JP2000347589A - Illuminating device for projector - Google Patents
Illuminating device for projectorInfo
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- Liquid Crystal (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶プロジェクタ
やスライドプロジェクタ等、画像を拡大投影する装置に
使用する照明装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting device used for a device for enlarging and projecting an image, such as a liquid crystal projector and a slide projector.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の技術を、図を参照しながら説明す
る。図14は従来の照明装置を使用した液晶プロジェク
タの基本構成を示す図である。光源ランプ1は一個であ
り、この光源ランプ1から放射された光を放物面からな
るリフレクタ2で反射させて略平行な光束とし、これを
集光レンズ3で集光して液晶パネル4を照射し、ここで
形成された画像を投影レンズ5でスクリーン6に拡大投
影する。2. Description of the Related Art A conventional technique will be described with reference to the drawings. FIG. 14 is a diagram showing a basic configuration of a liquid crystal projector using a conventional lighting device. One light source lamp 1 is provided. Light emitted from the light source lamp 1 is reflected by a reflector 2 having a parabolic surface to form a substantially parallel light flux, which is condensed by a condenser lens 3 to form a liquid crystal panel 4. Irradiation is performed, and the formed image is enlarged and projected on a screen 6 by a projection lens 5.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この投影画像は明るさ
が不足すると色再現性やコントラストが低下して不鮮明
になるから、このような場合には、室内照明の明るさを
落とすとか、特殊なスクリーンを使用するとかしなけれ
ばならない。それを避けるには、十分な光量が得られる
照明装置を持つプロジェクタを使用しなければならな
い。ところが、点光源に近く消費電力当たりの発光光量
が多い、等の理由でプロジェクタの光源として最適とさ
れる超高圧水銀ランプやメタルハライドランプは、十分
に大きな光出力を得ようとするとランプの寿命が短くな
る、という問題があった。また、大光量を出力する長寿
命の光源ランプとしてキセノンランプがあるが、消費電
力当たりの発光光量が前記ランプの半分以下であり、更
に、点灯回路やランプが大幅にコスト高になる、等の問
題があった。If the brightness of the projected image is insufficient, the color reproducibility and the contrast are reduced and the image becomes unclear. In such a case, the brightness of the indoor lighting is reduced or a special image is produced. You have to use a screen. In order to avoid this, it is necessary to use a projector having a lighting device capable of obtaining a sufficient amount of light. However, ultra-high pressure mercury lamps and metal halide lamps, which are optimal as light sources for projectors because they are close to a point light source and emit a large amount of light per power consumption, have a limited life span when trying to obtain a sufficiently large light output. There was a problem that it became shorter. A xenon lamp is a long-life light source lamp that outputs a large amount of light. However, the amount of emitted light per power consumption is less than half that of the lamp, and further, the lighting circuit and the lamp are significantly increased in cost. There was a problem.
【0004】本発明は、このような問題を解決して、入
手が容易な低出力のプロジェクタ用光源ランプを使用
し、且つ従来より大幅に照明光量を増加したプロジェク
タ用照明装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and to provide a projector illuminating apparatus which uses a low-output projector light source lamp which is easily available and which has a greatly increased illumination light quantity as compared with the related art. Aim.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、光源ランプと該光源ランプが発
する光を同方向に反射するリフレクタと該リフレクタで
反射された光を複数の光束に分割して集光するレンズア
レイとをそれぞれが有する第1の照明ユニット及び第2
の照明ユニットと、透光領域と反射領域とを交互に繰返
し備えた縞状反射鏡とを有し、該第1の照明ユニットと
該第2の照明ユニットと縞状反射鏡とは、該第1の照明
ユニットからの光束が該縞状反射鏡の透光領域に集光し
て該縞状反射鏡を透過し、該第2の照明ユニットからの
光束が該縞状反射鏡の反射領域に集光して該縞状反射鏡
で該第1の照明ユニットからの光束と同方向に反射する
ように配置されたプロジェクタ用照明装置としている。In order to achieve this object, according to the present invention, a light source lamp, a reflector for reflecting light emitted from the light source lamp in the same direction, and a light reflected by the reflector are converted into a plurality of light fluxes. A first illumination unit and a second illumination unit each having a lens array for splitting and condensing light;
The first lighting unit, the second lighting unit, and the striped reflecting mirror have a striped reflecting mirror having a light-transmitting area and a reflecting area alternately and repeatedly. A light beam from the first lighting unit is condensed on a light-transmitting area of the striped reflecting mirror and passes through the striped reflecting mirror, and a light beam from the second lighting unit is transmitted to the reflecting area of the striped reflecting mirror. The projector illuminator is arranged so that the light is condensed and reflected by the striped reflecting mirror in the same direction as the light beam from the first illumination unit.
【0006】即ち、二個の光源ランプの光が効率良く重
畳され、光源ランプを一個しか持たない照明装置の2倍
に近い光量が得られるから、入手が容易な低出力の光源
ランプを使用しても、プロジェクタ用として光量が十分
な照明装置を容易に得ることができる。That is, light from two light source lamps is efficiently superimposed, and a light amount nearly twice as large as that of a lighting device having only one light source lamp can be obtained. However, it is possible to easily obtain a lighting device having a sufficient light amount for a projector.
【0007】また、本発明においては、さらに、前記第
1の照明ユニット及び第2の照明ユニットがオプティカ
ルインテグレータを構成する二個のレンズアレイを有す
るプロジェクタ用照明装置としている。Further, in the present invention, the first lighting unit and the second lighting unit are a projector lighting device having two lens arrays constituting an optical integrator.
【0008】即ち、これにより照明光の光量損失がより
少なく、且つ照度分布がより均一化される。That is, the loss of the amount of illumination light is reduced, and the illuminance distribution is made more uniform.
【0009】また、本発明においては、さらに、前記第
1の照明ユニット及び第2の照明ユニットが前記レンズ
アレイを出射した光の偏光の方向を揃える偏光変換素子
を有するプロジェクタ用照明装置としている。Further, in the present invention, the first illumination unit and the second illumination unit are a projector illumination device having a polarization conversion element for aligning the polarization direction of light emitted from the lens array.
【0010】即ち、これにより、液晶プロジェクタの場
合、ランダムな偏光光の偏光の方向を予め液晶パネルの
入射側偏光子での吸収が少ない方向に揃えておけば、液
晶パネルにおける光の利用効率が高くなる。That is, in the case of a liquid crystal projector, if the direction of the polarization of the randomly polarized light is set in advance to a direction in which the absorption by the incident side polarizer of the liquid crystal panel is small, the light utilization efficiency in the liquid crystal panel is improved. Get higher.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
1〜13を参照しながら説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0012】〔第1の実施形態〕図1は本発明の第1の
実施形態の構成を示す断面図、図2は本発明の第1の実
施形態の構成を示す斜視図である。第1の照明ユニット
11と第2の照明ユニット12は、いずれも光源ランプ
1、リフレクタ2、レンズアレイ13からなる。光源ラ
ンプ1は超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等で
ある。リフレクタ2は放物面からなる反射面を有し、特
定の位置に配設された光源ランプ1が発する発散光を同
方向に反射して略平行な光束とする。レンズアレイ13
は同一寸法の複数の矩形単位レンズ13aを同一平面上
でマトリックス状に配列したものであり、図3に示すよ
うに、入射した平行光束を単位レンズ13aと同数の光
束に分割してそれぞれを集光させる。[First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the first embodiment of the present invention. Each of the first lighting unit 11 and the second lighting unit 12 includes a light source lamp 1, a reflector 2, and a lens array 13. The light source lamp 1 is an ultra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or the like. The reflector 2 has a reflecting surface formed of a paraboloid, and reflects divergent light emitted by the light source lamp 1 disposed at a specific position in the same direction to form a substantially parallel light flux. Lens array 13
Is a matrix in which a plurality of rectangular unit lenses 13a of the same dimensions are arranged in a matrix on the same plane. As shown in FIG. 3, an incident parallel light beam is divided into the same number of light beams as the unit lenses 13a and collected. Light up.
【0013】第1の照明ユニット11と第2の照明ユニ
ット12とは、双方からの複数の光束がそれぞれ集光す
る位置で、双方からの複数の光束が光束群として交差す
るように、且つ、第1の照明ユニット11からの光束の
列と第2の照明ユニット12からの光束の列とがそれら
の光路に対して垂直となる方向に等間隔で互い違いとな
るように、配置されている。即ち、縦方向の位置が第1
の照明ユニット11と第2の照明ユニット12とで、分
割された光束の集光点での縦方向のピッチの半分だけ、
ずれている。The first lighting unit 11 and the second lighting unit 12 are arranged such that a plurality of light beams from both intersect as a light beam group at a position where a plurality of light beams from both are condensed. The rows of light beams from the first lighting unit 11 and the rows of light beams from the second lighting unit 12 are arranged so as to be staggered at equal intervals in a direction perpendicular to their optical paths. That is, the vertical position is the first position.
Between the illumination unit 11 and the second illumination unit 12 by half the vertical pitch at the converging point of the divided light flux,
It is out of alignment.
【0014】縞状反射鏡14は透光領域14aと反射領
域14bとを交互に繰返し設けた平面鏡である。図4は
その一例であり、前記両照明ユニット11,12からの
複数の光束の集光点での縦方向のピッチの半分の幅を持
つ帯状の透光領域14aと、これと同じ幅を持つ帯状の
反射領域14bとが交互に並んで、縞状となっている。The striped reflecting mirror 14 is a plane mirror in which light transmitting areas 14a and reflecting areas 14b are alternately provided. FIG. 4 shows an example of the strip-shaped light-transmitting region 14a having a width which is half the vertical pitch at the converging point of the plurality of light beams from the two illumination units 11 and 12, and has the same width. The stripe-shaped reflection regions 14b are alternately arranged to form a stripe shape.
【0015】この縞状反射鏡14は第1の照明ユニット
11と第2の照明ユニット12の双方からの光束群が交
差する位置に、その反射面に対して双方の光路が面対称
となるように配置されている。従って、双方の光路が直
角に交差する場合には、双方の光路がいずれもこの縞状
反射鏡14の反射面に対して45°となる。縞状反射鏡
14は更に、第1の照明ユニット11からの光束がその
複数の透光領域14aを透過し、第2の照明ユニット1
2からの光束がその反射領域14bで反射するように、
縦方向の位置が調整されている。The striped reflecting mirror 14 is located at a position where the light flux groups from both the first lighting unit 11 and the second lighting unit 12 intersect so that both light paths are plane-symmetric with respect to the reflecting surface. Are located in Therefore, when both optical paths intersect at a right angle, both optical paths are at 45 ° to the reflecting surface of the striped reflecting mirror 14. The striped reflector 14 further transmits the light from the first lighting unit 11 through the plurality of light-transmitting regions 14a, and the second lighting unit 1
2 so that the luminous flux from 2 is reflected by the reflection area 14b.
The vertical position has been adjusted.
【0016】このような照明装置を用いた液晶プロジェ
クタでは、第1の照明ユニット11からの総ての光束が
縞状反射鏡14の透光領域14aを透過し、第2の照明
ユニット12からの総ての光束が縞状反射鏡14の反射
領域14bで反射して第1の照明ユニット11からの光
と同じ方向に進むことになる。これらは集光レンズ3で
集光されて液晶パネル4を照射して画像を形成し、この
画像を投影レンズ5でスクリーン6に拡大投影する。二
個の光源ランプ1の光が効率良く重畳されるから、光源
ランプ1を一個しか持たない従来の照明装置の2倍に近
い光量が得られる。In a liquid crystal projector using such an illuminating device, all light beams from the first illuminating unit 11 pass through the translucent area 14a of the striped reflecting mirror 14 and are transmitted from the second illuminating unit 12. All the light beams are reflected by the reflection area 14b of the striped reflection mirror 14, and travel in the same direction as the light from the first illumination unit 11. These are condensed by the condensing lens 3 and illuminate the liquid crystal panel 4 to form an image, and this image is enlarged and projected on the screen 6 by the projection lens 5. Since the lights of the two light source lamps 1 are efficiently superimposed, a light amount almost twice as large as that of a conventional lighting device having only one light source lamp 1 can be obtained.
【0017】ところで、光源ランプ1は通常、完全な点
光源ではない。例えばメタルハライドランプの場合は発
光部が照明ユニットの光軸方向に長い形状をしている。
そのため、レンズアレイ13で分割集光された光束の断
面形状は、図5に示したように、放射状に拡がる傾向が
ある。その結果、第1の照明ユニット11からの光が縞
状反射鏡14の透光領域14aからはみ出したり、第2
の照明ユニット12からの光が縞状反射鏡14の反射領
域14bからはみ出したりして、光量の損失となること
がある。これを防ぐには、縞状反射鏡14の透光領域1
4aと反射領域14bの形状を、図6に示したように、
集光された光束の断面形状に合わせて変形させればよ
い。Incidentally, the light source lamp 1 is not usually a perfect point light source. For example, in the case of a metal halide lamp, the light emitting portion has a shape that is long in the optical axis direction of the lighting unit.
Therefore, the cross-sectional shape of the light beam divided and condensed by the lens array 13 tends to spread radially as shown in FIG. As a result, the light from the first illumination unit 11 protrudes from the translucent area 14a of the striped reflecting mirror 14, or the second
Light from the illumination unit 12 may protrude from the reflection area 14b of the striped reflection mirror 14, resulting in a loss of light amount. To prevent this, the light-transmitting region 1 of the striped reflector 14
As shown in FIG. 6, the shapes of 4a and the reflection region 14b are
What is necessary is just to deform | transform according to the cross-sectional shape of the condensed light beam.
【0018】また、レンズアレイ13は、総ての単位レ
ンズ13aの焦点距離が同じならば、図7に○印で示し
たように、総ての光束の集光位置を縞状反射鏡14の位
置と合致させることはできない。光束の集光位置が縞状
反射鏡14の位置から大きく外れると、光束が縞状反射
鏡14の所定の透光領域14a、反射領域14bからは
み出して光量損失を生じるから、図7に×印で示したよ
うに、総ての光束の集光位置が縞状反射鏡14の位置と
合致するように、単位レンズ13a毎に焦点距離を変え
ることが望ましい。If the focal lengths of all the unit lenses 13a are the same, the lens array 13 sets the light condensing positions of all the light beams on the stripe-shaped reflecting mirror 14 as shown by the circles in FIG. Cannot match position. If the light beam condensing position largely deviates from the position of the striped reflecting mirror 14, the light beam protrudes from the predetermined translucent area 14a and the reflecting area 14b of the striped reflecting mirror 14 to cause a light amount loss. As shown in the above, it is desirable to change the focal length for each unit lens 13a so that the condensing position of all the light beams coincides with the position of the striped reflecting mirror 14.
【0019】もちろん、総ての単位レンズの焦点距離を
同一にする方がレンズアレイの製造は容易である。この
ようなレンズアレイを使用する場合には、その中央付近
の単位レンズ13aが縞状反射鏡14の位置に焦点を結
ぶように焦点距離を設定すると、光量損失を低く抑える
ことができる。Of course, it is easier to manufacture a lens array if all the unit lenses have the same focal length. When such a lens array is used, if the focal length is set such that the unit lens 13a near the center of the lens array is focused on the position of the striped reflecting mirror 14, loss of light quantity can be suppressed.
【0020】本発明の照明装置では二個の光源ランプ1
を使用することになるが、いずれか一方の光源ランプ1
を選択的に消灯できるようにしてもよい。これにより、
必要に応じて光量を増減させることができる。また、例
えば青色の発光強度が強いランプと赤色の発光強度が強
いランプとを組み合わせて良好な白色光を得るなど、投
影像の色調を整えるために、発光スペクトルの異なるラ
ンプを組み合わせることもできる。この場合、いずれか
一方の光源ランプ1を選択的に消灯できるようにすれ
ば、投影する映像の雰囲気や周囲の環境等によって色調
を選択することも可能となる。In the lighting device of the present invention, two light source lamps 1
, One of the light source lamps 1
May be selectively turned off. This allows
The amount of light can be increased or decreased as needed. Further, lamps having different emission spectra can be combined to adjust the color tone of the projected image, for example, to obtain a good white light by combining a lamp having a strong blue light emission intensity and a lamp having a strong red light emission intensity. In this case, if either one of the light source lamps 1 can be selectively turned off, the color tone can be selected according to the atmosphere of the projected image, the surrounding environment, and the like.
【0021】〔第2の実施形態〕図8は本発明の第2の
実施形態の構成を示す断面図、図9は本発明の第2の実
施形態の構成を示す斜視図である。これらの図におい
て、前出の図と同じものには同一の符号を付与した。[Second Embodiment] FIG. 8 is a sectional view showing the structure of the second embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a perspective view showing the structure of the second embodiment of the present invention. In these drawings, the same components as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals.
【0022】第1の照明ユニット21と第2の照明ユニ
ット22は、いずれも光源ランプ1、リフレクタ2、第
1のレンズアレイ23、第2のレンズアレイ24からな
る。第1のレンズアレイ23の各単位レンズ23aの焦
点距離は、縞状反射鏡14との距離に応じて変えてあ
り、総ての単位レンズ23aからの光束が縞状反射鏡1
4の位置で集光するように設定されている。第2のレン
ズアレイ24は第1のレンズアレイ23と平行に対向し
ており、その各単位レンズの焦点距離は、いずれも第1
のレンズアレイ23と第2のレンズアレイ24との間隔
に相当する値になっている。従って、第1のレンズアレ
イ23と第2のレンズアレイ24とは、いわゆるオプテ
ィカルインテグレータを構成している。Each of the first lighting unit 21 and the second lighting unit 22 includes a light source lamp 1, a reflector 2, a first lens array 23, and a second lens array 24. The focal length of each unit lens 23a of the first lens array 23 is changed according to the distance to the striped reflector 14, and the light flux from all the unit lenses 23a is
It is set so that light is condensed at the position 4. The second lens array 24 is opposed to the first lens array 23 in parallel, and the focal length of each unit lens is the first lens array.
Has a value corresponding to the distance between the lens array 23 and the second lens array 24. Therefore, the first lens array 23 and the second lens array 24 constitute a so-called optical integrator.
【0023】第1の照明ユニット21、第2の照明ユニ
ット22及び縞状反射鏡14の位置関係は、前述の第1
の照明ユニット11、第2の照明ユニット12及び縞状
反射鏡14のそれと同じである。従って、第1の照明ユ
ニット21からの総ての光束が縞状反射鏡14の複数の
透光領域14aのいずれかを透過し、第2の照明ユニッ
ト22からの総ての光束が縞状反射鏡14の複数の反射
領域14bのいずれかで反射して第1の照明ユニット2
1からの光と同じ方向に進み、これらが集光レンズ3で
集光されることになる。The positional relationship between the first lighting unit 21, the second lighting unit 22, and the striped reflecting mirror 14 is the same as that of the first lighting unit 21 described above.
Are the same as those of the lighting unit 11, the second lighting unit 12, and the striped reflecting mirror 14. Therefore, all the light beams from the first lighting unit 21 pass through any of the plurality of light transmitting areas 14a of the striped reflecting mirror 14, and all the light beams from the second lighting unit 22 are striped reflected. The first illumination unit 2 is reflected by any one of the plurality of reflection areas 14 b of the mirror 14.
The light travels in the same direction as the light from 1 and is condensed by the condenser lens 3.
【0024】この第1の照明ユニット21と第2の照明
ユニット22の第1のレンズアレイ23と第2のレンズ
アレイ24とは、いずれもいわゆるオプティカルインテ
グレータを構成しているから、第1の実施形態の場合よ
り照明光の光量損失が少なく、且つ照度分布が均一化さ
れる。Since the first lens array 23 and the second lens array 24 of the first illumination unit 21 and the second illumination unit 22 constitute a so-called optical integrator, the first embodiment The loss of the amount of illumination light is smaller than in the case of the embodiment, and the illuminance distribution is made uniform.
【0025】この図8は、上記の本発明の第2の実施形
態の照明装置を使用したカラー液晶プロジェクタの全体
構成の一例を示すものであるが、ここでは図1とは異な
り、液晶パネル4を三枚使用する例が示されている。こ
の場合は、色分解光学系と色合成光学系とが付加されて
いる。即ち、集光レンズ3を通過した照明光は二枚のダ
イクロイックミラー25で赤、緑、青の三色に分光さ
れ、反射ミラー26やレンズ27を経由する等して、赤
画像表示用、緑画像表示用、青画像表示用の各液晶パネ
ル4に導かれ、クロスダイクロイックプリズム28で三
色の画像が合成されて、投影レンズ5に至る。FIG. 8 shows an example of the overall configuration of a color liquid crystal projector using the above-described illumination device according to the second embodiment of the present invention. Here, unlike FIG. The example of using three sheets is shown. In this case, a color separation optical system and a color synthesis optical system are added. That is, the illumination light that has passed through the condenser lens 3 is split into three colors of red, green, and blue by two dichroic mirrors 25, and passes through a reflection mirror 26 and a lens 27. The light is guided to the liquid crystal panels 4 for image display and blue image display, and three-color images are synthesized by the cross dichroic prism 28 to reach the projection lens 5.
【0026】このクロスダイクロイックプリズム28
は、直角二等辺三角形の三角柱の二等辺に相当する面を
ダイクロイックミラーで構成したプリズムを四個組み合
わせたものであるが、この四個のプリズムの各頂点が接
し合っている部分では、光が反射も透過もしないから、
投影された画像に暗線を生じる。図8のように水平方向
に四個の単位レンズが並ぶレンズアレイを用いる場合に
は投影画像の中央部に四本の暗線を生じることになる。This cross dichroic prism 28
Is a combination of four prisms each composed of a dichroic mirror on the surface equivalent to the isosceles of a right-angled isosceles triangular prism.In the portion where the vertices of the four prisms are in contact, light is Because it does not reflect or transmit
This produces dark lines in the projected image. When a lens array in which four unit lenses are arranged in a horizontal direction as shown in FIG. 8 is used, four dark lines are generated at the center of the projected image.
【0027】この問題は、図10に示したように、第1
の照明ユニット21と第2の照明ユニット22の各光軸
を上下方向とともに水平方向にもずらして、縞状反射鏡
14を透過した第1の照明ユニット21の各単位レンズ
からの光束と、縞状反射鏡14で反射した第2の照明ユ
ニット22の各単位レンズからの光束とが、水平方向に
も互い違いとなるようにすることで改善される。即ち、
投影画像に生じる暗線の数は二倍になるものの、暗線と
他の部分との明るさの差が減るから暗線が目立たなくな
る。This problem is, as shown in FIG.
The optical axes of the illumination unit 21 and the second illumination unit 22 are shifted in the vertical direction as well as in the horizontal direction, and the light flux from each unit lens of the first illumination unit 21 transmitted through the stripe-shaped reflecting mirror 14 and the stripe This is improved by making the luminous flux from each unit lens of the second illumination unit 22 reflected by the reflection mirror 14 alternate in the horizontal direction. That is,
Although the number of dark lines generated in the projected image is doubled, the difference in brightness between the dark line and the other parts is reduced, so that the dark lines are not noticeable.
【0028】〔第3の実施形態〕図11は本発明の第3
の実施形態の構成を示す断面図、図12は図11の要部
を拡大した断面図である。これらの図において、前出の
図と同じものには同一の符号を付与した。ここでは、第
1の照明ユニット31と第2の照明ユニット32はとも
に前述の第2の実施形態における第2のレンズアレイの
後方に偏光変換素子35を追加した構成となっている。
これにより照明光の偏光方向が揃って液晶パネルでの光
の利用効率が高くなるから、第2の実施形態より投影像
をさらに明るくすることができる。[Third Embodiment] FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a main part of FIG. 11 in an enlarged manner. In these drawings, the same components as those in the previous drawings are denoted by the same reference numerals. Here, both the first illumination unit 31 and the second illumination unit 32 have a configuration in which a polarization conversion element 35 is added behind the second lens array in the above-described second embodiment.
Thereby, the polarization directions of the illumination light are aligned and the light use efficiency of the liquid crystal panel is increased, so that the projected image can be made brighter than in the second embodiment.
【0029】一般に液晶パネルは二つの偏光子で液晶素
子を挟み込んだ構造をしている。先ず入射側の偏光子が
入射光を直線偏光の光とし、次に液晶素子が電気信号に
応じてその光に変調を与え、最後に出射側の偏光子が、
変調された光か変調されなかった光かのいずれか一方を
透過させて出射光となる。通常の光源から放射される光
は全くランダムな偏光光であるから、そのままでは入射
側の偏光子によって半分の光が吸収されることになる。In general, a liquid crystal panel has a structure in which a liquid crystal element is sandwiched between two polarizers. First, the incident side polarizer converts the incident light into linearly polarized light, then the liquid crystal element modulates the light according to the electric signal, and finally, the exit side polarizer,
Either the modulated light or the unmodulated light is transmitted to be emitted light. Since the light emitted from a normal light source is completely random polarized light, half of the light is absorbed by the polarizer on the incident side as it is.
【0030】いま、ランダムな偏光光の偏光の方向を予
め入射側の偏光子による光の吸収が低い偏光方向に揃え
ておき、これを入射側の偏光子に入射するようにすれば
入射側の偏光子による光の吸収は大幅に減少し、液晶パ
ネルにおける光の利用効率が高くなる。この、偏光方向
を揃える手段として偏光変換素子35が使用されてい
る。Now, if the direction of the polarization of the randomly polarized light is previously adjusted to a polarization direction in which light absorption by the polarizer on the incident side is low, and this is made incident on the polarizer on the incident side, the light on the incident side can be obtained. Light absorption by the polarizer is greatly reduced, and the light use efficiency of the liquid crystal panel is increased. A polarization conversion element 35 is used as a means for aligning the polarization directions.
【0031】以下、その構造と働きを図12により説明
する。偏光変換素子35はPBSアレイ(偏光ビームス
プリッタアレイ)36と複数のλ/2位相差板(半波長
板)38からなる。PBSアレイ36は複数のPBS
(偏光ビームスプリッタ)37を、それらの反射面37
aをそれぞれ入射光に対して45°傾けて、第2のレン
ズアレイ34の単位レンズ34aの横幅の半分のピッチ
で第2のレンズアレイ34に沿って横に並べたものであ
る。λ/2位相差板38は一つ置きのPBS37の出射
側に、且つ第2のレンズアレイ34の各単位レンズ34
aの光軸上に配置されている。The structure and operation will be described below with reference to FIG. The polarization conversion element 35 includes a PBS array (polarization beam splitter array) 36 and a plurality of λ / 2 phase difference plates (half-wave plates) 38. The PBS array 36 includes a plurality of PBSs.
(Polarizing beam splitter) 37 and their reflecting surfaces 37
are tilted by 45 ° with respect to the incident light, and are arranged side by side along the second lens array 34 at a pitch of half the width of the unit lens 34a of the second lens array 34. The λ / 2 retardation plate 38 is provided on the output side of every other PBS 37 and each unit lens 34 of the second lens array 34.
It is arranged on the optical axis a.
【0032】各単位レンズ34aに入射した光は集光さ
れてPBSアレイ36の一つ置きのPBS37に入射す
る。各PBS37に入射した光のうち、S波の光は反射
面37aで反射し、隣接するPBS37の反射面37a
で再び反射して、入射方向と同じ方向に出射する。一
方、P波の光は反射面37aを透過し、λ/2位相差板
38によって偏光方向が90°回転して出射する。即
ち、ランダムな偏光の光が、偏光変換素子アレイ35を
通過することにより偏光方向が揃った光に変換される。The light incident on each unit lens 34a is collected and incident on every other PBS 37 of the PBS array 36. Of the light incident on each PBS 37, the S-wave light is reflected by the reflection surface 37a, and the reflection surface 37a of the adjacent PBS 37
, And is emitted again in the same direction as the incident direction. On the other hand, the P-wave light is transmitted through the reflection surface 37a, and is emitted with the polarization direction rotated by 90 ° by the λ / 2 phase plate 38. That is, light of random polarization passes through the polarization conversion element array 35 and is converted into light having a uniform polarization direction.
【0033】上記の偏光変換手段を本発明に適用するに
は、第1のレンズアレイ33の焦点距離に関して工夫が
必要となる。即ち、第1のレンズアレイ33で分割され
た各光束はPBSアレイ36の位置では縦長に集光され
ている必要があり、次の縞状反射鏡14の位置では横長
に集光されている必要がある。従って、第1のレンズア
レイ33の単位レンズは縦方向と横方向で焦点距離が異
なるものでなければならない。In order to apply the above-mentioned polarization conversion means to the present invention, it is necessary to devise the focal length of the first lens array 33. That is, each light beam split by the first lens array 33 needs to be condensed vertically at the position of the PBS array 36, and must be condensed horizontally at the position of the next striped reflecting mirror 14. There is. Therefore, the unit lenses of the first lens array 33 must have different focal lengths in the vertical and horizontal directions.
【0034】このようなレンズアレイの例として、図1
3に示したように、縦長単位円筒レンズ33aからなる
円筒レンズアレイと横長単位円筒レンズ33bからなる
円筒レンズアレイとを組み合わせたものがある。この場
合には、縦長単位円筒レンズ33aがPBSアレイ36
の位置に焦点を結び、横長単位円筒レンズ33bが縞状
反射鏡14の位置に焦点を結ぶように、各単位レンズの
焦点距離を設定することにより、縦長単位円筒レンズ3
3aは水平方向に集光してPBSアレイ36の位置に縦
方向に長い焦点を結び、一方、横長単位円筒レンズ33
bは垂直方向に集光して縞状反射鏡14の位置に横方向
に長い焦点を結ぶ。FIG. 1 shows an example of such a lens array.
As shown in FIG. 3, there is a combination of a cylindrical lens array including a vertically long unit cylindrical lens 33a and a cylindrical lens array including a horizontally long unit cylindrical lens 33b. In this case, the vertically long unit cylindrical lens 33a is
By setting the focal length of each unit lens so that the horizontally long unit cylindrical lens 33b focuses on the position of the striped reflector 14, the vertically long unit cylindrical lens 3
3a focuses in the horizontal direction and focuses on the position of the PBS array 36 in the vertical direction, while the horizontal unit cylindrical lens 33
b focuses light in the vertical direction and forms a long focus in the horizontal direction at the position of the striped reflecting mirror 14.
【0035】このような第1のレンズアレイ33を使用
することにより、先ず縦長に集光された光がPBSアレ
イ36の一つ置きのPBS37に入射して直線偏光の光
に変換され、次に横長に集光されて縞状反射鏡14に入
射する。ここで、第1の照明ユニット31の光束は縞状
反射鏡14の透光領域14aを透過し、第2の照明ユニ
ット32の光束は縞状反射鏡14の反射領域14bで反
射し、これらの光束が同一方向に進む光束として重畳さ
れる。この光は偏光の方向が揃っているから、液晶パネ
ルを照明した場合の損失が小さい。従って、大きな光量
を得ることができる。By using such a first lens array 33, first, vertically condensed light is incident on every other PBS 37 of the PBS array 36 and is converted into linearly polarized light. The light is condensed horizontally and enters the striped reflecting mirror 14. Here, the light beam of the first lighting unit 31 passes through the light-transmitting area 14a of the striped reflecting mirror 14, and the light beam of the second lighting unit 32 is reflected by the reflecting area 14b of the striped reflecting mirror 14, and The light beams are superimposed as light beams traveling in the same direction. Since this light has the same polarization direction, the loss when illuminating the liquid crystal panel is small. Therefore, a large amount of light can be obtained.
【0036】本発明は以上の例に限定されることなく、
更に種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the above examples,
Further, various modifications can be made.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入手が容易な低出力の光源ランプを二個使用し、双方か
らの光を効率良く重畳することで大きな照明光量を得る
ことが可能なプロジェクタ用照明装置を提供することが
できる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a projector illuminating device capable of obtaining a large illuminating light amount by using two easily available low-output light source lamps and efficiently superimposing light from both.
【図1】 本発明の第1の実施形態の構成を示す断面図
である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の第1の実施形態の構成を示す斜視図
である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of the first exemplary embodiment of the present invention.
【図3】 レンズアレイによる集光を示す断面図であ
る。FIG. 3 is a sectional view showing light collection by a lens array.
【図4】 図1における縞状反射鏡の一例を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a striped reflecting mirror in FIG. 1;
【図5】 レンズアレイで分割集光された光束の断面形
状の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of a light beam divided and condensed by a lens array.
【図6】 図1における縞状反射鏡の他の一例を示す図
である。FIG. 6 is a diagram showing another example of the striped reflecting mirror in FIG. 1;
【図7】 レンズアレイによる集光点と縞状反射鏡との
位置関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a positional relationship between a condensing point by a lens array and a striped reflecting mirror.
【図8】 本発明の第2の実施形態の構成を示す断面図
である。FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の第2の実施形態の構成を示す斜視図
である。FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図10】 図8における二つの照明ユニットの配置例
を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing an example of the arrangement of two lighting units in FIG.
【図11】 本発明の第3の実施形態の構成を示す断面
図である。FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a third exemplary embodiment of the present invention.
【図12】 図11の要部を拡大した断面図である。12 is an enlarged sectional view of a main part of FIG.
【図13】 図11における第1のレンズアレイの一例
を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing an example of a first lens array in FIG.
【図14】 従来の照明装置を使用した液晶プロジェク
タの基本構成を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a basic configuration of a liquid crystal projector using a conventional lighting device.
1 光源ランプ 2 リフレクタ 3 集光レンズ 4 液晶パネル 5 投影レンズ 6 スクリーン 11 第1の照明ユニット 12 第2の照明ユニット 13 レンズアレイ 13a 単位レンズ 14 縞状反射鏡 14a 透光領域 14b 反射領域 21 第1の照明ユニット 22 第2の照明ユニット 23 第1のレンズアレイ 23a 単位レンズ 24 第2のレンズアレイ 24a 単位レンズ 25 ダイクロイックミラー 26 反射ミラー 27 レンズ 28 クロスダイクロイックプリズム 31 第1の照明ユニット 32 第2の照明ユニット 33 第1のレンズアレイ 33a 縦長単位円筒レンズ 33b 横長単位円筒レンズ 34 第2のレンズアレイ 34a 単位レンズ 35 偏光変換素子 36 PBSアレイ 37 PBS 37a 反射面 38 λ/2位相差板 REFERENCE SIGNS LIST 1 light source lamp 2 reflector 3 condenser lens 4 liquid crystal panel 5 projection lens 6 screen 11 first illumination unit 12 second illumination unit 13 lens array 13a unit lens 14 striped mirror 14a translucent area 14b reflective area 21 first Lighting unit 22 second lighting unit 23 first lens array 23a unit lens 24 second lens array 24a unit lens 25 dichroic mirror 26 reflecting mirror 27 lens 28 cross dichroic prism 31 first lighting unit 32 second lighting Unit 33 First lens array 33a Vertical unit cylindrical lens 33b Horizontal unit cylindrical lens 34 Second lens array 34a Unit lens 35 Polarization conversion element 36 PBS array 37 PBS 37a Reflection surface 38 λ / 2 phase plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 順二 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA12 HA13 HA20 HA21 HA25 HA28 MA06 2H091 FA05Z FA10Z FA11Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z FD03 FD22 LA16 MA07 3K042 AA01 AC06 BB03 BC03 5G435 AA03 AA12 BB12 DD07 DD09 FF03 FF05 FF07 GG05 GG08 GG23 LL15 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Junji Tomita 4-1-1 Kamikadanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Fujitsu Limited (reference) 2H088 EA12 HA13 HA20 HA21 HA25 HA28 MA06 2H091 FA05Z FA10Z FA11Z FA14Z FA26X FA26Z FA29Z FA41Z FD03 FD22 LA16 MA07 3K042 AA01 AC06 BB03 BC03 5G435 AA03 AA12 BB12 DD07 DD09 FF03 FF05 FF07 GG05 GG08 GG23 LL15
Claims (3)
同方向に反射するリフレクタと該リフレクタで反射され
た光を複数の光束に分割して集光するレンズアレイとを
それぞれが有する第1の照明ユニット及び第2の照明ユ
ニットと、透光領域と反射領域とを交互に繰返し備えた
縞状反射鏡とを有し、 該第1の照明ユニットと該第2の照明ユニットと縞状反
射鏡とは、該第1の照明ユニットからの光束が該縞状反
射鏡の透光領域に集光して該縞状反射鏡を透過し、該第
2の照明ユニットからの光束が該縞状反射鏡の反射領域
に集光して該縞状反射鏡で該第1の照明ユニットからの
光束と同方向に反射するように配置されていることを特
徴とするプロジェクタ用照明装置。A first light source lamp includes a light source lamp, a reflector that reflects light emitted from the light source lamp in the same direction, and a lens array that divides the light reflected by the reflector into a plurality of light beams and condenses the light beams. An illumination unit, a second illumination unit, and a striped reflector having a translucent area and a reflection area alternately and repeatedly; the first illumination unit, the second illumination unit, and the striped reflector The light beam from the first lighting unit is condensed on a light-transmitting area of the striped reflecting mirror and transmitted through the striped reflecting mirror, and the light beam from the second lighting unit is reflected by the striped reflecting mirror. An illumination device for a projector, wherein the illumination device is arranged so that light is condensed on a reflection area of the mirror and reflected by the stripe-shaped reflection mirror in the same direction as a light beam from the first illumination unit.
ユニットはそれぞれ、オプティカルインテグレータを構
成する二個のレンズアレイを有することを特徴とする請
求項1記載のプロジェクタ用照明装置。2. The illumination device for a projector according to claim 1, wherein each of the first illumination unit and the second illumination unit has two lens arrays constituting an optical integrator.
ユニットはそれぞれ、前記レンズアレイを出射した光の
偏光の方向を揃える偏光変換素子を有することを特徴と
する請求項1記載のプロジェクタ用照明装置。3. The projector according to claim 1, wherein each of the first illumination unit and the second illumination unit has a polarization conversion element for aligning a polarization direction of light emitted from the lens array. Lighting equipment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11156761A JP2000347589A (en) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | Illuminating device for projector |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=15634753
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JP11156761A Withdrawn JP2000347589A (en) | 1999-06-03 | 1999-06-03 | Illuminating device for projector |
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