JP2004186114A

JP2004186114A - Light source device

Info

Publication number: JP2004186114A
Application number: JP2002354940A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sugiyama; 隆杉山
Original assignee: NAGANO KOGAKU KENKYUSHO KK; Nagano Optics Laboratory Corp
Current assignee: NAGANO KOGAKU KENKYUSHO KK; Nagano Optics Laboratory Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device which uses a light source comprising an arc tube and a reflecting mirror, and is capable of improving unevenness of light intensity and differences in image magnification at an image forming point of a surface light source. <P>SOLUTION: The light source comprises a reflecting surface R0 for reflecting divergent light 5 from the arc tube 1 toward an exit opening 3. An optical system 50 located behind the same indicates a luminous flux density correcting lens 51 made of a convex lens. The reflecting surface R0 of the reflecting mirror 2 and a first lens surface R10 of the luminous flux density correcting lens 51 are made aspherical. A luminous flux 4 from the arc tube 1 is thereby made uniform to be projected onto the surface light source of a projector, and the size of an image from the light source is also made constant. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタ等の投写機、投影機等に用いられる光源装置に係わるもので、詳しくは、反射鏡を具備した光源に関するもので、その照明光の均質性に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プロジェクタ等において、反射鏡を具備した光源を用いる光源装置の場合、この反射鏡の中心部と周辺部とでは焦点距離が異なるために、光束密度に偏りが生じ、光量ムラが発生していた。即ち、図１で示す光源から明らかなように、発光管１からの発散光５が反射鏡２により反射された反射光の射出開口３の光束４は、中心部で密で周辺部で粗であり、このままでは周辺部の光量不足となることは明らかである。
【０００３】
これに対処するための手段として、現状では、フライアイレンズ、即ち蝿の目状に、レンズを微細に分割して光束を分割して収束させる光束分割レンズアレイ（詳細については、後述する特許文献１を参照）を用いた光源装置を設置することで対応しているのが現状である。（例えば特許文献１）
しかしながら、先に述べた光源の反射鏡の中心部と周辺部とによる焦点距離の差から生ずる課題から、面光源の結像点の像の大きさに差が生じ、フライアイレンズ及び偏光変換素子上に取り込む光量に劣化が発生し、光量の有効活用が妨げられていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１７０８６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、発光管と反射鏡を具備する光源を使用した光源装置において、面光源の結像点の像倍率差と光量ムラを改善することのできる光源装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の発明は、反射鏡と発光管を具備した光源を備えた光源装置において、前記反射鏡は、発光管からの反射光の射出開口と、前記発光管からの発散光を前記射出開口に向けて反射する反射面とを備え、前記光源の射出開口の後方に、少なくとも１枚の光束密度補正用レンズを配置し、前記反射鏡の反射面及び前記光束密度補正用レンズのレンズ面の内、少なくとも１面に非球面を施したことを特徴とする光源装置とすることにより、光束密度の偏りを修正できるようにしたものである。
【０００７】
本発明の第２の発明は、前記第１の発明記載の光源装置において、前記光束密度補正用レンズの後方に、前記反射光の中心光軸上に第１及び第２のフライアイレンズを垂直に対向配置し、この第２フライアイレンズの後方に偏向変換光学素子を配置したことを特徴とする光学装置とすることによって、偏光変換素子上に形成される光源の像の大きさが均一になるようにしたものである。
【０００８】
本発明による光源装置においては、光源の反射鏡の反射面を活用し、この面とこの反射面の後方に配置される光束密度補正用レンズのレンズ面の少なくとも１面を非球面化して、発光管からの発散光が反射鏡で反射され、反射鏡の射出開口を経て光束密度補正用レンズに入射した後の光束が均一になってプロジェクタの面光源に入射されるように、また、光源の像の大きさが一定になるように補正することにより、効率の良い照明光を得ることが可能となる。
【０００９】
反射鏡の射出開口から放出される光束が平行光であって、前記面光源となる有効照明部が前記反射鏡の射出開口よりも大きいか、または同径の場合には、広角系の光束密度補正用レンズとし、発光管の光軸近傍で密となる高束密度を周辺部まで均一になるように、光源側よりの負のパワーを有する第１レンズと正のパワーを有する第２レンズとによって、非球面補正し、光束密度の偏りを修正することができる。
【００１０】
同様に、反射鏡の射出開口から放出される光束が平行光であり、前記面光源となる有効照明部が反射鏡の射出開口より小さい場合には、望遠系の光束密度補正用レンズを使用し、光源側よりの正のパワーを有する第１のレンズと負のパワーを有する第２レンズとによって周辺部の粗の光束を圧縮し、前記有効照明部が均一の照度になるように非球面補正がなされる。
【００１１】
また、反射鏡の射出開口から放出される光束が収れん光である場合、前記面光源となる有効照明部が前記反射鏡の射出開口よりも大きいか、または同径の場合と同様に、広角系の光束密度補正用レンズを使用し、光源側よりの負のパワーを有する第１レンズと正のパワーを有する第２レンズとによって、非球面補正することができる。
【００１２】
同様に、反射鏡の射出開口から放出される光束が発散光である場合には、前記面光源となる有効照明部が前記反射鏡の射出開口よりも小さい場合と同様に、望遠系の光束密度補正用レンズを使用し、光源側よりの正のパワーを有する第１レンズ及び負のパワーを有する第２レンズとによって、非球面補正することができる。
【００１３】
本発明による光束密度補正用レンズとしては、上述のように、広角系及び望遠系の光束密度補正用レンズとして第１レンズと第２レンズの２枚のレンズ構成としたが、この構成にかぎらず、１枚のレンズであってもよく、光源反射鏡の反射面とレンズの組み合わせによって補正することもできる。また、これらのレンズを適宜組み合わせ、複数対の構成であっても良い。
【００１４】
さらに、本発明においては、発光管の中心光軸上に垂直な第１及び第２のフライアイレンズを対向させ、この第２フライアイレンズと１対をなすように配置した偏光変換素子を使用し、この第１フライアイレンズの前方に、前述の光束密度補正用レンズを配置し、この補正用レンズのレンズ面を非球面にて補正することにより、偏光変換素子上に形成される光源の像の大きさを均一にし、偏光変換効率を向上させることができる。
【００１５】
本発明で使用される発光管としては、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等が、また、反射鏡としては、放物面反射鏡、楕円面反射鏡、球面反射鏡等が使用できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明による光源装置の実施例について図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
図２は、本発明による光源装置であって、光源１０側よりの正のパワーを有する光束密度補正用レンズ５１を１枚配置した光源装置の概略構成図である。図示の光源１０は、左側から反射鏡２を具備し、発光管１からの発散光５を射出開口３に向けて反射する反射面Ｒ０を備えた光源であって、その後方に配置された光学系５０は、凸レンズによる光束密度補正用レンズ５１を示している。そして、反射鏡２の反射面Ｒ０と光束密度補正用レンズ５１の第１レンズ面Ｒ１０を非球面としている。これにより、発光管１からの光束４を均一にしてプロジェクタの面光源６１に投射すると同時に、光源からの像の大きさを一定にしている。なお、図中、６は発光管２の中心光軸である。
【００１７】
図３には、反射鏡２の反射面Ｒ０と光束密度補正用レンズ５１のレンズデータを表示しており、この図において、Ｉは、光源側から数えたレンズ面の順番を示し、１は、発光管１の表面、２＊は、反射鏡２の反射面Ｒ０、３＊は、光束密度補正用レンズ５１の第１レンズ面Ｒ１０、４は、光束密度補正用レンズ５１の第２レンズ面Ｒ２０、５は、面光源６１の表面を示している。この表中、Ｒは、各レンズ面の曲率を、また、ｄは、レンズ面間の距離を示し、Ｎｄは、各レンズの屈折率を示す。なお、２＊と３＊は、レンズ面がいずれも非球面であることを示す。
【００１８】
図４には、レンズ面２＊及び３＊に採用する非球面形状を次式から算出する場合の円錐係数Ｋ及び非球面係数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇを示している。これらの係数を使用し、次式から光軸方向の軸Ｘを、光軸に直交する方向の高さＨを変化させながら算出して非球面形状を求めることができる。
【００１９】
【数１】

【００２０】
このようにして得られた光源装置を使用し、この光源装置の照度分布を測定した結果、面光源の結像点の像倍率差と光量ムラが光束密度補正用レンズを使用しないものに比べ改善されていた。
【００２１】
（実施例２）
実施例２は、本発明の典型的な光源装置を示しており、図５は、これを図示している。この光源装置には、光源１０の後に、２枚からなる広角系の光束密度補正用レンズ光学系２０、即ち、第１レンズ２１及び第２レンズ２２を配置している。詳しくは、図の左側より発光管１、反射鏡２を具備する光源１０に続いて光学系２０の光束密度補正用レンズ２１、２２が示されている。光束密度補正用レンズの光学系２０は、光源１０側に凹面を向けた第１レンズ２１とこれとは反対に、結像面側に凸面を向けた第２レンズ２２とから構成されており、第１レンズ２１の第１面Ｒ１及び第２レンズ２２の第２面Ｒ４が非球面となっている。これにより、光源１０からの光束４が第１レンズ２１および第２レンズ２２を通過した後において、第１レンズ２１により光束が外周部に向かって発散され、また第２レンズ２２によりその光束が平行光とされて均一な面光源を形成する。さらに、光源からの像の大きさが一定となるようにしてある。なお図５中、Ｒ２及びＲ３は、それぞれ第１レンズ２１の第２面、第２レンズ２２の第１面を、７は、面光源となる有効照明部を示す。
【００２２】
図６及び図７には、この広角系光束密度補正用レンズのレンズデータ及び係数データを示し、Ｉの１は、Ｒ１、２は、Ｒ２、３は、Ｒ３、４は、Ｒ４を示す以外は、表示記号等は、前述の実施例１と同じである。但しこの実施例２の光束密度補正用レンズの光学系２０においては、１＊と４＊が非球面である。なお、この実施例においては従来例（図１参照）で示す反射鏡２及び発光管１を有する光源が使用されている。
【００２３】
このようにして得られた光源装置を使用し、その照度分布を測定した結果、面光源の結像点の像倍率差と光量ムラが光束密度補正用レンズを使用しないものに比べ改善されていた。
【００２４】
（実施例３）
実施例３は、本発明の他の実施例を示す光源装置を示しており、図８は、これを図示している。この例においては、反射鏡２の射出開口４が面光源となる有効照明部７より大きい場合を示しており、この光源装置には、光源１０の後に、２枚からなる望遠系の光束密度補正用レンズ３１及び３２を配置している。詳しくは、図の左側より発光管１、反射鏡２を具備する光源１０に続いて光学系３０の光束密度補正用レンズ３１、３２が示されている。光束密度補正用レンズの光学系３０は、光源１０側に凸面を向けた第１レンズ３１とこれとは反対に、結像面側に凹面を向けた第２レンズ３２とから構成されており、第１レンズ３１の第１面Ｒ１１及び第２レンズ３２の第２面Ｒ１４が非球面となっている。これにより、光源１０からの光束４が第１レンズ３１および第２レンズ３２を通過した後において、第１レンズ３１により光束が中心に向かって収束され、また第２レンズ３２によりこの光束が平行光とされて均一な面光源を形成する。さらに、光源からの像の大きさが一定となるようにしてある。なお図８中、Ｒ１２及びＲ１３は、それぞれ第１レンズ３１の第２面、第２レンズ３２の第１面を示す。
【００２５】
図９及び図１０には、この望遠系光束密度補正用レンズのレンズデータ及び係数データを示し、Ｉの１は、Ｒ１１、２は、Ｒ１２、３は、Ｒ１３、４は、Ｒ１４を示す以外は、表示記号等は、前述の実施例１と同じである。但しこの実施例３の光束密度補正用レンズの光学系３０においては、１＊と４＊が非球面である。なお、この実施例においては従来例（図１参照）で示す反射鏡２及び発光管１を有する光源が使用されている。
【００２６】
このようにして得られた光源装置を使用し、その照度分布を測定した結果、面光源の結像点の像倍率差と光量ムラが凸レンズを使用しないものに比べ改善されていた。
【００２７】
（実施例４）
実施例４は、実施例２の光源装置において、第２レンズ２２の後方にフライアイレンズを配置使用した例で、その概略構成を図１１に図示している。凹レンズからなる実施例２記載の非球面Ｒ１を備えた光束密度補正用第１レンズ２１及び凸レンズからなる実施例２記載の非球面Ｒ４を有する光束密度補正用第２レンズ２２の後方に、２枚の第１及び第２フライアイレンズ４１及び４２を中心光軸６上に垂直に対向させ、この第２フライアイレンズ４２の後方に一対をなすように配置した偏光変換素子４３とコンデンサーレンズ４４とから構成されている。なお、この図上、８は液晶ライトバルブである。このようにして構成された光源装置について、偏光変換素子４３上の面光源６１における照度分布と光源からの像の大きさを測定した。図１２は、その結果を示し、光源からの像が中心から外周に亘ってほぼ同等の大きさでほぼ均一に分布されていることが理解される。
【００２８】
（比較例）
実施例４において、光束密度補正用第１及び第２レンズ２１、２２を省いた他は同様にして光源装置を製造した。図１３は、この光源装置の模式構成図であり、図番４１、４２、４３、４４は、実施例４の同一図番で示す部品と同じ物を示す。この光源装置により偏光変換素子４３上の面光源における照度分布と光源からの像の大きさを測定した。図１４は、その結果を示し、前述の実施例４のものに比べ、光源からの像が中心で大きくしかも密であり、外周に向かうに従い像も小さくなり、かつ粗となっていることが明らかである。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の第１発明によれば、反射鏡と発光管を具備した光源を備えた光源装置において、前記反射鏡は、発光管からの反射光の射出開口と、前記発光管からの発散光を前記射出開口に向けて反射する反射面とを備え、前記光源の射出開口の後方に、少なくとも１枚の光束密度補正用レンズを配置し、前記反射鏡の反射面及び前記光束密度補正用レンズのレンズ面の内、少なくとも１面に非球面を施した光源装置としたので、光源からの像の大きさが一定になると共に、光束の中心部と周辺部における照度分布が均一となるので、光源からの光量の有効活用を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】反射鏡を具備する従来の光源の模式図である。
【図２】本発明の実施例１に係わる光源装置の構成図である。
【図３】本発明の実施例１で使用される反射鏡及びレンズデータを示す表である。
【図４】本発明の実施例１で使用される反射鏡及びレンズの非球面係数を示す表である。
【図５】本発明の実施例２に係わる光源装置の構成図である
【図６】本発明の実施例２で使用される反射鏡及びレンズデータを示す表である。
【図７】本発明の実施例１で使用される反射鏡及びレンズの非球面係数を示す表である。
【図８】本発明の実施例３に係わる光源装置の構成図である。
【図９】本発明の実施例３で使用される反射鏡及びレンズデータを示す表である。
【図１０】本発明の実施例３で使用される反射鏡及びレンズの非球面係数を示す表である。
【図１１】本発明の実施例４に係わる光源装置の構成図である
【図１２】本発明の実施例４の光源装置を使用した際の偏光変換素子上の面光源の照度分布と光源像の大きさを示す測定データである。
【図１３】比較例に係わる光源装置の構成図である
【図１４】比較例の光源装置を使用した際の偏光変換素子上の面光源の照度分布と光源像の大きさを示す測定データである。
【符号の説明】
１発光管
２反射鏡
３射出開口
４光束
５発散光
６中心光軸
７有効照明部
８液晶ライトバルブ
１０光源
２０広角系光束密度補正用レンズ光学系
２１光束密度補正用第１レンズ
２２光束密度補正用第２レンズ
３０望遠系光束密度補正用レンズ光学系
３１光束密度補正用第１レンズ
３２光束密度補正用第２レンズ
４０フライアイレンズ光学系
４１第１フライアイレンズ
４２第２フライアイレンズ
４３偏光変換素子
４４コンデンサーレンズ
５１光束密度補正用レンズ
６１面光源
Ｒ０反射鏡の反射面
Ｒ１実施例２による第１レンズの第１面
Ｒ２実施例２による第１レンズの第２面
Ｒ３実施例２による第２レンズの第１面
Ｒ４実施例２による第２レンズの第２面
Ｒ１１実施例３による第１レンズの第１面
Ｒ１２実施例３による第１レンズの第２面
Ｒ１３実施例３による第２レンズの第１面
Ｒ１４実施例３による第２レンズの第２面
Ｒ１０実施例１による光束密度補正用レンズの第１面
Ｒ２０実施例１による光束密度補正用レンズの第２面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device used in a projector such as a liquid crystal projector, a projector, and the like, and more particularly, to a light source having a reflecting mirror, and more particularly to a uniformity of illumination light.
[0002]
[Prior art]
In a projector or the like, in the case of a light source device using a light source provided with a reflecting mirror, the focal length is different between the central portion and the peripheral portion of the reflecting mirror, so that the luminous flux density is biased and the light amount becomes uneven. That is, as is apparent from the light source shown in FIG. 1, the luminous flux 4 of the emission opening 3 of the reflected light in which the divergent light 5 from the arc tube 1 is reflected by the reflecting mirror 2 is dense at the center and coarse at the periphery. It is obvious that the light quantity in the peripheral portion will be insufficient if this is done.
[0003]
At present, as a means for coping with this, a fly-eye lens, that is, a light beam splitting lens array that splits the lens into fine pieces like a fly's eye and splits and converges the light beam (for details, see Patent Document At present, this is supported by installing a light source device using a light source device (see No. 1). (For example, Patent Document 1)
However, due to the above-described problem caused by the difference in focal length between the central portion and the peripheral portion of the reflector of the light source, a difference occurs in the size of the image at the imaging point of the surface light source, and the fly-eye lens and the polarization conversion element Deterioration of the amount of light taken in above caused the effective utilization of the amount of light to be hindered.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-170869 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to solve such a problem, and to improve the difference in image magnification and unevenness in light amount between image points of a surface light source in a light source device using a light source having an arc tube and a reflecting mirror. It is an object of the present invention to provide a light source device capable of performing the following.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light source device including a light source including a reflecting mirror and an arc tube, wherein the reflecting mirror emits reflected light from the arc tube and emits divergent light from the arc tube. A reflecting surface for reflecting the light toward the emission opening, at least one light flux density correcting lens is arranged behind the light emitting opening of the light source, and the reflecting surface of the reflecting mirror and the lens of the light flux density correcting lens are provided. By providing a light source device characterized in that at least one of the surfaces has an aspheric surface, it is possible to correct the deviation of the light flux density.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, in the light source device according to the first aspect, the first and second fly-eye lenses are vertically arranged on the central optical axis of the reflected light, behind the light flux density correcting lens. , And a polarization conversion optical element is disposed behind the second fly-eye lens, so that the size of the image of the light source formed on the polarization conversion element is uniform. It is to be.
[0008]
In the light source device according to the present invention, the reflection surface of the reflector of the light source is utilized, and at least one of the lens surface and the lens surface of the light flux density correcting lens disposed behind the reflection surface is made aspherical to emit light. The diverging light from the tube is reflected by the reflecting mirror, and the luminous flux after entering the luminous flux density correcting lens through the exit opening of the reflecting mirror becomes uniform and is incident on the surface light source of the projector. By correcting the size of the image to be constant, efficient illumination light can be obtained.
[0009]
When the light beam emitted from the exit opening of the reflecting mirror is parallel light, and the effective illuminating unit serving as the surface light source is larger than or has the same diameter as the exit opening of the reflecting mirror, the luminous flux density of a wide-angle system A first lens having a negative power from the light source side and a second lens having a positive power from the light source side so as to make a high flux density, which becomes dense near the optical axis of the arc tube, uniform to the periphery. As a result, it is possible to correct the aspherical surface and correct the deviation of the light flux density.
[0010]
Similarly, when the light beam emitted from the exit opening of the reflecting mirror is parallel light and the effective illumination unit serving as the surface light source is smaller than the exit opening of the reflecting mirror, a telephoto beam density correction lens is used. Aspherical correction so that the first lens having a positive power from the light source side and the second lens having a negative power compress a coarse luminous flux in a peripheral portion so that the effective illuminating portion has a uniform illuminance; Is made.
[0011]
Further, when the light beam emitted from the exit opening of the reflecting mirror is a convergent light, the effective illuminating portion serving as the surface light source is larger than the exit opening of the reflecting mirror or has the same diameter as in the case of the same diameter. The aspherical surface correction can be performed by the first lens having negative power and the second lens having positive power from the light source side using the light flux density correcting lens.
[0012]
Similarly, when the luminous flux emitted from the exit opening of the reflecting mirror is divergent light, the luminous flux density of the telephoto system is the same as when the effective illumination unit serving as the surface light source is smaller than the exit opening of the reflecting mirror. Using a correcting lens, aspherical correction can be performed by a first lens having a positive power and a second lens having a negative power from the light source side.
[0013]
As described above, the luminous flux density correcting lens according to the present invention has the two-lens configuration of the first lens and the second lens as the luminous flux density correcting lens of the wide-angle system and the telephoto system, but is not limited to this configuration. One lens may be used, and the correction can be made by a combination of the reflecting surface of the light source reflecting mirror and the lens. In addition, these lenses may be appropriately combined to form a plurality of pairs.
[0014]
Further, in the present invention, a polarization conversion element is used in which first and second fly-eye lenses perpendicular to the central optical axis of the arc tube are opposed to each other and arranged so as to form a pair with the second fly-eye lens. The light flux density correcting lens is disposed in front of the first fly-eye lens, and the lens surface of the correcting lens is corrected with an aspherical surface. The size of the image can be made uniform and the polarization conversion efficiency can be improved.
[0015]
As the arc tube used in the present invention, a metal halide lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, or the like can be used. As the reflecting mirror, a parabolic reflector, an elliptical reflector, a spherical reflector, or the like can be used.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the light source device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(Example 1)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a light source device according to the present invention, in which one luminous flux density correcting lens 51 having a positive power from the light source 10 is disposed. The illustrated light source 10 is a light source having a reflecting mirror 2 from the left side and a reflecting surface R0 for reflecting divergent light 5 from the arc tube 1 toward the emission opening 3, and an optical element arranged behind the reflecting surface R0. The system 50 shows a light flux density correcting lens 51 using a convex lens. The reflecting surface R0 of the reflecting mirror 2 and the first lens surface R10 of the light flux density correcting lens 51 are aspherical. Thus, the light beam 4 from the arc tube 1 is made uniform and projected onto the surface light source 61 of the projector, and at the same time, the size of the image from the light source is made constant. In the drawing, reference numeral 6 denotes a central optical axis of the arc tube 2.
[0017]
FIG. 3 shows the reflecting surface R0 of the reflecting mirror 2 and the lens data of the light flux density correcting lens 51. In this figure, I indicates the order of the lens surfaces counted from the light source side, and 1 indicates The surface 2 * of the arc tube 1 is the reflecting surface R0, 3 * of the reflecting mirror 2 is the first lens surface R10 of the light flux density correcting lens 51, and the second lens surface R20 of the light flux density correcting lens 51 is

Reference numerals

5 and 5 denote the surface of the surface light source 61. In this table, R indicates the curvature of each lens surface, d indicates the distance between the lens surfaces, and Nd indicates the refractive index of each lens. Note that 2 * and 3 * indicate that both lens surfaces are aspherical.
[0018]
FIG. 4 shows the conical coefficient K and the aspherical coefficients A, B, C, D, E, F, and G when the aspherical shape used for the lens surfaces 2 * and 3 * is calculated from the following equation. . Using these coefficients, an aspherical shape can be obtained by calculating the axis X in the optical axis direction from the following equation while changing the height H in the direction orthogonal to the optical axis.
[0019]
(Equation 1)

[0020]
Using the light source device obtained in this way, and measuring the illuminance distribution of this light source device, the image magnification difference between the image forming points of the surface light source and the light amount unevenness were improved as compared with the case where the light flux density correcting lens was not used. It had been.
[0021]
(Example 2)
Example 2 shows a typical light source device of the present invention, and FIG. 5 illustrates this. In this light source device, after the light source 10, a wide-angle light flux density correcting lens optical system 20 composed of two sheets, that is, a first lens 21 and a second lens 22 are arranged. More specifically, from the left side of the figure, a light source 10 having an arc tube 1 and a reflecting mirror 2 is shown, followed by light flux

density correcting lenses

21 and 22 of an optical system 20. The optical system 20 of the light flux density correcting lens includes a first lens 21 having a concave surface facing the light source 10 and a second lens 22 having a convex surface facing the image forming surface. The first surface R1 of the first lens 21 and the second surface R4 of the second lens 22 are aspheric. Thus, after the light beam 4 from the light source 10 passes through the first lens 21 and the second lens 22, the light beam is diverged toward the outer periphery by the first lens 21, and the light beam is parallelized by the second lens 22. The light is used to form a uniform surface light source. Further, the size of the image from the light source is made constant. In FIG. 5, R2 and R3 denote the second surface of the first lens 21 and the first surface of the second lens 22, respectively, and 7 denotes an effective illuminating unit serving as a surface light source.
[0022]
FIGS. 6 and 7 show lens data and coefficient data of the wide-angle luminous flux density correcting lens, where I is 1, R1, 2, R2, 3, R3, 4, and R4, except that R1 is R4. , Display symbols and the like are the same as those in the first embodiment. However, in the optical system 20 of the light flux density correcting lens according to the second embodiment, 1 * and 4 * are aspherical surfaces. In this embodiment, the light source having the reflecting mirror 2 and the arc tube 1 shown in the conventional example (see FIG. 1) is used.
[0023]
Using the light source device thus obtained and measuring the illuminance distribution thereof, the image magnification difference and the light amount unevenness at the image forming point of the surface light source were improved as compared with the case where the light flux density correcting lens was not used. .
[0024]
(Example 3)
Embodiment 3 shows a light source device according to another embodiment of the present invention, and FIG. 8 illustrates this. In this example, the case where the exit opening 4 of the reflecting mirror 2 is larger than the effective illuminating unit 7 serving as a surface light source is shown. Lenses 31 and 32 are arranged. More specifically, from the left side of the figure, the light source 10 including the arc tube 1 and the reflecting mirror 2 is followed by light flux density correcting lenses 31 and 32 of the optical system 30. The optical system 30 of the light flux density correcting lens includes a first lens 31 having a convex surface facing the light source 10 and a second lens 32 having a concave surface facing the image forming surface. The first surface R11 of the first lens 31 and the second surface R14 of the second lens 32 are aspherical. Thereby, after the light beam 4 from the light source 10 has passed through the first lens 31 and the second lens 32, the light beam is converged toward the center by the first lens 31, and the light beam is converted into a parallel light by the second lens 32. To form a uniform surface light source. Further, the size of the image from the light source is made constant. In FIG. 8, R12 and R13 indicate the second surface of the first lens 31 and the first surface of the second lens 32, respectively.
[0025]
FIGS. 9 and 10 show lens data and coefficient data of this telephoto luminous flux density correcting lens, except that I of 1 indicates R11, 2 is R12, 3 is R13, and 4 is R14. , Display symbols and the like are the same as those in the first embodiment. However, in the optical system 30 of the light flux density correcting lens according to the third embodiment, 1 * and 4 * are aspherical surfaces. In this embodiment, the light source having the reflecting mirror 2 and the arc tube 1 shown in the conventional example (see FIG. 1) is used.
[0026]
Using the light source device thus obtained and measuring the illuminance distribution thereof, it was found that the difference in image magnification at the image forming point of the surface light source and the unevenness in the amount of light were improved as compared with those using no convex lens.
[0027]
(Example 4)
The fourth embodiment is an example in which a fly-eye lens is disposed behind the second lens 22 in the light source device of the second embodiment, and its schematic configuration is illustrated in FIG. Behind the first lens 21 for correcting light flux density provided with the aspheric surface R1 described in Embodiment 2 comprising a concave lens and the second lens 22 for correcting light flux density provided with an aspheric surface R4 described in Embodiment 2 comprising a convex lens. The first and second fly-

eye lenses

41 and 42 are vertically opposed on the central optical axis 6, and a pair of a polarization conversion element 43 and a condenser lens 44 are arranged behind the second fly-eye lens 42 so as to form a pair. It is composed of In this figure, reference numeral 8 denotes a liquid crystal light valve. With respect to the light source device thus configured, the illuminance distribution of the surface light source 61 on the polarization conversion element 43 and the size of the image from the light source were measured. FIG. 12 shows the result, and it is understood that the image from the light source is distributed almost uniformly from the center to the outer periphery with almost the same size.
[0028]
(Comparative example)
A light source device was manufactured in the same manner as in Example 4, except that the first and

second lenses

21 and 22 for light flux density correction were omitted. FIG. 13 is a schematic configuration diagram of this light source device.

Reference numerals

41, 42, 43, and 44 indicate the same components as those of the fourth embodiment, which are indicated by the same reference numerals. With this light source device, the illuminance distribution of the surface light source on the polarization conversion element 43 and the size of the image from the light source were measured. FIG. 14 shows the result. It is apparent that the image from the light source is large and dense at the center, and the image becomes smaller and coarser toward the outer periphery, as compared with that of the fourth embodiment. It is.
[0029]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, in the light source device including the light source including the reflecting mirror and the luminous tube, the reflecting mirror emits the reflected light from the luminous tube, and emits the divergent light from the luminous tube. A reflecting surface that reflects toward the emission opening, at least one light flux density correcting lens is disposed behind the light emitting opening of the light source, and the reflecting surface of the reflecting mirror and the light flux density correcting lens Since the light source device has at least one aspherical surface among the lens surfaces, the size of the image from the light source becomes constant, and the illuminance distribution at the center and the periphery of the light beam becomes uniform. Effective use of the amount of light from the camera.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a conventional light source provided with a reflecting mirror.
FIG. 2 is a configuration diagram of a light source device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a table showing data of a reflecting mirror and lens used in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a table showing aspherical coefficients of a reflecting mirror and a lens used in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a light source device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a table showing data of reflecting mirrors and lenses used in the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a table showing aspherical coefficients of a reflecting mirror and a lens used in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a light source device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a table showing reflecting mirror and lens data used in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a table showing aspherical coefficients of a reflecting mirror and a lens used in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 11 is a configuration diagram of a light source device according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is an illuminance distribution and a light source image of a surface light source on a polarization conversion element when the light source device of the fourth embodiment of the present invention is used. Is the measurement data indicating the size of.
FIG. 13 is a configuration diagram of a light source device according to a comparative example. FIG. 14 is measurement data showing the illuminance distribution of a surface light source on a polarization conversion element and the size of a light source image when the light source device of the comparative example is used. is there.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 arc tube 2 reflecting mirror 3 emission opening 4 light beam 5 divergent light 6 center optical axis 7 effective illumination section 8 liquid crystal light valve 10 light source 20 wide-angle system light flux density correcting lens optical system 21 first light flux density correcting first lens 22 light flux density correction Second lens 30 for telephoto system Lens optical system 31 for correcting light flux density First lens 32 for correcting light flux density Second lens 40 for correcting light flux density Fly-eye lens optical system 41 First fly-eye lens 42 Second fly-eye lens 43 Polarization Conversion element 44 Condenser lens 51 Light flux density correcting lens 61 Surface light source R0 Reflecting surface R1 of reflecting mirror First surface R2 of first lens according to embodiment 2 Second surface R3 of first lens according to embodiment 2 Second according to embodiment 2 First surface R4 of two lenses Second surface R11 of second lens according to Example 2 First surface R12 of first lens according to Example 3 First lens according to Example 3 The second surface R13 of the first surface R14 of the second lens according to the third embodiment The second surface R10 of the second lens according to the third embodiment The first surface R20 of the light flux density correcting lens according to the first embodiment The light flux density correction according to the first embodiment Second surface of the lens

Claims

In a light source device provided with a light source having a reflector and an arc tube, the reflector has an emission opening for reflected light from the arc tube and a reflection surface for reflecting divergent light from the arc tube toward the emission opening. At least one light flux density correcting lens is disposed behind the exit opening of the light source, and at least one of a reflecting surface of the reflecting mirror and a lens surface of the light flux density correcting lens is not provided. A light source device having a spherical surface.

2. The light source device according to claim 1, wherein a first fly-eye lens and a second fly-eye lens are vertically disposed on the central optical axis of the reflected light behind the light flux density correcting lens, and the second fly-eye lens is provided. An optical device, wherein a deflection conversion optical element is arranged behind the optical device.