JP3346202B2 - Projection optical device - Google Patents

Projection optical device

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JP3346202B2
JP3346202B2 JP34404996A JP34404996A JP3346202B2 JP 3346202 B2 JP3346202 B2 JP 3346202B2 JP 34404996 A JP34404996 A JP 34404996A JP 34404996 A JP34404996 A JP 34404996A JP 3346202 B2 JP3346202 B2 JP 3346202B2
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靖昌 澤井
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、平面を均一に照
明するために使用される照明装置を備えた投影光学装置
に関する。
The present invention relates to the irradiation plane uniformly
Projection optical device with an illumination device used for illumination .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、透過型の液晶パネル等のライ
トバルブ上に形成された画像を背面側から照明し、画像
を投影レンズによって投影する投影光学装置が知られて
いる。このような投影光学装置に使用される照明装置の
光学系に対しては、画像を形成する被照明面上を均一に
照明することが求められており、種々の照明装置が提案
されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a projection optical apparatus which illuminates an image formed on a light valve such as a transmission type liquid crystal panel from the back side and projects the image by a projection lens. The optical system of an illumination device used in such a projection optical device is required to uniformly illuminate an illuminated surface on which an image is formed, and various illumination devices have been proposed.

【0003】平面を均一に照明するために好適な照明装
置としては、発光部と被照明面との間に、レンズを2次
元的に配置したレンズアレイを発光部側から順に第1レ
ンズアレイと第2レンズアレイとして2枚設け、発光部
と第2レンズアレイ、第1レンズアレイと被照明面とを
光学的にそれぞれ略共役関係となるように配置した、オ
プティカルインテグレータを用いた照明装置がある。
As a lighting device suitable for uniformly illuminating a plane, a lens array in which lenses are two-dimensionally arranged between a light emitting portion and a surface to be illuminated includes a first lens array and a first lens array in order from the light emitting portion side. There is a lighting device using an optical integrator in which two light-emitting units are provided as a second lens array, and the light emitting unit and the second lens array, and the first lens array and the surface to be illuminated are optically substantially conjugated. .

【0004】オプティカルインテグレータでは、発光部
から放射された光束が第1レンズアレイの働きによっ
て、複数の光束に分割され第2レンズアレイ近傍で結像
されるため、第2レンズアレイに対する複数の2次光源
として機能する。このため、第1レンズアレイからみれ
ば、光束は被照明面上に重畳されることになり、被照明
面を均一に照明することが可能となる。
In an optical integrator, a light beam emitted from a light-emitting unit is divided into a plurality of light beams by a function of a first lens array and an image is formed in the vicinity of a second lens array. Functions as a light source. Therefore, as viewed from the first lens array, the light flux is superimposed on the illuminated surface, and the illuminated surface can be uniformly illuminated.

【0005】オプティカルインテグレータを用いた照明
装置としては、特開平7−174974号公報に、発光部、該
発光部を囲むように形成された非球面形状のリフレク
タ、非球面レンズ、オプティカルインテグレータを構成
する2枚のレンズアレイ、等から構成される照明装置が
開示されている。
As a lighting device using an optical integrator, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-174974 discloses a light emitting portion, an aspherical reflector formed so as to surround the light emitting portion, an aspheric lens, and an optical integrator. An illumination device including two lens arrays and the like is disclosed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のような投影光学
装置において使用される投影レンズは、発光部から放射
された光束を効率よく利用するために、液晶パネル等の
被照明面側(物体側)の開放Fナンバー(以下、単に投影レ
ンズの開放Fナンバーという)が小さく、明るいレンズで
ある方が好ましい。しかしながら、開放Fナンバーの小
さい明るい投影レンズは、設計が困難であり設計できた
としも高価なものとなってしまうという問題があった。
The projection lens used in the above-described projection optical apparatus is provided with a light-emitting surface such as a liquid crystal panel (object side) in order to efficiently use a light beam emitted from the light emitting section. ) Has a small open F number (hereinafter simply referred to as the open F number of the projection lens) and is preferably a bright lens. However, a bright projection lens having a small open F-number has a problem that it is difficult to design, and even if it can be designed, it becomes expensive.

【0007】このような、問題に対して、上記公報記載
の照明装置では、リフレクタとオプティカルインテグレ
ータの間に非球面レンズを設けることで対処している。
この照明装置では、前述の非球面レンズの働きにより、
発光部の見かけ上の大きさを小さくすることができるた
め、光束の利用効率を低下させることなく投影レンズの
開放Fナンバーが大きくできるとしている。
[0007] The illumination device described in the above-mentioned publication addresses such a problem by providing an aspheric lens between the reflector and the optical integrator.
In this lighting device, by the function of the aspheric lens described above,
It is stated that since the apparent size of the light emitting unit can be reduced, the open F-number of the projection lens can be increased without lowering the light beam utilization efficiency.

【0008】しかしながら、上記公報に記載された照明
装置に使用されている非球面リフレクタと非球面レンズ
は、非常に複雑な形状をしており、設計と製造が容易で
はなく、高価であるという問題を有していた。
However, the aspherical reflector and the aspherical lens used in the illuminating device described in the above publication have a very complicated shape, and are not easy to design and manufacture, and are expensive. Had.

【0009】本発明は、設計と製造が困難で高価な非球
面レンズを使用することなく、発光部から放射される光
束を効率よく利用することができ、かつ照明装置の後に
使用される投影レンズの開放Fナンバーが大きく低コス
トである照明装置及び投影光学装置を提供することを目
的とする。
According to the present invention, there is provided a projection lens which can efficiently utilize a light beam radiated from a light emitting portion without using an expensive aspheric lens which is difficult to design and manufacture, and which is used after an illumination device. It is an object of the present invention to provide a lighting device and a projection optical device which have a large open F number and are low in cost.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
めに、請求項1記載の投影光学装置は、光束を放射する
発光部と、前記発光部を焦点位置とした回転2次曲面形
状の第1リフレクタと、前記発光部を中心とした球面形
状の第2リフレクタと、複数のレンズを2次元的に配置
した第1レンズアレイ及び第2レンズアレイからなるオ
プティカルインテグレータと、ライトバルブと、投影レ
ンズと、を備え、以下の条件式範囲を満足することを特
徴とする。
In order to achieve the above object, a projection optical device according to claim 1, further comprising: a light emitting unit that emits a light beam; and a rotating quadratic curved surface shape having the light emitting unit as a focal position. An optical integrator including one reflector, a second reflector having a spherical shape centered on the light-emitting portion, a first lens array and a second lens array in which a plurality of lenses are two-dimensionally arranged, a light valve, and a projection lens And satisfying the following conditional expression range.
Sign.

【数1】 ただし、 Fp:前記投影レンズの開放Fナンバー、 P:前記ライトバルブの短辺方向の長さ、 d:発光部の光軸方向の長さ、 である。 (Equation 1) Here, Fp is the open F number of the projection lens, P is the length of the light valve in the short side direction, and d is the length of the light emitting unit in the optical axis direction .

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した実施形態
の液晶プロジェクタ装置について、図面を参照して説明
する。 [第1実施形態]図1は、本発明にかかる第1実施形態
の液晶プロジェクタ装置の光学要素の配置を示す構成図
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A liquid crystal projector according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a configuration diagram showing an arrangement of optical elements of a liquid crystal projector according to a first embodiment of the present invention.

【0013】図1において、第1実施形態の液晶プロジ
ェクタ装置は、概略、発光部101、第1リフレクタ102、
第2リフレクタ103、オプティカルインテグレータを構
成する第1レンズアレイ104及び第2レンズアレイ105、
液晶パネル106R、106G、106B、投影レンズ107、IR-UVカ
ットフィルタ108、ダイクロイックミラー109及び110、
反射ミラー111〜113、リレーレンズ114及び115、フィー
ルドレンズ116R、116G、116B、ダイクロイックプリズム
117等から構成されている。
In FIG. 1, a liquid crystal projector device according to a first embodiment generally includes a light emitting unit 101, a first reflector 102,
A second reflector 103, a first lens array 104 and a second lens array 105 constituting an optical integrator,
Liquid crystal panels 106R, 106G, 106B, projection lens 107, IR-UV cut filter 108, dichroic mirrors 109 and 110,
Reflecting mirrors 111 to 113, relay lenses 114 and 115, field lenses 116R, 116G, 116B, dichroic prism
It consists of 117 mags.

【0014】発光部101は白色光を放射するメタルハラ
イドランプである。発光部101を覆うように配置された
第1リフレクタ102は、発光部101を略焦点位置とする放
物面形状の反射面を有する。
The light emitting section 101 is a metal halide lamp that emits white light. The first reflector 102 disposed so as to cover the light emitting unit 101 has a parabolic reflective surface having the light emitting unit 101 as a substantially focal position.

【0015】第1リフレクタ102は、焦点位置と放物面
の頂点とを結ぶ線(以下、光軸という)に対して対称な形
状であるから、発光部101から放射された光束の取り込
み角については、この焦点位置と放物面の頂点を通る面
で切断したときの反射面の断面が焦点に対してはる角の
半値で定義すればよい。本明細書においては、前述の光
軸を0°とし、光軸に対してなす角をθ(ただし、0°≦
θ≦180°)として表している。
The first reflector 102 has a shape symmetrical with respect to a line (hereinafter, referred to as an optical axis) connecting the focal point and the vertex of the paraboloid. May be defined as the half value of the angle formed by the cross section of the reflecting surface with respect to the focal point when cut at the focal point and a plane passing through the vertex of the paraboloid. In the present specification, the aforementioned optical axis is 0 °, and the angle formed with respect to the optical axis is θ (where 0 ° ≦
θ ≦ 180 °).

【0016】第1リフレクタ102の発光部101から放射さ
れた光束の取り込み角の半値θは90°で、90°の位置で
開放端となっている。第2リフレクタ103は、発光部101
を中心とする球面形状の反射面を有し、反射面が前述の
第1リフレクタ102の反射面と空間上、重複しない位置
に配置されている。この第2リフレクタ103の発光部101
からの光束の取り込み角は、第1リフレクタ102の取り
込み角θに換算して90°〜135°に相当する。
The half value θ of the angle of taking in the light beam emitted from the light emitting section 101 of the first reflector 102 is 90 °, and the open end is located at 90 °. The second reflector 103 includes a light emitting unit 101
And a reflection surface having a spherical shape centered at the center, and the reflection surface is arranged at a position that does not overlap with the reflection surface of the first reflector 102 in space. The light emitting unit 101 of the second reflector 103
Is equivalent to 90 ° to 135 ° in terms of the capturing angle θ of the first reflector 102.

【0017】IR-UVカットフィルタ108は、前述の第2リ
フレクタ103が形成する開口部に配置されており、カラ
ー画像を形成するレッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)
の3原色の光に対して不要となる波長域の光を除去する
ためのフィルターである。
The IR-UV cut filter 108 is disposed in the opening formed by the above-mentioned second reflector 103, and forms red (R), green (G), and blue (B) for forming a color image.
This is a filter for removing light in a wavelength range that is unnecessary for the light of the three primary colors.

【0018】オプティカルインテグレータを構成する第
1レンズアレイ104、第2レンズアレイ105は、共に2次
元状に配列された複数の矩形形状の正レンズから構成さ
れている。これらの正レンズは開口形状が全て等しく、
第1レンズアレイ104及び第2レンズアレイ105で同数の
正レンズが形成されている。また、発光部101と第2レ
ンズアレイ105とは、第1レンズアレイ104に関して光学
的に共役関係に、第1レンズアレイ104と後述する液晶
パネル106R、106G、106Bとは、第2レンズアレイ105に
関して光学的に共役関係に、なるようにそれぞれ配置さ
れている。
The second part of the optical integrator
Each of the one lens array 104 and the second lens array 105 is constituted by a plurality of rectangular positive lenses arranged two-dimensionally. These positive lenses all have the same aperture shape,
The first lens array 104 and the second lens array 105 form the same number of positive lenses. The light emitting unit 101 and the second lens array 105 are in an optically conjugate relationship with respect to the first lens array 104, and the first lens array 104 and liquid crystal panels 106R, 106G, and 106B described later are connected to the second lens array 105 Are optically conjugated to each other.

【0019】ダイクロイックミラー109及び110は、前述
のIR-UVカットフィルタ108により不要な波長域をカット
された光束を、さらにレッド(R)、グリーン(G)、ブルー
(B)の3つの波長帯に分割するための干渉膜を形成して
おり、所定のカットオフ値を有し、このカットオフ値に
応じて所定の波長の光束を透過/反射させる。
The dichroic mirrors 109 and 110 convert the luminous flux whose unnecessary wavelength range has been cut by the above-mentioned IR-UV cut filter 108 into red (R), green (G) and blue light.
An interference film for dividing into three wavelength bands (B) is formed, has a predetermined cutoff value, and transmits / reflects a light beam of a predetermined wavelength according to the cutoff value.

【0020】フィールドレンズ116R、116G、116Bは、正
の屈折力を有し、それぞれ対応する液晶パネル106R、10
6G、106B近傍に配置されている。フィールドレンズ116
R、116G、116Bは、入射した光束を概略平行にして射出
する働きを有しており、液晶パネル106R、106G、106Bに
入射する光束の入射角を一定にするテレセントリック照
明を行っている。
The field lenses 116R, 116G and 116B have positive refractive power, and correspond to the corresponding liquid crystal panels 106R and 106R, respectively.
6G and 106B. Field lens 116
R, 116G, and 116B have a function of making the incident light beams substantially parallel to emit light, and perform telecentric illumination that makes the incident angle of the light beams incident on the liquid crystal panels 106R, 106G, and 106B constant.

【0021】液晶パネル106R、106G、106Bは透過型液晶
パネルで、図示しないコントローラからの画像信号に応
じて、カラー画像のうち、レッド(R)、グリーン(G)、ブ
ルー(B)成分に対応する画像をそれぞれ形成可能であ
る。
The liquid crystal panels 106R, 106G, and 106B are transmissive liquid crystal panels, and correspond to red (R), green (G), and blue (B) components of a color image according to an image signal from a controller (not shown). To be formed, respectively.

【0022】ダイクロイックプリズム117は、RGBの画像
信号を合成するために、4つの直角プリズムの2面に所
定の干渉膜を設けて、それぞれを接合して形成されてい
る。
The dichroic prism 117 is formed by providing predetermined interference films on two surfaces of four right-angle prisms and joining them to combine RGB image signals.

【0023】投影レンズ107は、ダイクロイックプリズ
ム117により合成されたカラー画像を図示しないスクリ
ーンに拡大投射させるための光学系であり、複数のレン
ズから構成されている。
The projection lens 107 is an optical system for enlarging and projecting the color image synthesized by the dichroic prism 117 onto a screen (not shown), and is composed of a plurality of lenses.

【0024】次に、以上の構成を有する液晶プロジェク
タ装置の作用について説明する。発光部101より放射さ
れた光束のうち、第1リフレクタ102側に放射された光
束は、第1リフレクタ102の放物面形状を有する反射面
に直接到達し、反射されてIR-UVカットフィルタ108に到
達する。このとき、発光部101が、第1リフレクタ102の
放物面の焦点位置に配置されているため、発光部101か
ら直接第1リフレクタ102に到達した光束は、略平行光
束となって第1リフレクタ102から射出される。
Next, the operation of the liquid crystal projector having the above configuration will be described. Of the luminous flux emitted from the light emitting unit 101, the luminous flux radiated to the first reflector 102 side directly reaches the parabolic reflecting surface of the first reflector 102, is reflected and reflected by the IR-UV cut filter 108. To reach. At this time, since the light emitting unit 101 is disposed at the focal position of the parabolic surface of the first reflector 102, the light beam directly reaching the first reflector 102 from the light emitting unit 101 becomes a substantially parallel light beam and becomes a first parallel light beam. Emitted from 102.

【0025】一方、発光部101より放射された光束のう
ち、第2リフレクタ103に直接到達した光束は、第2リ
フレクタ103の球面形状を有する反射面で反射され再び
発光部101方向へ折り返された後、第1リフレクタ102の
反射面に到達し、前述の第1リフレクタ102に直接到達
した光束と同様に、放物面形状を有する反射面で反射さ
れて、IR-UVカットフィルタ108に到達する。このとき、
発光部101が第2リフレクタ103の球面の中心位置に形成
されているため、第2リフレクタ103の反射面で反射さ
れた光束は、再び発光部101に戻ることになる。従っ
て、第2リフレクタ103で反射された光束も、第1リフ
レクタ102の放物面形状を有する反射面で反射されて、
略平行光束となって第1リフレクタ102から射出され
る。
On the other hand, of the light beams emitted from the light emitting unit 101, the light beam directly reaching the second reflector 103 is reflected by the spherical reflecting surface of the second reflector 103 and is turned back toward the light emitting unit 101. Thereafter, the light reaches the reflection surface of the first reflector 102, and is reflected by the reflection surface having a parabolic shape, like the light beam directly reaching the first reflector 102, and reaches the IR-UV cut filter 108. . At this time,
Since the light emitting unit 101 is formed at the center position of the spherical surface of the second reflector 103, the light beam reflected by the reflecting surface of the second reflector 103 returns to the light emitting unit 101 again. Therefore, the light beam reflected by the second reflector 103 is also reflected by the reflection surface of the first reflector 102 having the parabolic shape,
The light is emitted from the first reflector 102 as a substantially parallel light beam.

【0026】IR-UVカットフィルタ108に到達した光束
は、このフィルタでレッド(R)、グリーン(G)、ブルー
(B)の3原色の光に対して不要となる波長域をカットさ
れ、第1レンズアレイ104に入射する。第1レンズアレ
イ104は、入射した光束をレンズアレイを構成する正レ
ンズの数だけ分割し、正レンズの屈折力によって第2レ
ンズアレイ105近傍で結像させ、光束を分割した数と同
じ個数の2次光源を形成する。このとき、前述のように
第1レンズアレイ104と液晶パネル106R、106G、106Bと
は、光学的に共役関係に配置されているので、第2レン
ズアレイ104近傍に形成された2次光源から射出された
光束は、液晶パネル106R、106G、106B上に重畳されるこ
とになる。このため、均一な光量分布で液晶パネル106
R、106G、106Bの面を照明することが可能となる。
The luminous flux reaching the IR-UV cut filter 108 is filtered by this filter into red (R), green (G), blue
The unnecessary wavelength range for the light of the three primary colors (B) is cut, and the light enters the first lens array 104. The first lens array 104 divides the incident light beam by the number of positive lenses forming the lens array, forms an image near the second lens array 105 by the refractive power of the positive lens, and has the same number of light beams as the number of split light beams. Form a secondary light source. At this time, since the first lens array 104 and the liquid crystal panels 106R, 106G, and 106B are arranged in an optically conjugate relationship as described above, light is emitted from the secondary light source formed near the second lens array 104. The light beams thus obtained are superimposed on the liquid crystal panels 106R, 106G, and 106B. Therefore, the liquid crystal panel 106 has a uniform light amount distribution.
It becomes possible to illuminate the surfaces of R, 106G and 106B.

【0027】また、第2レンズアレイ105から射出され
た光束は、ダイクロイックミラー109に入射する。ダイ
クロイックミラー109は、レッド(R)の波長帯に対応する
波長域の光束のみ透過し、それ以外の波長域の光束につ
いては反射させるカットオフ波長を有しており、オプテ
ィカルインテグレータを構成する第2レンズアレイ105
から射出された光束のうちから、レッド(R)の波長帯に
ある成分のみを分離する。レッド(R)成分は、反射ミラ
ー111で反射されて、フィールドレンズ116Rに入射し、
液晶パネル106R上を均一に同じ方向から照明する。
The light beam emitted from the second lens array 105 enters the dichroic mirror 109. The dichroic mirror 109 has a cutoff wavelength that transmits only a light beam in a wavelength band corresponding to the red (R) wavelength band and reflects a light beam in the other wavelength band, and forms a second optical integrator. Lens array 105
Out of the luminous flux emitted from, only the components in the red (R) wavelength band are separated. The red (R) component is reflected by the reflection mirror 111, enters the field lens 116R,
The liquid crystal panel 106R is uniformly illuminated from the same direction.

【0028】一方、ダイクロイックミラー109で反射さ
れた成分は、ダイクロイックミラー110に入射する。ダ
イクロイックミラー110は、グリーン(G)の波長帯に対応
する波長域の光束のみ反射し、それ以外の波長域の光束
については透過させるカットオフ波長を有しており、ダ
イクロイックミラー109で反射された光束のうちから、
グリーン(G)の波長帯にある成分のみを分離する。グリ
ーン(G)成分は、フィールドレンズ116Gに入射し、液晶
パネル106G上を均一に同じ方向から照明する。
On the other hand, the component reflected by the dichroic mirror 109 enters the dichroic mirror 110. The dichroic mirror 110 has a cutoff wavelength that reflects only the luminous flux in the wavelength band corresponding to the green (G) wavelength band and transmits the luminous flux in other wavelength ranges, and is reflected by the dichroic mirror 109. Out of the luminous flux
Only components in the green (G) wavelength band are separated. The green (G) component enters the field lens 116G and illuminates the liquid crystal panel 106G uniformly from the same direction.

【0029】また、ダイクロイックミラー110を透過し
た成分は、実質的にブルー(B)成分となっており、光路
長を等しくするために配置されているリレーレンズ114
と115、及び反射ミラー112と113を介してフィールドレ
ンズ116Bに入射し、液晶パネル106B上を均一に同じ方向
から照明する。
The component transmitted through the dichroic mirror 110 is substantially a blue (B) component, and the relay lens 114 arranged to make the optical path length equal.
And 115, and the reflection mirrors 112 and 113, and enters the field lens 116B, and uniformly illuminates the liquid crystal panel 106B from the same direction.

【0030】それぞれ均一な光量分布でテレセントリッ
ク照明された、液晶パネル106R、106G、106Bを透過した
光束は、それぞれ、ダイクロイックプリズム117に入射
する。ダイクロイックプリズム117は、内部にレッド(R)
の波長帯の光束のみを反射する干渉膜117aと、ブルー
(B)の波長帯のみを反射する干渉膜117bを有しており、
各液晶パネル106R、106G、106Bを透過した光束を、同一
方向に合成して射出する。このようにして合成されたカ
ラー画像は、投影レンズ107によって図示しないスクリ
ーンに投影される。
The light fluxes transmitted through the liquid crystal panels 106R, 106G, and 106B, each of which is telecentricly illuminated with a uniform light amount distribution, enter the dichroic prism 117. Dichroic prism 117 has a red (R) inside
Interference film 117a, which reflects only the luminous flux of
(B) has an interference film 117b that reflects only the wavelength band,
Light beams transmitted through the liquid crystal panels 106R, 106G, and 106B are combined and emitted in the same direction. The color image synthesized in this manner is projected onto a screen (not shown) by the projection lens 107.

【0031】次に、図2を用いて第1実施形態の液晶プ
ロジェクタ装置の投影レンズの最適な開放Fナンバーに
ついて、さらに詳細に説明する。図2は、前述の図1の
液晶プロジェクタ装置において、照明光学系の配置を模
式的に図示した構成図である。説明の都合上、照明光学
系の作用とは直接関係のない、ダイクロイックミラーや
ダイクロイックプリズム、反射ミラーは省略している。
また、説明を簡略化するため、フィールドレンズについ
ても図示を省略している。図2において、同一の構成要
素には、図1と同一の符号を付しており、発光部101、
第1リフレクタ102、第2リフレクタ103、第1レンズア
レイ104、第2レンズアレイ105、液晶パネル106等の構
成は、図1で説明した通りである。
Next, the optimum open F-number of the projection lens of the liquid crystal projector of the first embodiment will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram schematically illustrating the arrangement of the illumination optical system in the liquid crystal projector device of FIG. 1 described above. For convenience of explanation, dichroic mirrors, dichroic prisms, and reflection mirrors, which are not directly related to the operation of the illumination optical system, are omitted.
In addition, for simplification of description, illustration of a field lens is also omitted. 2, the same components are denoted by the same reference numerals as in FIG.
The configurations of the first reflector 102, the second reflector 103, the first lens array 104, the second lens array 105, the liquid crystal panel 106, and the like are as described with reference to FIG.

【0032】図2において、液晶パネル106上で、照明
光束の有する開放FナンバーをFsとすると、開放Fナンバ
ーFsは以下の式(1)で表される。
In FIG. 2, assuming that the open F-number of the illumination light beam on the liquid crystal panel 106 is Fs, the open F-number Fs is represented by the following equation (1).

【0033】[0033]

【数3】 (Equation 3)

【0034】ただし、 R2:第2レンズアレイ105の有効半径、 L:第2レンズアレイ105と液晶パネル106との間隔、 である。Where R2 is the effective radius of the second lens array 105, and L is the distance between the second lens array 105 and the liquid crystal panel 106.

【0035】ところで、第1レンズアレイ104と液晶パ
ネル106とが光学的に共役関係にある場合、効率よく液
晶パネル106面を照明するためには、第1レンズアレイ1
04の個々のレンズの開口の大きさを、液晶パネル106の
大きさPと一致させることが望ましい。なぜなら、液晶
パネル106上に投影される第1レンズアレイ104の開口が
液晶パネル106と比較して小さいと、液晶パネル106上に
照明されない領域ができて不都合となるからである。逆
に、液晶パネル106上に投影される第1レンズアレイ104
の開口が液晶パネル106と比較してあまりにも大きい
と、液晶パネル106よりはるかに大きい領域を照明する
ことになり、照明光が無駄になってしまう。また、第1
レンズアレイ104の個々のレンズの開口の形状が、液晶
パネル106の形状とあまりにも異なっていると、やはり
照明光の無駄が大きくなる。
When the first lens array 104 and the liquid crystal panel 106 are in an optically conjugate relationship, the first lens array 1 is required to illuminate the surface of the liquid crystal panel 106 efficiently.
It is desirable that the size of the opening of each lens of 04 be matched with the size P of the liquid crystal panel 106. This is because if the opening of the first lens array 104 projected on the liquid crystal panel 106 is smaller than that of the liquid crystal panel 106, an area that is not illuminated on the liquid crystal panel 106 is formed, which is inconvenient. Conversely, the first lens array 104 projected on the liquid crystal panel 106
If the opening is too large compared to the liquid crystal panel 106, an area much larger than the liquid crystal panel 106 will be illuminated, and the illumination light will be wasted. Also, the first
If the shape of the opening of each lens of the lens array 104 is too different from the shape of the liquid crystal panel 106, the waste of illumination light will also increase.

【0036】以上より、第1レンズアレイ104の個々の
レンズと液晶パネル106、ほぼ相似形であり、以下の条
件を満足すること望ましい。 W1:P=m:L…(2) ただし、 W1:第1レンズアレイ104に含まれる個々のレンズの有
効径、 P:液晶パネル106の大きさ、 m:第1レンズアレイ104と第2レンズアレイ105との間
の間隔、 L:第2レンズアレイ105と液晶パネル106との間隔、 である。なお、第1実施形態の場合、第2レンズアレイ1
05上に形成され発光部101の像の大きさd'を規制するの
は、液晶パネル106のいずれか短辺方向の長さであるか
ら、液晶パネル106の大きさPを短辺方向の長さと考え
る。、上記(2)式を、(1)式に代入すると以下の式(3)が
得られる。
From the above, it is desirable that the individual lenses of the first lens array 104 and the liquid crystal panel 106 have substantially similar shapes and satisfy the following conditions. W1: P = m: L (2) where W1: effective diameter of each lens included in the first lens array 104, P: size of the liquid crystal panel 106, m: first lens array 104 and second lens L: the distance between the second lens array 105 and the liquid crystal panel 106. In the case of the first embodiment, the second lens array 1
The size d ′ of the image of the light-emitting unit 101 formed on the surface 05 is controlled by the length of one of the liquid crystal panels 106 in the short side direction. Think Sato. By substituting the above equation (2) into the equation (1), the following equation (3) is obtained.

【0037】[0037]

【数4】 (Equation 4)

【0038】一方、前述のように発光部101と第2レン
ズアレイ105は光学的に共役関係にあり、効率よく照明
を行うためには、第2レンズアレイ105上に投影された
発光部101の像の大きさが、第2レンズアレイ105の個々
レンズの大きさより小さいことが望ましい。なぜなら
ば、発光部101の像の大きさが第2レンズアレイ105の個
々のレンズより大きいと、第2レンズアレイ105の個々
のレンズよりはみ出た発光部101の像は、液晶パネル106
上に導かれないことになり、照明光とならないからであ
る。
On the other hand, as described above, the light emitting unit 101 and the second lens array 105 are in an optically conjugate relationship, and in order to perform efficient illumination, the light emitting unit 101 projected on the second lens array 105 is required. It is desirable that the size of the image be smaller than the size of each lens of the second lens array 105. This is because, when the size of the image of the light emitting unit 101 is larger than the individual lenses of the second lens array 105, the image of the light emitting unit 101 protruding from the individual lenses of the second lens array 105 is
This is because the light is not guided upward and does not become illumination light.

【0039】以上より、発光部101と第2レンズアレイ1
05は、以下の条件を満足することが望ましい。 W2≧d'…(4) ただし、 W2:第2レンズアレイ105に含まれる個々のレンズの有
効径、 d':発光部101の大きさ、 である。
As described above, the light emitting unit 101 and the second lens array 1
05 desirably satisfies the following conditions. W2 ≧ d ′ (4) where W2: effective diameter of each lens included in the second lens array 105, and d ′: size of the light emitting unit 101.

【0040】ところで一般に、発光部として使用される
メタルハライドランプやキセノンランプの発光部は、点
光源ではなく所定の長さを有しているため、通常これら
のランプは、発光部が長さを有する方向を光軸方向に一
致させて使用される。従って、第2レンズアレイ105に
投影される発光部101の像の大きさを考慮する場合は、
この発光部101の光軸方向の長さを考える必要がある。
In general, the light-emitting portion of a metal halide lamp or a xenon lamp used as a light-emitting portion has a predetermined length, not a point light source. Therefore, these lamps usually have a light-emitting portion. The direction is used in accordance with the optical axis direction. Therefore, when considering the size of the image of the light emitting unit 101 projected on the second lens array 105,
It is necessary to consider the length of the light emitting unit 101 in the optical axis direction.

【0041】第2レンズアレイ105に投影される発光部1
01の像の大きさは、幾何学的な関係から、以下の式(5)
で表される。
Light emitting unit 1 projected on second lens array 105
The size of the image of 01 is calculated from the following equation (5)
Is represented by

【0042】[0042]

【数5】 (Equation 5)

【0043】ただし、 d':第2レンズアレイ105上に投影される発光部101の像
の大きさ、 d:発光部101の光軸方向の長さ、 α:発光部101から放射された主光線が光軸となす角、 R1:第1レンズアレイ104の有効半径、 θ:発光部101から第1リフレクタ102の光束の取り込み
角の半値、 である。
Where d ′ is the size of the image of the light emitting unit 101 projected on the second lens array 105, d is the length of the light emitting unit 101 in the optical axis direction, and α is the main light emitted from the light emitting unit 101. R1 is the effective radius of the first lens array 104; and θ is the half value of the angle at which the light beam is taken into the first reflector 102 from the light emitting unit 101.

【0044】上記式(5)は、αが60°のとき最大とな
り、以下の式(6)となる。
The above equation (5) becomes maximum when α is 60 °, and becomes the following equation (6).

【0045】[0045]

【数6】 (Equation 6)

【0046】また、第1実施形態の場合、第1レンズア
レイ104と第2レンズアレイ105の個々のレンズの大きさ
は等しく、W1=W2、R1=R2である。これらの条件と、式
(2)から、液晶パネル106上で照明光の有するFナンバーF
sは、以下の式(7)で表される。
In the case of the first embodiment, the size of each lens of the first lens array 104 and the second lens array 105 is equal, and W1 = W2 and R1 = R2. These conditions and the formula
From (2), the F-number F of the illumination light on the liquid crystal panel 106
s is represented by the following equation (7).

【0047】[0047]

【数7】 (Equation 7)

【0048】式(7)は、液晶パネル106の大きさPと、第
1リフレクタ102の光束の取り込み角の半値θが決定す
れば、効率よく液晶パネル106を照明するための照明光
のFナンバーFsの最大値が決定することを表している。
Equation (7) is obtained by determining the F number of the illuminating light for efficiently illuminating the liquid crystal panel 106 if the size P of the liquid crystal panel 106 and the half value θ of the light beam capturing angle of the first reflector 102 are determined. This indicates that the maximum value of Fs is determined.

【0049】一方、液晶パネル106上の照明光を効率よ
くスクリーンに投影するための投影レンズ107の開放Fナ
ンバーFpはFs≧Fpの関係を満足すればよく、上記式(7)
によって、投影レンズ107の開放FナンバーFpについて条
件が課される。
On the other hand, the open F-number Fp of the projection lens 107 for efficiently projecting the illumination light on the liquid crystal panel 106 onto the screen only needs to satisfy the relationship of Fs ≧ Fp.
Accordingly, conditions are imposed on the open F-number Fp of the projection lens 107.

【0050】一般に、投影レンズ107は、開放Fナンバー
Fpの値が大きいほど設計が容易であり、コンパクトで低
コストな投影レンズを得ることができる。従って、投影
レンズ107の開放FナンバーFpは、以下の条件を満足する
ことが望ましい。
Generally, the projection lens 107 has an open F-number.
The larger the value of Fp, the easier the design is, and a compact and low-cost projection lens can be obtained. Therefore, it is desirable that the open F-number Fp of the projection lens 107 satisfies the following condition.

【0051】[0051]

【数8】 (Equation 8)

【0052】上記式(8)からも分かるように、発光部101
からの第1リフレクタ102の光束の取り込み角の半値θ
が小さいほどFpを大きくすることができるが、実際には
発光部101からは、第1リフレクタ102に対する光束の取
り込み角の半値θに換算して135°以上となる領域ま
で、光束が放射されており、より多くの光束を照明光と
して利用するためには、逆にθが大きい方が望ましい。
As can be seen from the above equation (8), the light emitting portion 101
The half angle θ of the light beam capture angle of the first reflector 102 from the
Is smaller, the Fp can be increased. However, in reality, the light beam is emitted from the light emitting unit 101 to a region where the half value θ of the light beam capturing angle with respect to the first reflector 102 is 135 ° or more. In order to use more light beams as illumination light, it is desirable that θ be large.

【0053】そこで、第1実施形態の投影装置において
は、第1リフレクタ102を用いて発光部101からの光束の
取り込み角の半値θが90°以下の領域で光束を取り込
み、投影レンズ107の開放FナンバーFpを十分大きくしつ
つ、より多くの光束を照明光として取り込むため、第2
リフレクタ103を設け、実質的に光束を第1リフレクタ1
02の取り込み角に換算して、90°〜135°の範囲から取
り込んでいる。
Therefore, in the projection device of the first embodiment, the first reflector 102 is used to capture the light beam in a region where the half value θ of the light beam from the light emitting unit 101 is 90 ° or less, and the projection lens 107 is opened. In order to capture more light as illumination light while increasing the F-number Fp sufficiently,
A reflector 103 is provided, and a light beam is substantially emitted from the first reflector 1.
Converted to the capture angle of 02, it is captured from the range of 90 ° to 135 °.

【0054】以上のような構成を採用することにより、
投影レンズ107の開放FナンバーFpを小さくすることな
く、照明光の利用効率を大幅に向上させることが可能と
なる。すなわち、第1リフレクタ102による光束の取り
込み角の半値θは90°であるため、投影レンズ107の開
放Fナンバーは、θが90°に対応する値でよく、投影レ
ンズ107の開放Fナンバーを必要以上に小さくする必要が
ない。一方、第2リフレクタ103による光束の取り込み
のため、実質的には0°〜135°の光源からの光束を照明
光として利用していることになり、広い範囲の照明光を
利用可能であるからである。
By adopting the above configuration,
Without reducing the open F-number Fp of the projection lens 107, it is possible to greatly improve the utilization efficiency of the illumination light. That is, since the half-value θ of the light flux taking-in angle by the first reflector 102 is 90 °, the open F-number of the projection lens 107 may be a value corresponding to 90 °, and the open F-number of the projection lens 107 is required. There is no need to make it smaller. On the other hand, since the light beam is captured by the second reflector 103, the light beam from the light source of substantially 0 ° to 135 ° is used as the illumination light, and a wide range of the illumination light can be used. It is.

【0055】この場合の投影レンズ107の開放Fナンバー
Fpは、上記式(8)において、θ=90°とすることにより以
下のように表される。
The open F number of the projection lens 107 in this case
Fp is expressed as follows by setting θ = 90 ° in the above equation (8).

【0056】[0056]

【数9】 (Equation 9)

【0057】これに対して、第1実施形態のように第2
リフレクタ103を用いずに、第1リフレクタ102のみで、
発光部から射出される0°〜135°の光束を利用しようと
すると、投影レンズ107の開放FナンバーFpは、以下の式
のように小さくなり、投影レンズ107の設計が困難にな
ってしまう。
On the other hand, as in the first embodiment, the second
Without using the reflector 103, only the first reflector 102,
If an attempt is made to use a light beam of 0 ° to 135 ° emitted from the light emitting unit, the open F-number Fp of the projection lens 107 becomes small as in the following equation, and the design of the projection lens 107 becomes difficult.

【0058】[0058]

【数10】 (Equation 10)

【0059】以上、第1実施形態を例にして、第1リフ
レクタ102の形状が放物面である場合について議論した
が、上記投影レンズ107の開放FナンバーFpの最適値はさ
らに一般に回転対称2次曲面形状の反射面に対しても有
効となる。以下、簡単にこの点について説明する。一般
に、設計及び製造が容易で、低コストで製造できる球
面,回転楕円面,放物面,双曲面等の回転対称2次曲面
形状を有するリフレクタの反射面は、以下の式(11)で表
すことができる。
The case where the shape of the first reflector 102 is a paraboloid has been discussed above by taking the first embodiment as an example. The optimal value of the open F-number Fp of the projection lens 107 is generally more rotationally symmetric. This is also effective for a reflection surface having a second curved surface. Hereinafter, this point will be briefly described. Generally, the reflecting surface of a reflector having a rotationally symmetric quadratic surface shape such as a spherical surface, a spheroidal surface, a paraboloid, or a hyperboloid, which is easy to design and manufacture and can be manufactured at low cost, is represented by the following equation (11). be able to.

【0060】[0060]

【数11】 [Equation 11]

【0061】ただし、 c:リフレクタの面頂における曲率、 x:光軸、 y:リフレクタの面頂を通り光軸に垂直な方向の座標
軸、 ε:係数、 である。
Where c is the curvature at the vertex of the reflector, x is the optical axis, y is the coordinate axis passing through the vertex of the reflector and perpendicular to the optical axis, and ε is the coefficient.

【0062】なお、εは2次曲面パラメータとも呼ば
れ、以下のように値により面形状を規定している。 (a)ε>0のとき、回転楕円面であって、特にε=1のと
き、球面、 (b)ε=0のとき、放物面、 (c)ε<0のとき、双曲面、 リフレクタが上記式(11)で表される形状であり、簡単の
ため第1レンズアレイ104を構成する個々のレンズ以外
のパワーがない場合(すなわち、レンズアレイ自身がベ
ース曲率を有していない場合)を考えると、投影レンズ1
07の最適な開放FナンバーFpは、以下の式(12)で表すこ
とができる。
Ε is also called a quadratic surface parameter, and the surface shape is defined by the following values. (a) When ε> 0, a spheroid, especially when ε = 1, a spherical surface, (b) When ε = 0, a paraboloid, (c) When ε <0, a hyperboloid, When the reflector has the shape represented by the above formula (11), and there is no power other than the individual lenses constituting the first lens array 104 for simplicity (i.e., when the lens array itself does not have the base curvature) ), The projection lens 1
The optimal open F-number Fp of 07 can be represented by the following equation (12).

【0063】[0063]

【数12】 (Equation 12)

【0064】ただし、各パラメータは式(8)と同様であ
る。
However, each parameter is the same as in equation (8).

【0065】上記式(12)においても、第1リフレクタ10
2の光束の取り込み角の半値θを90°とすると、投影レ
ンズFpの最適値は以下の式(13)の通りとなる。
In the above equation (12), the first reflector 10
Assuming that the half value θ of the luminous flux take-in angle of 2 is 90 °, the optimum value of the projection lens Fp is represented by the following equation (13).

【0066】[0066]

【数13】 (Equation 13)

【0067】ただし、Pは液晶パネルの長さのうち、短
辺で考える。
Here, P is considered on the short side of the length of the liquid crystal panel.

【0068】上記式(13)において、ε=0とすると、当
然、式(9)と一致する。ここで、上記式(13)をεの関数
と考えて、この増減を調べると、放物面形状を含む実用
上使用できる形状を示す以下の範囲において、Fpの増減
は5%以内となる。 −1.22≦ε≦0.55…(14) 従って、実用上使用できるリフレクタの形状に対する投
影レンズの開放FナンバーFpの最適値は、式(12)に示し
た値として差し支えない。
In the above equation (13), if ε = 0, the equation naturally coincides with the equation (9). Here, when the above equation (13) is considered as a function of ε, and this increase / decrease is examined, the increase / decrease of Fp is within 5% in the following range indicating a practically usable shape including a parabolic surface shape. −1.22 ≦ ε ≦ 0.55 (14) Accordingly, the optimum value of the open F-number Fp of the projection lens for the shape of the reflector that can be practically used may be the value shown in Expression (12).

【0069】実際に投影レンズを設計する場合、投影レ
ンズの開放FナンバーFpの値は、上述の最適値に対して1
0%の許容値をもってよく、以下の式(A)で表される範囲
であれば、十分投影レンズの設計を容易にしつつ、発光
部から放射される光束を効率よく利用することができ
る。
When actually designing the projection lens, the value of the open F-number Fp of the projection lens is 1
An allowable value of 0% may be provided, and within a range represented by the following formula (A), the luminous flux radiated from the light emitting unit can be used efficiently while sufficiently designing the projection lens.

【0070】[0070]

【数14】 [Equation 14]

【0071】図8は、投影レンズの開放FナンバーFpを
縦軸に、液晶パネルと発光部の光軸長さの比P/dを横軸
として、発光部に第1リフレクタ102しかない場合と、
第1リフレクタ102とともに第2リフレクタ103を配置し
た場合を比較したグラフである。
FIG. 8 shows a case where only the first reflector 102 is provided in the light emitting portion, with the open F number Fp of the projection lens on the vertical axis and the ratio P / d of the optical axis length between the liquid crystal panel and the light emitting portion on the horizontal axis. ,
5 is a graph comparing a case where a second reflector 103 is arranged together with a first reflector 102.

【0072】図8のグラフにおいて、太実線は第1実施
形態のように第1リフレクタ102の光束の取り込み角を0
〜90°とし、第2リフレクタ103の光束の取り込み角を
第1リフレクタ102の取り込み角に換算して90°〜135°
としたときの式(9)の値を示し、その上下は、式(14)で
規定する範囲を示す。また、太点線は上記構成において
第1リフレクタ102の光束の取り込み角を0〜90°とし
て、第2リフレクタ103を設けなかった場合のFpとP/d
の値の関係を示している。
In the graph of FIG. 8, the bold solid line indicates that the angle at which the light beam is captured by the first reflector 102 is 0 as in the first embodiment.
9090 °, and the angle at which the light beam is captured by the second reflector 103 is converted to the angle of capture of the first reflector 102 by 90 ° to 135 °.
Indicates the value of equation (9), and the upper and lower sides indicate the range defined by equation (14). In addition, the thick dotted line indicates Fp and P / d when the angle of taking in the light beam of the first reflector 102 is set to 0 to 90 ° and the second reflector 103 is not provided in the above configuration.
Shows the relationship between the values of.

【0073】グラフからも分かるように、第2リフレク
タ103を用いた方が、当然、大きなFナンバーの投影レン
ズを用いることができ、低コストの投影レンズを用いる
ことが可能である。
As can be seen from the graph, when the second reflector 103 is used, a projection lens having a large F-number can be used naturally, and a low-cost projection lens can be used.

【0074】[第2実施形態]次に、図3を用いて第2
実施形態について説明する。図3は、第2実施形態の投
影光学装置の構成を示す模式図である。図3において、
第3実施形態の液晶プロジェクタ装置は、概略、発光部
301、第1リフレクタ302、第2リフレクタ303、オプテ
ィカルインテグレータを構成する第1レンズアレイ304
及び第2レンズアレイ305、液晶パネル306R、306G、306
B、投影レンズ307、IR-UVカットフィルタ308、ダイクロ
イックミラー309及び310、反射ミラー311〜313、リレー
レンズ314及び315、フィールドレンズ316R、316G、316
B、ダイクロイックプリズム317、後述する偏光分離面31
8aと全反射面318bを有する偏光ビームスプリッタ318等
から構成されている。
[Second Embodiment] Next, referring to FIG.
An embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the projection optical device according to the second embodiment. In FIG.
The liquid crystal projector device according to the third embodiment generally includes a light emitting unit.
301, a first reflector 302, a second reflector 303, a first lens array 304 constituting an optical integrator
And second lens array 305, liquid crystal panels 306R, 306G, 306
B, projection lens 307, IR-UV cut filter 308, dichroic mirrors 309 and 310, reflection mirrors 311-313, relay lenses 314 and 315, field lenses 316R, 316G, 316
B, dichroic prism 317, polarization separation surface 31 described later
It comprises a polarizing beam splitter 318 and the like having an 8a and a total reflection surface 318b.

【0075】発光部301、第1リフレクタ302、第2リフ
レクタ303、IR-UVカットフィルタ308、オプティカルイ
ンテグレータを構成する第1レンズアレイ304の構成
は、前述の第1実施形態と同一であるので、説明を省略
する。
The structures of the light emitting section 301, the first reflector 302, the second reflector 303, the IR-UV cut filter 308, and the first lens array 304 constituting the optical integrator are the same as those in the first embodiment. Description is omitted.

【0076】偏光ビームスプリッタ318は、三角形状の
偏光変換光学系の分離部であり、第1レンズアレイ304
により分割された複数の光束のそれぞれを、互いに偏光
方向が直交する第1の直線偏光成分の光束319と第2の
直線偏光成分320とに分離する。偏光ビームスプリッタ3
18が有する直角プリズムの斜面である後面には、偏光分
離面318aが形成されており、第1レンズアレイ304から
射出された光束のうち、第1の直線偏光成分は偏光分離
面318aで45°の入射角に対して直角に反射し、光束319
として偏光ビームスプリッタ318から射出される。一
方、偏光分離面318aから厚み318cの間隔を隔ててて全反
射面318bが対向するように形成されており、第1レンズ
アレイ304から入射する光束のうち第1の直線偏光成分
に対して直交する第2の直線偏光成分は、全反射面318c
で45°の入射角に対して直角に反射し、光束320として
偏光ビームスプリッタ318から射出される。厚み318cの
寸法は、光束319と光束320が射出されるピッチ(厚み318
cの約1.414倍)と、第2レンズアレイ305を構成する個々
のレンズのピッチに基いて設定される。
The polarization beam splitter 318 is a separation section of the triangular polarization conversion optical system, and the first lens array 304
Are separated into a first linearly polarized light component 319 and a second linearly polarized light component 320 whose polarization directions are orthogonal to each other. Polarizing beam splitter 3
A polarization separation surface 318a is formed on the rear surface, which is the inclined surface of the right-angle prism included in 18, and the first linearly polarized light component of the light flux emitted from the first lens array 304 is 45 ° at the polarization separation surface 318a. Reflected at a right angle to the incident angle of
Are emitted from the polarization beam splitter 318. On the other hand, the total reflection surface 318b is formed so as to face the polarization separation surface 318a at an interval of the thickness 318c, and is orthogonal to the first linearly polarized light component of the light beam incident from the first lens array 304. The second linearly polarized light component
And is reflected at a right angle to the incident angle of 45 °, and is emitted from the polarizing beam splitter 318 as a light beam 320. The dimension of the thickness 318c is determined by the pitch (thickness 318) at which the light beams 319 and 320 are emitted.
(approximately 1.414 times c) and the pitch of the individual lenses constituting the second lens array 305.

【0077】オプティカルインテグレータを構成する第
2レンズアレイ305は、2次元状に配列された複数の正
レンズから構成されており、偏光ビームスプリッタ318
により分離された複数の光束319,320が、第1レンズア
レイ304により収束される近傍に配置されている。すな
わち、発光部301と第2レンズアレイ305とは、第1レン
ズアレイ304に関して光学的に共役関係にある。また、
第2レンズアレイ305を構成する正レンズは開口形状が
全て等しく、偏光ビームスプリッタ318により分離され
た複数の光束319,320の数、すなわち、第1レンズアレ
イ304を構成するレンズの数の2倍の個数のレンズを有し
ており、図3の左右方向に隣接する各2個のレンズで、第
1レンズアレイ304の各1個のレンズに対応する。第1レ
ンズアレイ304と液晶パネル306R、306G、306Bとは、第
2レンズアレイ305に関して光学的に共役関係になるよ
うにそれぞれ配置されている。さらに、第2レンズアレ
イ305を構成する個々のレンズのうち、第2の直線偏光
成分320が入射する面には、半波長板305aが備えられて
おり、第2の直線偏光成分320の偏光方向を90°回転さ
せ、偏光方向を第1の直線偏光成分の偏光方向と同一の
方向に変換する。なお、この偏光ビームスプリッタ318
と、半波長板305aで偏光変換光学系を構成している。
The second lens array 305 constituting the optical integrator is composed of a plurality of positive lenses arranged two-dimensionally, and a polarizing beam splitter 318.
The plurality of light fluxes 319 and 320 separated by are arranged in the vicinity where they are converged by the first lens array 304. That is, the light emitting unit 301 and the second lens array 305 are in an optically conjugate relationship with respect to the first lens array 304. Also,
The positive lenses forming the second lens array 305 all have the same aperture shape, and the number of the plurality of light beams 319 and 320 separated by the polarizing beam splitter 318, that is, twice the number of lenses forming the first lens array 304. The two lenses adjacent to each other in the left-right direction in FIG. 3 correspond to one lens in the first lens array 304, respectively. The first lens array 304 and the liquid crystal panels 306R, 306G, 306B are arranged so as to be in an optically conjugate relationship with respect to the second lens array 305. Further, of the individual lenses constituting the second lens array 305, a half-wave plate 305a is provided on a surface on which the second linear polarization component 320 is incident, and the polarization direction of the second linear polarization component 320 is provided. Is rotated by 90 ° to convert the polarization direction to the same direction as the polarization direction of the first linearly polarized light component. Note that this polarization beam splitter 318
And the half-wave plate 305a constitute a polarization conversion optical system.

【0078】ダイクロイックミラー309及び310、フィー
ルドレンズ316R、316G、316B、液晶パネル306R、306G、
306B、ダイクロイックプリズム317、投影レンズ307、リ
レーレンズ315、314等の構成は、第1実施形態と同様で
あるため、説明を省略する。
Dichroic mirrors 309 and 310, field lenses 316R, 316G, 316B, liquid crystal panels 306R, 306G,
The configurations of the 306B, the dichroic prism 317, the projection lens 307, the relay lenses 315 and 314, and the like are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0079】次に、以上の構成を有する第2実施形態の
液晶プロジェクタ装置の作用について説明する。発光部
301より放射された光束のうち、第1リフレクタ側に放
射された光束は、第1リフレクタ302の放物面形状を有
する反射面に直接到達し、反射されてIR-UVカットフィ
ルタ308に到達する。このとき、発光部301が、第1リフ
レクタ302の放物面の焦点位置に配置されているため、
発光部301から直接第1リフレクタ302に到達した光束
は、略平行光束となって第1リフレクタ302から射出さ
れる。
Next, the operation of the liquid crystal projector of the second embodiment having the above configuration will be described. Light emitting unit
Of the light beams emitted from 301, the light beam emitted to the first reflector side directly reaches the parabolic reflecting surface of the first reflector 302, is reflected and reaches the IR-UV cut filter 308. . At this time, since the light emitting unit 301 is disposed at the focal position of the parabolic surface of the first reflector 302,
The light beam directly reaching the first reflector 302 from the light emitting unit 301 is emitted from the first reflector 302 as a substantially parallel light beam.

【0080】一方、発光部301より放射された光束のう
ち、第2リフレクタ303に直接到達した光束は、第2リ
フレクタ303の球面形状を有する反射面で反射され再び
発光部301方向へ折り返された後、第1リフレクタ302の
反射面に到達し、前述の第1リフレクタ302に直接到達
した光束と同様に、放物面形状を有する反射面で反射さ
れて、IR-UVカットフィルタ308に到達する。このとき、
発光部301が第2リフレクタ303の球面の中心位置に形成
されているため、第2リフレクタ303の反射面で反射さ
れた光束は、再び発光部301に戻ることになる。従っ
て、第2リフレクタ303で反射された光束も、第1リフ
レクタ302の放物面形状を有する反射面で反射されて、
略平行光束となって第1リフレクタ302から射出され
る。
On the other hand, of the light beams emitted from the light emitting unit 301, the light beam that directly reaches the second reflector 303 is reflected by the spherical reflecting surface of the second reflector 303 and is turned back toward the light emitting unit 301. Thereafter, the light reaches the reflection surface of the first reflector 302, and is reflected by the reflection surface having a parabolic shape, like the light beam directly reaching the first reflector 302, and reaches the IR-UV cut filter 308. . At this time,
Since the light emitting unit 301 is formed at the center position of the spherical surface of the second reflector 303, the light beam reflected on the reflecting surface of the second reflector 303 returns to the light emitting unit 301 again. Therefore, the light beam reflected by the second reflector 303 is also reflected by the reflecting surface of the first reflector 302 having the parabolic shape.
The light is emitted from the first reflector 302 as a substantially parallel light beam.

【0081】なお、このとき、発光部が放射する光束は
ランダム偏光であり、すべての偏光成分を含んでいる。
従って、第1リフレクタ302及び第2リフレクタ303によ
り反射され、オプティカルインテグレータを構成する第
1レンズアレイ304に入射する光束は、すべての偏光成
分を含んでいることになる。
At this time, the light beam emitted from the light emitting section is a randomly polarized light, and includes all polarized light components.
Therefore, the light beam reflected by the first reflector 302 and the second reflector 303 and incident on the first lens array 304 constituting the optical integrator includes all polarization components.

【0082】IR-UVカットフィルタ308に到達した光束
は、このフィルタでレッド(R)、グリーン(G)、ブルー
(B)の3原色の光に対して不要となる波長域をカットさ
れ、第1レンズアレイ304に入射する。第1レンズアレ
イ304は、入射した光束をレンズアレイを構成する正レ
ンズの数だけ分割する。
The luminous flux reaching the IR-UV cut filter 308 is filtered by this filter into red (R), green (G), blue
The unnecessary wavelength range for the light of the three primary colors (B) is cut, and the light enters the first lens array 304. The first lens array 304 divides the incident light beam by the number of positive lenses forming the lens array.

【0083】第1レンズアレイ304のレンズの数だけ分
割された光束は、偏光ビームスプリッタ318に入射す
る。偏光ビームスプリッタ318では、入射した光束のう
ち、第1の直線偏光成分を偏光分離面で反射され、光束
319として偏光ビームスプリッタ318から射出される。一
方、第1の直線偏光成分に対して直交する第2の直線偏
光成分は、全反射面で反射され光束320として偏光ビー
ムスプリッタ318から射出される。従って、光束319と光
束320とは、偏光分離面318bと全反射面318cの間隔に起
因する横ずれ量321の分だけ離れて、第2レンズアレイ3
05に到達する。また、前述のように、発光部301と第2
レンズアレイ305とは、光学的に共役関係に配置されて
いるので、光束319と光束320とは第2レンズアレイ305
の近傍で結像させられる。
The luminous flux divided by the number of lenses of the first lens array 304 enters the polarization beam splitter 318. In the polarization beam splitter 318, the first linearly polarized light component of the incident light beam is reflected by the polarization separation surface, and
The light exits the polarizing beam splitter 318 as 319. On the other hand, the second linearly polarized light component orthogonal to the first linearly polarized light component is reflected by the total reflection surface and emitted from the polarization beam splitter 318 as a light beam 320. Therefore, the light flux 319 and the light flux 320 are separated from each other by the amount of lateral shift 321 caused by the distance between the polarization separation surface 318b and the total reflection surface 318c, and the second lens array 3
Reach 05. As described above, the light emitting unit 301 and the second
Since the light beam 319 and the light beam 320 are arranged in an optically conjugate relationship with the lens array 305, the second lens array 305
Is formed in the vicinity of.

【0084】さらに、第2レンズアレイ305の入射面の
光束320に対応する位置には、半波長板305aが設けられ
ている。半波長板305aに入射した光束320の直線偏光の
偏光方向は90°回転するため、結果的に偏光分離部318a
で反射した光束319の偏光方向とそろえられて、第2レ
ンズアレイ305に入射することになる。このように、す
べての光束の偏光成分をそろえることにより、反射面等
での光束の挙動を光束319と光束320で一致させることが
でき、均一な照明を行う上で好ましい。なお、半波長板
305aは第2実施形態のように光束320側ではなく、光束3
19に対応する位置に形成しても、光束319の偏光が90°
回転するため、すべての偏光方向をそろえることができ
る。しかしながら、第2実施形態のように光束320に対
応する位置に形成した方が、光束319と光束320の光路差
を補正するというさらなる効果を得ることができるため
好ましい。
Further, a half-wave plate 305a is provided at a position corresponding to the light beam 320 on the incident surface of the second lens array 305. Since the polarization direction of the linearly polarized light of the light beam 320 incident on the half-wave plate 305a is rotated by 90 °, the polarization separation unit 318a is consequently obtained.
The light flux 319 reflected by the light is aligned with the polarization direction, and is incident on the second lens array 305. In this way, by aligning the polarization components of all the light beams, the light beam 319 and the light beam 320 can behave in the same manner on the reflecting surface or the like, which is preferable for uniform illumination. Note that a half-wave plate
305a is not the light beam 320 side as in the second embodiment, but the light beam 3
Even if formed at a position corresponding to 19, the polarization of the light beam 319 is 90 °
Due to the rotation, all polarization directions can be aligned. However, it is preferable to form it at a position corresponding to the light beam 320 as in the second embodiment because a further effect of correcting the optical path difference between the light beam 319 and the light beam 320 can be obtained.

【0085】以上の結果、第2レンズアレイ305近傍
に、第1レンズアレイ304で光束を分割した数の2倍の個
数の偏光方向のそろった2次光源が形成されることにな
る。このとき、前述のように第1レンズアレイ304と液
晶パネル306R、306G、306Bとは、光学的に共役関係に配
置されているので、第2レンズアレイ304近傍に形成さ
れた2次光源から射出された光束は、液晶パネル306R、
306G、306B上に重畳されることになる。このため、均一
な光量分布で液晶パネル306R、306G、306Bの面を照明す
ることが可能となる。第2レンズアレイ305から射出し
た後、投影レンズ307に取り込まれるまでの光束の挙動
は、前述の第1実施形態と同様であるため、説明を省略
する。
As a result, a number of secondary light sources having the same polarization direction, twice the number of light beams divided by the first lens array 304, are formed near the second lens array 305. At this time, since the first lens array 304 and the liquid crystal panels 306R, 306G, and 306B are arranged in an optically conjugate relationship as described above, light is emitted from the secondary light source formed near the second lens array 304. The emitted luminous flux is the liquid crystal panel 306R,
It will be superimposed on 306G and 306B. Therefore, it is possible to illuminate the surfaces of the liquid crystal panels 306R, 306G, and 306B with a uniform light amount distribution. The behavior of the luminous flux after exiting from the second lens array 305 until being taken into the projection lens 307 is the same as in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

【0086】次に、第2実施形態の場合の投影レンズの
開放FナンバーFpの最適値を説明する。第2実施形態の
場合においても、概略の議論は第1実施形態に対して図
2を用いて行った議論と同様である。従って、以下に結
果のみを示す。
Next, the optimum value of the open F-number Fp of the projection lens in the case of the second embodiment will be described. Also in the case of the second embodiment, the general discussion is the same as the discussion performed on the first embodiment with reference to FIG. Therefore, only the results are shown below.

【0087】第2実施形態の場合、第1実施形態に対す
る式(12)に相当する式としては、以下の形式となる。
In the case of the second embodiment, the expression corresponding to the expression (12) for the first embodiment has the following format.

【0088】[0088]

【数15】 [Equation 15]

【0089】ただし、使用されているパラメータは式(1
2)の場合と同様である。この場合、第1実施形態に対す
る式(12)と相違しているのは、オプティカルインテグレ
ータを構成する第1レンズアレイ303と第2レンズアレ
イ304の個々のレンズの個数が異なっているためと、第
1レンズアレイ304をさらに一般化して、レンズアレイ
自身にベース曲率がある場合について求めているためで
ある。
However, the parameters used are represented by the formula (1)
Same as 2). In this case, the difference from the equation (12) for the first embodiment is that the number of individual lenses of the first lens array 303 and the number of individual lenses of the second lens array 304 constituting the optical integrator are different. This is because one lens array 304 is further generalized to obtain a case where the lens array itself has a base curvature.

【0090】上記式(15)においても、第1リフレクタ30
2の光束の取り込み角の半値をθ=90°とすると、投影
レンズFpの最適値は以下の式(16)の通りとなる。
In the above equation (15), the first reflector 30
Assuming that the half value of the luminous flux taking-in angle 2 is θ = 90 °, the optimal value of the projection lens Fp is as shown in the following equation (16).

【0091】[0091]

【数16】 (Equation 16)

【0092】ただし、Pは液晶パネルの長さのうち、長
辺で考える。
Here, P is considered on the long side of the length of the liquid crystal panel.

【0093】第1実施形態の場合と同様に、上記式(16)
をεの関数と考えて、この増減を調べると、放物面形状
を含む実用上使用できる形状を示す以下の範囲におい
て、Fpの増減は5%以内となる。 −11.03≦ε≦0.91…(17) 従って、実用上使用できるリフレクタの形状に対する投
影レンズの開放FナンバーFpの最適値は、式(17)に示し
た値として差し支えない実際に投影レンズを設計する場
合、投影レンズの開放FナンバーFpの値は、上述の最適
値に対して10%の許容値をもってよく、以下の式(B)で表
される範囲であれば、十分投影レンズの設計を容易にし
つつ、発光部から放射される光束を効率よく利用するこ
とができる。
As in the case of the first embodiment, the above equation (16)
Is considered as a function of ε, and this increase / decrease is examined. In the following range indicating a practically usable shape including a parabolic shape, the increase / decrease of Fp is within 5%. −11.03 ≦ ε ≦ 0.91 (17) Accordingly, the optimum value of the open F-number Fp of the projection lens for the shape of the reflector that can be practically used may be set to the value shown in Expression (17). In this case, the value of the open F-number Fp of the projection lens may have an allowable value of 10% with respect to the above-mentioned optimum value, and the design of the projection lens is sufficiently easy as long as it is within the range represented by the following equation (B). In this case, the luminous flux emitted from the light emitting unit can be used efficiently.

【0094】[0094]

【数17】 [Equation 17]

【0095】[他の実施形態]次に、投影光学装置の要
部を示した図面を参照しながら、第1及び第2実施形態
の変形例を説明する。なお、各図において、図1及び図
3と同じ符号を付した部材は、それぞれ同一の構成を示
すものとする。
[Other Embodiments] Next, modified examples of the first and second embodiments will be described with reference to the drawings showing the main parts of the projection optical device. In each of the drawings, members denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 3 have the same configuration.

【0096】図4は、第1実施形態の変形実施形態を表
す要部構成図で、第1リフレクタ402の形状が発光部101
を一方の焦点とする回転楕円面である以外は、すべて第
1実施形態と同一の構成を有している。
FIG. 4 is a diagram showing a main part of a modified embodiment of the first embodiment, in which the shape of the first reflector 402 is the light emitting unit 101.
All have the same configuration as the first embodiment except that the spheroid has one focal point.

【0097】図5は、第2実施形態の変形実施形態を表
す要部構成図で、図4と同様に第1リフレクタ502の形状
が発光部101を一方の焦点とする回転楕円面であり、効
率よく偏光変換する目的で偏光分離面に入射する光束を
平行光にするため、第1レンズアレイ504に凹のベース
曲率を付加している以外は、すべて第2実施形態と同一
の構成を有している。
FIG. 5 is a diagram showing a main part of a modified embodiment of the second embodiment. Similar to FIG. 4, the shape of the first reflector 502 is a spheroid having the light emitting unit 101 as one focal point. Except for adding a concave base curvature to the first lens array 504 in order to convert a light beam incident on the polarization splitting surface into parallel light for efficient polarization conversion, all have the same configuration as the second embodiment. are doing.

【0098】図4、5のように、第1リフレクタの形状
が発光部101を一方の焦点とする回転楕円面である場
合、第1リフレクタから射出される光束は収束光となる
ので、第1リフレクタを構成するレンズの曲率を小さく
することができ、液晶御パネル等に等に対する発光部構
成の位置合わせ精度が多少悪くても、照明光を液晶パネ
ル上の所定の位置に導くことができ、装置の組み立て性
を向上させることができる。また、オプティカルインテ
グレータを小型化する上でもメリットがある。
As shown in FIGS. 4 and 5, when the shape of the first reflector is a spheroid having the light-emitting portion 101 as one focal point, the light beam emitted from the first reflector becomes convergent light. The curvature of the lens that constitutes the reflector can be reduced, and the illumination light can be guided to a predetermined position on the liquid crystal panel even if the alignment accuracy of the light emitting unit configuration with respect to the liquid crystal control panel or the like is somewhat poor, The assemblability of the device can be improved. There is also an advantage in reducing the size of the optical integrator.

【0099】図6は、第1実施形態の別の変形実施形態
を表す要部構成図で、第1リフレクタ402の形状が発光
部101を焦点とする双曲面である以外は、すべて第1実
施形態と同一の構成を有している。
FIG. 6 is a main part configuration diagram showing another modified embodiment of the first embodiment. The first embodiment is the same as the first embodiment except that the shape of the first reflector 402 is a hyperboloid having the light emitting portion 101 as a focal point. It has the same configuration as the form.

【0100】図7は、第2実施形態の別の変形実施形態
を表す要部構成図で、図6と同様に第1リフレクタ502の
形状が発光部101を焦点とする双曲面であり、効率よく
偏光変換する目的で偏光分離面に入射する光束を平行光
にするため、第1レンズアレイ504に凸のベース曲率を
付加している以外は、すべて第2実施形態と同一の構成
を有している。
FIG. 7 is a configuration diagram of a main part showing another modified embodiment of the second embodiment. Similar to FIG. 6, the shape of the first reflector 502 is a hyperboloid having the light emitting portion 101 as a focal point, and the efficiency is improved. All have the same configuration as the second embodiment except that a convex base curvature is added to the first lens array 504 in order to make the light beam incident on the polarization splitting surface into parallel light for good polarization conversion. ing.

【0101】図6、7のように、第1リフレクタの形状
が発光部101を焦点とする双曲面である場合、第1リフ
レクタから射出される光束は発散光となるので、第1リ
フレクタにおける有効反射面を小さくすることができ、
発光部を含めた照明装置の光源部の構成を小型化するメ
リットがある。
As shown in FIGS. 6 and 7, when the shape of the first reflector is a hyperboloid having the light-emitting portion 101 as the focal point, the light beam emitted from the first reflector becomes divergent light, and is effective in the first reflector. The reflecting surface can be made smaller,
There is an advantage that the configuration of the light source unit of the lighting device including the light emitting unit can be reduced in size.

【0102】なお、本発明は以上説明した各実施形態の
構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない
範囲で、適宜変更可能である。例えば、発光部としては
メタルハライドランプだけでなく、キセノンランプやハ
ロゲンランプ等さまざまなランプであってよく、特に限
定されるものではない。また、画像を投影するライトバ
ルブとしての透過型の液晶パネルについても、DMD素子
等の画像表示素子を使用してよい。
The present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. For example, the light emitting unit may be not only a metal halide lamp but also various lamps such as a xenon lamp and a halogen lamp, and is not particularly limited. An image display element such as a DMD element may be used for a transmission type liquid crystal panel as a light valve for projecting an image.

【0103】[0103]

【実施例】【Example】

[第1実施例]第1実施形態の投影光学装置を具体化し
た第1実施例について、具体的な数値を表す。第1実施
例の投影光学装置では、発光部101の光軸方向長さd:3m
mのメタルハライドランプを使用し、前述のように第1
リフレクタ102による光束の取り込み角の半値を0°〜90
°、第2リフレクタ103による光束の取り込み角の半値
を90°〜135°、オプティカルインテグレータに射出さ
れる開口の大きさをφ50mmとした。また、オプティカル
インテグレータを構成する第1レンズアレイ103と第2
レンズアレイ104の間隔mを70mm、第1及び第2レンズア
レイ104及び105を構成する個々のレンズの大きさW1(W2)
を10.9mm×14.5mm、液晶パネルの大きさを21mm×28mm
(すなわち、P:21mm)、2次光源像の最大の大きさを10.9
mmとしている。以上の構成により液晶パネル106R、106
G、106Bの表面を均一に照明することができた。
[First Example] Specific numerical values are shown for a first example that embodies the projection optical device of the first embodiment. In the projection optical device of the first embodiment, the length d of the light emitting unit 101 in the optical axis direction is 3 m.
m metal halide lamp, and
The half value of the luminous flux take-in angle by the reflector 102 is 0 ° to 90 °.
°, the half value of the light beam take-in angle by the second reflector 103 is 90 ° to 135 °, and the size of the opening emitted to the optical integrator is φ50 mm. Also, the first lens array 103 and the second lens
The distance m between the lens arrays 104 is 70 mm, and the size W1 (W2) of each lens constituting the first and second lens arrays 104 and 105
10.9mm x 14.5mm, LCD panel size is 21mm x 28mm
(That is, P: 21 mm), the maximum size of the secondary light source image is 10.9.
mm. With the above configuration, the liquid crystal panels 106R, 106R
The surfaces of G and 106B could be uniformly illuminated.

【0104】この投影光学装置に使用される投影レンズ
の最適な開放FナンバーFpは、2.7であり、十分に大きな
開放Fナンバーの投影レンズを用いることができる。
The optimum open F-number Fp of the projection lens used in this projection optical device is 2.7, and a projection lens having a sufficiently large open F-number can be used.

【0105】[第2実施例]第2実施形態の投影光学装
置を具体化した第2実施例について、具体的な数値を表
す。第2実施例の投影光学装置では、発光部301の光軸
方向長さd:3mmのメタルハライドランプを使用し、前述
のように第1リフレクタ302による光束の取り込み角の
半値を0°〜90°、第2リフレクタ303による光束の取り
込み角の半値を90°〜135°、オプティカルインテグレ
ータに射出される開口の大きさをφ70mmとした。また、
オプティカルインテグレータを構成する第1レンズアレ
イ303と第2レンズアレイ304の間隔mを70mm、第1レン
ズアレイ304を構成する個々のレンズの大きさW1を11.7m
m×15.6mm、第2レンズアレイ305を構成する個々のレン
ズの大きさW2を11.7mm×7.8mm、液晶パネルの大きさを2
1mm×28mm(すなわち、P:28mm)、2次光源像の最大の大
きさを7.8mmとしている。以上の構成により液晶パネル3
06R、306G、306Bの表面を均一に照明することができ
た。
[Second Example] Specific numerical values are shown for a second example that embodies the projection optical apparatus of the second embodiment. In the projection optical device of the second embodiment, a metal halide lamp having a length d of 3 mm in the optical axis direction of the light emitting section 301 is used, and the half value of the light flux taking-in angle by the first reflector 302 is 0 ° to 90 ° as described above. The half value of the luminous flux taking-in angle by the second reflector 303 was 90 ° to 135 °, and the size of the opening emitted to the optical integrator was φ70 mm. Also,
The distance m between the first lens array 303 and the second lens array 304 constituting the optical integrator is 70 mm, and the size W1 of each lens constituting the first lens array 304 is 11.7 m.
m × 15.6 mm, the size W2 of each lens constituting the second lens array 305 is 11.7 mm × 7.8 mm, and the size of the liquid crystal panel is 2
1 mm × 28 mm (that is, P: 28 mm), and the maximum size of the secondary light source image is 7.8 mm. With the above configuration, the LCD panel 3
The surfaces of 06R, 306G, and 306B could be uniformly illuminated.

【0106】この投影光学装置に使用される投影レンズ
の最適な開放FナンバーFpは、1.4であり、十分に大きな
開放Fナンバーの投影レンズを用いることができる。
The optimum open F-number Fp of the projection lens used in this projection optical apparatus is 1.4, and a projection lens having a sufficiently large open F-number can be used.

【0107】以上説明したように、本発明にかかる投影
光学装置によれば、その照明装置において、発光部の周
囲に加工の容易な2次曲面形状の第1リフレクタと球面形
状の第2リフレクタを配置し、必要な条件式範囲を規定
するという構成によって、被照明面であるライトバルブ
を効率よく均一に照明することができ、さらに照明装置
の後に使用される投影レンズの開放Fナンバーを大きく
することが可能になる、という効果を奏する。
As described above, according to the projection optical apparatus of the present invention, in the illumination device, the first reflector having a secondary curved surface and the second reflector having a spherical shape, which can be easily processed, are provided around the light emitting portion. By arranging and defining the necessary conditional expression range, the light valve that is the illuminated surface can be efficiently and uniformly illuminated, and the open F-number of the projection lens used after the illumination device is increased. It is possible to achieve the effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施形態の投影光学装置の構成を示す模式
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection optical device according to a first embodiment.

【図2】第1実施形態の投影光学装置の照明原理を説明
する模式図
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the illumination principle of the projection optical device according to the first embodiment.

【図3】第2実施形態の投影光学装置の構成を示す模式
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection optical device according to a second embodiment.

【図4】第1実施形態の投影光学装置の変形例の要部構
成を示す模式図
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a main configuration of a modification of the projection optical apparatus according to the first embodiment.

【図5】第2実施形態の投影光学装置の変形例の要部構
成を示す模式図
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a main configuration of a modification of the projection optical apparatus according to the second embodiment.

【図6】第1実施形態の投影光学装置の別変形例の要部
構成を示す模式図
FIG. 6 is a schematic diagram showing a main configuration of another modified example of the projection optical device of the first embodiment.

【図7】第2実施形態の投影光学装置の別変形例の要部
構成を示す模式図
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a main configuration of another modified example of the projection optical device of the second embodiment.

【図8】第1実施形態の発光部に第1リフレクタ102し
かない場合と、第1リフレクタ102とともに第2リフレ
クタ103を配置した場合を比較したグラフ
FIG. 8 is a graph comparing the case where the light emitting unit of the first embodiment has only the first reflector 102 with the case where the second reflector 103 is arranged together with the first reflector 102;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、301:発光部 102、302、402、502:第1リフレクタ 103、303:第2リフレクタ 104、304、404、504:第1レンズアレイ 105、306:第2レンズアレイ 106、306:液晶パネル 107、307:投影レンズ 318:偏光分離部 101, 301: light emitting units 102, 302, 402, 502: first reflector 103, 303: second reflector 104, 304, 404, 504: first lens array 105, 306: second lens array 106, 306: liquid crystal panel 107, 307: Projection lens 318: Polarization separation unit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光束を放射する発光部と、前記発光部を
焦点位置とした回転2次曲面形状の第1リフレクタと、
前記発光部を中心とした球面形状の第2リフレクタと、
複数のレンズを2次元的に配置した第1レンズアレイ及
び第2レンズアレイからなるオプティカルインテグレー
タと、ライトバルブと、投影レンズと、を備え、 以下の条件式範囲を満足することを特徴とする投影光学
装置: 【数1】 ただし、 Fp:前記投影レンズの開放Fナンバー、 P:前記ライトバルブの短辺方向の長さ、 d:発光部の光軸方向の長さ、 である。
A light emitting unit that emits a light beam; a first reflector having a quadratic curved surface with the light emitting unit as a focal position;
A second reflector having a spherical shape centered on the light emitting portion;
And an optical integrator consisting of the first and second lens arrays in which a plurality of lenses are two-dimensionally, comprising: a light valve, a projection lens, the projection, characterized by satisfying the expression following ranges Optics
Apparatus: [Equation 1] Here, Fp is the open F number of the projection lens, P is the length of the light valve in the short side direction, and d is the length of the light emitting unit in the optical axis direction .
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