JP2001043701A - Lighting optical device and projection device using the same - Google Patents

Lighting optical device and projection device using the same

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JP2001043701A
JP2001043701A JP11213394A JP21339499A JP2001043701A JP 2001043701 A JP2001043701 A JP 2001043701A JP 11213394 A JP11213394 A JP 11213394A JP 21339499 A JP21339499 A JP 21339499A JP 2001043701 A JP2001043701 A JP 2001043701A
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JP
Japan
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light
illumination optical
lens
array
light source
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Application number
JP11213394A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Miyagaki
一也 宮垣
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To compactly constitute a multiple lighting type lighting optical system, to increase efficiency for light utilization and to make illuminance distribution of an irradiated part satisfactory. SOLUTION: Lamps with reflectors 121a to 121d are arrayed into an array shape, light from the lamp 121a is irradiated on the part of an irradiated part 123 via a lens 122 and light from the lamps 121b to 121d is irradiated on an other part of the irradiated part 123 via the lens 122 in the same way. An illuminance distribution from each lamp 121a to 121d is overlapped, although a peak position is different in the irradiated part 123. By the sum of overlapped optical strength distribution, pseudo-uniform illuminance can be contrived. The lens 22 may be constituted by a plurality of lens arrays, and the lens 22 can be eliminated by arranging optical axes of the lamp arrays with reflector toward the irradiated part 123.

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、多点灯式の照明光
学系において、被照射部の照度分布が良好で、かつ光学
系がコンパクトに構成できる照明光学系およびそれを用
いた投写装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system having a good illumination distribution at an illuminated portion and a compact optical system in a multi-lighting illumination optical system, and a projection apparatus using the same. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、複数のランプを用いた光学系
において、液晶パネル類の映像を拡大投写する液晶プロ
ジェクション装置や、液晶パネルを用いる投写型表示装
置が知られている。例えば、特開平11−119149
号公報に記載の液晶プロジエクション装置では、複数の
発光管を放射面または楕円面の凹面鏡にアライメント固
着して光学系を構成する。発光部は、凹面鏡の第一焦点
位置近傍に固着されている。反射光は、先ず三角柱から
なる2つの第一のプリズムで照明光が内側に届折され、
第一のプリズムを出た光は第二のプリズムを一面に持ち
他面に複数のレンズ群を持つ第一フライアイレンズ内を
通過する。そして、直角プリズムのガラス板により反射
され、それぞれ第二のフライアイレンズに照射される。
第二のフライアイレンズには、第一のフライアイレンズ
の2倍のレンズ数が備えられ、かつP波をS波に成分に
変換する位相差板が各レンズの交互に複数枚貼り付けら
れている。その後、複数のミラー類により赤青緑に色分
解し、3枚の液晶パネルに入射され、Xプリズムにより
合成された後、投写レンズに入射される。また、例えば
特開平8−36180号公報に記載の投写型表示装置で
は、メタルハライドランプ,放物面鏡からなる集光光学
系から出射された光束を、光伝達光学系が液晶パネルに
導き、液晶パネル上の光学像を投写レンズがスクリーン
上に拡大投影して、大画面映像を表示する。光伝達光学
系は、第一レンズと第二レンズ、ビーム合成レンズ、第
三レンズから構成される。
2. Description of the Related Art Hitherto, in an optical system using a plurality of lamps, a liquid crystal projection device for enlarging and projecting an image of a liquid crystal panel and a projection display device using a liquid crystal panel have been known. For example, JP-A-11-119149
In the liquid crystal projection device described in the publication, an optical system is configured by aligning and fixing a plurality of arc tubes to a radiation surface or an elliptical concave mirror. The light emitting section is fixed near the first focal position of the concave mirror. The reflected light is first illuminated by two first prisms consisting of triangular prisms,
The light exiting the first prism passes through a first fly-eye lens having a second prism on one surface and a plurality of lens groups on the other surface. Then, the light is reflected by the glass plate of the right-angle prism and is irradiated on the second fly-eye lens.
The second fly-eye lens has twice the number of lenses as the first fly-eye lens, and a plurality of phase difference plates for converting a P-wave into an S-wave are attached alternately to each lens. ing. After that, the light is separated into red, blue, and green by a plurality of mirrors, incident on three liquid crystal panels, synthesized by an X prism, and then incident on a projection lens. Further, for example, in a projection display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-36180, a light transmission optical system guides a light beam emitted from a condensing optical system including a metal halide lamp and a parabolic mirror to a liquid crystal panel, and a liquid crystal. The projection lens enlarges and projects the optical image on the panel onto the screen to display a large-screen image. The light transmission optical system includes a first lens and a second lens, a beam combining lens, and a third lens.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な従来の液晶プロジェクション装置では、複数のランプ
とフライアイインテグレータを用いた構成により、多点
灯式ランプのプロジェクタの小型化を提案している。し
かしながら、上記従来例では、主に多点灯式ランプの小
型化を主眼としたプロジェクタ光学系であって、特にプ
ロジェクタ光学系全体としては小型とは言えない、とい
う問題点があった。すなわち、多点灯による光源部の体
積増加分は、プロジェクタ光学系の体積増加分にほぼ等
しいためである。また、前述のような従来の投射型表示
装置では、複数のランプと光伝達光学系により、多点灯
式ランプの投写型表示装置をコンパクトで、かつ安価に
実現することを提案している。しかしながら、上記従来
例では、主に多点灯式ランプをコンパクトにしただけで
あって、特に投射型表示装置全体としてはコンパクトに
なったとは言えない、という問題点があった。この場合
にも、多点灯による光源部の体積増加分は、光伝達光学
系の体積増加分にほぼ等しくなる。
By the way, in the above-mentioned conventional liquid crystal projection device, a miniaturization of a multi-lit lamp projector is proposed by using a plurality of lamps and a fly-eye integrator. However, in the above-mentioned conventional example, there is a problem that the projector optical system mainly aims at miniaturization of the multi-lighting type lamp, and in particular, the entire projector optical system cannot be said to be small. That is, the volume increase of the light source unit due to multiple lighting is substantially equal to the volume increase of the projector optical system. Further, in the above-mentioned conventional projection display device, it has been proposed to realize a compact and inexpensive projection display device of a multi-lit lamp by using a plurality of lamps and a light transmission optical system. However, in the above-mentioned conventional example, there is a problem that only the multi-lighting type lamp is mainly made compact, and it cannot be said that the projection display device as a whole is particularly compact. Also in this case, the volume increase of the light source unit due to the multiple lighting is substantially equal to the volume increase of the light transmission optical system.

【0004】そこで、本発明の目的は、これら従来の課
題を解決し、フライアイインテグレータ部分の空間をな
くし、多点灯式のランプを用いるにもかかわらず、光学
長の短いコンパクトな照明光学系およびそれを用いた投
射装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve these conventional problems, eliminate the space for the fly-eye integrator, and use a compact illumination optical system with a short optical length despite the use of a multi-lighting lamp. It is to provide a projection device using the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の照明光学系では、2個以上の光源と、少
なくとも1枚のレンズから構成されることを特徴として
いる。 2個以上の光源と、少なくとも1枚のレンズアレイか
ら構成されることも特徴としている。 上記,において、光源がアレイ状に配列され、か
つ光源の個数と同じ数のリフレクタがアレイ状に配列さ
れたことも特徴としている。 上記において、レフレクタアレイは回転放物体形状
であることも特徴としている。 上記〜において、光源としてアークランプを用い
たことも特徴としている。 リフレクタ付きアークランプを2個以上アレイ状に配
置し、各々のリフレクタ付ランプの軸方向が照射部に向
って集束する方向に配置されたことも特徴としている。 2個以上のリフレクタ付き光源がアレイ状に配列し、
リフレクタは各々回転楕円体の形状であり、光源は対応
するリフレクタの第一焦点近傍に配置され、各第二焦点
にレンズアレイの各アレイが配置されることも特徴とし
ている。 本発明の投写型ディスプレイ装置では、光源、照明光
学系、画像形成手段、投写光学系で構成される投写型デ
ィスプレイ装置において、光源および照明光学系とし
て、上記〜に記載の照明光学系のいずれかを用いる
ことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the illumination optical system according to the present invention is characterized by comprising two or more light sources and at least one lens. It is also characterized by comprising two or more light sources and at least one lens array. In the above, it is also characterized in that the light sources are arranged in an array, and the same number of reflectors as the number of light sources are arranged in an array. In the above, it is also characterized in that the reflector array has a parabolic shape. In the above, the feature is that an arc lamp is used as a light source. It is also characterized in that two or more reflector-equipped arc lamps are arranged in an array, and the axial direction of each reflector-equipped lamp is arranged in a direction converging toward the irradiation part. Two or more light sources with reflectors are arranged in an array,
Each of the reflectors is in the shape of a spheroid, and the light source is arranged near the first focal point of the corresponding reflector, and each array of the lens array is arranged at each second focal point. In the projection display apparatus of the present invention, in the projection display apparatus including the light source, the illumination optical system, the image forming unit, and the projection optical system, the light source and the illumination optical system may be any one of the illumination optical systems according to any of the above. It is characterized by using.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面に
より詳細に説明する。前述のように、従来の多点灯式ラ
ンプのプロジェクタでは、複数のランプとフライアイイ
ンテグレータを用いた構成であり、特にフライアイイン
テグレータの部分で大きな空間が生じていたため、小型
化ができなかった。フライアイインテグレータの部分
は、フライアイレンズを組み合わせたもので、例えば液
晶素子のような被照射部に均一な照射を行っていた。本
発明においては、このフライアイインテグレータの部分
の空間を縮小して小型化を達成する。縮小の方向はフラ
イアイインテグレータの部分の空間における光軸方向で
あり、光源の照射分布特性を利用し、リフレクタ付きラ
ンプを用いることで、フライアイレンズの役割を光源に
兼用させたり、あるいは第2フライアイレンズだけで第
1のフライアイレンズの機能も兼用させることによっ
て、空間を縮小させる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. As described above, the conventional multi-lighting lamp projector has a configuration using a plurality of lamps and a fly-eye integrator. In particular, a large space is generated in the fly-eye integrator portion, and thus the projector cannot be downsized. The fly-eye integrator is a combination of a fly-eye lens and uniformly irradiates a portion to be irradiated such as a liquid crystal element. In the present invention, the space of the fly-eye integrator is reduced to achieve miniaturization. The direction of reduction is in the direction of the optical axis in the space of the fly-eye integrator. By using the illumination distribution characteristics of the light source and using a lamp with a reflector, the role of the fly-eye lens can be shared by the light source, or The space is reduced by using only the fly-eye lens and also having the function of the first fly-eye lens.

【0007】(第1の実施例)図8は、本発明の第1の
実施例を示す照明光学系の断面構造図(請求項1に対
応)である。また、図9は、光源の照度分布を示す特性
曲線図である。図8に示すように、本実施例では、2個
以上の光源91〜93と少なくとも1枚のレンズ94で
照明光学系を構成する。95は、例えば液晶素子等の被
照射部である。各光源91〜93は、それぞれ液晶素子
等の被照射部95の一部分を照射し、複数個の光源91
〜93により被照射部95の全体を照明する。光源91
〜93からの出射光がレンズ94を介して液晶素子等の
被照射部95を照射するので、光源の数は2個以上であ
れば、多ければ多いほど本発明の効果が顕著となる。各
光源の照射分布は、図9に示すような特性曲線を持って
いる。相対位置(横軸)に対する相対光強度(縦軸)は
かなり急峻な山形曲線を形成しているが、各光源からの
照射を位置をずらして重畳させることにより、総合曲線
は例えば図12のようになるため、被照射部95では照
射のほぼ均一化が図れる。すなわち、光源91からの光
はレンズ94を経て被照射部95の上方を照射し、同じ
ようにして光源92からの光は被照射部95の中央を照
射し、光源93からの光は被照射部95の下方を照射す
る。このように、被照射部95で位置をずらして重ね合
わせることによって、照度分布が均一化していくことに
なる。
(First Embodiment) FIG. 8 is a sectional structural view (corresponding to claim 1) of an illumination optical system showing a first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a characteristic curve diagram showing the illuminance distribution of the light source. As shown in FIG. 8, in the present embodiment, an illumination optical system is configured by two or more light sources 91 to 93 and at least one lens 94. Reference numeral 95 denotes a portion to be irradiated such as a liquid crystal element. Each of the light sources 91 to 93 irradiates a part of the illuminated portion 95 such as a liquid crystal element.
9393 illuminate the entire irradiated portion 95. Light source 91
Since the light emitted from the light sources 93 to 93 irradiates the irradiated portion 95 such as a liquid crystal element via the lens 94, the effect of the present invention becomes more remarkable as the number of light sources is two or more. The irradiation distribution of each light source has a characteristic curve as shown in FIG. The relative light intensity (vertical axis) relative to the relative position (horizontal axis) forms a considerably steep chevron curve. By superimposing the irradiation from each light source while shifting the position, the total curve is, for example, as shown in FIG. Therefore, irradiation can be made substantially uniform in the irradiated portion 95. That is, the light from the light source 91 irradiates the upper part of the irradiated part 95 through the lens 94, similarly, the light from the light source 92 irradiates the center of the irradiated part 95, and the light from the light source 93 is irradiated with the light. The lower part of the part 95 is irradiated. As described above, by displacing the positions in the irradiated portion 95 and superimposing them, the illuminance distribution is made uniform.

【0008】図13は、平面状に配列された光源アレイ
から照射された場合の被照射部の照度分布を示す立体図
であって、この分布図は本発明者がシミュレーションを
行って確認したものである。濃い黒部分が0.016〜
0.018の照度、次に濃い黒部分が0.014〜0.
016の照度、次に濃い黒部分が0.012〜0.01
4の照度、以下、順次薄くなるに従って照度が低くな
る。図12は図13の断面を示しているが、この場合、
両図の目盛が一致していない。図1に示すように、多点
灯式の光源であっても、また照明系が簡素化していて
も、被照射部95を擬似的に均一照明することができる
ため、コンパクトな照明光源となる。
FIG. 13 is a three-dimensional diagram showing an illuminance distribution of an illuminated portion when light is emitted from a light source array arranged in a plane, and this distribution diagram is confirmed by the present inventor by performing a simulation. It is. 0.016 ~ dark black
An illuminance of 0.018, followed by a dark black portion from 0.014 to 0.
016 illuminance, next dark black part is 0.012-0.01
The illuminance becomes lower as the illuminance of the display becomes lower. FIG. 12 shows a cross section of FIG. 13, in which case
The scales in both figures do not match. As shown in FIG. 1, even if the light source is a multi-lighting type or the illumination system is simplified, the illuminated portion 95 can be illuminated in a pseudo-uniform manner, resulting in a compact illumination light source.

【0009】(第2の実施例)図10は、本発明の第2
の実施例を示す照明光学系の断面構造図(請求項2に対
応)である。図10では、2個以上の光源111〜11
3と少なくとも1枚のレンズアレイ114で照明系を構
成する。光源111〜113からの光は、それぞれレン
ズアレイ114の対応するアレイ114a,114b,
114cを経て被照射部115を照射する。レンズアレ
イ114の各アレイ114a〜114cによって光源1
11〜113からの光束を被照射部115の一部へ照射
させている。各光源111〜113からの出射光は、前
述と同じように図9に示すような強度分布であったとし
ても、複数の光源からの光束を被照射部115で位置を
ずらして照射させることによって、擬似的に照度均一化
を図ることができる。また、レンズアレイ114の各ア
レイ114a〜114cの位置によりレンズ形状を変え
ることによって、被照射部115での照度の均一性を高
めることができる。すなわち、図8の場合には、1枚の
レンズ94の形状と各光源91〜93の出射特性によ
り、被照射部95における図12の総合的光強度の特性
は決定されてしまうが、図10の場合には、各アレイ1
14a〜114cの1枚ずつ形状を変えて設計すること
により、被照射部115における図12の総合的光強度
の特性をより均一化することが可能である。
FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional structural view of an illumination optical system showing the embodiment (corresponding to claim 2). In FIG. 10, two or more light sources 111 to 11
3 and at least one lens array 114 constitute an illumination system. Lights from the light sources 111 to 113 are respectively transmitted to the corresponding arrays 114a, 114b,
Irradiation is performed on the irradiated part 115 via 114c. The light source 1 is controlled by the respective arrays 114a to 114c of the lens array 114.
Light beams from 11 to 113 are applied to a part of the irradiated portion 115. Even when the light emitted from each of the light sources 111 to 113 has an intensity distribution as shown in FIG. In addition, it is possible to pseudo-uniformize the illuminance. Further, by changing the lens shape according to the position of each of the arrays 114a to 114c of the lens array 114, the uniformity of the illuminance at the irradiated portion 115 can be improved. That is, in the case of FIG. 8, the characteristics of the overall light intensity of the irradiated portion 95 in FIG. 12 are determined by the shape of one lens 94 and the emission characteristics of each of the light sources 91 to 93. In the case of, each array 1
By changing the shape of each of 14a to 114c one by one, it is possible to make the characteristics of the overall light intensity of the irradiated portion 115 in FIG. 12 more uniform.

【0010】(第3の実施例)図11は、本発明の第3
の実施例を示す照明光学系の断面構造図(請求項3に対
応)である。図11においては、1枚のレンズ122と
複数個のリフレクタ付きランプ121a〜121dで照
明光学系を構成する。リフレクタ付きランプ121a〜
121dは、アレイ状に配列される。丸く記された部分
がランプである。ランプ121a〜121dからの各光
は、レンズ122を経て被照射部123の一部を照射す
る。リフレクタ付きランプ121a〜121dの出射光
強度分布が図9のような特性を持っている場合、各々の
ランプ121a〜121dからの強度分布が被照射部1
23でピーク位置が異なりながら重ね合わされる。以
下、この重ね合わされる様子を、図12で説明する。ラ
ンプアレイを図11に示すように4個のリフレクタ付き
ランプ121a〜121dで構成した場合、ランプ12
1aからの光束は被照射部123で強度分布は131a
(破線)となる。同様にして、ランプ121b,121
c,121dからは被照射部123でそれぞれ131
b,131c,131d(それぞれ破線)の強度分布と
なる。これら4つの光強度分布の総和は、曲線130
(実線)で示されている。このように、被照射部123
でランプからの光束はずらして照射することにより、擬
似的に照度の均一化を図っている。
(Third Embodiment) FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional structural view (corresponding to claim 3) of an illumination optical system showing the example of (1). In FIG. 11, one lens 122 and a plurality of lamps with reflectors 121a to 121d constitute an illumination optical system. Lamp with reflector 121a-
121d are arranged in an array. The circled portion is the lamp. Each light from the lamps 121a to 121d irradiates a part of the irradiation target 123 through the lens 122. When the emitted light intensity distributions of the lamps with reflectors 121a to 121d have characteristics as shown in FIG.
At 23, they are superimposed with different peak positions. Hereinafter, this overlapping state will be described with reference to FIG. When the lamp array is composed of four lamps 121a to 121d with reflectors as shown in FIG.
The light flux from 1a is irradiated portion 123 and the intensity distribution is 131a.
(Broken line). Similarly, the lamps 121b, 121b
c and 121d are 131 in the irradiated portion 123, respectively.
b, 131c, and 131d (each indicated by a broken line). The sum of these four light intensity distributions is represented by curve 130
(Solid line). Thus, the irradiated part 123
By irradiating the luminous flux from the lamp with a shift, pseudo-uniformity of illuminance is achieved.

【0011】(第4の実施例)図1、図3および図4
は、本発明の第4の実施例を示すリフレクタ付きランプ
アレイの全体斜視図ならびにその断面構造図(請求項
4,5に対応)である。図1の11a〜11dはリフレ
クタアレイであり、12a〜12dはランプアレイであ
り、13a〜13dはランプの軸である。この場合、ラ
ンプの軸13a〜13dはいずれも水平方向に向けて配
列されている。ここで、図3は、図1の左(外)側から
見たリフレクタ付きランプの配列であり、図4は、図1
の右(内)側から見たリフレクタ付きランプの配列であ
る。ここで、実線は見える形状物体で、破線は見えない
形状物体を示している。また、各リフレクタの焦点位置
にランプ10a〜10dが設置されている。
(Fourth Embodiment) FIGS. 1, 3 and 4
FIG. 7 is an overall perspective view of a lamp array with a reflector according to a fourth embodiment of the present invention and a sectional structural view thereof (corresponding to claims 4 and 5). In FIG. 1, 11a to 11d are reflector arrays, 12a to 12d are lamp arrays, and 13a to 13d are lamp axes. In this case, the lamp shafts 13a to 13d are all arranged in the horizontal direction. Here, FIG. 3 is an array of lamps with reflectors as viewed from the left (outside) side of FIG. 1, and FIG.
2 is an array of lamps with reflectors as viewed from the right (inside) side of FIG. Here, the solid line indicates a visible shape object, and the broken line indicates an invisible shape object. Further, lamps 10a to 10d are provided at the focal positions of the respective reflectors.

【0012】図5は、第4の実施例を示すパラボラリフ
レクタ付きランプアレイを用いた照明光学系の断面構造
図である。図5は、yz面の断面図である。51はリフ
レクタ、52はランプ、53はコンデンサレンズ、54
は被照射部である。リフレクタ付きランプはx方向(紙
面に垂直方向)に3列、y方向に4列で、合計12個の
ランプアレイを構成している。ランプ(リフレクタ)の
配置はx方向、y方向ともに10mm間隔としている。
つまり、リフレクタ全体の大きさは、x方向では10×
3=30mm,y方向では10×4=40mmであるた
め、30×40=1200mm2である。コンデンサレ
ンズ53は平凸レンズであり、曲面の曲率半径は90m
mである。リフレクタは回転放物体の形状であり、この
回転放物体を下式(1)で表したとき、 z=ar2, r=√(x2+y2) ・・・・・・・・・・・・(1) 上式(1)の2次係数aを0.1としている。ランプは
ショートアークランプ(例えば、キセノンランプ、メタ
ルハライドランプ等)で、アーク電極間距離は1.3m
mである。なお、図5では図示されていないが、アーク
電極間距離はランプ52の球内に存在する両電極の間隔
の距離である。なお、本実施例による被照射部54の照
度分布は、前述と同様に図13で示される。本構成によ
れば、簡素な構造により被照射部54の照度分布を均一
化させることができる。
FIG. 5 is a sectional structural view of an illumination optical system using a lamp array with a parabolic reflector according to a fourth embodiment. FIG. 5 is a sectional view of the yz plane. 51 is a reflector, 52 is a lamp, 53 is a condenser lens, 54
Denotes an irradiated portion. The reflector-equipped lamp has three rows in the x direction (perpendicular to the plane of the paper) and four rows in the y direction, forming a total of 12 lamp arrays. The lamps (reflectors) are arranged at 10 mm intervals in both the x and y directions.
That is, the size of the entire reflector is 10 × in the x direction.
Since 3 = 30 mm and 10 × 4 = 40 mm in the y direction, 30 × 40 = 1200 mm 2 . The condenser lens 53 is a plano-convex lens, and the radius of curvature of the curved surface is 90 m
m. The reflector has a shape of a paraboloid of revolution, and when this paraboloid of revolution is represented by the following equation (1), z = ar 2 , r = √ (x 2 + y 2 ) (1) The quadratic coefficient a in the above equation (1) is set to 0.1. The lamp is a short arc lamp (for example, a xenon lamp, a metal halide lamp, etc.), and the distance between the arc electrodes is 1.3 m.
m. Although not shown in FIG. 5, the distance between the arc electrodes is the distance between the two electrodes present in the sphere of the lamp 52. The illuminance distribution of the irradiated portion 54 according to the present embodiment is shown in FIG. According to this configuration, the illuminance distribution of the irradiated portion 54 can be made uniform with a simple structure.

【0013】(第5の実施例)図14は、本発明の第5
の実施例を示す照明光学系の断面構造図であり、図2
は、リフレクタ付きアークランプアレイの部分の拡大断
面図(請求項6に対応)である。図14において、21
a〜21dはリフレクタアレイ、22a〜22dはアー
クランプアレイ、23a〜23dはランプから照射され
る光、152は被照射部である。リフレクタ付きアーク
ランプアレイ部分は、図2に示すように、リフレクタ2
1a〜21dは回転放物体の形状であり、アークランプ
22a〜22dからの光は23a〜23dに示すよう
に、平行ではなく、被照射部152の中央に向ってい
る。このように、リフレクタ付きアークランプアレイか
らの光が被照射部152に照射される。各ランプアレイ
22a〜22dの軸方向が被照射部152に向って集束
する方向に傾いているため、図14では、4個のランプ
からの出射光が被照射部152に集まる。被照射部15
2の大きさに合わせて各ランプの軸を設定すれば、所望
の領域を擬似的に均一照明できる。なお、図14では、
4個のランプアレイとしているが、アレイの数は2次元
的に配列し、ランプの総数が多いほど均一照明し易くな
る。これは、前述のように、均一化のために各ランプの
位置や照射方向等の部品を調整し易いという理由による
ものである。本実施例では、図5に示したコンデンサレ
ンズが必ずしも必要ではない。このため、照明光学系の
部品点数を減らすことができ、さらにコンパクトにな
る。
(Fifth Embodiment) FIG. 14 shows a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional structural view of an illumination optical system showing the example of FIG.
FIG. 7 is an enlarged sectional view of a portion of an arc lamp array with a reflector (corresponding to claim 6). In FIG. 14, 21
Reference numerals a to 21d denote reflector arrays; 22a to 22d, arc lamp arrays; 23a to 23d, light emitted from lamps; As shown in FIG. 2, the arc lamp array with reflector is
Reference numerals 1a to 21d denote the shapes of paraboloids, and the light from the arc lamps 22a to 22d is not parallel but directed to the center of the irradiated portion 152, as shown in 23a to 23d. In this way, the light from the arc lamp array with the reflector is applied to the irradiation target 152. Since the axial direction of each of the lamp arrays 22a to 22d is inclined in the direction of converging toward the irradiated section 152, the light emitted from the four lamps is collected on the irradiated section 152 in FIG. Irradiated part 15
If the axis of each lamp is set in accordance with the size of 2, the desired area can be quasi-uniformly illuminated. In FIG. 14,
Although there are four lamp arrays, the number of arrays is two-dimensionally arranged, and the greater the total number of lamps, the easier it is to perform uniform illumination. This is because, as described above, it is easy to adjust components such as the position of each lamp and the irradiation direction for uniformity. In this embodiment, the condenser lens shown in FIG. 5 is not always necessary. For this reason, the number of parts of the illumination optical system can be reduced, and the size is further reduced.

【0014】(第6の実施例)図6は、本発明の第6の
実施例を示す照明光学系の断面構造図(請求項7に対
応)である。図6において、61はリフレクタ、62は
光源、63はレンズ、64はコンデンサレンズ、65は
被照射部である。2個以上のリフレクタ付き光源62が
アレイ状に配列されており、リフレクタ61の形状は全
て回転楕円体である。各回転楕円体リフレクタの第1焦
点に光源(例えば、アークランプ)を置く。そして、第
2焦点には、レンズ63を配置する。光源62のアレイ
数に合わせて、4個のレンズアレイ63を設ける。図6
では、レンズアレイ63の直後にコンデンサレンズ64
を配置しているが、このコンデンサレンズ64は必ずし
も必要ではない。各光源(例えば、アークランプ)から
の光は、第2焦点近傍で光源の像(アーク像)を形成す
る。レンズアレイ63の各アレイが、この像を被照射部
65に導く。レンズアレイ63、コンデンサアレイ64
の組み合わせにより、被照射部65の照度分布は図12
のようにすることができる。
(Sixth Embodiment) FIG. 6 is a sectional structural view (corresponding to claim 7) of an illumination optical system showing a sixth embodiment of the present invention. In FIG. 6, 61 is a reflector, 62 is a light source, 63 is a lens, 64 is a condenser lens, and 65 is an irradiated part. Two or more light sources with reflectors 62 are arranged in an array, and the shape of each of the reflectors 61 is a spheroid. A light source (eg, arc lamp) is placed at the first focal point of each spheroid reflector. Then, a lens 63 is arranged at the second focal point. Four lens arrays 63 are provided in accordance with the number of arrays of the light sources 62. FIG.
Then, immediately after the lens array 63, the condenser lens 64
However, the condenser lens 64 is not always necessary. Light from each light source (eg, arc lamp) forms an image (arc image) of the light source near the second focal point. Each of the lens arrays 63 guides this image to the irradiated section 65. Lens array 63, condenser array 64
, The illuminance distribution of the irradiated portion 65 is shown in FIG.
You can do as follows.

【0015】(第7の実施例)図7は、本発明の第7の
実施例を示す照明光学系およびそれを用いた投写装置の
構造図(請求項8に対応)である。照明光学系81は、
本発明の第1〜第6の実施例のいずれかの照明光学系で
ある。照明光学系81から照射される光は、ダイクロイ
ックミラー82aで可視のうち青色の光のみを分離させ
る。すなわち、可視光の中で短波長である青色の波長の
反射率は高く、緑色や赤色の透過率が高い分光特性によ
って、青色の光を分離させる。分離された青色光はミラ
ー83で反射され、ライトバルブ(例えば、液晶素子)
85で画素毎に光強度変調を受ける。液晶素子85を透
過した光は、色合成素子87で反射され、投写レンズ8
8を介してスクリーンに投影される。一方、ダイクロイ
ックミラー82aを透過した光は、次のダイクロイック
ミラー82bによって緑色の光が反射され、赤色光は透
過する。ダイクロイックミラー82bで反射された緑色
光はライトバルブ(例えば、液晶素子)84に入射し、
画素毎に光強度変調される。ライトバルブ84を通過し
た緑色光は色合成素子87を透過し、投写レンズ88を
介してスクリーンに投影される。
(Seventh Embodiment) FIG. 7 is a structural view (corresponding to claim 8) of an illumination optical system and a projection apparatus using the same according to a seventh embodiment of the present invention. The illumination optical system 81
9 shows an illumination optical system according to any one of the first to sixth embodiments of the present invention. The light emitted from the illumination optical system 81 causes the dichroic mirror 82a to separate only the visible blue light. That is, blue light is separated by a spectral characteristic having a high reflectance of a blue wavelength, which is a short wavelength, and a high transmittance of green and red in visible light. The separated blue light is reflected by the mirror 83 and is a light valve (for example, a liquid crystal element)
At 85, light intensity modulation is performed for each pixel. The light transmitted through the liquid crystal element 85 is reflected by the color combining element 87 and is
8 and projected on the screen. On the other hand, light transmitted through the dichroic mirror 82a is reflected by the next dichroic mirror 82b in green light, and red light is transmitted. The green light reflected by the dichroic mirror 82b enters a light valve (for example, a liquid crystal element) 84,
The light intensity is modulated for each pixel. The green light passing through the light valve 84 passes through the color combining element 87 and is projected on a screen via a projection lens 88.

【0016】ダイクロイックミラー82bを透過した赤
色光は、2枚のミラー83で光路を曲げられ、ライトバ
ルブ(例えば、液晶素子)86に入射し、画素毎に光強
度変調される。ライトバルブ86を透過した光は色合成
素子87で反射され、投写レンズ88を介してスクリー
ンに投影される。色合成素子87としては、例えばダイ
クロイックプリズムと呼ばれる,4個のプリズムで構成
され接着される面にダイクロイックコーティングが施さ
れたものを用いることができる。図7の照明光学系81
に第1の実施例から第6の実施例までのいずれかの照明
光学系を用いることによって、多点灯式の投写型ディス
プレイが構成される。しかも、本構成では、従来のイン
テグレータ光学系(フライアイレンズ系)を用いること
なく、光軸方向にコンパクトな照明光学系を構成するこ
とができ、多点灯式投写型ディスプレイとしても小型化
が実現できる。また、本実施例は、多点灯式本来の効果
を備えている。すなわち、1本のランプが切れた場合で
もスクリーン上では真っ暗になることはない。さらに、
従来の高輝度ランプを用いなくても、多点灯式であるた
め、低出力ランプを複数個用いて、総合的に低消費電力
にもかかわらず明るさを従来と同様ないしそれ以上にす
ることが可能である。
The red light transmitted through the dichroic mirror 82b has its optical path bent by two mirrors 83, enters a light valve (for example, a liquid crystal element) 86, and is subjected to light intensity modulation for each pixel. The light transmitted through the light valve 86 is reflected by the color synthesizing element 87 and is projected on a screen via the projection lens 88. As the color synthesizing element 87, for example, a so-called dichroic prism, which is composed of four prisms and has a dichroic coating applied to a surface to be bonded can be used. Illumination optical system 81 of FIG.
By using any one of the illumination optical systems from the first embodiment to the sixth embodiment, a multi-lighting type projection display is configured. In addition, with this configuration, a compact illumination optical system can be configured in the optical axis direction without using a conventional integrator optical system (fly-eye lens system), and a miniaturized multi-turn-on projection display is realized. it can. Further, the present embodiment has an original effect of the multi-lighting type. That is, even when one lamp is cut off, the screen does not become completely dark on the screen. further,
Even if a conventional high-brightness lamp is not used, it is a multi-lighting type, so it is possible to use a plurality of low-output lamps to make the brightness the same as or higher than the conventional one despite the overall low power consumption. It is possible.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
多点灯式の照明光学系をコンパクトに構成できるととも
に、ランプの擬似点光源性を生かせるので、ランプ管の
軸方向が被照射部に向って集束するように配置すること
で、光利用効率が高くなる。さらに、多点灯式の照明光
学系であるため、1本のランプが切れてもスクリーンが
真っ暗にならず、低出力のランプを複数個用いることに
より総合的に低消費電力にかかわらず明るさを従来と同
等ないしそれ以上にすることが可能である。
As described above, according to the present invention,
Since the multi-lighting type illumination optical system can be made compact and the pseudo point light source of the lamp can be used, the light use efficiency is high by arranging the lamp tube so that the axial direction converges toward the irradiated part. Become. Furthermore, since the illumination optical system is a multi-lighting type, the screen does not become dark even if one lamp is cut off. By using a plurality of low-output lamps, the brightness can be reduced regardless of the overall power consumption. It can be equal to or more than the conventional one.

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

【図1】本発明の第4の実施例を示す照明光学系の断面
構造図である。
FIG. 1 is a sectional structural view of an illumination optical system showing a fourth embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第5の実施例を示す照明光学系の断面
構造図である。
FIG. 2 is a sectional structural view of an illumination optical system showing a fifth embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第4の実施例を示すパラボラリフレク
タアレイ全体の前面斜視図である。
FIG. 3 is a front perspective view of the entire parabolic reflector array showing a fourth embodiment of the present invention.

【図4】同じく、本発明の第4の実施例を示すパラボラ
リフレクタアレイ全体の後面斜視図である。
FIG. 4 is a rear perspective view of the entire parabolic reflector array showing a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施例を示す照明光学系の断面
構造図である。
FIG. 5 is a sectional structural view of an illumination optical system showing a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施例を示す照明光学系の断面
構造図である。
FIG. 6 is a sectional structural view of an illumination optical system showing a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施例を示す多点灯式投写型デ
ィスプレイ装置の構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a multi-lighting type projection display apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第1の実施例を示す照明光学系の断面
構造図である。
FIG. 8 is a sectional structural view of an illumination optical system showing a first embodiment of the present invention.

【図9】各光源からの出射光の強度分布を示す特性曲線
図である。
FIG. 9 is a characteristic curve diagram showing an intensity distribution of light emitted from each light source.

【図10】本発明の第2の実施例を示す照明光学系の断
面構造図である。
FIG. 10 is a sectional structural view of an illumination optical system showing a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3の実施例を示す照明光学系の断
面構造図である。
FIG. 11 is a sectional structural view of an illumination optical system showing a third embodiment of the present invention.

【図12】複数の各ランプからの光を被照射部で重ね合
わせた状態の特性曲線図である。
FIG. 12 is a characteristic curve diagram in a state where light from a plurality of lamps is superimposed on an irradiated portion.

【図13】複数個の平面的光源からの光を被照射部で重
ね合わせた状態の立体的強度分布図(図5のシミュレー
ション結果)である。
FIG. 13 is a three-dimensional intensity distribution diagram (simulation result of FIG. 5) in a state in which light from a plurality of planar light sources is superimposed on an irradiated portion.

【図14】本発明の第5の実施例を示す照明光学系の断
面構造図である。
FIG. 14 is a sectional structural view of an illumination optical system showing a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11a〜11d…リフレクタアレイ、12a〜12d…
ランプアレイ、13a〜13d…ランプの軸、21a〜
21d…リフレクタアレイ、22a〜22d…ランプア
レイ、23a〜23d…ランプの軸、51,61…リフ
レクタアレイ、52,62…ランプアレイ、53,64
…コンデンサレンズ、63…フライアイレンズ、54,
65…被照射部、81…照明光学系、82a,82b…
ダイクロイックミラー、83…ミラー、84…ライトバ
ルブ(緑)、85…ライトバルブ(青)、86…ライト
バルブ(赤)、87…色合成素子、88…投写レンズ、
91〜93…光源、94…レンズ、95…被照射部、1
11〜113…光源、114a〜114c…レンズアレ
イ、115,123…被照射部、121a〜121d…
ランプ、130…光強度分布の総和、131a〜131
d…ランプ121a〜121dの強度分布、21a〜2
1d…リフレクタ、23a〜23d…ランプアレイから
の光軸、22a〜22d…リフレクタ付きアークランプ
アレイ、152…被照射部。
11a to 11d ... reflector array, 12a to 12d ...
Lamp array, 13a to 13d ... axis of lamp, 21a to
21d reflector array, 22a-22d lamp array, 23a-23d lamp axis, 51, 61 reflector array, 52, 62 lamp array, 53, 64
... condenser lens, 63 ... fly-eye lens, 54,
65: irradiated part, 81: illumination optical system, 82a, 82b ...
Dichroic mirror, 83: mirror, 84: light valve (green), 85: light valve (blue), 86: light valve (red), 87: color combining element, 88: projection lens,
91 to 93: light source, 94: lens, 95: irradiated part, 1
11 to 113: light source, 114a to 114c: lens array, 115, 123: irradiated portion, 121a to 121d:
Lamp, 130: sum of light intensity distributions, 131a to 131
d: intensity distribution of lamps 121a to 121d, 21a to 2
1d: reflector; 23a to 23d: optical axis from lamp array; 22a to 22d: arc lamp array with reflector; 152: irradiated part.

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02F 1/13357 G02F 1/1335 530 G03B 21/14 // F21Y 101:00 Fターム(参考) 2H042 DD01 DD05 DE04 2H088 EA15 HA13 HA21 HA24 HA25 HA28 MA20 2H091 FA05Z FA14Z FA26Z FA29Z FA41Z LA11 LA15 LA18 MA07 3K042 AA01 AC04 AC06 BB03 BB06 BC01 BC02 BC08 BE08 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) G02F 1/13357 G02F 1/1335 530 G03B 21/14 // F21Y 101: 00 F term (reference) 2H042 DD01 DD05 DE04 2H088 EA15 HA13 HA21 HA24 HA25 HA28 MA20 2H091 FA05Z FA14Z FA26Z FA29Z FA41Z LA11 LA15 LA18 MA07 3K042 AA01 AC04 AC06 BB03 BB06 BC01 BC02 BC08 BE08

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2個以上の光源と、少なくとも1枚のレ
ンズで構成され、 各光源がそれぞれ上記レンズを経て被照射部の一部分を
照射することにより、全ての光源が該被照射部の全体を
照射することを特徴とする照明光学装置。
1. A light source comprising at least two light sources and at least one lens, wherein each light source irradiates a part of an illuminated part through the lens, so that all the light sources become the whole of the illuminated part. An illumination optical device characterized by irradiating light.
【請求項2】 2個以上の光源と、少なくとも1枚のレ
ンズアレイから構成され、各光源からの光を、上記1枚
のレンズアレイの対応するアレイを経て被照射部を照射
し、該被照射部で位置をずらして照射させることを特徴
とする照明光学装置。
2. An illumination device comprising two or more light sources and at least one lens array, irradiating light from each light source to a portion to be irradiated via a corresponding array of the one lens array. An illumination optical device characterized in that irradiation is performed by shifting a position in an irradiation unit.
【請求項3】 請求項1または2に記載の照明光学装置
において、 前記光源がアレイ状に配列され、かつ光源の個数と同じ
数のリフレクタがアレイ状に配列され、リフレクタ付き
光源からの各光束を被照射部でずらして照射させること
により総和の強度分布にすることを特徴とする照明光学
装置。
3. The illumination optical device according to claim 1, wherein the light sources are arranged in an array, and the same number of reflectors as the number of light sources are arranged in an array. The illumination optical device is characterized in that a total intensity distribution is obtained by irradiating the irradiation light at a portion to be irradiated.
【請求項4】 請求項3に記載の照明光学装置におい
て、 前記アレイ状に配列されたリフレクタは、回転放物体形
状であることを特徴とする照明光学装置。
4. The illumination optical device according to claim 3, wherein the reflectors arranged in an array have a shape of a paraboloid of revolution.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1つに記載の照
明光学装置において、 前記光源としては、アークランプを用いたことを特徴と
する照明光学装置。
5. The illumination optical device according to claim 1, wherein an arc lamp is used as the light source.
【請求項6】 リフレクタ付きアークランプを2個以
上、アレイ状に配置し、各々のリフレクタ付きランプの
軸方向が被照射部に向って集束する方向に配置されたこ
とを特徴とする照明光学装置。
6. An illuminating optical device wherein two or more arc lamps with reflectors are arranged in an array, and the axial direction of each of the lamps with reflectors is arranged in a direction converging toward a portion to be irradiated. .
【請求項7】 2個以上のリフレクタ付き光源がアレイ
状に配列され、該リフレクタは各々回転楕円体の形状で
あり、各光源は対応するリフレクタの第1焦点近傍に配
置され、各第2焦点にレンズアレイの各アレイが配置さ
れることを特徴とする照明光学装置。
7. Two or more light sources with reflectors are arranged in an array, each reflector having a spheroidal shape, and each light source is arranged near a first focal point of a corresponding reflector, and each second light source is arranged. An illumination optical device, wherein each of the lens arrays is arranged in the illumination optical system.
【請求項8】 光源、該光源から被照射部に照射する照
明光学系、該照明光学系から出力した光を青、緑、赤の
各色に分離した後、それぞれ光強度変調して色合成素子
で反射する画像形成手段、および投写光学系で構成され
る投写型ディスプレイ装置において、 前記光源および照明光学系として請求項1から請求項7
までのいずれか1つに記載の照明光学装置を用いたこと
を特徴とする投写装置。
8. A light source, an illumination optical system for irradiating an illuminated portion from the light source, and a light combining device that separates light output from the illumination optical system into respective colors of blue, green, and red, and then modulates the light intensity of each color. 8. A projection display apparatus comprising: an image forming unit that reflects light at an angle; and a projection optical system, wherein the light source and the illumination optical system are used.
A projection device using the illumination optical device according to any one of the above.
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