JP2008164801A - Illuminator and image projection device having the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an illuminator capable of uniformly illuminating an image displayed on a liquid crystal display element and projecting image light onto a predetermined surface with bright and high contrast, and an image projection device having the same. <P>SOLUTION: The illuminator has an integrator which guides light from a light source means, and a polarized light separation means which has a polarized light separation surface to transmit light in a predetermined polarization direction out of the light from an optical system for condensing the light from the integrator and to reflect the light in the polarization direction orthogonal thereto, and illuminates a surface to be irradiated with the light through the polarized light separation means. The optical system has a polarized light changing element which emits light after making polarization states uniform, and the integrator on which the light from the light source means is made incident from a rectangular incident surface has two pairs of reflection surfaces facing to each other, where the light from the incident surface is internally reflected. Then, the shapes of the two pairs of reflection surfaces are appropriately set. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は照明装置及びそれを有する画像投射装置に関し、例えば液晶パネル(画像表示素子)に基づく投射像原画をスクリーン面上に拡大投影する液晶プロジェクターに好適なものである。   The present invention relates to an illumination device and an image projection device having the illumination device, and is suitable for a liquid crystal projector that projects an enlarged projection image based on a liquid crystal panel (image display element) on a screen surface.

従来、液晶パネル等の画像表示素子に基づく投影像原画をスクリーン面上に拡大投影するようにした画像投射装置(液晶プロジェクター)が種々と提案されている。   Conventionally, various image projection apparatuses (liquid crystal projectors) have been proposed in which a projected image based on an image display element such as a liquid crystal panel is enlarged and projected onto a screen surface.

この画像投射装置において、液晶パネルを均一にしかも高い光利用効率で照明するために楕円鏡(リフレクター)とガラス材より成る光導光用の内面反射を利用した棒状のインテグレータを用いた照明装置が知られている(特許文献1、2)。   In this image projection apparatus, an illuminating apparatus using a rod-like integrator using an inner surface reflection for light guiding made of an elliptical mirror (reflector) and a glass material is known in order to illuminate a liquid crystal panel uniformly and with high light use efficiency. (Patent Documents 1 and 2).

このうち、特許文献2では光源からの光束をリフレクター(反射傘)で反射集光して、断面が多角形で内面が反射面の棒状のロッド(インテグレータ)の光入射面に入射させている。   Among them, in Patent Document 2, a light beam from a light source is reflected and collected by a reflector (reflecting umbrella) and is incident on a light incident surface of a rod-shaped rod (integrator) having a polygonal cross section and an inner reflection surface.

そしてロッドの光出射面からの光束をリレーレンズを介して入射光を複数の光に分離し、偏光変換素子を介し、出射させ偏光ビームスプリッターに入射させている。   Then, the light beam from the light exit surface of the rod is separated into incident light through a relay lens and emitted through a polarization conversion element, and is incident on a polarization beam splitter.

そして偏光ビームスプリッターを介した光で被照射面上に設けた液晶パネルを照明し、液晶パネルに表示された画像情報を投射レンズでスクリーン面上に投射した画像投射装置を開示している。
特開平07−098479号公報 特開2001−215613号公報
And the liquid crystal panel provided on the to-be-irradiated surface was illuminated with the light via the polarization beam splitter, and the image projection apparatus which projected the image information displayed on the liquid crystal panel on the screen surface with the projection lens is disclosed.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-098479 JP 2001-215613 A

近年、画像投射装置においては投射画像の明るさが明るく、画像コントラストが良いことが求められている。   In recent years, image projection apparatuses are required to have a bright projected image and a good image contrast.

特許文献2に開示されている照明装置におけるロッドは、ロッドの入射端面から射出端面に向かうに従い、反射面の間隔を広くしていくことにより、偏光分離面(偏光選択面)に入射する光の角度を小さくし、偏光分離面での偏光分離性能を高めるようにしている。   The rod in the illumination device disclosed in Patent Document 2 increases the interval between the reflecting surfaces from the incident end surface of the rod toward the exit end surface, thereby increasing the light incident on the polarization separation surface (polarization selection surface). The angle is reduced to improve the polarization separation performance on the polarization separation surface.

特許文献2では、偏光分離面の法線と、照明光束の中心軸とによって規定される面を入射面とする。この入射面と平行で中心軸と直交する方向をx軸、x軸と中心軸に関して直交する方向をy軸とする。このときロッドの反射面間隔の広がる方向がy軸方向となるようにしている。   In Patent Document 2, a surface defined by the normal line of the polarization separation surface and the central axis of the illumination light beam is defined as an incident surface. A direction parallel to the incident surface and orthogonal to the central axis is defined as an x axis, and a direction orthogonal to the x axis and the central axis is defined as a y axis. At this time, the direction in which the distance between the reflecting surfaces of the rods is widened is the y-axis direction.

特許文献2において偏光ビームスプリッターの偏光分離面による光の反射方向がx軸と平行であり、ロッドによりx軸方向には入射角度分布が改善されていない。   In Patent Document 2, the light reflection direction by the polarization separation surface of the polarization beam splitter is parallel to the x-axis, and the incident angle distribution is not improved in the x-axis direction by the rod.

偏光分離面での偏光分離性能は、偏光分離面への入射角度が設計値から外れて大きくなるx軸方向において大きく悪影響を受ける。このため、この例のようにx軸方向の入射角度分布が改善していないので、この方法では偏光分離性能が低下してくる。   The polarization separation performance on the polarization separation surface is greatly adversely affected in the x-axis direction where the angle of incidence on the polarization separation surface is larger than the design value. For this reason, since the incident angle distribution in the x-axis direction is not improved as in this example, this method deteriorates the polarization separation performance.

この結果、偏光ビームスプリッターの偏光分離面における偏光の分離が十分に行われず、光のモレが生じ、偏光を利用した画像投射において、画像のコントラストが低下してくる。   As a result, polarized light is not sufficiently separated on the polarization separation surface of the polarization beam splitter, light leakage occurs, and the image contrast is lowered in image projection using polarized light.

本発明は、画像表示素子に表示された画像を均一に照明することができ、しかも明るく高いコントラストで所定面上に投射することができる照明装置及びそれを有する画像投射装置の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide an illuminating device capable of uniformly illuminating an image displayed on an image display element, and capable of projecting on a predetermined surface with high brightness and high contrast, and an image projecting device having the same. .

本発明の照明装置は、
光源手段と、
該光源手段からの光を導光するインテグレータと、
該インテグレータからの光を集光する光学系と、
該光学系からの光のうち、所定の偏光方向の光を透過し、それと直交する偏光方向の光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離手段と、を有し、
該偏光分離手段を介した光で被照射面を照明するようにした照明装置において、
該光学系の光軸と該偏光分離面の法線とで形成される面を第1平面、
該第1平面と直交し、該光軸を含む面を第2平面とするとき、
該光学系は、該インテグレータからの光を集光し、偏光状態を揃えて出射させる偏光変換素子を有しており、
該インテグレータは、該光源手段からの光を長方形状の入射面より入射させ、該入射面からの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を2組有し、該内面反射した光を長方形状の出射面より出射させており、
該2組の反射面対は互いに垂直であり、
少なくとも一方の反射面対は2つの反射面の間隔が光の出射方向に沿って変化しており、該2組の反射面対の反射面の間隔の変化率は、該第1平面方向における変化率の方向が該第2平面方向に比べて大きいことを特徴としている。
The lighting device of the present invention is
Light source means;
An integrator for guiding light from the light source means;
An optical system for collecting the light from the integrator;
Polarization separation means having a polarization separation surface that transmits light in a predetermined polarization direction out of the light from the optical system and reflects light in a polarization direction orthogonal thereto,
In an illumination device configured to illuminate a surface to be irradiated with light via the polarization separation means,
A surface formed by the optical axis of the optical system and the normal line of the polarization separation surface is a first plane,
When a plane perpendicular to the first plane and including the optical axis is a second plane,
The optical system has a polarization conversion element that collects the light from the integrator and emits the light with the polarization state aligned,
The integrator makes light from the light source means incident from a rectangular incident surface, has two pairs of reflective surface pairs facing each other from which the light from the incident surface is internally reflected, and the light reflected from the inner surface is rectangular. It is emitted from the exit surface,
The two pairs of reflecting surfaces are perpendicular to each other;
In at least one of the reflecting surface pairs, the interval between the two reflecting surfaces changes along the light emitting direction, and the rate of change in the interval between the reflecting surfaces of the two pairs of reflecting surfaces changes in the first plane direction. It is characterized in that the rate direction is larger than the second plane direction.

本発明によれば、画像表示素子に表示された画像を均一に照明することができ、しかも明るく高いコントラストで所定面上に投射することができる照明装置及びそれを有する画像投射装置が得られる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illuminating device which can illuminate the image displayed on the image display element uniformly, and can project on a predetermined surface with a bright high contrast, and an image projection apparatus having the same are obtained.

図1は、本発明の照明装置を有する画像投射装置の実施例1の要部概略図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of an image projection apparatus having an illumination device of the present invention.

図2は、図1の光軸Laを含み紙面に直交する断面内の要部概略図である。   FIG. 2 is a schematic view of a main part in a cross section including the optical axis La of FIG. 1 and orthogonal to the paper surface.

図1、図2において1は光源手段であり、高圧水銀ランプ(メタルハライドランプ等でも構わない)の白色光を放射する光源である。2はリフレクターであり、光源手段1からの光束を効率良く反射する回転楕円面(凹面鏡)から成っている。   1 and 2, reference numeral 1 denotes a light source means, which is a light source that emits white light from a high-pressure mercury lamp (which may be a metal halide lamp or the like). Reference numeral 2 denotes a reflector, which is composed of a spheroid (concave mirror) that efficiently reflects the light beam from the light source means 1.

3はインテグレータであり、中実又は中空のロット部材より成り、光源手段1からの光束を導光し、光束の光強度分布の均一化を図りつつ、出射光の放射角度(出射角度)を調整している。   Reference numeral 3 denotes an integrator, which is composed of a solid or hollow lot member, guides the light beam from the light source means 1, and adjusts the emission angle (outgoing angle) of the emitted light while making the light intensity distribution of the light beam uniform. is doing.

3inはインテグレータ(ロッド、ロッドインテグレータ、ガラスロッド)3の入射面、3outはインテグレータ3の出射面であり、いずれも長方形状をしている。   3in is an entrance surface of an integrator (rod, rod integrator, glass rod) 3 and 3out is an exit surface of the integrator 3, both of which are rectangular.

4は第1レンズ群であり、インテグレータ3からの光束を集光している。   Reference numeral 4 denotes a first lens group that collects the light flux from the integrator 3.

5は偏光変換素子であり、第1レンズ群4からの光を偏光状態を揃えて、例えばP偏光として出射している。   Reference numeral 5 denotes a polarization conversion element, which emits light from the first lens group 4 in the same polarization state, for example, as P-polarized light.

6は第2レンズ群であり、偏光変換素子5からの偏光状態の揃った光を集光している。第1レンズ群4、偏光変換素子5、第2レンズ群6は光学系OPの一部分を構成している。   Reference numeral 6 denotes a second lens group, which collects light having a uniform polarization state from the polarization conversion element 5. The first lens group 4, the polarization conversion element 5, and the second lens group 6 constitute a part of the optical system OP.

7は偏光分離手段(偏光ビームスプリッター)であり、偏光分離面8を有し、それによって所定の偏光状態の光を反射し、それと直交する偏光状態の光を透過させている。   Reference numeral 7 denotes a polarization separation means (polarization beam splitter), which has a polarization separation surface 8, thereby reflecting light in a predetermined polarization state and transmitting light in a polarization state orthogonal thereto.

9は被照射物体(画像表示素子)としての反射型の液晶パネル(ライトバルブ、以下「パネル」とも言う)である。   Reference numeral 9 denotes a reflective liquid crystal panel (light valve, hereinafter also referred to as “panel”) as an irradiated object (image display element).

パネル9は、図2の面内に長辺を有する長方形状より成っている。Prは投射光学系であり、単板式のパネル9の画像情報をスクリーンSに投射している。Laは光学系OPの光軸(中心軸)である。光軸Laは第1レンズ群4や第2レンズ群6の光軸と一致している。又、楕円鏡2の焦点は光軸La上に位置している。   The panel 9 has a rectangular shape having long sides in the plane of FIG. Pr is a projection optical system that projects image information of the single-panel panel 9 onto the screen S. La is the optical axis (center axis) of the optical system OP. The optical axis La coincides with the optical axes of the first lens group 4 and the second lens group 6. The focal point of the elliptical mirror 2 is located on the optical axis La.

本実施例では、光軸LaをZ軸としている。Z軸(光軸La)と偏光分離面8の法線によって形成される面(図1の紙面内)をXZ面(第1の平面)としている。XZ面内でZ軸と直交する方向をX軸としている。又、Z軸(光軸La)を含み、XZ面と直交する面(図2の紙面内)をYZ面(第2の平面)としている。YZ面内でZ軸と直交する方向をY軸としている。   In this embodiment, the optical axis La is the Z axis. A surface (in the drawing of FIG. 1) formed by the Z axis (optical axis La) and the normal line of the polarization separation surface 8 is defined as an XZ plane (first plane). The direction orthogonal to the Z axis in the XZ plane is taken as the X axis. In addition, a plane including the Z axis (optical axis La) and orthogonal to the XZ plane (within the paper surface of FIG. 2) is defined as a YZ plane (second plane). The direction perpendicular to the Z axis in the YZ plane is taken as the Y axis.

本実施例において、光源手段3からの光束はインテグレータ3、第1レンズ群4を通過し、偏光変換素子5によりP偏光となり、第2レンズ群6を通過し、偏光分離素子7に入射する。そして偏光分離素子7の偏光分離面8を介した光で被照射面に設けたパネル9を照明している。   In this embodiment, the light beam from the light source means 3 passes through the integrator 3 and the first lens group 4, becomes P-polarized light by the polarization conversion element 5, passes through the second lens group 6, and enters the polarization separation element 7. The panel 9 provided on the irradiated surface is illuminated with light through the polarization separation surface 8 of the polarization separation element 7.

パネル9に入射したP偏光は、画像情報により変調されS偏光となる。S偏光は偏光分離素子7の偏光分離面8で反射して、投射光学系Prに導かれる。   The P-polarized light incident on the panel 9 is modulated by the image information and becomes S-polarized light. S-polarized light is reflected by the polarization separation surface 8 of the polarization separation element 7 and guided to the projection optical system Pr.

投射光学系Prはパネル9に基づく画像情報をスクリーン(所定面上)Sに投射している。   The projection optical system Pr projects image information based on the panel 9 onto a screen (on a predetermined surface) S.

実施例1のインテグレータ3の形状について説明する。   The shape of the integrator 3 according to the first embodiment will be described.

図5はインテグレータ3の要部斜視図である。図4はインテグレータ3の出射面3outの形状を示す説明図である。図3はインテグレータ3の入射面3inの形状を示す説明図である。インテグレータ3は中実の内面反射のロット部材より成っている。   FIG. 5 is a perspective view of a main part of the integrator 3. FIG. 4 is an explanatory view showing the shape of the exit surface 3out of the integrator 3. FIG. FIG. 3 is an explanatory view showing the shape of the incident surface 3in of the integrator 3. FIG. The integrator 3 is made of a solid internal reflection lot member.

インテグレータ3は、光源手段1からの光を長方形状の入射面3inより入射させている。入射面3inからの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を2組(反射面対3a1、3a2と反射面対3b1、3b2)有し、内面反射した光を長方形状の出射面3outより出射させている。2組の反射面対は互いに垂直である。   The integrator 3 makes light from the light source means 1 incident from a rectangular incident surface 3in. There are two pairs of reflective surfaces facing each other (light reflecting surface pairs 3a1, 3a2 and light reflecting surface pairs 3b1, 3b2) from which the light from the incident surface 3in is internally reflected, and the light reflected from the inner surface is emitted from the rectangular light emitting surface 3out. ing. The two pairs of reflecting surfaces are perpendicular to each other.

このうち少なくとも一方の反射面対(実施例1では反射面3a1、3a2)は2つの反射面3a1、3a2の間隔が光の出射方向(Z方向)に沿って変化している。   Among these, at least one of the reflecting surface pairs (the reflecting surfaces 3a1 and 3a2 in the first embodiment) changes the distance between the two reflecting surfaces 3a1 and 3a2 along the light emission direction (Z direction).

そして2組の反射面対の反射面の間隔の変化率は、第1平面方向(X方向)における変化率の方向が第2平面方向(Y方向)に比べて大きい。   The rate of change in the distance between the reflecting surfaces of the two pairs of reflecting surfaces is greater in the direction of the rate of change in the first plane direction (X direction) than in the second plane direction (Y direction).

インテグレータ3の出射面3outの形状はパネル9の画像形成領域と略相似形状である。ここでパネルの画像形成領域とは、パネルが液晶パネルの場合には、画像信号に基づいて電圧を印加される液晶層が配置されている領域のことである。尚、ここでのインテグレータ3の出射面3outは、この画像形成領域よりも縦方向及び横方向において余裕を持たせた形状に対して相似形状とすることが望ましいため、画像形成領域に対して略相似形状(相似形状としても良い)であることが望ましい。   The shape of the exit surface 3out of the integrator 3 is substantially similar to the image forming area of the panel 9. Here, the panel image forming region is a region where a liquid crystal layer to which a voltage is applied based on an image signal is arranged when the panel is a liquid crystal panel. Note that the exit surface 3out of the integrator 3 here is preferably similar to the shape having a margin in the vertical direction and the horizontal direction as compared with the image forming area. It is desirable to have a similar shape (or a similar shape).

インテグレータ3の入射面3inの第1平面方向と、
第2平面方向の長さを各々a'、b’とする。
A first plane direction of the incident surface 3in of the integrator 3,
The lengths in the second plane direction are a ′ and b ′, respectively.

又、インテグレータ3の出射面3outの第1平面方向と第2平面方向の長さを各々a、bとする。   The lengths of the exit surface 3out of the integrator 3 in the first plane direction and the second plane direction are a and b, respectively.

このとき
a’/a<b’/b
なる条件を満足している。
At this time, a ′ / a <b ′ / b
Is satisfied.

即ち、2組の反射面対(反射面3a1、3a2と反射面3b1、3b2)の反射面の間隔の変化率は第1平面方向(X方向)における変化率a’/aの方向が第2平面方向(Y方向)の変化率b’/bに比べて大きい。   That is, the rate of change in the distance between the reflecting surfaces of the two pairs of reflecting surfaces (the reflecting surfaces 3a1, 3a2 and the reflecting surfaces 3b1, 3b2) is the second rate of change a ′ / a in the first plane direction (X direction). The rate of change b ′ / b in the plane direction (Y direction) is large.

実施例1のインテグレータ3の入射面3inと出射面3outの各辺の具体的な長さ関係は次のとおりである。   The specific length relationship between each side of the entrance surface 3in and the exit surface 3out of the integrator 3 according to the first embodiment is as follows.

a’<a、b’=b ‥‥‥(1)
∴ a’/a<b’/b ‥‥‥(2)
インテグレータ3は、第1の平面(XZ面)内において、x方向に向き合う反射面3a1、3a2の間隔がz軸に対称にz方向に徐々に広がっていく形状の六面体である。
a ′ <a, b ′ = b (1)
A a '/ a <b' / b (2)
The integrator 3 is a hexahedron having a shape in which, in the first plane (XZ plane), the interval between the reflecting surfaces 3a1 and 3a2 facing in the x direction gradually expands in the z direction symmetrical to the z axis.

また、インテグレータ3の短辺方向3xはx軸方向と平行である。   The short side direction 3x of the integrator 3 is parallel to the x-axis direction.

次に偏光変換素子5の構成について説明する。   Next, the configuration of the polarization conversion element 5 will be described.

図19は偏光変換素子5の一部分の拡大説明図である。   FIG. 19 is an enlarged explanatory view of a part of the polarization conversion element 5.

偏光変換素子5は、偏光分離膜5aと反射膜5bと1/2位相板5cからなるユニットを複数有している。   The polarization conversion element 5 includes a plurality of units each including a polarization separation film 5a, a reflection film 5b, and a half phase plate 5c.

そして、入射した光L1を偏光分離膜5aでP偏光LpとS偏光Lsに分離している。そしてS偏光Lsは反射膜5bでP偏光Lpと同じ方向に反射され、S偏光Lsの出射側に1/2位相板5cを配置してP偏光と同じ偏光状態に変換することで、所定の偏光状態に光が揃えられる。   The incident light L1 is separated into P-polarized light Lp and S-polarized light Ls by the polarization separation film 5a. The S-polarized light Ls is reflected by the reflective film 5b in the same direction as the P-polarized light Lp, and a half-phase plate 5c is disposed on the exit side of the S-polarized light Ls to convert it into the same polarization state as the P-polarized light. Light is aligned in the polarization state.

図1、図2において、楕円形状のリフレクター2の2つの焦点のうち、光の出射側の焦点を第2焦点、もう一つの反射面に近い焦点を第1焦点とする。   In FIGS. 1 and 2, of the two focal points of the elliptical reflector 2, the focal point on the light emission side is the second focal point, and the focal point close to the other reflecting surface is the first focal point.

このとき、光源手段1の発光面は第1焦点位置を含むように位置調整されている。また、インテグレータ3は、その入射面3inの位置が、リフレクター2の第2焦点を含むように配置されている。   At this time, the position of the light emitting surface of the light source means 1 is adjusted so as to include the first focal position. The integrator 3 is arranged so that the position of the incident surface 3in includes the second focal point of the reflector 2.

また、第1レンズ群4は3枚の正の屈折力のレンズを有している。第2レンズ群6は2枚の正の屈折力のレンズを有している。   The first lens group 4 has three lenses having positive refractive power. The second lens group 6 has two lenses having positive refractive power.

図2に示すように、光源手段1から発せられた光は、インテグレータ3の入射面3inに集光して入射し、インテグレータ3内において全反射(内面反射)を繰り返すことにより複数の光束に分割される。   As shown in FIG. 2, the light emitted from the light source means 1 is condensed and incident on the incident surface 3 in of the integrator 3, and is divided into a plurality of light beams by repeating total reflection (internal reflection) in the integrator 3. Is done.

ここでは、インテグレータ3の内部での全反射の反射回数の違いによって光束が分割され、0回反射光、1回反射光、2回反射光と分割されていく。   Here, the luminous flux is divided by the difference in the number of reflections of total reflection inside the integrator 3, and is divided into 0-time reflected light, 1-time reflected light, and 2-time reflected light.

本実施例では2回反射光までが有効な光束として照明用に用いているが、より明るい照明系とする場合には3回反射以上の光束を用いても良い。複数の分割された光束は、第1レンズ群4に入射し、第1レンズ群4によって偏光変換素子5の各ピッチの中心に向けて光源像として集光される。   In this embodiment, up to twice reflected light is used for illumination as an effective light beam. However, in a brighter illumination system, a light beam that is reflected three times or more may be used. The plurality of divided light beams enter the first lens group 4 and are condensed as a light source image by the first lens group 4 toward the center of each pitch of the polarization conversion element 5.

偏光変換素子5に入射した光は、偏光方向が所定の方向の光に変換されて出射し、第2レンズ群6に入射する。第2レンズ群6に入射した複数の光束は、第2レンズ群6の正の屈折力によりテレセントリック光として出射し、パネル9面に重ね合わされて導かれる。   The light incident on the polarization conversion element 5 is emitted after being converted into light having a polarization direction in a predetermined direction, and is incident on the second lens group 6. The plurality of light beams incident on the second lens group 6 are emitted as telecentric light by the positive refractive power of the second lens group 6 and are guided by being superimposed on the surface of the panel 9.

図2においては、インテグレータ3によって光束が複数に分割され、その後第1、第2のレンズ群4,6によってパネル9に集光される光学作用を説明している。   In FIG. 2, an optical action is described in which the light beam is divided into a plurality of parts by the integrator 3 and then condensed on the panel 9 by the first and second lens groups 4 and 6.

インテグレータ3に入射する光線角度の大きい光ほど、インテグレータ3内での全反射の回数が多くなり、その反射回数により光束が分割される光学作用を示している。   The light having a larger angle of light incident on the integrator 3 has a greater number of total reflections in the integrator 3 and shows an optical action in which the light beam is divided by the number of reflections.

図6、図7は、インテグレータ3の出射後の光のうちインテグレータ3内で1回反射した光の出射角度範囲をxz断面とyz断面で示した図である。   FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the emission angle range of the light once reflected in the integrator 3 out of the light emitted from the integrator 3, in an xz section and a yz section.

インテグレータ3を出射する光の角度範囲(放射角度)を、図1のx方向に関して角度θ1、図2のy方向に関して角度θ2とする。このとき、図6、図7で示すように、インテグレータ3の反射面3a1、3a2にはx方向には傾斜がある。このために、
θ1<θ2
なる関係が成り立つ。
The angle range (radiation angle) of the light emitted from the integrator 3 is defined as an angle θ1 with respect to the x direction in FIG. 1 and an angle θ2 with respect to the y direction in FIG. At this time, as shown in FIGS. 6 and 7, the reflecting surfaces 3 a 1 and 3 a 2 of the integrator 3 are inclined in the x direction. For this,
θ1 <θ2
The relationship becomes true.

一般に偏光ビームスプリッター7の光学特性に関し、偏光分離面8に入射する光線角度の範囲が45度を基準として、大きく変化するほど偏光分離の特性が劣化してくる。したがって、偏光ビームスプリッター7を用いて光を分離し合成する照明系を有する画像投射装置においては、光のモレが生じ投射画像のコントラスト特性が悪化してしまう。   In general, with respect to the optical characteristics of the polarization beam splitter 7, the polarization separation characteristics deteriorate as the range of the angle of light incident on the polarization separation surface 8 changes greatly with reference to 45 degrees. Therefore, in an image projection apparatus having an illumination system that separates and combines light using the polarization beam splitter 7, light leakage occurs and the contrast characteristics of the projected image deteriorate.

このため、本実施例では偏光分離面8に入射する角度範囲を小さくするために、インテグレータ3の反射面3a1、3a2を光軸に対して傾けている。   For this reason, in this embodiment, the reflecting surfaces 3a1 and 3a2 of the integrator 3 are inclined with respect to the optical axis in order to reduce the angle range incident on the polarization splitting surface 8.

即ちx方向の入射面3inの長さをa’、出射面3outの長さをaとするとき
0.4<a’/a<0.9
となるようにしている。
That is, when the length of the entrance surface 3in in the x direction is a 'and the length of the exit surface 3out is a, 0.4 <a' / a <0.9
It is trying to become.

ここで、下限値を下回ってしまうとx方向の照明光束が狭まって、パネル9に入射する光量の低下が著しく大きくなってしまう。また、上限値を上回ってしまうと、偏光分離面8に入射する光線角度が大きくなるため画像のコントラスト特性が不十分となる。   Here, if the value falls below the lower limit value, the illumination light beam in the x direction is narrowed, and the reduction in the amount of light incident on the panel 9 is significantly increased. If the value exceeds the upper limit, the angle of light incident on the polarization splitting surface 8 increases, and the contrast characteristics of the image become insufficient.

実施例1の数値実施例を下記に記載する。   Numerical examples of Example 1 are described below.

iは光源手段からの面の順番を示し、Riは第i番目の曲率半径、diは第i面と第i+1面との間の間隔、Niはd線を基準とした屈折率を示す。   i represents the order of the surfaces from the light source means, Ri represents the i-th radius of curvature, di represents the distance between the i-th surface and the i + 1-th surface, and Ni represents the refractive index based on the d-line.

・リフレクター:楕円
曲率半径R = −18.10606
k(コニック係数) = −0.657080
・照明系:
第1レンズ群(光源手段1側から)4
面No. R(曲率半径) d(厚み) 屈折率N
1: 394.78915 7.000000 1.834000
2: 43.51512 0.150000
3: −57.08632 7.000000 1.834000
4: 6917.23516 36.866914
5: 3836.15913 8.000000 1.834000
6: 66.52209
第2レンズ群(光源手段1側から)6
面No. R(曲率半径) d(厚み) 屈折率N
7: −132.78608 6.000000 1.516330
8: 274.41559 26.938005
9: −56.73668 12.000000 1.516330
10: 0
・インテグレータ3
屈折率N 1.51633
z方向の長さ: 57.5 mm
入射端面3in: 短辺長さ 4.175 mm ( = a’ )
長辺長さ 8.175 mm ( = b’ )
出射端面3out: 短辺長さ 6.131 mm ( = a )
長辺長さ 8.175 mm ( = b )
a’ /a = 0.68 < b’/b = 1
上記構成により、本実施例では、画像コントラストと明るさの両方の特性を良好に保つことのできる画像投射装置を実現している。
-Reflector: Ellipse radius of curvature R = -18.10606
k (conic coefficient) = −0.657080
・ Lighting system:
First lens group (from light source means 1 side) 4
Surface No. R (radius of curvature) d (thickness) Refractive index N
1: 394.78915 7.000000 1.834000
2: 43.51512 0.150000
3: −57.08632 7.000000 1.834000
4: 6917.23516 36.866914
5: 3836.15913 8.000000 1.834000
6: 66.52209
Second lens group (from light source means 1 side) 6
Surface No. R (radius of curvature) d (thickness) Refractive index N
7: −132.78608 6.000000 1.516330
8: 274.41559 26.938005
9: −56.73668 12.000000 1.516330
10: 0
・ Integrator 3
Refractive index N 1.51633
z-direction length: 57.5 mm
Entrance end face 3in: short side length 4.175 mm (= a ')
Long side length 8.175 mm (= b ')
Output end face 3out: Short side length 6.131 mm (= a)
Long side length 8.175 mm (= b)
a '/ a = 0.68 <b' / b = 1
With the above-described configuration, this embodiment realizes an image projection apparatus that can maintain both the image contrast and the brightness characteristics well.

本実施例において、インテグレータ3は、中実のロッド部材でなく中空の反射部材で構成しても良い。   In the present embodiment, the integrator 3 may be constituted by a hollow reflecting member instead of a solid rod member.

図8は、中空より成るインテグレータ10の斜視図である。   FIG. 8 is a perspective view of the integrator 10 made of a hollow.

中空のインテグレータ10は、反射面10a1と10a2をx方向に対向配置している。又、反射面10b1、10b2をy方向に関して互いに向かい合うように配置している。x方向に関しては照明光束の中心軸に対して反射面10a1、10a2を傾かせ、反射面対10a1、10a2がz軸に関して対称的に光線の出射側に徐々に広がるように構成している。   In the hollow integrator 10, the reflecting surfaces 10a1 and 10a2 are arranged to face each other in the x direction. The reflecting surfaces 10b1 and 10b2 are arranged so as to face each other in the y direction. With respect to the x direction, the reflecting surfaces 10a1 and 10a2 are inclined with respect to the central axis of the illumination light beam, and the reflecting surface pairs 10a1 and 10a2 are configured to gradually spread toward the light exit side symmetrically with respect to the z axis.

この向かい合う反射面10a1、10a2により、反射を繰り返し、その反射回数によって入射した光を複数の光束に分割することができる。   By the reflecting surfaces 10a1 and 10a2 facing each other, reflection is repeated, and incident light can be divided into a plurality of light fluxes depending on the number of reflections.

したがい、前記実施例1と同様の光学作用を得ることができる。また、中実のインテグレータと異なり、中が空洞であるために軽量となる。   Accordingly, the same optical action as in the first embodiment can be obtained. Also, unlike a solid integrator, it is lightweight because it is hollow.

さらに、反射面10a1、10b2のx方向に向き合う角度を調整することで、画像コントラストを可変とする構成が可能である。傾き角度を大きくすれば画像コントラストはより高くなる。   Further, it is possible to make the image contrast variable by adjusting the angle of the reflecting surfaces 10a1 and 10b2 facing the x direction. Increasing the tilt angle increases the image contrast.

本実施例においては、図9に示すように、第1レンズ群4と偏光変換素子5の間で偏光変換素子5の光入射側に光束を制限する絞り(光制限手段、絞り手段、光制御手段)11を設けても良い。図10はこのときの絞り11の開口形状の説明図である。   In this embodiment, as shown in FIG. 9, a diaphragm (light limiting means, diaphragm means, light control) that restricts the light beam to the light incident side of the polarization conversion element 5 between the first lens group 4 and the polarization conversion element 5. (Means) 11 may be provided. FIG. 10 is an explanatory diagram of the aperture shape of the diaphragm 11 at this time.

このとき、対角方向の四隅の光を低減することで、明るさの低下を最小限に抑えて、画像コントラストをさらに改善することができる。   At this time, by reducing the light at the four corners in the diagonal direction, it is possible to further improve the image contrast while minimizing the decrease in brightness.

図11に示すように絞り12をリフレクター2とインテグレータ3の間に設けても良い。図12はこのとき用いる絞り12の開口形状の説明図である。   As shown in FIG. 11, a diaphragm 12 may be provided between the reflector 2 and the integrator 3. FIG. 12 is an explanatory diagram of the aperture shape of the diaphragm 12 used at this time.

図9と同様に、対角方向の四隅の光を低減することで、明るさ低下を最小限に抑えて、画像コントラストをさらに改善することができる。   Similar to FIG. 9, by reducing the light at the four corners in the diagonal direction, it is possible to further improve the image contrast while minimizing the decrease in brightness.

本発明の照明装置の実施例2について説明する。実施例2の基本構成は、図1、図2に示す実施例1と同じであり、異なるのはインテグレータ3の構成である。   Embodiment 2 of the lighting device of the present invention will be described. The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the difference is the configuration of the integrator 3.

図13は本発明の実施例2で用いるインテグレータ16の入射面16inと出射面16outの説明図である。   FIG. 13 is an explanatory diagram of the entrance surface 16in and the exit surface 16out of the integrator 16 used in Embodiment 2 of the present invention.

図14は実施例2で用いるインテグレータ16の要部斜視図である。   FIG. 14 is a perspective view of a main part of the integrator 16 used in the second embodiment.

実施例2で用いるインテグレータ16は、図13に示すように、インテグレータ16の入射面16inのx方向の長さをa’、y方向の長さをb’、出射面16outのx方向の長さをa、y方向の長さをbとする。このとき、インテグレータ16の入射面16inのx方向の長さa’とy方向の長さb’がいずれも出射側16outのそれよりも短くなっており、また次の関係を満足している。   As shown in FIG. 13, the integrator 16 used in the second embodiment has a length in the x direction of the entrance surface 16in of the integrator 16 as a ', a length in the y direction as b', and a length in the x direction of the exit surface 16out. Is a, and the length in the y direction is b. At this time, the length a 'in the x direction and the length b' in the y direction of the incident surface 16in of the integrator 16 are both shorter than those on the exit side 16out, and the following relationship is satisfied.

a’<a、b’<b・・・(3)
a’/a<b’/b・・・(2)
これにより、偏光ビームスプリッター7の偏光分離面8に入射する角度成分のうち、x方向とy方向の両方をそれぞれ最適な角度にすることができる。偏光ビームスプリッター7のx及びy方向の角度特性に応じて、上記角度を設定することにより画像コントラスト特性の改善ができる。また、条件式(2)に示すように、y方向よりもx方向のほうが入射面の開口を狭めているので、偏光ビームスプリッター7のx方向の入射角度範囲をより小さくできるので、画像のコントラスト特性を効果的に改善できる。
a ′ <a, b ′ <b (3)
a ′ / a <b ′ / b (2)
Thereby, both the x direction and the y direction of the angle components incident on the polarization separation surface 8 of the polarization beam splitter 7 can be set to optimum angles. The image contrast characteristics can be improved by setting the angle according to the angle characteristics of the polarizing beam splitter 7 in the x and y directions. Further, as shown in the conditional expression (2), since the opening of the incident surface is narrower in the x direction than in the y direction, the incident angle range in the x direction of the polarization beam splitter 7 can be further reduced, so that the contrast of the image The characteristics can be effectively improved.

本発明の照明装置の実施例3について説明する。実施例3の基本構成は、図1、図2に示す実施例1と同じであり、異なるのはインテグレータ3の構成である。   Embodiment 3 of the lighting device of the present invention will be described. The basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and the difference is the configuration of the integrator 3.

図15は本発明の実施例3で用いるインテグレータ26の入射面26inと出射面26outの説明図である。   FIG. 15 is an explanatory diagram of the entrance surface 26in and the exit surface 26out of the integrator 26 used in Embodiment 3 of the present invention.

図16は実施例3で用いるインテグレータ26の要部斜視図である。   FIG. 16 is a perspective view of a main part of the integrator 26 used in the third embodiment.

実施例3で用いているインテグレータ26は図15に示すように、インテグレータ26の入射面26inのx方向の長さをa’、y方向の長さをb’、出射面26outのx方向の長さをa、y方向の長さをbとする。このとき、インテグレータ26の入射面26inと出射面26outでx方向の長さは同一であるが、y方向の長さが異なっており、次の条件式を満足している。   As shown in FIG. 15, the integrator 26 used in the third embodiment has a length in the x direction of the incident surface 26in of the integrator 26, a length of b 'in the y direction, and a length of the outgoing surface 26out in the x direction. The length is a, and the length in the y direction is b. At this time, the entrance surface 26in and the exit surface 26out of the integrator 26 have the same length in the x direction, but the lengths in the y direction are different, and the following conditional expression is satisfied.

a’=a ‥‥‥(4)
b’>b ‥‥‥(5)
∴a’/a<b’/b ‥‥‥(2)
本実施例のインテグレータ26は、y方向の入射開口を広げているため明るさ上有利である。そのとき偏光ビームスプリッター7に入射する角度成分のうち、y方向の角度θ2のみ大きくなり、x方向には角度θ1が大きくならない。
a '= a (4)
b '> b (5)
∴a '/ a <b' / b (2)
The integrator 26 of this embodiment is advantageous in terms of brightness because the incident aperture in the y direction is widened. At this time, of the angle components incident on the polarization beam splitter 7, only the angle θ2 in the y direction increases, and the angle θ1 does not increase in the x direction.

このため、画像コントラスト特性も大きく低下することはない。   For this reason, the image contrast characteristics are not greatly deteriorated.

本実施例は画像の明るさを重視する場合に好適である。   This embodiment is suitable when importance is attached to the brightness of an image.

図17は本発明の実施例4の画像投射装置の要部概略図である。   FIG. 17 is a schematic view of the essential portions of an image projection apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.

実施例4はRed(赤色)、Green(緑色)、Blue(青色)用の3板式のパネルを投射光学系でスクリーン上に投射する画像投射装置である。   Embodiment 4 is an image projection apparatus that projects a three-plate panel for Red (Red), Green (Green), and Blue (Blue) onto a screen by a projection optical system.

実施例4の照明装置は実施例1〜3のいずれか1つの照明装置を用いている。   The illumination device of the fourth embodiment uses any one of the illumination devices of the first to third embodiments.

図17は図1のxz面内を示し、図中の各符番1〜6、Laに示す部材は図1と同じである。   17 shows the inside of the xz plane of FIG. 1, and members shown by reference numerals 1 to 6 and La in the drawing are the same as those in FIG.

図17において、40は光源手段1からの光のうちRedとBlueの光を反射させ、Greenの光を透過するダイクロイックミラーである。41、42は偏光ビームスプリッターである。45はGreenの反射型のパネル、46はRedの反射型のパネル、47はBlueの反射型のパネルである。   In FIG. 17, reference numeral 40 denotes a dichroic mirror that reflects Red and Blue light out of light from the light source means 1 and transmits Green light. Reference numerals 41 and 42 denote polarization beam splitters. 45 is a green reflective panel, 46 is a red reflective panel, and 47 is a blue reflective panel.

また、43はRed帯域で偏光分離作用を有するダイクロイックプリズムである。   Reference numeral 43 denotes a dichroic prism having a polarization separation function in the Red band.

図18はダイクロイックプリズム43の偏光分離面43aの分光特性の模式図である。偏光分離面43aはRedのP偏光を透過し、RedのS偏光を反射させ、Blueの光は偏光状態にかかわらず透過させ、Greenの光は偏光状態にかかわらず反射させる。   FIG. 18 is a schematic diagram of the spectral characteristics of the polarization separation surface 43 a of the dichroic prism 43. The polarization separation surface 43a transmits red P-polarized light, reflects red S-polarized light, transmits blue light regardless of the polarization state, and reflects green light regardless of the polarization state.

44はRedの光の偏光方向を90度回転させ、Blueは回転させない波長選択性位相板である。48はパネル45、46、47面上の画像をスクリーンSに向けて投射する投射光学系である。   Reference numeral 44 denotes a wavelength-selective phase plate that rotates the polarization direction of the red light by 90 degrees and does not rotate blue. A projection optical system 48 projects images on the panels 45, 46, and 47 toward the screen S.

光源手段3から発せられた光は、各部材3、4を透過し、偏光変換素子5によりP偏光となり、第2レンズ群6によりパネル45〜47側に導かれる。ダイクロイックミラー40によって、RedとBlueの光は反射され、Greenの光は透過する。   The light emitted from the light source means 3 passes through the members 3 and 4, becomes P-polarized light by the polarization conversion element 5, and is guided to the panels 45 to 47 by the second lens group 6. The dichroic mirror 40 reflects Red and Blue light and transmits Green light.

ダイクロイックミラー40を透過したGreenの光は、偏光ビームスプリッター41のP偏光を透過し、S偏光を反射させる偏光分離面41aを透過し、Greenのパネル45に入射し、画像変調を受けS偏光となる。画像変調されたGreenのS偏光は、偏光ビームスプリッター41の偏光分離面41aで反射されてダイクロイックプリズム43に入射し、ダイクロイックプリズム43の偏光分離面43aで反射されて投射光学系48に導かれる。   The green light transmitted through the dichroic mirror 40 transmits the p-polarized light of the polarization beam splitter 41, passes through the polarization separation surface 41a that reflects the s-polarized light, enters the green panel 45, undergoes image modulation, and is converted into s-polarized light. Become. The image-modulated Green S-polarized light is reflected by the polarization separation surface 41 a of the polarization beam splitter 41, enters the dichroic prism 43, is reflected by the polarization separation surface 43 a of the dichroic prism 43, and is guided to the projection optical system 48.

ダイクロイックミラー40で反射されたP偏光のうちRedの光は波長選択性位相板44によって偏光方向を90度回転されてS偏光となり、偏光ビームスプリッター42の偏光分離面42aで反射されてRedのパネル46に導かれる。   Of the P-polarized light reflected by the dichroic mirror 40, the red light is rotated by 90 degrees by the wavelength-selective phase plate 44 to become S-polarized light, and is reflected by the polarization separation surface 42a of the polarizing beam splitter 42 and is reflected by the red panel. 46.

Redのパネル46に入射したRedのS偏光は画像変調を受けて、P偏光となり、偏光分離面42aを通過し、ダイクロイックプリズム43に入射する。   The red S-polarized light incident on the red panel 46 undergoes image modulation, becomes P-polarized light, passes through the polarization separation surface 42 a, and enters the dichroic prism 43.

そしてRedのP偏光はダイクロイックプリズム43の偏光分離面43aを通過し、投射光学系48に導かれる。   The red P-polarized light passes through the polarization separation surface 43 a of the dichroic prism 43 and is guided to the projection optical system 48.

また、ダイクロイックミラー40で反射された光のBlueのP偏光は、波長選択性位相板44により偏光方向を変化されずに透過し、偏光ビームスプリッター42の偏光分離面42aを透過し、Blueのパネル47に入射する。パネル47に入射したBlueのP偏光は、パネル47により画像変調されてS偏光となり、偏光ビームスプリッター42の偏光分離面42aで反射され、ダイクロイックプリズム43に導かれる。   Further, the blue P-polarized light of the light reflected by the dichroic mirror 40 is transmitted by the wavelength-selective phase plate 44 without changing the polarization direction, is transmitted through the polarization separation surface 42a of the polarization beam splitter 42, and the blue panel. 47 is incident. The blue P-polarized light incident on the panel 47 is image-modulated by the panel 47 to become S-polarized light, reflected by the polarization separation surface 42 a of the polarization beam splitter 42, and guided to the dichroic prism 43.

BlueのS偏光はダイクロイックプリズム43の偏光分離面43aを偏光に関わらず透過し、投射光学系48に導かれる。   The blue S-polarized light passes through the polarization separation surface 43 a of the dichroic prism 43 regardless of the polarization, and is guided to the projection optical system 48.

投射光学系48はパネル45〜47に導く画像をスクリーンS上に投射している。   The projection optical system 48 projects an image led to the panels 45 to 47 on the screen S.

本実施例では、図17に示す色分離合成系40〜44を用いることによって、照明系の小型化を図っている。   In this embodiment, the illumination system is downsized by using the color separation / synthesis systems 40 to 44 shown in FIG.

本発明の実施例1のxz断面での構成概略図1 is a schematic diagram of a configuration in an xz section of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1のyz断面での構成概略図Schematic configuration of the first embodiment of the present invention in the yz section 本発明の実施例1のインテグレータの入射面の形状図FIG. 3 is a shape diagram of the entrance surface of the integrator according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1のインテグレータの出射面の形状図FIG. 4 is a shape diagram of the exit surface of the integrator according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1のインテグレータの斜視図The perspective view of the integrator of Example 1 of this invention 本発明の実施例1のインテグレータにおけるxz断面での光学作用図Optical Action Diagram at xz Section in Integrator of Example 1 of the Present Invention 本発明の実施例1のインテグレータにおけるyz断面での光学作用図Optical Action Diagram at yz Section in Integrator of Example 1 of the Present Invention 本発明の実施例1の別形態のインテグレータの斜視図The perspective view of the integrator of another form of Example 1 of the present invention 本発明の実施例1における他の形態の構成図The block diagram of the other form in Example 1 of this invention 図9で用いている絞りの形状図Drawing of the aperture used in FIG. 本発明の実施例1における他の形態の構成図The block diagram of the other form in Example 1 of this invention 図11で用いている絞りの形状図Drawing of the aperture used in FIG. 本発明の実施例2のインテグレータにおけるyz断面での光学作用図Optical Action Diagram at yz Section in Integrator of Embodiment 2 of the Present Invention 本発明の実施例2のインテグレータの斜視図The perspective view of the integrator of Example 2 of this invention 本発明の実施例3のインテグレータの入射面と出射面の形状図FIG. 6 is a diagram of the incident surface and the output surface of the integrator according to the third embodiment of the present invention. 本発明の実施例3のインテグレータの斜視図The perspective view of the integrator of Example 3 of this invention 本発明の実施例4の構成図Configuration diagram of Embodiment 4 of the present invention 図17に示すRed帯域のみ偏光分離作用を有するダイクロイックプリズムの特性図FIG. 17 is a characteristic diagram of a dichroic prism having a polarization separation function only in the Red band. 図1の偏光変換素子の説明図Explanatory drawing of the polarization conversion element of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

La: 光学系の光軸
Pr: 投射光学系
S: スクリーン
1: 光源手段
2: リフレクター
3: インテグレータ
4: 第1レンズ群
5: 偏光変換素子
6: 第2レンズ群
7: 偏光分離手段
8: 偏光分離面
9: パネル
10: インテグレータ
11: 絞り
12: 絞り
13: 照明系の中心軸
14: 光源
16: インテグレータ
26: インテグレータ
40: ダイクロイックミラー
41: 偏光ビームスプリッター
42: 偏光ビームスプリッター
43: Red帯域のみ偏光分離作用を有するダイクロイックミラー
44: 波長選択性位相板
45: Green用パネル
46: Red用パネル
47: Blue用パネル
48: 投射光学系
La: Optical axis Pr of the optical system: Projection optical system S: Screen 1: Light source means 2: Reflector 3: Integrator 4: First lens group 5: Polarization conversion element 6: Second lens group 7: Polarization separation means 8: Polarization Separation surface 9: Panel 10: Integrator 11: Diaphragm 12: Diaphragm 13: Central axis 14 of illumination system: Light source 16: Integrator 26: Integrator 40: Dichroic mirror 41: Polarizing beam splitter 42: Polarizing beam splitter 43: Polarizing only in the red band Dichroic mirror 44 having separation action: Wavelength selective phase plate 45: Green panel 46: Red panel 47: Blue panel 48: Projection optical system

Claims (8)

光源手段と、
該光源手段からの光を導光するインテグレータと、
該インテグレータからの光を集光する光学系と、
該光学系からの光のうち、所定の偏光方向の光を透過し、それと直交する偏光方向の光を反射させる偏光分離面を有する偏光分離手段と、を有し、
該偏光分離手段を介した光で被照射面を照明するようにした照明装置において、
該光学系の光軸と該偏光分離面の法線とで形成される面を第1平面、
該第1平面と直交し、該光軸を含む面を第2平面とするとき、
該光学系は、該インテグレータからの光を集光し、偏光状態を揃えて出射させる偏光変換素子を有しており、
該インテグレータは、該光源手段からの光を長方形状の入射面より入射させ、該入射面からの光が内面反射する互いに向き合う反射面対を2組有し、該内面反射した光を長方形状の出射面より出射させており、
該2組の反射面対は互いに垂直であり、
少なくとも一方の反射面対は2つの反射面の間隔が光の出射方向に沿って変化しており、該2組の反射面対の反射面の間隔の変化率は、該第1平面方向における変化率の方向が該第2平面方向に比べて大きいことを特徴とする照明装置。
Light source means;
An integrator for guiding light from the light source means;
An optical system for collecting the light from the integrator;
Polarization separation means having a polarization separation surface that transmits light in a predetermined polarization direction out of the light from the optical system and reflects light in a polarization direction orthogonal thereto,
In an illumination device configured to illuminate a surface to be irradiated with light via the polarization separation means,
A surface formed by the optical axis of the optical system and the normal line of the polarization separation surface is a first plane,
When a plane perpendicular to the first plane and including the optical axis is a second plane,
The optical system has a polarization conversion element that collects the light from the integrator and emits the light with the polarization state aligned,
The integrator makes light from the light source means incident from a rectangular incident surface, has two pairs of reflective surface pairs facing each other from which the light from the incident surface is internally reflected, and the light reflected from the inner surface is rectangular. It is emitted from the exit surface,
The two pairs of reflecting surfaces are perpendicular to each other;
In at least one of the reflecting surface pairs, the interval between the two reflecting surfaces changes along the light emitting direction, and the rate of change in the interval between the reflecting surfaces of the two pairs of reflecting surfaces changes in the first plane direction. A lighting device characterized in that a rate direction is larger than a direction of the second plane.
前記インテグレータの入射面の第1平面方向と、
該第2平面方向の長さを各々a'、b’、
該インテグレータの出射面の第1平面方向と第2平面方向の長さを各々a、bとするとき
a’/a<b’/b
なる条件を満足することを特徴とする請求項1の照明装置。
A first plane direction of an incident surface of the integrator;
The lengths in the second plane direction are a ′, b ′,
When the lengths of the output plane of the integrator in the first plane direction and the second plane direction are a and b, respectively, a ′ / a <b ′ / b
The lighting device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記長さa’、a、b’、bは
a’<a
b’=b
であることを特徴とする請求項2の照明装置。
The lengths a ′, a, b ′, b are a ′ <a
b '= b
The lighting device according to claim 2, wherein:
前記長さa’、a、b’、bは
a’<a
b’<b
であることを特徴とする請求項2の照明装置。
The lengths a ′, a, b ′, b are a ′ <a
b '<b
The lighting device according to claim 2, wherein:
前記長さa’、a、b’、bは
a’=a
b’>b
であることを特徴とする請求項2の照明装置。
The lengths a ′, a, b ′, b are a ′ = a
b '> b
The lighting device according to claim 2, wherein:
前記偏光変換素子の光入射側に光束の一部を制限する光制限手段が設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項の照明装置。   The illumination device according to any one of claims 1 to 5, wherein a light restricting means for restricting a part of the light flux is provided on a light incident side of the polarization conversion element. 前記光源手段と前記インテグレータとの間に光束の一部を制限する光制限手段が設けられていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項の照明装置。   6. The illumination device according to claim 1, further comprising a light limiting unit configured to limit a part of a light beam between the light source unit and the integrator. 請求項1から7のいずれか1項の照明装置と、該照明装置からの光束で照明された画像表示素子を、所定面上に投射する投射光学系とを有することを特徴とする画像投射装置。   8. An image projection apparatus comprising: the illumination device according to claim 1; and a projection optical system that projects an image display element illuminated with a light beam from the illumination device onto a predetermined surface. .
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