JP2000098488A - Illumination optical device - Google Patents

Illumination optical device

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JP2000098488A
JP2000098488A JP10273124A JP27312498A JP2000098488A JP 2000098488 A JP2000098488 A JP 2000098488A JP 10273124 A JP10273124 A JP 10273124A JP 27312498 A JP27312498 A JP 27312498A JP 2000098488 A JP2000098488 A JP 2000098488A
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JP
Japan
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lens
condensing
lenses
illumination optical
mla
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JP10273124A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihisa Sato
能久 佐藤
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an illumination optical device using a multilens array capable of shortening optical path length, being miniaturized and condensing light with high efficiency. SOLUTION: This illumination optical device is equipped with a light source lamp 1, a first lens array 11 constituted of a plurality of condensing lenses and condensing emitted light for a light source so that a plurality of images may be formed, a second lens array 12 constituted of plural condensing lenses put near the plurality of images formed by the lens array 11, and a condensing lens system consisting of plural condensing lenses 21, 22 and 23 superposing and condensing the plurality of images formed by the lens array 11 and transmitted through the lens array 12 in similar shape on the same position. The device is provided with at least one condensing lens 23 possessing a surface having such negative power that parallel beams made incident on the lenses 21, 22 and 23 constituting the condensing lens system are diverged.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、照明光学装置に関
し、特に空間光変調素子を用いたプロジェクタ装置等に
用いることのできる照明光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical device, and more particularly to an illumination optical device that can be used for a projector device using a spatial light modulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロジェクタ装置においては、画面全体
に同一レベルの信号を入力した場合、スクリーンでも画
面輝度分布が一定であることが求められる。このように
スクリーン上の輝度が均一であることを画面ユニフォー
ミティが高いと言い、高品質な画質を達成する上で、重
要な項目の一つである。
2. Description of the Related Art In a projector device, when a signal of the same level is input to the entire screen, it is required that the screen luminance distribution is constant even on the screen. Such uniformity of the brightness on the screen is called high screen uniformity, and is one of the important items in achieving high quality image quality.

【0003】一般的に光源は、発光部分に輝度むらを持
つのが普通である。今、光源の発光部分からの光を、画
像信号を入力する空間光変調素子に結像させ、投影レン
ズにより空間光変調素子の像をスクリーン上に結像させ
る空間光変調素子を用いたプロジェクタ装置のような構
成を考える。このような光学系を用いた場合、このまま
の構成では発光部分の輝度むらが、スクリーン上にその
まま映し出されることになり、画面ユニフォーミティを
高くすることができない。
Generally, a light source generally has uneven brightness at a light emitting portion. Now, a projector device using a spatial light modulator that forms light from a light emitting portion of a light source on a spatial light modulator that inputs an image signal, and forms an image of the spatial light modulator on a screen by a projection lens. Consider a configuration like When such an optical system is used, uneven brightness of the light emitting portion is displayed on the screen as it is with the configuration as it is, and the screen uniformity cannot be increased.

【0004】これを改善するために、光源から空間光変
調素子までの光学系(照明光学系とよぶ)内に、空間光
変調素子を均一に照明できるような光学素子の構成を設
ける必要がある。このような光学素子は、一般的にライ
トインテグレータと呼ばれる。ライトインテグレータに
はマルチレンズアレイ(以下MLAと略す)もしくはフ
ライアイレンズと呼ばれるものを用いるものと、透明ロ
ツドを用いるものとの2種類のものが一般的に知られて
いる。本発明は、このうちMLAを用いたものに関す
る。MLAは小さなレンズを空間的に複数ならべて、空
間光変調素子上にこれらのレンズからの光を重ねあわせ
ることで均一に照明することを狙ったものである。
[0004] In order to improve this, it is necessary to provide a configuration of an optical element capable of uniformly illuminating the spatial light modulation element in an optical system (referred to as an illumination optical system) from the light source to the spatial light modulation element. . Such an optical element is generally called a light integrator. Two types of light integrators are generally known, one using a multi-lens array (hereinafter abbreviated as MLA) or a fly-eye lens and the other using a transparent rod. The present invention relates to an apparatus using MLA. The MLA aims to uniformly illuminate by spatially arranging a plurality of small lenses and superposing light from these lenses on a spatial light modulator.

【0005】図5に、MLA素子の概略図を示す。ML
Aは、図のように、レンズを複数組み合わせたものであ
る。この図では片面に曲率を持ち、もう一面は平面とし
て示されているが、両面ともに凸レンズ形状にしたもの
なども実現できる。個々のレンズの形状は図では矩形形
状であるが必ずしもこれに限られるものではない。図
6、図7にMLAを用いた従来の照明光学系を示す。以
下、従来のMLAを用いた照明光学系の動作について説
明する。
FIG. 5 is a schematic view of an MLA element. ML
A is a combination of a plurality of lenses as shown in the figure. In this figure, one surface has a curvature and the other surface is shown as a plane, but it is also possible to realize a lens having a convex lens shape on both surfaces. The shape of each lens is rectangular in the drawing, but is not necessarily limited to this. 6 and 7 show a conventional illumination optical system using the MLA. Hereinafter, the operation of the illumination optical system using the conventional MLA will be described.

【0006】MLA照明光学系では、第1MLA11の
各レンズの像を、空間光変調素子31などの対象物上に
重ねあわせて投影する。第1MLA11の段階で、空間
的に輝度むらが存在しても、分割して重ねあわせること
によって、ユニフォーミティを改善することができる。
第1MLA11での各レンズの像を、空間光変調素子上
に投影するので、効率よく照明を行うために、第1ML
A11の各レンズは、空間光変調素子31と相似、もし
くは相似に近い形状にする必要がある。第1MLA11
に含まれる複数のレンズを空間光変調素子31に投影す
る際の集光レンズ21、22として、同じレンズ系を共
用するために、一般的に第1MLA11に含まれる各レ
ンズは同一形状にする。
In the MLA illumination optical system, an image of each lens of the first MLA 11 is superimposed and projected on an object such as the spatial light modulator 31. At the stage of the first MLA 11, even if there is spatially uneven brightness, uniformity can be improved by dividing and overlapping.
Since the image of each lens in the first MLA 11 is projected onto the spatial light modulator, the first ML is used for efficient illumination.
Each lens of A11 needs to have a shape similar to or similar to the spatial light modulation element 31. 1st MLA11
In order to share the same lens system as the condenser lenses 21 and 22 when projecting the plurality of lenses included in the first MLA 11 onto the spatial light modulator 31, the lenses included in the first MLA 11 are generally formed in the same shape.

【0007】第2MLA12は、第1MLA11の焦点
近傍におかれる。第2MLA12は、第1MLA11の
複数のレンズによって分割された光束のそれぞれに対応
するように設置される。第2MLA12は第1MLA1
1のように、必ずしも空間光変調素子31と相似形であ
る必要はない。第2MLA12と液晶素子などの空間光
変調素子31の間には、集光レンズ系21、22がおか
れる。図6のように、集光レンズ系に一枚のレンズ21
を用いた場合、空間光変調素子31に入射する光は、テ
レセントリックにならない。多くのプロジェクタでは空
間光変調素子31に入射する光が、テレセントリックで
あることを要求するため、図7のように、パネル直前に
フィールドレンズと呼ばれる集光レンズ2(22)をお
き、主光線を曲げてやることで、テレセントリック光学
系を実現する。
[0007] The second MLA 12 is located near the focal point of the first MLA 11. The second MLA 12 is installed so as to correspond to each of the light beams split by the plurality of lenses of the first MLA 11. The second MLA 12 is the first MLA 1
It is not always necessary to have a similar shape to the spatial light modulator 31 as in FIG. Condensing lens systems 21 and 22 are provided between the second MLA 12 and a spatial light modulation element 31 such as a liquid crystal element. As shown in FIG. 6, one lens 21 is provided in the condenser lens system.
Is used, the light incident on the spatial light modulator 31 is not telecentric. Many projectors require that the light incident on the spatial light modulation element 31 be telecentric. Therefore, as shown in FIG. 7, a condensing lens 2 (22) called a field lens is placed immediately before the panel, and the principal ray is By bending, a telecentric optical system is realized.

【0008】ここで簡単にテレセントリック系について
説明する。テレセントリック系は簡単にいうと入射瞳ま
たは射出瞳のどちらかが無限円に位置する光学系であ
る。図11に示すように、開口絞り2を像空間の後側焦
点もしくは物体空間の前側焦点6に置くと、それぞれに
対応してすべての主光線(開口絞りの中心を通る光線)
7は物体空間もしくは像空間で光軸8に平行になる。こ
れにより、テレセントリック系では物体面や像面の位置
の誤差が撮影や測定される像の大きさの誤差に与える影
響が少なくなる。液晶素子などの空間光変調素子を用い
たプロジェクタ装置においても、空間光変調素子の位置
の誤差や光線の角度などによって、像の歪みやぼけや輝
度むら、色むら等が発生しないためには光学系がテレセ
ントリック系である必要がある。
Here, the telecentric system will be briefly described. A telecentric system is an optical system in which either the entrance pupil or the exit pupil is located at an infinite circle. As shown in FIG. 11, when the aperture stop 2 is placed at the rear focal point of the image space or at the front focal point 6 of the object space, all the principal rays (light rays passing through the center of the aperture stop) correspond to each.
Reference numeral 7 denotes an object space or an image space which is parallel to the optical axis 8. As a result, in a telecentric system, the influence of an error in the position of the object plane or image plane on an error in the size of an image to be photographed or measured is reduced. Even in a projector device using a spatial light modulator such as a liquid crystal element, it is necessary to use an optical device to prevent image distortion, blur, uneven brightness, uneven color, etc. due to errors in the position of the spatial light modulator or the angle of light rays. The system must be telecentric.

【0009】カラー映像を処理するため、空間光変調素
子を3枚用いる場合では、各空間光変調素子に光の3源
色をそれぞれ照明することになる。これは、一般的には
図8のように、集光レンズ系21〜24内に色分解ミラ
ー41、42を入れることで、光を波長によって分解す
る。ランプ1から空間光変調素子31〜33までの距離
は、2色の空間光変調素子31、32については同じに
できるが、もう1色については、リレーレンズ81を用
いて集光する。
When three spatial light modulators are used to process a color image, each of the spatial light modulators is illuminated with the three primary colors of light. In general, as shown in FIG. 8, light is separated by wavelength by putting color separation mirrors 41 and 42 in the condenser lens systems 21 to 24. The distance from the lamp 1 to the spatial light modulators 31 to 33 can be the same for the two spatial light modulators 31 and 32, but the other color is condensed using the relay lens 81.

【0010】液晶素子のように偏光を用いる、空間光変
調素子と、放電ランプのように非偏光を発する光源を用
いるプロジェクタでは、第2MLA12付近に、偏光ビ
ームスブリッタと波長板をおき、偏光成分を変化させる
偏光変換を用いることもよくおこなわれる。この場合に
おいてもMLAの光学系はほぼ同等である。
In a projector using a spatial light modulator that uses polarized light such as a liquid crystal element and a light source that emits non-polarized light such as a discharge lamp, a polarizing beam splitter and a wave plate are placed near the second MLA 12 so as to reduce the polarization component. It is common to use a changing polarization conversion. In this case, the optical system of the MLA is almost the same.

【0011】以上従来のMLAを用いた照明光学系を説
明した。以下にこの方式の問題点をあげる。図6〜図8
の場合のいずれも、第2MLA12から空間光変調素子
31〜33までの距離が長い。これは図8のように、空
間光変調素子を3枚用い、色分解ミラー41、42を配
置するような場合には都合がいい。しかし、図6、図7
に示す空間光変調素子31を一枚のみ用いる場合には、
プロジェクタ装置が大きくなってしまうという問題があ
る。
The illumination optical system using the conventional MLA has been described above. The problems of this method are described below. 6 to 8
In any case, the distance from the second MLA 12 to the spatial light modulators 31 to 33 is long. This is convenient when three spatial light modulators are used and the color separation mirrors 41 and 42 are arranged as shown in FIG. However, FIGS. 6 and 7
When only one spatial light modulation element 31 shown in FIG.
There is a problem that the projector device becomes large.

【0012】また、3枚の空間光変調素子を用いる場
合、色分解もテレセントリック光学系で行おうとするこ
とを考える。図8の例では、色分解部分がテレセントリ
ック光学系ではないため、色分解するときに空間光変調
素子上で輝度むら、色むらが発生する可能性がある。図
8の集光レンズ1(21)と集光レンズ2(22)の間
に色分解ミラー1(41)、色分解ミラー2(42)が
あるため、テレセントリックで色分解していない。
When three spatial light modulators are used, it is considered that color separation is to be performed by a telecentric optical system. In the example of FIG. 8, since the color separation portion is not a telecentric optical system, there is a possibility that brightness unevenness and color unevenness may occur on the spatial light modulator when performing color separation. Since there is a color separation mirror 1 (41) and a color separation mirror 2 (42) between the condenser lens 1 (21) and the condenser lens 2 (22) in FIG. 8, color separation is not performed by telecentricity.

【0013】テレセントリック光学系でないところで色
分解を行う場合の問題の発生を図9に示す。空間光変調
素子31の異なる位置に入射する光束では、色分解ミラ
ー41に入射する角度が異なっている。図9の例では、
図の上下で、色分解ミラー41に入射する角度が違って
いる。色分解ミラー41などの、光の干渉を利用する光
学素子では、素子へ入射する角度により、透過、反射特
性が変化する。そのために図9では、空間光変調素子3
1の位置に到達する光の波長が、場所により異なるよう
になり、スクリーン上で色むらを生じるようになるおそ
れがある。色分解、合成をテレセントリックで行うには
図10のように、集光レンズ系21、22のレンズと、
空間光変調素子31までの距離を大きくとる必要があ
る。このような光学系にした場合、MLA照明光学系の
光路長は増大し、プロジェクタ装置の大きさがさらに大
きくなる欠点が生じる。
FIG. 9 shows a problem occurring when color separation is performed in a place other than the telecentric optical system. Light beams incident on different positions of the spatial light modulation element 31 have different incident angles on the color separation mirror 41. In the example of FIG.
The angles of incidence on the color separation mirror 41 are different between the upper and lower parts of the figure. In an optical element utilizing light interference, such as the color separation mirror 41, the transmission and reflection characteristics change depending on the angle of incidence on the element. Therefore, in FIG. 9, the spatial light modulator 3
The wavelength of the light reaching the position 1 may differ depending on the location, and color unevenness may occur on the screen. To perform color separation and synthesis by telecentricity, as shown in FIG.
It is necessary to increase the distance to the spatial light modulator 31. In the case of such an optical system, there is a disadvantage that the optical path length of the MLA illumination optical system increases and the size of the projector device further increases.

【0014】以上のように、従来のMLA照明光学系で
は、テレセントリック光学系を維持しようとすると光路
長が大きくなるという欠点がある。この欠点は光学機器
のサイズの増大につながっている。
As described above, the conventional MLA illumination optical system has a drawback that the optical path length increases when the telecentric optical system is maintained. This drawback has led to an increase in the size of the optics.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
MLA照明光学装置ではテレセントリック光学系を維持
し色むらや輝度むらを避けようとすると、光路長が長く
なって装置が大型になるという欠点があった。
As described above, in the conventional MLA illumination optical apparatus, if the telecentric optical system is to be maintained to prevent color and luminance unevenness, the optical path length becomes longer and the apparatus becomes larger. was there.

【0016】本発明は、比較的簡単な方法でこの点を解
決して、光路長を短くすることができ、小型で、効率の
高い集光が可能なマルチレンズアレイ(MLA)を用い
た照明光学装置の実現を課題とする。
The present invention solves this point in a relatively simple manner, and can reduce the optical path length, and is compact and illuminates using a multi-lens array (MLA) capable of highly efficient light collection. An object is to realize an optical device.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、光源と、複数の集光レンズから構成され
前記光源からの出射光を集光し複数の像を形成する第1
のレンズアレイと、この第1のレンズアレイが形成する
複数の像の近傍に置かれる複数の集光レンズから構成さ
れる第2のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイが
形成し前記第2のレンズアレイを透過した複数の像を相
似形状に同一位置に重ねあわせて集光する複数の集光レ
ンズからなる集光レンズ系とを具備する照明光学装置に
おいて、前記集光レンズ系を構成する複数の集光レンズ
のなかに入射した平行光を発散するような負のパワーを
持つ面を有する集光レンズを少なくとも1つは具備する
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is directed to a first embodiment comprising a light source and a plurality of condenser lenses, which collects light emitted from the light source and forms a plurality of images.
A second lens array composed of a plurality of condenser lenses placed near a plurality of images formed by the first lens array, and the second lens array formed by the first lens array. A converging lens system comprising a plurality of converging lenses that converge and converge a plurality of images transmitted through the lens array at the same position in a similar shape. At least one condenser lens having a surface having a negative power that diverges parallel light incident on the plurality of condenser lenses is provided.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる照明光学装
置を添付図面を参照にして詳細に説明する。図1に、本
発明の照明光学装置の一実施の形態の模式図を示す。図
1において、11は第1MLA、12は第2MLA、2
1は集光レンズ1、22は集光レンズ2、23は集光レ
ンズ3、31は空間変調素子である。本実施の形態では
MLA11、12を用いた照明光学系の集光レンズ21
〜23のなかに凹レンズを使うことで、照明光学系の光
路長を短くするすることを狙ったものである。図4に示
した従来のMLA11、12を用いた照明光学系では2
枚の凸レンズを用いていた。それに対して、本実施の形
態では、一枚目の凸レンズ(集光レンズ1)21の光線
を屈折するパワーを強くし、2枚目に凹レンズ(集光レ
ンズ3)23を挿入し、3枚目の凸レンズ(集光レンズ
2)22で、物体に集光するようにしている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an illumination optical device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic view of an embodiment of the illumination optical device of the present invention. In FIG. 1, 11 is the first MLA, 12 is the second MLA, 2
1 is a condenser lens 1, 22 is a condenser lens 2, 23 is a condenser lens 3, and 31 is a spatial modulation element. In the present embodiment, the condenser lens 21 of the illumination optical system using the MLAs 11 and 12
The use of a concave lens among the lenses 23 to 23 aims to shorten the optical path length of the illumination optical system. In the illumination optical system using the conventional MLAs 11 and 12 shown in FIG.
A number of convex lenses were used. On the other hand, in the present embodiment, the power of refracting the light beam of the first convex lens (condensing lens 1) 21 is increased, and the concave lens (condensing lens 3) 23 is inserted into the second convex lens (condensing lens 3). The convex lens of the eye (condensing lens 2) 22 converges on the object.

【0019】図1にそって、本発明の原理を説明する。
本発明では、空間光変調素子31に、従来方法と同じ角
度、同じ大きさで光を照明するように考える。MLA1
1、12では、一番端のエレメントから出る光線と真ん
中から出る光線で代表にして考えを進めればよい。
The principle of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present invention, it is considered that the spatial light modulator 31 is illuminated with light at the same angle and the same size as in the conventional method. MLA1
In the cases of 1 and 12, it is only necessary to consider the light beam emitted from the element at the end and the light beam emitted from the center as a representative.

【0020】図4に示した従来の照明光学系では、凸レ
ンズ、すなわち+のパワーを持つレンズ要素(集光レン
ズ1、集光レンズ2)21、22を2枚用いて、照明し
ている。それに対し本発明では+−+の3つのパワーを
持つレンズ要素21、22、23を用いるようにする。
しかも、図4の場合と同じ角度、同じ大きさで照明する
ようにするため、本実施の形態では2枚の凸レンズ2
1、22の+のパワーを、図4に示す従来の方法の2枚
の凸レンズ21、22の+のパワーより強くする。この
強くした分を、−のパワーをもつレンズ23を用いて、
空間光変調素子31に対して、同じ大きさ、同じ角度で
照明するようにする。このとき、途中で光線が折れ曲が
ることになるので、短い距離ですむことがわかる。これ
によって、本発明は、短光路化を達成することができ、
照明光学装置およびそれを用いたプロジェクタ装置等を
小型に形成することができる。
In the conventional illumination optical system shown in FIG. 4, illumination is performed by using two convex lenses, that is, two lens elements (condensing lenses 1 and 2) 21 and 22 having positive power. In contrast, in the present invention, lens elements 21, 22, and 23 having three powers of + and + are used.
Moreover, in order to illuminate at the same angle and the same size as in the case of FIG.
The positive power of 1, 22 is made stronger than the positive power of the two convex lenses 21, 22 of the conventional method shown in FIG. Using the lens 23 having a negative power,
The spatial light modulator 31 is illuminated at the same size and at the same angle. At this time, since the light beam is bent halfway, it can be understood that a short distance is sufficient. Thereby, the present invention can achieve a short optical path,
The illumination optical device and the projector device and the like using the same can be made small.

【0021】本発明の他の実施の形態の模式図を図2に
示す。図2で11は第1MLA、12は第2MLA、2
1は集光レンズ1、25は集光レンズ2、31は空間変
調素子である。本発明は、平行光線が広がるような屈折
を行うレンズ、すなわち負のパワーを持つレンズを使用
した集光レンズ系を備えたMLA照明光学系を構成する
のが手法である。そのため、先の図1の実施の形態では
3枚のレンズを用いたが、図2に示すように、本実施の
形態では、一面が負のパワーを一面が正のパワーを持つ
集光レンズ2(25)を用いている。このようにすると
集光レンズ21、25は2枚であるが、パワーとして+
−+の配置を持ったものを実現することができる。この
場合、集光レンズ2(25)は負のパワーを持つ面を有
しておれば、必ずしも凹レンズである必要はない。
FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention. In FIG. 2, 11 is the first MLA, 12 is the second MLA, 2
1 is a condenser lens 1, 25 is a condenser lens 2, and 31 is a spatial modulation element. In the present invention, a method is to configure an MLA illumination optical system including a condenser lens system using a lens that performs refraction such that a parallel light beam spreads, that is, a lens having negative power. Therefore, in the embodiment of FIG. 1 described above, three lenses are used. However, as shown in FIG. 2, in the present embodiment, the condensing lens 2 having one surface having a negative power and one surface having a positive power. (25) is used. In this case, the number of the condenser lenses 21 and 25 is two, but the power is +
The one having the arrangement of-+ can be realized. In this case, as long as the condenser lens 2 (25) has a surface having negative power, it is not necessarily required to be a concave lens.

【0022】本発明のさらに他の実施の形態の模式図を
図3に示す。本実施の形態では、収差補正のために、パ
ワーを複数のレンズに分割することを考えたものであ
る。図3で11は第1MLA、12は第2MLA、21
は集光レンズ1、22は集光レンズ2、25は集光レン
ズ3、31は空間変調素子である。図3では集光レンズ
を3枚用い、集光レンズ1(21)と集光レンズ2(2
2)との間に、負のパワーを持つ面を有する集光レンズ
3(25)を入れたものである。先の図2の実施の形態
のように少ない面数で本発明を実現する場合には、光線
の折れ曲がる角度が強くなって、それにより、光学収差
が大きくなる傾向がある。図3の実施の形態では、これ
を修正するために、レンズを増やし光線の屈折面を増や
すことで、収差を補正もしくは減少することができる。
FIG. 3 is a schematic diagram of still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, power is divided into a plurality of lenses for aberration correction. In FIG. 3, 11 is the first MLA, 12 is the second MLA, 21
Is a condenser lens 1, 22 is a condenser lens 2, 25 is a condenser lens 3, and 31 is a spatial modulation element. In FIG. 3, three condenser lenses are used, and a condenser lens 1 (21) and a condenser lens 2 (2
A condenser lens 3 (25) having a surface having a negative power is inserted between 2) and 2). In the case where the present invention is realized with a small number of surfaces as in the embodiment of FIG. 2 described above, the angle at which the light beam is bent tends to be strong, thereby increasing the optical aberration. In the embodiment of FIG. 3, in order to correct this, aberrations can be corrected or reduced by increasing the number of lenses and the number of refraction surfaces of light rays.

【0023】以上のように、本発明によれば、光路長を
短くすることができる。これにより、機器、装置の縮小
化が可能である。機器、装置を小さくすることは、製造
費の減少、使用資材の減少につながる。さらに負のパワ
ーのレンズを用いることで、ペッツバール和を小さくす
ることができる。これは、像面歪曲収差を小さくするこ
とができるのと同義であり、より効率の高い集光が可能
となる。機器として、プロジェクタなどを構成する場
合、照明光学系の配置は、電気回路など、ほかの部品に
よって制限を受ける。MLAを用いた照明光学系で、照
明光学系を実際に配置する際に、その照明光路長を調節
できる可能性があると全体の配置を非常に楽に実現でき
る。本発明では、負のパワーのレンズを用いることで、
機器に照明光学系を組み込む場合に、最小体積で、効率
よく、配置することができる。
As described above, according to the present invention, the optical path length can be shortened. As a result, the size of devices and devices can be reduced. Reducing the size of equipment and devices leads to a reduction in manufacturing costs and materials used. Further, by using a lens having a negative power, the Petzval sum can be reduced. This is synonymous with the ability to reduce the field distortion, and enables more efficient light collection. When a projector or the like is configured as a device, the arrangement of the illumination optical system is limited by other components such as an electric circuit. In an illumination optical system using the MLA, if the illumination optical path length can be adjusted when the illumination optical system is actually arranged, the entire arrangement can be realized very easily. In the present invention, by using a lens of negative power,
When the illumination optical system is incorporated in the device, the device can be efficiently arranged with a minimum volume.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、光源と、複数の集光レンズから構成され、光源
からの出射光を集光し複数の像を形成する第1のレンズ
アレイと、この第1のレンズアレイが形成する複数の像
の近傍に置かれる複数の集光レンズから構成される第2
のレンズアレイと、第1のレンズアレイが形成し第2の
レンズアレイを透過した複数の像を相似形状に同一位置
に重ねあわせて集光する複数の集光レンズからなる集光
レンズ系とを具備する照明光学装置において、集光レン
ズ系を構成する複数の集光レンズのなかに入射した平行
光を発散するような負のパワーを持つ面を有する集光レ
ンズを少なくとも1つは具備することを特徴とする。こ
れにより、光路長を短くし、機器、装置を縮小すること
ができ、さらに使用資材の減少、製造費の減少を実現す
ることができる。
As described above, the first aspect of the present invention comprises a light source and a plurality of condenser lenses, and forms a plurality of images by condensing light emitted from the light source and forming a plurality of images. A second lens array including a lens array and a plurality of condenser lenses disposed near a plurality of images formed by the first lens array;
And a condensing lens system comprising a plurality of condensing lenses formed by the first lens array and transmitted through the second lens array and condensed by superimposing and converging a plurality of images in a similar shape at the same position. The illumination optical apparatus includes at least one condensing lens having a surface having a negative power so as to diverge incident parallel light among a plurality of condensing lenses constituting a condensing lens system. It is characterized by. As a result, the optical path length can be shortened, the devices and devices can be reduced, and further, the use of materials and the manufacturing cost can be reduced.

【0025】本発明の請求項2の発明は、集光レンズの
負のパワーを持つ面は、集光レンズの平行光を集光する
正のパワーを持つ面の間に位置することを特徴とする。
これにより、光路長の短縮を実現することができ、像面
歪曲収差を小さくすることができる。
According to a second aspect of the present invention, the surface of the condenser lens having the negative power is located between the surfaces of the condenser lens having the positive power for condensing the parallel light. I do.
As a result, the optical path length can be shortened, and the field distortion can be reduced.

【0026】本発明の請求項3の発明は、集光レンズ系
を構成する複数の集光レンズのなかに一方の面が正のパ
ワーを持つ面で他方の面が負のパワーを持つ面である集
光レンズを少なくとも1つは具備することを特徴とす
る。これにより、少ないレンズ枚数で、光路長の短縮を
実現することができる。
According to a third aspect of the present invention, among the plurality of condenser lenses constituting the condenser lens system, one surface is a surface having a positive power and the other surface is a surface having a negative power. It is characterized by including at least one certain condenser lens. Thus, the optical path length can be reduced with a small number of lenses.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の照明光学装置の一実施の形態の模式
図。
FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of an illumination optical device according to the present invention.

【図2】本発明の照明光学装置の他の実施の形態の模式
図。
FIG. 2 is a schematic view of another embodiment of the illumination optical device of the present invention.

【図3】本発明の照明光学装置のさらに他の実施の形態
の模式図。
FIG. 3 is a schematic diagram of still another embodiment of the illumination optical device of the present invention.

【図4】照明光学装置の従来例の模式図。FIG. 4 is a schematic view of a conventional example of an illumination optical device.

【図5】MLA素子の概略図。FIG. 5 is a schematic diagram of an MLA element.

【図6】MLAを用いた照明光学系の従来例の模式図。FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional example of an illumination optical system using an MLA.

【図7】MLAを用いた照明光学系の従来例の模式図。FIG. 7 is a schematic diagram of a conventional example of an illumination optical system using an MLA.

【図8】MLAと3つの空間変調素子を用いた照明光学
系の従来例の模式図。
FIG. 8 is a schematic diagram of a conventional example of an illumination optical system using an MLA and three spatial modulation elements.

【図9】テレセントリック光学系でないところで色分解
を行う場合の問題の発生を示す説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the occurrence of a problem when performing color separation in a place other than the telecentric optical system.

【図10】集光レンズ系のレンズと空間光変調素子間の
距離を長くした照明光学系の従来例の模式図。
FIG. 10 is a schematic view of a conventional example of an illumination optical system in which a distance between a lens of a condenser lens system and a spatial light modulator is increased.

【図11】テレセントリック光学系の説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram of a telecentric optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ランプ、2…開口絞り、3…レンズ、4…物体、5
…像、6…焦点、7…主光線、8…光軸、11…第1M
LA、12…第2MLA、21…集光レンズ1、22、
25…集光レンズ2、23…集光レンズ3、24…集光
レンズ4、31…空間変調素子1、32…空間変調素子
2、33…空間変調素子3、41…色分解ミラー1、4
2…色分解ミラー2、51…反射ミラー1、52…反射
ミラー2、53…反射ミラー3、61…色合成プリズ
ム、71…投影レンズ、81…リレーレンズ。
1 lamp, 2 aperture stop, 3 lens, 4 object, 5
... image, 6 ... focal point, 7 ... principal ray, 8 ... optical axis, 11 ... 1M
LA, 12 ... second MLA, 21 ... condenser lenses 1, 22,
25 condensing lenses 2, 23 condensing lenses 3, 24 condensing lenses 4, 31 spatial modulators 1, 32 spatial modulators 2, 33 spatial modulators 3, 41 color separation mirrors 1, 4
2. Color separation mirror 2, 51 Reflection mirror 1, 52 Reflection mirror 2, 53 Reflection mirror 3, 61 Color synthesis prism 71 Projection lens 81 Relay lens

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、複数の集光レンズから構成され
前記光源からの出射光を集光し複数の像を形成する第1
のレンズアレイと、この第1のレンズアレイが形成する
複数の像の近傍に置かれる複数の集光レンズから構成さ
れる第2のレンズアレイと、前記第1のレンズアレイが
形成し前記第2のレンズアレイを透過した複数の像を相
似形状に同一位置に重ねあわせて集光する複数の集光レ
ンズからなる集光レンズ系とを具備する照明光学装置に
おいて、 前記集光レンズ系を構成する複数の集光レンズのなかに
入射した平行光を発散するような負のパワーを持つ面を
有する集光レンズを少なくとも1つは具備することを特
徴とする照明光学装置。
A first light source configured to collect light emitted from the light source and form a plurality of images;
A second lens array composed of a plurality of condenser lenses placed near a plurality of images formed by the first lens array, and the second lens array formed by the first lens array. A converging lens system comprising a plurality of converging lenses that converge and converge a plurality of images transmitted through the lens array in a similar shape at the same position. An illumination optical device, comprising: at least one condenser lens having a surface having a negative power such that parallel light incident on the plurality of condenser lenses is diverged.
【請求項2】 前記集光レンズの負のパワーを持つ面
は、前記集光レンズの平行光を集光する正のパワーを持
つ面の間に位置することを特徴とする請求項1に記載の
照明光学装置。
2. The condenser lens according to claim 1, wherein the surface of the condenser lens having a negative power is located between the surfaces of the condenser lens having a positive power for condensing the parallel light. Illumination optics.
【請求項3】 前記集光レンズ系を構成する複数の集光
レンズのなかに一方の面が正のパワーを持つ面で他方の
面が負のパワーを持つ面である集光レンズを少なくとも
1つは具備することを特徴とする請求項1に記載の照明
光学装置。
3. At least one of a plurality of condenser lenses constituting the condenser lens system, one of which has a surface having a positive power and the other has a surface having a negative power. The illumination optical device according to claim 1, comprising:
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11632526B2 (en) 2020-09-17 2023-04-18 Casio Computer Co., Ltd. Light source apparatus including a microlens array, projector including a microlens array, microlens array, and light source control method for the light source apparatus including the microlens array

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