JPH07294919A - 投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーフィルタからの反射光束を再び照明光
として用いて光利用効率を向上させ、かつ、リフレクタ
ーの熱による液晶パネルの加熱を防止して装置の信頼性
および装置寿命を向上させることにある。 【構成】 リフレクター２が設けられた光源１と、光源
１から出射した光束の進行方向に順次配置された集光レ
ンズ８、ＲＧＢモザイクカラーフィルター３、液晶パネ
ル４および投影レンズ５と、ＲＧＢモザイクカラーフィ
ルター３により反射された光束を再び照明光として反射
する再帰ミラー７とで構成されている。リフレクター２
の光軸は集光レンズ８の光軸に対して所定の角度をな
し、再帰ミラー７の光軸は集光レンズ８の光軸に関して
リフレクター２の光軸と対称となっている。双方の光軸
を通る光は、ともに集光レンズ８を介してＲＧＢモザイ
クカラーフィルター３の入射面内の中心で集光レンズ８
の光軸と交わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶パネルを用いた液
晶プロジェクター等の投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の単板液晶プロジェクタ
ーの概略構成図である。

【０００３】従来の単板液晶プロジェクターは、リフレ
クター１０２が設けられた光源１０１と、該光源１０１
から出射し、あるいはリフレクター１０２を介して出射
した光束の進行方向に順次配置されたカラーフィルター
１０３、液晶パネル１０４および投射レンズ１０５とで
構成されている。この単板液晶プロジェクターにおい
て、カラーフィルター１０３にはモザイク状のＲＧＢの
カラーフィルターが使用される。

【０００４】上記単板液晶プロジェクターでは、光源１
０１から出射した光束は、リフレクター１０２を介して
略平行光束となった後、カラーフィルター１０３へ入射
する。カラーフィルター１０３へ入射した光束は、モザ
イク状のＲＧＢのカラーフィルターを透過し、該モザイ
ク状のＲＧＢの各カラーフィルターの配置に応じたＲ，
Ｇ，Ｂ光にそれぞれ分割される。カラーフィルター１０
３により分割されたＲ，Ｇ，Ｂ光は、それぞれ液晶パネ
ル１０４を透過して投影画像とされ、投射レンズ１０５
によって拡大されて不図示のスクリーン上に投射され
る。

【０００５】しかし、上記単板液晶プロジェクターにお
いては、カラーフィルター１０３に顔料色素など不要な
色成分を吸収するタイプのカラーフィルターが使われる
ため、光源２０１が発生する照明光全体の透過率を十分
とすることができず、照明光の光量の損失が生じるとい
う問題点がある。

【０００６】上記問題点を改善するため、カラーフィル
ターとして誘電体膜を蒸着したＲ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイ
ックミラーを用いた表示素子が提案されている。しかし
ながら、この各Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラーを用
いた表示素子の場合、照明に使われる光の透過率は改善
されるものの、照明に使われない光、すなわち各Ｒ・Ｇ
・Ｂ用ダイクロイックミラーのそれぞれで反射される光
は照明系から除外されるため、光源からの光を有効に使
うことができないという問題点がある。

【０００７】そこで、光源からの光を有効に使う投影装
置として、照明に使われない光を再び光源に戻して再利
用する照明系を有する投影装置が特開平５ー３１３１１
４号公報に開示されている。

【０００８】図１２は、上記公報に記載されている投影
装置の概略構成図である。

【０００９】図１２に示す投影装置は、光源２０１と、
該光源２０１に設けられた楕円体リフレクター２０２
と、該光源２０１から出射した、あるいはリフレクター
２０２を介して出射した光束の進行方向に順次設けられ
たカラーフィルター２０３、液晶パネル２０４および投
射レンズ２０５とで構成されている。この投影装置で
は、所定の大きさの楕円体を想定して各構成部が以下に
述べるように配置されている。

【００１０】図１２において、点ａおよび点ｂはそれぞ
れ楕円体の焦点を示しており、光源２０１の発光部およ
び投射レンズ２０５の入射瞳がそれぞれ点ａおよび点ｂ
の位置となるように配置されている。楕円体リフレクタ
ー２０２は、コールドミラーで構成されたリフレクター
であって、上記楕円体を中央部で切断した形状のもので
ある。光源２０１、楕円体リフレクター２０２およびカ
ラーフィルター２０３は一体のものとなっており、カラ
ーフィルター２０３がその上記楕円体の中央部に配設さ
れるように楕円体リフレクター２０２が光源２０１から
カラーフィルター２０３までを覆った状態となってい
る。また、液晶パネル２０４は、カラーフィルター２０
３に近接して配置され、投射レンズ２０５を介して不図
示のスクリーンと共役関係にある。

【００１１】上記のように構成される投影装置では、光
源２０１から出射した光束は、直接あるいは楕円体リフ
レクター２０２を反射してカラーフィルター２０３に入
射する。この投影装置では、楕円体リフレクター２０２
が光源２０１からカラーフィルター２０３までを覆った
一体構造の照明系となっているため、カラーフィルター
２０３に入射した光束のうち、カラーフィルター２０３
に反射された光束は、全て直接あるいは楕円体リフレク
ター２０２を反射して光源２０１の中心に戻される。光
源２０１の中心に戻された光束は、再び照明光として利
用される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の各投影装置には以下のような問題点がある。

【００１３】図１１に示した単板液晶プロジェクターに
おいては、カラーフィルターに、顔料色素など不要な色
成分を吸収するタイプのカラーフィルターが使われてい
るために光源２０１が発生する照明光全体の透過率を十
分とすることができず、照明光の光量の損失が生じると
いう問題点がある。

【００１４】また、Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラー
が設けられた表示素子を用いた投影装置においては、各
Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラーのそれぞれで反射さ
れる光は照明系から除外されるため、光源からの光を有
効に使うことができないという問題点がある。

【００１５】さらに、図１２に示した照明に使われない
光を再び光源に戻して再利用する照明系を有する投影装
置においては、光源２０１からカラーフィルター２０３
までは楕円体リフレクター２０２により覆われているの
で、この楕円体リフレクター２０２により空気の流れが
妨げられカラーフィルター２０３の温度が上昇し、これ
により、液晶パネル２０４が加熱されてしまい、装置の
信頼性が低下し装置寿命が短くなるという問題点があ
る。

【００１６】なお、図１２に示した投影装置において
は、楕円体リフレクター２０２とカラーフィルター２０
３との間の空気の流れをよくするために、楕円体リフレ
クター２０２とカラーフィルター２０３とを離すことが
考えられる。

【００１７】図１３は、図１２の投影装置において、楕
円体リフレクター２０２とカラーフィルター２０３とを
離した状態のものを示す図である。図１３に示すよう
に、楕円体リフレクター２０２とカラーフィルター２０
３とを離してしまうと、リフレクター２０２’から平行
に出射する光束は光源２０１に戻るが、収束したり、発
散したりした光束のカラーフィルター２０３からの反射
光は、リフレクター２０２’に戻ることなく照明系から
除外されてしまい、結果的に光利用効率が低下してしま
うという問題が生じる。

【００１８】本発明の目的は、カラーフィルターにより
反射される光束を再び照明光として用いることによって
光利用効率を向上させ、かつ、リフレクターの熱による
液晶パネルの加熱を防止して装置の信頼性および装置寿
命を向上させた投影装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の投影装置は、リ
フレクターが備えられた光源と、少なくとも１つのダイ
クロイックミラーで構成されるカラーフィルターと、所
望する画像を表示する画像表示手段とを有し、上記光源
を出射した光束を上記カラーフィルターを介して上記画
像表示手段に照明し画像を投影する投影装置において、
主光線通過部分が、該主光線と垂直な面にて切断された
ドーナッツ状のミラーを具備し、上記ミラーは、反射面
の法線が上記カラーフィルターの入射面内の中心を通る
ように形成され、その内側縁端部は上記リフレクターの
縁端部に接合されてリフレクターとともに再帰光学系を
構成することを特徴とする。

【００２０】また、本発明の投影装置は、リフレクター
が備えられた光源と、集光レンズと、少なくとも１つの
ダイクロイックミラーで構成されるカラーフィルター
と、所望する画像を表示する画像表示手段とを有し、上
記光源を出射した光束を上記集光レンズおよびカラーフ
ィルターを介して上記画像表示手段を照明し画像を投影
する投影装置において、上記リフレクターを、リフレク
ターの光軸が上記集光レンズの光軸に対して所定の角度
をなすように配設し、所定の曲率半径の凹面ミラーであ
って、上記集光レンズの光軸に関して上記リフレクター
の光軸と対称となる軸を光軸とする再帰光学系を有し、
上記再帰光学系は、上記カラーフィルターからの反射光
を再び該カラーフィルターへ戻すことを特徴とする。

【００２１】また、本発明の投影装置は、リフレクター
が備えられた光源と、少なくとも１つのダイクロイック
ミラーで構成されるカラーフィルターと、所望する画像
を表示する画像表示手段とを有し、上記光源を出射した
光束を上記カラーフィルターを介して上記画像表示手段
に照明し画像を投影する投影装置において、上記リフレ
クターを、リフレクターの光軸が上記カラーフィルター
の中心からずれるように配設し、上記リフレクターの光
軸に平行な軸を光軸とし、該光軸が上記カラーフィルタ
ーの中心から上記リフレクターの光軸のずれ方向と反対
の方向に所定量ずれ、上記リフレクターの光軸を通る光
線が上記カラーフィルターの入射面の中心に入射するよ
うに上記リフレクターから出射される光束を集光する集
光レンズと、上記リフレクターから出射した後に上記カ
ラーフィルターの入射面の中心で反射して上記集光レン
ズより出射した光を上記カラーフィルターへ戻す再帰光
学系を有することを特徴とする。

【００２２】この場合、再帰光学系は、凹面ミラーもし
くは凹面ミラーと集光レンズで構成される光学系であっ
てもよい。

【００２３】また、本発明の投影装置は、リフレクター
が備えられた光源と、少なくとも１つのダイクロイック
ミラーで構成されるカラーフィルターと、所望する画像
を表示する画像表示手段とを有し、上記光源を出射した
光束を上記カラーフィルターを介して上記画像表示手段
に照明し画像を投影する投影装置において、上記リフレ
クターと上記カラーフィルターとの間に設けられ、上記
光源から出射された光束を上記画像表示手段に対して集
光するとともに、上記カラーフィルターで反射された光
束を上記リフレクターに対して集光する集光手段を有す
ることを特徴とする。

【００２４】この場合、集光手段は、リフレクターの近
傍に配設された正のパワーを有する第１の集光レンズ
と、上記カラーフィルター近傍に配設された正のパワー
を有する第２の集光レンズとで構成され、上記カラーフ
ィルターが上記第１の集光レンズの焦点位置近傍に配置
され、上記リフレクターが上記第２の集光レンズの焦点
位置近傍に配置されたものであってもよい。

【００２５】また、本発明の投影装置は、リフレクター
が備えられた光源と、少なくとも１つのダイクロイック
ミラーで構成されるカラーフィルターと、所望する画像
を表示する画像表示手段とを有し、上記光源を出射した
光束を上記カラーフィルターを介して上記画像表示手段
に照明し画像を投影する投影装置において、上記リフレ
クターと上記カラーフィルターとの間に設けられ、光源
から射出された光束に対して複数の２次光源像を生成す
る２次光源像生成手段と、上記２次光源像生成手段と上
記カラーフィルターとの間に設けられ、上記光源から射
出された光束を上記画像表示手段に対して集光するとと
もに、上記カラーフィルターで反射された光束を２次光
源像生成手段に対して集光する再帰結像手段とを有し、
上記再帰結像手段は、上記２次光源像生成手段で生成さ
れた２次光源像と同じ大きさの３次光源像を、上記複数
の２次光源像が生成される平面内の、リフレクターの中
心軸に関して上記２次光源像の位置と対象となる位置に
生成することを特徴とする。

【００２６】この場合、２次光源像生成手段は、複数の
レンズからなる第１のレンズアレイと、該第１のレンズ
アレイの焦点位置近傍に設けられ、該第１のレンズアレ
イを構成する各レンズと対になる複数のレンズからなる
第２のレンズアレイとを有するものであってもよい。

【００２７】

【作用】従来の投影装置では、リフレクターをカラーフ
ィルターから離して配置すると、カラーフィルターから
の反射光のうち発散する光はリフレクターの外周部に洩
れてしまい、光利用効率が低下してしまう。これに対し
て、上記の如く構成される本発明の投影装置では、リフ
レクターの縁端部に反射面の法線がカラーフィルターの
入射面内の中心を通る凹面を有するドーナッツ状の再帰
光学系が設けられているので、リフレクターをカラーフ
ィルターから離して配置しても、カラーフィルターから
の反射光をリフレクターの外周部に洩らすことなく照明
光として再利用することができる。また、本発明の投影
装置では、上記のうようにリフレクターをカラーフィル
ターから離して配置することができるので、従来のよう
に液晶パネルが加熱されるということはない。

【００２８】また、本発明の投影装置のうち、リフレク
ターの光軸が集光レンズの光軸に対して所定の角度をな
し、再帰光学系の光軸が集光レンズの光軸に関してリフ
レクターの光軸と対称となっているものでは、リフレク
ターから出射しカラーフィルターによって反射された光
は再帰光学系によって照明光として再利用されるので、
従来のようにカラーフィルターで反射された光がリフレ
クターに戻され光源の発光部の電極部で遮られることは
ない。

【００２９】また、本発明の投影装置のうち、リフレク
ターと上記カラーフィルターとの間に、光源から出射さ
れた光束を画像表示手段に対して集光するとともに、カ
ラーフィルターで反射された光束をリフレクターに対し
て集光する集光手段が設けらているものでは、該集光手
段によってカラーフィルターからの反射光のうち発散す
る光についてもリフレクターへ戻すことができるので、
効率良く照明光を生成することが可能となる。

【００３０】さらに、本発明の投影装置のうち、、リフ
レクターとカラーフィルターとの間に複数の２次光源像
を生成する２次光源像生成手段、および２次光源像と同
じ大きさの３次光源像を、２次光源像が生成される平面
内の、リフレクターの中心軸に関してその２次光源像の
位置と対象となる位置に生成する再帰結像手段が設けら
れているものでは、カラーフィルターからの反射光は再
帰結像手段によって全て光源の発光部に戻されるので、
リフレクターに戻される光が散逸したり、光源の発光部
の電極部で遮られたりすることがなく、より一層効率良
く照明光を生成することができる。

【００３１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００３２】図１は、本発明の第１の実施例の投影装置
の概略を示す構成図である。

【００３３】本実施例の投影装置は、カラーフィルター
で反射されるＣ（シアン）・Ｍ（マゼンタ）・Ｙ（イエ
ロー）の色光のうち、リフレクターの外周部に洩れる光
を再帰ミラーで反射するようにしたものである。その構
成は、光源１と、該光源１に設けられたリフレクター２
と、該リフレクター２の縁端部に設けられた再帰ミラー
６と、光源１から出射し、あるいはリフレクター２を介
して出射した光束の進行方向に順次配置されたＲＧＢモ
ザイクカラーフィルター３、液晶パネル４および投影レ
ンズ５とで構成されている。

【００３４】上記投影装置において、ＲＧＢモザイクカ
ラーフィルター３は、同一平面内に複数のＲ・Ｇ・Ｂ用
ダイクロイックミラーがそれぞれ液晶パネル４の各画素
毎に配置されたもので、その配置はモザイク状になって
いる。液晶パネル４は、ＲＧＢモザイクカラーフィルタ
ー３に近接して配置されており、投影レンズ５を介して
不図示のスクリーンと共役関係になっている。

【００３５】また、リフレクター２の縁端部に設けられ
た再帰ミラー６は、ＲＧＢモザイクカラーフィルター３
により反射される光のうち、リフレクター２から外れて
しまう光を反射してＲＧＢモザイクカラーフィルター３
へ戻すものである。この再帰ミラー６は、反射面の法線
がカラーフィルター３の入射面内の中心を通る反射面
（凹面）を有するドーナッツ状のミラーであって、内側
縁端部がリフレクター２の縁端部に接合されて一体のも
のとなっている。

【００３６】次に、上記投影装置の光学的作用について
説明する。

【００３７】光源１から出射し、あるいはリフレクター
２介して出射した光束は、ＲＧＢモザイクカラーフィル
ター３へ入射する。ＲＧＢモザイクカラーフィルター３
へ入射した光束は、Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラー
によりＲ・Ｇ・Ｂの色光に分割される。ＲＧＢモザイク
カラーフィルター３により分解されたＲ・Ｇ・Ｂの色光
は、それぞれ液晶パネル４を照明し投影レンズ５により
不図示のスクリーンへ投影される。

【００３８】光束がＲＧＢモザイクカラーフィルター３
へ入射した際、各Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラーに
よりＣ・Ｍ・Ｙの色光が反射される。この各Ｒ・Ｇ・Ｂ
用ダイクロイックミラーにより反射されたＣ・Ｍ・Ｙの
色光は、リフレクター２を出射した光束のリフレクター
２の光軸に対する出射角度、およびＲＧＢモザイクカラ
ーフィルター３への入射角度に応じて、リフレクター２
あるいは再帰ミラー６へ向かう。この場合、光源１を出
射した光束がリフレクター２の光軸にほぼ平行であるも
のについては、反射されたＣ・Ｍ・Ｙの色光がリフレク
ター２へ向かい、発散した光束については、反射された
Ｃ・Ｍ・Ｙの色光の一部がリフレクターリフレクター２
へ向かい、その他の部分が再帰ミラー６へ向かう。

【００３９】リフレクター２へ向かったＣ・Ｍ・Ｙの色
光は、このリフレクター２で反射されてＲＧＢモザイク
カラーフィルター３へ戻され、再びＲ・Ｇ・Ｂ用ダイク
ロイックミラーによりＲ・Ｇ・Ｂの色光に分けられる。
同様に、再帰ミラー６へ向かったＣ・Ｍ・Ｙの色光は、
この再帰ミラー６で反射されてＲＧＢモザイクカラーフ
ィルター３へ戻され、再びＲ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイック
ミラーによりＲ・Ｇ・Ｂの色光に分けられる。

【００４０】以上のように、本実施例の投影装置では、
ＲＧＢモザイクカラーフィルター３で反射されたＣ・Ｍ
・Ｙの色光のうちリフレクター２の外周部に洩れる光
は、再帰ミラー６によって反射され照明光として再利用
されるので、リフレクター２とＲＧＢモザイクカラーフ
ィルター３とを離して配置することができる。

【００４１】なお、上述の投影装置では、反射光がリフ
レクター２に戻された際に、一部の光が光源１の発光部
の電極によって遮られる。以下、反射光（Ｃ・Ｍ・Ｙの
色光）が光源１の発光部の電極によって遮られることが
ないように、全ての反射光を再帰ミラーに向かわせるよ
うにした他の実施例の投影装置について説明する。

【００４２】図２は、本発明の第２の実施例の投影装置
の概略を示す構成図である。

【００４３】本実施例の投影装置は、単板液晶プロジェ
クターであって、リフレクター２が設けられた光源１
と、光源１から出射し、あるいはリフレクター２を介し
て出射した光束の進行方向に順次配置された集光レンズ
８、ＲＧＢモザイクカラーフィルター３、液晶パネル４
および投影レンズ５と、ＲＧＢモザイクカラーフィルタ
ー３により反射された光束を再び照明光として反射する
再帰ミラー７とから構成されている。なお、図１のもの
と同じ番号を付したものについては、同様の光学的作用
を行なうものとする。

【００４４】上記投影装置において、リフレクター２
は、その光軸が集光レンズ８の光軸に対して所定の角度
をなすように設けられており、このリフレクター２の光
軸を通る光線は、集光レンズ８を介してＲＧＢモザイク
カラーフィルター３の入射面内で集光レンズ８の光軸と
交わる。また、再帰ミラー７は、その光軸が集光レンズ
８の光軸に関してリフレクター２の光軸と対称となるよ
うに配置されている。集光レンズ８は、光源１から出射
し、あるいはリフレクター２を介して出射した光束、お
よび再帰ミラー７で反射された光束を液晶パネル４上へ
集光する。

【００４５】なお、上記投影装置では、リフレクター２
から出射した光束はＲＧＢモザイクカラーフィルター３
に所定の角度で入射するので、ＲＧＢモザイクカラーフ
ィルター３より反射された光束は、リフレクター２へは
戻らず別に設けられた再帰ミラー７へ向かう。

【００４６】次に、上記投影装置の光学的作用について
説明する。

【００４７】光源１から出射し、あるいはリフレクター
２を介して出射した光束は、所定の入射角で集光レンズ
８に入射し、該集光レンズ８によって集光されてＲＧＢ
モザイクカラーフィルター３へ入射する。

【００４８】ＲＧＢモザイクカラーフィルター３へ入射
した光束は、Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラーにより
Ｒ・Ｇ・Ｂの色光に分割されて、それぞれ液晶パネル４
を照明し投影レンズ５により不図示のスクリーンへ投影
される。

【００４９】本実施例の投影装置においても、第１の実
施例の投影装置の場合と同様、光束がＲＧＢモザイクカ
ラーフィルター３へ入射した際に各Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイク
ロイックミラーによりＣ・Ｍ・Ｙの色光が反射される。
このＲＧＢモザイクカラーフィルター３で反射されたＣ
・Ｍ・Ｙの色光は、再び集光レンズ８を通過して再帰ミ
ラー７へ向かう。

【００５０】再帰ミラー７へ向かったＣ・Ｍ・Ｙの色光
は、該再帰ミラー７で反射されて再び集光レンズ８を介
してＲＧＢモザイクカラーフィルター３へ入射しＲ・Ｇ
・Ｂの色光に分けられる。このようにして、ＲＧＢモザ
イクカラーフィルター３で反射されたＣ・Ｍ・Ｙの色光
が照明光として再利用される。

【００５１】なお、上記再帰ミラー７により反射されて
ＲＧＢモザイクカラーフィルター３へ入射したＣ・Ｍ・
Ｙの色光のうち、該ＲＧＢモザイクカラーフィルター３
によって再び反射された光（Ｃ・Ｍ・Ｙ）は、今度はリ
フレクター２を介して光源１へ戻され、再び照明光とし
て利用される。

【００５２】次に、上述の第２の実施例の投影装置とは
異なる構成で、反射光（Ｃ・Ｍ・Ｙの色光）を全て再帰
ミラーに向かわせるようにした他の実施例の投影装置に
ついて説明する。

【００５３】図３は、本発明の第３の実施例の投影装置
の概略を示す構成図である。

【００５４】本実施例の投影装置は、リフレクター２が
設けられた光源１と、光源１から出射し、あるいはリフ
レクター２を介して出射した光束の進行方向に順次設け
られた集光レンズ８’、ＲＧＢモザイクカラーフィルタ
ー３、液晶パネル４および投影レンズ５と、再帰ミラー
８１および集光レンズ８２からなる再帰光学系８０とで
構成されている。なお、図２のものと同じ番号を付した
ものについては、同様の光学的作用を行なうものとす
る。

【００５５】上記投影装置において、リフレクター２の
光軸と投影レンズ５の光軸（ＲＧＢモザイクカラーフィ
ルター３の中心を通る軸）とはずれたものとなってい
る。集光レンズ８’は、所定の曲率半径のレンズ作用面
を入射面に持つ集光レンズを、その光軸がリフレクター
２の光軸のずれ方向と反対の方向に液晶パネル４の中心
からずれるように配置したもであって、本実施例では、
その集光レンズをその光軸方向にＲＧＢモザイクカラー
フィルター３の大きさに応じて切断した形状のものとな
っている。その出射面（レンズ作用をもたない平面）
は、ＲＧＢモザイクカラーフィルター３と平行になって
いる。この集光レンズ８’により、リフレクター２の光
軸を通る光線がＲＧＢモザイクカラーフィルター３の中
心へ所定の角度で入射する。

【００５６】再帰光学系８０は、再帰ミラー８１および
集光レンズ８２で構成されており、ＲＧＢモザイクカラ
ーフィルター３により反射された光束を再び照明光とし
て反射する。この再帰光学系８０の光軸は、リフレクタ
ー２の光軸を通る光線がＲＧＢモザイクカラーフィルタ
ー３により反射された光線の軌道と一致するものとなっ
ている。

【００５７】以上のように構成された投影装置では、光
源１から出射し、あるいはリフレクター２を介して出射
した光束は、集光レンズ８’を介し所定の入射角でＲＧ
Ｂモザイクカラーフィルター３へ入射する。ＲＧＢモザ
イクカラーフィルター３へ入射した光束は、Ｒ・Ｇ・Ｂ
用ダイクロイックミラーによりＲ・Ｇ・Ｂの色光に分割
され液晶パネル４を照明する。

【００５８】本実施例の投影装置においても、第１の実
施例の投影装置の場合と同様、光束がＲＧＢモザイクカ
ラーフィルター３へ入射した際に各Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイク
ロイックミラーによりＣ・Ｍ・Ｙの色光が反射される。
このＲＧＢモザイクカラーフィルター３で反射されたＣ
・Ｍ・Ｙの色光は、再び集光レンズ８’を通過して再帰
光学系８０へ向かう。

【００５９】再帰光学系８０へ向かったＣ・Ｍ・Ｙの色
光は、この再帰ミラー７１で反射されて再び集光レンズ
８を介してＲＧＢモザイクカラーフィルター３へ戻さ
れ、Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラーによりＲ・Ｇ・
Ｂの色光に分けられる。このようにして、ＲＧＢモザイ
クカラーフィルター３で反射されたＣ・Ｍ・Ｙの色光が
照明光として再利用される。

【００６０】なお、上記場合においても第２の実施例の
投影装置の場合と同様、再帰光学系８０により反射され
たＣ・Ｍ・Ｙの色光のうちＲＧＢモザイクカラーフィル
ター３によって再び反射された光束は、今度はリフレク
ター２を介して光源１へ戻されて再び照明光として利用
される。

【００６１】以上説明した第１〜第３の実施例の投影装
置では、ＲＧＢモザイクカラーフィルターで反射された
光を、リフレクターとは別に設けられた再帰光学系によ
って再びＲＧＢモザイクカラーフィルターへ戻し、光の
再利用の効率の向上を図っているが、ＲＧＢモザイクカ
ラーフィルターで反射される光束を、リフレクターへ効
率良く戻すことによっても、光の再利用の効率を向上を
図ることができる。以下、ＲＧＢモザイクカラーフィル
ターで反射される光束を効率良くリフレクターへ戻す他
の実施例の投影装置について説明する。

【００６２】図４は、本発明の第４の実施例の投影装置
の概略を示す構成図で、図５は、図４に示す投影装置の
光学的作用を説明するための光路図である。

【００６３】本実施例の投影装置は、リフレクター２２
が設けられた光源２１と、光源２１から出射し、あるい
はリフレクター２２を介して出射した光束の進行方向に
順次配置された凸レンズ２８、ＲＧＢモザイクカラーフ
ィルター２３、液晶パネル２４および投影レンズ２５と
で構成されている。

【００６４】上記投影装置において、リフレクター２２
および液晶パネル２４は凸レンズ２８の前側焦点位置お
よび後側焦点位置にそれぞれ配置されている。また、Ｒ
ＧＢモザイクカラーフィルター２３は液晶パネル２４に
近接して配置されている。なお、ＲＧＢモザイクカラー
フィルター２３は図１に示したＲＧＢモザイクカラーフ
ィルター３と同様の構成のものである。

【００６５】上記の如く構成された投影装置では、光源
２１から出射し、あるいはリフレクター２２を介して出
射した光束は、凸レンズ２８によって液晶パネル２４上
に集光される。この凸レンズ２８によって集光された光
束は、ＲＧＢモザイクカラーフィルター２３に入射す
る。ＲＧＢモザイクカラーフィルター２３へ入射した光
束は、Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラーによりＲ・Ｇ
・Ｂの色光に分割されて、それぞれ液晶パネル２４を照
明し投影レンズ２５により不図示のスクリーンへ投影さ
れる。

【００６６】本実施例の投影装置においても、第１の実
施例の投影装置の場合と同様、光束がＲＧＢモザイクカ
ラーフィルター３へ入射した際に各Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイク
ロイックミラーによりＣ・Ｍ・Ｙの色光が反射される。
このＲＧＢモザイクカラーフィルター２３で反射された
Ｃ・Ｍ・Ｙの色光は、再び凸レンズ２８によって集光さ
れてリフレクター２２へ戻される。この際、図５に示す
ように、ＲＧＢモザイクカラーフィルター２３で反射さ
れて発散するＣ・Ｍ・Ｙの色光についても、凸レンズ２
８によって集光されてリフレクター２２へ戻される。

【００６７】リフレクター２２へ戻されたＣ・Ｍ・Ｙの
色光は、このリフレクター２２で反射されて再び凸レン
ズ２８によって集光されてＲＧＢモザイクカラーフィル
ター２３へ戻され、Ｒ・Ｇ・Ｂ用ダイクロイックミラー
によりＲ・Ｇ・Ｂの色光に分けられる。このようにし
て、ＲＧＢモザイクカラーフィルター２３で反射された
Ｃ・Ｍ・Ｙの色光が照明光として再利用される。

【００６８】次に、図４に示した投影装置の凸レンズ２
８に代えて２つのレンズ群からなる結像系が用いられた
他の実施例の投影装置について説明する。

【００６９】図６は、本発明の第５の実施例の投影装置
の概略を示す構成図で、図７は、図６に示す投影装置の
光学的動作を説明するための光路図である。

【００７０】本実施例の投影装置は、リフレクター２２
が設けられた光源２１と、光源２１から出射し、あるい
はリフレクター２２を介して出射した光束の進行方向に
順次配置された第１の集光レンズ２６、第２の集光レン
ズ２７、ＲＧＢモザイクカラーフィルター２３、液晶パ
ネル２４および投影レンズ２５とで構成されている。な
お、図４のものと同じ番号を付したものについては、同
様の光学的作用を有するものとする。

【００７１】上記投影装置において、第１の集光レンズ
２６および第２の集光レンズ２７は、ともに正のパワー
を有するレンズである。また、この第１の集光レンズ２
６および第２の集光レンズ２７は、ＲＧＢモザイクカラ
ーフィルター２３で反射される光を光源２１へ戻し、第
１の集光レンズ，第２の集光レンズ，ダイクロフィルタ
ー（ミラー），第２の集光レンズ，第１の集光レンズに
よりほぼテレセントリックな等倍結像系となっている。
また、第１の集光レンズの焦点位置近傍には液晶パネル
２４が配置され、第２の集光レンズの焦点位置近傍には
リフレクター２２が配置されている。ＲＧＢモザイクカ
ラーフィルター２３は、液晶パネル２４の近傍に配置さ
れている。

【００７２】上記のように構成された投影装置では、光
源２１を出射し、あるいはリフレクター２２を介して出
射した光束は、第１の集光レンズ２６および第２の集光
レンズ２７により集光されてＲＧＢモザイクカラーフィ
ルター２３を透過する。このＲＧＢモザイクカラーフィ
ルター２３を透過する際、本実施例の投影装置において
も、第１の実施例の投影装置と同様にＣ・Ｍ・Ｙの色光
が反射される。

【００７３】ＲＧＢモザイクカラーフィルター２３によ
りＣ・Ｍ・Ｙの色光が反射されると、本実施例では、図
７に示すように、ＲＧＢモザイクカラーフィルター２３
で反射されたＣ・Ｍ・Ｙの色光のうち、ＲＧＢモザイク
カラーフィルター２３の周辺部で反射されて発散する光
Ａについては、第２の集光レンズによってリフレクター
２２の方向に集光され、一方、カラーフィルター２３の
中心部で反射されて発散する光Ｂについては、第１の集
光レンズ２６によってリフレクター２２の方向に集光さ
れる。このことによって、ＲＧＢモザイクカラーフィル
ター２３で反射されるＣ・Ｍ・Ｙの色光のほととんどを
リフレクター２２へ戻すことができ、光の再利用の効率
を向上することができる。

【００７４】上述の図４および図６に示した投影装置で
は、ＲＧＢモザイクカラーフィルター２３により反射さ
れるＣ・Ｍ・Ｙの色光を単にリフレクター２２へ戻して
いたが、反射されるＣ・Ｍ・Ｙの色光のほととんどを、
直接あるいはリフレクター２２を介して光源２１の発光
部へ戻すことにより、反射されるＣ・Ｍ・Ｙの色光をよ
り効率良く再利用することができる。以下、この反射さ
れるＣ・Ｍ・Ｙの色光のほととんどを光源２１の発光部
へ戻すようにした投影装置について説明する。

【００７５】図８は、本発明の第６の実施例の投影装置
の概略を示す構成図、図９は、図８に示す投影装置の光
学的作用を説明するための光路図である。

【００７６】本実施例の投影装置は、リフレクター３２
が設けられた光源３１と、光源３１を出射し、あるいは
リフレクター３２を介して出射した光束の進行方向に順
次配置された２次光源像生成手段４０、再帰結像レンズ
４１、ＲＧＢモザイクカラーフィルター３７、液晶パネ
ル３８および投影レンズ３９とで構成されている。

【００７７】上記投影装置において、光源３１はその発
光部がリフレクター３２の光軸近傍になるよう配置され
ている。リフレクター３２は、回転放物面や回転楕円面
もしくは３次元曲面などでできている。ＲＧＢモザイク
カラーフィルター３７は、第１の実施例のものと同様の
カラーフィルターである。

【００７８】２次光源像生成手段４０は、リフレクター
３２に対して十分小さな複数のレンズ３４ａからなる第
１のレンズアレイ３４と、リフレクター３２に対して十
分小さな複数のレンズ３５ａからなる第２のレンズアレ
イ３５と、集光レンズ３６とで構成されており、これら
の各構成部は光源３１を出射し、あるいはリフレクター
３２を介して出射した光束の進行方向に順次配置されて
いる。

【００７９】上記第１のレンズアレイ３４および第２の
レンズアレイ３５をそれぞれ構成するレンズ３４ａおよ
び３５ａは、それぞれレンズ作用面が互いに外側を向く
ように対向して設けられ、かつ、それぞれのレンズの焦
点位置近傍に相手のレンズがくるように設定されてい
る。

【００８０】ここで、上述の如く構成された２次光源像
生成手段４０の光学的作用について説明し、その光学的
作用に基づく上記投影装置の他の構成部につて説明す
る。

【００８１】２次光源像生成手段４０では、図９に示す
ように第１のレンズアレイ３４に入射した光Ｌ１は、そ
の入射角度に応じて第２のレンズアレイ３５を構成する
レンズ３５ａ近傍に集光され（Ｌ２，Ｌ２′）、複数の
２次光源像を形成する。このとき、レンズ３４ａの中心
を透過した光ａは、３５ａにより屈折され、リフレクタ
ー２の中心軸を光軸とする光軸Ｏに対してほぼ平行な光
ｂになる。これにより第２のレンズアレイ３５を出射す
る光は、その光軸Ｏにほぼ平行な中心光線を入射光にも
つ光束群となる。この第２のレンズアレイ３５を出射し
た各光束は、集光レンズ３６によって一旦広げられて再
帰結像レンズ４１の入射瞳へ入射し、ＲＧＢモザイクカ
ラーフィルター３７の入射面の中心にそれぞれの光束の
中心が重なるように集光される。よって、本実施例で
は、ＲＧＢモザイクカラーフィルター３７および液晶パ
ネル３８は集光レンズ３６の集光位置近傍に配置される
のが望ましい。

【００８２】また、再帰結像レンズ４１は、ＲＧＢモザ
イクカラーフィルター３７で反射される光に関して、２
次光源像生成手段４０の第２のレンズアレイ３５上に形
成された２次光源像を再び第２のレンズアレイ３５上に
結像し３次光源像を生成する。この再帰結像レンズ４１
によって生成される３次光源像の位置と、２次光源像生
成手段４０の第２のレンズアレイ３５上に形成された２
次光源像の位置とは、光軸Ｏに関して対称な位置になっ
ている。

【００８３】以上のように構成される本実施例の投影装
置においては、再帰結像に寄与する光学要素は再帰結像
レンズ４１であるが、２次光源像生成手段４０の集光レ
ンズ３６を含めるとその系はほぼテレセントリックな結
像系となっている。

【００８４】次に、本実施例の投影装置の光学的な作用
について図９を参照して説明する。

【００８５】光源３１を出射した光束は、リフレクター
１０２を介して略平行な光束Ｌ１となり、２次光源像生
成手段４０に入射する。２次光源像生成手段１３０に入
射した光束Ｌ１は、その入射角度に応じてレンズ３５ａ
の近傍に一旦集光され複数の２次光源像を形成する。そ
の後、集光レンズ３６および再帰結像レンズ４１によっ
て、この集光レンズ３６の集点位置近傍に配置されたＲ
ＧＢモザイクカラーフィルター３７上にそれぞれの光束
の中心が重なるよう集光される。

【００８６】ＲＧＢモザイクカラーフィルター３７上に
集光された光束は、第１の実施例の投影装置の場合と同
様に、Ｒ・Ｇ・Ｂの色光がＲＧＢモザイクカラーフィル
ター３７を透過し、Ｃ・Ｍ・Ｙの色光がＲＧＢモザイク
カラーフィルター３７で反射される。ＲＧＢモザイクカ
ラーフィルター３７を透過したＲ・Ｇ・Ｂの色光は、液
晶パネル３８を照明し投影レンズ３９へ至る。一方、Ｒ
ＧＢモザイクカラーフィルター３７で反射したＣ・Ｍ・
Ｙの色光は、再び再帰結像レンズ４１へ入射する。

【００８７】再帰結像レンズ４１へ入射したＣ・Ｍ・Ｙ
の色光は、集光レンズ３６を介して第２のレンズアレイ
３５上に集光され、３次光源像（Ｌ３，Ｌ３’）を生成
する。この３次光源像（Ｌ３，Ｌ３’）の位置は、光軸
Ｏに関して第２のレンズアレイ３５上の２次光源像（Ｌ
３，Ｌ３’）と対称な位置となっている。

【００８８】上記のようにして第２のレンズアレイ３５
上に３次光源像を生成した光束は、第２のレンズアレイ
３５および第１のレンズアレイ３４を順次通過し、リフ
レクター３２を出射した光束の出射角度とほぼ同じ角度
でリフレクター３２に入射する。リフレクター３２に入
射した光束は、直接あるいはリフレクター３２を介して
光源３１の発光部に戻され、再び照明光としてリフレク
ター３２から出射される。このように、反射されるＣ・
Ｍ・Ｙの色光を光源３１の発光部に戻すことにより、反
射光をより効率良く再利用することができる。

【００８９】なお、本実施例の投影装置においては、Ｒ
ＧＢモザイクカラーフィルター３７と液晶パネル３８と
は別々の構造のものとなっているが、各カラーフィルタ
ーと液晶パネル３８の各画素とのずれをなくすため、Ｒ
ＧＢモザイクカラーフィルター３７と液晶パネル３８と
を一体構造にしたほうがより望ましい。

【００９０】また、本発明の投影装置の第１および第２
のレンズアレイの外形形状は、液晶パネルのパネル形状
とほぼ相似な形状であるほうが望ましく、例えば、液晶
パネルのパネル形状が矩形であれば、少なくとも第１の
レンズアレイの外形形状はパネル形状とほぼ相似な矩形
であるのが望ましい。図１０に、外形形状が矩形となっ
たレンズアレイを示す。

【００９１】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。

【００９２】請求項１に記載のものにおいては、リフレ
クターの外周部に洩れていたカラーフィルターからの反
射光についても照明光として再利用することができるの
で、従来にない明るい投影装置を提供できるという効果
がある。

【００９３】さらに、リフレクターをカラーフィルター
から離して配置することができるので、リフレクターの
熱による液晶パネルの加熱が防止され、装置の信頼性が
向上するという効果がある。

【００９４】請求項２および請求項３に記載のものにお
いては、カラーフィルターからの反射光は再帰光学系に
よって照明光として再利用されるので、光源の発光部の
電極部でカラーフィルターからの反射光が遮られるとい
うことがなくなり、上記液晶パネルが加熱されるのを防
止する効果に加えて、一層光利用率が向上するという効
果がある。

【００９５】請求項４に記載のものにおいては、上記請
求項２および請求項３に記載のものにおける各効果を有
する投影装置を実現できるという効果がある。

【００９６】請求項５および請求項６に記載のものにお
いては、カラーフィルターからの反射光を効率よくリフ
レクターに戻すことができるので、一層光利用率が向上
するという効果がある。

【００９７】請求項７に記載のものにおいては、光源の
発光部の電極部でカラーフィルターからの反射光が遮ら
れなくなるので、上記請求項５および請求項６に記載の
ものにおける投影装置の効果を一層向上するという効果
がある。

【００９８】請求項８に記載のものにおいては、上記請
求項７に記載のものにおける効果を有する投影装置を実
現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の投影装置の概略を示す
構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例の投影装置の概略を示す
構成図である。

【図３】本発明の第３の実施例の投影装置の概略を示す
構成図である。

【図４】本発明の第４の実施例の投影装置の概略を示す
構成図である。

【図５】図４に示す投影装置の光学的作用を説明するた
めの光路図である。

【図６】本発明の第５の実施例の投影装置の概略を示す
構成図である。

【図７】図６に示す投影装置の光学的動作を説明するた
めの光路図である。

【図８】本発明の第６の実施例の投影装置の概略を示す
構成図である。

【図９】図８に示す投影装置の光学的作用を説明するた
めの光路図である。

【図１０】図８に示す投影装置のレンズアレイの形状を
示す図である。

【図１１】従来の単板液晶プロジェクターの概略構成図
である。

【図１２】照明に使われない光を再び光源に戻して再利
用する照明系を有する従来の投影装置の概略構成図であ
る。

【図１３】図１２の投影装置において、楕円体リフレク
ター２０２とカラーフィルタ２０３とを離した状態を示
す図である。

【符号の説明】

１，２１，３１ 光源 ２，２２，３２ リフレクター ３，２３，３７ ＲＧＢモザイクカラーフィルター ４，２４，３８ 液晶パネル ５，２５，３９ 投影レンズ ６，７，８１ 再帰ミラー ８，８’，３６，８２ 集光レンズ ２６ 第１の集光レンズ ２７ 第２の集光レンズ ２８ 凸レンズ ３４ 第１のレンズアレイ ３５ 第２のレンズアレイ ３４ａ，３５ｂ レンズ ４０ ２次光源生成手段 ４１ 再帰結像レンズ ８０ 再帰光学系

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リフレクターが備えられた光源と、少な
   くとも１つのダイクロイックミラーで構成されるカラー
   フィルターと、所望する画像を表示する画像表示手段と
   を有し、前記光源を出射した光束を前記カラーフィルタ
   ーを介して前記画像表示手段に照明し画像を投影する投
   影装置において、 主光線通過部分が、該主光線と垂直な面にて切断された
   ドーナッツ状のミラーを具備し、前記ミラーは、反射面
   の法線が前記カラーフィルターの入射面内の中心を通る
   ように形成され、その内側縁端部は前記リフレクターの
   縁端部に接合されてリフレクターとともに再帰光学系を
   構成することを特徴とする投影装置。
2. 【請求項２】 リフレクターが備えられた光源と、集光
   レンズと、少なくとも１つのダイクロイックミラーで構
   成されるカラーフィルターと、所望する画像を表示する
   画像表示手段とを有し、前記光源を出射した光束を前記
   集光レンズおよびカラーフィルターを介して前記画像表
   示手段を照明し画像を投影する投影装置において、 前記リフレクターを、リフレクターの光軸が前記集光レ
   ンズの光軸に対して所定の角度をなすように配設し、 所定の曲率半径の凹面ミラーであって、前記集光レンズ
   の光軸に関して前記リフレクターの光軸と対称となる軸
   を光軸とする再帰光学系を有し、 前記再帰光学系は、前記カラーフィルターからの反射光
   を再び該カラーフィルターへ戻すことを特徴とする投影
   装置。
3. 【請求項３】 リフレクターが備えられた光源と、少な
   くとも１つのダイクロイックミラーで構成されるカラー
   フィルターと、所望する画像を表示する画像表示手段と
   を有し、前記光源を出射した光束を前記カラーフィルタ
   ーを介して前記画像表示手段に照明し画像を投影する投
   影装置において、 前記リフレクターを、リフレクターの光軸が前記カラー
   フィルターの中心からずれるように配設し、 前記リフレクターの光軸に平行な軸を光軸とし、該光軸
   が前記カラーフィルターの中心から前記リフレクターの
   光軸のずれ方向と反対の方向に所定量ずれ、前記リフレ
   クターの光軸を通る光線が前記カラーフィルターの入射
   面の中心に入射するように前記リフレクターから出射さ
   れる光束を集光する集光レンズと、 前記リフレクターから出射した後に前記カラーフィルタ
   ーの入射面の中心で反射して前記集光レンズより出射し
   た光を前記カラーフィルターへ戻す再帰光学系を有する
   ことを特徴とする投影装置。
4. 【請求項４】 請求項２および請求項３に記載の投影装
   置において、 再帰光学系は、凹面ミラーもしくは凹面ミラーと集光レ
   ンズで構成される光学系であることを特徴とする投影装
   置。
5. 【請求項５】 リフレクターが備えられた光源と、少な
   くとも１つのダイクロイックミラーで構成されるカラー
   フィルターと、所望する画像を表示する画像表示手段と
   を有し、前記光源を出射した光束を前記カラーフィルタ
   ーを介して前記画像表示手段に照明し画像を投影する投
   影装置において、 リフレクターの近傍に配設された正のパワーを有する第
   １の集光レンズと、前記カラーフィルター近傍に配設さ
   れた正のパワーを有する第２の集光レンズとで構成され
   た集光手段を有し、 前記集光手段は、前記カラーフィルターが前記第１の集
   光レンズの焦点位置近傍にくるように配置され、前記リ
   フレクターが前記第２の集光レンズの焦点位置近傍にく
   るように配置されて、前記光源から出射された光束を前
   記画像表示手段に対して集光するとともに、前記カラー
   フィルターで反射された光束を前記リフレクターに対し
   て集光することを特徴とする投影装置。
6. 【請求項６】 リフレクターが備えられた光源と、少な
   くとも１つのダイクロイックミラーで構成されるカラー
   フィルターと、所望する画像を表示する画像表示手段と
   を有し、前記光源を出射した光束を前記カラーフィルタ
   ーを介して前記画像表示手段に照明し画像を投影する投
   影装置において、 前記リフレクターと前記カラーフィルターとの間に設け
   られ、光源から射出された光束に対して複数の２次光源
   像を生成する２次光源像生成手段と、 前記２次光源像生成手段と前記カラーフィルターとの間
   に設けられ、前記光源から射出された光束を前記画像表
   示手段に対して集光するとともに、前記カラーフィルタ
   ーで反射された光束を２次光源像生成手段に対して集光
   する再帰結像手段とを有し、 前記再帰結像手段は、前記２次光源像生成手段で生成さ
   れた２次光源像と同じ大きさの３次光源像を、前記複数
   の２次光源像が生成される平面内の、リフレクターの中
   心軸に関して前記２次光源像の位置と対象となる位置に
   生成することを特徴とする投影装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の投影装置において、 ２次光源像生成手段は、複数のレンズからなる第１のレ
   ンズアレイと、該第１のレンズアレイの焦点位置近傍に
   設けられ、該第１のレンズアレイを構成する各レンズと
   対になる複数のレンズからなる第２のレンズアレイとを
   有することを特徴とする投影装置。