JP2003240920A - Hybrid integrator, illumination optical system, and projection type picture display device - Google Patents

Hybrid integrator, illumination optical system, and projection type picture display device

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JP2003240920A
JP2003240920A JP2002038782A JP2002038782A JP2003240920A JP 2003240920 A JP2003240920 A JP 2003240920A JP 2002038782 A JP2002038782 A JP 2002038782A JP 2002038782 A JP2002038782 A JP 2002038782A JP 2003240920 A JP2003240920 A JP 2003240920A
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hybrid
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress attenuation of light quantity during the transmission of light through the interior of a hybrid integrator while surely preventing the image of flaws on the light-exiting end of a rod prism or the image of dust from being formed on the element surface of a picture display element by setting the length of a hollow prism to a value which satisfies a specified conditional expression in a hybrid integrator. <P>SOLUTION: Since the length L of the hollow prism 13 is set to satisfy a formula FR×δ≤L≤LW/2 (where, F number at the integrator side of a relay lens 22 is FR; the length of a long side of a rectangular cross section orthogonally intersecting the optical axis of the hollow prism 13 is δ; the overall length of the integrator is LW), a light beam emitted from a defect in the hollow prism 13 forms an image on a point A' on the optical axis even if the defect is found on a point A on the light-exiting end 16 of the rod prism 12. Thus, no image formation state is found on the element surface of the picture display element 23. The length of the hollow prism 13 is set to be shorter than the length of the rod prism 12. Thus, the attenuation of light quantity is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、光源からの光束に
対し、光軸と垂直な面内における光束密度の均一化を図
りうるハイブリッドインテグレータ、照明光学系および
これを用いた投写型画像表示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 a hybrid integrator, an illumination optical system, and a projection type image display device using the same, which can make the light flux density from a light source uniform in a plane perpendicular to the optical axis. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば投射型ビデオプロジェ
クタ装置等においては、液晶パネル等の画像表示素子を
均一に照明するため、照明用光源と画像表示素子との間
に光束密度均一化手段を設ける構成とされているものが
多い。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a projection type video projector apparatus or the like, for uniformly illuminating an image display element such as a liquid crystal panel, a luminous flux density equalizing means is provided between the illumination light source and the image display element. Many are configured.

【0003】この光束密度均一化手段の代表的なものと
してロッドインテグレータが知られている。従来のロッ
ドインテグレータは、例えば特開平9-33881号公報や特
開平11-326727号公報に記載されたものが知られてお
り、これらは例えば図6に示すようなガラス製の中実な
棒状ロッドプリズム100として形成されている。この
ロッドプリズム100は、光源部から入射された光ビー
ムを内壁面において複数回全反射させながら、その光射
出端に導くようになっており、これによりその光射出端
では光軸と直交する平面内において光束密度が略均一と
されるようになっている。この後、光束密度が均一化さ
れた照明光はリレーレンズ等を介して、例えば液晶パネ
ル等の画像表示素子にバックライト光として照射され、
これにより画像情報を担持した光束は投写レンズにより
スクリーン上に照射される。
A rod integrator is known as a typical one of the light flux density uniforming means. Known rod integrators are disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-33881 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-326727. These are solid rod-shaped rods made of glass as shown in FIG. 6, for example. It is formed as a prism 100. The rod prism 100 is configured to guide the light beam incident from the light source unit to the light emitting end while totally reflecting the light beam on the inner wall surface a plurality of times. The luminous flux density is made substantially uniform inside. After that, the illumination light whose luminous flux density is made uniform is radiated as backlight light to an image display element such as a liquid crystal panel via a relay lens or the like,
As a result, the light flux carrying the image information is projected onto the screen by the projection lens.

【0004】ところで、このような照明光学系において
は、ロッドプリズム100の光射出端と画像表示素子の
素子面とが光学的に共役関係を有するように構成され、
ロッドプリズム100の光射出端のキズや塵埃が画像表
示素子の素子面上に結像されてしまう。この光射出端上
でのキズや塵埃の像が画像表示素子で表示された画像に
重畳され、スクリーン上に例えば50倍程度以上に拡大
されて投写される。上記ロッドプリズム100の光射出
端上でのキズや塵埃を完全に排除することは困難なこと
から、このようなロッドプリズム100を用いた場合に
はスクリーン上での画質の劣化が避けられないという問
題があった。そして、この問題をある程度改善するため
に製造工程での上記光射出端の管理等を厳しくした場合
には製造コストの上昇を招いてしまう。
By the way, in such an illumination optical system, the light exit end of the rod prism 100 and the element surface of the image display element are constructed to have an optically conjugate relationship.
The scratches and dust at the light exit end of the rod prism 100 are imaged on the element surface of the image display element. The image of scratches and dust on the light emitting end is superimposed on the image displayed by the image display element, and is projected on the screen at a magnification of about 50 times or more. Since it is difficult to completely remove the scratches and dust on the light exit end of the rod prism 100, it is inevitable that the image quality on the screen is deteriorated when the rod prism 100 is used. There was a problem. If the light emitting end is strictly controlled in the manufacturing process in order to improve this problem to some extent, the manufacturing cost will be increased.

【0005】このような問題を解決するために、図7に
示すような内面を鏡面とした中空プリズム105が知ら
れている。すなわち、この中空プリズム105は例えば
4枚の長方形状のガラス板材の一面に反射コートを施
し、この反射コート面が内側となるようにして断面矩形
の箱体状に接着組立てすることにより形成されている。
この中空プリズム105では光源側から入射した光束が
プリズム内壁面の鏡面で複数回反射されて光射出端まで
導かれるが、この光射出端には、前述したロッドプリズ
ム100のようにキズや塵埃付着の原因となる端面が存
在しないのでこの光射出端位置と共役関係にある画像表
示素子の素子面上にキズや塵埃の像が形成されることが
ない。
In order to solve such a problem, there is known a hollow prism 105 having an inner surface as a mirror surface as shown in FIG. That is, the hollow prism 105 is formed, for example, by applying a reflection coating on one surface of four rectangular glass plate materials and bonding and assembling in a box-like shape having a rectangular cross section so that the reflection coating surface is the inside. There is.
In the hollow prism 105, the light flux incident from the light source side is reflected a plurality of times by the mirror surface of the inner wall surface of the prism and is guided to the light emission end, and the light emission end has scratches and dust like the rod prism 100 described above. Since there is no end surface that causes the above, no image of scratches or dust is formed on the element surface of the image display element that is in a conjugate relationship with the light emitting end position.

【0006】しかしながら、このような中空プリズム1
05では上述したロッドプリズム100の側面における
全反射とは異なり、反射コートにより鏡面とされた内壁
面における反射によっており、このような内壁面におけ
る反射コートは反射率を100%とすることが難しいた
め、この内壁面で複数回反射を繰返した場合には内面反
射損失が大きなものとなり、光射出端に到達した光の光
量が大幅に低下してしまう。そこで、本願発明者が特願
2001-243198号明細書において開示しているような、棒
状ロッドプリズム100を光束入射側に配置し、その光
束射出側に中空プリズム105を配置して両者を組み合
わせた、いわゆるハイブリッド型のインテグレータを用
いることが望ましい。
However, such a hollow prism 1
In No. 05, unlike the above-described total reflection on the side surface of the rod prism 100, reflection is caused on the inner wall surface that is made into a mirror surface by the reflection coat, and it is difficult for such a reflection coat on the inner wall surface to make the reflectance 100%. However, when the reflection is repeated a plurality of times on the inner wall surface, the inner reflection loss becomes large, and the light amount of the light reaching the light emission end is significantly reduced. Therefore, the inventor of the present application applied for a patent.
A so-called hybrid type integrator is used in which the rod-shaped rod prism 100 is arranged on the light beam entrance side and the hollow prism 105 is arranged on the light beam exit side as disclosed in the specification of 2001-243198, and both are combined. Is desirable.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このハイブリッド型の
インテグレータによれば、光射出端と共役な位置関係に
ある画像表示素子の素子面上に、ロッドプリズム100
のみを用いたインテグレータからなる従来技術において
問題となっていたキズや塵埃の像が形成されるおそれを
回避でき、また、側壁面での光束反射効率が略100%
となるロッドプリズム100が用いられているので中空
プリズム105のみを用いた従来技術に比べて光量の減
衰を抑制することができる。
According to this hybrid type integrator, the rod prism 100 is provided on the element surface of the image display element which has a conjugate positional relationship with the light emitting end.
It is possible to avoid the risk of forming an image of scratches and dust, which has been a problem in the prior art including an integrator that uses only a single lens, and the luminous flux reflection efficiency on the side wall surface is approximately 100%.
Since the rod prism 100 is used, it is possible to suppress the attenuation of the light amount as compared with the conventional technique using only the hollow prism 105.

【0008】しかしながら、実際には、上述した、キズ
や塵埃の像が形成されるおそれを確実に回避するために
は、ロッドプリズム100の光射出端が画像表示素子の
素子面に対して共役関係から大きく外れる程度にインテ
グレータ(中空プリズム105)の光射出端から離れて
いることが必要となり、中空プリズム105の全長は大
きいほうがよい。一方、内面反射損失を小さくするため
には中空プリズム105の全長はできるだけ小さくする
ことが望まれる。
However, in practice, in order to surely avoid the above-described risk of forming an image of scratches and dust, the light exit end of the rod prism 100 has a conjugate relationship with the element surface of the image display element. It is necessary to be far from the light emitting end of the integrator (hollow prism 105) to the extent that it is largely deviated from, and the total length of the hollow prism 105 is preferably large. On the other hand, in order to reduce the internal reflection loss, it is desirable that the total length of the hollow prism 105 be as small as possible.

【0009】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであり、ロッドプリズムと中空プリズムの両者を組み
合わせた、いわゆるハイブリッド型インテグレータにお
いて、被照明体上にキズや塵埃の像が形成されるおそれ
を確実に回避しつつ中空プリズムの内面反射損失をでき
るだけ小さくし得るハイブリッドインテグレータ、照明
光学系および投写型画像表示装置を提供することを目的
とするものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and in a so-called hybrid type integrator in which both a rod prism and a hollow prism are combined, there is a possibility that an image of scratches or dust may be formed on an illuminated object. It is an object of the present invention to provide a hybrid integrator, an illumination optical system, and a projection-type image display device that can surely avoid the internal reflection loss of the hollow prism while avoiding the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係るハイブリッ
ドインテグレータは、光源からの光束を入射され、該光
束の密度を均一化し、密度が均一化された該光束をリレ
ーレンズを介して被照明体に射出するインテグレータに
おいて、光束入射側に位置し、一端に入射した光源から
の光束を側面において全反射させながら他端に導く、中
実な棒状の第1部材と、この第1部材の光束射出側に位
置し、一端に入射した該第1部材からの光束を鏡面反射
させながら他端に導き、この他端から外部へ射出させる
中空の第2部材を備え、前記第2部材の長さをL、前記
リレーレンズのインテグレータ側のF数をF、前記第
2部材の光軸と直交する矩形断面の長辺の長さをδ、イ
ンテグレータの全長をLとしたとき、下記条件式
(1)を満足することを特徴とするものである。 F×δ≦L≦L/2 (1)
A hybrid integrator according to the present invention receives a light beam from a light source, uniformizes the density of the light beam, and illuminates the light beam with the uniformed density through a relay lens. In the integrator that emits light, a solid rod-shaped first member that is located on the light beam incident side and that guides the light beam from the light source that has entered one end to the other end while totally reflecting it on the side surface, and the light beam emission of this first member A hollow second member that is positioned on the side and guides the light flux from the first member that has entered one end to the other end while being specularly reflected, and emits the light from the other end to the outside. Let L be the number of F on the integrator side of the relay lens, F R be the length of the long side of the rectangular cross section orthogonal to the optical axis of the second member be δ, and let the total length of the integrator be L W. To satisfy 1) The one in which the features. F R × δ ≦ L ≦ L W / 2 (1)

【0011】また、本発明に係る照明光学系は、光源
と、この光源から射出された光束を入射される前記ハイ
ブリッドインテグレータと、このハイブリッドインテグ
レータの後段に配置されたリレーレンズとからなること
を特徴とするものである。
Further, the illumination optical system according to the present invention comprises a light source, the hybrid integrator on which the luminous flux emitted from the light source is made incident, and a relay lens arranged at a subsequent stage of the hybrid integrator. It is what

【0012】また、本発明に係る投写型画像表示装置
は、光源と、この光源から射出された光束を入射される
前記ハイブリッドインテグレータと、このハイブリッド
インテグレータの後段に配置されたリレーレンズと、こ
のリレーレンズについて前記ハイブリッドインテグレー
タの光射出端と共役位置関係に配置された素子面を有す
る画像表示素子と、この画像表示素子により光変調さ
れ、画像情報を担持した前記光束をスクリーン上に投写
する投映レンズとを備えたことを特徴とするものであ
る。
Further, the projection type image display apparatus according to the present invention includes a light source, the hybrid integrator on which the light flux emitted from the light source is incident, a relay lens arranged at a stage subsequent to the hybrid integrator, and the relay. Regarding the lens, an image display element having an element surface disposed in a conjugate positional relationship with the light emitting end of the hybrid integrator, and a projection lens for projecting the light flux, which is optically modulated by the image display element and carries image information, on a screen. It is characterized by having and.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係るハ
イブリッドインテグレータ、照明光学系および投写型画
像表示装置について図面を用いて説明する。図1には本
発明の実施形態に係る投写型画像表示装置が示されてい
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A hybrid integrator, an illumination optical system and a projection type image display device according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a projection-type image display device according to an embodiment of the present invention.

【0014】この投写型画像表示装置は、図の左方向に
不図示の光源を備えており、さらにコンデンサレンズ2
1、およびこのコンデンサレンズ21によって光源から
の光束が光入射端14に集光されるハイブリッドインテ
グレータ11を備えている。このハイブリッドインテグ
レータ11は入射側インテグレータ(ロッドプリズム)
12と射出側インテグレータ(中空プリズム)13の両
者を互いに密に配置してなり、光軸の垂直断面における
光束密度の均一化を図るものである。また、ハイブリッ
ドインテグレータ11、画像表示素子(液晶表示素子、
DMD等)23、およびハイブリッドインテグレータ1
1の光射出端16と画像表示素子23の素子面を互いに
結像関係(共役関係)とするリレーレンズ22を備えて
いる。この結像関係は、図1において光射出端16から
画像表示素子の素子面23に至る太い実線をもって示さ
れている。さらに、画像表示素子23により光変調さ
れ、画像情報を担持した前記光束をスクリーン25上に
拡大投写する投映レンズ24を備えている。なお、不図
示の光源、コンデンサーレンズ21、ハイブリッドイン
テグレータ11およびリレーレンズ22によって照明光
学系が構成される。
This projection type image display device is provided with a light source (not shown) in the left direction of the drawing, and further the condenser lens 2
1, and the hybrid integrator 11 in which the light flux from the light source is condensed at the light incident end 14 by the condenser lens 21. This hybrid integrator 11 is an incident side integrator (rod prism).
Both of 12 and the exit-side integrator (hollow prism) 13 are densely arranged so as to make the luminous flux density uniform in a cross section perpendicular to the optical axis. Further, the hybrid integrator 11, the image display device (the liquid crystal display device,
23), and hybrid integrator 1
The relay lens 22 is provided so that the light emitting end 16 of No. 1 and the element surface of the image display element 23 have an image forming relationship (conjugate relationship) with each other. This imaging relationship is shown by a thick solid line from the light emitting end 16 to the element surface 23 of the image display element in FIG. Further, a projection lens 24 is provided, which magnifies and projects the light flux, which is optically modulated by the image display element 23 and carries image information, on a screen 25. An unillustrated light source, condenser lens 21, hybrid integrator 11, and relay lens 22 constitute an illumination optical system.

【0015】図2は、上述したハイブリッドインテグレ
ータを示す概略斜視図である。このハイブリッドインテ
グレータ11は前述したように、中実のガラス製ロッド
プリズム12と内面に反射コートが施された中空プリズ
ム13を組み合わせて構成されたものである。すなわ
ち、ロッドプリズム12は断面矩形状の棒状のガラスロ
ッドからなり、一方中空プリズム13は一面に反射コー
トが施された4枚のガラス板を反射コート面が内側とな
るようにして断面矩形の箱状に接着形成されたものであ
り、ロッドプリズム12の一方の端部が中空プリズム1
3内に若干挿入されるように構成されている。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the hybrid integrator described above. As described above, the hybrid integrator 11 is configured by combining the solid glass rod prism 12 and the hollow prism 13 having the inner surface with the reflection coating. That is, the rod prism 12 is made of a rod-shaped glass rod having a rectangular cross section, while the hollow prism 13 is a box having a rectangular cross section in which four glass plates each having a reflection coating on one surface are arranged so that the reflection coating surface faces inside. One end of the rod prism 12 is a hollow prism 1.
It is configured to be slightly inserted into the inside of 3.

【0016】なお、上記態様に替えてロッドプリズム1
2と中空プリズム13の端面を互いに密着するように構
成することも可能である。
Incidentally, the rod prism 1 is replaced with the above embodiment.
It is also possible to make the end faces of 2 and the hollow prism 13 in close contact with each other.

【0017】このように構成されたハイブリッドインテ
グレータ11においては、図3に示すように光源から出
力された光束が光源側に配されたロッドプリズム12の
光入射端14に入射する。この光束は、ロッドプリズム
12の光入射端14に様々な角度で入射するから、ロッ
ドプリズム12の内壁面15への入射角度および反射角
度も様々であり(ただしガラスと空気の界面で全反射が
おきる入射角度とされている)、このロッドプリズム1
2から射出された光束は中空プリズム13に入射し、中
空プリズム13の内壁の反射面17において、ロッドプ
リズム12の側面における反射と同様にして反射され中
空プリズム13の光射出端16から外部に射出される。
このハイブリッドインテグレータ11は、内壁面におけ
る反射態様が様々とされているため光束が光射出端16
から射出される際には、光軸の垂直断面における光束密
度の均一化が図られる。なお、図4には中空プリズム1
3の光射出端16の形状が示されている。なお、δは矩
形端面の長辺の長さである。
In the hybrid integrator 11 thus constructed, as shown in FIG. 3, the light beam output from the light source enters the light incident end 14 of the rod prism 12 arranged on the light source side. Since this light flux enters the light incident end 14 of the rod prism 12 at various angles, the incident angle and the reflection angle on the inner wall surface 15 of the rod prism 12 also vary (however, total reflection occurs at the interface between glass and air). It is assumed that the incident angle occurs, this rod prism 1
The light beam emitted from 2 enters the hollow prism 13 and is reflected by the reflection surface 17 of the inner wall of the hollow prism 13 in the same manner as the reflection on the side surface of the rod prism 12, and is emitted from the light emission end 16 of the hollow prism 13 to the outside. To be done.
Since the hybrid integrator 11 has various reflection modes on the inner wall surface, the light beam is emitted from the light emitting end 16
When the light is emitted from, the light flux density in the cross section perpendicular to the optical axis is made uniform. The hollow prism 1 is shown in FIG.
The shape of the light emitting end 16 of 3 is shown. In addition, δ is the length of the long side of the rectangular end face.

【0018】このように構成された結果、ハイブリッド
インテグレータ11においては、光射出端16が中空と
されているので、リレーレンズ22に対して、この光射
出端16と共役な位置関係にある画像表示素子23の素
子面上に、従来技術におけるキズや塵埃の像が形成され
ない状態となしうる。また、側壁面12での光束反射効
率が略100%となるロッドプリズム12の長さがハイ
ブリッドインテグレータ11の全長のうち大きな割合を
占めているので中空プリズム13のみを用いた従来技術
に比べて光量の減衰を抑制することができることにな
る。
As a result of such a configuration, in the hybrid integrator 11, since the light emitting end 16 is hollow, an image display having a conjugate positional relationship with the light emitting end 16 with respect to the relay lens 22. The image of scratches and dust in the related art may not be formed on the element surface of the element 23. Further, since the length of the rod prism 12 at which the luminous flux reflection efficiency at the side wall surface 12 is approximately 100% occupies a large proportion of the total length of the hybrid integrator 11, the amount of light is greater than that in the conventional technique using only the hollow prism 13. It is possible to suppress the attenuation of.

【0019】しかしながら、中空プリズム13の長さ
(ロッドプリズム12の光射出端から中空プリズム13
の光射出端16までの距離;以下同じ)はできるだけ短
くすることが望ましい一方で、ロッドプリズム12の光
射出端上のキズや塵埃等の影響が画像表示素子23の素
子面上に及ばない程度の長さを確保する必要があること
から、実際には、中空プリズム13の長さとして、上記
相反する2つの要求を満足する適切な値を設定しなけれ
ば、このハイブリッドインテグレータ11の満足な効果
を得ることができないことになる。
However, the length of the hollow prism 13 (from the light emitting end of the rod prism 12 to the hollow prism 13)
Distance to the light emission end 16 of the rod prism; the same applies hereinafter) is desirable to be as short as possible, but to the extent that the influence of scratches and dust on the light emission end of the rod prism 12 does not reach the element surface of the image display element 23. Since it is necessary to secure a sufficient length, the length of the hollow prism 13 must be set to an appropriate value that satisfies the above-mentioned two contradictory requirements. Will not be able to get.

【0020】そこで、本実施形態においては、下記条件
式(1)を満足するように中空プリズム13の長さLを
設定している。 F×δ≦L≦L/2 (1) ただし、リレーレンズ22のインテグレータ側のF数を
、中空プリズム13の光軸と直交する矩形断面の長
辺の長さをδ、インテグレータの全長をLとする。こ
の条件式(1)の下限を越えてLが短くなると、スクリ
ーン25上で観測されるロッドプリズム12の光射出端
16上の欠陥(キズや塵埃)が目立つようになる。
Therefore, in this embodiment, the length L of the hollow prism 13 is set so as to satisfy the following conditional expression (1). F R × δ ≦ L ≦ L W / 2 (1) except, F number F R of the integrator side of the relay lens 22, a rectangular cross-section perpendicular to the optical axis of the hollow prism 13 the length of the long side [delta], the integrator Let L W be the total length of When the lower limit of this conditional expression (1) is exceeded and L becomes short, defects (scratches and dust) on the light exit end 16 of the rod prism 12 observed on the screen 25 become conspicuous.

【0021】また、条件式(1)の上限を越えてLが長
くなると、中空プリズム13の長さがロッドプリズム1
2の長さを上回ることになり、光量の減衰抑制効果が半
減してしまい望ましくない。
When L exceeds the upper limit of the conditional expression (1) and L becomes long, the length of the hollow prism 13 becomes long.
The length exceeds 2 and the effect of suppressing the attenuation of the amount of light is halved, which is not desirable.

【0022】すなわち、実施形態に係るハイブリッドイ
ンテグレータによれば、中空プリズム13の長さを条件
式(1)を満足するような値に設定しているので、ロッ
ドプリズム12の光射出端16上の点Aに欠陥(キズや
塵埃)が存在したとしても、ここから発せられた光線
は、点線で示される光線軌跡から明らかなように光軸上
の点A´に結像する。その後この光線束は広がりながら
画像表示素子23の素子面上に達する。図示するよう
に、この素子面上では結像状態とはなっていない。すな
わち、ロッドプリズム12の光射出端16上に存在する
欠陥等による局所的照度低下等は画像表示素子23の素
子面6、さらにはスクリーン25上に及ばないことにな
る。
That is, according to the hybrid integrator of the embodiment, since the length of the hollow prism 13 is set to a value that satisfies the conditional expression (1), the light exit end 16 of the rod prism 12 is placed. Even if there is a defect (scratch or dust) at the point A, the light ray emitted from this point forms an image at a point A ′ on the optical axis, as is clear from the ray trace shown by the dotted line. After that, the light flux spreads and reaches the element surface of the image display element 23. As shown in the figure, no image is formed on this element surface. That is, the local decrease in illuminance due to a defect or the like existing on the light exit end 16 of the rod prism 12 does not reach the element surface 6 of the image display element 23 and further the screen 25.

【0023】ここで上記条件式(1)において最小値を
×δとしたのは以下の理由による。すなわち、リレ
ーレンズ22の倍率をβ、リレーレンズ22の有効径を
E、中空プリズム13の光射出端16の一辺の長さを
ε、リレーレンズ22の実効F数をFeff、リレーレ
ンズ22の無限遠におけるF数をFinfとしたとき、
effとFinfとの関係は下式(2)によって表さ
れる。 Feff=f×(1−β)/E=(1−β)×Finf (2)
In the conditional expression (1), the minimum value is
FRThe reason for setting δ is as follows. That is, the relay
-The magnification of the lens 22 is β, and the effective diameter of the relay lens 22 is
E, the length of one side of the light emitting end 16 of the hollow prism 13
ε, the effective F number of the relay lens 22 is Feff, Relay
F number at infinity of lens 22infAnd when
F effAnd FinfThe relationship with is expressed by the following equation (2).
Be done.         Feff= F × (1-β) / E = (1-β) × Finf(2)

【0024】また、図5に示すように、点Aからリレー
レンズ22に入射する最外角光線と、光軸Xと、中空プ
リズム13の光射出端またはリレーレンズ22によって
形成される2つの三角形は互いに相似であり、下式
(3)が得られる。 (E/2):(1−β)×f=(ε/2):L (3)
Further, as shown in FIG. 5, the outermost angular ray incident on the relay lens 22 from the point A, the optical axis X, the light exit end of the hollow prism 13 or the two triangles formed by the relay lens 22 are They are similar to each other, and the following expression (3) is obtained. (E / 2) :( 1-β) × f = (ε / 2): L (3)

【0025】したがって、光射出端の点Aのキズ等がリ
レーレンズ22によって点A´に結像されるための中空
プリズム13の長さLは下式(4)で表される。 L=((1−β)×f/E)×ε=Feff×ε (4) ここで、Feffをリレーレンズ22のインテグレータ
側のF数であるFと置き換え、さらにεは中空プリズ
ム13の光軸と直交する矩形断面の長辺の長さδとする
ことが適当であることから、上述した条件式(1)にお
ける最小値F×δが得られる。
Therefore, the length L of the hollow prism 13 for forming a flaw or the like at the point A at the light emitting end on the point A'by the relay lens 22 is expressed by the following equation (4). L = ((1-β) × f / E) × ε = F eff × ε (4) Here, F eff is replaced with F R , which is the F number on the integrator side of the relay lens 22, and ε is a hollow prism. Since it is appropriate to set the length δ of the long side of the rectangular cross section orthogonal to the optical axis of 13, the minimum value F R × δ in the conditional expression (1) described above is obtained.

【0026】ここで、本実施形態においては、インテグ
レータの全長Lが50mm、中空プリズム13の長さ
Lが10mm、リレーレンズ22のインテグレータ側の
F数(F)が1.2、中空プリズム13の光軸と直交
する矩形断面の長辺の長さδが8mmとなるように設定
されている。これによれば、F×δが9.6mmとな
るから、上記条件式(1)は満足されていることにな
る。
[0026] In the present embodiment, the length L W of the integrator 50 mm, the length L of the hollow prism 13 is 10 mm, F number of the integrator side of the relay lens 22 (F R) is 1.2, a hollow prism The length δ of the long side of the rectangular cross section orthogonal to the optical axis of 13 is set to 8 mm. According to this, since F R × δ becomes 9.6 mm, the above conditional expression (1) is satisfied.

【0027】なお、本実施形態のものでは、中空プリズ
ム13の光軸と直交する矩形断面の短辺の長さが略4m
mとなるように設定されており、そのアスペクト比から
明らかなように横長ワイドタイプの画面に対応するよう
に構成されたものである。しかし、長辺の長さに対応す
る短辺の長さは、いかようにも変更可能であり、長辺の
長さと短辺の長さを等しくした正方形状のものとするこ
とも可能である。
In this embodiment, the length of the short side of the rectangular cross section of the hollow prism 13 orthogonal to the optical axis is about 4 m.
It is set to be m, and as is apparent from the aspect ratio, it is configured to correspond to a horizontally wide screen. However, the length of the short side corresponding to the length of the long side can be changed in any way, and the length of the long side and the length of the short side can be made into a square shape. .

【0028】さらに、本発明に係るハイブリッドインテ
グレータ、照明光学系および投写型画像表示装置として
は、上記実施形態のものに対し種々の態様の変更が可能
であり、例えばロッドプリズム12の長さ、中空プリズ
ム13の長さ等は上記条件式(1)を満足する範囲にお
いて適宜変更可能である。さらに、上記ハイブリッドイ
ンテグレータを搭載する照明光学系は投写型画像表示装
置のほか、均一な照明光が必要な種々の装置に適応可能
である。
Further, the hybrid integrator, the illumination optical system and the projection type image display device according to the present invention can be modified in various modes as compared with those of the above embodiment, for example, the length of the rod prism 12 and the hollow. The length and the like of the prism 13 can be appropriately changed within a range satisfying the conditional expression (1). Further, the illumination optical system equipped with the hybrid integrator can be applied not only to the projection type image display device but also to various devices which require uniform illumination light.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明のハイブリッ
ドインテグレータ、照明光学系および投写型画像表示装
置によれば、中空プリズムの長さを所定の条件式を満足
するような値に設定している。これにより、ロッドプリ
ズムの光射出端上の点に欠陥(キズや塵埃)が存在した
としても、ここから発せられた光線が被照明体上で結像
状態に近い状態となることを回避することができるの
で、被照明体上の画質が劣化するおそれを確実に防止す
ることができる。
As described above, according to the hybrid integrator, the illumination optical system and the projection type image display device of the present invention, the length of the hollow prism is set to a value that satisfies a predetermined conditional expression. . As a result, even if there is a defect (scratch or dust) at the point on the light exit end of the rod prism, it is possible to avoid that the light beam emitted from this point is in a state close to the image formation state on the illuminated body. Therefore, it is possible to reliably prevent the image quality on the illuminated object from being deteriorated.

【0030】また、中空プリズムの長さをロッドプリズ
ムの長さよりも小さくすることで光量の減衰効果を抑制
することができる。
Further, by making the length of the hollow prism smaller than the length of the rod prism, it is possible to suppress the light quantity attenuation effect.

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

【図1】本発明の実施形態に係るハイブリッドインテグ
レータを含む投写型画像表示装置
FIG. 1 is a projection-type image display device including a hybrid integrator according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すハイブリッドインテグレータを拡大
して示す斜視図
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the hybrid integrator shown in FIG.

【図3】図1に示すハイブリッドインテグレータの作用
を示す概略図
FIG. 3 is a schematic diagram showing the operation of the hybrid integrator shown in FIG.

【図4】図1に示すハイブリッドインテグレータの光射
出端を示す概略図
FIG. 4 is a schematic view showing a light emitting end of the hybrid integrator shown in FIG.

【図5】図1に示すハイブリッドインテグレータに係る
条件式を説明するための概略図
5 is a schematic diagram for explaining a conditional expression related to the hybrid integrator shown in FIG.

【図6】ロッドプリズムのみからなるインテグレータを
示す概略図
FIG. 6 is a schematic diagram showing an integrator consisting of only rod prisms.

【図7】中空プリズムのみからなるインテグレータを示
す概略図
FIG. 7 is a schematic diagram showing an integrator consisting of only hollow prisms.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ハイブリッドインテグレータ 12、100 ロッドプリズム 13、105 中空プリズム 14 光入射端 15 内壁面 16 光射出端 17 反射面 21 コンデンサレンズ 22 リレーレンズ 23 画像表示素子 24 投映レンズ 25 スクリーン 11 Hybrid integrator 12,100 rod prism 13, 105 Hollow prism 14 Light incident end 15 inner wall surface 16 Light exit end 17 Reflective surface 21 Condenser lens 22 relay lens 23 Image display device 24 Projection lens 25 screen

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源からの光束を入射され、該光束の密
度を均一化し、密度が均一化された該光束をリレーレン
ズを介して被照明体に射出するインテグレータにおい
て、 光束入射側に位置し、一端に入射した光源からの光束を
側面において全反射させながら他端に導く、中実な棒状
の第1部材と、 この第1部材の光束射出側に位置し、一端に入射した該
第1部材からの光束を鏡面反射させながら他端に導き、
この他端から外部へ射出させる中空の第2部材を備え、 前記第2部材の長さをL、前記リレーレンズのインテグ
レータ側のF数をF、前記第2部材の光軸と直交する
矩形断面の長辺の長さをδ、インテグレータの全長をL
としたとき、下記条件式(1)を満足することを特徴
とするハイブリッドインテグレータ。 F×δ≦L≦L/2 (1)
1. An integrator which receives a light beam from a light source, makes the density of the light beam uniform, and emits the light beam having the uniformed density to an object to be illuminated through a relay lens. , A solid rod-shaped first member that guides the light beam from the light source that has entered one end to the other end while totally reflecting it on the side surface, and the first member that is positioned on the light beam exit side of the first member and that enters the one end. Guide the light flux from the member to the other end while reflecting it specularly,
A second hollow member to be emitted from the other end to the outside, the length of the second member L, the integrator side of the F number F R of the relay lens, rectangle perpendicular to the optical axis of said second member The length of the long side of the cross section is δ, and the total length of the integrator is L
A hybrid integrator that satisfies the following conditional expression (1) when W is set. F R × δ ≦ L ≦ L W / 2 (1)
【請求項2】 光源と、この光源から射出された光束を
入射される請求項1に記載されたハイブリッドインテグ
レータと、このハイブリッドインテグレータの後段に配
置されたリレーレンズとからなることを特徴とする照明
光学系。
2. An illumination comprising a light source, a hybrid integrator according to claim 1, which receives a light beam emitted from the light source, and a relay lens arranged in a subsequent stage of the hybrid integrator. Optical system.
【請求項3】 光源と、この光源から射出された光束を
入射される請求項1に記載されたハイブリッドインテグ
レータと、このハイブリッドインテグレータの後段に配
置されたリレーレンズと、このリレーレンズについて前
記ハイブリッドインテグレータの光射出端と共役位置関
係に配置された素子面を有する画像表示素子と、この画
像表示素子により光変調され、画像情報を担持した前記
光束をスクリーン上に投写する投映レンズとを備えたこ
とを特徴とする投写型画像表示装置。
3. A light source, a hybrid integrator according to claim 1, which receives a light beam emitted from the light source, a relay lens arranged in a subsequent stage of the hybrid integrator, and the hybrid integrator for the relay lens. And an image display element having an element surface disposed in a conjugate positional relationship with the light emission end of, and a projection lens for projecting the light beam, which is optically modulated by the image display element and carries image information, on a screen. A projection type image display device.
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JP2020024335A (en) * 2018-08-08 2020-02-13 キヤノン株式会社 Illumination optical system, exposure device, and article manufacturing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007052231A (en) * 2005-08-18 2007-03-01 Nec Viewtechnology Ltd Optical system for projection type display apparatus and projection type display apparatus having the optical system
JP2020024335A (en) * 2018-08-08 2020-02-13 キヤノン株式会社 Illumination optical system, exposure device, and article manufacturing method
KR20200017359A (en) * 2018-08-08 2020-02-18 캐논 가부시끼가이샤 Illumination optical system, exposure apparatus, and method of manufacturing article
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