(57)【要約】【課題】光源から射出された光束により効率良く被照明部材を照明することができる照明光学系を提供する。【解決手段】光源４から射出された光束の一部を反射する反射部材５と、前記光源から射出された光束を集光する集光レンズ部１２ａと、前記集光レンズ部の周囲に配置され、前記反射部材で反射された光束を通過させる光通過部１２ｂとを有する光学部材１２とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光束の一部を反射する反射部材と、
前記光源から射出された光束を集光する集光レンズ部と、前記集光レンズ部の周囲に配置され、前記反射部材で反射された光束を通過させる光通過部とを有する光学部材と
を備えることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記光通過部は、前記反射部材で反射された光束が通過する平面部を備えることを特徴とする請求項１記載の照明光学系。
【請求項３】
前記光通過部は、前記反射部材で反射された光束を素通しする素通し部を備えることを特徴とする請求項１記載の照明光学系。
【請求項４】
前記光通過部は、前記光学部材の位置決めをする位置決め部を備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記光学部材から射出された光束を集光する集光レンズを備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記光学部材及び前記集光レンズの少なくとも一方は、前記光源から射出された光束を矩形形状に集光する自由曲面を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の照明光学系を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系及びプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光の集光効率をアップさせた集光レンズ群を有するプロジェクタ装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１７０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の集光レンズ群では光源から広角に射出した光束を利用することができないため、効率良く被照明部材を照明することができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、光源から射出された光束により効率良く被照明部材を照明することができる照明光学系及び該照明光学系を備えたプロジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の照明光学系は、光源から射出された光束の一部を反射する反射部材と、前記光源から射出された光束を集光する集光レンズ部と、前記集光レンズ部の周囲に配置され、前記反射部材で反射された光束を通過させる光通過部とを有する光学部材とを備えることを特徴とする照明光学系。
【０００７】
また、本発明のプロジェクタは、本発明の照明光学系を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の照明光学系及びプロジェクタによれば、光源から射出された光束により効率良く被照明部材を照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る第１集光レンズの正面図である。
【図３】第２の実施の形態に係る第１集光レンズの正面図である。
【図４】第３の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。
【図５】第４の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタについて説明する。図１は、第１の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。プロジェクタ２は、光束を射出するＬＥＤ４と、ＬＥＤ４から射出された光束を画像表示部としてのＬＣＯＳ（反射型液晶素子）６に照射する照明光学系８と、このＬＣＯＳ６に表示された画像の光学像を投映面（スクリーン等）に拡大投映する投映光学系１０を備えている。照明光学系８は、ＬＥＤ４、リフレクタ５、第１集光レンズ１２及び第２集光レンズ１４及び偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１８を備え、この順に並んで光軸上に配置されている。また、投映光学系１０は、ＰＢＳ１８の下方に設置されたＬＣＯＳ６、第１投映レンズ２０及び第２投映レンズ２２を備え、この順に並んで光軸上に配置されている。
【００１１】
ＬＥＤ４は、光束を射出するＬＥＤチップ４ａ、ＬＥＤチップ４ａを覆って保護するＬＥＤカバー４ｂ及びＬＥＤチップ４ａとＬＥＤカバー４ｂが取付けられる基板４ｃを備えている。
【００１２】
リフレクタ５は、凹面形状の反射面を有しＬＥＤ４から広角に射出された光束を反射させる。
【００１３】
図２は、図１における第１集光レンズ１２の正面図（第２集光レンズ側から視た図）である。第１集光レンズ１２は、ＬＥＤ４から狭角に射出された光束を集光する集光レンズ部１２ａ、集光レンズ部１２ａの外周部に設けられ、リフレクタ５で反射された光束が通過する平面部１２ｂ及び平面部１２の外側に設けられた３つの位置決め部１２ｃを有する。この位置決め部１２ｃは、図示しないプロジェクタ２の筐体に対して第１集光レンズ１２を位置決めする際に用いられる。ここで第１集光レンズ１２は、樹脂により一体成形されている。
【００１４】
ＬＥＤ４から狭角に射出された光束は、集光レンズ部１２ａで集光される。また、ＬＥＤ４から広角に射出された光束は、リフレクタ５により反射され平面部１２ｂを通過する。これにより第１集光レンズ１２から射出された光束は、集光レンズ部１２ａから射出された光束及び平面部１２ｂから射出された光束の光線角度が合わせられ、光束の進行方向が一致した状態で第２集光レンズ１４に入射し、第２集光レンズ１４で集光される。即ち、ＬＣＯＳ６の表示領域内を照射するように集光されてＰＢＳ１８へ入射する。ＰＢＳ１８へ入射した光束は、ＰＢＳ１８内に光束の進行方向に対して４５°の角度で設けられた偏光分離膜１８ａへ入射する。ＰＢＳ１８に入射した光束のうち、Ｐ偏光成分の光は、偏光分離膜１８ａを透過してＰＢＳ１８から外部に放射される。また、Ｓ偏光成分の光は、偏光分離膜１８ａで反射されＰＢＳ１８の下面１８ｂから下方に向かって射出された後に、ＰＢＳ１８の下方に設置されたＬＣＯＳ６を照射する。
【００１５】
ＬＣＯＳ６を照射した光は、ＬＣＯＳ６により反射されＰＢＳ１８に再度入射する。ここで、ＬＣＯＳ６を構成する図示しない液晶層は、電圧が印加されると入射光に対して位相板として機能する。従って、ＬＣＯＳ６から射出される光のうち、液晶層により電圧が印加された画素領域を透過した光はＳ偏光からＰ偏光に変換される。一方、ＬＣＯＳ６から射出される光のうち、液晶層により電圧が印加されていない画素領域を透過した光はＳ偏光のまま進行する。
【００１６】
Ｐ偏光とＳ偏光との混合光としてＰＢＳ１８に再度入射した光のうち、ＬＣＯＳ６の電圧が印加された画素領域を透過したＰ偏光の光のみが偏光分離膜１８ａを透過し、Ｓ偏光の光と分離される。Ｐ偏光の光は、ＰＢＳ１８から上方へ向かって射出された後に、第１投映レンズ２０及び第２投映レンズ２２により、ＬＣＯＳ６に表示された画像の光学像が投映面に拡大投映される。
【００１７】
この第１の実施の形態に係るプロジェクタによれば、ＬＥＤから広角に射出された光束を、リフレクタで反射し平面部を通過させ、集光レンズ部から射出された光束及び平面部を通過した光束の光線角度を合わせることができるため、ＬＥＤから広角に射出された光束をも有効に用いて効率良くＬＣＯＳを照明することができる。
【００１８】
なお、上述の第１の実施の形態において、ＬＥＤ４から狭角に射出された光束及びＬＥＤ４から広角に射出されリフレクタ５で反射された光束が、共に集光レンズ部１２ａで集光される場合には、第１集光レンズ１２から射出される両者の光束の光線角度が異なるため、両者の光束の光線の進行方向が異なり効率良くＬＣＯＳ６を照明することができない。従って、本実施の形態においては、両者の光束の進行方向を一致させるため、集光レンズ部１２ａの外周部に平面部１２ｂが設けられている。
【００１９】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。なお、第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成は、図１に示すプロジェクタと第１集光レンズの構成が異なるため異なる部分について説明する。また、第２の実施の形態に係るプロジェクタにおいては、第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成と同一の構成には同一の符号を用いて説明を行う。
【００２０】
図３は、図１における第１集光レンズの正面図（第２集光レンズ側から視た図）である。第１集光レンズ２６は、ＬＥＤ４から狭角に射出された光束を集光する集光レンズ部２６ａ、リフレクタ５で反射された光束を素通しさせる素通し部２６ｂ及び第１集光レンズ２６の位置決めを行う３つの位置決め部２６ｃを有する。この位置決め部２６ｃは、図示しないプロジェクタ２の筐体に対して第１集光レンズ２６を位置決めする際に用いられる。ここで第１集光レンズ２６は、樹脂により一体形成されており、位置決め部２６ｃも、リフレクタ５で反射された光束を通過させる。
【００２１】
ＬＥＤ４から狭角に射出された光束は、集光レンズ部２６ａで集光される。また、ＬＥＤ４から広角に射出された光束はリフレクタ５により反射され素通し部２６ｂ及び位置決め部２６ｃを通過する。これにより第１集光レンズ２６から射出された光束は、集光レンズ部２６ａから射出された光束、素通し部２６ｂを通過した光束及び位置決め部２６ｃを通過した光束の光線角度が合わせられ、光線の進行方向が一致した状態で第２集光レンズ１４に入射する。そして、第１の実施の形態と同様にＬＣＯＳ６に表示された画像の光学像が投映面に拡大投映される。
【００２２】
この第２の実施の形態に係るプロジェクタによれば、ＬＥＤから広角に射出された光束を、リフレクタで反射し素通し部及び位置決め部を通過させ、集光レンズ部から射出された光束と素通し部を通過した光束及び位置決め部とを通過した光束の光線角度を合わせることができるため、効率良くＬＣＯＳを照明することができる。
【００２３】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。なお、第３の実施の形態に係るプロジェクタの構成は、図１に示すプロジェクタと第１集光レンズの構成が異なるため異なる部分について説明する。また、第３の実施の形態に係るプロジェクタにおいては、第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成と同一の構成には同一の符号を用いて説明を行う。
【００２４】
図４は、第３の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。図４に示すように、プロジェクタ２は、白色の光を射出する白色ＬＥＤ２８を有している。また、第１集光レンズ１２の集光レンズ部１２ａの白色ＬＥＤ２８側の面に、カラーフィルタ１２ｄが形成されている。カラーフィルタ１２ｄは、所定の色度領域の青色を除去し所定の色度に調整する薄膜を蒸着することにより形成される。ここでカラーフィルタ１２ｄを集光レンズ部１２ａの白色ＬＥＤ２８側の面、即ち、曲率半径の小さい面に成膜することにより、カラーフィルタ１２ｄを均一の膜厚で形成することが容易になる。
【００２５】
白色ＬＥＤ２８から射出された白色の光は、カラーフィルタ１２ｄにより、所定の色度に調整され集光レンズ部１２ａで集光される。また、白色ＬＥＤ２８から広角に射出された光束は、リフレクタ５により反射され平面部１２ｂを通過する。そして、第１の実施の形態と同様にＬＣＯＳ６に表示された画像の光学像が投映面に拡大投映される。
【００２６】
この第３の実施の形態に係るプロジェクタによれば、色度を調整するためのカラーフィルタが集光レンズ部に形成されているため、投映される画像全体の色ムラを軽減することができる。また、ＬＥＤから広角に射出された光束を、リフレクタで反射し平面部を通過させ、集光レンズ部から射出された光束及び平面部を通過した光束の光線角度を合わせることができるため、効率良くＬＣＯＳを照明することができる。
【００２７】
次に、本発明の第４の実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。なお、第４の実施の形態に係るプロジェクタの構成は、図１に示すプロジェクタとＰＢＳの構成が異なるため異なる部分について説明する。また、第４の実施の形態に係るプロジェクタにおいては、第１の実施の形態に係るプロジェクタの構成と同一の構成には同一の符号を用いて説明を行う。
【００２８】
図５は、第４の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。図５に示すように、プロジェクタ２は、青色の光を射出する青色ＬＥＤ３０を有している。また、ＰＢＳ１８の青色ＬＥＤ３０側の面に、色温度変換部材１８ｃが形成されている。色温度変換部材１８ｃは、青色の光束の一部を吸収して黄色の光束を放射し、残りを透過させるＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の黄色蛍光体を塗布することにより形成される。また、ＰＢＳ１８の青色ＬＥＤ３０側の面は、光軸に略直交する平面であり、色温度変換部材１８ｃを均一な厚さで形成することが容易である。
【００２９】
青色ＬＥＤ３０から射出された光束は、第１の実施の形態と同様に第１集光レンズ１２及び第２集光レンズ１４を介し、色温度変換部材１８ｃに入射する。色温度変換部材１８ｃは、入射した青色の光束の青色の一部を吸収して黄色の光束を放射し、残りを透過させることにより白色の光束に変換する。また、色温度変換部材１８ｃの厚さは均一であるため、色温度変換部材１８ｃを透過する青色の光束の透過距離が均一である。そのため、色温度変換部材１８ｃにより、均一な色温度の白色の光束に変換されＰＢＳ１８に射出される。そして、光束がＰＢＳ１８に入射され、第１の実施の形態と同様にＬＣＯＳ６に表示された画像の光学像が投映面に拡大投映される。
【００３０】
この第４の実施の形態に係るプロジェクタによれば、色温度を変換させる均一な厚さの色温度変換部材がＰＢＳの青色ＬＥＤ側の面に形成されているため、投映される画像全体の色温度を均一にすることができる。また、ＬＥＤから広角に射出された光束を、リフレクタで反射し平面部を通過させ、集光レンズ部から射出された光束及び平面部を通過した光束の光線角度を合わせることができるため、均一な色温度で効率良くＬＣＯＳを照明することができる。
【００３１】
なお、上述の各実施の形態において、第２集光レンズ１４を使用せず投映を行ってもよい。
【００３２】
また、上述の各実施の形態においては、照明光学系８をプロジェクタ２に用いているが、顕微鏡の照明装置またはカメラのフラッシュ等に用いてもよい。
【００３３】
また、上述の各実施の形態において、第１集光レンズ１２及び第２集光レンズ１４の少なくとも一方は、ＬＥＤ４（白色ＬＥＤ２８、青色ＬＥＤ３０）から射出された光束を矩形形状に集光する自由曲面を備えてもよい。これにより、ＬＥＤ４（白色ＬＥＤ２８、青色ＬＥＤ３０）から射出される光束によるＬＣＯＳ６の照明効率を上げることができる。
【符号の説明】
【００３４】
２…プロジェクタ、４…ＬＥＤ、５…リフレクタ、６…ＬＣＯＳ、８…照明光学系、１２…第１集光レンズ，１２ａ…集光レンズ部，１２ｂ…平面部，１２ｃ…位置決め部、１４…第２集光レンズ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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