JP2002023105A - 照明光学系及びこれを用いたプロジェクタ - Google Patents
照明光学系及びこれを用いたプロジェクタInfo
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Abstract
おいて発生する照明効率の低下を抑制する。 【解決手段】 第2のレンズアレイ130Aの第2の小
レンズ132Aaの曲面位置に対する第3の小レンズ1
32Abの曲面位置は、照明領域LA上において偏光分
離膜142を透過した光が照射される第1の領域W1の
大きさと、照明領域LA上において偏光分離膜142お
よび反射膜144で反射された光が照射される第2の領
域W2の大きさとが等しくなるように調整されている。
Description
る非偏光な光を偏光方向がほぼ揃った1種類の直線偏光
光として射出する照明光学系に関するものである。ま
た、本発明は、この照明光学系を用いて明るい画像を表
示可能なプロジェクタに関するものである。
呼ばれる電気光学装置に照射された照明光を、表示させ
たい画像情報に応じて変調し、この変調光をスクリーン
上に投写して画像表示を実現している。この電気光学装
置としては、通常、液晶パネルを利用した液晶ライトバ
ルブが用いられている。
るいことが好ましく、このためには、プロジェクタ内に
組み込まれた照明光学系から射出された照明光の利用効
率が高いことが望ましい。しかしながら、プロジェクタ
に利用される液晶ライトバルブは、通常、1種類の直線
偏光光のみが利用されるため、非偏光な光を射出する照
明光学系の場合、液晶ライトバルブで利用されない偏光
方向の光が存在する。このため、照明光学系から射出さ
れた照明光の利用効率が悪くなる。従来より、液晶ライ
トバルブにおける照明光の利用効率を高めるために、光
源から射出された非偏光な光を1種類の直線偏光光に変
換する偏光変換光学系を用いた照明光学系が利用されて
いる。
的に示す概略構成図である。光の進行方向をz軸方向
(照明光学系の光軸SXと平行な方向)とし、光の進行
方向に向かって12時の方向をy軸方向(縦方向)と
し、3時の方向をx軸方向(横方向)とする。この照明
光学系は、光源1110と、第1のレンズアレイ112
0と、第2のレンズアレイ1130と、偏光変換光学系
1140と、重畳レンズ1150とが光軸SXに沿って
順に配列された構成を有している。第1のレンズアレイ
1120は、複数の小レンズ1122を有している。第
2のレンズアレイ1130は、第1のレンズアレイ11
20の複数の小レンズ122に対応するように複数の小
レンズ132を有している。
偏光分離膜1142と反射膜1144とがx軸方向に沿
って複数組配列されている。これらの偏光分離膜114
2および反射膜1144は、z軸方向に対して一定の傾
きを有している。各偏光分離膜1144の射出面側に
は、それぞれλ/2位相差板1148が設けられてい
る。
第1のレンズアレイ120の複数の小レンズ122によ
って複数の部分光線束に分割される。分割された複数の
部分光線束は、第1のレンズアレイ1120及び第2の
レンズアレイ1130の各小レンズ1122,1132
の集光作用によって、偏光変換光学系1140の偏光分
離膜1142の近傍にそれぞれ集光される。光源111
0の光軸LXは、第1のレンズアレイ120から射出さ
れる複数の部分光線束が偏光変換光学系1140の偏光
分離膜1142に効率よくに入射するように照明光学系
の光軸SXに対して−x方向にずれ量Dp(=Wp/
2)だけずれて配置されている。なお、Wpは偏光分離
膜1142と反射膜1144との間隔を示している。
うち、一方の直線偏光成分(例えば、p偏光光)は偏光
分離膜1142をほとんど透過し、他方の直線偏光成分
(例えば、s偏光光)は偏光分離膜1144でほとんど
反射される。偏光分離膜1142を反射した他方の直線
偏光成分は、反射膜1144で反射し、重畳レンズ11
50に入射する。一方、偏光分離膜1142を透過した
一方の直線偏光成分は、λ/2位相差板1148に入射
して他方の直線偏光成分と同じ偏光方向の直線偏光光に
変換されて、重畳レンズ1150に入射する。重畳レン
ズ1150に入射した複数の部分光線束は、それぞれ照
明領域LA上でほぼ重畳される。以上のように、従来の
照明光学系は、照明領域LAを、ほぼ1種類の直線偏光
光で照明することができる。
光学系の問題点を示す説明図である。図14(A)は偏
光分離膜1142を透過する光(以下、単に「透過光」
と呼ぶ場合もある。)の光路を示し、図14(B)は偏
光分離膜1142および反射膜1144で反射される光
(以下、単位「反射光」と呼ぶ場合もある。)の光路を示
している。なお、図14(A)および図14(B)は、
説明を容易にするため、偏光分離膜1142および反射
膜144での反射の光路を直線状の等価な光路に置き換
えるとともに、重畳レンズ1150による光の偏向を無
視して示している。
うに、従来の照明光学系では、偏光分離膜1142に入
射した光のうち、反射光の偏光分離膜1142から照明
領域LAまでの光路の長さは、透過光の光路の長さL2
に比べて偏光分離膜1142から反射膜1144までの
光路の長さWpだけ長くなる。このため、反射光の照明
する照明領域LA上の第2の領域W2の大きさが、透過
光の照明する第1の領域W1の大きさに比べて大きくな
り、反射光による照明効率が透過光による照明効率に比
べて低くなる。この結果、照明光学系の照明効率が低く
なっているという問題があった。
を解決するためになされたものであり、偏光変換光学系
を用いた従来の照明光学系において発生する照明効率の
低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の照
明光学系は、非偏光な光を射出する光源と、少なくとも
1組の互いに平行な偏光分離膜および反射膜が所定の方
向に沿って傾いて配置され、入射する非偏光な光を所定
の偏光方向を有する直線偏光光に変換する偏光変換光学
系と、前記光源と前記偏光分離膜との間の光路上に設け
られた少なくとも1つの第1のレンズを有する第1の光
学系と、前記第1のレンズから射出された第1の光のう
ち、前記偏光分離膜を透過した第2の光が入射する第2
のレンズと、前記偏光分離膜および前記反射膜で反射さ
れた第3の光が入射する第3のレンズとを有する第2の
光学系と、を備え、前記第2のレンズまたは前記第3の
レンズの光学特性は、所定の領域上において前記第2の
光が照射される第1の領域の大きさと、前記所定の領域
上において前記第3の光が照射される第2の領域の大き
さとが等しくなるように調整されていることを特徴とす
る。
おいて第2の光が照射される第1の領域の大きさと、所
定の領域上において第3の光が照射される第2の領域の
大きさとが等しくなるように調整されているので、偏光
変換光学系を用いた従来の照明光学系において発生して
いた照明効率の低下を抑制することができる。この結
果、照明効率の良い照明光学系を実現することができ
る。
ズの曲面位置は、前記第2のレンズの曲面位置に対して
ずれた位置に調整されていることが好ましい。
前記第2のレンズの曲面位置に対してずれた位置に調整
することにより、所定の領域上において第2の光が照射
される第1の領域の大きさと、所定の領域上において第
3の光が照射される第2の領域の大きさとが等しくなる
ように調整することができる。
レンズは同じ曲面形状を有していることが好ましい。
記第2のレンズの曲面位置に対してずれた位置に調整す
るだけで、容易に、所定の領域上において第2の光が照
射される第1の領域の大きさと、所定の領域上において
第3の光が照射される第2の領域の大きさとが等しくな
るように調整することができる。
記第3のレンズの曲面位置との差Diは、前記第1のレ
ンズの大きさをWiとし、前記第1の領域の大きさをW
とし、前記偏光分離膜と前記反射膜との間隔をWpとす
ると、 Di=(Wp・Wi)/(Wi+W) により決定することができる。
と前記第3のレンズの曲面位置との関係を簡単に決定す
ることができる。
射出する照明光学系と、前記照明光学系からの光を画像
情報に応じて変調する電気光学装置と、前記電気光学装
置で得られる変調光を投射する投射光学系と、を備え、
前記照明光学系は、非偏光な光を射出する光源と、少な
くとも1組の互いに平行な偏光分離膜および反射膜が所
定の方向に沿って傾いて配置され、入射する非偏光な光
を所定の偏光方向を有する直線偏光光に変換する偏光変
換光学系と、前記光源と前記偏光分離膜との間の光路上
に設けられた少なくとも1つの第1のレンズを有する第
1の光学系と、前記第1のレンズから射出された第1の
光のうち、前記偏光分離膜を透過した第2の光が入射す
る第2のレンズと、前記偏光分離膜および前記反射膜で
反射された第3の光が入射する第3のレンズとを有する
第2の光学系と、を備え、前記第2のレンズまたは前記
第3のレンズの光学特性は、前記電気光学装置上におい
て前記第2の光が照射される第1の領域の大きさと、前
記電気光学装置上において前記第3の光が照射される第
2の領域の大きさとが等しくなるように調整されている
ことを特徴とする。
光学系を適用しているので、従来の照明光学系を適用し
た場合に比べて、効率よく電気光学装置に光を照射する
ことができる。この結果、従来に比べて明るい画像を表
示することができる。
施例を説明する。尚、以下の実施例においては、特に断
りのない限り、光の進行方向をz軸方向(光軸と平行な
方向)とし、光の進行方向に向かって12時の方向をy
軸方向(縦方向)とし、3時の方向をx軸方向(横方
向)とする。
例としての照明光学系の要部を平面的に示す概略構成図
である。この照明光学系100Aは、光源110と、第
1のレンズアレイ120と、偏光変換光学系140と、
第2のレンズアレイ130Aと、重畳レンズ150とを
備えている。偏光変換光学系140と、第2のレンズア
レイ130Aと、重畳レンズ150は、その中心光軸が
照明光学系100Aのシステム光軸SXにほぼ一致する
ように配置されている。光源110の光源光軸LXは、
システム光軸SXから−x軸方向に所定のずれ量Dpだ
けほぼ平行にずれている。このずれ量Dpについては後
述する。
射光源としての光源ランプ112と、光源ランプ112
から射出された放射光を第1のレンズアレイ120の方
向に射出する凹面鏡114とを有している。光源ランプ
112としては、通常、メタルハライドランプや高圧水
銀灯などが用いられる。凹面鏡114としては、放物面
鏡や楕円面鏡を用いることが好ましい。放物面鏡を用い
れば、略平行な光を射出することができる。また、楕円
面鏡を用いれば集光光を射出することができる。なお、
本実施例では、凹面鏡114として放物面鏡を用いるこ
ととする。
を示す説明図である。図2(A)は平面図、図2(B)
は正面図、図2(C)は側面図を示している。第1のレ
ンズアレイ120は、略矩形形状の輪郭を有する平凸状
の第1の小レンズ122がM行N列のマトリクス状に配
列された構成を有している。なお、図2は、M=5,N
=4の例を示している。第1の小レンズ122を正面
(z軸方向)から見た外形形状は、照明光学系による照
明領域LAの実際に照明したい照明対象の形状とほぼ相
似形をなすように設定することが好ましい。たとえば、
後述するように、本実施例の照明光学系を液晶ライトバ
ルブを用いたプロジェクタに利用した場合、液晶ライト
バルブの画像形成領域のアスペクト比(横と縦の寸法の
比率)が4:3であるならば、第1の小レンズ122の
アスペクト比(Wix:Wiy)もほぼ4:3に設定さ
れる。これにより、第1の小レンズ122から射出され
た光線束によって照明される照明領域LA上の領域は、
第1の小レンズ122の形状と略相似な形状となる。
す斜視図である。この偏光変換光学系140は、偏光ビ
ームスプリッタアレイ141と、偏光ビームスプリッタ
アレイ141の光射出面の一部に選択的に配置されたλ
/2位相差板148(図中斜線で示す)とを備えてい
る。偏光ビームスプリッタアレイ141は、それぞれ断
面が平行四辺形の柱状の複数の透光性部材146が、順
次貼り合わされた形状を有している。透光性部材146
の界面には、偏光分離膜142と反射膜144とが交互
に形成されている。λ/2位相差板148は、偏光分離
膜142あるいは反射膜146の光の射出面のx方向の
写像部分に、選択的に貼り付けられる。この例では、偏
光分離膜142の光の射出面のx方向の写像部分にλ/
2位相差板148を貼り付けている。なお、この偏光ビ
ームスプリッタアレイ141は、偏光分離膜142と反
射膜144とが交互に配置されるように、これらの膜が
形成された複数枚の板ガラスを貼り合わせて、所定の角
度で斜めに切断することによって作製することができ
る。偏光分離膜142は誘電体多層膜で、また、反射膜
144は誘電体多層膜あるいはアルミニウム膜で形成す
ることができる。
束を1種類の直線偏光光(例えば、s偏光光やp偏光
光)に変換して射出する機能を有する。図4は、偏光変
換光学系140の機能を示す説明図である。偏光変換光
学系140の入射面に、s偏光成分とp偏光成分とを含
む非偏光光(ランダムな偏光方向を有する入射光)が入
射する。この入射光は、まず、偏光分離膜142によっ
てs偏光光とp偏光光に分離される。p偏光光は、偏光
分離膜142をそのまま透過する。偏光分離膜を透過し
たp偏光光の射出面には、λ/2位相差板148が配置
されており、このp偏光光がs偏光光に変換されて射出
する。一方、s偏光光は、偏光分離膜142によってほ
ぼ垂直に反射され、反射膜144によってさらに反射さ
れて、偏光分離膜142をそのまま通過したp偏光光と
ほぼ平行な状態で、x軸方向に距離Wpだけ平行移動さ
れて射出される。従って、偏光変換光学系140を通過
した光は、そのほとんどがs偏光光となって射出され
る。偏光変換光学系から射出される光をp偏光光とした
い場合には、λ/2位相差板148を、反射膜144に
よって反射されたs偏光光が射出する射出面に配置する
ようにすればよい。
よび1つの反射膜144を含み、さらに1つのλ/2位
相差板148で構成される1つのブロックを、1つの偏
光変換素子とみなすことができる。偏光ビームスプリッ
タアレイ141は、このような偏光変換素子149が、
x方向に複数列配列されたものである。この例では、4
列の偏光変換素子149で構成されている。
光学系140から射出する2つのs偏光光の中心(2つ
のs偏光光の中央)は、入射する非偏光な光(s偏光光
+p偏光光)の中心よりもx方向にずれている。このず
れ量は、偏光分離膜142と反射膜144の間隔Wp
(すなわち偏光分離膜142のx軸方向に沿った幅)の
半分にほぼ等しい。このため、図1に示すように、光源
110の光軸LXは、システム光軸SXから、Wp/2
にほぼ等しい距離Dpだけずれた位置に設定されてい
る。なお、間隔Wpは、第1の小レンズ122のx方向
の幅Wix(図2)の半分にほぼ等しく設定されてい
る。
する光は、偏光分離膜142を透過する光と反射する光
の2つに変換される。従って、第1のレンズアレイ12
0から射出された複数の部分光線束は、偏光変換光学系
140を通過することによってそれぞれ2つの部分光線
束に変換される。
観を示す説明図である。図5(A)は平面図、図5
(B)は正面図、図5(C)は側面図を示している。第
2のレンズアレイ130Aは、偏光分離膜142を透過
する複数の部分光線束のそれぞれに対応する複数の第2
の小レンズ132Aaと、偏光分離膜142および反射
膜144で反射される複数の部分光線束のそれぞれに対
応する複数の第3の小レンズ132Abとを備えてい
る。第2の小レンズ132Aaおよび第3の小レンズ1
32Abのy軸方向の幅は第1の小レンズ122のy軸
方向の幅Wiyに等しく、x軸方向の幅は第1の小レン
ズ122のx軸方向の幅Wixの半分に等しくなるよう
に設定されている。第2のレンズアレイ130Aは、図
1に示すように、第2の小レンズ132Aaおよび第3
の小レンズ132Abの曲面が偏光変換光学系140側
を向くように配置されている。第3の小レンズ132A
bの曲面位置は、後述する理由から、第2の小レンズ1
32Aaの曲面位置に比べて高さDiだけ高くなるよう
に形成されている。従って、図1に示すように、第3の
小レンズ132Abの曲面位置は第2の小レンズ132
Aaの曲面位置よりもが長さDiだけ偏光変換光学系1
40側にずれている。なお、第2の小レンズ132Aa
と第3の小レンズ132Abの曲面形状は同じである。
曲面形状は、レンズの屈折率や焦点距離に依存して決定
される。
ンズ132Aaおよび第3の小レンズ132Abに入射
する部分光線束によって、第1の小レンズ122内で形
成された像重畳レンズ150を介して照明領域LA上で
結像される。
偏光分離膜142を透過した複数の部分光線束は、第2
のレンズアレイ130Aの対応する第2の小レンズ13
2Aaを介して重畳レンズ150に入射する。また、偏
光分離膜142および反射膜144で反射された複数の
部分光線束は、第2のレンズアレイ130Aの対応する
第3の小レンズ132Abを介して重畳レンズ150に
入射する。重畳レンズ150に入射した複数の部分光線
束は、照明領域LA上でほぼ重畳される。以上のように
して、本実施例の照明光学系100Aは、照明領域LA
上をほぼ1種類の直線偏光光で照明することができる。
40の射出面側に図5に示したような第2のレンズアレ
イ130Aが設けられている点に特徴を有している。す
なわち、第3の小レンズ132Abの曲面位置が第2の
小レンズ132Aaの曲面位置に比べて偏光変換光学系
140側に長さDiだけずれて配置されている点が特徴
的である。
能を示す説図である。図6(A)は偏光分離膜142を
透過する光(以下、単に「透過光」と呼ぶ場合もあ
る。)の光路を示し、図6(B)および図6(C)は、
偏光分離膜1142および反射膜1144で反射される
光(以下、単に「反射光」と呼ぶ場合もある。)の光路を
示している。ただし、図6(B)は、図5に示した第3
の小レンズ132Abの曲面位置が第2の小レンズ13
2Aaの曲面位置と同じ高さにある第3の小レンズ13
2Ab’が配列されていると仮定した場合を示してい
る。なお、図6は、説明を容易にするため、偏光分離膜
1142および反射膜144での反射の光路を直線状の
等価な光路に置き換えるとともに、重畳レンズ150に
よる光の偏向を無視して示している。
に、第3の小レンズ132Abの曲面位置が、第2の小
レンズ132Aaの曲面位置と同じ高さ、すなわちDi
=0である場合には、図14を用いて説明した従来の照
明光学系と同様に、反射光の光路の長さは、透過光の光
路の長さに比べて、偏光分離膜142から反射膜144
までの光路の長さWp(Wpは偏光分離膜142と反射
膜144の間隔)にほぼ等しい長さだけ長くなる。この
ため、反射光の照明する照明領域LA上の第2の領域W
2’の大きさが透過光の照明する第1の領域W1の大き
さに比べて大きくなることがわかる。
レンズ132Abの曲面位置を変化させると、第3の小
レンズ132Abに入射する反射光の幅を変化させるこ
とができるので、結果として反射光が照明する照明領域
LA上の領域W2の大きさを変化させることができる。
具体的には、第3の小レンズ132Abの曲面位置を、
図6(b)の位置よりも偏光変換光学系140側にずら
すことにより、反射光の照明する照明領域LA上の第2
の領域W2の大きさを小さくすることができる(図
7)。この結果、第1の領域W1の大きさと第2の領域
W2の大きさがほぼ等しくなるように調整することが可
能である。
レンズ132Aaの曲面位置と第3の小レンズ132A
bの曲面位置との差(ずれ量)Diは、以下のようにし
て求めることが可能である。
何学的な関係から下式(1)ないし(3)の関係式が求
められる。
2の小レンズ132Aaとの間の光路長、T2は第2の
小レンズ132Aaと照明領域LAとの間の光路長、R
1は第1の小レンズ122と第3の小レンズ132Ab
との間の光路長、R2は第3の小レンズ132Abと照
明領域LAとの間の光路長を示している。また、Wiは
第1の小レンズ122の大きさを示し、Wは照明領域L
A上の第1の領域W1の大きさを示している。Wpは偏
光分離膜142と反射膜144の間隔を示しており、偏
光変換光学系140における透過光と反射光の光路長の
差にほぼ等しい。
式から下式(4)のように求められる。
レイ130の第2の小レンズ132Aaの曲面位置と第
3の小レンズ132Abの曲面位置とのずれ量を簡単に
求めることができる。なお、このずれ量Diは、通常、
0<Di<Wiの範囲で設定される。ただし、Di>W
iの範囲で設定することも可能である。
0Aと、重畳レンズ150とが離間して配置されている
が、これらを隣接して配置するようにしてもよい。ま
た、光学接着剤を用いて貼り合わせるようにしてもよ
い。また、偏光変換光学系140も、図1では、第2の
レンズアレイ130と離間して配置されているが、同様
に、第2のレンズアレイ130に隣接させたり、貼り合
わせるようにしてもよい。
面的に示す概略構成図である。この照明光学系100B
は、第2のレンズアレイ130Aを第2のレンズアレイ
130Bに置き換えた例を示している。第2のレンズア
レイ130Bは、第2の小レンズ132Baおよび第3
の小レンズ132Bbの曲面が、重畳レンズ150側を
向くように配置されている場合を示している。ただし、
この場合には、第2の小レンズ132Baの曲面位置が
第3の小レンズ132Bbの曲面位置に比べて高さDi
だけ高くなるように形成されていることが好ましい。な
お、偏光変換光学系140と第2のレンズアレイ130
Bとは離間して配置されているが、互いに隣接させた
り、貼り合わせるようにしてもよい。
を平面的に示す概略構成図である。この照明光学系10
0Cは、第2のレンズアレイ130Aを第2のレンズア
レイ130Cに置き換えた例を示している。第2のレン
ズアレイ130Cは、第2の小レンズ132Caの曲面
が重畳レンズ150側を向き、第3の小レンズ132C
bが偏光変換光学系140側を向くように配置されてい
る場合を示している。
に、以下のように変形することが可能である。
を平面的に示す概略構成図である。この照明光学系10
0Dは、照明光学系100Aの第2のレンズアレイ13
0Aと重畳レンズ150を、第2のレンズアレイ130
Dに置き換えた例を示している。第2のレンズアレイ1
30Bは、第2のレンズアレイ130Aの第2の小レン
ズ132Aaおよび第3の132Abのそれぞれが、重
畳レンズ150の機能を併せ持つように、各小レンズの
位置に応じた偏心量を有する偏心レンズで構成されてい
る。
Bの変形例を平面的に示す概略構成図である。この照明
光学系100Eは、照明光学系100Bの第2のレンズ
アレイ130Bと重畳レンズ150を、第2のレンズア
レイ130Eに置き換えた例を示している。第2のレン
ズアレイ130Eは、第2のレンズアレイ130Bの第
2の小レンズ132Baおよび第3の132Bbのそれ
ぞれが、重畳レンズ150の機能を併せ持つように、各
小レンズの位置に応じた偏心量を有する偏心レンズで構
成されている。
Cの変形例を平面的に示す概略構成図である。この照明
光学系100Fは、照明光学系100Cの第2のレンズ
アレイ130Cと重畳レンズ150を、第2のレンズア
レイ130Fに置き換えた例を示している。第2のレン
ズアレイ130Fは、第2のレンズアレイ130Cの第
2の小レンズ132Caおよび第3の132Cbのそれ
ぞれが、重畳レンズ150の機能を併せ持つように、各
小レンズの位置に応じた偏心量を有する偏心レンズで構
成されている。
第2の小レンズの曲面位置に対して第3の小レンズの曲
面位置を偏光変換光学系140側にずらすことができる
ので、偏光分離膜142を透過する光の照明する領域の
大きさと偏光分離膜142および反射膜144で反射さ
れる光の照明する領域の大きさとがほぼ等しくなるよう
に調整することができる。これにより、従来の照明光学
系において発生していた照明光学系の照明効率の低下を
抑制することができる。また、照明光学系100Dない
し100Fにおいては、重畳レンズ150を省略するこ
とができるので照明光学系の簡略化、低コスト化を図る
ことができる。
されたシステム光軸SXに沿って、各光学要素が配置さ
れた構成を有しているが、これに限定されるものではな
く、各光学要素の間のいずれかの位置に反射板を配置し
て、光の光路を偏向する構成としてもよい。
ズアレイおよび第2のレンズアレイが、それぞれ本発明
の第1の光学系および第2の光学系に相当する。また、
第1の小レンズないし第3の小レンズが、それぞれ本発
明の第1のレンズないし第3のレンズに相当する。
明光学系を適用したプロジェクタを示す説明図である。
このプロジェクタ1000は、照明光学系100Eと、
色光分離光学系200と、リレー光学系220と、3枚
の透過型の液晶ライトバルブ(液晶パネル)300R,
300G,300Bと、クロスダイクロイックプリズム
520と、投射光学系540とを備えている。
偏光方向の揃えられた直線偏光光(上述の例では、s偏
光光)の照明光を射出する。照明光学系100Eから射
出された光は、色光分離光学系200において赤
(R),緑(G)、青(B)の3色の色光に分離され
る。分離された各色光は、照明領域LAに相当する液晶
ライトバルブ300R,300G,300Bに照射さ
れ、それぞれの色光に対応する色信号(画像情報)に応
じて変調される。液晶ライトバルブ300,300G,
300Bにおいて変調された3色の変調光線束は、クロ
スダイクロイックプリズム520で合成され、投射光学
系540によってスクリーンSC上に投射される。これ
により、スクリーンSC上にカラー画像が表示されるこ
とになる。なお、図12に示すようなプロジェクタの各
部の構成および機能については、例えば、本願出願人に
よって開示された特開平10−32594号公報に詳述
されているので、本明細書において詳細な説明は省略す
る。
光学系において発生していた照明光学系の照明効率の低
下を抑制した照明光学系100Eを適用しているので、
より明るい画像を表示させることができる。
学系として、上述した他の実施例や変形例を用いても同
様の効果を得ることができる。
G,300Bが、本発明における電気光学装置に相当す
る。
限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様において実施することが可能である。
レンズアレイの第2の小レンズの曲面位置に対して第3
の小レンズの曲面位置をずらすことにより、照明効率の
低下を抑制した場合を例に説明しているが、これに限定
されるものではない。第2の小レンズと第3の小レンズ
の曲面形状を、第2の小レンズと第3の小レンズとで変
化させることにより、照明効率の低下を抑制することも
可能である。また、曲面形状および曲面位置を変化させ
ることにより、照明効率の低下を抑制することも可能で
ある。すなわち、偏光分離膜を透過する光による照明領
域の大きさと、偏光分離膜および反射膜で反射される光
による照明領域の大きさとが等しくなるように、第2の
小レンズまたは第3の小レンズの光学特性が調整されて
いるようにすればよい。なお、本発明における光学特性
には、屈折率や曲面形状等のいわゆる光学特性だけでな
く、レンズの曲面位置も含まれている。
の偏光分離膜と反射膜とを有する偏光変換光学系を備え
る場合を例に説明しているが、1組の偏光分離膜と反射
膜とを有する偏光変換光学系を備える構成としてもよ
い。
置として透過型の液晶ライトバルブを適用したプロジェ
クタを例に示しているが、これに限定されるものではな
い。反射型の液晶ライトバルブを適用するプロジェクタ
であってもよく、特定の直線偏光光を照明光として利用
する全てのタイプの電気光学装置を適用するプロジェク
タであればよい。
系をプロジェクタに適用した場合を説明しているが、こ
れに限定されるものではない。本発明の照明光学系は、
種々の装置における照明光学系として利用可能である。
平面的に示す概略構成図である。
である。
る。
る。
図である。
図である。
略構成図である。
す概略構成図である。
す概略構成図である。
平面的に示す概略構成図である。
平面的に示す概略構成図である。
を示す説明図である。
構成図である。
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 照明光を射出する照明光学系であって、 非偏光な光を射出する光源と、 少なくとも1組の互いに平行な偏光分離膜および反射膜
が所定の方向に沿って傾いて配置され、入射する非偏光
な光を所定の偏光方向を有する直線偏光光に変換する偏
光変換光学系と、 前記光源と前記偏光分離膜との間の光路上に設けられた
少なくとも1つの第1のレンズを有する第1の光学系
と、 前記第1のレンズから射出された第1の光のうち、前記
偏光分離膜を透過した第2の光が入射する第2のレンズ
と、前記偏光分離膜および前記反射膜で反射された第3
の光が入射する第3のレンズとを有する第2の光学系
と、を備え、 前記第2のレンズまたは前記第3のレンズの光学特性
は、所定の領域上において前記第2の光が照射される第
1の領域の大きさと、前記所定の領域上において前記第
3の光が照射される第2の領域の大きさとが等しくなる
ように調整されていることを特徴とする、照明光学系。 - 【請求項2】 請求項1記載の照明光学系であって、 前記第3のレンズの曲面位置は、前記第2のレンズの曲
面位置に対してずれた位置に調整されている、 照明光学系。 - 【請求項3】 請求項2記載の照明光学系であって、 前記第2のレンズおよび前記第3のレンズは同じ曲面形
状を有する、照明光学系。 - 【請求項4】 請求項2または請求項3記載の照明光学
系であって、 前記第2のレンズの曲面位置と前記第3のレンズの曲面
位置との差Diは、前記第1のレンズの大きさをWiと
し、前記第1の領域の大きさをWとし、前記偏光分離膜
と前記反射膜との間隔をWpとすると、 Di=(Wp・Wi)/(Wi+W) により決定される、照明光学系。 - 【請求項5】 画像を投射するプロジェクタであって、 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系からの光を画像情報に応じて変調する電
気光学装置と、 前記電気光学装置で得られる変調光を投射する投射光学
系と、を備え、 前記照明光学系は、 非偏光な光を射出する光源と、 少なくとも1組の互いに平行な偏光分離膜および反射膜
が所定の方向に沿って傾いて配置され、入射する非偏光
な光を所定の偏光方向を有する直線偏光光に変換する偏
光変換光学系と、 前記光源と前記偏光分離膜との間の光路上に設けられた
少なくとも1つの第1のレンズを有する第1の光学系
と、 前記第1のレンズから射出された第1の光のうち、前記
偏光分離膜を透過した第2の光が入射する第2のレンズ
と、前記偏光分離膜および前記反射膜で反射された第3
の光が入射する第3のレンズとを有する第2の光学系
と、を備え、 前記第2のレンズまたは前記第3のレンズの光学特性
は、前記電気光学装置上において前記第2の光が照射さ
れる第1の領域の大きさと、前記電気光学装置上におい
て前記第3の光が照射される第2の領域の大きさとが等
しくなるように調整されていることを特徴とする、 プロジェクタ。
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