれる低光量光Rを凸レンズ3aに集める機能を備えたものである。
The
隙間3bの方向に導かれる低光量光Rは、実施の形態1においては遮光されていたが、この実施の形態2においては凸レンズ3aを通して重畳される。したがって、その分この照明装置からの照明光の照度を向上させることができる。
The low light quantity light R guided in the direction of the
(実施の形態3)
実施の形態3は、照明装置の他の例であって、実施の形態1における各分割光源部11,12の構成と、光路変更部材2の構成を変更したものである。以下この実施の形態を、図4を用いて説明する。
(Embodiment 3)
The third embodiment is another example of the illumination device, in which the configuration of each of the divided
この実施の形態に係る照明装置は、実施の形態1の場合と同様に、対向配置された二つの分割光源部30A,30Bからなる光源部30と、これら二つの分割光源部30A,30B間に配置された光路変更部材40とから成る。この構成は、実施の形態1における分割光源部11,12と光路変更部材2からなる部分の構成と対応するものである。
As in the case of the first embodiment, the illumination device according to this embodiment includes a
また、この実施の形態に係る分割光源部30A,30Bは、図4に示すように、二つの光源用ランプ31,32と、二つの光源用ランプ31,32からの平行光を交互に且つ互いに重ならないように光路変更部材40に向けて反射するように合成して、一つの光源部を構成する光合成部材33とからなる。この構成は、実施の形態1における分割光源部11,12と光路変更部材2からなる部分の構成を、そのまま分割光源部30A,30Bの構成としている。
In addition, as shown in FIG. 4, the divided
より詳しく説明すると、光源用ランプ31,32は、実施の形態1における光源用ランプ11c、12cと全く同一のものである。また、光合成部材33は、対向して配置されている二つの光源用ランプ31,32用の反射ミラー用の34,35を有し、この反射ミラー34,35は、それぞれ3個の分割反射ミラー34a〜34c,35a〜35cを有している。そして、反射ミラー34,35は、それぞれの1枚の分割反射ミラーの縁を合わせて山形状に形成し、このように組み合わせた3対の山形状の分割反射ミラーの組合せ品が、二つの光源用ランプ31,32間に分散配置されている。また、光合成部材33は、このように構成されて配置されることにより、対向する二つの光源用ランプ31,32からの平行光をそれぞれ分割するとともに、分割した平行光を光路変更部材40の方へ反射することにより合成するものであって、二つの光源用ランプからの平行光を交互に且つ重ならないように光路変更部材40の方へ反射している。したがって、この光合成部材33は、実施の形態1における光路変更部材2と構造及び機能において全く同一である。
More specifically, the
また、光路変更部材40は、対向して配置されている二つの分割光源部30A、30B用の反射ミラー用の41,42を有するとともに、この反射ミラー41,42は、それぞれ3個の分割反射ミラー41a〜41c,42a〜42cを有している。そして、反射ミラー41,42は、それぞれの1枚の分割反射ミラーを、三角柱部材における隣接する2面を成すように形成するとともに、二つの分割光源部30A,30Bからの光軸と45度を成すように構成している。そして、このように形成された3個の三角柱部材が二つの分割光源部30A,30B間に分散配置されている。光路変更部材40は、このように構成され、かつ配置されることにより、実施の形態1における光路変更部材2と同様に、二つの分割光源部30A,30Bからの分割された平行光を交互に且つ重ならないようにインテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aの入射面に向けて反射している。
In addition, the optical
実施の形態3に係る照明装置は、以上のように構成されているので、実施の形態1の効果と同様の効果を奏するとともに、次の効果を奏することができる。
(1)二つの分割光源部30A,30Bは、それぞれが、発光部から出射された光を略平行にして出射する放物凹面鏡を備えた複数個の光源用ランプ31,32と、これら光源用ランプ31,32からの出射光を合成する光合成部材33とから構成されている。このため、実施の形態1の場合に比し、より一層光源用ランプを小容量化して光源用ランプの長寿命化を測ることができる。
Since the illuminating device according to
(1) Each of the two divided
(2)また、光路変更部材40は、二つの分割光源部30A,30B用の各1枚の分割反射ミラーを、三角柱部材における隣接する2面を成すように形成し、このように形成した3個の三角柱部材を分散配置した構造となっているので、光路変更部材40の作製をより簡略化することができるとともに、組み立てが容易となる。
(2) Further, the optical
(実施の形態4)
実施の形態4は、実施の形態1に記載した照明装置を用いた投写型映像表示装置としての3板式液晶プロジェクタである。この液晶プロジェクタにおいては、図5に示すように、光源部1、光路変更部材2及びインテグレータレンズ3からなる照明装置から出射された光は、偏光変換装置4を経て単一の偏光に変換された後、集光レンズ5を透過し、第1ダイクロイックミラー6Aへと導かれる。なお、この図に示すように、インテグレータレンズ3は、入射側レンズアレイ3Aと同様の構造の出射側レンズアレイ3Bを有する。
(Embodiment 4)
The fourth embodiment is a three-plate liquid crystal projector as a projection video display device using the illumination device described in the first embodiment. In this liquid crystal projector, as shown in FIG. 5, the light emitted from the illumination device including the light source unit 1, the optical
第1ダイクロイックミラー6Aは、赤色波長帯域の光を透過し、シアン(緑+青)の波長帯域の光を反射するように構成されている。第1ダイクロイックミラー6Aを透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー7Aにて反射されて、赤色光用のライトバルブとしての透過型の液晶パネル8Aに導かれ、これを透過して光変調される。一方、第1ダイクロイックミラー6Aにて反射されたシアンの波長帯域の光は、第2ダイクロイックミラー6Bに導かれる。
The first
第2ダイクロイックミラー6Bは、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射するように構成されている。第2ダイクロイックミラー6Bにて反射された緑色波長帯域の光は、緑色光用のライトバルブとしての透過型の液晶パネル8Bに導かれ、これを透過して光変調される。また、第2ダイクロイックミラー6Bを透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー7B,7Cを経て青色光用のライトバルブとしての透過型の液晶パネル8Cに導かれ、これを透過してで光変調される。
The second
ライトバルブとしての液晶パネル8A,8B,8Cを経て得られた変調光(各色映像光)はダイクロイックプリズム9によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ10によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投影表示される。
The modulated light (each color video light) obtained through the
実施の形態4に係る3板式液晶プロジェクタは以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
(1)照明装置からの照明光は、ライトバルブとしての液晶パネル8A,8B,8C上で鮮明なエッジ部を形成するので、インテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aの凸レンズ3aからの光を重畳しやすくなる。この分、輝度むらの少ないカラー映像を得ることができる。
Since the three-plate liquid crystal projector according to Embodiment 4 is configured as described above, the following effects can be obtained.
(1) The illumination light from the illuminating device forms a sharp edge on the
(2)この実施の形態に係る液晶プロジェクタでは、二つの分割光源部11,12からの光を分散してインテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aに照射するように構成されているため、一つの光源部が切れても、他の光源部からの光を分散してインテグレータレンズ3における入射側レンズアレイ3Aに照射することができる。このため、輝度むらを目立ない程度に抑制して投影することができる。
(2) The liquid crystal projector according to this embodiment is configured to disperse the light from the two divided
(変形例)
上記実施の形態において以下のように変更することもできる。
・実施の形態1において、分割光源部を1個とすることもできる。なお、この場合は、光路変更部材2を複数の反射ミラーとし、それぞれの反射ミラーにて反射される平行光を連続させるように合成するようにすればよい。また、分割光源部を構成する光源用ランプは、実施の形態1において1個、実施の形態2において2個の例を示したが、他の3個以上の個数とすることもできる。
(Modification)
The above embodiment can be modified as follows.
In the first embodiment, the number of divided light source units may be one. In this case, the optical
・実施の形態1において、光路変更部材2を実施の形態3における光路変更部材40のような構成に変更してもよい。また、光路変更部材2における分割反射ミラーの個数を、他の複数の個数としてもよい。
In the first embodiment, the optical
・実施の形態3において、光合成部材33を光路変更部材40のような三角柱部材からなる構成に変更してもよい。
・実施の形態3において、光合成部材33を構成する反射ミラー34,35をそれぞれ1個の反射ミラーとしてもよいし、他の個数となるように変更してもよい。なお、反射ミラー34,35を、他の複数個に変更る場合は、照射光における輝度むらを防止するために、光路変更部材40を構成する分割反射ミラーの個数をこれに合わせることが好ましい。
-In
In the third embodiment, each of the reflection mirrors 34 and 35 constituting the
・実施の形態3及び実施の形態4において、インテグレータレンズ3の凸レンズの接合部における隙間に光を通さない構成を、実施の形態2のように構成してもよい。
・実施の形態4において、インテグレータレンズ3の出射側レンズアレイ3Bは、入射側レンズアレイ3Aと同一のものを使用しているが、この出射側レンズアレイ3Bについては、凸レンズの接合部に隙間を設ける必要はない。ただし、入射側レンズアレイ3Aと同一のものを使用すると、部品の共通化によるコスト軽減を行うことができる。また、この点は実施の形態1〜3のインテグレータレンズ3においても同様である。
-In
In Embodiment 4, the exit
・この発明に係る投写型映像表示装置は、実施の形態4ではダイクロイックプリズム9にて各色映像光を合成する3板式の液晶プロジェクタであるが、ダイクロイックミラーにて各色映像光を合成するものでもよい。また、3板式の液晶プロジェクタに限らず、単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。更に、液晶パネル以外のライトバルブを用いた構成としてもよい。
In the fourth embodiment, the projection display apparatus according to the present invention is a three-plate type liquid crystal projector that synthesizes each color image light by the
本発明に係る照明装置は、投写型映像表示装置など幅広く用いることができる。また、本発明に係る投写型映像表示装置は、ホームシアター、会議室、研修室、教室、娯楽場、各種展示室、スタジオなど多方面の施設における映像表示システムとして利用することができる。 The illumination device according to the present invention can be widely used such as a projection display apparatus. The projection display apparatus according to the present invention can be used as an image display system in various facilities such as a home theater, a conference room, a training room, a classroom, an amusement hall, various exhibition rooms, and a studio.
R…低光量光,1,30…光源部、2,40…光路変更部材、2A…(平行光間の)繋ぎ部、3…インテグレータレンズ、3A…入射側レンズアレイ、3B…出射側レンズアレイ、3a…凸レンズ、3b…(凸レンズ接合部の)隙間、3c…光収束部材、8…ライトバルブ、10…投写レンズ、11,12,30A,30B…分割光源部、11a,12a…発光部、11b,12b…放物凹面鏡、11c,12c,31,32…光源用ランプ、21,22,34,35,41,42…反射ミラー、21a〜21c,22a〜22c,34a〜34c,35a〜35c,41a〜41c,42a〜42c…分割反射ミラー、33…光合成部材。
R ... low light quantity, 1,30 ... light source part, 2,40 ... optical path changing member, 2A ... connecting part (between parallel lights), 3 ... integrator lens, 3A ... incident side lens array, 3B ... outgoing
Claims (11)
前記インテグレータレンズは、入射側レンズアレイの凸レンズの接合部と前記分割された平行光間の繋ぎ部とが光軸方向において一致するように形成されるとともに、凸レンズの接合部に隙間が設けられ、さらに、光がこの隙間を通過しないように構成されていることを特徴とする照明装置。 A light source unit that emits substantially parallel light, an integrator lens having an incident-side lens array and an output-side lens array composed of a plurality of convex lenses, and a parallel light from the light source unit is divided and directed toward the light incident surface of the incident-side lens array. In an illuminating device comprising an optical path changing member composed of a split reflection mirror configured to reflect in a parallel light state,
The integrator lens is formed so that the joint portion of the convex lens of the incident side lens array and the joint portion between the divided parallel lights coincide with each other in the optical axis direction, and a gap is provided in the joint portion of the convex lens, Furthermore, it is comprised so that light may not pass through this clearance gap, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記光路変更部材は、二つの分割光源部用の反射ミラーからなり、これら反射ミラーは複数の分割反射ミラーを有するとともに、これら分割反射ミラーにより二つの分割光源部からの光を交互に且つ重ならないようにインテグレータレンズ上に導くように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の照明装置。 The light source unit is composed of two divided light source units arranged to face each other with the optical path changing member interposed therebetween,
The optical path changing member is composed of reflection mirrors for two divided light source units, and these reflection mirrors have a plurality of divided reflection mirrors and do not overlap light from the two divided light source units alternately by these divided reflection mirrors. The illumination device according to claim 1, wherein the illumination device is configured to be guided onto the integrator lens.
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