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JP2010066368A - Illumination device, and projection-type display device using the same - Google Patents

Illumination device, and projection-type display device using the same Download PDF

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JP2010066368A
JP2010066368A JP2008230770A JP2008230770A JP2010066368A JP 2010066368 A JP2010066368 A JP 2010066368A JP 2008230770 A JP2008230770 A JP 2008230770A JP 2008230770 A JP2008230770 A JP 2008230770A JP 2010066368 A JP2010066368 A JP 2010066368A
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JP
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light
lamp
mirrors
optical axis
concave mirrors
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Application number
JP2008230770A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Wada
充弘 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】従来、複数のランプの放射光を合成して照明装置を構成する場合に、合成損失を抑制して、光出力の大きい照明装置を提供する。
【解決手段】ランプ11、12と、凹面鏡13、14と、平面ミラー15、16を備え、凹面鏡13、14は共通の光軸上に対向して配置し、平面ミラー15、16の反射面15a、16aは、接辺18が凹面鏡13、14の光軸17と略一致するように配置する。凹面鏡13の反射面13aで反射された光軸17に対して平面ミラー15側の光と、凹面鏡14の反射面14aで反射された光軸17に対して平面ミラー15と反対側の光が重なり、凹面鏡13の反射面13aで反射された光軸17に対して平面ミラー15と反対側の光と、凹面鏡14の反射面14aで反射された光軸17に対して平面ミラー15側の光が重なる。平面ミラー15、16は、入射光を反射面15a、16aで反射して、略同一の方向の合成光として出射する。
【選択図】図1
Conventionally, when a lighting device is configured by combining the radiated light of a plurality of lamps, a lighting device having a large light output is provided by suppressing a combination loss.
Lamps 11 and 12, concave mirrors 13 and 14, and plane mirrors 15 and 16 are provided. The concave mirrors 13 and 14 are arranged to face each other on a common optical axis, and reflecting surfaces 15a of the plane mirrors 15 and 16 are provided. 16a are arranged so that the contact side 18 substantially coincides with the optical axis 17 of the concave mirrors 13,14. The light on the plane mirror 15 side with respect to the optical axis 17 reflected by the reflection surface 13a of the concave mirror 13 and the light on the opposite side of the plane mirror 15 with respect to the optical axis 17 reflected by the reflection surface 14a of the concave mirror 14 overlap. The light on the side opposite to the plane mirror 15 with respect to the optical axis 17 reflected by the reflecting surface 13a of the concave mirror 13 and the light on the side of the plane mirror 15 with respect to the optical axis 17 reflected by the reflecting surface 14a of the concave mirror 14 Overlap. The plane mirrors 15 and 16 reflect incident light on the reflecting surfaces 15a and 16a and emit the combined light in substantially the same direction.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、例えば画像形成手段を照明するために用いる照明装置と、画像形成手段上に形成される光学像を、投写レンズによりスクリーン上に投写することのできる投写型表示装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination device used for illuminating an image forming unit, for example, and a projection display device capable of projecting an optical image formed on the image forming unit onto a screen by a projection lens.

従来、大画面映像を表示する方法の1つとして、映像信号に応じた光学像を形成する小型の画像形成手段をランプなどの光源からの光で照明し、その光学像を投写レンズにより拡大投写する、プロジェクタ等の投写型表示装置が知られており、画像形成手段として、空間変調素子である液晶パネルや、DMD(デジタルミラーデバイス)等を用いた投写型表示装置が実用化されている。   Conventionally, as one of the methods for displaying a large screen image, a small image forming means for forming an optical image corresponding to a video signal is illuminated with light from a light source such as a lamp, and the optical image is enlarged and projected by a projection lens. A projection display device such as a projector is known, and a projection display device using a liquid crystal panel as a spatial modulation element, a DMD (digital mirror device), or the like as an image forming unit has been put into practical use.

このような投写型表示装置では、投写画像の高輝度化に対する要望が高く、高輝度化の1つの方法として、複数の光源を用いて照明光を合成するようにした投写型表示装置が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In such a projection display device, there is a high demand for increasing the brightness of a projected image, and as one method for increasing the brightness, a projection display device in which illumination light is synthesized using a plurality of light sources is disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).

図4は、そのような投写型表示装置の概略構成図を示すものであり、投写型表示装置は、光源である放電ランプ71、72、楕円面鏡73、74、UV−IRカットミラー75、76、平面ミラー77、78、反射プリズム79、集光レンズ80、第1レンズアレイ81、第2レンズアレイ82、ビーム合成レンズ83、フィールドレンズ84、液晶パネル85、及び、投写レンズ86から構成される。   FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of such a projection display device. The projection display device includes discharge lamps 71 and 72, ellipsoidal mirrors 73 and 74, UV-IR cut mirrors 75, which are light sources. 76, plane mirrors 77 and 78, a reflecting prism 79, a condensing lens 80, a first lens array 81, a second lens array 82, a beam combining lens 83, a field lens 84, a liquid crystal panel 85, and a projection lens 86. The

放電ランプ71、72は、メタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ等が用いられる。   As the discharge lamps 71 and 72, a metal halide lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a xenon lamp or the like is used.

上記のように構成された投写型表示装置において、放電ランプ71、72から放射される光は、それぞれに対応して配置された楕円面鏡73、74により反射され、第2焦点方向に集光し、UV−IRカットフィルタ75、76で紫外光、赤外光成分を除去した後、平面ミラー77、78で光路が折り曲げられる。   In the projection display device configured as described above, the light emitted from the discharge lamps 71 and 72 is reflected by the ellipsoidal mirrors 73 and 74 arranged corresponding to each, and is condensed in the second focal direction. Then, after the ultraviolet light and infrared light components are removed by the UV-IR cut filters 75 and 76, the optical path is bent by the plane mirrors 77 and 78.

楕円面鏡73、74の第2焦点近傍には反射プリズム79を配置する。これにより、反射プリズム79の反射面79a、79b近傍には、放電ランプ71、72の放射光の集光スポットがそれぞれ形成される。   A reflecting prism 79 is disposed near the second focal point of the ellipsoidal mirrors 73 and 74. Thereby, condensing spots of the emitted light of the discharge lamps 71 and 72 are formed in the vicinity of the reflecting surfaces 79a and 79b of the reflecting prism 79, respectively.

反射プリズム79の反射面79a、79bは、表面にアルミニウム膜または誘電体多層膜が蒸着されており、可視光を効率良く反射する。   The reflecting surfaces 79a and 79b of the reflecting prism 79 have an aluminum film or a dielectric multilayer film deposited on their surfaces, and reflect visible light efficiently.

反射プリズム79で反射される光は発散光であり、集光レンズ80に入射する。集光レンズ80は、例えば、非球面の両凸レンズを用い、入射光を略平行光に変換する。   The light reflected by the reflecting prism 79 is divergent light and enters the condenser lens 80. The condenser lens 80 uses, for example, an aspherical biconvex lens, and converts incident light into substantially parallel light.

集光レンズ80からの平行光束は、複数の矩形レンズで構成した第1レンズアレイ81に入射し、多数の微小光束に分割される。多数の微小光束は、それぞれ複数の矩形レンズで構成した第2レンズアレイ82の対応するレンズ上に収束する。   The parallel light flux from the condenser lens 80 is incident on the first lens array 81 composed of a plurality of rectangular lenses, and is divided into a large number of minute light fluxes. A large number of minute light beams converge on the corresponding lenses of the second lens array 82 each formed of a plurality of rectangular lenses.

第2レンズアレイ82上には、放電ランプ71、72の多数の像が形成される。第2レンズアレイ82は、例えば第1レンズアレイ81と同一の形状とすれば良い。   A large number of images of the discharge lamps 71 and 72 are formed on the second lens array 82. For example, the second lens array 82 may have the same shape as the first lens array 81.

第2レンズアレイ82の各矩形レンズは、対応する第1レンズアレイ81の矩形レンズ面に入射した微小光束を拡大し、空間変調素子である液晶パネル85を照明する。   Each rectangular lens of the second lens array 82 expands a minute light beam incident on the rectangular lens surface of the corresponding first lens array 81 and illuminates the liquid crystal panel 85 that is a spatial modulation element.

ビーム合成レンズ83は、第2レンズアレイ82の各矩形レンズから出射した光を液晶パネル85上で重ね合わせるために用いられる。   The beam combining lens 83 is used to superimpose the light emitted from each rectangular lens of the second lens array 82 on the liquid crystal panel 85.

このように、第1レンズアレイ81の入射光束を多数の微小光束に分割し、それらを拡大して液晶パネル85上で重ね合わせるので、液晶パネル85上を均一に照明することができる。   In this way, the incident light flux of the first lens array 81 is divided into a large number of minute light fluxes, which are enlarged and superimposed on the liquid crystal panel 85, so that the liquid crystal panel 85 can be illuminated uniformly.

フィールドレンズ84は、液晶パネル85上を照明する光を投写レンズ86の瞳面に集光するためのものである。投写レンズ85は、液晶パネル85上に形成される光学像をスクリーン(図示せず)上に投写する。   The field lens 84 is for condensing the light that illuminates the liquid crystal panel 85 on the pupil plane of the projection lens 86. The projection lens 85 projects an optical image formed on the liquid crystal panel 85 on a screen (not shown).

上記構成によれば、液晶パネルを複数のランプで照明するため、明るい投写型表示装置が構成できる。
特開2000−3612号公報
According to the above configuration, since the liquid crystal panel is illuminated with a plurality of lamps, a bright projection display device can be configured.
JP 2000-3612 A

上記特許文献1のような従来の構成では、反射プリズムを用いて複数のランプの放射光を合成していた。しかしながら、このような合成方法では、各ランプの光軸を同軸上に合成することができない。   In the conventional configuration such as the above-mentioned Patent Document 1, the radiated light of a plurality of lamps is synthesized using a reflecting prism. However, with such a combining method, the optical axes of the lamps cannot be combined on the same axis.

具体的に、図4において、放電ランプ71、72の放射光のそれぞれの集光スポットは反射プリズム79の反射面79a、79b上で物理的に近接させることが難しいため、合成後の光軸87と放電ランプ71、72の光軸71a、72aは、同軸上に合成することが不可能である。その結果、合成後の光学系において光損失が大きくなるという課題があった。   Specifically, in FIG. 4, since the respective condensed spots of the emitted light from the discharge lamps 71 and 72 are difficult to physically approach on the reflecting surfaces 79 a and 79 b of the reflecting prism 79, the combined optical axis 87. The optical axes 71a and 72a of the discharge lamps 71 and 72 cannot be combined on the same axis. As a result, there has been a problem that optical loss increases in the optical system after synthesis.

2つのランプの放射光を合成する場合、合成損失が全くなければ合成後の光出力は2倍になる。しかし、一般的には、上記理由により、合成後の光出力は1.5倍〜1.6倍程度である。   When combining the emitted light of the two lamps, the combined light output is doubled if there is no combination loss. However, generally, the light output after synthesis is about 1.5 to 1.6 times for the above reasons.

また、上記構成では、2つのランプのうち、一個のランプが不点灯となった場合には、液晶パネルの光軸と液晶パネルを照明するランプの光軸がずれるため、色むら、明るさむらが発生する。   Further, in the above configuration, when one of the two lamps is not lit, the optical axis of the liquid crystal panel and the optical axis of the lamp that illuminates the liquid crystal panel are shifted, resulting in uneven color and uneven brightness. Will occur.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、複数のランプを用いる場合に、合成損失を抑制して、光出力の大きい照明装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an illuminating device having a large light output while suppressing a composite loss when a plurality of lamps are used.

また、この照明装置を用いて明るい投写画像を表示することのできる投写型表示装置を提供することを目的とする。   It is another object of the present invention to provide a projection display device that can display a bright projection image using the illumination device.

上記問題を解決するため、本発明の照明装置は、第1および第2のランプと、前記第1および第2のランプのそれぞれに対応して設けられた第1および第2の凹面鏡と、前記第1および第2の凹面鏡の間に設けられた反射手段とを備え、前記第1および第2の凹面鏡は共通の光軸上に対向して配置され、対応する前記ランプの放射光を反射し、前記光軸に沿って略平行に進行する光として出射せしめ、前記反射手段は、前記第1および第2の凹面鏡のそれぞれに対応して設けられた第1および第2の反射面を有し、前記第1および第2の反射面はそれぞれの1辺が略直角の交角を有して接するとともに、その接辺は前記第1および第2の凹鏡の光軸と略一致するように配置され、前記第1および第2の反射面で反射された光が略同一の方向に反射されることを特徴とするものである。   In order to solve the above problem, an illumination device of the present invention includes first and second lamps, first and second concave mirrors provided corresponding to each of the first and second lamps, Reflecting means provided between the first and second concave mirrors, and the first and second concave mirrors are arranged opposite to each other on a common optical axis and reflect the radiated light of the corresponding lamp. The light is emitted as light traveling substantially in parallel along the optical axis, and the reflecting means has first and second reflecting surfaces provided corresponding to the first and second concave mirrors, respectively. The first and second reflecting surfaces are arranged so that one side of each of the first and second reflecting surfaces is in contact with a substantially right angle, and the side of the first and second reflecting surfaces substantially coincides with the optical axis of the first and second concave mirrors. The light reflected by the first and second reflecting surfaces is in substantially the same direction. It is characterized in that the Isa.

この場合、第1および第2の反射面の接辺と、第1および第2の凹鏡の光軸上の中点とが略一致するように配置したものであれば好ましい。   In this case, it is preferable if the tangent sides of the first and second reflecting surfaces are arranged so that the midpoints on the optical axes of the first and second concave mirrors substantially coincide.

また、第1および第2の凹面鏡は、放物面鏡であれば好ましい。   The first and second concave mirrors are preferably parabolic mirrors.

第1および第2の凹面鏡は、その反射面が非球面形状であれば好ましい。   It is preferable that the first and second concave mirrors have an aspherical reflecting surface.

また、ランプは超高圧水銀ランプであり、前記ランプを構成する発光管の外表面形状が非球面形状であれば好ましい。   Further, the lamp is an ultra-high pressure mercury lamp, and it is preferable that the outer surface shape of the arc tube constituting the lamp is an aspherical shape.

また、ランプは超高圧水銀ランプであり、前記ランプを構成する発光管の外表面上に反射防止膜を蒸着したものであれば好ましい。   The lamp is an ultra-high pressure mercury lamp, and it is preferable if an antireflection film is vapor-deposited on the outer surface of the arc tube constituting the lamp.

更に、本発明の他の照明装置は、前記照明装置を複数備え、前記複数の照明装置の出射光を略同一方向に進行する光となるように合成する光合成手段をさらに備えることを特徴とするものである。   Furthermore, another illumination device of the present invention includes a plurality of the illumination devices, and further includes light combining means for combining the emitted lights of the plurality of illumination devices so as to be light traveling in substantially the same direction. Is.

また、本発明の投写型表示装置は、前記照明装置と、前記照明装置の出射光を集光して照明光を形成する集光手段と、前記照明光が入射して映像信号に応じた入射光の変調を行う空間光変調素子と、前記空間光変調素子で変調された光をスクリーン上に投写する投写レンズを備えることを特徴とするものである。   Further, the projection display device of the present invention includes the illumination device, condensing means for condensing the emitted light of the illumination device to form illumination light, and incident the illumination light according to a video signal. A spatial light modulation element that modulates light and a projection lens that projects light modulated by the spatial light modulation element onto a screen are provided.

集光手段は、複数のレンズからなる2枚のレンズアレイ板を有したものであれば好ましい。   The condensing means is preferable if it has two lens array plates composed of a plurality of lenses.

以上のように本発明は、複数のランプを用いても、各ランプの光軸を共軸となるように合成することができるので、合成に伴う光損失がなくなり、光利用効率が高く光出力の大きい照明装置が構成できる。   As described above, according to the present invention, even if a plurality of lamps are used, the optical axes of the lamps can be combined so that the optical axes are coaxial. Can be constructed.

また、本発明は、画像形成手段である空間光変調素子を比較的強い光で照明し、投写画像の輝度を高めることができるとともに、万一、一個のランプが不点灯となった場合でも、色むら、明るさむらの少ない投写型表示装置を実現することができる。   In addition, the present invention can illuminate the spatial light modulation element that is an image forming means with relatively strong light to increase the brightness of the projected image, and even if one lamp is not lit, A projection display device with little color unevenness and brightness unevenness can be realized.

以下、本発明の照明装置及び本発明の照明装置を投写型表示装置に応用した場合の具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, specific embodiments in which the illumination device of the present invention and the illumination device of the present invention are applied to a projection display device will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は、本発明にかかる照明装置の第1の実施の形態を示す略構成図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a lighting device according to the present invention.

図1において、11、12はランプ、13、14は凹面鏡、15、16は反射手段としての平面ミラーである。   In FIG. 1, 11 and 12 are lamps, 13 and 14 are concave mirrors, and 15 and 16 are plane mirrors as reflecting means.

ランプ11、12は、超高圧水銀ランプである。超高圧水銀ランプは、極めて輝度が高く、集光性に優れているので、効率よく集光することができる。   The lamps 11 and 12 are ultra high pressure mercury lamps. An ultra-high pressure mercury lamp has extremely high brightness and excellent light collecting properties, and therefore can collect light efficiently.

凹面鏡13、14は、放物面鏡であり、ランプの光源中心からの放射光を略平行光として反射する。凹面鏡13、14の反射面13a、14aには、例えば、可視光を効率よく反射し、赤外光を透過する誘電体多層膜が形成されており、ランプ11、12から放射される光のうち、可視光成分を効率よく所望の方向に反射する。   The concave mirrors 13 and 14 are parabolic mirrors, and reflect radiated light from the center of the light source of the lamp as substantially parallel light. On the reflecting surfaces 13a and 14a of the concave mirrors 13 and 14, for example, a dielectric multilayer film that efficiently reflects visible light and transmits infrared light is formed. Of the light emitted from the lamps 11 and 12, The visible light component is efficiently reflected in a desired direction.

ランプ11、12は、それぞれの光源中心11a、12aが、凹面鏡13、14の焦点位置と略一致するように配置されている。   The lamps 11 and 12 are arranged so that the respective light source centers 11 a and 12 a substantially coincide with the focal positions of the concave mirrors 13 and 14.

これにより、凹面鏡13、14の反射面13a、14aに入射した光は、光軸17に沿って略平行に進行する光として反射される。   As a result, the light incident on the reflecting surfaces 13 a and 14 a of the concave mirrors 13 and 14 is reflected as light traveling substantially in parallel along the optical axis 17.

ここで、本実施形態のポイントについて説明する。本実施形態では、ランプ11、12の光源中心11a、12aと凹面鏡13、14は、それぞれ共通の光軸17上に対向して配置される。   Here, the points of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the light source centers 11a and 12a of the lamps 11 and 12 and the concave mirrors 13 and 14 are disposed on the common optical axis 17 so as to face each other.

同時に、凹面鏡13、14のそれぞれに対応して平面ミラー15、16が設けられ、平面ミラー15、16の反射面15a、16aは、それぞれの1辺が略直角の交角を有して接しており、その接辺18が、光軸17と略一致するように配置される。   At the same time, plane mirrors 15 and 16 are provided corresponding to the concave mirrors 13 and 14, respectively, and the reflecting surfaces 15a and 16a of the plane mirrors 15 and 16 are in contact with each other at an angle of intersection of approximately right angles. The tangent side 18 is arranged so as to substantially coincide with the optical axis 17.

平面ミラー15、16の反射面15a、16aにも凹面鏡13、14の反射面13a、14aと同様に誘電体多層膜が形成されている。   Similarly to the reflecting surfaces 13a and 14a of the concave mirrors 13 and 14, dielectric multilayer films are formed on the reflecting surfaces 15a and 16a of the flat mirrors 15 and 16, respectively.

上記のように構成された本実施の形態の照明装置による作用は以下の通りである。   The effect | action by the illuminating device of this Embodiment comprised as mentioned above is as follows.

ランプ11の放射光のうち、光軸17に対して平面ミラー15側の光は、凹面鏡13の反射面13aで反射された後、平面ミラー15に入射する。   Of the radiated light from the lamp 11, the light on the plane mirror 15 side with respect to the optical axis 17 is reflected by the reflecting surface 13 a of the concave mirror 13 and then enters the plane mirror 15.

一方、光軸17に対して平面ミラー15と反対側の光は、凹面鏡13の反射面13aで反射された後、光軸17と略平行に進行して、凹面鏡14の反射面14aに入射する。   On the other hand, the light opposite to the plane mirror 15 with respect to the optical axis 17 is reflected by the reflecting surface 13 a of the concave mirror 13, travels substantially parallel to the optical axis 17, and enters the reflecting surface 14 a of the concave mirror 14. .

凹面鏡14の反射面14aで反射された光は、ランプ12を透過した後、凹面鏡14の反射面14aに再入射し、反射されて光軸17の略平行光となり、平面ミラー16に入射する。   The light reflected by the reflecting surface 14 a of the concave mirror 14 passes through the lamp 12, reenters the reflecting surface 14 a of the concave mirror 14, is reflected, becomes substantially parallel light with the optical axis 17, and enters the flat mirror 16.

ランプ12についても同様に、ランプ12の放射光のうち、光軸17に対して平面ミラー16側の光は、凹面鏡14の反射面14aで反射された後、平面ミラー16に入射する。   Similarly for the lamp 12, the light on the plane mirror 16 side with respect to the optical axis 17 out of the radiated light of the lamp 12 is reflected by the reflecting surface 14 a of the concave mirror 14 and then enters the plane mirror 16.

一方、光軸17に対して平面ミラー16と反対側の光は、凹面鏡14の反射面14aで反射された後、光軸17と略平行に進行して、凹面鏡13の反射面13aに入射する。   On the other hand, the light opposite to the plane mirror 16 with respect to the optical axis 17 is reflected by the reflecting surface 14 a of the concave mirror 14, travels substantially parallel to the optical axis 17, and enters the reflecting surface 13 a of the concave mirror 13. .

凹面鏡13の反射面13aで反射された光は、ランプ11を透過した後、凹面鏡13の反射面13aに再入射し、反射されて光軸17の略平行光となり、平面ミラー15に入射する。   The light reflected by the reflecting surface 13 a of the concave mirror 13 passes through the lamp 11, reenters the reflecting surface 13 a of the concave mirror 13, is reflected, becomes substantially parallel light with the optical axis 17, and enters the flat mirror 15.

つまり、凹面鏡13の反射面13aで反射された、光軸17に対して平面ミラー15側の光と、凹面鏡14の反射面14aで反射された、光軸17に対して平面ミラー15と反対側の光とが重なり、凹面鏡13の反射面13aで反射された、光軸17に対して平面ミラー15と反対側の光と、凹面鏡14の反射面14aで反射された、光軸17に対して平面ミラー15側の光とが重なって合成されることになる。   That is, the light on the plane mirror 15 side reflected by the reflecting surface 13a of the concave mirror 13 and the side opposite to the plane mirror 15 with respect to the optical axis 17 reflected by the reflecting surface 14a of the concave mirror 14 are reflected. The light on the opposite side of the plane mirror 15 with respect to the optical axis 17 reflected by the reflecting surface 13a of the concave mirror 13 and the optical axis 17 reflected by the reflecting surface 14a of the concave mirror 14 are overlapped. The light on the plane mirror 15 side overlaps and is combined.

平面ミラー15、16は、入射光を反射面15a、16aで反射して、略同一の方向の合成光として出射する。   The plane mirrors 15 and 16 reflect incident light on the reflecting surfaces 15a and 16a and emit the combined light in substantially the same direction.

上記構成により、凹面鏡13、14の出射光が略共軸かつ略同一方向に重ねられて進行する光となるように合成することができる。   With the above-described configuration, the light emitted from the concave mirrors 13 and 14 can be synthesized so as to be light that travels in a substantially coaxial and overlapping manner.

したがって、合成による光損失が発生せず、ランプ11、12の放射光を極めて効率よく合成して集光することができる。   Therefore, light loss due to the synthesis does not occur, and the radiated light from the lamps 11 and 12 can be synthesized and condensed very efficiently.

なお、ランプの光源中心部の発光管の外表面形状は、非球面形状であってもよい。特に超高圧水銀ランプのような高圧放電ランプは、所定の耐圧を得るために発光管の肉厚が厚く、均一でない(偏肉している)ことが多い。   The outer surface shape of the arc tube at the center of the light source of the lamp may be an aspherical shape. In particular, a high-pressure discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp has a large thickness of the arc tube in order to obtain a predetermined breakdown voltage, and is often not uniform (uneven thickness).

この場合、ランプの光源中心から放射された光は発光管で屈折作用を受けるため、凹面鏡の反射光が光軸と平行になるようにするためには、発光管の外表面形状を非球面形状にする方が好ましい。   In this case, since the light emitted from the light source center of the lamp is refracted by the arc tube, in order to make the reflected light of the concave mirror parallel to the optical axis, the outer surface shape of the arc tube is aspherical. Is preferable.

また、ランプの発光管の外表面に反射防止膜を蒸着すれば、外表面での反射を低減でき、凹面鏡の反射面からの戻り光を拡散しないようにすることができるので好ましい。   Further, it is preferable to deposit an antireflection film on the outer surface of the arc tube of the lamp, because reflection on the outer surface can be reduced and return light from the reflecting surface of the concave mirror can be prevented from diffusing.

凹面鏡は、その反射面が放物面に限らない非球面形状であってもよく、反射後の光が光軸と略平行になるものであれば本発明と同様の効果を得ることができる。   The concave mirror may have an aspherical shape in which the reflecting surface is not limited to a paraboloid, and the same effect as in the present invention can be obtained as long as the reflected light is substantially parallel to the optical axis.

平面ミラーの反射面の接辺は、凹面鏡の光軸上の中点と略一致するように配置した方が対向する2つのランプの放射光を有効に利用でき、合成に伴う損失を最小限に抑えることができる。   The tangent of the reflecting surface of the plane mirror can effectively use the radiation of the two lamps facing each other when placed so as to be substantially coincident with the midpoint on the optical axis of the concave mirror, minimizing the loss associated with synthesis. Can be suppressed.

以上のように、本発明は、複数のランプの放射光を効率よく合成して集光することで、光出力の大きな照明装置を実現することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to realize an illuminating device having a large light output by efficiently combining and condensing radiated light from a plurality of lamps.

(実施の形態2)
図2は、本発明にかかる照明装置の第2の実施の形態を示す略構成図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the illumination device according to the present invention.

図2において、21、22は実施の形態1における図1と同一の照明装置、23、24は光合成手段としての平面ミラーである。   In FIG. 2, 21 and 22 are the same illuminating devices as FIG. 1 in Embodiment 1, and 23 and 24 are plane mirrors as a photosynthesis means.

照明装置21、22の出射光は、平面ミラー23、24の反射面23a、24aによって、略同一の方向に進行する光として合成されて反射される。   Light emitted from the illumination devices 21 and 22 is synthesized and reflected by the reflecting surfaces 23a and 24a of the plane mirrors 23 and 24 as light traveling in substantially the same direction.

つまり、本実施の形態では、ランプを4灯使用することになり、2灯使用する実施の形態1の場合のほぼ2倍の光出力を得ることができる。   That is, in this embodiment, four lamps are used, and a light output almost twice that of the first embodiment using two lamps can be obtained.

同様の構成を組み合わせれば、さらに大出力の合成光を得ることができる。   By combining similar configurations, it is possible to obtain a higher output combined light.

以上のように、本実施の形態では、簡単な構成で多灯化による高輝度化を実現することができ、複数ランプからなる照明装置の放射光を合成することで、より光出力の大きな照明装置を実現することができる。   As described above, in the present embodiment, it is possible to achieve high brightness by using multiple lamps with a simple configuration, and by combining the radiated light of the lighting device composed of a plurality of lamps, illumination with a larger light output An apparatus can be realized.

(実施の形態3)
図3は、本発明にかかる投写型表示装置の実施の形態を示す略構成図である。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a projection display apparatus according to the present invention.

図3において、31は照明装置、36は集光手段、37は画像形成手段である空間光変調素子、38は投写レンズである。   In FIG. 3, 31 is an illumination device, 36 is a condensing means, 37 is a spatial light modulation element which is an image forming means, and 38 is a projection lens.

照明装置31は、実施の形態1における図1に示すものと同一であり、複数のランプの放射光を効率よく合成して出射する。   The illuminating device 31 is the same as that shown in FIG. 1 in Embodiment 1, and efficiently radiates and emits the radiated light of a plurality of lamps.

集光手段36は、第1レンズアレイ32、第2レンズアレイ33、ビーム合成レンズ34、及び、フィールドレンズ35で構成される。   The condensing means 36 includes a first lens array 32, a second lens array 33, a beam combining lens 34, and a field lens 35.

照明装置31からの出射光は、複数の矩形レンズで構成した第1レンズアレイ32に入射し、多数の微小光束に分割される。多数の微小光束は、それぞれ複数の矩形レンズで構成した第2レンズアレイ33の対応するレンズ上に収束する。   Light emitted from the illumination device 31 is incident on a first lens array 32 composed of a plurality of rectangular lenses, and is divided into a large number of minute light beams. A large number of minute light beams converge on the corresponding lenses of the second lens array 33 each composed of a plurality of rectangular lenses.

本実施の形態において、第2レンズアレイ33は、第1レンズアレイ32と同一の形状としている。   In the present embodiment, the second lens array 33 has the same shape as the first lens array 32.

第2レンズアレイ33の各矩形レンズは、対応する第1レンズアレイ32の矩形レンズ面に入射した微小光束を拡大し、空間光変調素子37を照明する。   Each rectangular lens of the second lens array 33 expands a minute light beam incident on the corresponding rectangular lens surface of the first lens array 32 and illuminates the spatial light modulation element 37.

ビーム合成レンズ34は、第2レンズアレイ33の各矩形レンズから出射した光を空間光変調素子37上で重ね合わせるために用いている。   The beam combining lens 34 is used to superimpose the light emitted from each rectangular lens of the second lens array 33 on the spatial light modulator 37.

第1レンズアレイ32の入射光束を多数の微小光束に分割し、それらを拡大して空間光変調素子37上で重ね合わせるので、空間光変調素子37上を均一に照明することができる。   Since the incident light beam of the first lens array 32 is divided into a large number of minute light beams, which are enlarged and superimposed on the spatial light modulator 37, the spatial light modulator 37 can be illuminated uniformly.

フィールドレンズ35は、空間光変調素子37上を照明する光を投写レンズ38の瞳面(図示せず)に集光するためのものである。   The field lens 35 is for condensing the light that illuminates the spatial light modulation element 37 onto the pupil plane (not shown) of the projection lens 38.

空間光変調素子37は、透過型の液晶パネルであり、照明光を受けて、透過率の変化として映像信号に応じた光学像を形成する。   The spatial light modulation element 37 is a transmissive liquid crystal panel, and receives illumination light and forms an optical image corresponding to a video signal as a change in transmittance.

投写レンズ38は、空間光変調素子37上に形成された光学像をスクリーン(図示せず)上に投影する。   The projection lens 38 projects an optical image formed on the spatial light modulator 37 onto a screen (not shown).

以上のように、本発明は、複数のランプの放射光を効率よく合成できる照明装置を用いることで、非常に明るい投写型表示装置を実現することができる。   As described above, according to the present invention, a very bright projection display device can be realized by using an illuminating device that can efficiently combine the emitted lights of a plurality of lamps.

本実施の形態の投写型表示装置をキャビネット内に収め、キャビネットに取り付けられた透過型のスクリーンを介して表示画像を観察できる、背面投写型表示装置のような形態であってもよい。   The projection display device of the present embodiment may be in a cabinet, and a form such as a rear projection display device in which a display image can be observed through a transmissive screen attached to the cabinet may be used.

空間光変調素子は、透過型液晶パネルに限定するものではなく、DMD(デジタルミラーデバイス)や反射型液晶パネルなどを用いてもよい。   The spatial light modulator is not limited to a transmissive liquid crystal panel, and a DMD (digital mirror device), a reflective liquid crystal panel, or the like may be used.

以上、実施形態1から実施形態3において、ランプは超高圧水銀ランプを用いた例を示したが、キセノンランプやLED、レーザー光源を用いたものであってもよい。   As described above, in Embodiments 1 to 3, an example in which an ultra high pressure mercury lamp is used as the lamp is shown, but a lamp using a xenon lamp, an LED, or a laser light source may be used.

本発明にかかる照明装置は、複数のランプの放射光を合成する際に共軸化することができるので、合成による光損失が発生せず、明るい照明装置を実現する上で有効である。また、本発明の照明装置を用いれば、明るい投写型表示装置を実現する上で有用である。   The illuminating device according to the present invention can be coaxial when combining the radiated light of a plurality of lamps, so that no light loss occurs due to the synthesis and is effective in realizing a bright illuminating device. Further, the use of the illumination device of the present invention is useful for realizing a bright projection display device.

本発明の照明装置の第1の実施形態を示す略構成図1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a lighting device according to the present invention. 本発明の照明装置の第2の実施形態を示す略構成図The schematic block diagram which shows 2nd Embodiment of the illuminating device of this invention. 本発明の投写型表示装置の実施形態を示す略構成図1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a projection display device of the present invention. 従来の照明装置の一例を示す略構成図Schematic configuration diagram showing an example of a conventional lighting device

符号の説明Explanation of symbols

11、12 ランプ
11a、12a 光源中心
13、14 凹面鏡
13a、14a、15a、16a、23a、24a 反射面
15、16、23、24 平面ミラー
17 光軸
18 接辺
21、22、31 照明装置
32 第1レンズアレイ
33 第2レンズアレイ
34 ビーム合成レンズ
35 フィールドレンズ
36 集光手段
37 空間光変調素子
38 投写レンズ
11, 12 Lamp 11a, 12a Light source center 13, 14 Concave mirror 13a, 14a, 15a, 16a, 23a, 24a Reflective surface 15, 16, 23, 24 Flat mirror 17 Optical axis 18 Tangential 21, 22, 31 Illumination device 32 First 1 lens array 33 second lens array 34 beam combining lens 35 field lens 36 condensing means 37 spatial light modulator 38 projection lens

Claims (10)

第1および第2のランプと、
前記第1および第2のランプのそれぞれに対応して設けられた第1および第2の凹面鏡と、
前記第1および第2の凹面鏡の間に設けられた反射手段とを備え、
前記第1および第2の凹面鏡は共通の光軸上に対向して配置され、対応する前記ランプの放射光を反射し、前記光軸に沿って略平行に進行する光として出射せしめ、
前記反射手段は、前記第1および第2の凹面鏡のそれぞれに対応して設けられた第1および第2の反射面を有し、
前記第1および第2の反射面はそれぞれの1辺が略直角の交角を有して接するとともに、その接辺は前記第1および第2の凹面鏡の光軸と略一致するように配置され、
前記第1および第2の反射面で反射された光が略同一の方向に反射されることを特徴とする照明装置。
First and second lamps;
First and second concave mirrors provided corresponding to each of the first and second lamps;
Reflecting means provided between the first and second concave mirrors,
The first and second concave mirrors are arranged opposite to each other on a common optical axis, reflect the radiated light of the corresponding lamp, and emit it as light traveling substantially parallel along the optical axis,
The reflecting means has first and second reflecting surfaces provided corresponding to the first and second concave mirrors, respectively.
The first and second reflecting surfaces are in contact with each other so that one side thereof has a substantially right angle of intersection, and the contact sides are substantially aligned with the optical axes of the first and second concave mirrors,
The illumination device, wherein the light reflected by the first and second reflecting surfaces is reflected in substantially the same direction.
第1および第2の反射面の接辺と、第1および第2の凹面鏡の光軸上の中点とが略一致するように配置されることを特徴とする請求項1記載の照明装置。 2. The lighting device according to claim 1, wherein the tangent sides of the first and second reflecting surfaces are arranged so that the midpoints on the optical axes of the first and second concave mirrors substantially coincide with each other. 第1および第2の凹面鏡は、放物面鏡であることを特徴とする請求項1または2記載の光源装置。 The light source device according to claim 1 or 2, wherein the first and second concave mirrors are parabolic mirrors. 第1および第2の凹面鏡は、その反射面が非球面形状であることを特徴とする請求項1または2記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1 or 2, wherein the first and second concave mirrors have reflecting surfaces that are aspherical. ランプは超高圧水銀ランプであり、前記ランプを構成する発光管の外表面形状が非球面形状であることを特徴とする請求項1記載の照明装置。 2. The illumination device according to claim 1, wherein the lamp is an ultra high pressure mercury lamp, and an outer surface shape of an arc tube constituting the lamp is an aspherical shape. ランプは超高圧水銀ランプであり、前記ランプを構成する発光管の外表面上に反射防止膜を蒸着することを特徴とする請求項1記載の照明装置。 2. The lighting device according to claim 1, wherein the lamp is an ultra-high pressure mercury lamp, and an antireflection film is deposited on an outer surface of an arc tube constituting the lamp. 請求項1に記載の照明装置を複数備え、
前記複数の照明装置の出射光を略同一方向に進行する光となるように合成する光合成手段をさらに備えることを特徴とする照明装置。
A plurality of lighting devices according to claim 1 are provided,
An illuminating device further comprising: a light synthesizer that synthesizes light emitted from the plurality of illuminating devices so as to be light traveling in substantially the same direction.
光合成手段は平面ミラーであることを特徴とする請求項7記載の照明装置。 8. The illumination device according to claim 7, wherein the light combining means is a plane mirror. 請求項1または請求項7のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置の出射光を集光して照明光を形成する集光手段と、
前記照明光が入射して映像信号に応じた入射光の変調を行う空間光変調素子と、
前記空間光変調素子で変調された光をスクリーン上に投写する投写レンズを備えることを特徴とする投写型表示装置。
The lighting device according to claim 1 or 7,
Condensing means for condensing the emitted light of the illumination device to form illumination light;
A spatial light modulator that modulates incident light according to a video signal upon incidence of the illumination light; and
A projection display device comprising: a projection lens that projects light modulated by the spatial light modulator on a screen.
集光手段は、複数のレンズからなる2枚のレンズアレイ板を有することを特徴とする請求項9記載の投写型表示装置。 The projection display apparatus according to claim 9, wherein the light condensing unit includes two lens array plates each including a plurality of lenses.
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