JP2012098579A - Collimater lens unit, luminaire and projector - Google Patents

Collimater lens unit, luminaire and projector Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a collimator lens unit without any deterioration of light use efficiency due to the increase of the ratio of light radiated at a great angle among the light radiated to a region to be radiated.SOLUTION: A collimator lens unit 20 provided with a first lens 22 and a second lens 24 makes light emitted from a solid light source device 10 of a Lambert light emission type approximately parallel. In this case, a preceding stage aspherical surface formed on an incident surface 25 of the second lens 24 includes a flux density distribution conversion function for converting to a prescribed flux density distribution and a subsequent stage aspherical surface formed on an emission surface 26 of the second lens 24 includes a function for making the light from the preceding stage aspherical surface approximately parallel. The flux density in the vicinity of an optical axis in the collimator lens unit 20 in the light emitted from the collimator lens unit 20 is made higher than the flux density in the periphery section which is separated from the optical axis of the collimator lens unit 20.

Description

本発明は、コリメーターレンズユニット、照明装置及びプロジェクターに関する。   The present invention relates to a collimator lens unit, an illumination device, and a projector.

従来、固体光源装置から射出される光の拡がり角を抑制する第1レンズと、当該第1レンズからの光を略平行化する第2レンズとを備えるコリメーターレンズユニットが知られている(例えば、特許文献1参照。)。   2. Description of the Related Art Conventionally, a collimator lens unit is known that includes a first lens that suppresses the spread angle of light emitted from a solid-state light source device and a second lens that substantially parallelizes light from the first lens (for example, , See Patent Document 1).

従来のコリメーターレンズユニットによれば、第1レンズによって拡がり角が抑制された光を第2レンズによって略平行化するため、固体光源装置から射出される光を効率よく略平行化することが可能となる。   According to the conventional collimator lens unit, the light whose divergence angle is suppressed by the first lens is approximately collimated by the second lens, so that the light emitted from the solid-state light source device can be approximately collimated efficiently. It becomes.

一方、従来、主励起光を射出する固体光源と、主励起光を変換して射出する蛍光層とを有する白色の固体光源装置を用いたプロジェクターが知られている(例えば、特許文献2参照。)。   On the other hand, a projector using a white solid-state light source device having a solid-state light source that emits main excitation light and a fluorescent layer that converts and emits main excitation light is known (for example, see Patent Document 2). ).

従来のプロジェクターによれば、エネルギー消費の少ない小型・軽量の白色の固体光源装置を備えるため、エネルギー消費の少ない小型・軽量のプロジェクターを構成することが可能となる。   According to the conventional projector, since the small and light white solid light source device that consumes less energy is provided, a small and light projector that consumes less energy can be configured.

特開2005−208571号公報JP 2005-208571 A 特開2005−274957号公報JP 2005-274957 A

しかしながら、従来のプロジェクターにおいては、固体光源装置から射出される光の配向分布がランバート配向分布を示すため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用しようとすると、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうという問題がある。   However, in a conventional projector, the orientation distribution of light emitted from the solid-state light source device shows a Lambertian orientation distribution. Therefore, when a conventional collimator lens unit is applied to a conventional projector, the light is emitted from the collimator lens unit. The light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit is relatively lower than the light flux density in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit. For this reason, even if an integrator optical system for making the in-plane light intensity distribution of the light emitted from the collimator lens unit uniform is arranged in the subsequent stage, it is irradiated with a large angle of the light irradiated to the illuminated area. The proportion of light that will be increased. As a result, in a projector using a liquid crystal device with a built-in microlens as a light modulation device, the proportion of the light irradiated at a large angle among the light irradiated on the illuminated area increases. As a result, there is a problem that the light utilization efficiency is lowered.

そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのないコリメーターレンズユニットを提供することを目的とする。また、このようなコリメーターレンズユニットを備える照明装置を提供することを目的とする。また、このような照明装置を備えるプロジェクターを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and light utilization is caused by the fact that the proportion of light irradiated at a large angle among the light irradiated on the illuminated area becomes large. It is an object of the present invention to provide a collimator lens unit in which efficiency does not decrease. Moreover, it aims at providing an illuminating device provided with such a collimator lens unit. Moreover, it aims at providing a projector provided with such an illuminating device.

[1]本発明のコリメーターレンズユニットは、少なくとも2つのレンズを備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、前記少なくとも2つのレンズを構成する各レンズの入射面及び射出面のうち、少なくとも2面が非球面からなり、前記少なくとも2つの非球面のうち前記固体光源装置に近い側に位置する少なくとも1面の前段非球面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、前記少なくとも2つの非球面のうち前記固体光源装置に最も遠い1面の後段非球面は、前記所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有し、前記コリメーターレンズユニットから射出される光における、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高いことを特徴とする。 [1] A collimator lens unit of the present invention is a collimator lens unit that includes at least two lenses and substantially collimates light emitted from a Lambert light emission type solid-state light source device, and includes at least the two lenses. At least two of the entrance and exit surfaces of each lens constituting the lens are aspheric surfaces, and at least one front aspheric surface located on the side closer to the solid-state light source device of the at least two aspheric surfaces is The light flux density distribution of the light emitted from the solid state light source device is determined so that the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit is higher than the light flux density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit. A solid-state light of the at least two aspheric surfaces. The rear aspherical surface of one surface farthest from the apparatus has a function of substantially collimating the light formed in the predetermined light flux density distribution, and the collimator lens unit in the light emitted from the collimator lens unit The light flux density in the vicinity of the optical axis is higher than the light flux density in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit.

このため、本発明のコリメーターレンズユニットによれば、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   For this reason, according to the collimator lens unit of the present invention, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit in the light emitted from the collimator lens unit is separated from the optical axis of the collimator lens unit. Can be higher than the light flux density in the light source, so that the light utilization efficiency is reduced due to the fact that the proportion of light irradiated to the illuminated area with a large angle increases. Disappears.

なお、本明細書において、「光束密度」とは、コリメーターレンズユニットから射出される光における単位面積当たりの光強度を意味する。   In the present specification, “light flux density” means the light intensity per unit area in the light emitted from the collimator lens unit.

本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前段非球面も後段非球面もともに、非球面における光軸方向の位置が光軸からの距離に応じて任意に定義される回転対称非球面であることが好ましい。   In the collimator lens unit of the present invention, both the front aspherical surface and the rear aspherical surface are rotationally symmetric aspherical surfaces in which the position of the aspherical surface in the optical axis direction is arbitrarily defined according to the distance from the optical axis. preferable.

[2]本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記コリメーターレンズユニットから射出される光の光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸において最大値を示すとともに、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れるに従って徐々に低くなることが好ましい。 [2] In the collimator lens unit of the present invention, the luminous flux density of the light emitted from the collimator lens unit shows a maximum value on the optical axis of the collimator lens unit, and the light of the collimator lens unit. It is preferable that the temperature gradually decreases with distance from the axis.

このような構成とすることにより、被照明領域における面内光強度分布をより一層均一なものにすることができる。   With such a configuration, the in-plane light intensity distribution in the illuminated area can be made more uniform.

[3]本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記少なくとも2つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第1レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第2レンズを備え、前記第1レンズの射出面又は前記第2レンズの入射面に前記前段非球面が形成されており、かつ、前記第2レンズの射出面に前記後段非球面が形成されていることが好ましい。   [3] The collimator lens unit of the present invention includes, as the at least two lenses, a first lens located on the side closer to the solid light source device and a second lens located on the side far from the solid light source device, Preferably, the first stage aspheric surface is formed on the exit surface of the first lens or the entrance surface of the second lens, and the second stage aspheric surface is formed on the exit surface of the second lens.

このような構成とすることにより、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。   With this configuration, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit out of the light flux density of the light emitted from the solid state light source device is changed to the light flux in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit. It is possible to make it sufficiently higher than the density without difficulty.

[4]本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第1レンズの射出面は球面が形成され、前記第2レンズの入射面に前記前段非球面が形成されていることが好ましい。 [4] In the collimator lens unit of the present invention, it is preferable that the exit surface of the first lens is a spherical surface, and the front aspheric surface is formed on the incident surface of the second lens.

このように構成することにより、第1レンズの射出面に前段非球面が形成されている場合と比較して、よりビーム径の大きい光を前段非球面に入射させることが可能となることから、より広い面積を有する前段非球面を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度良く行うことが可能となる。   By configuring in this way, it becomes possible to make light having a larger beam diameter incident on the front aspherical surface compared to the case where the front aspherical surface is formed on the exit surface of the first lens. It is possible to perform the light beam density distribution conversion without difficulty and with high accuracy using the front aspherical surface having a larger area.

[5]本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第1レンズと前記第2レンズとの間隔は、前記第1レンズの有効半径よりも大きいことが好ましい。 [5] In the collimator lens unit of the present invention, it is preferable that a distance between the first lens and the second lens is larger than an effective radius of the first lens.

このような構成とすることにより、十分にビーム径が大きくなった光を前段非球面に入射させることが可能となる。   By adopting such a configuration, it becomes possible to allow light having a sufficiently large beam diameter to be incident on the preceding aspherical surface.

ここで、第1レンズと第2レンズとの間隔とは、コリメーターレンズユニットの光軸に沿った、第1レンズの射出面と第2レンズの入射面との間の間隔のことである。また、第1レンズの有効半径とは、固体光源装置からの光が第1レンズの射出面を通過する際における、当該固体光源装置からの光のビーム半径のことである。   Here, the distance between the first lens and the second lens is the distance between the exit surface of the first lens and the entrance surface of the second lens along the optical axis of the collimator lens unit. The effective radius of the first lens is the beam radius of light from the solid state light source device when the light from the solid state light source device passes through the exit surface of the first lens.

[6]本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第1レンズは光学ガラスからなり、前記第2レンズは樹脂からなることが好ましい。 [6] In the collimator lens unit of the present invention, it is preferable that the first lens is made of optical glass and the second lens is made of resin.

第1レンズの射出面を球面とし第2レンズの入射面を前段非球面とした場合には、上記のように第1レンズを光学ガラスから製造し第2レンズを樹脂から製造することが好ましい。このようにすることによって、第1レンズを通常の研削研磨法を用いて製造するとともに第2レンズをプレス成形法を用いて製造することにより、全体として高い量産性でコリメーターレンズユニットを製造することが可能となる。   In the case where the exit surface of the first lens is a spherical surface and the entrance surface of the second lens is a previous aspheric surface, it is preferable that the first lens is manufactured from optical glass and the second lens is manufactured from resin as described above. In this way, the first lens is manufactured using a normal grinding / polishing method and the second lens is manufactured using a press molding method, thereby manufacturing a collimator lens unit with high mass productivity as a whole. It becomes possible.

[7]本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第1レンズのndは、1.7以上であることが好ましい。 [7] In the collimator lens unit of the present invention, it is preferable that nd of the first lens is 1.7 or more.

このような構成とすることにより、固体光源装置から射出される光の拡がり角を効率よく抑制することが可能となる。   By setting it as such a structure, it becomes possible to suppress efficiently the divergence angle of the light inject | emitted from a solid light source device.

本明細書において、「nd」とは、波長589.3nmの光に対する屈折率のことをいう。   In this specification, “nd” refers to a refractive index with respect to light having a wavelength of 589.3 nm.

[8]本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記第1レンズの入射面は平面からなることが好ましい。 [8] In the collimator lens unit of the present invention, it is preferable that the incident surface of the first lens is a flat surface.

このような構成とすることにより、第1レンズを安価なものにすることが可能となりコリメーターレンズユニットの製造コストを安価なものにすることが可能となる。   With such a configuration, the first lens can be made inexpensive, and the manufacturing cost of the collimator lens unit can be made inexpensive.

[9]本発明のコリメーターレンズユニットにおいては、前記少なくとも2つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第1レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第2レンズ並びに前記第1レンズ及び前記第2レンズの間に配置される第3レンズを備え、前記第1レンズの射出面、前記第3レンズの入射面及び射出面並びに前記第2レンズの入射面のうちの2面に前記前段非球面が形成されており、かつ、前記第2レンズの射出面に前記後段非球面が形成されていることが好ましい。 [9] In the collimator lens unit of the present invention, as the at least two lenses, a first lens located on the side closer to the solid-state light source device, a second lens located on the side far from the solid-state light source device, and the first lens A third lens disposed between one lens and the second lens, and two of the exit surface of the first lens, the entrance surface and the exit surface of the third lens, and the entrance surface of the second lens; It is preferable that the front aspheric surface is formed on the second lens, and the rear aspheric surface is formed on the exit surface of the second lens.

このような構成とすることによっても、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。   Even with such a configuration, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit out of the light flux density of the light emitted from the solid state light source device is in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit. It is possible to make it sufficiently higher than the light flux density and sufficiently high.

[10]本発明の照明装置は、ランバート発光タイプの固体光源装置と、前記固体光源
装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットとを備える照明装置であって、前記コリメーターレンズユニットは、本発明のコリメーターレンズユニットであることを特徴とする。
[10] An illuminating device of the present invention is an illuminating device including a Lambert light emission type solid-state light source device and a collimator lens unit that substantially collimates light emitted from the solid-state light source device, and the collimator lens The unit is a collimator lens unit of the present invention.

このため、本発明の照明装置によれば、本発明のコリメーターレンズユニットを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   For this reason, according to the illuminating device of the present invention, since the collimator lens unit of the present invention is provided, the ratio of the light irradiated with a large angle out of the light irradiated to the illuminated region is increased. As a result, the light use efficiency is not reduced.

[11]本発明の照明装置においては、前記コリメーターレンズユニットは、上記[1]又は[2]に記載のコリメーターレンズユニットであり、かつ、前記少なくとも2つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第1レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第2レンズを備え、前記固体光源装置における、ランバート配光分布を有する光を射出する部位を光射出部とするとき、前記照明装置においては、透明な固体又は液体からなる放熱部材が、前記光射出部及び前記第1レンズと接して配置され、前記第1レンズの射出面に前記前段非球面が形成されていることが好ましい。 [11] In the illumination device of the present invention, the collimator lens unit is the collimator lens unit according to [1] or [2], and the solid light source device is used as the at least two lenses. When the first lens located on the near side and the second lens located on the side far from the solid-state light source device are provided, and the portion that emits light having a Lambertian light distribution in the solid-state light source device is used as the light emitting unit, In the illumination device, a heat radiating member made of a transparent solid or liquid is disposed in contact with the light emitting portion and the first lens, and the front aspheric surface is formed on an emission surface of the first lens. Is preferred.

このような構成とすることにより、高温となり易い光射出部を上記した放熱部材を介して冷却することが可能となり、その結果、光射出部の劣化を防ぎ、照明装置の寿命を長くすることが可能となる。   By adopting such a configuration, it becomes possible to cool the light emitting portion that is likely to be high temperature via the heat radiating member, and as a result, it is possible to prevent the light emitting portion from being deteriorated and to prolong the life of the lighting device. It becomes possible.

また、このような構成とすることにより、放熱部材が第1レンズと接して配置されているため、固体光源装置から第1レンズまでの光路においては、光の屈折に関しては放熱部材と第1レンズとの界面のみを考慮すればよいため、照明装置の設計を比較的容易なものとすることが可能となる。   Also, with this configuration, the heat dissipation member is disposed in contact with the first lens. Therefore, in the optical path from the solid light source device to the first lens, the heat dissipation member and the first lens are related to light refraction. Therefore, the lighting device can be designed relatively easily.

また、このような構成とすることにより、第1レンズの射出面に前段非球面が形成されているため、第1レンズから射出される光束に疎密を作ることが可能となる。   In addition, with such a configuration, since the front aspherical surface is formed on the exit surface of the first lens, it is possible to make the light flux emitted from the first lens dense.

また、このような構成とすることにより、第2レンズの入射面に前段非球面が形成されている場合と比較して、前段非球面から後段非球面までの距離を長くすることが可能であることから、より長い距離を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度よく行うことが可能となる。   Further, by adopting such a configuration, it is possible to increase the distance from the front aspheric surface to the rear aspheric surface as compared with the case where the front aspheric surface is formed on the incident surface of the second lens. For this reason, it is possible to perform light flux density distribution conversion without difficulty and with accuracy using a longer distance.

「光射出部」とは、固体光源装置における、ランバート配光分布を有する光を射出する部位である。光射出部としては、励起光から蛍光を生成して射出する蛍光層や、入射する光をランバート配光分布を有する光に変換して射出する拡散板を例示することができる。
なお、蛍光層は高温になることで光変換効率が大きく低下するため、光射出部として蛍光層を用いる場合においては、上記の構成は特に効果が大きい。
The “light emitting part” is a part that emits light having a Lambertian light distribution in the solid-state light source device. Examples of the light emitting unit include a fluorescent layer that generates and emits fluorescence from excitation light, and a diffusion plate that converts incident light into light having a Lambertian light distribution and emits it.
In addition, since the light conversion efficiency is greatly reduced due to the high temperature of the fluorescent layer, the above configuration is particularly effective when the fluorescent layer is used as the light emitting portion.

放熱部材としては、光射出部の冷却という観点からは熱伝導率が高いものを用いることが好ましい。また、光利用効率の観点からは透明度が高いものを用いることが好ましい。
放熱部材としては、例えば、サファイア、スピネル、石英ガラス、光学ガラス等からなる固体や、水その他可視光を通過する冷媒からなる液体を用いることができる。
As the heat radiating member, it is preferable to use a member having high thermal conductivity from the viewpoint of cooling the light emitting portion. Moreover, it is preferable to use a thing with high transparency from a viewpoint of light utilization efficiency.
As the heat radiating member, for example, a solid made of sapphire, spinel, quartz glass, optical glass, or the like, or a liquid made of water or other coolant that passes visible light can be used.

[12]上記[11]に記載の照明装置においては、前記前段非球面は、短軸方向が光軸に平行な楕円近似曲面からなることが好ましい。 [12] In the illumination device according to [11], it is preferable that the front aspheric surface is an elliptical approximate curved surface whose minor axis direction is parallel to the optical axis.

このような構成とすることにより、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも十分に高くすることが可能となる。   With this configuration, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit out of the light flux density of the light emitted from the solid state light source device is changed to the light flux in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit. It becomes possible to make it sufficiently higher than the density.

なお、本明細書において、「楕円近似曲面」には、楕円面と、楕円面に近似する曲面との両方を含む。   In the present specification, the “elliptical approximate curved surface” includes both an elliptical surface and a curved surface that approximates an elliptical surface.

[13]上記[11]又は[12]に記載の照明装置においては、前記放熱部材のndをn1とし、前記第1レンズのndをn2とするとき、「n2−n1≧0.2」の条件を満たすことが好ましい。 [13] In the illumination device according to [11] or [12], when nd of the heat dissipation member is n1 and nd of the first lens is n2, “n2−n1 ≧ 0.2” is satisfied. It is preferable to satisfy the conditions.

このような構成とすることにより、放熱部材と第1レンズとの界面において光を十分に屈折させることが可能となる。   With this configuration, light can be sufficiently refracted at the interface between the heat dissipation member and the first lens.

上記の観点からは、「n2−n1≧0.3」の条件を満たすことがさらに好ましい。放熱部材のndと第1レンズのndとの間に大きな差があるほど、放熱部材と第1レンズとの界面及び第1レンズの射出面と空気との界面において光を強く屈折することが可能となるため、第1レンズが必要以上に大型化してしまうことがなくなる。   From the above viewpoint, it is more preferable to satisfy the condition “n2-n1 ≧ 0.3”. The greater the difference between the nd of the heat dissipating member and the nd of the first lens, the stronger the light can be refracted at the interface between the heat dissipating member and the first lens and the interface between the exit surface of the first lens and the air. Therefore, the first lens is not increased more than necessary.

「n2−n1≧0.2」の条件を満たす「放熱部材の材料」と「第1レンズの材料」との組み合わせとしては、例えば、サファイア(nd=1.71)と高屈折率光学ガラス(nd=2.0以上、旭硝子株式会社のA−NBA20、株式会社オハラのL−BBH1等)、水(nd=1.333)と高屈折率光学ガラス(nd=1.6以上、株式会社オハラのS−LAL7等)、石英ガラス又は白板ガラス(nd=1.5程度)と高屈折率光学ガラス(nd=1.75以上、株式会社オハラのS−LAH59等)を挙げることができる。なお、本発明における「放熱部材の材料」と「第1レンズの材料」との組み合わせは、上記の組み合わせに限られるものではない。   For example, sapphire (nd = 1.71) and high-refractive-index optical glass (as a combination of “material of heat radiating member” and “material of first lens” satisfying the condition of “n2-n1 ≧ 0.2”) nd = 2.0 or more, Asahi Glass Co., Ltd. A-NBA20, OHARA Co., Ltd. L-BBH1, etc.), water (nd = 1.333) and high refractive index optical glass (nd = 1.6 or more, OHARA INC.) S-LAL7, etc.), quartz glass or white plate glass (nd = about 1.5) and high refractive index optical glass (nd = 1.75 or more, S-LAH59 of OHARA INC.). Note that the combination of the “material of the heat dissipation member” and the “material of the first lens” in the present invention is not limited to the above combination.

[14]上記[11]〜[13]のいずれかに記載の照明装置においては、前記放熱部材は、固体からなり、前記放熱部材における前記第1レンズの入射面と接する面が平面からなり、前記第1レンズの入射面は、平面からなることが好ましい。 [14] In the illumination device according to any one of [11] to [13], the heat dissipation member is made of a solid, and a surface of the heat dissipation member that is in contact with the incident surface of the first lens is a plane, The incident surface of the first lens is preferably a flat surface.

このような構成とすることにより、放熱部材及び第1レンズを安価なものにすることが可能となり、照明装置の製造コストを安価なものにすることが可能となる。   With such a configuration, it is possible to reduce the cost of the heat dissipation member and the first lens, and it is possible to reduce the manufacturing cost of the lighting device.

また、このような構成とすることにより、放熱部材と第1レンズとを密着させることが容易となり、この観点からも照明装置の製造コストを安価なものにすることが可能となる。   Further, by adopting such a configuration, it is easy to closely attach the heat dissipation member and the first lens, and it is possible to reduce the manufacturing cost of the lighting device from this viewpoint.

[15]本発明のプロジェクターは、照明装置と、前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、前記照明装置は、本発明の照明装置であることを特徴とする。   [15] A projector of the present invention includes an illumination device, a light modulation device that modulates illumination light from the illumination device in accordance with image information, and a projection optical system that projects the modulated light from the light modulation device as a projection image. The illumination device is the illumination device of the present invention.

このため、本発明のプロジェクターは、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。   For this reason, the projector of the present invention does not reduce the light utilization efficiency due to the fact that the proportion of light irradiated with a large angle out of the light irradiated to the illuminated area is increased. A projector with high light utilization efficiency.

実施形態1に係るプロジェクター1000の光学系を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing an optical system of the projector 1000 according to the first embodiment. 実施形態1における固体光源装置10の断面図。1 is a cross-sectional view of a solid light source device 10 according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20を説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20 which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20a which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施形態3に係るコリメーターレンズユニット20bを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20b which concerns on Embodiment 3. FIG. 比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20c which concerns on the comparative example 1. FIG. 比較例2に係るコリメーターレンズユニット20dを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20d which concerns on the comparative example 2. FIG. 比較例3に係るコリメーターレンズユニット20eを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20e which concerns on the comparative example 3. FIG. 比較例4に係るコリメーターレンズユニット20fを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20f which concerns on the comparative example 4. FIG. 実施形態4に係る照明装置100g及びプロジェクター1000gを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the illuminating device 100g which concerns on Embodiment 4, and the projector 1000g. 実施形態5に係る照明装置100h及びプロジェクター1000hを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the illuminating device 100h and projector 1000h which concern on Embodiment 5. FIG. 実施形態6に係るコリメーターレンズユニット20iを説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20i which concerns on Embodiment 6. FIG. 実施形態7に係るプロジェクター1000jの光学系を示す平面図。FIG. 10 is a plan view showing an optical system of a projector 1000j according to a seventh embodiment. 実施形態7における固体光源アレイ11aをコリメーターレンズアレイ14a側から見た図。The figure which looked at the solid light source array 11a in Embodiment 7 from the collimator lens array 14a side. 実施形態7に係るコリメーターレンズユニット20j及び照明装置100j(符号を図示せず。)を説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20j which concerns on Embodiment 7, and the illuminating device 100j (code | symbol is not shown). 実施形態8に係るコリメーターレンズユニット20k及び照明装置100k(符号を図示せず。)を説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20k and illuminating device 100k (a code | symbol is not shown) which concerns on Embodiment 8. FIG. 実施形態9に係るコリメーターレンズユニット20l及び照明装置100l(符号を図示せず。)を説明するために示す図。The figure shown in order to demonstrate the collimator lens unit 20l and illuminating device 100l (a code | symbol is not shown) which concerns on Embodiment 9. FIG.

以下、本発明のコリメーターレンズユニット、照明装置及びプロジェクターについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。   Hereinafter, a collimator lens unit, a lighting device, and a projector of the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings.

[実施形態1]
まず、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20、照明装置100及びプロジェクター1000の構成を説明する。
[Embodiment 1]
First, configurations of the collimator lens unit 20, the illumination device 100, and the projector 1000 according to the first embodiment will be described.

図1は、実施形態1に係るプロジェクター1000の光学系を示す平面図である。
図2は、実施形態1における固体光源装置10の断面図である。
図3は、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20を説明するために示す図である。図3(a)は固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20によって略平行化される様子を示す図であり、図3(b)はコリメーターレンズユニット20から射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図3(c)はコリメーターレンズユニット20から射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)
を示す図である。なお、図3(a)における光線は、固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20によって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図3(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20から射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
FIG. 1 is a plan view showing an optical system of a projector 1000 according to the first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the solid-state light source device 10 according to the first embodiment.
FIG. 3 is a view for explaining the collimator lens unit 20 according to the first embodiment. FIG. 3A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20, and FIG. 3B is a diagram illustrating light emitted from the collimator lens unit 20. 3 is a graph showing the relative light intensity (relative light flux density) of FIG. 3, and FIG. 3C shows the in-plane light intensity distribution (light flux density distribution) of the light emitted from the collimator lens unit 20.
FIG. Note that the light rays in FIG. 3A are for representing a state in which the light emitted from the solid light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20, and do not reflect the light flux density. The vertical axis in FIG. 3B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

なお、以下の説明においては、互いに直交する3つの方向をそれぞれz軸方向(図1における照明光軸100ax方向)、x軸方向(図1における紙面に平行かつz軸に垂直な方向)及びy軸方向(図1における紙面に垂直かつz軸に垂直な方向)とする。   In the following description, three directions orthogonal to each other are defined as a z-axis direction (illumination optical axis 100ax direction in FIG. 1), an x-axis direction (a direction parallel to the paper surface in FIG. 1 and perpendicular to the z-axis) and y, respectively. An axial direction (direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 and perpendicular to the z-axis) is assumed.

実施形態1に係るプロジェクター1000は、図1に示すように、照明装置100と、色分離導光光学系200と、光変調装置としての3つの液晶装置400R,400G,400Bと、クロスダイクロイックプリズム500と、投写光学系600とを備える。   As shown in FIG. 1, the projector 1000 according to the first embodiment includes an illumination device 100, a color separation light guide optical system 200, three liquid crystal devices 400 </ b> R, 400 </ b> G, and 400 </ b> B as light modulation devices, and a cross dichroic prism 500. And a projection optical system 600.

照明装置100は、固体光源装置10と、コリメーターレンズユニット20と、第1レンズアレイ120と、第2レンズアレイ130と、偏光変換素子140と、重畳レンズ150とを有する。   The illuminating device 100 includes a solid-state light source device 10, a collimator lens unit 20, a first lens array 120, a second lens array 130, a polarization conversion element 140, and a superimposing lens 150.

固体光源装置10は、図2に示すように、基台12、固体光源14、蛍光層16及び封止部材18を有するランバート発光タイプの発光ダイオードであり、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を射出する。なお、固体光源装置10は、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。   As shown in FIG. 2, the solid light source device 10 is a Lambert light emitting type light emitting diode having a base 12, a solid light source 14, a fluorescent layer 16, and a sealing member 18, and includes red light, green light, and blue light. Emits white light. The solid-state light source device 10 includes lead wires and the like in addition to the above-described components, but illustration and description thereof are omitted.

コリメーターレンズユニット20は、図1及び図3(a)に示すように、固体光源装置10に近い側に位置する第1レンズ22及び固体光源装置10から遠い側に位置する第2レンズ24を備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、固体光源装置10からの光を、コリメーターレンズユニット20の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有する。また、コリメーターレンズユニット20から射出される光の光束密度が、コリメーターレンズユニット20の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット20の光軸から離れるに従って徐々に低くなるように構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 3A, the collimator lens unit 20 includes a first lens 22 located on the side closer to the solid light source device 10 and a second lens 24 located on the side far from the solid light source device 10. A collimator lens unit that substantially collimates light emitted from a Lambert light emission type solid state light source device, and the light flux density near the optical axis of the collimator lens unit 20 is collimated. The meter lens unit 20 has a function of converting into light having a higher light flux density than that in the peripheral portion away from the optical axis and emitting the light. Further, the light flux density of the light emitted from the collimator lens unit 20 has a maximum value on the optical axis of the collimator lens unit 20 and gradually decreases as the distance from the optical axis of the collimator lens unit 20 increases. Has been.

ここで、「徐々に低くなる」とは、単調かつ連続的に低くなるという意味で用いている。   Here, “gradually lower” is used to mean monotonically and continuously lower.

また、コリメーターレンズユニット20における第1レンズ22と第2レンズ24との間隔d1は、第1レンズ22の有効半径d2よりも大きくなるように構成されている。   In addition, the distance d1 between the first lens 22 and the second lens 24 in the collimator lens unit 20 is configured to be larger than the effective radius d2 of the first lens 22.

第1レンズ22は、入射面21が平面からなり、射出面23に球面が形成された光学ガラスからなる平凸レンズであり、固体光源装置10からの光の拡がり角を抑える機能を有する。なお、第1レンズ22のndは、1.83である。   The first lens 22 is a plano-convex lens made of optical glass in which the entrance surface 21 is a flat surface and a spherical surface is formed on the exit surface 23, and has a function of suppressing the spread angle of light from the solid-state light source device 10. The nd of the first lens 22 is 1.83.

第2レンズ24は、入射面25に前段非球面が形成され、射出面26に後段非球面が形成された樹脂(PMMA(nd=1.494))からなる非球面両凸レンズであり、入射面(前段非球面)25は、固体光源装置10から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット20の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、射出面(後段非球面)26は、所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有する。その結果、図3(b)及び図3(c)に示す
ように、コリメーターレンズユニット20から射出される光における、コリメーターレンズユニット20の光軸近傍における光束密度は、コリメーターレンズユニット20の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなり、コリメーターレンズユニット20の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット20の光軸から離れるに従って徐々に低くなる。
The second lens 24 is an aspherical biconvex lens made of resin (PMMA (nd = 1.494)) in which a front aspheric surface is formed on the incident surface 25 and a rear aspheric surface is formed on the exit surface 26. (Pre-stage aspherical surface) 25 shows the light flux density distribution of the light emitted from the solid state light source device 10 at the peripheral portion where the light flux density near the optical axis of the collimator lens unit 20 is away from the optical axis of the collimator lens unit 20. It has a light beam density distribution conversion function for converting the light beam density into a predetermined light beam density distribution that is higher than the light beam density, and the exit surface (rear aspheric surface) 26 substantially parallelizes the light formed in the predetermined light beam density distribution. It has a function. As a result, as shown in FIGS. 3B and 3C, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20 in the light emitted from the collimator lens unit 20 is the collimator lens unit 20. Is higher than the light flux density in the peripheral part away from the optical axis, and shows a maximum value on the optical axis of the collimator lens unit 20 and gradually decreases as the distance from the optical axis of the collimator lens unit 20 increases.

第1レンズアレイ120は、コリメーターレンズユニット20からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、複数の第1小レンズ122が照明光軸100axと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第1小レンズ122の外形形状は、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。   The first lens array 120 has a function as a light beam splitting optical element that splits the light from the collimator lens unit 20 into a plurality of partial light beams, and the plurality of first small lenses 122 are orthogonal to the illumination optical axis 100ax. It has a configuration arranged in a matrix of a plurality of rows and a plurality of columns. Although not illustrated, the outer shape of the first small lens 122 is similar to the outer shape of the image forming area of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B.

第2レンズアレイ130は、重畳レンズ150とともに、第1レンズアレイ120の各第1小レンズ122の像を液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第2レンズアレイ130は、第1レンズアレイ120と略同様な構成を有し、複数の第2小レンズ132が照明光軸100axに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。   The second lens array 130 has a function of forming an image of each first small lens 122 of the first lens array 120 in the vicinity of the image forming area of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B together with the superimposing lens 150. The second lens array 130 has substantially the same configuration as the first lens array 120, and a plurality of second small lenses 132 are arranged in a matrix of a plurality of rows and a plurality of columns in a plane orthogonal to the illumination optical axis 100ax. Have a configuration.

偏光変換素子140は、第1レンズアレイ120により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光光として射出する偏光変換素子である。
偏光変換素子140は、固体光源装置10からの照明光束に含まれる偏光成分のうち一方の直線偏光成分を透過し他方の直線偏光成分を照明光軸100axに垂直な方向に反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸100axに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の直線偏光成分を他方の直線偏光成分に変換する位相差板とを有する。
The polarization conversion element 140 is a polarization conversion element that emits the polarization direction of each partial light beam divided by the first lens array 120 as approximately one type of linearly polarized light having a uniform polarization direction.
The polarization conversion element 140 includes a polarization separation layer that transmits one linearly polarized light component of the polarized light components included in the illumination light beam from the solid light source device 10 and reflects the other linearly polarized light component in a direction perpendicular to the illumination optical axis 100ax. A reflection layer that reflects the other linearly polarized light component reflected by the polarization separation layer in a direction parallel to the illumination optical axis 100ax, and a position where one linear polarization component transmitted through the polarization separation layer is converted into the other linear polarization component. And a phase difference plate.

重畳レンズ150は、第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130及び偏光変換素子140を経た複数の部分光束を集光して液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ150の光軸と照明装置100の照明光軸100axとが略一致するように、重畳レンズ150が配置されている。なお、重畳レンズ150は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。   The superimposing lens 150 condenses a plurality of partial light beams that have passed through the first lens array 120, the second lens array 130, and the polarization conversion element 140, and superimposes them on the vicinity of the image forming regions of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B. It is an element. The superimposing lens 150 is arranged so that the optical axis of the superimposing lens 150 and the illumination optical axis 100ax of the illumination device 100 substantially coincide. The superimposing lens 150 may be composed of a compound lens in which a plurality of lenses are combined.

色分離導光光学系200は、ダイクロイックミラー210,220と、反射ミラー230,240,250と、入射側レンズ260と、リレーレンズ270とを有する。色分離導光光学系200は、照明装置100からの照明光を、赤色光、緑色光及び青色光の3つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる3つの液晶装置400R,400G,400Bに導く機能を有する。   The color separation light guide optical system 200 includes dichroic mirrors 210 and 220, reflection mirrors 230, 240 and 250, an incident side lens 260, and a relay lens 270. The color separation light guide optical system 200 separates the illumination light from the illumination device 100 into three color lights of red light, green light, and blue light, and the three liquid crystal devices 400R and 400G that are the illumination targets. , 400B.

液晶装置400R,400G,400Bの光路前段には、集光レンズ300R,300G,300Bが配置されている。   Condensing lenses 300R, 300G, and 300B are disposed in the front stage of the optical path of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B.

液晶装置400R,400G,400Bは、画像情報に応じて照明光を変調するものであり、照明装置100の照明対象となる。
液晶装置400R,400G,400Bは、一対の透明なガラス基板に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像情報に従って、入射側偏光板から射出された1種類の直線偏光の偏光方向を変調する。
The liquid crystal devices 400 </ b> R, 400 </ b> G, and 400 </ b> B modulate illumination light according to image information, and are illumination targets of the illumination device 100.
The liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B are a pair of transparent glass substrates in which a liquid crystal that is an electro-optical material is hermetically sealed. For example, incident side polarization is performed according to given image information using a polysilicon TFT as a switching element. The polarization direction of one type of linearly polarized light emitted from the plate is modulated.

また、ここでは図示を省略したが、集光レンズ300R,300G,300Bと各液晶
装置400R,400G,400Bとの間には、それぞれ入射側偏光板が介在配置され、各液晶装置400R,400G,400Bとクロスダイクロイックプリズム500との間には、それぞれ射出側偏光板が介在配置されている。これら入射側偏光板、液晶装置400R,400G,400B及び射出側偏光板によって入射する各色光の光変調が行われる。
Although not shown here, incident-side polarizing plates are interposed between the condenser lenses 300R, 300G, and 300B and the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B, and the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B are disposed. Between the 400B and the cross dichroic prism 500, an exit side polarizing plate is interposed. The incident-side polarizing plate, the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B and the exit-side polarizing plate modulate light of each color light incident thereon.

クロスダイクロイックプリズム500は、射出側偏光板から射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム500は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は、青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。   The cross dichroic prism 500 is an optical element that forms a color image by synthesizing an optical image modulated for each color light emitted from the exit side polarizing plate. The cross dichroic prism 500 has a substantially square shape in plan view in which four right-angle prisms are bonded together, and a dielectric multilayer film is formed on a substantially X-shaped interface in which the right-angle prisms are bonded together. The dielectric multilayer film formed at one of the substantially X-shaped interfaces reflects red light, and the dielectric multilayer film formed at the other interface reflects blue light. By these dielectric multilayer films, the red light and the blue light are bent and aligned with the traveling direction of the green light, so that the three color lights are synthesized.

クロスダイクロイックプリズム500から射出されたカラー画像は、投写光学系600によって拡大投写され、スクリーンSCR上で画像を形成する。   The color image emitted from the cross dichroic prism 500 is enlarged and projected by the projection optical system 600 to form an image on the screen SCR.

次に、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20、照明装置100及びプロジェクター1000の効果を説明する。   Next, effects of the collimator lens unit 20, the illumination device 100, and the projector 1000 according to the first embodiment will be described.

実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20によれば、第2レンズ24の入射面25に形成された前段非球面が、固体光源装置10からの光を、コリメーターレンズユニット20の光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20の光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   According to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, the front aspherical surface formed on the incident surface 25 of the second lens 24 transmits light from the solid-state light source device 10 in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20. The collimator lens unit in the light emitted from the collimator lens unit has a function of converting the light beam density into light that is higher than the light flux density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit 20 and emitting the light. The light beam density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit can be made higher than the light beam density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit. As a result, the light utilization efficiency does not decrease due to the increase in the ratio of the above.

また、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20によれば、コリメーターレンズユニット20から射出される光の光束密度が、コリメーターレンズユニット20の光軸において最大値を示すとともに、コリメーターレンズユニット20の光軸から離れるに従って徐々に低くなるように構成されているため、被照明領域における面内光強度分布をより一層均一なものにすることができる。   Further, according to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, the luminous flux density of the light emitted from the collimator lens unit 20 shows the maximum value on the optical axis of the collimator lens unit 20, and the collimator lens unit. Since it is configured so as to gradually decrease as the distance from the 20 optical axis increases, the in-plane light intensity distribution in the illuminated area can be made even more uniform.

また、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20によれば、固体光源装置10に近い側に位置する第1レンズ22及び固体光源装置10から遠い側に位置する第2レンズ24を備え、第2レンズ24の入射面25に前段非球面が形成され、射出面26に後段非球面が形成されているため、固体光源から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。   Further, the collimator lens unit 20 according to the first embodiment includes the first lens 22 located on the side closer to the solid light source device 10 and the second lens 24 located on the side far from the solid light source device 10, and the second Since the front aspherical surface is formed on the incident surface 25 of the lens 24 and the rear aspherical surface is formed on the exit surface 26, the light flux density of the light emitted from the solid light source is near the optical axis of the collimator lens unit. The light beam density can be made reasonably and sufficiently higher than the light beam density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit.

また、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20によれば、第1レンズ22の射出面23が球面からなり、第2レンズ24の入射面25に前段非球面が形成されているため、第1レンズの射出面に前段非球面が形成されている場合と比較して、よりビーム径の大きい光を前段非球面に入射させることが可能となることから、より広い面積を有する前段非球面を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度良く行うことが可能となる。   Further, according to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, the exit surface 23 of the first lens 22 is a spherical surface, and the front surface aspheric surface is formed on the incident surface 25 of the second lens 24. Compared to the case where the front aspherical surface is formed on the exit surface of the lens, it is possible to allow light having a larger beam diameter to enter the front aspherical surface, so the front aspherical surface having a wider area is used. Therefore, the light flux density distribution conversion can be performed with ease and accuracy.

また、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20によれば、コリメーターレンズユニット20における第1レンズ22と第2レンズ24との間隔d1が、第1レンズ22の有効半径d2よりも大きくなるように構成されているため、十分にビーム径が大きくなった光を前段非球面に入射させることが可能となる。   Further, according to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, the distance d1 between the first lens 22 and the second lens 24 in the collimator lens unit 20 is larger than the effective radius d2 of the first lens 22. Therefore, light having a sufficiently large beam diameter can be made incident on the aspheric surface of the previous stage.

また、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20によれば、上記のように第1レンズ22の射出面23を球面とし第2レンズ24の入射面25を前段非球面としているため、第1レンズを光学ガラスから製造し第2レンズを樹脂から製造することができる。このようにすることによって、第1レンズを通常の研削研磨法を用いて製造するとともに第2レンズをプレス成形法を用いて製造することにより、全体として高い量産性でコリメーターレンズユニットを製造することが可能となる。   Further, according to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, as described above, the exit surface 23 of the first lens 22 is a spherical surface and the entrance surface 25 of the second lens 24 is an aspheric surface in the previous stage. Can be manufactured from optical glass and the second lens can be manufactured from resin. In this way, the first lens is manufactured using a normal grinding / polishing method and the second lens is manufactured using a press molding method, thereby manufacturing a collimator lens unit with high mass productivity as a whole. It becomes possible.

また、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20によれば、第1レンズ22のndが1.7以上であるため、固体光源から射出される光の拡がり角を効率よく抑制することが可能となる。   Further, according to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, since the nd of the first lens 22 is 1.7 or more, it is possible to efficiently suppress the divergence angle of the light emitted from the solid light source. Become.

また、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20によれば、第1レンズ22の入射面21は平面からなるため、第1レンズを安価なものにすることが可能となりコリメーターレンズユニットの製造コストを安価なものにすることが可能となる。   Further, according to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, since the incident surface 21 of the first lens 22 is a flat surface, the first lens can be made inexpensive, and the manufacturing cost of the collimator lens unit is increased. Can be made inexpensive.

実施形態1に係る照明装置100によれば、ランバート発光タイプの固体光源装置10と、固体光源装置10から射出される光を略平行化する実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20とを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   The illumination device 100 according to the first embodiment includes the Lambert light emission type solid-state light source device 10 and the collimator lens unit 20 according to the first embodiment that substantially parallelizes the light emitted from the solid-state light source device 10. In addition, the light use efficiency does not decrease due to an increase in the proportion of light irradiated at a large angle in the light irradiated to the illuminated area.

実施形態1に係るプロジェクター1000によれば、実施形態1に係る照明装置100を備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。   According to the projector 1000 according to the first embodiment, since the illumination device 100 according to the first embodiment is provided, the ratio of the light irradiated with a large angle out of the light irradiated on the illuminated area is increased. As a result, the projector can be used with high light utilization efficiency without lowering the light utilization efficiency.

[実施形態2]
図4は、実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aを説明するために示す図である。図4(a)は固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20aによって略平行化される様子を示す図であり、図4(b)はコリメーターレンズユニット20aから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図4(c)はコリメーターレンズユニット20aから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図4(a)における光線は、固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20aによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図4(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20aから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a view for explaining the collimator lens unit 20a according to the second embodiment. FIG. 4A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10 is approximately parallelized by the collimator lens unit 20a, and FIG. 4B is a light emitted from the collimator lens unit 20a. 4C is a graph showing the in-plane light intensity distribution (light flux density distribution) of the light emitted from the collimator lens unit 20a. Note that the light rays in FIG. 4A are for representing a state in which the light emitted from the solid light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20a, and do not reflect the light flux density. The vertical axis in FIG. 4B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20a, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aは、基本的には実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20と同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット20aを構成する第1レンズの構成が実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20の場合とは異なる。また、第1レンズの構成が異なることに伴って、第2レンズの構成も異なる。   The collimator lens unit 20a according to the second embodiment basically has the same configuration as the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, but the configuration of the first lens that constitutes the collimator lens unit 20a is an embodiment. This is different from the case of the collimator lens unit 20 according to FIG. In addition, the configuration of the second lens is different as the configuration of the first lens is different.

すなわち、実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aにおいては、図4(a)に示すように、第1レンズ22aがメニスカス凸レンズからなる。また、それに伴って、第2レンズ24aの入射面(前段非球面)25a及び射出面(後段非球面)26aの形状が実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20と異なる。   That is, in the collimator lens unit 20a according to the second embodiment, as shown in FIG. 4A, the first lens 22a is a meniscus convex lens. Accordingly, the shapes of the incident surface (front aspheric surface) 25a and the exit surface (rear aspheric surface) 26a of the second lens 24a are different from those of the collimator lens unit 20 according to the first embodiment.

このように、実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aは、第1レンズ22aの構成及び第2レンズ24aの構成が、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20の場合とは異なるが、第2レンズ24aの入射面25aに形成された前段非球面が、固体光源装置10からの光を、コリメーターレンズユニット20aの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20aの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図4(b)及び図4(c)に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   As described above, the collimator lens unit 20a according to the second embodiment differs from the collimator lens unit 20 according to the first embodiment in the configuration of the first lens 22a and the configuration of the second lens 24a. The front aspherical surface formed on the incident surface 25a of the lens 24a transmits light from the solid-state light source device 10 to the peripheral portion where the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20a is away from the optical axis of the collimator lens unit 20a. 4 (b) and FIG. 4 (c), the collimator lens unit in the light emitted from the collimator lens unit has the function of emitting light that is higher than the light flux density in FIG. The luminous flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit is higher than the luminous flux density in the periphery away from the optical axis of the collimator lens unit. Therefore, similarly to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, the ratio of the light irradiated at a large angle out of the light irradiated on the illuminated area increases. Usage efficiency will not be reduced.

[実施形態3]
図5は、実施形態3に係るコリメーターレンズユニット20bを説明するために示す図である。図5(a)は固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20bによって略平行化される様子を示す図であり、図5(b)はコリメーターレンズユニット20bから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図5(c)はコリメーターレンズユニット20bから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図5(a)における光線は、固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20bによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図5(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20bから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Embodiment 3]
FIG. 5 is a view for explaining the collimator lens unit 20b according to the third embodiment. FIG. 5A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20b, and FIG. 5B is a light emitted from the collimator lens unit 20b. 5 is a graph showing the in-plane light intensity distribution (light beam density distribution) of the light emitted from the collimator lens unit 20b. Note that the light rays in FIG. 5A are for representing a state in which the light emitted from the solid-state light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20b, and do not reflect the light flux density. The vertical axis of FIG. 5B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20b, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

実施形態3に係るコリメーターレンズユニット20bは、基本的には実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット20bを構成する第1レンズの構成が実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aの場合とは異なる。また、第1レンズの構成が異なることに伴って、第2レンズの構成も異なる。   The collimator lens unit 20b according to the third embodiment basically has the same configuration as the collimator lens unit 20a according to the second embodiment, but the configuration of the first lens that constitutes the collimator lens unit 20b is an embodiment. This is different from the case of the collimator lens unit 20a according to No. 2. In addition, the configuration of the second lens is different as the configuration of the first lens is different.

すなわち、実施形態3に係るコリメーターレンズユニット20bにおいては、図5(a)に示すように、第1レンズ22bは、射出面23bに非球面が形成されたメニスカス凸レンズからなる。また、それに伴って、第2レンズ24bの入射面(前段非球面)25b及び射出面(後段非球面)26bの形状が実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aと異なる。   That is, in the collimator lens unit 20b according to the third embodiment, as shown in FIG. 5A, the first lens 22b is a meniscus convex lens in which an aspheric surface is formed on the exit surface 23b. Accordingly, the shapes of the entrance surface (front aspheric surface) 25b and the exit surface (back stage aspheric surface) 26b of the second lens 24b are different from those of the collimator lens unit 20a according to the second embodiment.

このように、実施形態3に係るコリメーターレンズユニット20bは、コリメーターレンズユニット20bを構成する第1レンズ22bの構成が、実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20a場合と異なるが、第1レンズ22bの射出面23bに形成された非球面及び第2レンズ24bの入射面25bに形成された前段非球面が、固体光源装置10からの光を、コリメーターレンズユニット20bの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20bの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図5(b)及び図5(c)に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   As described above, the collimator lens unit 20b according to the third embodiment is different from the collimator lens unit 20a according to the second embodiment in the configuration of the first lens 22b constituting the collimator lens unit 20b. The aspherical surface formed on the exit surface 23b of 22b and the previous aspherical surface formed on the incident surface 25b of the second lens 24b convert the light from the solid-state light source device 10 into the light flux density near the optical axis of the collimator lens unit 20b. Has a function of converting and emitting light that is higher than the light flux density in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit 20b, and as shown in FIGS. 5B and 5C, The light flux density near the optical axis of the collimator lens unit in the light emitted from the meter lens unit Since it can be made higher than the light flux density in the peripheral part away from the optical axis of the ter lens unit, as with the collimator lens unit 20a according to the second embodiment, it has a large angle in the light irradiated on the illuminated area. The light use efficiency is not reduced due to an increase in the ratio of irradiated light.

また、実施形態3に係るコリメーターレンズユニット20bによれば、第1レンズ22bの射出面23bに非球面が形成されているため、コリメーターレンズユニット20bの光路長を短くすることが可能となり、コリメーターレンズユニット20bを小型化することが可能となる。   Further, according to the collimator lens unit 20b according to the third embodiment, since the aspherical surface is formed on the exit surface 23b of the first lens 22b, the optical path length of the collimator lens unit 20b can be shortened. The collimator lens unit 20b can be downsized.

次に、本発明のコリメーターレンズユニットに関する比較例について説明する。   Next, a comparative example regarding the collimator lens unit of the present invention will be described.

[比較例1]
図6は、比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cを説明するために示す図である。図6(a)は固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20cによって略平行化される様子を示す図であり、図6(b)はコリメーターレンズユニット20cから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図6(c)はコリメーターレンズユニット20cから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図6(a)における光線は、固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20cによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図6(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20cから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Comparative Example 1]
FIG. 6 is a view for explaining the collimator lens unit 20c according to the first comparative example. FIG. 6A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20c, and FIG. 6B is a light emitted from the collimator lens unit 20c. 6 is a graph showing the in-plane light intensity distribution (light beam density distribution) of the light emitted from the collimator lens unit 20c. The light rays in FIG. 6 (a) are for representing the state in which the light emitted from the solid light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20c, and do not reflect the light flux density. The vertical axis in FIG. 6B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20c, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cは、基本的には実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット20cを構成する第2レンズの構成が実施形態2に係るコリメーターレンズユニット20aの場合とは異なる。   The collimator lens unit 20c according to the comparative example 1 basically has the same configuration as the collimator lens unit 20a according to the second embodiment, but the configuration of the second lens constituting the collimator lens unit 20c is an embodiment. This is different from the case of the collimator lens unit 20a according to No. 2.

すなわち、比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cにおいては、図6(a)に示すように、第2レンズ24cは入射面25cが球面からなり、射出面26cに非球面が形成されたメニスカス凸レンズからなる。   That is, in the collimator lens unit 20c according to the comparative example 1, as shown in FIG. 6A, the second lens 24c has a meniscus convex lens in which the incident surface 25c is a spherical surface and an aspheric surface is formed on the exit surface 26c. Consists of.

このように、比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cは、コリメーターレンズユニット20cを構成する第1レンズ22cの射出面(球面)23c、第2レンズ24cの入射面(球面)25cのいずれにも前段非球面が形成されていないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット20cから射出される光における、コリメーターレンズユニット20cの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット20cの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう(図6(b)及び図6(c)参照。)。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。   As described above, the collimator lens unit 20c according to the comparative example 1 is provided on any of the exit surface (spherical surface) 23c of the first lens 22c and the incident surface (spherical surface) 25c of the second lens 24c constituting the collimator lens unit 20c. Since the front aspherical surface is not formed, as in the case where the conventional collimator lens unit is applied to the conventional projector, the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20c in the light emitted from the collimator lens unit 20c is used. Is relatively lower than the light flux density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit 20c (see FIGS. 6B and 6C). For this reason, even if an integrator optical system for making the in-plane light intensity distribution of the light emitted from the collimator lens unit uniform is arranged in the subsequent stage, it is irradiated with a large angle of the light irradiated to the illuminated area. The proportion of light that will be increased. As a result, in a projector using a liquid crystal device with a built-in microlens as a light modulation device, the proportion of the light irradiated at a large angle among the light irradiated on the illuminated area increases. As a result, the light utilization efficiency decreases.

[比較例2]
図7は、比較例2に係るコリメーターレンズユニット20dを説明するために示す図である。図7(a)は固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20dによって略平行化される様子を示す図であり、図7(b)はコリメーターレンズユニット20dから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図7(c)はコリメーターレンズユニット20dから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図7(a)における光線は、固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20dによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図7(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20dから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Comparative Example 2]
FIG. 7 is a view for explaining the collimator lens unit 20d according to the comparative example 2. FIG. 7A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20d, and FIG. 7B is a light emitted from the collimator lens unit 20d. FIG. 7C is a graph showing the in-plane light intensity distribution (light flux density distribution) of the light emitted from the collimator lens unit 20d. Note that the light rays in FIG. 7A are for representing a state in which the light emitted from the solid light source device 10 is substantially parallelized by the collimator lens unit 20d, and do not reflect the light flux density. The vertical axis in FIG. 7B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20d, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

比較例2に係るコリメーターレンズユニット20dは、基本的には比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット20dを構成する第2レンズの構成が比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cの場合とは異なる。   The collimator lens unit 20d according to the comparative example 2 has basically the same configuration as the collimator lens unit 20c according to the comparative example 1, but the configuration of the second lens constituting the collimator lens unit 20d is a comparative example. This is different from the case of the collimator lens unit 20c according to No. 1.

すなわち、比較例2に係るコリメーターレンズユニット20dにおいては、図7(a)に示すように、第2レンズ24dは、入射面25dに非球面が形成され、射出面26dに後段非球面が形成された非球面メニスカス凸レンズからなる。   That is, in the collimator lens unit 20d according to the comparative example 2, as shown in FIG. 7A, the second lens 24d has an aspheric surface on the incident surface 25d and a rear aspheric surface on the exit surface 26d. Aspherical meniscus convex lens.

しかしながら、比較例2に係るコリメーターレンズユニット20dは、コリメーターレンズユニット20dを構成する第2レンズ24dの入射面(非球面)25dが、固体光源装置10から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット20dの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20dの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有しないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット20dから射出される光における、コリメーターレンズユニット20dの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット20dの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう(図7(b)及び図7(c)参照。)。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。   However, in the collimator lens unit 20d according to the comparative example 2, the incident surface (aspheric surface) 25d of the second lens 24d constituting the collimator lens unit 20d shows the light flux density distribution of the light emitted from the solid light source device 10. A light beam density distribution conversion function for converting the light beam density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20d into a predetermined light beam density distribution that is higher than the light beam density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit 20d. As in the case where the conventional collimator lens unit is applied to the conventional projector, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20d in the light emitted from the collimator lens unit 20d is equal to the collimator. Peripheral part away from optical axis of lens unit 20d Becomes relatively lower than definitive flux density (see FIG. 7 (b) and FIG. 7 (c).). For this reason, even if an integrator optical system for making the in-plane light intensity distribution of the light emitted from the collimator lens unit uniform is arranged in the subsequent stage, it is irradiated with a large angle of the light irradiated to the illuminated area. The proportion of light that will be increased. As a result, in a projector using a liquid crystal device with a built-in microlens as a light modulation device, the proportion of the light irradiated at a large angle among the light irradiated on the illuminated area increases. As a result, the light utilization efficiency decreases.

[比較例3]
図8は、比較例3に係るコリメーターレンズユニット20eを説明するために示す図である。図8(a)は固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20eによって略平行化される様子を示す図であり、図8(b)はコリメーターレンズユニット20eから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図8(c)はコリメーターレンズユニット20eから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図8(a)における光線は、固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20eによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図8(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20eから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Comparative Example 3]
FIG. 8 is a view for explaining the collimator lens unit 20e according to the comparative example 3. FIG. 8A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20e, and FIG. 8B is a light emitted from the collimator lens unit 20e. 8 is a graph showing the in-plane light intensity distribution (light beam density distribution) of the light emitted from the collimator lens unit 20e. Note that the light rays in FIG. 8A are for representing the state in which the light emitted from the solid light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20e, and do not reflect the light flux density. The vertical axis of FIG. 8B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20e, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

比較例3に係るコリメーターレンズユニット20eは、基本的には比較例2に係るコリメーターレンズユニット20dと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット20eを構成する第2レンズの構成が比較例2に係るコリメーターレンズユニット20dの場合とは異なる。   The collimator lens unit 20e according to the comparative example 3 basically has the same configuration as the collimator lens unit 20d according to the comparative example 2, but the configuration of the second lens constituting the collimator lens unit 20e is a comparative example. This is different from the case of the collimator lens unit 20d according to No. 2.

すなわち、比較例3に係るコリメーターレンズユニット20eにおいては、図8(a)に示すように、第2レンズ24eは、入射面25eに非球面が形成され、射出面26eに後段非球面が形成された非球面両凸レンズからなる。   That is, in the collimator lens unit 20e according to Comparative Example 3, as shown in FIG. 8A, the second lens 24e has an aspheric surface on the incident surface 25e and a rear aspheric surface on the exit surface 26e. Aspherical biconvex lens.

しかしながら、比較例3に係るコリメーターレンズユニット20eは、コリメーターレンズユニット20eを構成する第2レンズ24eの入射面(非球面)25eは、固体光源装置10から射出される光の光束密度分布を、コリメーターレンズユニット20eの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20eの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有するが、その能力が不十分であり、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができないため、従来のプロジェクターに従来のコリメーターレンズユニットを適用した場合と同様に、コリメーターレンズユニット20eから射出される光における、コリメーターレンズユニット20eの光軸近傍における光束密度が、コリメーターレンズユニット20eの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも相対的に低くなってしまう(図8(b)及び図8(c)参照。)。このため、コリメーターレンズユニットから射出される光の面内光強度分布を均一にするためのインテグレーター光学系を後段に配置したとしても、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまう。その結果、光変調装置として、特にマイクロレンズを内蔵した液晶装置を用いたプロジェクターにおいては、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が大きくなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまう。   However, in the collimator lens unit 20e according to the comparative example 3, the incident surface (aspheric surface) 25e of the second lens 24e constituting the collimator lens unit 20e has a light flux density distribution of the light emitted from the solid light source device 10. A light beam density distribution conversion function for converting the light beam density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20e into a predetermined light beam density distribution so as to be higher than the light beam density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit 20e. However, the light intensity in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit in the light emitted from the collimator lens unit is not sufficient, and the light flux density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit Can not be higher than conventional projectors Similar to the case where the collimator lens unit is applied, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20e in the light emitted from the collimator lens unit 20e is away from the optical axis of the collimator lens unit 20e. This is relatively lower than the light flux density at the portion (see FIGS. 8B and 8C). For this reason, even if an integrator optical system for making the in-plane light intensity distribution of the light emitted from the collimator lens unit uniform is arranged in the subsequent stage, it is irradiated with a large angle of the light irradiated to the illuminated area. The proportion of light that will be increased. As a result, in a projector using a liquid crystal device with a built-in microlens as a light modulation device, the proportion of the light irradiated at a large angle among the light irradiated on the illuminated area increases. As a result, the light utilization efficiency decreases.

[比較例4]
図9は、比較例4に係るコリメーターレンズユニット20fを説明するために示す図である。図9(a)は固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20fを通過する際に屈折する様子を示す図であり、図9(b)はコリメーターレンズユニット20fから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図9(c)はコリメーターレンズユニット20fから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図9(a)における光線は、固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20fを通過する際に屈折する様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図9(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20fから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Comparative Example 4]
FIG. 9 is a view for explaining the collimator lens unit 20f according to the comparative example 4. FIG. 9A is a diagram showing how light emitted from the solid-state light source device 10 is refracted when passing through the collimator lens unit 20f, and FIG. 9B is emitted from the collimator lens unit 20f. It is a graph which shows the relative light intensity (relative light beam density) of light, FIG.9 (c) is a figure which shows the in-plane light intensity distribution (light beam density distribution) of the light inject | emitted from the collimator lens unit 20f. Note that the light rays in FIG. 9A are for representing the state in which the light emitted from the solid light source device 10 is refracted when passing through the collimator lens unit 20f, and do not reflect the light flux density. The vertical axis in FIG. 9B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20f, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

比較例4に係るコリメーターレンズユニット20fは、基本的には比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cと同様の構成を有するが、コリメーターレンズユニット20fを構成する第2レンズの構成が比較例1に係るコリメーターレンズユニット20cの場合とは異なる。   The collimator lens unit 20f according to the comparative example 4 basically has the same configuration as the collimator lens unit 20c according to the comparative example 1, but the configuration of the second lens constituting the collimator lens unit 20f is a comparative example. This is different from the case of the collimator lens unit 20c according to No. 1.

すなわち、比較例4に係るコリメーターレンズユニット20fにおいては、図9(a)に示すように、第2レンズ24fは、入射面25f及び射出面26fが球面からなるメニスカス凸レンズからなる。   That is, in the collimator lens unit 20f according to Comparative Example 4, as shown in FIG. 9A, the second lens 24f is a meniscus convex lens in which the entrance surface 25f and the exit surface 26f are spherical.

このように、比較例4に係るコリメーターレンズユニット20fは、第1レンズ22fの射出面23f、第2レンズ24fの入射面25fのいずれにも前段非球面が形成されておらず、第2レンズ24fの射出面26fにも後段非球面が形成されていない。このため、図9(b)及び図9(c)に示すように、コリメーターレンズユニット20fから射出される光における、コリメーターレンズユニット20fの光軸から離れた周辺部における光束密度が盛り上がっている。また、図9(a)に示すように、固体光源装置10から射出される光を略平行化することができない。その結果、コリメーターレンズユニット20fから射出される光における、コリメーターレンズユニット20fの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニット20fの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることはできるが、固体光源装置10から射出される光を略平行化することができない。   As described above, the collimator lens unit 20f according to the comparative example 4 has no front aspheric surface formed on either the exit surface 23f of the first lens 22f or the entrance surface 25f of the second lens 24f. A post-stage aspherical surface is not formed on the exit surface 26f of 24f. For this reason, as shown in FIGS. 9B and 9C, the light flux density in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit 20f in the light emitted from the collimator lens unit 20f rises. Yes. Moreover, as shown to Fig.9 (a), the light inject | emitted from the solid light source device 10 cannot be made substantially parallel. As a result, in the light emitted from the collimator lens unit 20f, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20f is made higher than the light flux density in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit 20f. The light emitted from the solid-state light source device 10 cannot be made substantially parallel.

次に、本発明のコリメーターレンズユニットを備える照明装置及びプロジェクターの他の実施形態について説明する。   Next, other embodiments of a lighting device and a projector including the collimator lens unit of the present invention will be described.

[実施形態4]
図10は、実施形態4に係る照明装置100g及びプロジェクター1000gを説明するために示す図である。
[Embodiment 4]
FIG. 10 is a diagram for explaining an illumination device 100g and a projector 1000g according to the fourth embodiment.

実施形態4に係るプロジェクター1000gは、基本的には実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するが、照明装置の構成が実施形態1に係るプロジェクター1000の場合とは異なる。   The projector 1000g according to the fourth embodiment basically has the same configuration as the projector 1000 according to the first embodiment, but the configuration of the illumination device is different from that of the projector 1000 according to the first embodiment.

すなわち、実施形態4に係る照明装置100gは、図10に示すように、インテグレーター光学系として、ロッドインテグレーター光学系700を備える。なお、実施形態1に係る照明装置100と同様の構成を有するものについては、記載を省略する。   That is, the illumination device 100g according to Embodiment 4 includes a rod integrator optical system 700 as an integrator optical system, as shown in FIG. In addition, description is abbreviate | omitted about what has the structure similar to the illuminating device 100 which concerns on Embodiment 1. FIG.

ロッドインテグレーター光学系700は、集光レンズ710と、偏光変換ロッド720と、リレーレンズ730とを備える。   The rod integrator optical system 700 includes a condenser lens 710, a polarization conversion rod 720, and a relay lens 730.

集光レンズ710は、コリメーターレンズユニット20からの平行光を集光して偏光変換ロッド720の偏光変換部722に導光する。   The condenser lens 710 collects the parallel light from the collimator lens unit 20 and guides it to the polarization converter 722 of the polarization conversion rod 720.

偏光変換ロッド720は、偏光変換部722及びインテグレーターロッド部724を有し、面内光強度分布が均一化した光を射出する。偏光変換部722は、集光レンズ710からの光を略1種類の直線偏光光に変換する機能を有する。インテグレーターロッド部724は、偏光変換された光を内面で多重反射することによって均一化する機能を有する。   The polarization conversion rod 720 includes a polarization conversion unit 722 and an integrator rod unit 724, and emits light with a uniform in-plane light intensity distribution. The polarization conversion unit 722 has a function of converting light from the condenser lens 710 into substantially one type of linearly polarized light. The integrator rod portion 724 has a function of uniformizing the polarization-converted light by multiple reflection on the inner surface.

リレーレンズ730は、集光レンズ300R,300G,300Bとともに、偏光変換ロッド720から射出された光を発散させずに、液晶装置400R,400G,400Bの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。なお、リレーレンズ730は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。   The relay lens 730 has a function of forming an image in the vicinity of the image forming area of the liquid crystal devices 400R, 400G, and 400B without diverging the light emitted from the polarization conversion rod 720 together with the condenser lenses 300R, 300G, and 300B. Note that the relay lens 730 may be composed of a compound lens in which a plurality of lenses are combined.

このように、実施形態4に係る照明装置100gによれば、ランバート発光タイプの固体光源装置10と、固体光源装置10から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニット20とを備えるため、実施形態1に係る照明装置100と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   Thus, according to the illuminating device 100g which concerns on Embodiment 4, since the Lambert light emission type solid light source device 10 and the collimator lens unit 20 which parallelizes the light inject | emitted from the solid light source device 10 are provided, Similar to the illumination device 100 according to the first embodiment, the light use efficiency is reduced due to an increase in the proportion of light irradiated at a large angle in the light irradiated on the illuminated area. Disappears.

実施形態4に係るプロジェクター1000gによれば、上記した照明装置100gを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。   According to the projector 1000g according to the fourth embodiment, since the illumination device 100g described above is provided, the ratio of the light that is irradiated with a large angle out of the light that is irradiated onto the illuminated region increases. It becomes a projector with high light utilization efficiency, in which utilization efficiency does not decrease.

なお、実施形態4に係るプロジェクター1000gは、照明装置の構成以外は、実施形態1に係るプロジェクター1000と同様の構成を有するため、実施形態1に係るプロジェクター1000が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   The projector 1000g according to the fourth embodiment has the same configuration as that of the projector 1000 according to the first embodiment except for the configuration of the illumination device. Therefore, the corresponding effect among the effects of the projector 1000 according to the first embodiment is directly used. Have.

[実施形態5]
図11は、実施形態5に係る照明装置100h及びプロジェクター1000hを説明するために示す図である。図11(a)はプロジェクター1000hの光学系を示す平面図であり、図11(b)はカラーホイール750を示す図である。
[Embodiment 5]
FIG. 11 is a diagram for explaining the illumination device 100h and the projector 1000h according to the fifth embodiment. FIG. 11A is a plan view showing an optical system of the projector 1000h, and FIG. 11B is a view showing a color wheel 750.

実施形態5に係るプロジェクター1000hは、図11(a)に示すように、照明装置100hと、リレー光学系800と、マイクロミラー型光変調装置410と、投写光学系610とを備える。   As shown in FIG. 11A, the projector 1000h according to the fifth embodiment includes a lighting device 100h, a relay optical system 800, a micromirror light modulator 410, and a projection optical system 610.

照明装置100hは、固体光源装置10と、コリメーターレンズユニット20と、ロッドインテグレーター光学系740と、カラーホイール750とを備える。   The illumination device 100 h includes a solid light source device 10, a collimator lens unit 20, a rod integrator optical system 740, and a color wheel 750.

固体光源装置10及びコリメーターレンズユニット20は、実施形態1で説明したものと同様であるため説明を省略する。   Since the solid-state light source device 10 and the collimator lens unit 20 are the same as those described in the first embodiment, description thereof is omitted.

ロッドインテグレーター光学系740は、集光レンズ742と、インテグレーターロッド744を有する。集光レンズ742は、コリメーターレンズユニット20からの平行光を集光してインテグレーターロッド744の入射面に導光する。インテグレーターロッド744は、入射面から入射された光を内面で多重反射することによって均一化し、面内光強度分布が均一化した光を射出する。   The rod integrator optical system 740 includes a condenser lens 742 and an integrator rod 744. The condenser lens 742 collects the parallel light from the collimator lens unit 20 and guides it to the incident surface of the integrator rod 744. The integrator rod 744 makes light incident from the incident surface uniform by multiple reflection on the inner surface, and emits light having a uniform in-plane light intensity distribution.

カラーホイール750は、図11(a)に示すように、インテグレーターロッド744の入射面の直前に配設されている。カラーホイール750は、図11(b)に示すように、回転方向に沿って区切られた4つの扇形の領域に3つの透過型のカラーフィルタ752R,752G,752B及び透光領域752Wが形成された円板状部材からなる。   As shown in FIG. 11A, the color wheel 750 is disposed immediately before the entrance surface of the integrator rod 744. In the color wheel 750, as shown in FIG. 11B, three transmissive color filters 752R, 752G, 752B and a translucent region 752W are formed in four fan-shaped regions partitioned along the rotation direction. It consists of a disk-shaped member.

カラーフィルタ752Rは、インテグレーターロッド744に入射する光のうち、赤の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射又は吸収することにより、赤色光成分のみを透過するものである。同様に、カラーフィルタ752G,752Bは、それぞれ、インテグレーターロッド744に入射する光のうち、緑又は青の波長領域の光を透過し、他の波長領域の光を反射又は吸収することにより、緑色光成分又は青色光成分のみを透過するものである。カラーフィルタ752R,752G,752Bは、例えば、誘電体多層膜や、塗料を用いて形成されたフィルタ板などを好適に用いることができる。透光領域752Wは、インテグレーターロッド744に入射する光がそのまま通過できるようになっている。この透光領域752Wにより、投写画像中の輝度を高くすることができ、投写画像の明るさを確保することができる。   The color filter 752R transmits only the red light component by transmitting the light in the red wavelength region out of the light incident on the integrator rod 744 and reflecting or absorbing the light in the other wavelength regions. Similarly, the color filters 752G and 752B transmit green light in the wavelength region of green or blue out of light incident on the integrator rod 744, and reflect or absorb light in other wavelength regions, respectively. Only the component or the blue light component is transmitted. As the color filters 752R, 752G, and 752B, for example, a dielectric multilayer film, a filter plate formed using a paint, or the like can be preferably used. The light transmissive region 752W allows light incident on the integrator rod 744 to pass through as it is. The light-transmitting region 752W can increase the brightness in the projected image and ensure the brightness of the projected image.

リレー光学系800は、図11(a)に示すように、リレーレンズ810と、反射ミラー820と、集光レンズ830とを有し、インテグレーターロッド744からの光をマイクロミラー型光変調装置410の画像形成領域に導く機能を有する。   As shown in FIG. 11A, the relay optical system 800 includes a relay lens 810, a reflection mirror 820, and a condenser lens 830. The relay optical system 800 transmits light from the integrator rod 744 to the micromirror light modulator 410. It has a function of leading to the image forming area.

リレーレンズ810は、集光レンズ830とともに、インテグレーターロッド744からの光を発散させずにマイクロミラー型光変調装置410の画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。なお、リレーレンズ810は、1枚のレンズで構成されていてもよいし、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。   The relay lens 810 has a function of forming an image in the vicinity of the image forming region of the micromirror light modulator 410 without diverging the light from the integrator rod 744 together with the condenser lens 830. Note that the relay lens 810 may be composed of a single lens or a complex lens in which a plurality of lenses are combined.

反射ミラー820は、照明光軸100haxに対して傾斜して配置され、リレーレンズ810からの光を曲折し、マイクロミラー型光変調装置410へと導光する。これにより、プロジェクターをコンパクトにすることができる。   The reflection mirror 820 is arranged to be inclined with respect to the illumination optical axis 100hax, bends the light from the relay lens 810, and guides it to the micromirror type light modulation device 410. Thereby, a projector can be made compact.

集光レンズ830は、リレーレンズ810及び反射ミラー820からの光をマイクロミラー型光変調装置410の画像形成領域に集光させ、かつ、マイクロミラー型光変調装置410によって変調された光を投写光学系610とともに拡大投写するものである。   The condensing lens 830 condenses the light from the relay lens 810 and the reflection mirror 820 onto the image forming area of the micromirror light modulator 410 and projects the light modulated by the micromirror light modulator 410. The enlarged projection is performed together with the system 610.

マイクロミラー型光変調装置410は、リレー光学系800からの光を画像情報に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す画像光を投写光学系610へと射出する機能を有する反射方向制御型光変調装置である。マイクロミラー型光変調装置410としては、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)を用いることができる。   The micromirror light modulator 410 has a function of emitting image light representing an image to the projection optical system 610 by reflecting light from the relay optical system 800 with a micromirror corresponding to each pixel according to image information. Is a reflection direction control type light modulation device. As the micromirror type light modulation device 410, for example, DMD (digital micromirror device) (trademark of TI) can be used.

マイクロミラー型光変調装置410から射出される画像光は、投写光学系610によって拡大投写され、スクリーンSCR上で画像を形成する。   The image light emitted from the micromirror light modulator 410 is enlarged and projected by the projection optical system 610 to form an image on the screen SCR.

このように、実施形態5に係る照明装置100hによれば、ランバート発光タイプの固体光源装置10と、固体光源装置10から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニット20とを備えるため、実施形態1に係る照明装置100と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   As described above, according to the illumination device 100h according to the fifth embodiment, the Lambert light emission type solid-state light source device 10 and the collimator lens unit 20 that substantially parallelizes the light emitted from the solid-state light source device 10 are provided. Similar to the illumination device 100 according to the first embodiment, the light use efficiency is reduced due to an increase in the proportion of light irradiated at a large angle in the light irradiated on the illuminated area. Disappears.

実施形態5に係るプロジェクター1000hによれば、上記した照明装置100hを備えるため、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことのない、光利用効率の高いプロジェクターとなる。   According to the projector 1000h according to the fifth embodiment, since the above-described illumination device 100h is provided, the ratio of the light irradiated with a large angle out of the light irradiated on the illuminated area increases. It becomes a projector with high light utilization efficiency, in which utilization efficiency does not decrease.

[実施形態6]
図12は、実施形態6に係るコリメーターレンズユニット20iを説明するために示す図である。図12(a)は固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20iによって略平行化される様子を示す図であり、図12(b)はコリメーターレンズユニット20iから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図12(c)はコリメーターレンズユニット20iから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図12(a)における光線は、固体光源装置10から射出される光がコリメーターレンズユニット20iによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図12(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20iから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Embodiment 6]
FIG. 12 is a view for explaining the collimator lens unit 20i according to the sixth embodiment. FIG. 12A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20i, and FIG. 12B is a light emitted from the collimator lens unit 20i. 12 is a graph showing the relative light intensity (relative light beam density) of FIG. 12, and FIG. 12C is a view showing the in-plane light intensity distribution (light beam density distribution) of the light emitted from the collimator lens unit 20i. Note that the light rays in FIG. 12A are for representing the state in which the light emitted from the solid light source device 10 is substantially collimated by the collimator lens unit 20i, and do not reflect the light flux density. The vertical axis in FIG. 12B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20 i, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

実施形態6に係るコリメーターレンズユニット20iは、基本的には実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20と同様の構成を有するが、第3レンズをさらに備える点で実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20の場合とは異なる。   The collimator lens unit 20i according to the sixth embodiment has basically the same configuration as the collimator lens unit 20 according to the first embodiment. However, the collimator lens according to the first embodiment is further provided with a third lens. This is different from the unit 20.

すなわち、実施形態6に係るコリメーターレンズユニット20iにおいては、図12(a)に示すように、少なくとも2つのレンズとして、固体光源装置10に近い側に位置する第1レンズ22i及び固体光源装置10から遠い側に位置する第2レンズ24i並びに第1レンズ22i及び第2レンズ24iの間に配置される第3レンズ28を備え、第1レンズ22iの射出面23i及び第3レンズ28の入射面27の2面に前段非球面が形成されており、かつ、第2レンズ24iの射出面26iに後段非球面が形成されている。第1レンズ22iの入射面21i、第2レンズ24iの入射面25i及び第3レンズ28の射出面29は平面からなる。
なお、本発明は上記の構成に限定されるものではなく、第3レンズの射出面や第2レンズの入射面に前段非球面が形成されていてもよい。
That is, in the collimator lens unit 20i according to the sixth embodiment, as shown in FIG. 12A, as the at least two lenses, the first lens 22i and the solid light source device 10 located on the side closer to the solid light source device 10 A second lens 24i located on the side far from the first lens 22i and a third lens 28 disposed between the first lens 22i and the second lens 24i, and an exit surface 23i of the first lens 22i and an entrance surface 27 of the third lens 28. The front aspherical surface is formed on the two surfaces, and the rear aspherical surface is formed on the exit surface 26i of the second lens 24i. The entrance surface 21i of the first lens 22i, the entrance surface 25i of the second lens 24i, and the exit surface 29 of the third lens 28 are flat.
In addition, this invention is not limited to said structure, The front | former stage aspherical surface may be formed in the output surface of a 3rd lens, or the entrance surface of a 2nd lens.

このように、実施形態6に係るコリメーターレンズユニット20iは、第3レンズ28をさらに備える点で実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20の場合とは異なるが、第1レンズ22iの射出面23i及び第3レンズ28の入射面27に形成された前段非球面が、固体光源装置10からの光を、コリメーターレンズユニット20iの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20iの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図12(b)及び図12(c)に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   As described above, the collimator lens unit 20i according to the sixth embodiment is different from the collimator lens unit 20 according to the first embodiment in that the third lens 28 is further provided, but the exit surface 23i of the first lens 22i. The front aspheric surface formed on the incident surface 27 of the third lens 28 separates the light from the solid-state light source device 10 so that the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20i is away from the optical axis of the collimator lens unit 20i. 12 (b) and 12 (c), the collimator in the light emitted from the collimator lens unit has a function to emit light that is higher than the light flux density at the peripheral portion. The light flux density in the vicinity of the optical axis of the meter lens unit is changed to light in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit. Since the density can be made higher than the density, the ratio of the light irradiated with a large angle among the light irradiated to the illuminated region is increased, as in the collimator lens unit 20 according to the first embodiment. As a result, the light use efficiency is not reduced.

また、実施形態6に係るコリメーターレンズユニット20iによれば、第1レンズ22iの射出面23i及び第3レンズ28の入射面27の2面に前段非球面が形成されており、かつ、第2レンズ24iの射出面26iに後段非球面が形成されているため、このような構成とすることによっても、固体光源装置から射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも無理なく、かつ、十分に高くすることが可能となる。   Further, according to the collimator lens unit 20i according to the sixth embodiment, the front aspherical surface is formed on the two surfaces of the exit surface 23i of the first lens 22i and the entrance surface 27 of the third lens 28, and the second Since the rear aspherical surface is formed on the exit surface 26i of the lens 24i, even with this configuration, the light flux density of the light emitted from the solid-state light source device is near the optical axis of the collimator lens unit. The light beam density can be made reasonably and sufficiently higher than the light beam density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit.

[実施形態7]
図13は、実施形態7に係るプロジェクター1000jの光学系を示す平面図である。
図14は、実施形態7における固体光源アレイ11aをコリメーターレンズアレイ14a側から見た図である。
図15は、実施形態7に係るコリメーターレンズユニット20j及び照明装置100j(符号を図示せず。)を説明するために示す図である。図15(a)は固体光源装置10a(透明基板17a及び蛍光層18aのみ図示。)から射出される光がコリメーターレンズユニット20jによって略平行化される様子を示す図であり、図15(b)はコリメーターレンズユニット20jから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図15(c)はコリメーターレンズユニット20jから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図15(a)における光線は、固体光源装置10aから射出される光がコリメーターレンズユニット20jによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図15(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20jから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Embodiment 7]
FIG. 13 is a plan view showing an optical system of a projector 1000j according to the seventh embodiment.
FIG. 14 is a diagram of the solid-state light source array 11a according to the seventh embodiment as viewed from the collimator lens array 14a side.
FIG. 15 is a diagram for explaining the collimator lens unit 20j and the illumination device 100j (reference numerals are not shown) according to the seventh embodiment. FIG. 15A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10a (only the transparent substrate 17a and the fluorescent layer 18a are illustrated) is approximately collimated by the collimator lens unit 20j, and FIG. ) Is a graph showing the relative light intensity (relative luminous flux density) of the light emitted from the collimator lens unit 20j, and FIG. 15 (c) shows the in-plane light intensity distribution (the light intensity emitted from the collimator lens unit 20j). It is a figure which shows light beam density distribution. Note that the light rays in FIG. 15A are for representing the state in which the light emitted from the solid light source device 10a is approximately collimated by the collimator lens unit 20j, and do not reflect the light flux density. The vertical axis in FIG. 15B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20j, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

実施形態7に係る照明装置100jは、基本的には実施形態1に係る照明装置100と同様の構成を有するが、放熱部材をさらに備えることが実施形態1に係る照明装置100の場合とは異なる。また、放熱部材をさらに備えることに伴って、固体光源装置及びコリメーターレンズユニット(第1レンズ及び第2レンズ)の構成も異なる。以下、実施形態7に係る照明装置100jの構成について説明する。   Although the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7 has the structure similar to the illuminating device 100 which concerns on Embodiment 1, it is different from the case of the illuminating device 100 which concerns on Embodiment 1 that it is further equipped with a heat radiating member. . In addition, the configuration of the solid-state light source device and the collimator lens unit (the first lens and the second lens) is different with the provision of the heat dissipation member. Hereinafter, the structure of the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7 is demonstrated.

実施形態7に係る照明装置100jは、図13に示すように、固体光源装置10aと、コリメーターレンズユニット20jと、第1レンズアレイ120と、第2レンズアレイ130と、偏光変換素子140と、重畳レンズ150とを有する。また、照明装置100jにおいては、放熱部材30が蛍光層18a(後述)及び第1レンズ22j(後述)と接して配置されている   As shown in FIG. 13, the illumination device 100j according to the seventh embodiment includes a solid-state light source device 10a, a collimator lens unit 20j, a first lens array 120, a second lens array 130, a polarization conversion element 140, And a superimposing lens 150. In the illumination device 100j, the heat dissipation member 30 is disposed in contact with the fluorescent layer 18a (described later) and the first lens 22j (described later).

固体光源装置10aは、固体光源アレイ11aと、コリメーターレンズアレイ14aと、集光光学系16aと、透明基板17aと、蛍光層18aとを備えるランバート発光タイプの固体光源装置であり、赤色光、緑色光及び青色光を含む白色光を射出する。なお、固体光源装置10aは、上記した構成要素の他にもリード線等を有するが、図示及び説明を省略する。   The solid light source device 10a is a Lambert light emission type solid light source device including a solid light source array 11a, a collimator lens array 14a, a condensing optical system 16a, a transparent substrate 17a, and a fluorescent layer 18a. White light including green light and blue light is emitted. The solid-state light source device 10a includes lead wires and the like in addition to the above-described components, but illustration and description thereof are omitted.

固体光源アレイ11aは、図14に示すように、基板12a及び25個の固体光源13aを有する。固体光源アレイ11aにおいては、25個の固体光源13aは5行5列のマトリクス状に配置されている。図14においては、最も左上の固体光源13aのみに符号を付している。   As shown in FIG. 14, the solid light source array 11a includes a substrate 12a and 25 solid light sources 13a. In the solid light source array 11a, 25 solid light sources 13a are arranged in a matrix of 5 rows and 5 columns. In FIG. 14, only the upper left solid light source 13a is provided with a reference numeral.

固体光源13aは、励起光として青色光を生成する半導体レーザーからなる。当該半導体レーザーは、図14に示すように、長方形形状の発光領域を有する。   The solid light source 13a is made of a semiconductor laser that generates blue light as excitation light. The semiconductor laser has a rectangular light emitting region as shown in FIG.

コリメーターレンズアレイ14aは、25個の固体光源13aに対応して設けられ、25個の固体光源13aで生成された光をそれぞれ略平行化する複数のコリメーターレンズ15a(端部の1つにのみ符号を図示)を有する。図示による説明は省略するが、複数のコリメーターレンズ15aは、5行5列のマトリクス状に配置されている。コリメーターレンズ15aは、例えば、入射面が双曲面で、かつ、射出面が平面の非球面平凸レンズからなる。   The collimator lens array 14a is provided corresponding to the 25 solid light sources 13a, and each of the collimator lenses 15a (to one of the end portions) substantially parallelizes the light generated by the 25 solid light sources 13a. Only symbols are shown). Although description by illustration is abbreviate | omitted, the some collimator lens 15a is arrange | positioned at the matrix form of 5 rows 5 columns. The collimator lens 15a is composed of, for example, an aspherical plano-convex lens having a hyperboloidal entrance surface and a flat exit surface.

集光光学系16aは、コリメーターレンズアレイ14aからの青色光(25個の固体光源13aからの励起光)を所定の集光位置に集光する。集光光学系16aは、例えば、入射面が平面で、かつ、射出面が双曲面の非球面平凸レンズからなる。   The condensing optical system 16a condenses blue light from the collimator lens array 14a (excitation light from the 25 solid light sources 13a) at a predetermined condensing position. The condensing optical system 16a is composed of, for example, an aspheric plano-convex lens having a flat entrance surface and a hyperboloidal exit surface.

なお、本発明においては、コリメーターレンズ又は集光光学系を構成するレンズの枚数や形状は上記したものに限られるものではない。   In the present invention, the number and shape of the collimator lenses or the lenses constituting the condensing optical system are not limited to those described above.

透明基板17aは、蛍光層18aを担持する部材であり、例えば、石英ガラス又は光学ガラスからなる。
蛍光層18aは、所定の集光位置の近傍に位置し、集光光学系16aからの青色光の一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成して射出する。蛍光層18aは、固体光源装置10aにおける光射出部である。
The transparent substrate 17a is a member that supports the fluorescent layer 18a, and is made of, for example, quartz glass or optical glass.
The fluorescent layer 18a is located in the vicinity of a predetermined condensing position, and generates and emits fluorescence including red light and green light from part of the blue light from the condensing optical system 16a. The fluorescent layer 18a is a light emitting part in the solid-state light source device 10a.

放熱部材30は、透明な固体であるサファイア(nd=1.71)からなる。放熱部材30における第1レンズ22j(後述)の入射面21j(後述)と接する面は、平面からなる。   The heat dissipation member 30 is made of sapphire (nd = 1.71) which is a transparent solid. A surface in contact with an incident surface 21j (described later) of the first lens 22j (described later) in the heat radiating member 30 is a flat surface.

コリメーターレンズユニット20jは、基本的には実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20と同様の構成を有するが、第1レンズの構成及び第2レンズの構成が実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20の場合とは異なる。このため、以下の説明においては、コリメーターレンズユニット20jがコリメーターレンズユニット20と同様の構成を有する部分については説明を省略する。   The collimator lens unit 20j has basically the same configuration as the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, but the configuration of the first lens and the configuration of the second lens are the collimator lens unit according to the first embodiment. This is different from the case of 20. For this reason, in the following description, description is abbreviate | omitted about the part in which the collimator lens unit 20j has the structure similar to the collimator lens unit 20. FIG.

コリメーターレンズユニット20jは、図13及び図15(a)に示すように、固体光源装置10aに近い側に位置する第1レンズ22j及び固体光源装置10aから遠い側に位置する第2レンズ24jを備える。   As shown in FIGS. 13 and 15A, the collimator lens unit 20j includes a first lens 22j located on the side closer to the solid light source device 10a and a second lens 24j located on the side far from the solid light source device 10a. Prepare.

第1レンズ22jは、入射面21jが平面からなり、射出面23jには短軸方向が光軸に平行な楕円近似曲面からなる前段非球面が形成されている非球面平凸レンズである。第1レンズ22jは高屈折率光学ガラス(nd=2.07)からなる。このため、照明装置100jは、放熱部材30のndをn1とし、第1レンズ22jのndをn2とするとき、「n2−n1≧0.2」の条件を満たす。   The first lens 22j is an aspheric plano-convex lens in which the entrance surface 21j is a flat surface and the exit surface 23j is formed with a front aspheric surface having an elliptical approximate curved surface whose short axis direction is parallel to the optical axis. The first lens 22j is made of high refractive index optical glass (nd = 2.07). For this reason, the illumination device 100j satisfies the condition of “n2-n1 ≧ 0.2”, where nd of the heat dissipation member 30 is n1 and nd of the first lens 22j is n2.

第2レンズ24jは、入射面25jが平面からなり、射出面26jに後段非球面が形成された高屈折率光学ガラス(nd=1.70)からなる非球面平凸レンズである。   The second lens 24j is an aspherical plano-convex lens made of high refractive index optical glass (nd = 1.70) in which the entrance surface 25j is a flat surface and a rear aspheric surface is formed on the exit surface 26j.

第1レンズアレイ120、第2レンズアレイ130、偏光変換素子140及び重畳レンズ150は、実施形態1で説明したものと同様であるため説明を省略する。   Since the first lens array 120, the second lens array 130, the polarization conversion element 140, and the superimposing lens 150 are the same as those described in the first embodiment, the description thereof is omitted.

このように、実施形態7に係るコリメーターレンズユニット20jは、第1レンズ22jの構成及び第2レンズ24jの構成が、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20の場合とは異なるが、第1レンズ22jの射出面23jに形成された前段非球面が、固体光源装置10aからの光を、コリメーターレンズユニット20jの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20jの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図15(b)及び図15(c)に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態1に係るコリメーターレンズユニット20と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   As described above, the collimator lens unit 20j according to the seventh embodiment differs from the collimator lens unit 20 according to the first embodiment in the configuration of the first lens 22j and the configuration of the second lens 24j. The front aspherical surface formed on the exit surface 23j of the lens 22j allows the light from the solid-state light source device 10a to be separated from the optical axis of the collimator lens unit 20j with a luminous flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20j. 15 (b) and FIG. 15 (c), the collimator lens unit in the light emitted from the collimator lens unit has the function of emitting light that is higher than the light flux density in FIG. The luminous flux density in the vicinity of the optical axis is equal to the luminous flux density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit. This is because, similarly to the collimator lens unit 20 according to the first embodiment, the ratio of the light irradiated with a large angle among the light irradiated to the illuminated region becomes high. As a result, the light use efficiency is not reduced.

実施形態7に係る照明装置100jは、放熱部材30をさらに備えることが実施形態1に係る照明装置100の場合とは異なるが、ランバート発光タイプの固体光源装置10aと、固体光源装置10aから射出される光を略平行化する実施形態7に係るコリメーターレンズユニット20jとを備えるため、実施形態1に係る照明装置100と同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   The illumination device 100j according to the seventh embodiment is different from the illumination device 100 according to the first embodiment in that the illumination device 100j further includes a heat radiating member 30, but is emitted from the Lambert light emission type solid light source device 10a and the solid light source device 10a. Since the collimator lens unit 20j according to the seventh embodiment that substantially collimates the light to be illuminated is provided, similarly to the illumination device 100 according to the first embodiment, the illuminated area is irradiated with a large angle. The light use efficiency does not decrease due to the increase in the ratio of light.

また、実施形態7に係る照明装置100jによれば、透明な固体からなる放熱部材30が、光射出部(蛍光層18a)及び第1レンズ22jと接して配置されているため、高温となり易い光射出部を放熱部材30を介して冷却することが可能となり、その結果、光射出部の劣化を防ぎ、照明装置の寿命を長くすることが可能となる。   Moreover, according to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7, since the heat radiating member 30 which consists of transparent solid is arrange | positioned in contact with the light emission part (fluorescent layer 18a) and the 1st lens 22j, the light which becomes high temperature easily. The emission part can be cooled via the heat radiating member 30. As a result, the light emission part can be prevented from being deteriorated and the life of the lighting device can be extended.

また、実施形態7に係る照明装置100jによれば、放熱部材30が第1レンズ22jと接して配置されているため、固体光源装置10aから第1レンズ22jまでの光路においては、光の屈折に関しては放熱部材30と第1レンズ22jとの界面のみを考慮すればよいため、照明装置の設計を比較的容易なものとすることが可能となる。   Moreover, according to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7, since the thermal radiation member 30 is arrange | positioned in contact with the 1st lens 22j, in the optical path from the solid light source device 10a to the 1st lens 22j, regarding the refraction of light. Since it is sufficient to consider only the interface between the heat dissipation member 30 and the first lens 22j, the design of the lighting device can be made relatively easy.

また、実施形態7に係る照明装置100jによれば、第1レンズ22jの射出面23jに前段非球面が形成されているため、第1レンズ22jから射出される光束に疎密を作ることが可能となる。   Moreover, according to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7, since the front | former stage aspherical surface is formed in the output surface 23j of the 1st lens 22j, it is possible to make the light flux inject | emitted from the 1st lens 22j dense. Become.

また、実施形態7に係る照明装置100jによれば、第2レンズの入射面に前段非球面が形成されている場合と比較して、前段非球面から後段非球面までの距離を長くすることが可能であることから、より長い距離を用いて光束密度分布変換を無理なくかつ精度よく行うことが可能となる。   Moreover, according to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7, compared with the case where the front-stage aspherical surface is formed in the entrance surface of a 2nd lens, the distance from a front-stage aspherical surface to a back-stage aspherical surface can be lengthened. Therefore, it is possible to perform the light flux density distribution conversion without difficulty and with high accuracy using a longer distance.

また、実施形態7に係る照明装置100jによれば、前段非球面は、短軸方向が光軸に平行な楕円近似曲面からなるため、固体光源装置10aから射出される光の光束密度のうち、コリメーターレンズユニット20jの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニット20jの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも十分に高くすることが可能となる。   Moreover, according to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7, since a front | former stage aspherical surface consists of an elliptical approximate curved surface in which a short-axis direction is parallel to an optical axis, Out of the light flux density of the light inject | emitted from the solid light source device 10a, The light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20j can be made sufficiently higher than the light flux density in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit 20j.

また、実施形態7に係る照明装置100jによれば、放熱部材30のndをn1とし、第1レンズ22jのndをn2とするとき、「n2−n1≧0.2」の条件を満たすため、放熱部材30と第1レンズ22jとの界面において光を十分に屈折させることが可能となる。   Further, according to the illumination device 100j according to the seventh embodiment, when the nd of the heat dissipation member 30 is n1, and the nd of the first lens 22j is n2, the condition of “n2-n1 ≧ 0.2” is satisfied. Light can be sufficiently refracted at the interface between the heat dissipation member 30 and the first lens 22j.

また、実施形態7に係る照明装置100jによれば、放熱部材30は固体からなり、放熱部材30における第1レンズ22jの入射面21jと接する面が平面からなり、第1レンズ22jの入射面21jは平面からなるため、放熱部材30及び第1レンズ22jを安価なものにすることが可能となり、照明装置の製造コストを安価なものにすることが可能となる。   Moreover, according to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7, the heat radiating member 30 consists of solids, the surface which contact | connects the entrance surface 21j of the 1st lens 22j in the heat radiating member 30 consists of a plane, and the entrance surface 21j of the 1st lens 22j. Since it consists of a flat surface, it is possible to make the heat dissipating member 30 and the first lens 22j inexpensive, and the manufacturing cost of the lighting device can be made inexpensive.

また、実施形態7に係る照明装置100jによれば、放熱部材30と第1レンズ22jとを密着させることが容易となり、この観点からも照明装置の製造コストを安価なものにすることが可能となる。   Moreover, according to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7, it becomes easy to closely_contact | adhere the heat radiating member 30 and the 1st lens 22j, and the manufacturing cost of an illuminating device can also be made cheap from this viewpoint. Become.

[実施形態8]
図16は、実施形態8に係るコリメーターレンズユニット20k及び照明装置100k(符号を図示せず。)を説明するために示す図である。図16(a)は固体光源装置10a(透明基板17a及び蛍光層18aのみ図示。)から射出される光がコリメーターレンズユニット20kによって略平行化される様子を示す図であり、図16(b)はコリメーターレンズユニット20kから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図16(c)はコリメーターレンズユニット20kから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図16(a)における光線は、固体光源装置10aから射出される光がコリメーターレンズユニット20kによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図16(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20kから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Embodiment 8]
FIG. 16 is a view for explaining the collimator lens unit 20k and the illumination device 100k (reference numerals are not shown) according to the eighth embodiment. FIG. 16A is a diagram showing a state in which light emitted from the solid-state light source device 10a (only the transparent substrate 17a and the fluorescent layer 18a are shown) is approximately collimated by the collimator lens unit 20k, and FIG. ) Is a graph showing the relative light intensity (relative luminous flux density) of the light emitted from the collimator lens unit 20k, and FIG. 16 (c) shows the in-plane light intensity distribution (the light intensity emitted from the collimator lens unit 20k ( It is a figure which shows light beam density distribution. Note that the light rays in FIG. 16A are for representing a state in which the light emitted from the solid-state light source device 10a is approximately collimated by the collimator lens unit 20k, and do not reflect the light flux density. The vertical axis of FIG. 16B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 20k, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

実施形態8に係る照明装置100k(符号を図示せず。)は、基本的には実施形態7に係る照明装置100jと同様の構成を有するが、放熱部材及びコリメーターレンズユニット(第1レンズ及び第2レンズ)の構成が実施形態7に係る照明装置100jの場合とは異なる。   The illumination device 100k (not shown) according to the eighth embodiment has basically the same configuration as the illumination device 100j according to the seventh embodiment, but has a heat dissipation member and a collimator lens unit (first lens and The configuration of the second lens) is different from that of the illumination device 100j according to the seventh embodiment.

すなわち、実施形態8に係る照明装置100kにおいては、放熱部材32は石英ガラス(nd=1.46)からなり、コリメーターレンズユニット20kの第1レンズ22kは高屈折率光学ガラス(nd=2.07)からなる。また、それに伴って、図16(a)に示すように、第1レンズ22kの射出面(前段非球面)23k及び第2レンズ24kの射出面(後段非球面)26kの形状が実施形態7に係る照明装置100jとは異なる。   That is, in the illumination device 100k according to the eighth embodiment, the heat radiating member 32 is made of quartz glass (nd = 1.46), and the first lens 22k of the collimator lens unit 20k is a high refractive index optical glass (nd = 2. 07). Accordingly, as shown in FIG. 16A, the shapes of the exit surface (front aspheric surface) 23k of the first lens 22k and the exit surface (back aspheric surface) 26k of the second lens 24k are the same as in the seventh embodiment. It differs from the illuminating device 100j which concerns.

このように、実施形態8に係るコリメーターレンズユニット20kは、第1レンズ22kの構成及び第2レンズ24kの構成が、実施形態7に係るコリメーターレンズユニット20jの場合とは異なるが、第1レンズ22kの射出面23kに形成された前段非球面が、固体光源装置10aからの光を、コリメーターレンズユニット20kの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20kの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図16(b)及び図16(c)に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態7に係るコリメーターレンズユニット20jと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   As described above, the collimator lens unit 20k according to the eighth embodiment differs from the collimator lens unit 20j according to the seventh embodiment in the configuration of the first lens 22k and the configuration of the second lens 24k. The front aspherical surface formed on the exit surface 23k of the lens 22k transmits light from the solid-state light source device 10a to the peripheral portion where the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20k is away from the optical axis of the collimator lens unit 20k. 16 (b) and FIG. 16 (c), the collimator lens unit in the light emitted from the collimator lens unit has a function to emit light that is higher than the light flux density in FIG. The luminous flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit is separated from the optical axis of the collimator lens unit. This is because, similarly to the collimator lens unit 20j according to the seventh embodiment, the ratio of the light irradiated at a large angle among the light irradiated on the illuminated region is increased. As a result, the light use efficiency is not reduced.

実施形態8に係る照明装置100kは、放熱部材32及びコリメーターレンズユニット20k(第1レンズ22k及び第2レンズ24k)の構成が実施形態7に係る照明装置100jの場合とは異なるが、ランバート発光タイプの固体光源装置10aと、固体光源装置10aから射出される光を略平行化する実施形態8に係るコリメーターレンズユニット20kとを備えるため、実施形態7に係る照明装置100jと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   The illuminating device 100k according to the eighth embodiment differs from the illuminating device 100j according to the seventh embodiment in the configuration of the heat dissipation member 32 and the collimator lens unit 20k (first lens 22k and second lens 24k), but Lambertian light emission. Since the solid-state light source device 10a of the type and the collimator lens unit 20k according to the eighth embodiment that substantially collimates the light emitted from the solid-state light source device 10a are provided, similarly to the illumination device 100j according to the seventh embodiment, The light utilization efficiency does not decrease due to an increase in the proportion of light irradiated at a large angle in the light irradiated to the illumination area.

なお、実施形態8に係る照明装置100kは、放熱部材及びコリメーターレンズユニット(第1レンズ及び第2レンズ)の構成以外は、実施形態7に係る照明装置100jと同様の構成を有するため、実施形態7に係る照明装置100jが有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   In addition, since the illuminating device 100k which concerns on Embodiment 8 has the structure similar to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7 except the structure of a heat radiating member and a collimator lens unit (1st lens and 2nd lens), it implemented. It has the corresponding effect as it is among the effects of the lighting device 100j according to the seventh aspect.

[実施形態9]
図17は、実施形態9に係るコリメーターレンズユニット20l及び照明装置100l(符号を図示せず。)を説明するために示す図である。図17(a)は固体光源装置10a(透明基板17a及び蛍光層18aのみ図示。)から射出される光がコリメーターレンズユニット20lによって略平行化される様子を示す図であり、図17(b)はコリメーターレンズユニット20lから射出される光の相対光強度(相対光束密度)を示すグラフであり、図17(c)はコリメーターレンズユニット20lから射出される光の面内光強度分布(光束密度分布)を示す図である。なお、図17(a)における光線は、固体光源装置10aから射出される光がコリメーターレンズユニット20lによって略平行化される様子を表すためのものであり光束密度を反映するものではない。図17(b)の縦軸は、コリメーターレンズユニット20lから射出される光の相対光強度を示し、光軸における光強度を1としている。横軸は、光軸からの距離を示す。
[Embodiment 9]
FIG. 17 is a view for explaining the collimator lens unit 20l and the illumination device 100l (reference numerals are not shown) according to the ninth embodiment. FIG. 17A is a diagram illustrating a state in which light emitted from the solid-state light source device 10a (only the transparent substrate 17a and the fluorescent layer 18a are illustrated) is approximately collimated by the collimator lens unit 20l, and FIG. ) Is a graph showing the relative light intensity (relative luminous flux density) of the light emitted from the collimator lens unit 20l, and FIG. 17 (c) shows the in-plane light intensity distribution (in the plane of the light emitted from the collimator lens unit 20l). It is a figure which shows light beam density distribution. Note that the light rays in FIG. 17A are for representing a state in which the light emitted from the solid-state light source device 10a is approximately collimated by the collimator lens unit 201, and do not reflect the light flux density. The vertical axis in FIG. 17B indicates the relative light intensity of the light emitted from the collimator lens unit 201, and the light intensity on the optical axis is 1. The horizontal axis indicates the distance from the optical axis.

実施形態9に係る照明装置100l(符号を図示せず。)は、基本的には実施形態7に係る照明装置100jと同様の構成を有するが、放熱部材及びコリメーターレンズユニット(第1レンズ及び第2レンズ)の構成が実施形態7に係る照明装置100jの場合とは異なる。また、放熱部材及びコリメーターレンズユニットの構成が異なることに伴って、放熱部材保持部をさらに有する点が実施形態7に係る照明装置100jの場合とは異なる。   The illumination device 100l (not shown) according to the ninth embodiment has basically the same configuration as the illumination device 100j according to the seventh embodiment, but has a heat dissipation member and a collimator lens unit (first lens and The configuration of the second lens) is different from that of the illumination device 100j according to the seventh embodiment. Moreover, the point which further has a heat radiating member holding | maintenance part differs from the case of the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7 with the structure of a heat radiating member and a collimator lens unit differing.

すなわち、実施形態9に係る照明装置100lにおいては、放熱部材34は水(nd=1.333)からなり、コリメーターレンズユニット20lの第1レンズ22lは高屈折率光学ガラス(nd=1.65)からなる。また、それに伴って、図17(a)に示すように、第1レンズ22lの射出面(前段非球面)23l及び第2レンズ24lの射出面(後段非球面)26lの形状が実施形態7に係る照明装置100jとは異なる。   That is, in the illumination device 100l according to the ninth embodiment, the heat dissipation member 34 is made of water (nd = 1.333), and the first lens 22l of the collimator lens unit 20l is a high refractive index optical glass (nd = 1.65). ). Accordingly, as shown in FIG. 17A, the shapes of the exit surface (front aspheric surface) 231 of the first lens 22l and the exit surface (back aspheric surface) 26l of the second lens 24l are the same as in the seventh embodiment. It differs from the illuminating device 100j which concerns.

また、水は常温(5℃〜35℃)において液体であるため、照明装置100lは、放熱部材34を保持するための放熱部材保持部40をさらに有する。放熱部材保持部40は、透明な部材(例えば、光学ガラス)からなる。放熱部材保持部40は、内部に空間を有し、当該空間に透明基板17a、蛍光層18a及び放熱部材34を収納している。
さらに、放熱部材保持部40には第1レンズ20lを嵌め込むための穴が設けられており、第1レンズ22lは、パッキン42を介して放熱部材保持部40に取り付けられている。このため、図17(a)に示すように、第1レンズ22lは、入射面951において放熱部材34と直接接している。
Moreover, since water is a liquid at normal temperature (5 ° C. to 35 ° C.), the lighting device 100 l further includes a heat dissipation member holding portion 40 for holding the heat dissipation member 34. The heat dissipation member holding part 40 is made of a transparent member (for example, optical glass). The heat dissipation member holding part 40 has a space inside, and the transparent substrate 17a, the fluorescent layer 18a, and the heat dissipation member 34 are accommodated in the space.
Further, the heat radiating member holding portion 40 is provided with a hole for fitting the first lens 20l, and the first lens 22l is attached to the heat radiating member holding portion 40 via a packing 42. For this reason, as shown in FIG. 17A, the first lens 22l is in direct contact with the heat radiating member 34 at the incident surface 951.

このように、実施形態9に係るコリメーターレンズユニット20lは、第1レンズ22lの構成及び第2レンズ24lの構成が、実施形態7に係るコリメーターレンズユニット20jの場合とは異なるが、第1レンズ22lの射出面23lに形成された前段非球面が、固体光源装置10aからの光を、コリメーターレンズユニット20lの光軸近傍における光束密度がコリメーターレンズユニット20lの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高い光に変換して射出する機能を有することから、図17(b)及び図17(c)に示すように、コリメーターレンズユニットから射出される光における、コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度を、コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くすることができるため、実施形態7に係るコリメーターレンズユニット20jと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   As described above, the collimator lens unit 20l according to the ninth embodiment differs from the collimator lens unit 20j according to the seventh embodiment in the configuration of the first lens 22l and the configuration of the second lens 24l. The front aspherical surface formed on the exit surface 23l of the lens 22l allows light from the solid-state light source device 10a to pass through the peripheral portion where the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit 20l is away from the optical axis of the collimator lens unit 20l. As shown in FIGS. 17 (b) and 17 (c), the collimator lens unit in the light emitted from the collimator lens unit has a function of emitting light that is higher than the light flux density in FIG. The luminous flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit is separated from the optical axis of the collimator lens unit. This is because, similarly to the collimator lens unit 20j according to the seventh embodiment, the ratio of the light irradiated at a large angle among the light irradiated on the illuminated region is increased. As a result, the light use efficiency is not reduced.

実施形態9に係る照明装置100lは、放熱部材34及びコリメーターレンズユニット20l(第1レンズ22l及び第2レンズ24l)の構成が実施形態7に係る照明装置100jの場合とは異なるが、ランバート発光タイプの固体光源装置10aと、固体光源装置10aから射出される光を略平行化する実施形態9に係るコリメーターレンズユニット20lとを備えるため、実施形態7に係る照明装置100jと同様に、被照明領域に照射される光のうち大きな角度をもって照射される光の割合が高くなってしまうことに起因して光利用効率が低下してしまうことがなくなる。   The illuminating device 100l according to the ninth embodiment differs from the illuminating device 100j according to the seventh embodiment in the configuration of the heat dissipation member 34 and the collimator lens unit 20l (first lens 22l and second lens 24l), but Lambertian light emission. Since the solid-state light source device 10a of the type and the collimator lens unit 20l according to the ninth embodiment that substantially collimates the light emitted from the solid-state light source device 10a are provided, similarly to the illumination device 100j according to the seventh embodiment, The light utilization efficiency does not decrease due to an increase in the proportion of light irradiated at a large angle in the light irradiated to the illumination area.

なお、実施形態9に係る照明装置100lは、放熱部材及びコリメーターレンズユニット(第1レンズ及び第2レンズ)の構成以外は、実施形態7に係る照明装置100jと同様の構成を有するため、実施形態7に係る照明装置100jが有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   In addition, since the illuminating device 100l which concerns on Embodiment 9 has the structure similar to the illuminating device 100j which concerns on Embodiment 7 except the structure of a heat radiating member and a collimator lens unit (1st lens and 2nd lens), it implemented. It has the corresponding effect as it is among the effects of the lighting device 100j according to the seventh aspect.

以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said embodiment, this invention is not limited to said embodiment. The present invention can be carried out in various modes without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are possible.

(1)上記実施形態1,2,4,5においては、前段非球面が第2レンズの入射面のみに形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。前段非球面が第1レンズの射出面のみに形成されていてもよい。また、実施形態7〜9においては、後段非球面が第2レンズの射出面に形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。後段非球面が第2レンズの入射面に形成されていてもよい。 (1) In the first, second, fourth, and fifth embodiments, the front aspheric surface is formed only on the incident surface of the second lens, but the present invention is not limited to this. The front aspheric surface may be formed only on the exit surface of the first lens. In the seventh to ninth embodiments, the rear aspheric surface is formed on the exit surface of the second lens, but the present invention is not limited to this. A post-stage aspheric surface may be formed on the incident surface of the second lens.

(2)上記各実施形態においては、白色光を射出する固体光源装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。白色光以外の光(例えば、赤色光等単色光からなる光や、特定の色光成分を多く含む光)を射出する固体光源装置を用いてもよい。 (2) In each of the above embodiments, a solid light source device that emits white light is used, but the present invention is not limited to this. You may use the solid light source device which inject | emits light other than white light (For example, the light which consists of monochromatic lights, such as red light, and the light which contains many specific color light components).

(3)上記実施形態7〜9においては、2つのレンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。3つ以上のレンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いてもよい。また、上記実施形態6においては、3つのレンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。4つ以上のレンズを備えるコリメーターレンズユニットを用いてもよい。 (3) Although the collimator lens unit including two lenses is used in the above embodiments 7 to 9, the present invention is not limited to this. A collimator lens unit including three or more lenses may be used. In the sixth embodiment, a collimator lens unit including three lenses is used, but the present invention is not limited to this. A collimator lens unit including four or more lenses may be used.

(4)上記実施形態9においては、内部に透明基板17a、蛍光層18a及び放熱部材34を収納している放熱部材保持部40を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、「放熱部材を循環させ又は撹拌する装置」をさらに収納している放熱部材保持部を用いてもよい。このようにすることで、液体からなる放熱部材を循環させ又は撹拌することにより、光射出部をより強く冷却することが可能となる。 (4) In the ninth embodiment, the heat radiating member holding portion 40 in which the transparent substrate 17a, the fluorescent layer 18a and the heat radiating member 34 are housed is used, but the present invention is not limited to this. For example, you may use the heat radiating member holding | maintenance part which further accommodates "the apparatus which circulates or stirs a heat radiating member." By doing in this way, it becomes possible to cool a light emission part more strongly by circulating or stirring the heat radiating member which consists of liquids.

(5)上記各実施形態においては、本発明の照明装置をプロジェクターに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の照明装置を他の光学機器(例えば、光ディスク装置、自動車のヘッドランプ、各種照明器具等。)に適用することもできる。 (5) In each of the above embodiments, the example in which the illumination device of the present invention is applied to a projector has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the lighting device of the present invention can also be applied to other optical devices (for example, optical disk devices, automobile headlamps, various lighting fixtures, etc.).

(6)上記実施形態1、4及び7においては、透過型のプロジェクターを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターを用いてもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶装置等のように光変調手段としての光変調装置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、反射型の液晶装置等のように光変調手段としての光変調装置が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターにこの発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。 (6) Although the transmissive projector is used in the first, fourth, and seventh embodiments, the present invention is not limited to this. For example, a reflective projector may be used. Here, “transmission type” means that a light modulation device as a light modulation means such as a transmission type liquid crystal device transmits light, and “reflection type” means reflection. This means that a light modulation device as a light modulation means such as a liquid crystal device of a type reflects light. Even when the present invention is applied to a reflective projector, the same effect as that of a transmissive projector can be obtained.

(7)上記実施形態1、4及び7においては、3つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。1つ、2つ又は4つ以上の液晶装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。 (7) In the first, fourth, and seventh embodiments, the projector using the three liquid crystal light modulation devices has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to a projector using one, two, or four or more liquid crystal devices.

(8)本発明は、投写画像を観察する側から投写するフロント投写型プロジェクターに適用する場合にも、投写画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投写型プロジェクターに適用する場合にも可能である。 (8) The present invention can be applied to a rear projection type projector that projects from a side opposite to the side that observes the projected image, even when applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image. Is also possible.

10,10a…固体光源装置、12…基台、14,13a…固体光源、16,18a…蛍光層、18…封止部材、20,20a,20b,20c,20d,20e,20f,20i,20j,20k,20l…コリメーターレンズユニット、21,21a,21b,21c,21d,21e,21f,21i,21j,21k,21l…(第1レンズの)入射面、22,22a,22b,22c,22d,22e,22f,22i,22j,22k,22l…第1レンズ、23,23a,23b,23c,23d,23e,23f,23i,23j,23k,23l…(第1レンズの)射出面、24,24a,24b,24c,24d,24e,24f,24i,24j,24k,24l…第2レンズ、25,25a,25b,25c,25d,25e,25f,25i,25j,25k,25l…(第2レンズの)入射面、26,26a,26b,26c,26d,26e,26f,26i,26j,26k,26l…(第2レンズの)射出面、27…(第3レンズの)入射面、28…第3レンズ、29…(第3レンズの)射出面、30,32,34…放熱部材、40…放熱部材保持部、42…パッキン、100,100g,100h,100j…照明装置、120…第1レンズアレイ、122…第1小レンズ、130…第2レンズアレイ、132…第2小レンズ、140…偏光変換素子、150…重畳レンズ、200…色分離導光光学系、210,220…ダイクロイックミラー、230,240,250,820…反射ミラー、260…入射側レンズ、270,730,810…リレーレンズ、300R,300G,300B,710,742,830…集光レンズ、400R,400G,400B…液晶装置、410…マイクロミラー型光変調装置、500…クロスダイクロイックプリズム、600,610…投写光学系、700,740…ロッドインテグレーター光学系、720…偏光変換ロッド、722…偏光変換部、724,744…インテグレーターロッド、750…カラーホイール、752…モーター、800…リレー光学系、11a…固体光源アレイ、12a…基板、14a…コリメーターレンズアレイ、15a…コリメーターレンズ、16a…集光光学系、17a…透明基板、1000,1000g,1000h,1000j…プロジェクター、SCR…スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,10a ... Solid light source device, 12 ... Base, 14, 13a ... Solid light source, 16, 18a ... Fluorescent layer, 18 ... Sealing member, 20, 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, 20i, 20j , 20k, 20l ... collimator lens unit, 21, 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21i, 21j, 21k, 21l ... incident surface (of the first lens), 22, 22a, 22b, 22c, 22d , 22e, 22f, 22i, 22j, 22k, 22l... First lens, 23, 23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f, 23i, 23j, 23k, 23l. 24a, 24b, 24c, 24d, 24e, 24f, 24i, 24j, 24k, 24l ... 2nd lens, 25, 25a, 25b, 25c, 25 , 25e, 25f, 25i, 25j, 25k, 25l ... (second lens) entrance surface, 26, 26a, 26b, 26c, 26d, 26e, 26f, 26i, 26j, 26k, 26l ... (second lens) Emission surface, 27... Entrance surface (third lens), 28... Third lens, 29... Exit surface, 30, 32, 34. , 100, 100g, 100h, 100j ... illumination device, 120 ... first lens array, 122 ... first small lens, 130 ... second lens array, 132 ... second small lens, 140 ... polarization conversion element, 150 ... superimposed lens , 200 ... color separation light guide optical system, 210, 220 ... dichroic mirror, 230, 240, 250, 820 ... reflection mirror, 260 ... incident side lens, 270, 730, 81 ... Relay lens, 300R, 300G, 300B, 710, 742, 830 ... Condensing lens, 400R, 400G, 400B ... Liquid crystal device, 410 ... Micromirror light modulator, 500 ... Cross dichroic prism, 600, 610 ... Projection optics 700, 740 ... Rod integrator optical system, 720 ... Polarization conversion rod, 722 ... Polarization conversion unit, 724, 744 ... Integrator rod, 750 ... Color wheel, 752 ... Motor, 800 ... Relay optical system, 11a ... Solid light source array , 12a ... substrate, 14a ... collimator lens array, 15a ... collimator lens, 16a ... condensing optical system, 17a ... transparent substrate, 1000, 1000g, 1000h, 1000j ... projector, SCR ... screen

Claims (15)

少なくとも2つのレンズを備え、ランバート発光タイプの固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットであって、
前記少なくとも2つのレンズを構成する各レンズの入射面及び射出面のうち、少なくとも2面が非球面からなり、
前記少なくとも2つの非球面のうち前記固体光源装置に近い側に位置する少なくとも1面の前段非球面は、前記固体光源装置から射出される光の光束密度分布を、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度が前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高くなるような所定の光束密度分布に変換する光束密度分布変換機能を有し、
前記少なくとも2つの非球面のうち前記固体光源装置に最も遠い1面の後段非球面は、前記所定の光束密度分布に形成された光を略平行化する機能を有し、
前記コリメーターレンズユニットから射出される光における、前記コリメーターレンズユニットの光軸近傍における光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れた周辺部における光束密度よりも高いことを特徴とするコリメーターレンズユニット。
A collimator lens unit that includes at least two lenses and substantially collimates light emitted from a Lambert light emission type solid-state light source device,
Of the incident surface and the exit surface of each lens constituting the at least two lenses, at least two surfaces are aspherical surfaces;
Of the at least two aspherical surfaces, at least one front aspherical surface located on the side closer to the solid-state light source device has a light flux density distribution of light emitted from the solid-state light source device as an optical axis of the collimator lens unit. A light beam density distribution conversion function for converting into a predetermined light beam density distribution such that the light beam density in the vicinity is higher than the light beam density in the peripheral part away from the optical axis of the collimator lens unit;
Of the at least two aspherical surfaces, one rear aspherical surface that is farthest from the solid-state light source device has a function of substantially collimating light formed in the predetermined light flux density distribution,
In the light emitted from the collimator lens unit, the light flux density in the vicinity of the optical axis of the collimator lens unit is higher than the light flux density in the peripheral portion away from the optical axis of the collimator lens unit. Collimator lens unit.
請求項1に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
前記コリメーターレンズユニットから射出される光の光束密度は、前記コリメーターレンズユニットの光軸において最大値を示すとともに、前記コリメーターレンズユニットの光軸から離れるに従って徐々に低くなることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
In the collimator lens unit according to claim 1,
The light flux density of light emitted from the collimator lens unit has a maximum value on the optical axis of the collimator lens unit, and gradually decreases as the distance from the optical axis of the collimator lens unit increases. Collimator lens unit.
請求項1又は2に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
前記少なくとも2つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第1レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第2レンズを備え、
前記第1レンズの射出面又は前記第2レンズの入射面に前記前段非球面が形成されており、かつ、前記第2レンズの射出面に前記後段非球面が形成されていることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
The collimator lens unit according to claim 1 or 2,
As the at least two lenses, a first lens located on the side closer to the solid state light source device and a second lens located on the side far from the solid state light source device,
The front aspheric surface is formed on the exit surface of the first lens or the entrance surface of the second lens, and the rear aspheric surface is formed on the exit surface of the second lens. Collimator lens unit.
請求項3に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
前記第1レンズの射出面は球面からなり、
前記第2レンズの入射面に前記前段非球面が形成されていることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
The collimator lens unit according to claim 3,
The exit surface of the first lens is a spherical surface,
The collimator lens unit, wherein the front aspherical surface is formed on an incident surface of the second lens.
請求項4に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
前記第1レンズと前記第2レンズとの間隔は、前記第1レンズの有効半径よりも大きいことを特徴とするコリメーターレンズユニット。
The collimator lens unit according to claim 4,
A collimator lens unit, wherein an interval between the first lens and the second lens is larger than an effective radius of the first lens.
請求項4又は5に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
前記第1レンズは光学ガラスからなり、前記第2レンズは樹脂からなることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
The collimator lens unit according to claim 4 or 5,
The collimator lens unit, wherein the first lens is made of optical glass, and the second lens is made of resin.
請求項6に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
前記第1レンズのndは、1.7以上であることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
The collimator lens unit according to claim 6,
The collimator lens unit according to claim 1, wherein nd of the first lens is 1.7 or more.
請求項4〜7のいずれかに記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
前記第1レンズの入射面は平面からなることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
In the collimator lens unit according to any one of claims 4 to 7,
The collimator lens unit according to claim 1, wherein an incident surface of the first lens is a flat surface.
請求項1又は2に記載のコリメーターレンズユニットにおいて、
前記少なくとも2つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第1レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第2レンズ並びに前記第1レンズ及び前記第2レンズの間に配置される第3レンズを備え、
前記第1レンズの射出面、前記第3レンズの入射面及び射出面並びに前記第2レンズの入射面のうちの2面に前記前段非球面が形成されており、かつ、前記第2レンズの射出面に前記後段非球面が形成されていることを特徴とするコリメーターレンズユニット。
The collimator lens unit according to claim 1 or 2,
The at least two lenses are arranged between a first lens located on the side closer to the solid light source device, a second lens located on the side far from the solid light source device, and the first lens and the second lens. A third lens,
The front aspherical surface is formed on two of the exit surface of the first lens, the entrance surface and exit surface of the third lens, and the entrance surface of the second lens, and the exit of the second lens A collimator lens unit, wherein the rear aspherical surface is formed on a surface.
ランバート発光タイプの固体光源装置と、
前記固体光源装置から射出される光を略平行化するコリメーターレンズユニットとを備える照明装置であって、
前記コリメーターレンズユニットは、請求項1〜9のいずれかに記載のコリメーターレンズユニットであることを特徴とする照明装置。
A Lambert emission type solid state light source device;
A lighting device comprising a collimator lens unit that substantially collimates light emitted from the solid-state light source device,
The said collimator lens unit is a collimator lens unit in any one of Claims 1-9, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
請求項10に記載の照明装置において、
前記コリメーターレンズユニットは、請求項1又は2に記載のコリメーターレンズユニットであり、かつ、前記少なくとも2つのレンズとして、前記固体光源装置に近い側に位置する第1レンズ及び前記固体光源装置から遠い側に位置する第2レンズを備え、
前記固体光源装置における、ランバート配光分布を有する光を射出する部位を光射出部とするとき、
前記照明装置においては、透明な固体又は液体からなる放熱部材が、前記光射出部及び前記第1レンズと接して配置され、
前記第1レンズの射出面に前記前段非球面が形成されていることを特徴とする照明装置。
The lighting device according to claim 10.
The collimator lens unit is the collimator lens unit according to claim 1 or 2, and the first lens located on a side closer to the solid light source device and the solid light source device as the at least two lenses. A second lens located on the far side,
In the solid-state light source device, when a portion that emits light having a Lambertian light distribution is a light emitting unit,
In the illumination device, a heat radiating member made of a transparent solid or liquid is disposed in contact with the light emitting portion and the first lens,
The illumination device characterized in that the front aspheric surface is formed on an exit surface of the first lens.
請求項11に記載の照明装置において、
前記前段非球面は、短軸方向が光軸に平行な楕円近似曲面からなることを特徴とする照明装置。
The lighting device according to claim 11.
The front aspherical surface is an illuminating device characterized in that a short axis direction is an elliptical approximate curved surface parallel to the optical axis.
請求項11又は12に記載の照明装置において、
前記放熱部材のndをn1とし、前記第1レンズのndをn2とするとき、
「n2−n1≧0.2」の条件を満たすことを特徴とする照明装置。
The lighting device according to claim 11 or 12,
When nd of the heat dissipation member is n1, and nd of the first lens is n2,
A lighting device characterized by satisfying a condition of “n2-n1 ≧ 0.2”.
請求項11〜13のいずれかに記載の照明装置において、
前記放熱部材は、固体からなり、
前記放熱部材における前記第1レンズの入射面と接する面が平面からなり、
前記第1レンズの入射面は、平面からなることを特徴とする照明装置。
In the illuminating device in any one of Claims 11-13,
The heat dissipation member is made of a solid,
The surface in contact with the incident surface of the first lens in the heat dissipation member is a flat surface,
The illumination device according to claim 1, wherein an incident surface of the first lens is a flat surface.
照明装置と、
前記照明装置からの照明光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置からの変調光を投写画像として投写する投写光学系とを備えるプロジェクターであって、
前記照明装置は、請求項10〜14のいずれかに記載の照明装置であることを特徴とするプロジェクター。
A lighting device;
A light modulation device that modulates illumination light from the illumination device according to image information;
A projector including a projection optical system that projects the modulated light from the light modulation device as a projection image,
The projector according to claim 10, wherein the lighting device is the lighting device according to claim 10.
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