JP2000330195A - 照明装置及び液晶プロジェクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光利用の高効率化を図りつつ、光源から被投
射体までの空間的距離の短い状態で、投射レンズの口径
を小さくでき、より小型化を図れる照明装置及び液晶プ
ロジェクタを提供する。 【解決手段】 光源装置における反射鏡を回転楕円面鏡
４とし、その第１焦点Ｆ１付近に発光源３を配設し液晶
パネル１付近に第２焦点Ｆ２を設定することで、発光源
３が発する光の利用効率を高め得る上に、第２焦点Ｆ２
へ向けて集光されることで絞り込まれる光束中にいわゆ
るインテグレータ光学系のレンズアレイ７を配設させる
ことで、特に別個の集光レンズ等を用いることなく液晶
パネル１を照射するための仮想光源をなす２次光源像８
の広がりを極力小さくすることができ、発光源３から液
晶パネル１までの空間的距離の短い状態で、投射レンズ
の口径を小さくするために有効な構成となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶パネルなどの
矩形状の被投射体を照明するのに適した照明装置及びこ
の照明装置を用いた液晶プロジェクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶パネルのような矩形状の被投射体を
均一に照明するための照明光学系としては、従来より、
２組のレンズアレイを組合せたインテグレータ光学系が
例えば特開平３−１１１８０６号公報により知られてい
る。

【０００３】同公報等に示されるインテグレータ光学系
は、放物面反射器、楕円面反射器、双曲面反射器等の反
射器を備えた光源からの光束を、第１のレンズアレイを
構成している複数の矩形状の集光レンズにより分割して
２次光源像を形成し、これらの２次光源像を第１のレン
ズアレイの複数の矩形状の集光レンズに対応させた複数
の集光レンズを備えた第２のレンズアレイを介して同一
の被投射体上に重畳結像させるようにしたものである。
このようなインテグレータ光学系によれば、光源光の利
用効率が向上するとともに、被投射体面上の光の強度分
布をほぼ一様にすることができるとされている。特に、
第１，２のレンズアレイにおける各集光レンズの形状を
矩形状の被投射体のアスペクト比率に対応させて、例え
ば、４：３なる比率の矩形状に形成することにより光の
利用効率及び強度分布の均一化を図ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
インテグレータ光学系を用いた従来例による場合、被投
射体上での強度分布の均一化を図る点では効果的である
が、光利用の高効率化や投射レンズ口径の小型化の点で
はまだ十分とはいえず、改善の余地がある。即ち、光源
から被投射体までの空間的距離を十分長くとれば投射レ
ンズ口径を小さくすることは可能であるが、それでは、
照明装置全体ないしは液晶プロジェクタの小型化を図る
ことはできない。

【０００５】そこで、本発明は、光利用の高効率化を図
りつつ、光源から被投射体までの空間的距離の短い状態
で、投射レンズの口径を小さくすることができ、より小
型化を図れる照明装置及び液晶プロジェクタを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の照
明装置は、発光源と、第１焦点付近に前記発光源が配設
され矩形状の被投射体付近に第２焦点が設定された回転
楕円面鏡と、前記第１，２焦点の中間点と前記第２焦点
との間に配設されて、前記被投射体の形状と略相似形を
なす矩形状に形成された複数のレンズ要素が２次元状に
配列されて前記発光源から出射される光から複数の２次
光源像を分割形成し各々前記被投射体上に重畳させて投
射するレンズアレイと、を備える。

【０００７】従って、光源装置における反射鏡を回転楕
円面鏡とし、その第１焦点付近に発光源を配設し被投射
体付近に第２焦点を設定することで、発光源が発する光
の利用効率を高め得る上に、第２焦点へ向けて集光され
ることで絞り込まれる光束中にいわゆるインテグレータ
光学系のレンズアレイを配設させることで、特に別個の
集光レンズ等を用いることなく被投射体を照射するため
の仮想光源をなす２次光源像の広がりを極力小さくする
ことができ、発光源から被投射体までの空間的距離の短
い状態で、投射レンズの口径を小さくするために有効な
構成となる。なお、本発明においては、特に光源装置に
おける発光源を点光源と見倣せる場合には２次光源像自
体も点光源と見倣せるため、インテグレータ光学系に第
２のレンズアレイを要することなく、実現し得る。

【０００８】請求項２記載の発明の照明装置は、発光源
と、第１焦点付近に前記発光源が配設され矩形状の被投
射体付近に第２焦点が設定された回転楕円面鏡と、前記
第１，２焦点の中間点と前記第２焦点との間に配設され
て、前記被投射体の形状と略相似形をなす矩形状に形成
された複数の第１のレンズ要素が２次元状に配列された
第１のレンズアレイと、前記第１のレンズ要素による焦
点位置に配設されて、前記第１のレンズ要素に各々対応
する複数の第２のレンズ要素が２次元状に配列されて各
々の第２のレンズ要素を透過する光束を前記被投射体上
に重畳させて投射する第２のレンズアレイと、を備え
る。

【０００９】従って、光源装置における反射鏡を回転楕
円面鏡とし、その第１焦点付近に発光源を配設し被投射
体付近に第２焦点を設定することで、発光源が発する光
の利用効率を高め得る上に、第２焦点へ向けて集光され
ることで絞り込まれる光束中にいわゆるインテグレータ
光学系のレンズアレイを配設させることで、特に別個の
集光レンズ等を用いることなく被投射体を照射するため
の仮想光源をなす２次光源像の広がりを極力小さくする
ことができ、発光源から被投射体までの空間的距離の短
い状態で、投射レンズの口径を小さくするために有効な
構成となる。

【００１０】請求項３記載の発明の照明装置は、発光源
と、第１焦点付近に前記発光源が配設され矩形状の被投
射体付近に第２焦点が設定された回転楕円面鏡と、前記
第１，２焦点の中間点と前記第２焦点との間に配設され
て、前記被投射体の形状と略相似形をなす矩形状に形成
された複数の第１のレンズ要素が２次元状に配列された
第１のレンズアレイと、前記第１のレンズ要素による焦
点位置に配設されて、前記第１のレンズ要素に各々対応
する複数の第２のレンズ要素が２次元状に配列された第
２のレンズアレイと、この第２のレンズアレイを透過し
た光に対して発散作用を示し、前記第１，２のレンズ要
素を透過する光束を前記被投射体上に重畳させて投射す
る第２のレンズと、を備える。

【００１１】従って、光源装置における反射鏡を回転楕
円面鏡とし、その第１焦点付近に発光源を配設し被投射
体付近に第２焦点を設定することで、発光源が発する光
の利用効率を高め得る上に、第２焦点へ向けて集光され
ることで絞り込まれる光束中にいわゆるインテグレータ
光学系の第１のレンズアレイを配設させることで、特に
別個の集光レンズ等を用いることなく被投射体を照射す
るための仮想光源をなす２次光源像の広がりを極力小さ
くすることができ、発光源から被投射体までの空間的距
離の短い状態で、投射レンズの口径を小さくするために
有効な構成となる。特に、凹レンズのような発散作用を
示す第２のレンズを用いているので、被投射体を照射す
るための仮想光源をなす２次光源像の広がりをより一層
小さくすることができ、投射レンズの口径を小さくする
ためにさらに有効な構成となる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項３記載の照
明装置における前記第２のレンズは前記回転楕円面鏡が
前記第２焦点に向けて集光する主光束を略平行光束化さ
せる作用を示し、前記第２のレンズの出射側に、偏光方
向がランダムな各光束につき、Ｐ偏光成分又はＳ偏光成
分の何れか一方のみの偏光成分に揃えて出射させる偏光
変換要素を備える。

【００１３】従って、被投射体として偏光光を変調する
タイプの液晶パネルのようにＰ偏光成分又はＳ偏光成分
のみの１種類の偏光光しか利用できない場合に、偏光方
向がランダムな光束を発する発光源では、その光源光の
約半分は利用されないことになってしまい、光源光の利
用効率の悪いものとなるが、偏光変換要素を備えて何れ
か一方のみの偏光成分に揃えて出射させるので、光源光
の利用効率を高め得る。この際、第２のレンズにより略
平行光束化された光束を偏光変換要素に入射させて偏光
方向を揃えるので、偏光変換の効率もよい。

【００１４】ここに、偏光変換要素としては、偏光ビー
ムスプリッタと反射プリズムと１／２波長板との組合せ
構成等でよく、例えば第２のレンズ要素対応のピッチに
よる複数組のアレイ状組合せ構成等が用いられる。

【００１５】請求項５記載の発明の液晶プロジェクタ
は、情報表示システムにより投射すべき像が形成される
少なくとも１つの液晶パネルと、この液晶パネルを被投
射体として照明する請求項１ないし４の何れか一に記載
の照明装置と、前記液晶パネルの像をスクリーン上に投
射する投射レンズ系と、を備える。

【００１６】従って、請求項１ないし４の何れか一に記
載の照明装置を利用して液晶パネルを照明するので、全
体的に光の利用効率の高い照明の下に液晶パネルを照明
して、口径の小さめな投射レンズ系によりスクリーン上
に投射させることができ、液晶プロジェクタ全体の小型
化を図ることができる。

【００１７】ここに、液晶パネルとしては、反射型液晶
パネルであっても透過型液晶パネルであってもよい。ま
た、カラー表示の場合であれば、通常、３原色、ＲＧＢ
（レッド、グリーン、ブルー）の３つの液晶パネルが，
例えば、ダイクロイックプリズム又はミラーのような分
光素子等とともに用いられる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項１記載の
発明に相当するもので、図１にその照明装置Ａ１の概要
を示す。

【００１９】この照明装置Ａ１は、縦横のアスペクト比
率が４：３なる矩形状の液晶パネル１を被投射体とする
もので、その前面には各液晶素子に対して光を集光させ
るためのコンデンサレンズ２が付設されている。このよ
うな液晶パネル１に対して、本実施の形態の照明装置Ａ
１は、点光源状の発光源３と、この発光源３が内蔵配設
される反射鏡用の回転楕円面鏡４と、インテグレータ光
学系５とにより構成されている。

【００２０】回転楕円面鏡４は、第１焦点Ｆ１と第２焦
点Ｆ２とを有し、第１焦点Ｆ１側の半分より少し短い長
さで開口形成されたもので、第１焦点Ｆ１付近に配設さ
せた発光源３からの光を第２焦点Ｆ２側に向けて集光さ
せる集光作用を示す。ここに、この第２焦点Ｆ２は液晶
パネル１付近に設定されている。また、インテグレータ
光学系５は、本実施の形態では、液晶パネル１の形状
（アスペクト比率が４：３なる矩形状）と略相似形をな
す４：３の比率の矩形状に形成された複数のレンズ要素
６が２次元状に配列されたレンズアレイ７により形成さ
れている。即ち、いわゆるインテグレータ光学系の第１
のレンズアレイ側に相当し、レンズアレイ７は発光源３
から出射され回転楕円面鏡４で反射される光から各レン
ズ要素６毎に２次光源像８を分割形成することになる。
よって、９が仮想光源面となる。ここに、レンズアレイ
７は第１，２焦点Ｆ１，Ｆ２の中間点と第２焦点Ｆ２と
の間（本実施の形態では、第１，２焦点Ｆ１，Ｆ２の中
間点付近の第２焦点Ｆ２寄りの位置）に配設されてい
る。

【００２１】このような構成により、発光源３から出射
され回転楕円面鏡４で効率よく反射された光はレンズア
レイ７に入射し、その各レンズ要素６により２次光源像
８が分割形成される。ここに、各レンズ要素６により形
成される２次光源像８の光軸を回転楕円面鏡４により液
晶パネル１の中心に向けることにより、４：３の比率で
矩形状をなす個々のレンズ要素６を通った光束を各々液
晶パネル１上で重畳させる形で照明する。この場合、レ
ンズアレイ７が回転楕円面鏡４により光束が絞り込まれ
る位置に配設されており、液晶パネル１を照射するため
の仮想光源をなす２次光源像８の広がりを別個の集光レ
ンズ等を用いることなく、小さくすることができ、投射
レンズ（図示せず）の口径を小さくするために有効な構
成となる。

【００２２】本発明の第二の実施の形態を図２に基づい
て説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分
は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の各実
施の形態でも順次同様とする）。本実施の形態は、請求
項２記載の発明に相当する。

【００２３】本実施の形態の照明装置Ａ２では、インテ
グレータ光学系１０が、第１のレンズアレイ７とその第
１のレンズ要素６の各焦点位置（仮想光源面９）近傍に
配置させた第２のレンズアレイ１１とより構成されてい
る。この第２のレンズアレイ１１は第１のレンズアレイ
７よりもサイズ的に小型ではあるが、各第１のレンズ要
素６に対応する同数かつ相似形(従って、４：３なる比
率の矩形状)の第２のレンズ要素１２が２次元状に配列
されている。

【００２４】このような構成において、第１のレンズ要
素６及び対応する第２のレンズ要素１２を通った光束が
各々液晶パネル１上に重畳される形で照射される。ここ
に、原理的には図１に示したような構成だけ（第１のレ
ンズアレイ７のみ）でよいが、現実には、発光源３は点
光源ではなく、或る程度の体積を持っているため、個々
の２次光源像８も点光源ではなく体積を持つものとなる
が、この位置に個々に第２のレンズ要素１２を有する第
２のレンズアレイ１１を配設させることで収束性を高め
て液晶パネル１に向けて投影させることにより、良好な
る照明状態が得られる。

【００２５】本実施の形態による場合も、液晶パネル１
を照射するための仮想光源をなす２次光源像８の広がり
を小さくすることができ、投射レンズ（図示せず）の口
径を小さくするために有効な構成となる。

【００２６】本発明の第三の実施の形態を図３及び図４
に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項３及び４
記載の発明に相当する。本実施の形態の照明装置Ａ３で
は、インテグレータ光学系１３が、第１のレンズアレイ
７とその焦点位置（仮想光源面９）近傍に配置させた第
２のレンズアレイ１１と発散作用を示す第２のレンズと
しての凹レンズ１４と偏光変換要素１５と集光レンズ１
６とより構成されている。ここに、本実施の形態の第２
のレンズアレイ１１は、周辺のレンズ収差を補正し得る
ように段違いに形成されている。

【００２７】また、凹レンズ１４は回転楕円面鏡４によ
り第２焦点Ｆ２に向けて集光される主光束を略平行光束
化させる作用も持つ。この凹レンズ１４の直後位置に配
設された偏光変換要素１５は、凹レンズ１４により平行
化された偏光方向がランダムな各光束（Ｐ＋Ｓ）につ
き、Ｐ偏光成分又はＳ偏光成分の何れか一方のみの偏光
成分に揃えて出射させるためのものである。集光レンズ
１６は、偏光変換要素１５によりＳ偏光成分に偏光成分
の揃えられた各２次光源像８に対応する光束に対して集
光作用を示し、これらの光束の各光軸が液晶パネル１の
中心に向かうように焦点距離が設定されている。ここ
に、偏光変換要素１５は、図４に示すように、偏光ビー
ムスプリッタ１７と反射プリズム１８と１／２波長板１
９とを各レンズ要素６，１２単位で設けてアレイ状に配
設させたもので、Ｐ偏光成分は偏光ビームスプリッタ１
７を透過させて１／２波長板２０で９０度回転させてＳ
偏光成分に変換し、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ
１７、反射プリズム１８でそのまま反射させて出射させ
ることで全ての光をＳ偏光成分に揃えるものである。

【００２８】発光源３から発せられる偏光方向がランダ
ムな光束に関して偏光変換要素１５によりＳ偏光成分の
みに揃えて出射させるものであるが、この偏光変換処理
において偏光ビームスプリッタ１７に入射させる光は平
行光束の方がその変換効率のよいものとなる。この点、
本実施の形態では、凹レンズ１４により平行光束化した
後で偏光変換要素１５により偏光変換処理を行わせてい
るので、変換効率がよい上に、第１のレンズアレイ７か
らの光束を絞った位置でもあるので偏光変換要素１５を
小型化させることもできる。

【００２９】本実施の形態による場合も、液晶パネル１
を照射するための仮想光源をなす２次光源像８の広がり
を小さくすることができ、投射レンズ（図示せず）の口
径を小さくするために有効な構成となる。特に、第２の
レンズアレイ１１の直後に発散作用を示す凹レンズ１４
を用いているため、第１のレンズアレイ７により形成さ
れる２次光源像８の広がりをより小さくすることができ
（小さく絞り込むことができ）、投射レンズ（図示せ
ず）の口径を小さくするためにより有効な構成となる。

【００３０】ところで、本実施の形態を実施する場合、
図５に示すように、集光レンズ１６を偏光変換要素１５
等と別個に配設させてもよい。図５に示す例では、後述
する液晶プロジェクタ中に示される偏光ビームスプリッ
タ２３、分光集光素子２４が併せて図示されている。

【００３１】本発明の第四の実施の形態を図６及び図７
に基づいて説明する。本実施の形態は、請求項５記載の
発明に相当し、図６にその液晶プロジェクタの構成例、
図７に光軸を直線状に伸ばした集光系・投射系の模式図
を示す。この液晶プロジェクタは、例えば図５に示した
ような照明装置Ａ３を用いた例であり（ただし、第１，
２のレンズアレイ７，１１間に全反射ミラー２０が介在
されている）、全反射プリズム２１、連絡プリズム２
２、偏光ビームスプリッタ２３、分光集光素子２４、３
枚の反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ、各反射型液晶
パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ毎のコンデンサレンズ２５を備
えている。なお、照明装置Ａ３において、２６はランプ
ハウス、２７は冷却用ファンである。

【００３２】偏光ビームスプリッタ２３は、照明装置Ａ
３から照射されるＳ偏光成分の光を分光集光素子２４側
に向けて９０度反射させるものである。分光集光素子２
４は、本実施の形態では、ダイクロイックプリズム２８
が用いられている。このダイクロイックプリズム２８
は、赤色Ｒ以上の長波長の光のみを反射させる特性を持
つレッド層２９ｒと青色Ｂ以下の短波長の光のみを反射
させる特性を持つブルー層２９ｂとを備えた一対のプリ
ズム２９が上下対称位置に配置され、一対の通常のプリ
ズム３０が左右対称位置に配置された状態で、これらの
４つのプリズム２９，３０が接合されて構成された立方
体状の光学素子である。従って、１つの分光集光素子２
４として見た場合、ダイクロイックプリズム２８には、
偏光ビームスプリッタ２３の反射面と平行なレッド層２
９ｒとこのレッド層２９ｒに直交するブルー層２９ｂと
が形成されている。レッド層２９ｒやブルー層２９ｂは
非金属の多層膜として形成されている。

【００３３】３枚の反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ
は、ダイクロイックプリズム２８のレッド層２９ｒ及び
ブルー層２９ｂに対応させて配置されている。即ち、レ
ッド層２９ｒで反射される赤色Ｒ以上の長波長の反射方
向には反射型液晶パネル１Ｒが配置され、ブルー層２９
ｂで反射される青色Ｂ以下の短波長の反射方向には反射
型液晶パネル１Ｂが配置され、レッド層２９ｒ及びブル
ー層２９ｂの透過方向には反射型液晶パネル１Ｇが配置
されている。これらの反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１
Ｂは特に図示しないが情報表示システムにより投射すべ
き各色毎の画像が各液晶素子のオン・オフ制御により形
成されるものである。

【００３４】さらに、偏光ビームスプリッタ２３とスク
リーン３１との間の光軸上には投射レンズ３２を備えた
投射レンズ系３３が設けられている。ここに、図７に示
すように、仮想光源面１１（偏光変換要素１５の位置）
から各反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂまでの光路長
と、各反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから投射レン
ズ３２までの光路長は全て等しく設定されている。

【００３５】このような構成において、照明装置Ａ３か
らのＳ偏光成分のみに揃えられた光束は、全反射プリズ
ム２１、偏光ビームスプリッタ２３で反射されて分光集
光素子２４に入射する。ここで、その波長に応じて赤色
Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに分光されて、各々対応する反射型
液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂに入射する。ここで、各反
射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂは情報表示システムに
より液晶プロジェクタに入力された画像信号に応じてオ
ン・オフし、オフ時にはＳ偏光成分をＳ偏光成分のまま
反射し、オン時にはＳ偏光成分をＰ偏光成分に変換して
反射する。そして、これらのＳ偏光成分又はＰ偏光成分
からなる各反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂからの反
射光は、ダイクロイックプリズム２８において各々集合
合成されて偏光ビームスプリッタ２３に再帰する。この
際、各反射型液晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにおいてオン
している液晶素子対応部分から反射されたＰ偏光成分の
みが偏光ビームスプリッタ２３を透過するため、この透
過光が投射レンズ系３３によりスクリーン３１上に拡大
投影される。これにより、液晶プロジェクタに入力され
た画像信号に応じた画像がスクリーン３１にカラー画像
として映し出される。

【００３６】ここに、本実施の形態では、前述したよう
な照明装置Ａ３を用いているので、光束の利用効率が高
いため、良好なる投影像を得ることができる。また、液
晶パネル１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを照射するための仮想光源を
なす２次光源像８の広がりを小さくすることができ、投
射レンズ３２の口径を小さくするために有効な構成とな
る。

【００３７】なお、本実施の形態では、図５に例示した
照明装置Ａ３を用いた例で示したが、これに限らず、前
述した何れの形態の照明装置であってもよい。

【００３８】さらには、図８に示すように、透過型液晶
パネル１Ｒ′，１Ｇ′，１Ｂ′を用いるタイプの液晶プ
ロジェクタにも同様に適用し得る。図８の場合、照明装
置Ａ３からの偏光方向の揃えられた光束は、青色用の分
光ミラー４１で反射され、かつ、全反射ミラー４２によ
り反射された青色Ｂ以下の波長光が透過型液晶パネル１
Ｂ′に導かれ、青色用の分光ミラー４１を透過し緑色用
の分光ミラー４３で反射された青色Ｂより大きく緑色Ｇ
以下の波長光が透過型液晶パネル１Ｇ′に導かれ、緑色
用の分光ミラー４３を透過しリレーレンズ４４、全反射
ミラー４５、リレーレンズ４６、全反射ミラー４７によ
り光路長を補正されつつ反射された赤色Ｒ以上の波長光
が透過型液晶パネル１Ｒ′に導かれるように設定されて
いる。また、本実施の形態では、各透過型液晶パネル１
Ｒ′，１Ｇ′，１Ｂ′に対してコンデンサレンズ２５に
代えてマイクロレンズアレイ４８が用いられ、分光集光
素子２４に代えて光合成プリズム４９が用いられてい
る。マイクロレンズアレイ４８は液晶パネルにおける各
液晶素子毎に光の利用効率を高めるために液晶素子単位
でマトリクス状に形成されたものである。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の発明の照明装置によれ
ば、光源装置における反射鏡を回転楕円面鏡とし、その
第１焦点付近に発光源を配設し被投射体付近に第２焦点
を設定することで、発光源が発する光の利用効率を高め
得る上に、第２焦点へ向けて集光されることで絞り込ま
れる光束中にいわゆるインテグレータ光学系のレンズア
レイを配設させることで、特に別個の集光レンズ等を用
いることなく被投射体を照射するための仮想光源をなす
２次光源像の広がりを極力小さくすることができ、発光
源から被投射体までの空間的距離の短い状態で、投射レ
ンズの口径を小さくするために有効な構成となる。

【００４０】請求項２記載の発明の照明装置によれば、
光源装置における反射鏡を回転楕円面鏡とし、その第１
焦点付近に発光源を配設し被投射体付近に第２焦点を設
定することで、発光源が発する光の利用効率を高め得る
上に、第２焦点へ向けて集光されることで絞り込まれる
光束中にいわゆるインテグレータ光学系のレンズアレイ
を配設させることで、特に別個の集光レンズ等を用いる
ことなく被投射体を照射するための仮想光源をなす２次
光源像の広がりを極力小さくすることができ、発光源か
ら被投射体までの空間的距離の短い状態で、投射レンズ
の口径を小さくするために有効な構成となる。

【００４１】請求項３記載の発明の照明装置によれば、
光源装置における反射鏡を回転楕円面鏡とし、その第１
焦点付近に発光源を配設し被投射体付近に第２焦点を設
定することで、発光源が発する光の利用効率を高め得る
上に、第２焦点へ向けて集光されることで絞り込まれる
光束中にいわゆるインテグレータ光学系の第１のレンズ
アレイを配設させることで、特に別個の集光レンズ等を
用いることなく被投射体を照射するための仮想光源をな
す２次光源像の広がりを極力小さくすることができ、発
光源から被投射体までの空間的距離の短い状態で、投射
レンズの口径を小さくするために有効な構成となる。特
に、凹レンズのような発散作用を示す第２のレンズを用
いているので、被投射体を照射するための仮想光源をな
す２次光源像の広がりをより一層小さくすることがで
き、投射レンズの口径を小さくするためにさらに有効な
構成となる。

【００４２】請求項４記載の発明によれば、変換要素を
備えて何れか一方のみの偏光成分に揃えて出射させるの
で、光源光の利用効率を高めることができ、この際、第
２のレンズにより略平行光束化された光束を偏光変換要
素に入射させて偏光方向を揃えるので、偏光変換の効率
も向上させることができる。

【００４３】請求項５記載の発明の液晶プロジェクタに
よれば、項１ないし４の何れか一に記載の照明装置を利
用して液晶パネルを照明するので、全体的に光の利用効
率の高い照明の下に液晶パネルを照明して、口径の小さ
めな投射レンズ系によりスクリーン上に投射させること
ができ、液晶プロジェクタ全体の小型化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の照明装置を示す光
学系構成図である。

【図２】本発明の第二の実施の形態の照明装置を示す光
学系構成図である。

【図３】本発明の第三の実施の形態の照明装置を示す光
学系構成図である。

【図４】その偏光変換要素を拡大して示す構成図であ
る。

【図５】具体的な変形例の照明装置を示す光学系構成図
である。

【図６】本発明の第五の実施の形態の液晶プロジェクタ
を示す光学系構成図である。

【図７】その光軸を直線状に伸ばして示す集光系・投射
系の模式図である。

【図８】その変形例を示す光学系構成図である。

【符号の説明】

１ 被投射体、液晶パネル ３ 発光源 ４ 回転楕円面鏡 ６ レンズ要素、第１のレンズ要素 ７ レンズアレイ、第１のレンズアレイ ８ ２次光源像 １１ 第２のレンズアレイ １２ 第２のレンズ要素 １４ 第２のレンズ １５ 偏光変換要素 ３３ 投射レンズ系 Ａ１，Ａ２，Ａ３ 照明装置 Ｆ１ 第１焦点 Ｆ２ 第２焦点

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光源と、 第１焦点付近に前記発光源が配設され矩形状の被投射体
   付近に第２焦点が設定された回転楕円面鏡と、 前記第１，２焦点の中間点と前記第２焦点との間に配設
   されて、前記被投射体の形状と略相似形をなす矩形状に
   形成された複数のレンズ要素が２次元状に配列されて前
   記発光源から出射される光から複数の２次光源像を分割
   形成し各々前記被投射体上に重畳させて投射するレンズ
   アレイと、を備える照明装置。
2. 【請求項２】 発光源と、 第１焦点付近に前記発光源が配設され矩形状の被投射体
   付近に第２焦点が設定された回転楕円面鏡と、 前記第１，２焦点の中間点と前記第２焦点との間に配設
   されて、前記被投射体の形状と略相似形をなす矩形状に
   形成された複数の第１のレンズ要素が２次元状に配列さ
   れた第１のレンズアレイと、 前記第１のレンズ要素による焦点位置に配設されて、前
   記第１のレンズ要素に各々対応する複数の第２のレンズ
   要素が２次元状に配列されて各々の第２のレンズ要素を
   透過する光束を前記被投射体上に重畳させて投射する第
   ２のレンズアレイと、を備える照明装置。
3. 【請求項３】 発光源と、 第１焦点付近に前記発光源が配設され矩形状の被投射体
   付近に第２焦点が設定された回転楕円面鏡と、 前記第１，２焦点の中間点と前記第２焦点との間に配設
   されて、前記被投射体の形状と略相似形をなす矩形状に
   形成された複数の第１のレンズ要素が２次元状に配列さ
   れた第１のレンズアレイと、 前記第１のレンズ要素による焦点位置に配設されて、前
   記第１のレンズ要素に各々対応する複数の第２のレンズ
   要素が２次元状に配列された第２のレンズアレイと、 この第２のレンズアレイを透過した光に対して発散作用
   を示し、前記第１，２のレンズ要素を透過する光束を前
   記被投射体上に重畳させて投射する第２のレンズと、を
   備える照明装置。
4. 【請求項４】 前記第２のレンズは前記回転楕円面鏡が
   前記第２焦点に向けて集光する主光束を略平行光束化さ
   せる作用を示し、 前記第２のレンズの出射側に、偏光方向がランダムな各
   光束につき、Ｐ偏光成分又はＳ偏光成分の何れか一方の
   みの偏光成分に揃えて出射させる偏光変換要素を備える
   請求項３記載の照明装置。
5. 【請求項５】 情報表示システムにより投射すべき像が
   形成される少なくとも１つの液晶パネルと、 この液晶パネルを被投射体として照明する請求項１ない
   し４の何れか一に記載の照明装置と、 前記液晶パネルの像をスクリーン上に投射する投射レン
   ズ系と、を備える液晶プロジェクタ。