JP2007316295A - Lighting system and projector using lighting system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact and highly efficient lighting system obtaining uniformity of sufficient illumination light even when the length of a rod integrator is comparatively short, and to provide a projector using it. <P>SOLUTION: A light flux division element 50 is arranged just before an incident end face of the rod integrator 29. A light flux is divided by the light flux division element 50. Therefore, a plurality of the light fluxes controlled in arbitrary intensity near to uniformity are made incident on the rod integrator 29 by changing the characteristics of a half-mirror composing the light flux division element. Since the light fluxes from them are equivalent to be made incident as a plurality of light sources exist in the rod integrator 29, uniform illumination light can be obtained even with the comparatively short rod integrator 29 without positively using inner face reflection of the rod integrator 29. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は照明装置とその照明装置を用いたプロジェクタに関し、特に光束分割手段を有する照明装置とその照明装置を用いたプロジェクタに関する。   The present invention relates to an illuminating device and a projector using the illuminating device, and more particularly to an illuminating device having a beam splitting unit and a projector using the illuminating device.

従来のプロジェクタとして、角柱状のロッドインテグレータの入射端面に光源からの光束を入射させ、このロッドインテグレータの射出端には液晶パネルを配置し、ロッドインテグレータから射出する光を直接液晶パネルに入射させる照明光学系を有するプロジェクタが知られている(特許文献1、特許文献2、非特許文献1参照)。
特開2000-112031号公報 特開2004-184611号公報 ”A Handheld−Mini−Projector UsingLED Light Sources”SID 05 DIGEST pp 1706-1709
As a conventional projector, a light beam from a light source is incident on the incident end face of a prismatic rod integrator. A projector having an optical system is known (see Patent Document 1, Patent Document 2, and Non-Patent Document 1).
JP 2000-112031 A JP 2004-184611 A "A Handheld-Mini-Projector UsingLED Light Sources" SID 05 DIGEST pp 1706-1709

上述のようなプロジェクタでは、光学系の構成が簡素であり部品点数も少ないため、小型で低コストのプロジェクタを提供できる可能性がある。特に、光源に固体光源を使用すれば低消費電力となり、電池駆動可能なハンディタイプのプロジェクタも夢ではない。ところで、このような構成のプロジェクタでは、ロッドインテグレータの長さが長いほど液晶パネルを照射する光束の輝度の均一性が高くなることが知られている。なぜなら、ロッドインテグレータに入射する光源からの光束は、ロッドインテグレータ中の内面反射の繰り返しによって照度分布あるいは輝度分布が均一な光束とたるため、ロッドインテグレータの長さが長いほど内面反射の機会が増えるためである。しかしながら、ロッドインテグレータが長くなるということは、照明装置のサイズが大きくなり小型化の点で好ましくない。   In the projector as described above, since the configuration of the optical system is simple and the number of parts is small, there is a possibility that a small and low-cost projector can be provided. In particular, if a solid-state light source is used as the light source, the power consumption is reduced, and a hand-held projector that can be driven by a battery is no dream. By the way, in the projector having such a configuration, it is known that the longer the length of the rod integrator, the higher the luminance uniformity of the light beam that irradiates the liquid crystal panel. This is because the light flux from the light source incident on the rod integrator becomes a light flux with uniform illuminance distribution or luminance distribution due to repeated internal reflection in the rod integrator. It is. However, the lengthening of the rod integrator is not preferable in terms of downsizing because the size of the lighting device is increased.

本発明の目的は、ロッドインテグレータの長さが比較的短くとも十分な照明光の均一性が得られる小型で高効率な照明装置と、それを用いたプロジェクタを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a small and highly efficient illumination device capable of obtaining sufficient illumination light uniformity even if the length of the rod integrator is relatively short, and a projector using the same.

本発明の照明装置は、
光源からの光を画像表示器に照射するロッドインテグレータを有する照明装置において、ロッドインテグレータの入射側に配置されて、光源からの光を複数の光束に分割する光束分割手段を有することを特徴とする。
The lighting device of the present invention includes:
An illumination device having a rod integrator that irradiates an image display with light from a light source, characterized in that it has a light beam splitting unit that is arranged on the incident side of the rod integrator and splits light from the light source into a plurality of light beams. .

光束分割手段は構成要素としてハーフミラーを有してもよく、複数のハーフミラーおよび全反射ミラーを有してもよい。ハーフミラーの透過および反射割合は、ロッドインテグレータへの入射光が均一となるように設定されていてもよく、ハーフミラーは誘電体多層膜であってもよい。   The beam splitting means may have a half mirror as a component, or may have a plurality of half mirrors and a total reflection mirror. The transmission and reflection ratio of the half mirror may be set so that the incident light to the rod integrator is uniform, and the half mirror may be a dielectric multilayer film.

光束分割手段では、入力する光束の光軸に垂直な方向に構成要素が整列状態に配置されており、ハーフミラーは入力する光束の光軸に対してその軸線が略45度の角度となり、かつ該光束分割手段の中心線に対して対称に配置されていてもよい。また、ハーフミラーは、光源からの光束を画像表示器の表示面の水平方向または垂直方向に分割してもよい。光源はLEDまたは半導体レーザであってもよい。   In the light beam splitting means, the components are arranged in an aligned state in a direction perpendicular to the optical axis of the input light beam, and the half mirror has an angle of approximately 45 degrees with respect to the optical axis of the input light beam, and You may arrange | position symmetrically with respect to the centerline of this light beam splitting means. Further, the half mirror may divide the light beam from the light source in the horizontal direction or the vertical direction of the display surface of the image display. The light source may be an LED or a semiconductor laser.

本発明のプロジェクタは、上述の照明装置と画像表示器と投写光学系とを備えたことを特徴とする。画像表示器が液晶パネルであってもよい。   A projector according to the present invention includes the above-described illumination device, an image display, and a projection optical system. The image display may be a liquid crystal panel.

光源からの光をロッドインテグレータの入射端面より入射させ、ロッドインテグレータにおいて矩形変換されて射出される光束を画像表示器に照射する照明装置において、ロッドインテグレータの入射端面の直前に光束分割素子を配置し、光束分割素子により分割されて調整された複数の光束をロッドインテグレータに入射させることにより、輝度分布の均一化が光束分離素子によっても行われるので、ロッドインテグレータの長さを短くでき、プロジェクタの小型化が図れる。   In an illuminating device that irradiates the image display device with a light beam that is incident on the rod integrator from the incident end surface of the rod integrator and that is converted into a rectangular shape by the rod integrator, a light beam splitting element is placed immediately before the incident end surface of the rod integrator By making multiple light beams, which are split and adjusted by the light beam splitting element, enter the rod integrator, the brightness distribution is made uniform by the light beam splitting element, so the length of the rod integrator can be shortened and the projector can be made compact. Can be achieved.

以上説明したように、本発明の照明装置とそれを用いたプロジェクタによれば、ロッドインテグレータの入射端面の直前に光束分割素子を配置し、光束分割素子により分割され調整された複数の光束をロッドインテグレータに入射させるので、ロッドインテグレータには、あたかも複数の光源が存在し、それらからの光束を入射させているのと等価となるので、積極的にロッドインテグレータの内面反射を利用することなく、即ち比較的短い長さのロッドインテグレータであっても均一な照明光を得ることができるという効果がある。その理由は、光束分割素子を構成するハーフミラーの特性を変化させることによって、光束分割素子による分割光束を任意の強度に制御することが可能であるので、ロッドインテグレータからの射出光束の輝度バランスを均一にすることができるからである。そして、このような照明装置を用いたプロジェクタにおいては、ロッドインテグレータの長さが比較的短いため、非常に小型のプロジェクタを提供できるという効果がある。   As described above, according to the illumination device of the present invention and the projector using the illumination device, the light beam splitting element is disposed immediately before the incident end surface of the rod integrator, and a plurality of light beams split and adjusted by the light beam splitting element are Since it is made incident on the integrator, the rod integrator is equivalent to the presence of a plurality of light sources, and the light beams from them are incident, so without actively using the internal reflection of the rod integrator, that is, Even with a rod integrator having a relatively short length, there is an effect that uniform illumination light can be obtained. The reason is that by changing the characteristics of the half mirror that constitutes the light beam splitting element, it is possible to control the split light flux by the light beam splitting element to an arbitrary intensity, so that the luminance balance of the light flux emitted from the rod integrator is adjusted. This is because it can be made uniform. And in the projector using such an illuminating device, since the length of a rod integrator is comparatively short, there exists an effect that a very small projector can be provided.

ロッドインテグレータの直前にて、光源からの光束を分割してそれぞれの強度を制御してロッドインテグレータに入射させることで、ロッドインテグレータの長さを大きくしなくとも均一な照明光を得ることができる小型の照明装置と、それを用いたプロジェクタを提供できることが本発明の特徴である。   Small size that can obtain uniform illumination light without increasing the length of the rod integrator by splitting the light flux from the light source just before the rod integrator and controlling the intensity of each to make it enter the rod integrator It is a feature of the present invention that a lighting device and a projector using the lighting device can be provided.

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態の照明装置を備えたプロジェクタの光学系の模式的構成図である。このプロジェクタ1の光学系10は、照明装置20と画像表示部30と投写光学系40とから構成される。照明装置20は、光源21と、3組の直列に配置された集光レンズ22、23、24と、本願発明の特徴である光束分割素子50と、ロッドインテグレータ29とを有し、画像表示部30の単一の画像表示器31に対して、光源21からのRGBの光を時分割で照射する。画像表示器31はここでは単板型の液晶表示器としているがこれに限定されるものではなく、格子状反射型画像形成素子(DMD)に対しても適用することができる。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical system of a projector provided with the illumination device according to the first embodiment of the present invention. The optical system 10 of the projector 1 includes an illumination device 20, an image display unit 30, and a projection optical system 40. The illuminating device 20 includes a light source 21, three sets of condensing lenses 22, 23, and 24 arranged in series, a light beam splitting element 50 that is a feature of the present invention, and a rod integrator 29, and an image display unit. The 30 single image displays 31 are irradiated with RGB light from the light source 21 in a time-sharing manner. Here, the image display 31 is a single-plate type liquid crystal display, but is not limited to this, and can be applied to a grid-like reflection type image forming element (DMD).

この実施の形態では、光源21としては照明装置20の小型化のために発光ダイオードが使用されている。光源21としてはできるだけ多くの光量を発する発光ダイオードを使用することが好ましく、例えば、独オスラムオプトセミコンダクター社のOstarシリーズを使用することができる。この発光ダイオードは発光素子の大きさとしては約1mm×1mmの大きさの発光チップ4個を隣接配置して構成されていて、全体として約2.1mm×2.1mmの大きさを有する。4個全ての発光素子が同色のものと、4個のうち、赤色と青色の発光素子が1個ずつで、残りの2個が緑色の、赤青緑の発光素子が1パッケージのものもある。図1の例では後者すなわち赤青緑が1パッケージのものを使用している。しかし、光源としては発光ダイオードに限定されるものではなく半導体発光素子であってもよい。高圧放電ランプに対しても本発明は適用できるが、本発明の目的である照明装置の小型化の点からは余り望ましくない。   In this embodiment, a light emitting diode is used as the light source 21 in order to reduce the size of the lighting device 20. As the light source 21, it is preferable to use a light emitting diode that emits as much light as possible. For example, the Ostar series of OSRAM Opto Semiconductor, Germany can be used. This light emitting diode is configured by adjoining four light emitting chips each having a size of about 1 mm × 1 mm as a size of the light emitting element, and has a size of about 2.1 mm × 2.1 mm as a whole. All four light emitting elements have the same color, and of the four, there are one each of red and blue light emitting elements, the remaining two are green, and red blue green light emitting elements are in one package. . In the example of FIG. 1, the latter, that is, red, blue and green, is used in one package. However, the light source is not limited to the light emitting diode, and may be a semiconductor light emitting element. Although the present invention can be applied to a high-pressure discharge lamp, it is not so desirable from the viewpoint of miniaturization of the lighting device that is the object of the present invention.

発光ダイオードから発する光束は一般に発散光であるので、この光束を効率良く光学系10で利用するため、すなわち高効率で集光するために集光レンズ群が使用され、この例では3組の直列に配置された集光レンズ22、23、24が使用されており、光源11と集光レンズ22、23、24とでRGB光源ユニット121が構成されている。光源21に一番近い側から、ガラス製の半球形状の集光レンズ22、同じくガラス製のメニスカス形状の集光レンズ23、そしてガラス製の凸レンズからなる集光レンズ24の構成となっている。   Since the light beam emitted from the light emitting diode is generally divergent light, a condensing lens group is used to efficiently use the light beam in the optical system 10, that is, to collect light with high efficiency. The condensing lenses 22, 23, and 24 arranged on the light source 11 and the condensing lenses 22, 23, and 24 constitute an RGB light source unit 121. From the side closest to the light source 21, a glass hemispherical condensing lens 22, a meniscus condensing lens 23 made of glass, and a condensing lens 24 composed of a glass convex lens are formed.

なお、これらのレンズの構成は、必ずしもこの組み合わせに限定されるものでなく適宜設計変更が可能である。例えば応用例として、赤、青、緑の発光ダイオードをそれぞれ光路が重なるように配置すれば、図2の如き構成になる。図2は図1の照明装置を備えたプロジェクタの光学系の応用例の模式的構成図である。   Note that the configuration of these lenses is not necessarily limited to this combination, and can be changed as appropriate. For example, as an application example, if red, blue, and green light emitting diodes are arranged so that their optical paths overlap, the configuration shown in FIG. 2 is obtained. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an application example of an optical system of a projector provided with the illumination device of FIG.

この例では、赤色の発光ダイオードと集光レンズ群とから構成される赤色光源ユニット122Rと、緑色の発光ダイオードと集光レンズ群とから構成される緑色光源ユニット122Gと、青色の発光ダイオードと集光レンズ群とから構成される青色光源ユニット122Bとから出射する光線を、周知技術であるクロスダイクロイックミラー25により光路合成し、レンズ26で光束分割素子50を経由してロッドインテグレータ29に出射している。   In this example, a red light source unit 122R composed of a red light emitting diode and a condensing lens group, a green light source unit 122G composed of a green light emitting diode and a condensing lens group, a blue light emitting diode and a concentrator. The light beam emitted from the blue light source unit 122 </ b> B composed of the optical lens group is synthesized by the cross dichroic mirror 25, which is a well-known technique, and emitted to the rod integrator 29 via the light beam splitting element 50 by the lens 26. Yes.

次に光束分割素子50の構成を簡単に説明する。光束分割素子50は入射した光束を複数の光束に分割する機能を有する。本実施の形態では、複数のプリズムを張り合わせて、貼り合わせ面にハーフミラーの蒸着処理したものが用いられている。なお、本願で述べているハーフミラーの定義としては、一般的な、光束を1:1に分離する特性のみを指すものでなく、任意の割合で分割する特性を有するものを指している。そのような透過、反射特性のミラーを設計および製造することは周知の技術として知られている。   Next, the configuration of the light beam splitting element 50 will be briefly described. The light beam splitting element 50 has a function of splitting an incident light beam into a plurality of light beams. In the present embodiment, a plurality of prisms are bonded together and a half mirror is vapor-deposited on the bonded surface. In addition, the definition of the half mirror described in the present application indicates not only a general characteristic of separating a light beam into 1: 1 but also a characteristic having a characteristic of dividing at an arbitrary ratio. The design and manufacture of such transmissive and reflective mirrors is well known in the art.

光束分割素子50の具体的な構成例を図3に示す。図3は第1の実施の形態の光束分割素子の構成例を示す模式的透視斜視図である。この構成例において、光束分割素子51は、頂角が中心線に対してそれぞれ45°のプリズム501と、断面が平行四辺形のプリズム502、503と、2つのプリズム504、505との合計5つのプリズムで構成されている。ここでプリズム501の2つの斜面506にハーフミラーが形成されており、プリズム504および505の斜面507には反射ミラーが形成されている。さらに5つのプリズム501〜505の斜面同士は光学接着剤で接合されている。ハーフミラーとしては例えば誘電体多層膜が用いられ、設計によりその透過および反射割合を任意に設定することができる。このような誘電体多層膜は周知の技術で得られる。   A specific configuration example of the light beam splitting element 50 is shown in FIG. FIG. 3 is a schematic perspective view showing a configuration example of the light beam splitting element according to the first embodiment. In this configuration example, the light beam splitting element 51 includes a total of five prisms 501 each having an apex angle of 45 ° with respect to the center line, prisms 502 and 503 having a parallelogram in section, and two prisms 504 and 505. It consists of a prism. Here, half mirrors are formed on the two inclined surfaces 506 of the prism 501, and reflecting mirrors are formed on the inclined surfaces 507 of the prisms 504 and 505. Furthermore, the slopes of the five prisms 501 to 505 are joined with an optical adhesive. For example, a dielectric multilayer film is used as the half mirror, and the transmission and reflection ratios can be arbitrarily set by design. Such a dielectric multilayer film can be obtained by a known technique.

なお、この構成例は合計5個のプリズムで構成されているが、図4に示す平面図のごとく、プリズム504および505を削減することも可能である。図4は第1の実施の形態の光束分割素子の応用例を示す模式的平面図である。光束分割素子52では、プリズム502、503のプリズム斜面507は入射光に対して45度となっており、ここに反射ミラーを形成することによりプリズム501のプリズム斜面506のハーフミラーから反射された光を全反射させることが可能であるからである。このようにすれば部品点数の削減ができる。また、図示されていないが、光束分割素子50をプリズムで構成するのでなく、板状のハーフミラーや反射ミラーで構成することも可能である。   Although this configuration example includes a total of five prisms, the prisms 504 and 505 can be reduced as shown in the plan view of FIG. FIG. 4 is a schematic plan view showing an application example of the light beam splitter according to the first embodiment. In the light beam splitting element 52, the prism slope 507 of the prisms 502 and 503 is 45 degrees with respect to the incident light, and the light reflected from the half mirror of the prism slope 506 of the prism 501 is formed here. This is because it is possible to totally reflect. In this way, the number of parts can be reduced. Although not shown, the light beam splitting element 50 may be formed of a plate-like half mirror or reflection mirror instead of a prism.

光束分割素子50の後にはロッドインテグレータ29が設けられている。ロッドインテグレータ29は中実の光学ガラスより構成され、6面が光学研磨されものが使用される。材質としてはBK7が安価な材料として利用できる。大きさとしては例えば0.7型の液晶パネルに対し12mm×16mm×30mm(縦×横×長さ)のものが用いられる。なお、ロッドインテグレータの代わりに、板状の反射ミラーで構成されるライトトンネルを使用しても構わない。光束分割素子50とロッドインテグレータ29とは微小空気間隔を空けて配置するか、ロッドインテグレータ29と光束分割素子50とを接着により一体化しても構わない。   A rod integrator 29 is provided after the light beam splitting element 50. The rod integrator 29 is made of solid optical glass, and its six surfaces are optically polished and used. As a material, BK7 can be used as an inexpensive material. For example, a size of 12 mm × 16 mm × 30 mm (length × width × length) is used for a 0.7-type liquid crystal panel. Instead of the rod integrator, a light tunnel composed of a plate-like reflecting mirror may be used. The light beam splitting element 50 and the rod integrator 29 may be arranged with a minute air gap, or the rod integrator 29 and the light beam splitting element 50 may be integrated by bonding.

画像表示器31としては通常液晶パネルが使用される。液晶パネルとしては単板駆動が可能となるように、液晶の応答速度が速いものが好ましい。投写光学系40の投射レンズとしては0.7型の液晶パネルに対し例えば焦点距離が25mmでFナンバが1.4のものが使用される。   As the image display 31, a liquid crystal panel is usually used. As the liquid crystal panel, a liquid crystal panel having a high liquid crystal response speed is preferable so that single plate driving is possible. As the projection lens of the projection optical system 40, for example, a 0.7 type liquid crystal panel having a focal length of 25 mm and an F number of 1.4 is used.

次に本発明の実施の形態のプロジェクタの光学系における照明装置の動作について説明する。図5は本発明の実施の形態の照明装置を有する光学系の光源から投射された光束の流れを示す模式図である。図5において、光源21である発光ダイオードからの光束は集光レンズ22、23、24そしてレンズ27のレンズ作用により光束分割素子50に入射する。そして光束分割素子50により均一化された3つの光束に分割される。光束分割素子50で分離された3つの光束は、その後ロッドインテグレータ29に入射することになる。ロッドインテグレータ29から射出した光束は画像表示器31である液晶パネルを照明し、画像表示器31上の画像は投射光学系40により不図示のスクリーン上に拡大投射される。光源21である発光ダイオードからの光線の通過経路は図中の光束61で示すことができる。   Next, the operation of the illumination device in the optical system of the projector according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing the flow of the light beam projected from the light source of the optical system having the illumination device according to the embodiment of the present invention. In FIG. 5, a light beam from a light-emitting diode that is a light source 21 enters a light beam splitting element 50 by the lens action of the condenser lenses 22, 23, and 24 and the lens 27. Then, the light is split into three uniform light beams by the light beam splitting element 50. The three light beams separated by the light beam splitting element 50 then enter the rod integrator 29. The light beam emitted from the rod integrator 29 illuminates the liquid crystal panel as the image display 31, and the image on the image display 31 is enlarged and projected onto a screen (not shown) by the projection optical system 40. A light path from a light emitting diode as the light source 21 can be indicated by a light beam 61 in the drawing.

光束分割素子50での作用を図6を用いて説明する。図6は、図5の光束分割素子に入射する光束の流れの詳細を示す模式図である。光束分割素子50に入射する光束61は光束分割素子50を構成するハーフミラー511および512に達するが、ハーフミラー511、512は例えば、入射光に対して約40%の光を透過させて、約60%の光を反射させる特性になっている。ハーフミラー511、512を透過した光は、直進してロッドインテグレータ29に入射する(光束62)。ハーフミラー511、512から反射した光は、進路を直角に曲げられるが、平行四辺形状のプリズム面508および509で全反射し、その進路をロッドインテグレータ29側に変えてロッドインテグレータ29に入射する(光束63、光束64)。ロッドインテグレータ29に入射する光束を見ると、あたかも、3つの光源が存在し、それらからの光線がロッドインテグレータ29に入射すると考えることができる。   The operation of the light beam splitting element 50 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing details of the flow of the light beam incident on the light beam splitting element of FIG. The light beam 61 incident on the light beam splitting element 50 reaches the half mirrors 511 and 512 constituting the light beam splitting element 50. For example, the half mirrors 511 and 512 transmit about 40% of the incident light and pass through the light. 60% of light is reflected. The light transmitted through the half mirrors 511 and 512 travels straight and enters the rod integrator 29 (light flux 62). The light reflected from the half mirrors 511 and 512 has its path bent at a right angle, but is totally reflected by the parallelogram prism surfaces 508 and 509, changes its path to the rod integrator 29 side, and enters the rod integrator 29 ( Luminous flux 63, luminous flux 64). Looking at the light beam incident on the rod integrator 29, it can be considered that there are three light sources and light rays from these light sources are incident on the rod integrator 29.

ところで、ロッドインテグレータ29の光学作用は、そもそも、内面反射により多数の2次的光源を作り出し、それらがロッドインテグレータ29の射出面に重畳することで、その重畳された均一な照明情報を画像表示器31の照明に利用しているわけである。その結果、投写画面上の輝度または照度分布の均一化が達成されている。このことと、本実施の形態を対比させると、本実施の形態では2次的光源が3つであるという相違はあるものの、ロッドインテグレータ29の射出面に輝度が均一な照明光を形成するという意味で共通するところがある。違いは、内面反射に頼らずにロッドインテグレータ入射時に積極的に2次的光源を準備するというとこにある。従って本願によるロッドインテグレータ29は従来技術のロッドインテグレータに比して非常に短い長さの角柱導光部材でよいということになる。   By the way, the optical action of the rod integrator 29 originally creates a large number of secondary light sources by internal reflection and superimposes them on the exit surface of the rod integrator 29 so that the superimposed uniform illumination information is displayed on the image display. It is used for 31 lighting. As a result, uniform brightness or illuminance distribution on the projection screen is achieved. When this is compared with this embodiment, although there is a difference that there are three secondary light sources in this embodiment, illumination light with uniform luminance is formed on the exit surface of the rod integrator 29. There is something in common. The difference is that the secondary light source is positively prepared when the rod integrator is incident without relying on internal reflection. Therefore, the rod integrator 29 according to the present application may be a prismatic light guide member having a very short length compared to the rod integrator of the prior art.

次に本実施の形態の変形例について説明する。上述の第1の実施の形態には種々の変形が可能である。すなわち、第1の実施の形態では2次的光源を3つ作り出したが、もっと多くの2次的光源を作ることは容易である。   Next, a modification of the present embodiment will be described. Various modifications can be made to the first embodiment described above. That is, in the first embodiment, three secondary light sources are created, but it is easy to create more secondary light sources.

図7は本発明の第2の実施の形態の光束分割素子の構成例を示す模式的透視斜視図である。例えば、図7に示すような光束分割素子53を用意すれば7つの2次的光源を得られる。すなわち、光束分割素子53は6個の平行四辺形状のプリズム602〜607と3角プリズム601とで構成され、それぞれの接合面にハーフミラーが構成されている。そしてこのハーフミラーの透過・反射特性を光束分割素子53からの出射光が均一になるように任意に設定する。さらに両端の2つのプリズム606、607には全反射面608を備える。このような構成とすれば第1の実施の形態に比べて2倍以上の7個の2次的光源を用意したのと同じになり、一層の均一化が可能になる。   FIG. 7 is a schematic perspective view showing a configuration example of a light beam splitting element according to the second embodiment of the present invention. For example, if a light beam splitting element 53 as shown in FIG. 7 is prepared, seven secondary light sources can be obtained. That is, the light beam splitting element 53 includes six parallelogram prisms 602 to 607 and a triangular prism 601, and a half mirror is formed on each joint surface. The transmission / reflection characteristics of the half mirror are arbitrarily set so that the light emitted from the light beam splitting element 53 is uniform. Further, the two prisms 606 and 607 at both ends are provided with total reflection surfaces 608. Such a configuration is the same as the provision of seven secondary light sources more than twice as compared with the first embodiment, and further uniformization is possible.

図8は本発明の第3の実施の形態の照明装置の光束分割素子の構成と光路を示す模式的上面図である。第1、第2の実施の形態のように1次元的に2次的光源を作るのではなく第3の実施の形態のように2次元的に光束を分割することも可能である。第3の実施の形態では、紙面に垂直の方向にプリズムが並んだ第1の光束分割素子54と紙面に水平の方向にプリズムが並んだ第2の光束分割素子55とを備えている。いずれの光束分割素子も光束を3つに分割するので全部で9分割を可能にしており、このような構成とすることで、ロッドインテグレータ29の長さが短くとも、なお一層の投写画面輝度分布の均一化が可能である。図9は本発明の第3の実施の形態の照明装置の光束分割素子の構成と光路を示す模式的側面図であり、図8に示す光路図が90°向きを変えて示されている。   FIG. 8 is a schematic top view showing the configuration and the optical path of the light beam splitting element of the illumination apparatus according to the third embodiment of the present invention. Instead of creating a secondary light source one-dimensionally as in the first and second embodiments, it is also possible to split a light beam two-dimensionally as in the third embodiment. The third embodiment includes a first light beam splitting element 54 in which prisms are arranged in a direction perpendicular to the paper surface, and a second light beam splitting element 55 in which prisms are arranged in a horizontal direction on the paper surface. Each of the light beam splitting elements splits the light beam into three so that it can be divided into nine in total. With such a configuration, even if the length of the rod integrator 29 is short, an even higher projected screen luminance distribution Can be made uniform. FIG. 9 is a schematic side view showing the configuration and the optical path of the light beam splitting element of the illumination apparatus according to the third embodiment of the present invention, and the optical path diagram shown in FIG.

本発明の第1の実施の形態の照明装置を備えたプロジェクタの光学系の模式的構成図である。It is a typical block diagram of the optical system of the projector provided with the illuminating device of the 1st Embodiment of this invention. 図1の照明装置を備えたプロジェクタの光学系の応用例の模式的構成図である。It is a typical block diagram of the application example of the optical system of the projector provided with the illuminating device of FIG. 第1の実施の形態の光束分割素子の構成例を示す模式的透視斜視図である。It is a typical see-through | perspective perspective view which shows the structural example of the light beam splitting element of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の光束分割素子の応用例を示す模式的平面図である。It is a schematic plan view which shows the application example of the light beam splitting element of 1st Embodiment. 本発明の実施の形態の照明装置を有する光学系の光源から投射された光束の流れを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the flow of the light beam projected from the light source of the optical system which has the illuminating device of embodiment of this invention. 図5の光束分割素子に入射する光束の流れの詳細を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the detail of the flow of the light beam which injects into the light beam splitting element of FIG. 本発明の第2の実施の形態の光束分割素子の構成例を示す模式的透視斜視図である。It is a typical see-through | perspective view which shows the structural example of the light beam splitting element of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の照明装置の光束分割素子の構成と光路を示す模式的上面図である。It is a typical top view which shows the structure and optical path of the light beam splitting element of the illuminating device of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の照明装置の光束分割素子の構成と光路を示す模式的側面図である。It is a typical side view which shows the structure and optical path of the light beam splitting element of the illuminating device of the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 プロジェクタ
10 光学系
20 照明装置
21 光源
22、23、24、27 集光レンズ
25 クロスダイクロイックミラー
26 ロッドインテグレータ
30 画像表示部
31 画像表示器
40 投射光学系
50、51、52、53 光束分割素子
54 第1の光束分割素子
55 第2の光束分割素子
61、62、63、64 光束
121 RGB光源ユニット
122R 赤色光源ユニット
122G 緑色光源ユニット
122B 青色光源ユニット
501、502、503、504、505、602、603、604、605、606、607 プリズム
506、507 プリズムの斜面
508、509 プリズム面
511、512 ハーフミラー
601 三角プリズム
608 全反射面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projector 10 Optical system 20 Illuminating device 21 Light source 22, 23, 24, 27 Condensing lens 25 Cross dichroic mirror 26 Rod integrator 30 Image display part 31 Image display 40 Projection optical system 50, 51, 52, 53 Light beam splitting element 54 First light beam splitting element 55 Second light beam splitting element 61, 62, 63, 64 Light beam 121 RGB light source unit 122R Red light source unit 122G Green light source unit 122B Blue light source unit 501, 502, 503, 504, 505, 602, 603 , 604, 605, 606, 607 Prism 506, 507 Inclined surface of prism 508, 509 Prism surface 511, 512 Half mirror 601 Triangular prism 608 Total reflection surface

Claims (10)

光源からの光を画像表示器に照射するロッドインテグレータを有する照明装置において、
前記ロッドインテグレータの入射側に配置されて、前記光源からの光を複数の光束に分割する光束分割手段を有することを特徴とする照明装置。
In an illumination device having a rod integrator that irradiates an image display with light from a light source,
An illuminating device, comprising: a light beam splitting unit that is disposed on an incident side of the rod integrator and splits light from the light source into a plurality of light beams.
前記光束分割手段は構成要素としてハーフミラーを有する、請求項1に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the light beam splitting unit includes a half mirror as a component. 前記光束分割手段は構成要素として、複数のハーフミラーおよび全反射ミラーを有する、請求項1に記載の照明装置。   The illumination device according to claim 1, wherein the light beam splitting unit includes a plurality of half mirrors and a total reflection mirror as constituent elements. 前記ハーフミラーの透過および反射割合は、前記ロッドインテグレータへの入射光が均一となるように設定されている、請求項2または請求項3に記載の照明装置。   4. The illumination device according to claim 2, wherein a transmission ratio and a reflection ratio of the half mirror are set so that incident light to the rod integrator is uniform. 5. 前記ハーフミラーは誘電体多層膜からなる、請求項2から請求項4のいずれか1項に記載の照明装置。   The lighting device according to any one of claims 2 to 4, wherein the half mirror is made of a dielectric multilayer film. 前記光束分割手段では、入力する光束の光軸に垂直な方向に前記構成要素が整列状態に配置されており、前記ハーフミラーは入力する光束の光軸に対してその軸線が略45度の角度となり、かつ該光束分割手段の中心線に対して対称に配置される、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の照明装置。   In the light beam splitting means, the components are arranged in an aligned state in a direction perpendicular to the optical axis of the input light beam, and the half mirror has an angle of about 45 degrees with respect to the optical axis of the input light beam. The lighting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the illumination device is arranged symmetrically with respect to the center line of the light beam dividing means. 前記ハーフミラーは、光源からの光束を前記画像表示器の表示面の水平方向または垂直方向に分割する、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の照明装置。   The illumination device according to any one of claims 1 to 6, wherein the half mirror divides a light beam from a light source in a horizontal direction or a vertical direction of a display surface of the image display. 前記光源がLEDまたは半導体レーザである、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の照明装置。   The lighting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the light source is an LED or a semiconductor laser. 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の照明装置と、画像表示器と、投写光学系とを備えたことを特徴とするプロジェクタ。   A projector comprising the illumination device according to claim 1, an image display, and a projection optical system. 画像表示器が液晶パネルである、請求項9に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 9, wherein the image display is a liquid crystal panel.
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