JP2011113002A - Lighting apparatus and projector - Google Patents

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Koichi Akiyama
光一 秋山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting apparatus which can easily manufacture a lens array while increasing lighting efficiency and to provide a projector using the lighting apparatus. <P>SOLUTION: In a luminous flux adjusting device 80, a first partial luminous flux SL1 is spatially kept in a non-inversion state, a second partial luminous flux SL2 is spatially inverted, and the first and second partial luminous fluxes SL1 and SL2 are emitted in a state where polarization states are adjusted. Thus, it is unnecessary to pass through a polarization beam splitter array, after passing through lens arrays 31 and 32 for uniforming, so that lighting efficiency can be increased. Further, the lens arrays 31 and 32 eliminate requirement of eccentricity or the like, so that ones having a simple structure can be used. Since the first and second partial luminous fluxes SL1 and SL2 are inverted to each other and taken out, a lighting luminous flux reduced in deviation, in which the illuminance unevenness of the lighting luminous flux formed by a concave mirror 22b is reduced can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光管からの光を反射する反射鏡を有する照明装置及びこれを用いたプロジェクターに関する。   The present invention relates to an illumination device having a reflecting mirror that reflects light from an arc tube and a projector using the same.

プロジェクター用の照明装置として、レンズアレイと偏光変換素子とを備えるものであって、偏光変換素子が、レンズアレイを通過した複数の部分光束をそれぞれ2種類の偏光成分に分離する偏光ビームスプリッターアレイと、偏光ビームスプリッターアレイから射出される2種類の偏光成分の偏光方向を揃える位相差板とを有するものが知られている(特許文献1参照)。   An illumination device for a projector, which includes a lens array and a polarization conversion element, and the polarization conversion element separates a plurality of partial light beams that have passed through the lens array into two types of polarization components, and In addition, there is known one having a phase difference plate that aligns the polarization directions of two types of polarization components emitted from a polarization beam splitter array (see Patent Document 1).

また、別の照明装置として、楕円面のリフレクター(反射鏡)を備えるものであって、当該リフレクターの中心軸を含む垂直断面の形状と水平断面の形状とで互いに異なる楕円形状となる回転非対称の反射面を利用することで、装置の薄型化を図るものが知られている(特許文献2参照)。   Further, as another illumination device, an ellipsoidal reflector (reflecting mirror) is provided, and the rotationally asymmetric shape is different from each other in the shape of the vertical section and the shape of the horizontal section including the central axis of the reflector. A device that uses a reflecting surface to reduce the thickness of the device is known (see Patent Document 2).

特開平11−183848号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-183848 特開2009−54340号公報JP 2009-54340 A

しかしながら、特許文献1の照明装置の場合、偏光ビームスプリッターアレイによって光源像が2倍になり、照明効率を低下させている。また、偏光ビームスプリッターアレイでのロスを少なくするために、レンズアレイを構成する各要素レンズを偏心したものとする必要があり、レンズアレイの製造が容易でなくなり照明装置が高価なものとなっている。   However, in the case of the illumination device of Patent Document 1, the light source image is doubled by the polarization beam splitter array, and the illumination efficiency is lowered. Further, in order to reduce the loss in the polarization beam splitter array, it is necessary to decenter each element lens constituting the lens array, which makes it difficult to manufacture the lens array and makes the illumination device expensive. Yes.

なお、特許文献1の照明装置のように、垂直断面と水平断面とが互いに異なる楕円形状を有する反射面を用いた場合、照明装置から射出させる照明光束のアスペクト比を自在に調整することができるが、偏光ビームスプリッターアレイによって照明効率が低下する問題や、偏心系のレンズアレイの製造が容易でない問題が解消する訳ではない。   In addition, when the reflective surface which has an elliptical shape from which a vertical cross section and a horizontal cross section mutually differ like the illuminating device of patent document 1, the aspect-ratio of the illumination light beam inject | emitted from an illuminating device can be adjusted freely. However, the problem that the illumination efficiency is lowered by the polarization beam splitter array and the problem that the manufacture of the eccentric lens array is not easy are not solved.

そこで、本発明は、照明効率を高めることができレンズアレイの製造を容易にできる照明装置及びこれを用いたプロジェクターを提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an illumination device that can increase illumination efficiency and can easily manufacture a lens array, and a projector using the illumination device.

上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、光を発生する発光管と、システム光軸を含んで互いに垂直に交わる2平面によって切り取られる形状のうち、一方の平面で切り取られる弧の形状と、他方の平面で切り取られる弧の形状とが異なる非回転対称な凹面形状を有する反射面を備え、当該反射面で発光管からの光を反射して照明光を射出するアナモフィック型の反射鏡と、発光管及びアナモフィック型の反射鏡の光路下流側に配置され、透過する光を平行化する平行化レンズと、平行化レンズの光路下流側に配置され、入射する光を偏光状態の異なる第1部分光束と第2部分光束とに分岐し、第1部分光束を空間的に非反転の状態に保ち、第2部分光束を空間的に反転させ、第1及び第2部分光束のうち少なくとも一方の偏光状態を変換して、第1及び第2部分光束を偏光状態の揃った状態で射出する光束調整装置と、を備える。   In order to solve the above-described problems, an illumination device according to the present invention includes an arc tube cut by one plane among a light-emitting tube that generates light and a shape cut by two planes perpendicular to each other including the system optical axis. An anamorphic reflection having a reflection surface having a non-rotationally symmetric concave shape that is different in shape from the shape of an arc cut off on the other plane, and that emits illumination light by reflecting light from the arc tube at the reflection surface A mirror, a collimating lens arranged parallel to the light path of the arc tube and the anamorphic reflector, and a collimating lens that collimates the transmitted light; and a light collimating lens arranged downstream of the optical path of the collimating lens. Branching into a first partial light beam and a second partial light beam, maintaining the first partial light beam in a spatially non-inverted state, spatially reversing the second partial light beam, and at least one of the first and second partial light beams One polarization It converts, and a light flux adjusting device emitting in a state where the first and second partial beams of uniform polarization state.

上記照明装置では、光束調整装置が、第1部分光束を空間的に非反転の状態に保ち、第2部分光束を空間的に反転させ、第1及び第2部分光束を偏光状態の揃った状態で射出するので、平行化レンズの光路下流側に均一化用のレンズアレイ等を設けた場合、このレンズアレイの通過後に光源像を倍増させる偏光ビームスプリッターアレイを通過させる必要がなくなり、照明効率を高めることができ、簡単な構造のレンズアレイを用いて均一化を行うことができる。また、上記照明装置では、予め偏光状態を揃える偏光変換に際して、第1部分光束と第2部分光束とを互いに反転して取り出しているので、反射鏡によって形成された照明光束に照度ムラがあってもその照度ムラを低減した偏りの少ない照明光束を得ることができる。   In the illuminating device, the light beam adjusting device maintains the first partial light beam in a spatially non-inverted state, spatially reverses the second partial light beam, and aligns the first and second partial light beams in a polarization state. Therefore, if a lens array for homogenization is provided on the downstream side of the optical path of the collimating lens, there is no need to pass through a polarizing beam splitter array that doubles the light source image after passing through this lens array, thereby improving illumination efficiency. It is possible to increase the uniformity, and uniformization can be performed using a lens array having a simple structure. Further, in the above illumination device, the first partial light beam and the second partial light beam are reversed and taken out at the time of polarization conversion in which the polarization state is aligned in advance, so that the illumination light beam formed by the reflecting mirror has uneven illuminance. In addition, it is possible to obtain an illumination light beam with less bias with reduced illuminance unevenness.

また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、光束調整装置が、入射した光を第1偏光の第1部分光束と第2偏光の第2部分光束とに分岐する偏光分岐部材と、第2部分光束を光路の折り曲げによって反転させる第1及び第2反射部材とを備える。この場合、第1及び第2反射部材によって第2部分光束の光路を折り曲げて第1部分光束と同一の方向に導くことができ、第1及び第2部分光束の連続的な継ぎ合わせが容易になる。   Further, according to a specific aspect or aspect of the present invention, the light beam adjusting device includes a polarization branching member that branches the incident light into the first partial light beam of the first polarization and the second partial light beam of the second polarization, A first reflecting member for inverting the second partial light beam by bending the optical path; In this case, the optical path of the second partial light beam can be bent and guided in the same direction as the first partial light beam by the first and second reflecting members, and the continuous joining of the first and second partial light beams can be easily performed. Become.

また、本発明の別の態様によれば、第1及び第2反射部材が、内面反射によって光路をそれぞれ折り曲げる第1及び第2プリズムであり、光束調整装置が、偏光分岐部材と第1及び第2プリズムとを接合した一体構成となっている。この場合、光束調整装置を一体のブロック状の部品として取り扱うことができ、照明装置への組込や調整が容易になる。   According to another aspect of the present invention, the first and second reflecting members are first and second prisms that respectively bend the optical path by internal reflection, and the light beam adjusting device includes the polarization branching member and the first and first prisms. It has an integrated structure in which two prisms are joined. In this case, the light flux adjusting device can be handled as an integral block-shaped component, and it is easy to incorporate and adjust the lighting device.

また、本発明の別の態様によれば、偏光分岐部材が、光束調整装置に入射する光を受ける光入射面と、第1部分光束を外部に射出する第1光射出面と、第2部分光束を取り出す第1接続面とを有し、第1反射部材が、偏光分岐部材の第1接続面に接続されて第2部分光束を通過させるとともに、第2部分光束を取り出す第2接続面を有し、第2反射部材が、第1反射部材の第2接続面に接続されて第2部分光束を通過させるとともに、第2部分光束を外部に射出する第2光射出面を有する。この場合、光束調整装置に入射した光のうち偏光分岐部材で分岐された第1偏光の第1部分光束は、偏光分岐部材に設けた第1光射出面から射出され、第2偏光の第2部分光束は、偏光分岐部材から第1反射部材を経て第2反射部材に導かれ、第2反射部材に設けた第2光射出面から射出される。   According to another aspect of the present invention, the polarization branching member includes a light incident surface that receives light incident on the light flux adjusting device, a first light exit surface that emits the first partial light flux to the outside, and a second portion. A first connection surface for extracting the light beam, and the first reflecting member is connected to the first connection surface of the polarization branching member to allow the second partial light beam to pass therethrough and the second connection surface for extracting the second partial light beam. And the second reflecting member is connected to the second connection surface of the first reflecting member to allow the second partial light beam to pass therethrough and has a second light emitting surface for emitting the second partial light beam to the outside. In this case, the first partial light beam of the first polarization branched by the polarization branching member out of the light incident on the light beam adjusting device is emitted from the first light exit surface provided on the polarization branching member, and the second light of the second polarization. The partial light flux is guided from the polarization branching member to the second reflecting member through the first reflecting member, and is emitted from the second light exit surface provided on the second reflecting member.

また、本発明の別の態様によれば、第1反射部材が、2つの反射面を有し、偏光分岐部材を経た第2部分光束を、光束調整装置の光路下流側に延びるシステム光軸を含む基準平面に対して垂直な面内で進行方向に対して垂直な方向に2度折り曲げることにより、第2部分光束を基準平面に対して垂直な方向に関して反転させ、第2反射部材が、1つの反射面を有し、第1反射部材を経た第2部分光束を基準平面に平行な平面内において進行方向に対して垂直な方向に1度折り曲げる。この場合、第2部分光束が基準平面に平行であってシステム光軸に垂直な方向に分岐されることを前提として、第2部分光束を、第1反射部材によって基準平面に対して垂直な方向に上下反転させ、第2反射部材によって第1部分光束と同一の方向に射出させることができる。   According to another aspect of the present invention, the first reflecting member has two reflecting surfaces, and the second partial light beam that has passed through the polarization branching member has a system optical axis that extends to the downstream side of the light path of the light beam adjusting device. The second partial light beam is inverted with respect to the direction perpendicular to the reference plane by bending twice in a direction perpendicular to the traveling direction in a plane perpendicular to the reference plane including the second reflecting member. The second partial light beam having two reflecting surfaces and bent through the first reflecting member is bent once in a direction perpendicular to the traveling direction in a plane parallel to the reference plane. In this case, on the assumption that the second partial light beam is branched in a direction parallel to the reference plane and perpendicular to the system optical axis, the second partial light beam is directed in a direction perpendicular to the reference plane by the first reflecting member. And can be emitted in the same direction as the first partial light beam by the second reflecting member.

また、本発明の別の態様によれば、光束調整装置が、第1光射出面上及び第2光射出面上のいずれか一方に1/2波長板を有する。この場合、第1及び第2光射出面からそれぞれ射出される第1及び第2部分光束の偏光状態を簡易に一致させることができる。   According to another aspect of the present invention, the light flux adjusting device has a half-wave plate on one of the first light exit surface and the second light exit surface. In this case, the polarization states of the first and second partial light beams emitted from the first and second light exit surfaces can be easily matched.

また、本発明の別の態様によれば、一方の平面が、光束調整装置の光路下流側に延びるシステム光軸を含む基準平面に対して平行に延び、アナモフィック型の反射鏡の反射面において、一方の平面で切り取られる形状が発光管の電極間中心を焦点とする放物状の弧を描くとともに、他方の平面で切り取られる形状が放物状の弧の焦点を第1焦点とする楕円状の弧を描く。この場合、上記一方の平面については、放物状の弧を描く形状によって光束を予め平行化させることができる。つまり、上記一方の平面に関しては、光束の平行化に用いる後段の光学部品を比較的安価なもので構成することが可能となる。また、上記他方の平面については、楕円状の弧を描く形状を有するので、システム光軸に垂直な方向の寸法を比較的短くして、照明装置の薄型化を図ることができる。   According to another aspect of the present invention, one of the planes extends in parallel to a reference plane including a system optical axis extending downstream of the optical path of the light beam adjusting device, and on the reflection surface of the anamorphic reflector, The shape cut out in one plane draws a parabolic arc whose focal point is the center between the electrodes of the arc tube, and the shape cut out in the other plane is an elliptical shape whose focal point is the parabolic arc. Draw an arc. In this case, about one said plane, a light beam can be collimated previously by the shape which draws a parabolic arc. That is, with respect to the one plane, it is possible to configure the latter optical component used for collimating the light beam with a relatively inexpensive one. In addition, since the other plane has a shape that draws an elliptical arc, the dimension in the direction perpendicular to the system optical axis can be made relatively short to reduce the thickness of the lighting device.

また、本発明の別の態様によれば、光束調整装置の光入射面のアスペクト比が、2:1以上である。この場合、光束調整装置から射出される光は、正方形の光束断面又は一方の平面の方向に長い光束断面を有するものとなる。   According to another aspect of the present invention, the aspect ratio of the light incident surface of the light flux adjusting device is 2: 1 or more. In this case, the light emitted from the light beam adjusting device has a square light beam cross section or a long light beam cross section in the direction of one plane.

また、本発明の別の態様によれば、発光管が、発光管の電極間中心からアナモフィック型の反射鏡とは反対側に射出された光を逆方向に反射する補助反射鏡を有する。この場合、光路下流側に直接射出された光束を有効に回収することができ、光の利用効率を高めることができる。   According to another aspect of the present invention, the arc tube has an auxiliary reflector that reflects light emitted from the center between the electrodes of the arc tube to the opposite side of the anamorphic reflector in the reverse direction. In this case, it is possible to effectively recover the light beam directly emitted to the downstream side of the optical path, and it is possible to improve the light utilization efficiency.

また、本発明の別の態様によれば、平行化レンズが、光束調整装置の光入射面に接合されている。この場合、平行化レンズの組み付けが容易になる。   According to another aspect of the present invention, the collimating lens is bonded to the light incident surface of the light flux adjusting device. In this case, the collimating lens can be easily assembled.

また、本発明の別の態様によれば、平行化レンズが、シリンドリカル非球面を有するシリンドリカルレンズである。この場合、比較的簡易な形状の平行化レンズによって通過光束を平行化することができる。   According to another aspect of the present invention, the collimating lens is a cylindrical lens having a cylindrical aspherical surface. In this case, the passing light beam can be collimated by a collimating lens having a relatively simple shape.

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、上記のいずれかの照明装置と、照明装置から射出された光束によって照明される光変調装置と、光変調装置から射出された光束を投射する投射光学系と、を備える。この場合、上記いずれかの照明装置を用いることで、照明光の質を保ちつつプロジェクター全体として簡易な薄型化を図ることができる。   In order to solve the above-described problem, a projector according to the present invention projects any one of the above-described illumination devices, a light modulation device illuminated by a light beam emitted from the illumination device, and a light beam emitted from the light modulation device. A projection optical system. In this case, by using any one of the illumination devices described above, the projector as a whole can be thinned easily while maintaining the quality of illumination light.

第1実施形態に係る照明装置を組み込んだプロジェクターを概念的に示す平面図である。It is a top view which shows notionally the projector incorporating the illuminating device which concerns on 1st Embodiment. (A)〜(C)は、第1実施形態に係る照明装置による光束の分岐について説明するための水平断面図、垂直断面図及び光束調整装置の図である。(A)-(C) are the horizontal sectional view for demonstrating the branching of the light beam by the illuminating device which concerns on 1st Embodiment, a vertical sectional view, and the figure of a light beam adjusting device. (A)、(B)は、照明装置の水平断面及び垂直断面における光束の様子を示す図である。(A), (B) is a figure which shows the mode of the light beam in the horizontal cross section and vertical cross section of an illuminating device. 照明装置の反射鏡を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the reflective mirror of an illuminating device. 光源で形成される光束断面の図である。It is a figure of the light beam cross section formed with a light source. 照明装置の光束調整装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light beam adjustment apparatus of an illuminating device. (A)〜(D)は、光束の上下の反転について説明するための模式図である。(A)-(D) are the schematic diagrams for demonstrating inversion of the light beam up and down. (A)、(B)は、光束の左右の反転について説明するための模式図である。(A), (B) is a schematic diagram for demonstrating inversion of the right and left of a light beam. 照明装置の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of an illuminating device. 照明装置の別の変形例を示す図である。It is a figure which shows another modification of an illuminating device. 第2実施形態に係る照明装置を概念的に示す平面図である。It is a top view which shows notionally the illuminating device which concerns on 2nd Embodiment. 第2実施形態に係る照明装置の変形例を概念的に示す平面図である。It is a top view which shows notionally the modification of the illuminating device which concerns on 2nd Embodiment.

〔第1実施形態〕
以下、図1等を参照して、本発明の第1実施形態に係る照明装置及びこれを用いたプロジェクターについて説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, with reference to FIG. 1 etc., the illuminating device which concerns on 1st Embodiment of this invention, and a projector using the same are demonstrated.

図1に示すように、本実施形態に係る照明装置10を組み込んだプロジェクター100は、照明装置10のほかに、色分離導光部40、光変調部50、色合成部60及び投射光学系70を備える。   As shown in FIG. 1, a projector 100 incorporating the illumination device 10 according to the present embodiment includes, in addition to the illumination device 10, a color separation light guide unit 40, a light modulation unit 50, a color synthesis unit 60, and a projection optical system 70. Is provided.

まず、照明装置10は、光源ランプユニット20、光束調整装置80及び均一化光学系30を含む照明光学系である。   First, the illuminating device 10 is an illuminating optical system including the light source lamp unit 20, the light beam adjusting device 80, and the uniformizing optical system 30.

光源ランプユニット20は、光源として、ランプ部21aと、凹のシリンドリカルレンズである平行化レンズ21bとを備える。ランプ部21aは、発光管22aと、凹面鏡22bと、副鏡23aとを備える。また、図2(A)等に示すように、光源ランプユニット20のうち、発光管22aは、中央部が球状に膨出した透光性の石英ガラス製の管球部PBと、管球部PBの両端側に延びる第1及び第2封止部24a,24bとを有し、封止部24a,24bによって密閉された管球部PBの内部には、水銀、希ガス及び少量のハロゲンが封入されている。この管球部PB内に配置された一対の電極(不図示)の電極間中心が発光点EPとなって放射状に光を発生させている。なお、発光管22aとしては、種々の発光管を採用でき、例えば、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を採用できる。   The light source lamp unit 20 includes a lamp unit 21a and a collimating lens 21b which is a concave cylindrical lens as a light source. The lamp unit 21a includes an arc tube 22a, a concave mirror 22b, and a sub mirror 23a. Further, as shown in FIG. 2A and the like, in the light source lamp unit 20, the arc tube 22a includes a translucent quartz glass tube portion PB having a central portion bulged in a spherical shape, and a tube portion. There are first and second sealing portions 24a and 24b extending on both ends of the PB, and inside the tube portion PB sealed by the sealing portions 24a and 24b, mercury, rare gas and a small amount of halogen are contained. It is enclosed. The center between the electrodes of a pair of electrodes (not shown) arranged in the tube portion PB serves as a light emission point EP to generate light radially. Various arc tubes can be adopted as the arc tube 22a, for example, an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or the like.

凹面鏡22bは、発光管22aから射出された光束を反射して前方に射出させるアナモフィック型の反射鏡である。凹面鏡22bの反射面RFは、システム光軸SAのうち光源ランプユニット20における光軸部分であるランプ光軸XAを含んで互いに垂直に交わる2平面のうち、図2(A)に示す一方の平面即ち第1の平面(ランプ光軸XAを含むXZ面に平行な面)について切り取った水平断面HSと、図2(B)に示す他方の平面即ち第2の平面(ランプ光軸XAを含むYZ面に平行な面)について切り取った垂直断面PSとで、互いに異なる曲線形状を有している。より具体的には、まず、水平断面HSでの凹面鏡22bの反射面RFaの形状は、発光点EPを焦点とする放物形状になっている。これに対して、垂直断面PSでの凹面鏡22bの反射面RFbの形状は、ランプ光軸XA上の発光点EPを第1焦点とする楕円形状となっている。つまり、反射面RFは、一方の平面で切り取られる弧の形状と、他方の平面で切り取られる弧の形状とが異なる非回転対称な凹面形状となっている。これにより、図3(A)に示すように、ランプ光軸XAを含むXZ面において、発光点EPから反射面RFaに向かって射出された光束は、反射面RFaで反射された後、平行化された状態で射出される。なお、反射面RFaに対応するXZ面は、後述する基準平面に平行となっている。一方、図3(B)に示すように、ランプ光軸XAを含むYZ面において、発光点EPから反射面RFbに向かって射出された光束は、反射面RFbで反射された後、ランプ光軸XA上の第2焦点F2に収束するように射出される。さらに、凹面鏡22bの水平断面HSや垂直断面PS以外の中間的な箇所においても、発光点EPから射出された光束は、反射面RFの対応箇所で反射され、ランプ光軸XAを含むXZ面に射影した場合、ランプ光軸XAに平行な光束とされ、かつ、ランプ光軸XAを含むYZ面に射影した場合、ランプ光軸XA上の第2焦点F2に収束する光束とされた状態で射出される。つまり、凹面鏡22bの反射面RFの凹面形状は、放物型の反射面RFaから楕円型の反射面RFbにかけて連続的に移り変わっている。すなわち、反射面RFは、段差なく連続的に変化する曲面であり、全体として非回転対称形状を有している。   The concave mirror 22b is an anamorphic reflecting mirror that reflects the light beam emitted from the arc tube 22a and emits it forward. The reflecting surface RF of the concave mirror 22b is one of the two planes shown in FIG. 2A that are perpendicular to each other and include the lamp optical axis XA that is the optical axis portion of the light source lamp unit 20 in the system optical axis SA. That is, the horizontal section HS cut out about the first plane (plane parallel to the XZ plane including the lamp optical axis XA) and the other plane shown in FIG. 2B, that is, the second plane (YZ including the lamp optical axis XA). And a vertical cross section PS cut with respect to a plane parallel to the plane), the curves have different curved shapes. More specifically, first, the shape of the reflecting surface RFa of the concave mirror 22b in the horizontal section HS is a parabolic shape with the light emitting point EP as a focal point. On the other hand, the shape of the reflection surface RFb of the concave mirror 22b in the vertical section PS is an elliptical shape having the light emission point EP on the lamp optical axis XA as the first focal point. That is, the reflecting surface RF is a non-rotationally symmetric concave shape in which the shape of the arc cut out on one plane is different from the shape of the arc cut off on the other plane. As a result, as shown in FIG. 3A, in the XZ plane including the lamp optical axis XA, the light beam emitted from the light emitting point EP toward the reflecting surface RFa is reflected by the reflecting surface RFa and then collimated. It is injected in the state made. Note that the XZ plane corresponding to the reflective surface RFa is parallel to a later-described reference plane. On the other hand, as shown in FIG. 3B, on the YZ plane including the lamp optical axis XA, the light beam emitted from the light emitting point EP toward the reflecting surface RFb is reflected by the reflecting surface RFb and then the lamp optical axis. The light is emitted so as to converge to the second focal point F2 on XA. Further, the light beam emitted from the light emitting point EP is also reflected at the corresponding portion of the reflecting surface RF at an intermediate portion other than the horizontal section HS and the vertical section PS of the concave mirror 22b, and is reflected on the XZ plane including the lamp optical axis XA. When projected, the light beam is parallel to the lamp optical axis XA, and when projected onto the YZ plane including the lamp optical axis XA, the light beam exits in a state of being converged to the second focal point F2 on the lamp optical axis XA. Is done. That is, the concave shape of the reflection surface RF of the concave mirror 22b is continuously changed from the parabolic reflection surface RFa to the elliptical reflection surface RFb. That is, the reflection surface RF is a curved surface that changes continuously without a step, and has a non-rotationally symmetric shape as a whole.

以下、凹面鏡22bについてさらに詳細に説明する。図4に示すように、凹面鏡22bの反射面RFは、反射面RFa,RFb以外の反射面RFcにおいて、水平断面HSから垂直断面PSに向かって、放物状から楕円状に徐々に段差を有することなく変化しており、全体として滑らかな連続曲面形状を有している。ここで、各断面HS,PSにおける反射面RFa,RFbの形状は、例えば、反射面RFaにおいて放物線の焦点距離f=12、反射面RFbにおいて楕円の第1焦点距離f1=12、第2焦点距離f2=60となるように設定されている。さらに、反射面RFa,RFb以外の反射面RFcの具体的な曲面形状は、以下のアナモフィック非球面のサグ量の式

Figure 2011113002
,k:コーニック定数、c,c:半径の逆数、
2n:対称係数、B2n:非対称係数
に基づいて、上記焦点距離を実現するように各係数等を選定することで決定される。ここで、各コーニック定数k,kは、−1<k<0の範囲内にあり、k=−1(固定)である。また、c,cに対応する半径は、第1焦点が一致するように調整する必要がある。上記アナモフィック非球面のシミュレーションに際して、反射面RFcの曲面形状に関する各係数は、XZ面に垂直なY方向から見た場合には反射光が平行光となり、YZ面に垂直なX方向から見た場合には反射光が収束光となるように定められている。なお、反射面RFcの曲面形状は、反射面RFa,RFbの焦点距離等の条件を前提としており、反射面RFcは、反射面RFa,RFbと滑らかにつながる。以上のようにして、反射面RFa,RFb及び反射面RFcを設定することにより、図2(A)等に示す発光点EPから射出された光束は、反射面RFa,RFb上で反射されるものに限らず反射面RFcまで含めた反射面RF上全体において、Y方向から見ると平行光となり、X方向から見ると第2焦点F2に向かう収束光となるようにランプ部21aから射出される。凹面鏡22bの具体的な作製方法については、上記のようなシミュレーション結果を基にして反転した形状の金型を作製する。この金型を利用して加熱したガラス材料等をプレス加工し、反射膜を形成することにより、上記のような特殊な形状の反射面RFを有する凹面鏡22bが作製される。なお、±X方向と±Y方向とこれらの中間方向とを含む反射面RFa,RFb,RFcの形状は、全体として円形の輪郭を有する滑らかな連続曲面であるため、後述する液晶パネル51a,51b,51c(図1参照)に入射する光は、入射角度の方位依存性を抑えた一様性の高いものであり、プロジェクター100による画像投影に適したものとなっている。 Hereinafter, the concave mirror 22b will be described in more detail. As shown in FIG. 4, the reflecting surface RF of the concave mirror 22b has a step gradually from a parabolic shape to an elliptical shape from the horizontal section HS to the vertical section PS on the reflecting surface RFc other than the reflecting surfaces RFa and RFb. It has changed without having a smooth continuous curved surface as a whole. Here, the shapes of the reflection surfaces RFa and RFb in the cross sections HS and PS are, for example, a parabolic focal length f = 12 on the reflection surface RFa, an elliptical first focal length f1 = 12, and a second focal length on the reflection surface RFb. It is set so that f2 = 60. Further, the specific curved surface shape of the reflecting surface RFc other than the reflecting surfaces RFa and RFb is the following sag amount expression of the anamorphic aspheric surface.
Figure 2011113002
k x , k y : conic constant, c x , c y : reciprocal of radius,
A 2n is determined by selecting each coefficient or the like so as to realize the focal length based on a symmetric coefficient and B 2n : an asymmetric coefficient. Here, each of the conic constants k x and k y is in the range of −1 <k x <0, and k y = −1 (fixed). Further, a radius corresponding to the c x, c y must be adjusted such that the first focal point is coincident. In the simulation of the anamorphic aspherical surface, each coefficient relating to the curved surface shape of the reflective surface RFc is obtained when the reflected light becomes parallel light when viewed from the Y direction perpendicular to the XZ plane and when viewed from the X direction perpendicular to the YZ plane. Is defined so that the reflected light becomes convergent light. The curved surface shape of the reflection surface RFc is based on conditions such as the focal length of the reflection surfaces RFa and RFb, and the reflection surface RFc is smoothly connected to the reflection surfaces RFa and RFb. By setting the reflection surfaces RFa and RFb and the reflection surface RFc as described above, the light beam emitted from the light emission point EP shown in FIG. 2A and the like is reflected on the reflection surfaces RFa and RFb. In addition, the entire reflecting surface RF including the reflecting surface RFc is emitted from the lamp unit 21a so as to be parallel light when viewed from the Y direction and convergent light toward the second focal point F2 when viewed from the X direction. As for a specific method of manufacturing the concave mirror 22b, a mold having an inverted shape is manufactured based on the simulation result as described above. A concave mirror 22b having the reflection surface RF having a special shape as described above is manufactured by pressing a heated glass material or the like using this mold to form a reflection film. Note that the reflection surfaces RFa, RFb, and RFc including the ± X direction, the ± Y direction, and their intermediate directions are smooth continuous curved surfaces having a circular outline as a whole, and thus liquid crystal panels 51a and 51b described later. , 51c (see FIG. 1) is highly uniform with the azimuth dependency of the incident angle suppressed, and is suitable for image projection by the projector 100.

図2(A)等に示すように、副鏡23aは、凹面鏡22bと対向するように凹面鏡22bの反対側にある第2封止部24bに挿通・固着されており、発光管22aの管球部PBのうち凹面鏡22bの反対側の略半分を覆っている。副鏡23aは、球面の反射面RRを有しており、発光管22aから放射された光のうち直接前方の平行化レンズ21bに向かう光即ち凹面鏡22bに向かわない光を、一旦発光管22a内に戻して発光点EP又はその周辺を通過させ、凹面鏡22bの反射面RFに入射させる。つまり、副鏡23aは、発光管22aから凹面鏡22bとは反対側に射出された光を逆進するように反射して光の利用効率を高める補助反射鏡として機能する。   As shown in FIG. 2A and the like, the secondary mirror 23a is inserted and fixed to the second sealing portion 24b on the opposite side of the concave mirror 22b so as to face the concave mirror 22b. The part PB covers substantially half of the opposite side of the concave mirror 22b. The secondary mirror 23a has a spherical reflecting surface RR, and the light directly emitted from the arc tube 22a toward the collimating lens 21b directly ahead, that is, the light not directed to the concave mirror 22b is temporarily stored in the arc tube 22a. Then, the light-emitting point EP or its periphery is allowed to pass through and is incident on the reflecting surface RF of the concave mirror 22b. That is, the sub mirror 23a functions as an auxiliary reflecting mirror that reflects the light emitted from the arc tube 22a to the side opposite to the concave mirror 22b so as to reversely travel, thereby increasing the light use efficiency.

平行化レンズ21bは、ランプ部21aの光路下流側の被照明領域に配置されており、ランプ部21aからの光束をランプ光軸XA即ち照明光軸に略平行な光束にする役割を有するレンズである。このため、平行化レンズ21bの焦点は、反射面RFの第2焦点F2に一致している。平行化レンズ21bの光入射面ISは、シリンドリカル非球面となっており、図2(A)に示すように、水平方向即ちX方向について直線状であり、図2(B)に示すように、垂直方向即ちY方向について反射面RFbの形状に対応する双曲線状である。つまり、光入射面ISの母線は、ランプ光軸XAに垂直なXY面に平行で、かつ、第1の平面即ちランプ光軸XAを含むXZ面に平行な方向(つまりX方向)に延びている。なお、平行化レンズ21bの光射出面ESは、ランプ光軸XAに垂直なXY面に平行に延びる平面である。平行化レンズ21bは、以上のような面形状を有することにより、図3(A)及び3(B)に示すように、ランプ部21aから射出された全光束をランプ光軸XAの方向に沿って略平行化した状態で射出する。   The collimating lens 21b is a lens that is disposed in the illuminated region on the downstream side of the optical path of the lamp unit 21a, and has a role of converting the light beam from the lamp unit 21a into a light beam substantially parallel to the lamp optical axis XA, that is, the illumination optical axis. is there. For this reason, the focal point of the collimating lens 21b coincides with the second focal point F2 of the reflecting surface RF. The light incident surface IS of the collimating lens 21b is a cylindrical aspherical surface, and is linear in the horizontal direction, that is, the X direction, as shown in FIG. 2A, and as shown in FIG. It is a hyperbolic shape corresponding to the shape of the reflecting surface RFb in the vertical direction, that is, the Y direction. That is, the generatrix of the light incident surface IS extends in a direction parallel to the XY plane perpendicular to the lamp optical axis XA and parallel to the first plane, that is, the XZ plane including the lamp optical axis XA (that is, the X direction). Yes. The light exit surface ES of the collimating lens 21b is a plane extending in parallel with the XY plane perpendicular to the lamp optical axis XA. Since the collimating lens 21b has the above-described surface shape, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), the total luminous flux emitted from the lamp unit 21a is aligned along the direction of the lamp optical axis XA. And inject in a substantially parallel state.

なお、上記のような光源ランプユニット20を用いることで、図5に示すように、光束断面FFの形状を極端に扁平なものとすることができる。本実施形態の場合、アスペクト比を2:1以上としている。アスペクト比が2:1以上の横長である場合、光束断面FFを上下に二つ重ねても正方形又は後述する基準平面に平行なX方向に横長の長方形とすることができる。   In addition, by using the light source lamp unit 20 as described above, the shape of the light beam section FF can be made extremely flat as shown in FIG. In the present embodiment, the aspect ratio is 2: 1 or more. When the aspect ratio is a horizontal length of 2: 1 or more, even if two light beam cross-sections FF are stacked one above the other, a square or a horizontally long rectangle in the X direction parallel to a reference plane described later can be obtained.

図1等に示す光束調整装置80は、平行化レンズ21の光路下流側に配置され、偏光分岐部材81と、第1反射プリズム82と、第2反射プリズム83と、1/2位相差板84とを備えており、これらを接合した一体構成となっている。   A light beam adjusting device 80 shown in FIG. 1 and the like is disposed on the downstream side of the optical path of the collimating lens 21, and includes a polarization branching member 81, a first reflecting prism 82, a second reflecting prism 83, and a half phase plate 84. And has an integrated configuration in which these are joined.

ここで、図6に示すように、光束調整装置80は、光束調整装置80の光路下流側に延びるシステム光軸SAを含むXZ面である基準平面に対して垂直な方向(Y方向)に、外形が互いに一致する偏光分岐部材81と第2反射プリズム83とを重ねて貼り付けた2階構造を有している。また、第1反射プリズム82は、偏光分岐部材81及び第2反射プリズム83の双方の+X側の側面SF1,SF2に貼り付けられている。つまり、第1反射プリズム82の側面であってYZ面に平行に延びる側面82aのうち半分H1は、第1接続面である偏光分岐部材81の側面SF1に接合され、第1反射プリズム82の側面82aのうち残りの半分H2は、第2接続面として第2反射プリズム83の側面SF2に接合されている。   Here, as shown in FIG. 6, the light flux adjusting device 80 is in a direction (Y direction) perpendicular to a reference plane that is an XZ plane including the system optical axis SA extending downstream of the light path of the light flux adjusting device 80. It has a two-story structure in which the polarization branching member 81 and the second reflecting prism 83 whose outer shapes coincide with each other are pasted together. The first reflecting prism 82 is affixed to the side surfaces SF1 and SF2 on the + X side of both the polarization branching member 81 and the second reflecting prism 83. That is, half H1 of the side surface 82a that is the side surface of the first reflecting prism 82 and extends parallel to the YZ plane is joined to the side surface SF1 of the polarization branching member 81 that is the first connection surface, and the side surface of the first reflecting prism 82 The remaining half H2 of 82a is joined to the side surface SF2 of the second reflecting prism 83 as a second connection surface.

偏光分岐部材81は、底面が直角二等辺三角形である合同な三角柱プリズム81a,81bを斜辺の面で貼り合わせて構成された四角柱形状を有するプリズムであり、三角柱プリズム81a,81bの貼合せ面に+X及び+Zの中間方向であってY方向に延びる偏光分離膜81cが形成されている。図2(A)に示すように、偏光分岐部材81の光入射面81dは、平行化レンズ21の光路下流側の被照明領域に配置されており、XY面に平行に延びている。この光入射面81dには、平行化レンズ21を経た光束SLが入射する。偏光分離膜81cは、入射した光束SLを偏光状態によって第1部分光束SL1と第2部分光束SL2とに分岐する。つまり、図2(A)に示すように、偏光分離膜81cは、入射した照明光である光束SLの偏光成分のうちX方向に偏光面を有するP偏光(第1偏光)を第1部分光束SL1として通過させ、Y方向に偏光面を有するS偏光(第2偏光)を第2部分光束SL2として反射する。   The polarization splitting member 81 is a prism having a quadrangular prism shape formed by bonding congruent triangular prisms 81a and 81b whose bottom surfaces are right-angled isosceles triangles on the surface of the hypotenuse, and a bonding surface of the triangular prisms 81a and 81b. In addition, a polarization separation film 81c extending in the Y direction between + X and + Z is formed. As shown in FIG. 2A, the light incident surface 81d of the polarization branching member 81 is disposed in the illuminated region on the downstream side of the optical path of the collimating lens 21, and extends parallel to the XY plane. The light beam SL having passed through the collimating lens 21 is incident on the light incident surface 81d. The polarization separation film 81c branches the incident light beam SL into a first partial light beam SL1 and a second partial light beam SL2 depending on the polarization state. That is, as shown in FIG. 2A, the polarization separation film 81c converts P-polarized light (first polarized light) having a polarization plane in the X direction out of the polarized light component of the light flux SL that is incident illumination light into the first partial light beam. It passes as SL1, and reflects S-polarized light (second polarized light) having a polarization plane in the Y direction as second partial light beam SL2.

図2(A)〜2(C)に示すように、偏光分離膜81cを通過した第1部分光束SL1は、光入射面81dに対向する第1光射出面81eに向かって進む。第1光射出面81eは、光入射面81dと同様にXY面に平行に延びている。第1光射出面81e上には、1/2位相差板84が貼り付けられており、第1部分光束SL1は、1/2位相差板84によりP偏光からS偏光に変換され、光束調整装置80の第1光射出面81eからシステム光軸SAに平行な方向即ち+Z方向に射出される。   As shown in FIGS. 2A to 2C, the first partial light beam SL1 that has passed through the polarization separation film 81c travels toward the first light exit surface 81e that faces the light incident surface 81d. The first light exit surface 81e extends in parallel to the XY plane in the same manner as the light incident surface 81d. A 1/2 phase difference plate 84 is attached on the first light exit surface 81e, and the first partial light beam SL1 is converted from P-polarized light to S-polarized light by the 1/2 phase difference plate 84 to adjust the light flux. The light is emitted from the first light exit surface 81e of the apparatus 80 in a direction parallel to the system optical axis SA, that is, in the + Z direction.

一方、図2(A)に示すように、偏光分離膜81cで反射された第2部分光束SL2は、偏光分岐部材81の+X側の側面SF1から射出され、偏光分岐部材81に貼り合わされている第1反射プリズム82に入射する。   On the other hand, as shown in FIG. 2A, the second partial light beam SL <b> 2 reflected by the polarization separation film 81 c is emitted from the side surface SF <b> 1 on the + X side of the polarization branching member 81 and bonded to the polarization branching member 81. The light enters the first reflecting prism 82.

図6等に示すように、第1反射部材である第1反射プリズム82は、システム光軸SAに平行な方向即ち+Z方向に延びる底面二等辺三角形の三角柱プリズムであり、第2部分光束SL2の光路を折り曲げる。第1反射プリズム82の+Z方向に延びる側面のうち、YZ面に平行に延びる第1側面82aは、偏光分岐部材81及び第2反射プリズム83の両側面SF1,SF2に合わせた形状を有している。また、第1反射プリズム82の残りの側面であり、±X及び−Yの中間方向であってZ方向に延びる第2側面及び第3側面82b,82cは、例えば反射膜RM1,RM2でコートされており、第2部分光束SL2の光路を内面反射により折り曲げ、第2部分光束SL2を基準平面に垂直なY方向である上下方向に関して反転させるとともに第2反射プリズム83に向けて射出する。   As shown in FIG. 6 and the like, the first reflecting prism 82 as the first reflecting member is a triangular prism having a bottom isosceles triangle extending in a direction parallel to the system optical axis SA, that is, in the + Z direction. Bend the light path. Of the side surfaces extending in the + Z direction of the first reflecting prism 82, the first side surface 82a extending in parallel with the YZ plane has a shape that matches the polarization branching member 81 and both side surfaces SF1 and SF2 of the second reflecting prism 83. Yes. Further, the second side surface and the third side surfaces 82b and 82c, which are the remaining side surfaces of the first reflecting prism 82 and extend in the Z direction in the intermediate direction of ± X and −Y, are coated with, for example, reflecting films RM1 and RM2. The optical path of the second partial light beam SL2 is bent by internal reflection, and the second partial light beam SL2 is inverted with respect to the vertical direction, which is the Y direction perpendicular to the reference plane, and emitted toward the second reflecting prism 83.

図2(B)及び2(C)に示すように、第1反射プリズム82の第1側面82aの上側半分H1から入射した第2部分光束SL2は、第1反射プリズム82の側面82b,82cにより、光路を折り曲げられて、第1側面82aの下側半分H2から第2反射プリズム83に向けて射出される。つまり、第1反射プリズム82は、+X方向に進む第2部分光束SL2の光路を、側面83bにおいて−Y方向に折り曲げ、さらに側面83bにおいて−X方向に折り曲げている。この結果、詳しくは後述するが、第2部分光束SL2は上下について反転した状態で第1反射プリズム82から射出される。   2B and 2C, the second partial light beam SL2 incident from the upper half H1 of the first side surface 82a of the first reflecting prism 82 is transmitted by the side surfaces 82b and 82c of the first reflecting prism 82. The optical path is bent and emitted from the lower half H2 of the first side face 82a toward the second reflecting prism 83. That is, the first reflecting prism 82 bends the optical path of the second partial light beam SL2 traveling in the + X direction in the −Y direction on the side surface 83b and further bends in the −X direction on the side surface 83b. As a result, as will be described in detail later, the second partial light beam SL2 is emitted from the first reflecting prism 82 in an inverted state.

図6等に示すように、第2反射部材である第2反射プリズム83は、偏光分岐部材81と同様に、底面が直角二等辺三角形である合同な三角柱プリズム83a,83bを貼り合わせて構成された四角柱形状を有するプリズムであり、三角柱プリズム83a,83bの貼合せ面に−X及び+Zの中間方向であってY方向に延びる反射膜83cが形成されている。ここで、三角柱プリズム83aの3つの側面のうちの1つが第1反射プリズム82に接合する側面SF2である。また、三角柱プリズム83aの残りの2つの側面のうち斜辺の面が反射膜83cによる反射部分となっており、残る1つが第2光射出面83dとなっている。   As shown in FIG. 6 and the like, the second reflecting prism 83, which is the second reflecting member, is configured by bonding congruent triangular prisms 83a and 83b whose bottom surfaces are right-angled isosceles triangles, similarly to the polarization branching member 81. In addition, a reflecting film 83c extending in the Y direction, which is an intermediate direction between −X and + Z, is formed on the bonding surface of the triangular prisms 83a and 83b. Here, one of the three side surfaces of the triangular prism 83a is the side surface SF2 joined to the first reflecting prism 82. Of the remaining two side surfaces of the triangular prism 83a, the hypotenuse surface is a reflection portion by the reflection film 83c, and the remaining one is the second light exit surface 83d.

第2反射プリズム83の側面SF2から入射した第2部分光束SL2は、反射膜83cにより光路を折り曲げられて、XY面に平行に延びる第2光射出面83dに向かって進み、光束調整装置80からシステム光軸SAに平行な方向即ち+Z方向に射出される。偏光分岐部材81の第1及び第2反射プリズム82,83での反射により、第2部分光束SL2は左右について反転した状態で第2反射プリズム83から射出される。   The second partial light beam SL2 incident from the side surface SF2 of the second reflecting prism 83 has its optical path bent by the reflective film 83c, proceeds toward the second light exit surface 83d extending parallel to the XY plane, and from the light beam adjusting device 80. The light is emitted in a direction parallel to the system optical axis SA, that is, in the + Z direction. Due to the reflection at the first and second reflecting prisms 82 and 83 of the polarization branching member 81, the second partial light beam SL2 is emitted from the second reflecting prism 83 in a state of being reversed left and right.

以下、光束調整装置80における光束の反転について図7(A)等により詳細に説明する。なお、図7(A)〜7(D)中の副光軸XA´は、XZ方向に延びる基準平面SSを挟んでランプ光軸XAと対称な位置にある軸である。まず、図7(A)及び7(B)は、照明光束のうち偏光分離膜81cによる分岐前において、進行方向に対してランプ光軸XAよりも上側即ち+Y側の位置から入射する光束SLの光路について模式的に示したものである。この場合、図7(A)に示すように、光束SLから分岐された第1部分光束SL1の光路は、+Z方向に直進するものであり、常にランプ光軸XAよりも上側即ち+Y側を保った位置から射出される。これに対して、図7(A)及び7(B)に示すように、光束SLから分岐された第2部分光束SL2の光路は、光束調整装置80内を折れ曲がって進み、最終的には、図7(A)に示すように、副光軸XA´よりも下側即ち−Y側の位置から射出される。   Hereinafter, the reversal of the light flux in the light flux adjusting device 80 will be described in detail with reference to FIG. 7A to 7D is an axis at a position symmetrical to the lamp optical axis XA across the reference plane SS extending in the XZ direction. First, FIGS. 7A and 7B show the light beam SL incident from the position above the lamp optical axis XA with respect to the traveling direction, that is, on the + Y side, before the branching by the polarization separation film 81c of the illumination light beam. The optical path is schematically shown. In this case, as shown in FIG. 7A, the optical path of the first partial light beam SL1 branched from the light beam SL travels straight in the + Z direction, and is always kept above the lamp optical axis XA, that is, the + Y side. It is injected from the position. On the other hand, as shown in FIGS. 7A and 7B, the optical path of the second partial light beam SL2 branched from the light beam SL is bent in the light beam adjusting device 80, and finally, As shown in FIG. 7A, the light is emitted from a position below the sub optical axis XA ′, that is, from the −Y side.

一方、図7(C)及び7(D)は、照明光束のうち偏光分離膜81cによる分岐前において、進行方向に対してランプ光軸XAよりも下側即ち−Y側の位置から入射する光束SLの光路について模式的に示したものである。この場合、第1部分光束SL1の光路は、常にランプ光軸XAより下側即ち−Y側を保った位置から射出される。これに対して、第2部分光束SL2の光路は、副光軸XA´よりも上側即ち+Y側の位置から射出される。   On the other hand, FIGS. 7 (C) and 7 (D) show a light beam incident from a position lower than the lamp optical axis XA, that is, a position on the −Y side with respect to the traveling direction before the illumination light beam is branched by the polarization separation film 81c. FIG. 2 schematically shows an optical path of SL. In this case, the optical path of the first partial light beam SL1 is always emitted from a position that is kept below the lamp optical axis XA, that is, on the −Y side. On the other hand, the optical path of the second partial light beam SL2 is emitted from a position above the sub optical axis XA ′, that is, from the + Y side.

以上のように、光束調整装置80に入射した光の成分は、その偏光状態に応じて分岐され異なる光路を辿り、この際、第1部分光束SL1は、偏光分岐部材81をそのまま通過し空間的に反転しないが、第2部分光束SL2は、第1反射プリズム82での反射により、システム光軸SAを含む基準平面SSに対して垂直方向即ち上下のY方向について空間的に反転した状態となる。   As described above, the light component incident on the light beam adjusting device 80 is branched according to the polarization state and follows a different optical path. At this time, the first partial light beam SL1 passes through the polarization branching member 81 as it is and is spatially transmitted. However, the second partial light beam SL2 is spatially reversed in the vertical direction, that is, the upper and lower Y directions, with respect to the reference plane SS including the system optical axis SA due to reflection by the first reflecting prism 82. .

また、図8(A)及び8(B)に示すように、第2部分光束SL2は、左右のX方向についても反転している。つまり、図8(A)に示すように、光束調整装置80にランプ光軸XAよりも左側から入射した光のうち第1部分光束SL1は、光束調整装置80の光路下流側に延びるシステム光軸SAより左上側から射出されるのに対して、第2部分光束SL2は、システム光軸SAより右下側から射出されている。一方、図8(B)に示すように、光束調整装置80にランプ光軸XAよりも右側から入射した光については、第1部分光束SL1は、光束調整装置の光路下流側に延びるシステム光軸SAより右上側から射出されるのに対して、第2部分光束SL2は、システム光軸SAより左下側から射出されている。   Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, the second partial light beam SL2 is also inverted in the left and right X directions. That is, as shown in FIG. 8A, the first partial light beam SL1 out of the light incident on the light beam adjusting device 80 from the left side of the lamp optical axis XA is the system optical axis extending downstream of the light path of the light beam adjusting device 80. The second partial light beam SL2 is emitted from the lower right side of the system optical axis SA, whereas the second partial light beam SL2 is emitted from the upper left side of the SA. On the other hand, as shown in FIG. 8B, for the light incident on the light beam adjusting device 80 from the right side of the lamp optical axis XA, the first partial light beam SL1 is the system optical axis extending downstream of the light path of the light beam adjusting device. The second partial light beam SL2 is emitted from the lower left side of the system optical axis SA, whereas it is emitted from the upper right side of the SA.

以上のように、光束調整装置80において、調整された第1部分光束SL1及び第2部分光束SL2は、いずれもS偏光となった状態で、かつ、第1部分光束SL1が空間的に非反転であるのに対して第2部分光束SL2が上下左右について空間的に反転しており、システム光軸SAに略平行な状態で射出されるものとなる。また、この際、第1光射出面81eと第2光射出面83dとは、同一平面上に形成されており、第1部分光束SL1と第2部分光束SL2とは、1つに纏まった連続的な照明光束として光束調整装置80から射出される。   As described above, in the light beam adjusting device 80, the adjusted first partial light beam SL1 and second partial light beam SL2 are both in the S-polarized state, and the first partial light beam SL1 is spatially non-inverted. On the other hand, the second partial light beam SL2 is spatially inverted in the vertical and horizontal directions, and is emitted in a state substantially parallel to the system optical axis SA. At this time, the first light exit surface 81e and the second light exit surface 83d are formed on the same plane, and the first partial light beam SL1 and the second partial light beam SL2 are continuous into one. Is emitted from the light beam adjusting device 80 as a typical illumination light beam.

図1に戻って、均一化光学系30は、第1及び第2レンズアレイ31,32と、重畳レンズ35とを備える。第1及び第2レンズアレイ31,32は、例えばそれぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなるフライアイレンズである。このうち、第1レンズアレイ31を構成する要素レンズによって、光源ランプユニット20から射出された光束が複数の部分光束に分割される。また、第2レンズアレイ32を構成する要素レンズによって、第1レンズアレイ31からの各部分光束は適当な発散角で射出される。重畳レンズ35は、第2レンズアレイ32から射出された照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部50に設けた各色の液晶ライトバルブ50a,50b,50cに対する重畳照明を可能にする。以上により、照明装置10は、プロジェクター100による投影画像形成に適した状態の照明光を射出している。   Returning to FIG. 1, the homogenizing optical system 30 includes first and second lens arrays 31 and 32 and a superimposing lens 35. The first and second lens arrays 31 and 32 are, for example, fly-eye lenses each composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix. Among these, the luminous flux emitted from the light source lamp unit 20 is divided into a plurality of partial luminous fluxes by the element lenses constituting the first lens array 31. Further, the partial lenses from the first lens array 31 are emitted at an appropriate divergence angle by the element lenses constituting the second lens array 32. The superimposing lens 35 appropriately superimposes the illumination light emitted from the second lens array 32 as a whole, thereby enabling superimposing illumination on the liquid crystal light valves 50a, 50b, and 50c of the respective colors provided in the light modulation unit 50. As described above, the illumination device 10 emits illumination light in a state suitable for projection image formation by the projector 100.

以上のように、本実施形態では、光束調整装置80において、第1部分光束SL1を空間的に非反転の状態に保ち、第2部分光束SL2を空間的に反転させ、第1及び第2部分光束SL1,SL2を偏光状態の揃った状態で射出するので、均一化用のレンズアレイ31,32の通過後に偏光ビームスプリッターアレイを通過させる必要がなくなり、照明効率を高めることができる。また、レンズアレイ31,32は、偏心等の必要がなくなり、簡単な構造のものを用いることができる。また、この照明装置10では、光束調整装置80により偏光状態を揃える偏光変換に際して、第1部分光束SL1と第2部分光束SL2とを互いに反転して取り出しているので、凹面鏡22bによって形成された照明光束に照度ムラがあってもその照度ムラを低減した偏りの少ない照明光束を得ることができる。   As described above, in the present embodiment, in the light beam adjusting device 80, the first partial light beam SL1 is kept spatially non-inverted, the second partial light beam SL2 is spatially reversed, and the first and second parts Since the light beams SL1 and SL2 are emitted in a state in which the polarization state is uniform, it is not necessary to pass through the polarization beam splitter array after passing through the lens arrays 31 and 32 for homogenization, and the illumination efficiency can be improved. Further, the lens arrays 31 and 32 do not need to be decentered or the like, and can have a simple structure. Further, in this illumination device 10, since the first partial light beam SL1 and the second partial light beam SL2 are reversed and taken out at the time of the polarization conversion for aligning the polarization state by the light beam adjusting device 80, the illumination formed by the concave mirror 22b. Even if there is illuminance unevenness in the luminous flux, it is possible to obtain an illumination light beam with less bias that reduces the illuminance unevenness.

本実施形態の変形例として、図9に示すように、第2反射プリズム83の第2光射出面83d上に1/2位相差板84を設けることも可能である。この場合、第1部分光束SL1は、P偏光(第1偏光)の状態のまま射出され、第2部分光束SL2は、1/2位相差板84によってS偏光(第2偏光)からP偏光(第1偏光)に変換されて射出される。つまり、この場合、光束調整装置80全体としては、P偏光に揃えた状態の照明光束を射出するものとなる。   As a modification of the present embodiment, as shown in FIG. 9, a ½ phase difference plate 84 can be provided on the second light exit surface 83 d of the second reflecting prism 83. In this case, the first partial light beam SL1 is emitted in the state of P-polarized light (first polarized light), and the second partial light beam SL2 is changed from S-polarized light (second polarized light) to P-polarized light (second polarized light) by the half phase plate 84. The first polarized light is converted and emitted. That is, in this case, the entire light flux adjusting device 80 emits the illumination light flux in a state of being aligned with the P-polarized light.

また、本実施形態の別の変形例として、図10に示すように、平行化レンズ21bの光射出面ESを光束調整装置80の光入射面81dに接合させ、平行化レンズ21bと光束調整装置80とを一体化させた構造としてもよい。   As another modification of the present embodiment, as shown in FIG. 10, the light exit surface ES of the collimating lens 21b is joined to the light incident surface 81d of the light flux adjusting device 80, and the collimating lens 21b and the light flux adjusting device are joined. 80 may be integrated.

以下、図1に戻って、プロジェクター100全体の構成及び動作について説明する。照明装置10の光路下流側に位置する色分離導光部40は、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bと、反射ミラー42a,42b,42cと、3つのフィールドレンズ43a,43b,43cと、リレーレンズ44a,44bとを備え、照明装置10から射出された照明光を赤(R)色、緑(G)色、及び青(B)色の3色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ50a,50b,50cへ導く。より詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー41aは、RGBの3色のうちR色の照明光LRを反射しG色及びB色の照明光LG,LBを透過させる。また、第2ダイクロイックミラー41bは、GBの2色のうちG色の照明光LGを反射しB色の照明光LBを透過させる。つまり、第1ダイクロイックミラー41aで反射された赤色光LRは、フィールドレンズ43aのある赤光路OP1に導かれ、第1ダイクロイックミラー41aを透過して第2ダイクロイックミラー41bで反射された緑色光LGは、フィールドレンズ43bのある緑光路OP2に導かれ、第2ダイクロイックミラー41bを通過した青色光LBは、フィールドレンズ43cのある青光路OP3に導かれる。各色用のフィールドレンズ43a,43b,43cは、第2レンズアレイ32から射出され重畳レンズ35を通過して光変調部50に入射する各部分光束が、各液晶ライトバルブ50a,50b,50cの被照射領域上において、システム光軸SAに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。   Hereinafter, the configuration and operation of the entire projector 100 will be described with reference to FIG. The color separation light guide 40 located on the downstream side of the optical path of the illumination device 10 includes first and second dichroic mirrors 41a, 41b, reflection mirrors 42a, 42b, 42c, three field lenses 43a, 43b, 43c, Relay lenses 44a and 44b, and separates the illumination light emitted from the illumination device 10 into three colors of red (R), green (G), and blue (B), and separates each color light in the subsequent stage. Guide to the liquid crystal light valves 50a, 50b, 50c. More specifically, first, the first dichroic mirror 41a reflects the R illumination light LR out of the three RGB colors and transmits the G and B illumination lights LG and LB. The second dichroic mirror 41b reflects the G illumination light LG of the two colors GB and transmits the B illumination light LB. That is, the red light LR reflected by the first dichroic mirror 41a is guided to the red optical path OP1 with the field lens 43a, and the green light LG transmitted through the first dichroic mirror 41a and reflected by the second dichroic mirror 41b is The blue light LB guided to the green light path OP2 having the field lens 43b and passing through the second dichroic mirror 41b is guided to the blue light path OP3 having the field lens 43c. The field lenses 43a, 43b, and 43c for the respective colors allow the partial light beams that are emitted from the second lens array 32, pass through the superimposing lens 35, and enter the light modulation unit 50 to be covered by the liquid crystal light valves 50a, 50b, and 50c. On the irradiation area, the incident angle is adjusted so as to have an appropriate convergence or divergence with respect to the system optical axis SA.

光変調部50は、3色の照明光LR,LG,LBがそれぞれ入射する3つの液晶ライトバルブ50a,50b,50cを備える。各液晶ライトバルブ50a,50b,50cは、中央に配置される液晶パネル51a,51b,51cと、これを挟むように配置される光路上流側の入射側偏光フィルター52a,52b,52cと、光路下流側の射出側偏光フィルター53a,53b,53cとをそれぞれ備えている。各液晶ライトバルブ50a,50b,50cにそれぞれ入射した各色光LR,LG,LBは、各液晶ライトバルブ50a,50b,50cに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。なお、各液晶パネル51a,51b,51cは、いずれも透過型の液晶パネルであり、図示による説明を省略するが、透明電極等を有する光透過性の入射側基板と、画素電極等を有する光透過性の駆動基板と、入射側基板及び駆動基板間に密閉封入される液晶層とを備える。   The light modulation unit 50 includes three liquid crystal light valves 50a, 50b, and 50c into which the three colors of illumination lights LR, LG, and LB are respectively incident. Each of the liquid crystal light valves 50a, 50b, and 50c includes a liquid crystal panel 51a, 51b, and 51c disposed in the center, an incident-side polarization filter 52a, 52b, and 52c disposed on the upstream side of the optical path, and a downstream of the optical path. Side exit side polarization filters 53a, 53b, and 53c, respectively. Each color light LR, LG, LB incident on each of the liquid crystal light valves 50a, 50b, 50c is a pixel unit in accordance with a drive signal or a control signal input as an electrical signal to each of the liquid crystal light valves 50a, 50b, 50c. The intensity is modulated with. Each of the liquid crystal panels 51a, 51b, and 51c is a transmissive liquid crystal panel, and a description thereof is omitted. However, a light transmissive incident side substrate having a transparent electrode or the like, and a light having a pixel electrode or the like. A transparent driving substrate; and a liquid crystal layer hermetically sealed between the incident side substrate and the driving substrate.

色合成部60は、カラー画像を合成するためのクロスダイクロイックプリズムであり、その内部には、R光反射用の第1ダイクロイック膜61と、B光反射用の第2ダイクロイック膜62とが、平面視X字状に配置されている。この色合成部60は、液晶ライトバルブ50aからの赤色光LRを第1ダイクロイック膜61で反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ50bからの緑色光LGを両ダイクロイック膜61,62を介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ50cからの青色光LBを第2ダイクロイック膜62で反射して進行方向左側に射出させる。   The color synthesizing unit 60 is a cross dichroic prism for synthesizing a color image, and includes a first dichroic film 61 for reflecting R light and a second dichroic film 62 for reflecting B light in a plane. It is arranged in a visual X shape. The color composition unit 60 reflects the red light LR from the liquid crystal light valve 50a by the first dichroic film 61 and emits the green light LG from the liquid crystal light valve 50b to the dichroic films 61 and 62. The blue light LB from the liquid crystal light valve 50c is reflected by the second dichroic film 62 and emitted to the left in the traveling direction.

投射光学系70は、投射レンズとして、色合成部60で合成された画像光をスクリーン(不図示)上にカラー画像として投射する。   The projection optical system 70 projects the image light combined by the color combining unit 60 as a projection lens as a color image on a screen (not shown).

本実施形態のプロジェクター100は、照明装置10に設けた光束調整装置80により偏光状態を揃え、照度ムラを低減した偏りの少ない照明光束を得ることができる。よって、本実施形態のプロジェクター100は、照明光の質を保ちつつ、全体として簡易な薄型化を図ることができる。   The projector 100 according to the present embodiment can obtain an illumination light beam with less bias with uniform polarization state and reduced illuminance unevenness by the light beam adjusting device 80 provided in the illumination device 10. Therefore, the projector 100 according to the present embodiment can be thinned as a whole while maintaining the quality of the illumination light.

〔第2実施形態〕
以下、図11を参照して、本発明の第2実施形態に係る照明装置等について説明する。なお、本実施形態に係る照明装置は、図1等に示す照明装置10のうち光源ランプユニットについての変形例であり、特に説明のないものは第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, with reference to FIG. 11, a lighting apparatus and the like according to the second embodiment of the present invention will be described. The illumination device according to the present embodiment is a modification of the light source lamp unit in the illumination device 10 shown in FIG.

図11に示すように、本実施形態に係る照明装置110において、光源ランプユニット120は、ランプ部121aと、平行化レンズ121bとを備える。ランプ部121aは、発光管22aと、凹面鏡122bと、副鏡123aと、ベース125とを備える。   As shown in FIG. 11, in the illumination device 110 according to the present embodiment, the light source lamp unit 120 includes a lamp unit 121a and a collimating lens 121b. The lamp unit 121a includes an arc tube 22a, a concave mirror 122b, a secondary mirror 123a, and a base 125.

凹面鏡122bは、アナモフィック型の反射鏡である図2(B)等に示す照明装置10の凹面鏡22bを変形したものである。具体的には、凹面鏡122bは、ランプ光軸XAを含むXZ面で凹面鏡22bのうち下半分(−Y側)について切断し、上半分(+Y側)のみを残した形状を有している。この場合、例えば凹面鏡122bの反射面RFの曲面形状を、図2(B)等の凹面鏡22bの反射面RFの曲面形状よりも収束度を緩やかなものにすることにより、平行化レンズ121bを通過した後の被照射領域でのアスペクト比等が第1実施形態の照明装置10の場合と同様になるように適宜調整されている。なお、発光管22aや凹面鏡122bは、ベース125に設けられた溝に合わせて所定位置で固定されている。   The concave mirror 122b is a modification of the concave mirror 22b of the illumination device 10 shown in FIG. 2B, which is an anamorphic reflector. Specifically, the concave mirror 122b has a shape obtained by cutting the lower half (−Y side) of the concave mirror 22b on the XZ plane including the lamp optical axis XA and leaving only the upper half (+ Y side). In this case, for example, the curved surface shape of the reflecting surface RF of the concave mirror 122b passes through the parallelizing lens 121b by making the convergence degree gentler than the curved surface shape of the reflecting surface RF of the concave mirror 22b shown in FIG. After that, the aspect ratio and the like in the irradiated area are appropriately adjusted so as to be the same as those in the illumination device 10 of the first embodiment. The arc tube 22a and the concave mirror 122b are fixed at predetermined positions according to the grooves provided in the base 125.

副鏡123aは、ランプ光軸XAに垂直な上下方向即ちY方向に関して発光管22aを挟んで凹面鏡22bと対向するように配置されている。副鏡123aは、ベース125に設けられた溝によって所定位置に固定されており、発光管22aの管球部PBのうち凹面鏡122bの反対側の略半分を覆っている。つまり、副鏡123aの反射面RRは、管球部PBの下半分の表面形状に対応するような半球面状となっている。副鏡123aは、反射面RRにより、発光管22aから放射された光のうち下方(−Y側)に向かう光束即ち凹面鏡122bに向かわない光を、一旦発光管22a内に戻して発光点EP又はその周辺を通過させ、凹面鏡122bの反射面RFに入射させる補助反射鏡として機能する。以上のようにして、ランプ部121aは、副鏡123aのない場合に比べて高密度の光を射出可能としている。   The secondary mirror 123a is arranged so as to face the concave mirror 22b across the arc tube 22a in the vertical direction, that is, the Y direction perpendicular to the lamp optical axis XA. The sub mirror 123a is fixed at a predetermined position by a groove provided in the base 125, and covers approximately half of the tube bulb portion PB of the arc tube 22a opposite to the concave mirror 122b. That is, the reflecting surface RR of the secondary mirror 123a has a hemispherical shape corresponding to the surface shape of the lower half of the tube portion PB. The sub-mirror 123a temporarily returns a light beam directed downward (−Y side) of the light emitted from the light emitting tube 22a by the reflecting surface RR, that is, light not directed to the concave mirror 122b, into the light emitting tube 22a to emit the light emission point EP or It functions as an auxiliary reflecting mirror that passes through its periphery and enters the reflecting surface RF of the concave mirror 122b. As described above, the lamp unit 121a can emit high-density light as compared with the case where the secondary mirror 123a is not provided.

平行化レンズ121bは、ランプ部121aからの光束をランプ光軸XAに略平行な光束にする役割を有するレンズであり、副鏡123aの形状に合わせたものとなっている。つまり、平行化レンズ121bは、上記副鏡123aの場合と同様に変形したものであり、図2(B)等に示す平行化レンズ21bのうち少なくとも上半分(+Y側)が残るように切断した形状を有している。なお、平行化レンズ121bの屈折力は、凹面鏡122bの曲面形状に対応して、図2(B)等に示す平行化レンズ21bの屈折力よりも低くなっており光束の平行化を可能にしている。   The collimating lens 121b is a lens having a role of changing the light beam from the lamp unit 121a into a light beam substantially parallel to the lamp optical axis XA, and is adapted to the shape of the sub mirror 123a. That is, the collimating lens 121b is modified in the same manner as in the case of the secondary mirror 123a, and is cut so that at least the upper half (+ Y side) of the collimating lens 21b shown in FIG. It has a shape. Note that the refractive power of the collimating lens 121b is lower than the refractive power of the collimating lens 21b shown in FIG. 2B, etc., corresponding to the curved surface shape of the concave mirror 122b, enabling the collimation of the luminous flux. Yes.

上記のような光源ランプユニット120を用いた場合、副鏡123aでの反射により、通常に比べて略2倍の光束密度の光が平行化レンズ121bに向けて射出される。本実施形態の場合、光束の分布状態が第1実施形態とは異なり、射出される照明光束の照度ムラが増加する可能性があるが、光源ランプユニット120の光路下流側において光束調整装置80を用いているので、照明装置110は、その照度ムラを低減した状態で照明光束を射出することができる。また、照明装置110は、照明装置10と同様に、図1に示すプロジェクター100に組み付けることができる。   When the light source lamp unit 120 as described above is used, light having a light flux density that is approximately twice that of normal light is emitted toward the collimating lens 121b due to reflection by the secondary mirror 123a. In the case of this embodiment, unlike the first embodiment, the distribution state of the light flux may increase the illuminance unevenness of the emitted illumination light flux, but the light flux adjusting device 80 is provided on the downstream side of the light path of the light source lamp unit 120. Since it uses, the illuminating device 110 can inject | emit an illumination light beam in the state which reduced the illumination intensity nonuniformity. Further, similarly to the illumination device 10, the illumination device 110 can be assembled to the projector 100 shown in FIG.

また、図12に示すように、光源ランプユニット120を上下方向即ちY方向について反転させた状態で設置してもよい。この場合、照明装置110全体をY方向について薄くすることができ、かつ、照度ムラを低減した状態で照明光束を射出することができる。   In addition, as shown in FIG. 12, the light source lamp unit 120 may be installed in a state of being inverted in the vertical direction, that is, the Y direction. In this case, the entire illumination device 110 can be made thin in the Y direction, and the illumination light beam can be emitted in a state where illuminance unevenness is reduced.

以上各実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではない。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments.

まず、各実施形態では、水平断面について放物状で垂直断面について楕円状となるアナモフィック型の反射面RFを用いているが、本発明は、光入射面のアスペクト比が2:1以上となるような極端に扁平な光束断面FFを有する光束即ちシート光束を作ることができるものであれば、上記のようなアナモフィック型の反射面に限らず、水平断面での弧の形状と、垂直断面での弧の形状とが異なる非回転対称な種々の凹面形状を有する面を凹面鏡22b,122bの反射面RFとして適用できる。例えば、凹面鏡は、水平断面と垂直断面とで互いに離心率や焦点距離等の異なる楕円状の反射面を有しているものであってもよい。   First, in each embodiment, an anamorphic reflection surface RF having a parabolic shape for a horizontal cross section and an elliptic shape for a vertical cross section is used. In the present invention, the aspect ratio of the light incident surface is 2: 1 or more. As long as a light beam having an extremely flat light beam cross-section FF, that is, a sheet light beam can be produced, the shape of the arc in the horizontal cross section and the vertical cross section are not limited to the anamorphic reflecting surface as described above. A surface having various non-rotationally symmetric concave shapes that are different from the arc shape can be applied as the reflecting surface RF of the concave mirrors 22b and 122b. For example, the concave mirror may have an elliptical reflecting surface having different eccentricity, focal length, and the like between the horizontal section and the vertical section.

また、上記第1実施形態では、副鏡23aを用いているが、副鏡23aを有しない構成も可能である。   In the first embodiment, the secondary mirror 23a is used, but a configuration without the secondary mirror 23a is also possible.

また、上記各実施形態では、いずれも水平断面HSの形状を放物状、垂直断面PSの形状を楕円状としているが、逆に、水平断面HSの形状を楕円状とし、垂直断面PSの形状を放物状としてもよい。例えば、縦置き型のプロジェクターについては、水平断面HSの形状を楕円状とし、垂直断面PSの形状を放物状とすることができる。   In each of the above embodiments, the horizontal section HS has a parabolic shape and the vertical section PS has an elliptical shape. Conversely, the horizontal section HS has an elliptical shape, and the vertical section PS has a vertical shape. May be parabolic. For example, for a vertical projector, the shape of the horizontal section HS can be an ellipse, and the shape of the vertical section PS can be a parabola.

また、上記各実施形態では、偏光分岐部材81の偏光分離膜81cにおいて、第1部分光束SL1が通過し、第2部分光束SL2が反射され第1反射プリズム82等を経る構成となっており、両光束SL1,SL2が射出される各光射出面81e,83dは、入射面81dに対して平行に配置される構成となっている。しかし、偏光分岐部材81の構成はこれに限らず、例えば各光射出面81e,83dが入射面81dに対して垂直に配置される構成とすることも可能である。つまり、偏光分離膜81cにおいて、第1部分光束SL1が反射され、第2部分光束SL2が通過するものとし、偏光分岐部材81を通過した第2部分光束SL2の射出側に第1反射プリズム82等を配置することで各光射出面81e,83dが入射面81dに対して垂直となる構成にしてもよい。   Further, in each of the above embodiments, the first partial light beam SL1 passes through the polarization separation film 81c of the polarization branching member 81, and the second partial light beam SL2 is reflected and passes through the first reflecting prism 82 and the like. The light exit surfaces 81e and 83d from which the light beams SL1 and SL2 are emitted are arranged in parallel to the incident surface 81d. However, the configuration of the polarization branching member 81 is not limited to this, and for example, the light exit surfaces 81e and 83d may be arranged perpendicular to the incident surface 81d. That is, in the polarization separation film 81c, the first partial light beam SL1 is reflected and the second partial light beam SL2 passes, and the first reflecting prism 82 and the like are provided on the exit side of the second partial light beam SL2 that has passed through the polarization branching member 81. The light emission surfaces 81e and 83d may be perpendicular to the incident surface 81d.

また、上記各実施形態では、光束調整装置80において、第1反射部材である第1反射プリズム82の第2側面及び第3側面82b,82cに反射膜RM1,RM2を施して2度の折り曲げを行っているが、第2側面及び第3側面82b,82cでの全反射により光束を折り曲げられる場合には、反射膜RM1,RM2を設けなくてもよい。また、第1反射プリズム82に代えて、例えば2枚のミラーを設置する構成としてもよい。また、第2反射部材である第2反射プリズム83は、2つの三角柱プリズム83a,83bを貼り合わせて構成されているが、三角柱プリズム83aに反射膜83cを施したもので第2反射プリズム83を構成し、第2反射部材として機能させてもよい。この場合も、全反射により光束を折り曲げられる場合には、反射膜83cを設けなくてもよい。また、三角柱プリズム83aに代えて、ミラーやPBSによって第2反射部材を構成してもよい。   Further, in each of the above embodiments, in the light flux adjusting device 80, the reflection films RM1 and RM2 are applied to the second side surface and the third side surfaces 82b and 82c of the first reflecting prism 82, which is the first reflecting member, and bent twice. However, when the light beam is bent by total reflection at the second side surface and the third side surfaces 82b and 82c, the reflection films RM1 and RM2 need not be provided. Further, instead of the first reflecting prism 82, for example, two mirrors may be installed. The second reflecting prism 83, which is the second reflecting member, is formed by bonding two triangular prisms 83a and 83b. The second reflecting prism 83 is formed by applying a reflective film 83c to the triangular prism 83a. It may be configured to function as a second reflecting member. Also in this case, when the light beam can be bent by total reflection, the reflection film 83c need not be provided. Further, the second reflecting member may be constituted by a mirror or PBS instead of the triangular prism 83a.

また、上記実施形態では、透過型の液晶ライトバルブ50a,50b,50cを備えるプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型の液晶ライトバルブを備えるプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶ライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、液晶ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。   In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a projector including the transmissive liquid crystal light valves 50a, 50b, and 50c has been described. However, the present invention also applies to a projector including a reflective liquid crystal light valve. It is possible to apply. Here, “transmission type” means that the liquid crystal light valve is a type that transmits light, and “reflection type” means that the liquid crystal light valve is a type that reflects light. ing.

また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクターとがあるが、図1等に示すプロジェクターの構成は、いずれにも適用可能である。   Moreover, as a projector, there are a front projection type projector that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear projection type projector that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. The configuration of the projector shown in 1 etc. can be applied to any of them.

また、上記各実施形態の照明装置10,110は、プロジェクターに限らず、偏光状態の揃った平行光束を必要とする種々の光学装置に適用可能である。   In addition, the illumination devices 10 and 110 of each of the above embodiments are not limited to projectors, and can be applied to various optical devices that require parallel light beams with uniform polarization states.

10,110…照明装置、 20,120…光源ランプユニット、 21a,121a…ランプ部、 21b,121b…平行化レンズ、 22a…発光管、 22b,122b …凹面鏡、 RF,RFa,RFb,RFc…反射面、 23a,123a…副鏡、 30…均一化光学系、 40…色分離導光部、 50…光変調部、 50a,50b,50c…液晶ライトバルブ、 51a,51b,51c…液晶パネル、 60…色合成部、 70…投射光学系、 100…プロジェクター、 HS…水平断面、 PS…垂直断面、 SA…システム光軸   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ... Illuminating device 20, 120 ... Light source lamp unit, 21a, 121a ... Lamp part, 21b, 121b ... Parallelizing lens, 22a ... Arc tube, 22b, 122b ... Concave mirror, RF, RFa, RFb, RFc ... Reflection , 23a, 123a ... secondary mirror, 30 ... homogenizing optical system, 40 ... color separation light guide, 50 ... light modulator, 50a, 50b, 50c ... liquid crystal light valve, 51a, 51b, 51c ... liquid crystal panel, 60 ... Color synthesis unit, 70 ... Projection optical system, 100 ... Projector, HS ... Horizontal section, PS ... Vertical section, SA ... System optical axis

Claims (12)

光を発生する発光管と、
システム光軸を含んで互いに垂直に交わる2平面によって切り取られる形状のうち、一方の平面で切り取られる弧の形状と、他方の平面で切り取られる弧の形状とが異なる非回転対称な凹面形状を有する反射面を備え、当該反射面で前記発光管からの光を反射して照明光を射出するアナモフィック型の反射鏡と、
前記発光管及び前記アナモフィック型の反射鏡の光路下流側に配置され、透過する光を平行化する平行化レンズと、
前記平行化レンズの光路下流側に配置され、入射する光を偏光状態の異なる第1部分光束と第2部分光束とに分岐し、前記第1部分光束を空間的に非反転の状態に保ち、前記第2部分光束を空間的に反転させ、前記第1及び第2部分光束のうち少なくとも一方の偏光状態を変換して、前記第1及び第2部分光束を偏光状態の揃った状態で射出する光束調整装置と、を備える照明装置。
An arc tube for generating light;
Of the shapes cut by two planes perpendicular to each other including the system optical axis, the shape of the arc cut by one plane is different from the shape of the arc cut by the other plane and has a non-rotationally symmetric concave shape An anamorphic reflector that includes a reflecting surface and reflects the light from the arc tube at the reflecting surface to emit illumination light;
A collimating lens that is arranged on the downstream side of the light path of the arc tube and the anamorphic reflector and that collimates the transmitted light;
Arranged on the downstream side of the optical path of the collimating lens, splitting incident light into a first partial light beam and a second partial light beam having different polarization states, and maintaining the first partial light beam in a spatially non-inverted state; The second partial light beam is spatially inverted, the polarization state of at least one of the first and second partial light beams is converted, and the first and second partial light beams are emitted in a state where the polarization states are aligned. An illumination device comprising: a light flux adjusting device.
前記光束調整装置は、入射した光を第1偏光の前記第1部分光束と第2偏光の前記第2部分光束とに分岐する偏光分岐部材と、前記第2部分光束を光路の折り曲げによって反転させる第1及び第2反射部材とを備える、請求項1に記載の照明装置。   The light beam adjusting device reverses the second partial light beam by bending a light path, and a polarization branching member that branches incident light into the first partial light beam of the first polarization and the second partial light beam of the second polarization. The lighting device according to claim 1, comprising first and second reflecting members. 前記第1及び第2反射部材は、内面反射によって光路をそれぞれ折り曲げる第1及び第2プリズムであり、
前記光束調整装置は、前記偏光分岐部材と前記第1及び第2プリズムとを接合した一体構成となっている、請求項2に記載の照明装置。
The first and second reflecting members are first and second prisms that respectively bend the optical path by internal reflection.
The illuminating device according to claim 2, wherein the light flux adjusting device has an integrated configuration in which the polarization branching member and the first and second prisms are joined.
前記偏光分岐部材は、前記光束調整装置に入射する光を受ける光入射面と、前記第1部分光束を外部に射出する第1光射出面と、前記第2部分光束を取り出す第1接続面とを有し、
前記第1反射部材は、前記偏光分岐部材の前記第1接続面に接続されて前記第2部分光束を通過させるとともに、前記第2部分光束を取り出す第2接続面を有し、
前記第2反射部材は、前記第1反射部材の前記第2接続面に接続されて前記第2部分光束を通過させるとともに、前記第2部分光束を外部に射出する第2光射出面を有する、請求項2及び請求項3のいずれか一項に記載の照明装置。
The polarization branching member includes a light incident surface that receives light incident on the light flux adjusting device, a first light exit surface that emits the first partial light beam to the outside, and a first connection surface that extracts the second partial light beam. Have
The first reflecting member has a second connection surface that is connected to the first connection surface of the polarization branching member and allows the second partial light beam to pass therethrough and takes out the second partial light beam,
The second reflecting member has a second light emitting surface that is connected to the second connection surface of the first reflecting member to allow the second partial light beam to pass therethrough and to emit the second partial light beam to the outside. The lighting device according to any one of claims 2 and 3.
前記第1反射部材は、2つの反射面を有し、前記偏光分岐部材を経た前記第2部分光束を、前記光束調整装置の光路下流側に延びるシステム光軸を含む基準平面に対して垂直な面内で進行方向に対して垂直な方向に2度折り曲げることにより、前記第2部分光束を前記基準平面に対して垂直な方向に関して反転させ、
第2反射部材は、1つの反射面を有し、前記第1反射部材を経た前記第2部分光束を前記基準平面に平行な平面内において進行方向に対して垂直な方向に1度折り曲げる、請求項4に記載の照明装置。
The first reflecting member has two reflecting surfaces, and the second partial light beam that has passed through the polarization branching member is perpendicular to a reference plane including a system optical axis that extends downstream of the light path of the light beam adjusting device. Inverting the second partial light beam with respect to a direction perpendicular to the reference plane by bending twice in a plane perpendicular to the traveling direction;
The second reflecting member has one reflecting surface, and the second partial light flux that has passed through the first reflecting member is bent once in a direction perpendicular to the traveling direction in a plane parallel to the reference plane. Item 5. The lighting device according to Item 4.
前記光束調整装置は、前記第1光射出面上及び前記第2光射出面上のいずれか一方に1/2波長板を有する、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の照明装置。   6. The light flux adjusting device according to claim 1, further comprising a half-wave plate on one of the first light exit surface and the second light exit surface. 7. Lighting device. 前記一方の平面は、前記光束調整装置の光路下流側に延びるシステム光軸を含む基準平面に対して平行に延び、
前記アナモフィック型の反射鏡の反射面において、前記一方の平面で切り取られる形状が前記発光管の電極間中心を焦点とする放物状の弧を描くとともに、前記他方の平面で切り取られる形状が前記放物状の弧の焦点を第1焦点とする楕円状の弧を描く、請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の照明装置。
The one plane extends parallel to a reference plane including a system optical axis extending downstream of the optical path of the light flux adjusting device,
In the reflecting surface of the anamorphic reflector, the shape cut out on the one plane draws a parabolic arc with the center between the electrodes of the arc tube as the focus, and the shape cut off on the other plane The illuminating device according to any one of claims 1 to 6, wherein an ellipsoidal arc having a focal point of a parabolic arc as a first focal point is drawn.
前記光束調整装置の前記光入射面のアスペクト比は、2:1以上である、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の照明装置。   The illumination device according to any one of claims 1 to 8, wherein an aspect ratio of the light incident surface of the light flux adjusting device is 2: 1 or more. 前記発光管は、前記発光管の電極間中心から前記アナモフィック型の反射鏡とは反対側に射出された光を逆方向に反射する補助反射鏡を有する、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の照明装置。   The said arc tube has any auxiliary reflector which reflects the light inject | emitted from the center between the electrodes of the said arc tube to the opposite side to the said anamorphic-type reflector in a reverse direction. The lighting device according to claim 1. 前記平行化レンズは、前記光束調整装置の前記光入射面に接合されている、請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the collimating lens is bonded to the light incident surface of the light flux adjusting device. 前記平行化レンズは、シリンドリカル非球面を有するシリンドリカルレンズである、請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の照明装置。   The illumination device according to any one of claims 1 to 10, wherein the collimating lens is a cylindrical lens having a cylindrical aspherical surface. 請求項1から請求項11までのいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された光束によって照明される光変調装置と、
前記光変調装置から射出された光束を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクター。
The lighting device according to any one of claims 1 to 11,
A light modulation device illuminated by a light beam emitted from the illumination device;
A projection optical system for projecting a light beam emitted from the light modulation device;
A projector comprising:
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