JPH07294850A - 照明装置及びそれを用いた投影装置 - Google Patents

照明装置及びそれを用いた投影装置

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JPH07294850A
JPH07294850A JP6107870A JP10787094A JPH07294850A JP H07294850 A JPH07294850 A JP H07294850A JP 6107870 A JP6107870 A JP 6107870A JP 10787094 A JP10787094 A JP 10787094A JP H07294850 A JPH07294850 A JP H07294850A
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light
polarization
projection
condensing
fluxes
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JP6107870A
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Katsumi Kurematsu
榑松  克巳
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/74Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
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    • H04N5/74Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7416Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal
    • H04N5/7441Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor involving the use of a spatial light modulator, e.g. a light valve, controlled by a video signal the modulator being an array of liquid crystal cells

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光源から出射する光束の利用効率の向上を図
り、効率良く投影画像を照明した照明装置及びそれを用
いた投影装置を得ること。 【構成】 光源手段からの光束を偏光分離手段で2つの
偏光成分の光束に分離し、該分離した2つの偏光成分の
光束のうち一方の光束の偏光方向を偏光回転手段を介し
て他方の光束の偏光方向と一致させた後に、該2つの光
束を直交する2方向で互いに屈折力が異なる集光手段で
集光し、該集光手段を介した光束で投影画像を照射した
こと。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は照明装置及びそれを用い
た投影装置に関し、特に光源からの光束の有効利用を図
り投影画像を効率良く照明し、投影レンズにより該投影
画像をスクリーン面上に投影するようにした、例えばス
ライドプロジェクターや液晶プロジェクター等の装置に
好適なものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりフィルムや液晶ライトバルブ
(液晶表示素子)等に表示された投影像原画をスクリー
ン面上に拡大投影するようにした投影装置が種々と提案
されている。
【0003】このうち光の利用効率を図る為に、光源か
らの光束を1つの偏光状態の光束に変換して液晶表示素
子を照明するようにした投影装置が種々と提案されてい
る。
【0004】図7は従来の投影装置の光学系の要部平面
図、図8は図7の要部側面図である。同図は投影画像7
2として透過型の液晶パネル(液晶ライトバルブ)を用
いて投影レンズ71で該画像を拡大投影する場合を示し
ている。
【0005】図中、73は白色光源であり、例えばハロ
ゲンランプやメタルハライドランプ等より成っている。
74はリフレクターであり、放物面形状等の反射面より
成っており、白色光源73から発した光束を効果的に偏
光変換素子70の方向へ導いている。
【0006】偏光変換素子70は入射光束を1つの偏光
状態の光束(P偏光)として射出させる光学作用を有し
ている。偏光変換素子70はP偏光を透過させ、S偏光
を反射させる偏光ビームスプリッター75、偏光ビーム
スプリッター75からのS偏光をP偏光として変換させ
て反射させるλ/4板と反射面とを有する偏光回転素子
77、そして反射鏡76とを有している。
【0007】同図では、光源73からのP偏光とS偏光
を含む光束Laを偏光変換素子70で2つのP偏光P
1 ,P2 にしてコンデンサーレンズ78に導光し、該コ
ンデンサーレンズ78で集光した光束で液晶パネル72
を照明している。
【0008】71は投影レンズであり、液晶パネル72
に表示された画像をスクリーン(不図示)に投影してい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図7,図8に示す投影
装置では液晶パネル72からの出射光は偏光ビームスプ
リッター75の法線と反射鏡76の法線とを含む面内
(図7の紙面内,以下「偏光変換面」という。)で大き
く拡がる。
【0010】一方偏光変換面に垂直な面内(図8の紙面
内)での光束の拡がりは偏光変換面に比べて小さい。従
来の投影装置では偏光変換面とそれと直交する面内での
光束の拡がりが互いに異なる光束を球面レンズより成る
コンデンサーレンズ78で集光して液晶パネル72を照
明していた。この為、光束の利用効率が低いという問題
点があった。
【0011】本発明は、偏光変換素子を用いて光源から
の光束の偏光状態を揃えて射出させた光束で投影画像を
照明する際、適切なる屈折力を有した集光手段を利用す
ることにより、光源からの光束の有効利用を図り、投影
画像を効率良く照明し、スクリーン面上に明るい投影画
像が容易に得られる照明装置及びそれを用いた投影装置
の提供を目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
(1−1)本発明の照明装置は、光源手段からの光束を
偏光分離手段で2つの偏光成分の光束に分離し、該分離
した2つの偏光成分の光束のうち一方の光束の偏光方向
を偏光回転手段を介して他方の光束の偏光方向と一致さ
せた後に、該2つの光束を直交する2方向で互いに屈折
力が異なる集光手段で集光し、該集光手段を介した光束
で投影画像を照射したことを特徴としている。
【0013】特に、前記集光手段は直交する2方向で各
々屈折力の異なる1次元集光面より成っていることや、
前記1次元集光面は曲面又はフレネルレンズ面より成っ
ていること等を特徴としている。
【0014】(1−2)本発明の投影装置は、光源手段
からの光束を偏光分離手段で2つの偏光成分の光束に分
離し、該分離した2つの偏光成分の光束のうち一方の光
束の偏光方向を偏光回転手段を介して他方の光束の偏光
方向と一致させた後に、該2つの光束を直交する2方向
で互いに屈折力が異なる集光手段で集光し、該集光手段
を介した光束で投影画像を照射し、該投影画像を投影手
段により所定面上に投影したことを特徴としている。
【0015】特に、前記集光手段は直交する2方向で各
々屈折力の異なる1次元集光面より成っていることや、
前記1次元集光面は曲面又はフレネルレンズ面より成っ
ていること等を特徴としている。
【0016】(1−3)本発明の投影装置は、光源手段
からの光束を偏光分離手段で2つの偏光成分の光束に分
離し、該分離した2つの偏光成分の光束のうち一方の光
束の偏光方向を偏光回転手段を介して他方の光束の偏光
方向と一致させた後に投影画像を照射し、該投影画像を
直交する2方向で互いに屈折力が異なる集光手段を介し
て投影手段により所定面上に投影したことを特徴として
いる。
【0017】(1−4)本発明の投影装置は、照明され
た投影画像を投影する装置に於いて、光源手段からの光
束を光分離手段で複数の光束に分離し、これら光束を交
差する方向で屈折力が異なる集光手段を介在させたこと
を特徴としている。
【0018】
【実施例】図1は本発明の実施例1の要部斜視図、図2
は図1の要部平面図、図3は図1の要部側面図である。
【0019】図中、5は白色光源(光源手段)であり、
メタルハライドランプより成っている。4はリフレクタ
ーであり、放物面形状等の反射面より成っており、白色
光源5から発した光束Laを効果的に後述する偏光変換
素子10の方向に導光している。偏光変換素子10は入
射光束を1つの偏光状態の光束(本実施例ではP偏光)
にして射出させる光学作用を有している。
【0020】偏光変換素子10は光源5からのP偏光P
とS偏光Sの光束のうちP偏光P2を透過させ、S偏光
Sを反射させる偏光ビームスプリッター11、偏光ビー
ムスプリッター11で反射したS偏光SをP偏光P1に
変換するλ/4板と反射部材より成る偏光回転素子13
そして反射鏡12を有している。
【0021】3は集光手段であり、直交する2方向で互
いに屈折力が異なる光学作用を有しており、後述する液
晶パネル2に近接配置している。
【0022】本実施例では集光手段3は偏光変換面(図
2の紙面内)に屈折力を有するシリンドリカルレンズ面
35と偏光変換面と直交する面内(図3の紙面内)で屈
折力を有するシリンドリカルレンズ面34とを有してい
る。
【0023】偏光変換面での光束の拡がりが偏光変換面
と直交する面での光束の拡がりより大きいので、シリン
ドリカルレンズ面35の屈折力はシリンドリカルレンズ
面34の屈折力に比べて強くなっている。そして偏光変
換素子10で分けた2つの光束P1,P2が集光手段3
を介して後述する投影画像2上で重なるように各要素を
設定している。
【0024】2は投影画像としてのTN型等の液晶パネ
ル(液晶ライトバルブ)である。液晶パネル2の前後に
は偏光方向の直交する偏光フィルター(不図示)がおか
れ、該液晶パネル2の入射側の偏光フィルターは照明光
束を完全な偏光とする偏光子としての光学的作用を有
し、射出側の偏光フィルターは該液晶パネル2で偏光方
向が旋回しない光束をカットし、変調する検光子として
の光学的作用を有している。
【0025】1は投影手段としての投影レンズ(透写レ
ンズ)であり、液晶パネル2に形成された画像(投影像
原画)を被投影面であるスクリーン面(不図示)上に所
定の倍率で拡大投影している。
【0026】本実施例では光源5からのP偏光とS偏光
を含む光束を偏光変換素子10によりP偏光の2つの光
束P1 ,P2 として射出させて集光手段3に導光し、該
集光手段3により2つの光束P1 ,P2 を偏光変換面と
それと直交する面内で異なった屈折力で集光して液晶パ
ネル2面上を重ねて照明している。そして液晶パネル2
に表示した画像情報を投影レンズ1で所定面上に拡大投
影している。
【0027】このように本実施例では偏光で液晶パネル
を照明するとき光源からの光束を全て、偏光方向を一致
させた光束とし、このとき偏光変換面とそれと直交する
面での光束の拡がりが異なる光束を適切に設定した集光
手段を介して液晶パネルを照明することにより光束の有
効利用を図っている。
【0028】図4は本発明の実施例2の要部平面図であ
る。本実施例では図2の実施例1に比べて集光手段3と
同様な構成の集光手段31を偏光変換素子10の出射側
に設けている点が異なっており、その他の構成は同じで
ある。
【0029】図5は本発明の実施例3の要部平面図であ
る。本実施例では図2の実施例1に比べて集光手段3と
同様の構成の集光手段32を投影レンズ1と液晶パネル
2との間に配置している点が異なっており、その他の構
成は同じである。
【0030】本実施例では投影レンズ1が集光手段32
を介して液晶パネル2の画像を投影する構成となってい
る。この為投影レンズ1は集光手段3の光学特性を考慮
して設計している。
【0031】図6は本発明の実施例4の要部平面図であ
る。本実施例では図2の実施例1に比べて直交する方向
で互いに屈折力の異なるフレネルレンズより集光手段3
3を構成している点が異なっており、その他の構成は同
じである。
【0032】尚以上の各実施例において集光手段は投影
レンズと偏光変換素子10との間ならどこに配置しても
良い。
【0033】又、投影装置として赤,緑,青色用の液晶
パネルを有する多板式の液晶プロジェクターにも同様に
適用することができる。
【0034】集光手段としては直交する方向で互いに屈
折力の異なる光学部材であれば例えばトーリックレンズ
や非球面レンズ等、どのような形状のものであっても良
い。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、偏光変換
素子を用いて光源からの光束の偏光状態を揃えて射出さ
せた光束で投影画像を照明する際、適切なる屈折力を有
した集光手段を利用することにより、光源からの光束の
有効利用を図り、投影画像を効率良く照明し、スクリー
ン面上に明るい投影画像が容易に得られる照明装置及び
それを用いた投影装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の要部斜視図
【図2】 図1の要部平面図
【図3】 図1の要部側面図
【図4】 本発明の実施例2の要部平面図
【図5】 本発明の実施例3の要部平面図
【図6】 本発明の実施例4の要部平面図
【図7】 従来の投影装置の要部平面図
【図8】 従来の投影装置の要部側面図
【符号の説明】
1 投影手段 2 投影画像 3,31,32 集光手段 4 リフレクター 5 光源 10 偏光変換素子 11 偏光ビームスプリッター 12 反射鏡 13 偏光回転素子 34,35 シリンドリカルレンズ面 33 フレネルレンズ面

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源手段からの光束を偏光分離手段で2
    つの偏光成分の光束に分離し、該分離した2つの偏光成
    分の光束のうち一方の光束の偏光方向を偏光回転手段を
    介して他方の光束の偏光方向と一致させた後に、該2つ
    の光束を直交する2方向で互いに屈折力が異なる集光手
    段で集光し、該集光手段を介した光束で投影画像を照射
    したことを特徴とする照明装置。
  2. 【請求項2】 前記集光手段は直交する2方向で各々屈
    折力の異なる1次元集光面より成っていることを特徴と
    する請求項1の照明装置。
  3. 【請求項3】 前記1次元集光面は曲面又はフレネルレ
    ンズ面より成っていることを特徴とする請求項2の照明
    装置。
  4. 【請求項4】 照明された投影画像を投影する装置に於
    いて、光源手段からの光束を光分離手段で複数の光束に
    分離し、これら光束を交差する方向で屈折力が異なる集
    光手段を介在させたことを特徴とする投影装置。
  5. 【請求項5】 光源手段からの光束を偏光分離手段で2
    つの偏光成分の光束に分離し、該分離した2つの偏光成
    分の光束のうち一方の光束の偏光方向を偏光回転手段を
    介して他方の光束の偏光方向と一致させた後に、該2つ
    の光束を直交する2方向で互いに屈折力が異なる集光手
    段で集光し、該集光手段を介した光束で投影画像を照射
    し、該投影画像を投影手段により所定面上に投影したこ
    とを特徴とする投影装置。
  6. 【請求項6】 光源手段からの光束を偏光分離手段で2
    つの偏光成分の光束に分離し、該分離した2つの偏光成
    分の光束のうち一方の光束の偏光方向を偏光回転手段を
    介して他方の光束の偏光方向と一致させた後に投影画像
    を照射し、該投影画像を直交する2方向で互いに屈折力
    が異なる集光手段を介して投影手段により所定面上に投
    影したことを特徴とする投影装置。
  7. 【請求項7】 前記集光手段は直交する2方向で各々屈
    折力の異なる1次元集光面より成っていることを特徴と
    する請求項5又は6の投影装置。
  8. 【請求項8】 前記1次元集光面は曲面又はフレネルレ
    ンズ面より成っていることを特徴とする請求項5又は6
    の投影装置。
JP6107870A 1994-04-22 1994-04-22 照明装置及びそれを用いた投影装置 Pending JPH07294850A (ja)

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