(57)【要約】【課題】  照明光学系の構成に必要な光学素子の数を減少できる簡単な構造を有し、組立性及び製作性に優れ、製造コストを低め、コントラスト低下問題が発生しない照明光学系及びこれを備えた画像プロジェクションシステムを提供する。【解決手段】  光源と、この光源から出射された光を所定の反射型デバイス、例えば、反射型ディスプレイ素子として機能を行うＤＬＰ素子に照明するために少なくとも一つの照明レンズ及びマンジャンミラーを含み、マンジャンミラーは、照明レンズに対して傾斜して配置されており、照明レンズ側から入射される光を屈折透過させる凹屈折面と、凹屈折面を経由して入射される光を凹屈折面側に内部反射させる凸反射面とを含み、凸反射面から反射された光が凹屈折面を再び屈折透過して前記照明レンズ側から入射される光とは異なる経路に進めることを特徴とする照明光学系及びこれを備えた画像プロジェクションシステムである。【選択図】      図１
2004310106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から出射された光を所定の反射型デバイスに照明するために少なくとも一つの照明レンズ及びマンジャンミラーを含み、
前記マンジャンミラーは、
前記照明レンズに対して傾斜して配置されており、
前記照明レンズ側から入射される光を屈折透過させる凹屈折面と、前記凹屈折面を経由して入射される光を前記凹屈折面側に内部反射させる凸反射面とを含み、前記凸反射面から反射された光が前記凹屈折面を再び屈折透過して前記照明レンズ側から入射される光とは異なる経路に進めることを特徴とする反射型デバイスを有する画像プロジェクションシステムに使われる照明光学系。
【請求項２】
前記凹屈折面は、約２０ないし７０ｍｍ範囲のネガティブ曲律半径を有し、前記凸反射面は、約３０ないし１００ｍｍ範囲のネガティブ曲律半径を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記光源はランプ型光源であり、
前記光源と照明レンズ間に前記光源から出射された光を均一光に変換し、その光のビーム形態を前記反射型デバイスの平面と同じ形態に整形する光学的素子をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記光源はランプ型光源であり、
前記光源と照明レンズ間に前記光源から出射された光を均一光に変換し、その光のビーム形態を前記反射型デバイスの平面と同じ形態に整形する光学的素子をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項５】
前記光学的素子は、ライトトンネルを含むことを特徴とする請求項３または４に記載の照明光学系。
【請求項６】
前記光源から出射された光を波長によって分離する色光分離ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項７】
前記色光分離ユニットは、
前記光源から出射された光を波長によって分離して順次に透過させるカラーホイールと、前記カラーホイールを回動させる駆動源と、を含むことを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。
【請求項８】
前記反射型デバイスは、照明される光を選択的に所望の方向に反射させうるように駆動可能な多数のマイクロミラーが二次元に配列されてなされた反射型ディスプレイ素子であることを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。
【請求項９】
前記反射型デバイスは、照明される光を選択的に所望の方向に反射させうるように駆動可能な多数のマイクロミラーが二次元に配列されてなされた反射型ディスプレイ素子であることを特徴とする請求項１ないし４のうち何れか一項に記載の照明光学系。
【請求項１０】
反射型ディスプレイ素子と、
光源と、前記光源から出射された光を所定の反射型デバイスに照明するために少なくとも一つの照明レンズ及びマンジャンミラーを含む照明光学系と、を含み、
前記マンジャンミラーは、
前記照明レンズに対して傾斜して配置されており、
前記照明レンズ側から入射される光を屈折透過させる凹屈折面と、前記凹屈折面を経由して入射される光を前記凹屈折面側に内部反射させる凸反射面とを含み、前記凸反射面から反射された光が前記凹屈折面を再び屈折透過して前記照明レンズ側から入射される光とは異なる経路に進めて前記反射型ディスプレイ素子に傾斜して入射させ、
前記反射型ディスプレイ素子は、前記照明光学系で照明される光を選択的に投射光学系側に反射させうるように駆動可能な多数のマイクロミラーが二次元に配列されてなされて画像を形成することを特徴とする画像プロジェクションシステム。
【請求項１１】
前記凹屈折面は、約２０ないし７０ｍｍ範囲のネガティブ曲律半径を有し、前記凸反射面は、約３０ないし１００ｍｍ範囲のネガティブ曲律半径を有することを特徴とする請求項１０に記載の画像プロジェクションシステム。
【請求項１２】
前記光源はランプ型光源であり、
前記照明光学系は、
前記光源と照明レンズ間に前記光源から出射された光を均一光に変換し、その光のビーム形態を前記反射型デバイスの平面と同じ形態に整形する光学的素子をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の画像プロジェクションシステム。
【請求項１３】
前記光源はランプ型光源であり、
前記照明光学系は、
前記光源と照明レンズ間に前記光源から出射された光を均一光に変換し、その光のビーム形態を前記反射型デバイスの平面と同じ形態に整形する光学的素子をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像プロジェクションシステム。
【請求項１４】
前記光学的素子は、ライトトンネルを含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の画像プロジェクションシステム。
【請求項１５】
前記照明光学系は、
前記光源から出射された光を波長によって分離する色光分離ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１０ないし１３のうち何れか一項に記載の画像プロジェクションシステム。
【請求項１６】
前記色光分離ユニットは、
前記光源から出射された光を波長によって分離して順次に透過させるカラーホイールと、前記カラーホイールを回動する駆動源とを含むことを特徴とする請求項１５に記載の画像プロジェクションシステム。
【請求項１７】
第１経路に沿って画像に対応する光を出射する光源と、
第１及び第２面を有し、前記光源から第１面を通じて受信される光を屈折させて第２経路に沿って第２面に向わせ、屈折された光を前記第２面を使用して第３経路に沿って第１面に向って反射させ、前記反射された光を第４経路に沿って反射デバイスに進める屈折及び反射ユニットと、を含むことを特徴とする反射型デバイスとプロジェクション光学システムとを有する画像プロジェクションシステムに使われる照明装置。
【請求項１８】
前記第１ないし第４経路は相異なることを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【請求項１９】
前記第１ないし第４経路は相互平行ではないことを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【請求項２０】
前記第１及び第４経路は９０°以下の角をなすことを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【請求項２１】
前記第２及び第３経路は９０°以下の角をなすことを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【請求項２２】
前記反射型デバイス及び光源は、前記第１及び第４経路間に位置したラインに対して相互反対に配置されたことを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【請求項２３】
前記第１及び第２面は、前記光源及び反射型デバイスと対向する凹面であり、前記第１及び第２面間の厚さは、前記屈折及び反射ユニットの中心から距離によって変わることを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【請求項２４】
前記第１及び第２面各々は、前記屈折及び反射ユニットの中心から距離によって変わる半径を有する曲面を有することを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記屈折及び反射ユニットは、前記第１及び第２面間に位置した光学媒質をさらに備え、厚さは屈折及び反射ユニットの中心から距離によって変わることを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【請求項２６】
前記屈折及び反射ユニットは、マンジャンミラーを備えることを特徴とする請求項１７に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は反射光の角度を変化させて光をオン／オフにする反射型ディスプレイ素子に光を照射できる照明光学系及びこれを備えたプロジェクションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、画像プロジェクションシステムは、背面投射型ＴＶや前面投射型プロジェクタに適用されるものであって、照明光学系、ディスプレイ素子及び投射光学系を含む構成を有する。ディスプレイ素子は、照明光学系から照射された光をモジュレーションして画像を形成する。形成された画像は、投射光学系により拡大されてスクリーンに投射される。
【０００３】
最近では、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）技術を利用して製作されたＤＬＰ（デジタルライトプロセッシング）素子を反射型ディスプレイ素子として利用するプロジェクションシステムが開発されている。ＤＬＰ素子は、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）ともいう。
【０００４】
プロジェクションシステムで使われる画像形成用ＤＬＰ素子は、画素数だけ多数のマイクロミラーを二次元的に配列したものであって、各マイクロミラーを各画素に対する映像信号によって独立的に駆動させて入射光の反射角度を変化させることによって光をオン／オフにして画像を生成する。
【０００５】
このようなＤＬＰ素子を反射型ディスプレイ素子として利用する場合には、照明光学系から照射されてＤＬＰ素子に入力される光路とＤＬＰ素子から反射された画像形成用の光路とが相異なるように光学系が構成される。
【０００６】
このように照明光学系から照射される光と投射光学系側に進める光とを相互分離するために、従来には通常的に、照明光学系に全反射プリズムを使用した。
【０００７】
特許文献１には光源から照射された光が全反射プリズムを経由してＤＬＰ素子（前記特許文献１では、ＤＭＤと表現される）に入射されるプロジェクションディスプレイのための光学システムが開示されている。
【０００８】
一般的に、全反射プリズムを使用して光を分離するプリズム方式のプロジェクションシステムは、反射型ディスプレイ素子に光を照明する照明光学系側に全反射プリズムを設けて光が全反射されて反射型ディスプレイ素子に照明されるように構成されている。照明された光は、反射型ディスプレイ素子によって光路が変わって投射光学系側に入る。この時、投射光学系に入る光もプリズムの全反射面を合うようになるが、この時には全反射面に対する入射角が小さいため、全反射が起こらずに投射光学系に進める。すなわち、反射型ディスプレイ素子に照明される光とこの反射型ディスプレイ素子から反射された光とは、プリズムの全反射条件によって分離される。
【０００９】
しかし、このような全反射プリズムは、前記照明光と反射光とを分離するために、特許文献１にも開示されているように、２枚以上のプリズムで構成される。この時、全反射プリズムをなす２枚以上のプリズムは、各々相異なる形態に製作及び組立てられる。また、各プリズムの角度が正確に加工されなければならない。
【００１０】
したがって、このような全反射プリズムは、製作及び組立てが難しく、これによりプロジェクションシステムの製作性及び組立性を悪くし、製造コストを高める。
【００１１】
また、反射型ディスプレイ素子と投射光学系間に設けられた全反射プリズムのプリズム面で反射された光が投射光学系に流入されやすくて、コントラストに良くない影響を与えうる。
【特許文献１】米国特許５,６０４,６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする目的は、簡単な構造により製造コストを下げ、全反射プリズムタイプから発生しやすいコントラスト低下問題を発生させない改善された構造の照明光学系及びこれを備えた画像プロジェクションシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するための画像プロジェクションシステムに使われる本発明による照明光学系は、光源と、前記光源から出射された光を所定の反射型デバイスに照明するために少なくとも一つの照明レンズ及びマンジャンミラーを含み、前記マンジャンミラーは、前記照明レンズに対して傾斜して配置されており、前記照明レンズ側から入射される光を屈折透過させる凹屈折面と、前記凹屈折面を経由して入射される光を前記凹屈折面側に内部反射させる凸反射面とを含み、前記凸反射面から反射された光が前記凹屈折面を再び屈折透過して前記照明レンズ側から入射される光とは異なる経路に進めることを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記凹屈折面は、約２０ないし７０ｍｍ範囲のネガティブ曲律半径を有し、前記凸反射面は、約３０ないし１００ｍｍ範囲のネガティブ曲律半径を有しうる。
【００１５】
前記光源はランプ型光源であり、前記光源と照明レンズ間に前記光源から出射された光を均一光に変換し、その光のビーム形態を前記反射型デバイスの平面と同じ形態に整形する光学的素子をさらに備えることが望ましい。
【００１６】
前記光源から出射された光を波長によって分離する色光分離ユニットをさらに備えることが望ましい。
【００１７】
前記反射型デバイスは、照明される光を選択的に所望の方向に反射させうるように駆動可能な多数のマイクロミラーが二次元に配列されてなされた反射型ディスプレイ素子でありうる。
【００１８】
前記目的を達成するための本発明による画像プロジェクションシステムは、光源と、前記光源から出射された光を所定の反射型デバイスに照明するために少なくとも一つの照明レンズ及びマンジャンミラーを含む照明光学系と、前記照明光学系から照明される光を選択的に投射光学系側に反射させうるように駆動可能な多数のマイクロミラーが二次元に配列されてなされて画像を形成する反射型ディスプレイ素子と、を含み、前記マンジャンミラーは、前記照明レンズに対して傾斜して配置されており、前記照明レンズ側から入射される光を屈折透過させる凹屈折面と、前記凹屈折面を経由して入射される光を前記凹屈折面側に内部反射させる凸反射面とを含み、前記凸反射面から反射された光が前記凹屈折面を再び屈折透過して前記照明レンズ側から入射される光とは異なる経路に進めて、前記反射型ディスプレイ素子に傾斜して入射させることを特徴とする。
【００１９】
前記目的を達成するための反射デバイスとプロジェクション光学システムとを有する画像プロジェクションシステムに使われる本発明による照明装置は、第１経路に沿って画像に対応する光を出射する光源と、第１及び第２面を有し、前記光源から第１面を通じて受信される光を屈折させて第２経路に沿って第２面に向わせ、屈折された光を前記第２面を使用して第３経路に沿って第１面に向って反射させ、前記反射された光を第４経路に沿って前記反射デバイスに進める屈折及び反射ユニットと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
前記第１ないし第４経路は相異なり、相互平行ではない。前記第１及び第４経路は、９０°以下の角をなす。また前記第２及び第３経路は、９０°以下の角をなす。
【００２１】
前記反射型デバイス及び光源は、前記第１及び第４経路間に位置したラインに対して相互反対に配置される。
【００２２】
前記第１及び第２面は、前記光源及び反射型デバイスと対向する凹面であり、前記第１及び第２面間の厚さは、前記屈折及び反射ユニットの中心から距離によって変わる。
【００２３】
前記第１及び第２面各々は、前記屈折及び反射ユニットの中心から距離によって変わる半径を有する曲面を有する。
【００２４】
前記屈折及び反射ユニットは、前記第１及び第２面間に位置した光学媒質をさらに備え、厚さは屈折及び反射ユニットの中心から距離によって変わる。前記屈折及び反射ユニットは、マンジャンミラーを備えうる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、ＤＬＰ素子よりなる反射型ディスプレイに照明される光とそれから反射された光路を分離させるために、レンズの機能と反射ミラーの機能とを同期できるマンジャンミラーを使用するので、照明光学系の構成に必要な光学素子の数を減少できる簡単な構造を有する。
【００２６】
このようにマンジャンミラーを使用する本発明による照明光学系は、従来の全反射プリズムタイプに比べて製造しやすく、光学的整列も容易である。
【００２７】
したがって、本発明による照明光学系は、プリズムを使用しないので、組立性及び製作性に優れ、製造コストを低める効果がある。
【００２８】
また、本発明による照明光学系は、マンジャンミラーを使用するので、従来の全反射プリズムタイプから発生しやすいコントラスト低下問題が発生せず、従来のプリズムから発生する光損失が発生しないので、照明効率の極大化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施例による照明光学系１を備えた画像プロジェクションシステムの概略的な構造を示す。
【００３１】
図１を参照すれば、本発明による照明光学系１は、光源１０と、光源１０から出射された光を所定の反射型デバイスに照明するための少なくとも一つの照明レンズ４０及びマンジャンミラー５０を含んで構成される。本発明による照明光学系１を画像プロジェクションシステムに適用する場合、前記反射型デバイスは、反射型ディスプレイ素子６０となる。
【００３２】
図１では、本発明による照明光学系１を画像プロジェクションシステムに適用して、画像プロジェクションシステムが照明光学系１、反射型ディスプレイ素子６０及び投射光学系７０を含んで構成される場合を示す。
【００３３】
光源１０としてはランプ型光源を備えうる。ランプ型光源１０は、光を生成するランプ１１と、このランプ１１から生成された光を反射させてその進行経路を案内する反射鏡１３とを含む。反射鏡１３は、ランプ１１の位置を一焦点とし、光が集束される地点を他の焦点とする楕円鏡であるか、ランプ１１の位置を一焦点とし、このランプ１１から出射され、その反射鏡１３から反射された光が平行光となる放物鏡でありうる。図１では、反射鏡１３が楕円鏡である例を示す。
【００３４】
一方、光源１０として、図１に示されたように、ランプ型光源１０を備える場合、本発明による照明光学系１は、光源１０から出射された光を均一光に変換し、そのビーム形態を整形する光学的素子３０をさらに備えることが望ましい。
【００３５】
また、本発明による照明光学系１は、カラー具現が可能になるように、光源１０から出射された光を波長によって分離する色分離ユニット２０をさらに備えることが望ましい。
【００３６】
図１では、光学的素子３０としてライトトンネル３１、すなわち、ガラスロッドを備え、色分離ユニット２０として駆動源２１によって回動可能なカラーホイール２２を備えた例を示す。
【００３７】
ライトトンネル３１は、光軸ｃ１に対して垂直な入射面３１ａと出射面３１ｂとを有する直六面体状である。このライトトンネル３１は、光源１０側から入射される光を乱反射によって混合することによって輝度分布を均一光にする。また、ライトトンネル３１は、その出射面３１ｂの縦横比が反射型ディスプレイ素子６０の画像形成に使われる有効平面の縦横比に比例するように設けられ、出射面３１ｂから出射される光ビーム形態を反射型ディスプレイ素子６０の平面と同じ形態に作る。ライトトンネル３１の出射面３１ｂは、図２での物体面３５となる。
【００３８】
ここで、光学的素子３０としてライトトンネル３１を備える場合には、ランプ型光源１０の反射鏡１３は、図１に示されたように、楕円鏡であることが望ましい。もちろん、ランプ型光源１０の反射鏡１３を放物鏡で構成し、光源１０とライトトンネル３１間に平行光を集束光に変換する集束レンズ（図示せず）をさらに備えることも可能である。
【００３９】
一方、光学的素子３０としては、本技術分野で公知されたように、一対のフライアイレンズ（図示せず）を備えることも可能である。
【００４０】
それ以外にも、ランプ型光源１０から出射された光を均一光に変換すると同時にそのビーム形態を反射型ディスプレイ素子６０の平面形態に合う形態に変換するための光学的素子３０の光学的構成は、多様な変形が可能である。
【００４１】
色分離ユニット２０として使われるカラーホイール２２は、駆動源２１によって回動される。カラーホイール２２は、本技術分野で公知されたように、その回動によって順次に特定色光を選別して透過させうるように複数のカラーフィルタ部が、例えば、等分配置された構造を有する。カラーホイール２２は、その回転によって複数の色光を順次に透過させる。
【００４２】
ここで、カラー具現のための色分離ユニット２０の構成も多様に変形されうる。
【００４３】
図２を参照すれば、照明レンズ４０は、ライトトンネル３１の出射面３１ｂ、すなわち、物体面３５から出射する光を集束させる。
【００４４】
マンジャンミラー５０は、反射型ディスプレイ素子６０、すなわち、ＤＬＰ素子のチルト角度に合うように照明光学系１と投射光学系７０との光路を分離する。
【００４５】
このために、マンジャンミラー５０は、照明レンズ４０に対して傾斜して配置される。すなわち、マンジャンミラー５０は、その中心軸ｃ２が光源１０から照明レンズ４０にいたる光軸ｃ１に対して所定角度をなすように配置される。
【００４６】
マンジャンミラー５０は、照明レンズ４０側から入射される光を屈折透過させる凹屈折面５１と、その反対面の凸反射面５３とを備える。凹屈折面５１と凸反射面５３間には所定屈折率を有する光学媒質が位置する。マンジャンミラー５０は、例えば、メニスカスレンズにその凸な裏面を反射面処理した構造を有する。
【００４７】
ここで、本発明は単に例示の目的でマンジャンミラーを表しているばかり、マンジャンミラーに限定されず、ここに示されたような本発明の特徴を提供するさらに他の屈折及び反射タイプユニットが使われることもある。
【００４８】
凹屈折面５１は、入射される光を屈折透過させる。凸反射面５３は、照明レンズ４０側から入射されて凹屈折面５１を屈折透過した光をその凹屈折面５１側に内部反射させる。この時、凸反射面５３は、全反射面であることが望ましい。
【００４９】
本発明による照明光学系１を反射型ディスプレイ素子６０を使用する画像プロジェクションシステムに適用する場合、凹屈折面５１は、約２０ないし７０ｍｍ範囲のネガティブ曲律半径を有し、凸反射面５３は、約３０ないし１００ｍｍ範囲のネガティブ曲律半径を有しうる。この時、凹屈折面５１及び凸反射面５３は、その面の方向のために、曲律半径がネガティブ値となる。光学分野では、レンズまたはミラー面の曲律半径をその面の方向によってネガティブまたはポジティブ値と表す。
【００５０】
前記のように、凹屈折面５１及び凸反射面５３を備えるマンジャンミラー５０を使用する場合、凸反射面５３から反射された光は、再び凹屈折面５１を屈折透過して照明レンズ４０側から入射される光とは異なる経路に進められる。
【００５１】
図２では、物体面３５（図１の場合、ライトトンネル３１の出射面３１ｂ）の各点から発散光形態に進める光は、照明レンズ４０及びマンジャンミラー５０によって集束され、上面６５、すなわち、反射型ディスプレイ素子６０の位置に集束されうることを表す。
【００５２】
図１及び図２に示されたように、物体面３５、例えば、ライトトンネル３１の出射面３１ｂから出射される光は、照明レンズ４０によって集束され、マンジャンミラー５０の集束、屈折及び反射作用によって反射型ディスプレイ素子６０に適正角度に入射される。
【００５３】
マンジャンミラー５０は、レンズの機能と反射ミラーの機能とを同時に行うので、照明光学系１の構成に必要な光学素子の数を減らす効果がある。
【００５４】
マンジャンミラー５０の性能の優秀性を表すために、特定曲律半径を有するマンジャンミラー５０とこれと類似した曲律半径を有する一般的なミラーとの収差度を図３及び図４に示した。
【００５５】
図３は、マンジャンミラー５０の収差度を示す図であって、マンジャンミラー５０を凹屈折面５１の曲律半径が−６０ｍｍであり、凸反射面５３の曲律半径が−９５ｍｍであり、物体距離が１５０ｍｍ、有効焦点距離（ＥＦＬ：Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ  Ｆｏｃａｌ  Ｌｅｎｇｔｈ）６０ｍｍ、上面入射角２０°に設計した場合の収差度を示す。
【００５６】
図４は、図３の結果を表すマンジャンミラーと類似した曲律半径を有し、残りの条件は同じ一般的なミラーの収差度を示す図である。図４は、一般的なミラーを曲律半径−９４ｍｍ、物体距離が１５０ｍｍ、ＥＦＬ  ６０ｍｍ、上面入射角２０°に設計した場合の収差度を示す。
【００５７】
図３及び図４を比較して分かるように、マンジャンミラー５０を使用する場合には、ほぼ類似または同一条件の一般的なミラーを使用する場合に比べて収差を半分以下に減らすことができるので、光学的な性能が優秀である。
【００５８】
一方、本発明による照明光学系１において、光源１０と照明レンズ４０間の光学的構成は、図１に限定されず、多様に変形されうる。
【００５９】
図１を参照として説明したような本発明の一実施例による照明光学系１は、ランプ型光源１０、均一光形成及びビーム整形のための光学的素子３０、色分離ユニット２０、少なくとも一つの照明レンズ４０及びマンジャンミラー５０を備えて、光源１０から出射された光を高い光効率で反射型デバイス、すなわち、反射型ディスプレイ素子６０に照明する。
【００６０】
照明光学系１によって照明される光のビームサイズは、反射型ディスプレイ素子６０の有効ディスプレイ領域のサイズに合うようになっており、照明される光分布も均一である。
【００６１】
この時、本発明による照明光学系１は、反射型ディスプレイ素子６０に傾斜して光を照明するので、反射型ディスプレイ素子６０に照明される光の進行経路と、その反射型ディスプレイ素子６０から反射された光の進行経路とを分離できて、反射型ディスプレイ素子６０としてＤＬＰ素子を適用することが可能になる。
【００６２】
したがって、本発明による照明光学系１を備えた画像プロジェクションシステムでは、反射型ディスプレイ素子６０としてＤＬＰ素子を使用することが望ましい。
【００６３】
すなわち、本発明の望ましい実施例において、反射型ディスプレイ素子６０は、照明される光を選択的に所望の方向に反射させうるように駆動可能な多数のマイクロミラーが二次元的に配列されてなされたＤＬＰ素子であることが望ましい。
【００６４】
前記のように、ＤＬＰ素子よりなる反射型ディスプレイ素子６０において、各マイクロミラーは各画素に対応する。
【００６５】
照明光学系１によって照明された光は、反射型ディスプレイ素子６０の各画素に対応するマイクロミラーがチルトされるにつれて反射光路が変わる。
【００６６】
所定画素に対応するマイクロミラーがオン状態で駆動されれば、そのマイクロミラーから反射されて投射光学系７０の投射レンズユニット７１に向かう光は、投射レンズユニット７１によって拡大されてスクリーンに照射される。マイクロミラーがオフ状態で駆動されれば、そのマイクロミラーから反射される光は、投射レンズユニット７１をはずれる。
【００６７】
したがって、反射型ディスプレイ素子６０は、各マイクロミラーを各画素に対する映像信号によって独立的に駆動させてマイクロミラーによる光の反射角度を変化させることによって光をオン／オフにして画像を生成する。反射型ディスプレイ素子６０によって生成された画像を投射レンズユニット７１によって拡大されてスクリーン８０に投射される。
【００６８】
ここで、マイクロミラーは、入射光の９０％以上を反射させうるので、ＤＬＰ素子よりなる反射型ディスプレイ素子６０は、高い光効率を得ることができる。また、ＤＬＰ素子よりなる反射型ディスプレイ素子６０は、従来の液晶タイプに比べて素子の応答速度が速くて動画像をさらに柔軟に表示できる。
【００６９】
前記のような本発明による画像プロジェクションシステムは、背面投射型ＴＶや前面投射型プロジェクタに適用されうる。
【００７０】
以上では、本発明による照明光学系１及びこれを備えた画像プロジェクションシステムが光源１０として白色光を出射するランプ型光源を使用する場合を例として説明及び図示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明による照明光学系１及びこれを備えた画像プロジェクションシステムが光源１０として白色ＬＥＤ、または複数の色光別ＬＥＤ、または複数の色光別ＬＤを使用し、これに符合するように照明光学系１の光学的構成を変更することもある。
【００７１】
したがって、本発明の範囲は前記実施例によって限定されず、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の照明光学系を利用し、組立性及び製作性に優れ、照明効率が極大化された画像プロジェクションシステムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施例による照明光学系を備えた画像プロジェクションシステムの概略的な構造を示す図である。
【図２】物体面の各点から発散光の形態に進められる光が図１の照明レンズ及びマンジャンミラーによって集められて上面に集束される光路を示す図である。
【図３】図１のマンジャンミラーの収差度を示す図である。
【図４】図３の結果を表すマンジャンミラーと類似した曲律半径を有し、残りの条件は同じ一般的なミラーの収差度を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１      照明光学系
１０    光源
１３    反射鏡
２０    色分離ユニット
２１    駆動源
２２    カラーホイール
３０    光学的素子
３１    ライトトンネル
３１ａ  入射面
３１ｂ  出射面
４０    照明レンズ
５０    マンジャンミラー
５１    凹屈折面
５３    凸反射面
６０    ディスプレイ素子
７０    投射光学系
７１    投射レンズユニット
８０    スクリーン
Ｃ１    光軸
Ｃ２    中心軸
【図１】
2004310106.tif 000003
【図２】
2004310106.tif 000004
【図３】
2004310106.tif 000005
【図４】
2004310106.tif 000006