JPH05232402A - Optical system - Google Patents
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- JPH05232402A JPH05232402A JP4073398A JP7339892A JPH05232402A JP H05232402 A JPH05232402 A JP H05232402A JP 4073398 A JP4073398 A JP 4073398A JP 7339892 A JP7339892 A JP 7339892A JP H05232402 A JPH05232402 A JP H05232402A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶パネル用プ
ロジェクターやスライドフィルム用映写機などに用いら
れる照明光学系に関し、特にケーラ照明法を利用した光
学系において明るさ等を改善したものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system used in, for example, a projector for a liquid crystal panel or a projector for a slide film, and more particularly to an optical system using a Koehler illumination method for improving brightness and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、従来の液晶パネル用プロジェク
ターやスライドフィルム用映写機のプロジェクターに
は、クリティカル照明法（臨界照明法）あるいはケーラ
ー照明法を用いた光学系が用いられており、光源からの
光を投影すべき物体（液晶パネルあるいはスライドフィ
ルムなど）に照射してスクリーン上に投射する機能を司
っている。このようなクリティカル照明法やケーラー照
明法を用いた光学系は、光源、コンデンサレンズ（集光
レンズ）、投影すべき物体、および投射レンズが、それ
ぞれ同じ光軸上に配設されている。2. Description of the Related Art For example, in a conventional projector for a liquid crystal panel or a projector for a slide film, an optical system using a critical illumination method (critical illumination method) or a Kohler illumination method is used. It controls the function of illuminating an object to be projected (such as a liquid crystal panel or a slide film) and projecting it on the screen. In an optical system using such a critical illumination method or Koehler illumination method, a light source, a condenser lens (condensing lens), an object to be projected, and a projection lens are arranged on the same optical axis.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】クリティカル照明法
は、図９に示すように、光源２０、コンデンサレンズ２
１、投影すべき物体２２、投射レンズ２３およびスクリ
ーン２４が、それぞれ同じ光軸上に配設された光学系に
おいて、コンデンサレンズ２１の焦点に物体２２を配置
した照明法である。このクリティカル照明法では、コン
デンサレンズ２１の焦点に物体２２を配置しているので
光源像が物体上に重ね合わされることにより、スクリー
ン２４に投影される物体面の照度が高くなるという長所
を備えているものの、スクリーン２４上の投影物体に光
源像が重なって映り、光源２０に輝度ムラがあるとスク
リーン２４上の投影物体にも輝度ムラが生じるという問
題があった。As shown in FIG. 9, the critical illumination method uses a light source 20 and a condenser lens 2 as shown in FIG.
1. An illumination system in which an object 22 to be projected, a projection lens 23, and a screen 24 are arranged on the same optical axis, and the object 22 is arranged at the focal point of the condenser lens 21. In this critical illumination method, since the object 22 is arranged at the focal point of the condenser lens 21, the light source image is superposed on the object, so that the illuminance of the object plane projected on the screen 24 becomes high. However, there is a problem in that the light source image is reflected on the projection object on the screen 24, and if the light source 20 has uneven brightness, the projection object on the screen 24 also has uneven brightness.
【０００４】これに対して、ケーラー照明法は、図１０
に示すように、コンデンサレンズ２１の焦点に投射レン
ズ２３を配置し、これらのレンズ間に物体２２を配置し
た照明法である。したがって、光源像はコンデンサレン
ズ２１によって投射レンズ２３の入射瞳位置Ｐに結像さ
れることになるため、光源２０の最終像を無限遠に設定
することができ、スクリーン２４上の輝度ムラを抑止す
ることができる。しかしながら、ケーラー照明法ではク
リティカル照明法程の照度を得ることができないという
問題があった。On the other hand, the Koehler illumination method is shown in FIG.
In the illumination method, the projection lens 23 is arranged at the focal point of the condenser lens 21, and the object 22 is arranged between these lenses as shown in FIG. Therefore, since the light source image is formed by the condenser lens 21 at the entrance pupil position P of the projection lens 23, the final image of the light source 20 can be set to infinity, and uneven brightness on the screen 24 can be suppressed. can do. However, the Koehler illumination method has a problem that it is not possible to obtain the illuminance equivalent to that of the critical illumination method.
【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、クリティカル照明法の照度
を確保しながらスクリーン上に映し出される物体の輝度
ムラを抑止することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object thereof is to suppress the uneven brightness of an object displayed on a screen while ensuring the illuminance of the critical illumination method. ..
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学系は、第１の結像手段と物体と投射レ
ンズが光軸上に配設され、前記第１の結像手段を通過し
た光を前記投射レンズの入射瞳位置の近傍に結像させる
第２の結像手段が前記物体の直前に配設されていること
を特徴としている。In order to achieve the above object, in the optical system of the present invention, the first image forming means, the object and the projection lens are arranged on the optical axis, and the first image forming means is provided. A second image forming means for forming an image of the light passing through the means in the vicinity of the position of the entrance pupil of the projection lens is arranged immediately before the object.
【０００７】前記第２の結像手段を凹レンズとし、前記
第１の結像手段の焦点に前記物体を配設することが好ま
しい。また、前記第２の結像手段を凸レンズとし、前記
第１の結像手段の焦点を当該凸レンズの前方に位置させ
ることが好ましい。It is preferable that the second image forming means is a concave lens and the object is arranged at the focal point of the first image forming means. Further, it is preferable that the second image forming means is a convex lens, and the focus of the first image forming means is located in front of the convex lens.
【０００８】[0008]
【作用】第１の結像手段を通過した光は、物体の直前に
配設された第２の結像手段に至り、この光は投射レンズ
の入射瞳位置の近傍に結像するように当該第２の結像手
段を通過する。その後、物体を通過して投射レンズによ
り物体がスクリーンなどに投影される。The light passing through the first image forming means reaches the second image forming means arranged immediately before the object, and the light is imaged in the vicinity of the entrance pupil position of the projection lens. It passes through the second imaging means. After that, the object passes through the object and is projected onto the screen or the like by the projection lens.
【０００９】第２の結像手段を凹レンズとし、第１の結
像手段の焦点に物体を配設すると、光は物体に結像する
ように集光しながら第２の結像手段を通過するが、この
第２の結像手段により集光されようとしている光は、物
体を通過して投射レンズの入射瞳位置に結像することに
なる。したがって、この光は照度が高い状態で第２の結
像手段に至り、しかも、この第２の結像手段によって投
射レンズの入射瞳位置の近傍に結像されるため、スクリ
ーン上に投影された物体の照度は極めて高くなるもの
の、光源像を無限遠とすることができるのでスクリーン
上の輝度ムラを抑止することができる。When the second image forming means is a concave lens and an object is arranged at the focal point of the first image forming means, the light passes through the second image forming means while being condensed so as to form an image on the object. However, the light that is about to be condensed by the second image forming means passes through the object and forms an image at the entrance pupil position of the projection lens. Therefore, this light reaches the second image forming means in a state where the illuminance is high, and moreover, the image is formed in the vicinity of the entrance pupil position of the projection lens by the second image forming means, and is thus projected on the screen. Although the illuminance of the object is extremely high, the light source image can be at infinity, so that the uneven brightness on the screen can be suppressed.
【００１０】また、第２の結像手段を凸レンズとし、第
１の結像手段の焦点を当該凸レンズの前方に位置させる
と、光は一旦第２の結像手段の直前で結像して光源像を
作り、この光源像を新たな光源として第２の結像手段を
通過して物体に至り、投射レンズの入射瞳位置近傍で再
び結像することになる。したがって、この構成によって
も、光は照度が高い状態で第２の結像手段に至り、しか
も、この第２の結像手段によって投射レンズの入射瞳位
置の近傍に結像されるため、スクリーン上に投影された
物体の照度は極めて高くなるものの、光源像を無限遠と
することができるのでスクリーン上の輝度ムラを抑止す
ることができる。Further, when the second image forming means is a convex lens and the focus of the first image forming means is located in front of the convex lens, the light is once imaged immediately before the second image forming means and the light source is formed. An image is formed, the light source image is used as a new light source, passes through the second image forming means, reaches the object, and is imaged again near the entrance pupil position of the projection lens. Therefore, also with this configuration, the light reaches the second image forming means in a state where the illuminance is high, and further, the image is formed in the vicinity of the entrance pupil position of the projection lens by the second image forming means. Although the illuminance of the object projected on the screen becomes extremely high, the light source image can be at infinity, so that the uneven brightness on the screen can be suppressed.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。なお、本明細書において光軸上の前方とは光源
側を言い、後方とはスクリーン側を言うものとする。ま
た、本実施例では本発明の光学系を照明光学系に応用し
た具体例について説明するが、本発明の光学系はこれら
の実施例のみに限定されることなく他の光学系にも応用
することができる。図１は本発明の一実施例に係る光学
系を示す構成図であり、光源１、コンデンサレンズ２、
凹レンズ３、投影すべき物体５、投射レンズ６、および
スクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配設されてい
る。光源１は反射鏡８によって平行光を光軸に沿って照
射するように構成され、この光源１からの平行光がコン
デンサレンズ２に入射すると、当該コンデンサレンズ２
によって物体５の中心に結像されるようになっている。
すなわち、本実施例の光学系では、コンデンサレンズ２
の焦点距離ｆ1 の位置に物体５を配設している。なお、
本発明では照射された光が物体の中心で結像すれば良い
ので、本発明における光源とコンデンサレンズとの組み
合わせは、本実施例のみに限定されることはなく、例え
ば光源に楕円ミラーを設けて照明光を物体上に結像させ
るようにすれば、コンデンサレンズを省略することがで
きる。これらの構成が本発明の第１の結像手段である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present specification, the front side on the optical axis means the light source side, and the rear side means the screen side. In addition, although a specific example in which the optical system of the present invention is applied to an illumination optical system will be described in the present embodiment, the optical system of the present invention is not limited to these embodiments and may be applied to other optical systems. be able to. FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical system according to an embodiment of the present invention, which includes a light source 1, a condenser lens 2,
The concave lens 3, the object 5 to be projected, the projection lens 6, and the screen 7 are arranged on the same optical axis. The light source 1 is configured to emit parallel light along the optical axis by the reflecting mirror 8. When the parallel light from the light source 1 enters the condenser lens 2, the condenser lens 2
Is imaged at the center of the object 5.
That is, in the optical system of this embodiment, the condenser lens 2
The object 5 is arranged at the position of the focal length f 1 . In addition,
In the present invention, since it is sufficient that the irradiated light forms an image at the center of the object, the combination of the light source and the condenser lens in the present invention is not limited to this embodiment. For example, an elliptical mirror is provided in the light source. The condenser lens can be omitted by illuminating the object to form an image on the object. These configurations are the first image forming means of the present invention.
【００１２】このコンデンサレンズ２と物体５との間で
あって、物体５の直前には凹レンズ３が配設されてお
り、この凹レンズ３はコンデンサレンズ２を通過した照
明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに結像させる焦点距
離を備えている。すなわち、本実施例の光学系において
はコンデンサレンズ２と凹レンズ３との組み合わせで焦
点距離ｆ2 の光学系を構成している。そして、凹レンズ
３の位置が物体５に近接している方が照度が高くなる。
なお、凹レンズ３の面形状は、前述した条件を満足すれ
ば図示する実施例の形状に限定されることはない。A concave lens 3 is disposed between the condenser lens 2 and the object 5 and in front of the object 5. The concave lens 3 makes the illumination light passing through the condenser lens 2 incident on a projection lens 6. It has a focal length for forming an image at the pupil position P. That is, in the optical system of this embodiment, the condenser lens 2 and the concave lens 3 are combined to form an optical system having a focal length f 2 . The illuminance is higher when the position of the concave lens 3 is closer to the object 5.
The surface shape of the concave lens 3 is not limited to the shape of the illustrated embodiment as long as the above-mentioned conditions are satisfied.
【００１３】スクリーン７に投影すべき物体５は、例え
ば、本実施例の光学系を適用しようとする装置が液晶プ
ロジェクターであれば液晶パネルであり、また、スライ
ドフィルム用映写機であればスライドフィルムであり、
この他にも種々の物体を用いることができる。物体５と
スクリーン７との間には、物体５を通過した光をスクリ
ーン７上に投射集光するための投射レンズ６が配設され
ており、既述したように、コンデンサレンズ２と凹レン
ズ３とによって結像する位置に入射瞳Ｐが位置するよう
になっている。The object 5 to be projected on the screen 7 is, for example, a liquid crystal panel if the device to which the optical system of this embodiment is applied is a liquid crystal projector, or a slide film if it is a slide film projector. Yes,
In addition to this, various objects can be used. A projection lens 6 for projecting and condensing the light passing through the object 5 onto the screen 7 is disposed between the object 5 and the screen 7, and as described above, the condenser lens 2 and the concave lens 3 are provided. The entrance pupil P is located at a position where an image is formed by and.
【００１４】このように構成した本実施例の光学系によ
れば、光源１からの照明光は、コンデンサレンズ２を通
過することにより物体５に結像するように集光しながら
凹レンズ３に至るが、集光されようとしている照明光、
すなわち照度が高い照明光は、この凹レンズ３によっ
て、物体５を通過した後に投射レンズ６の入射瞳位置Ｐ
に結像することになる。したがって、光源１から照射さ
れた光は照度が高い状態で凹レンズ３に至り、しかも、
この凹レンズ３によって投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに
結像されるため、スクリーン７上に投影された物体の照
度は極めて高くなるものの、光源像を無限遠とすること
ができるので、スクリーン７上の輝度ムラを抑止するこ
とができる。According to the optical system of this embodiment having such a configuration, the illumination light from the light source 1 reaches the concave lens 3 while being condensed so as to form an image on the object 5 by passing through the condenser lens 2. However, the illumination light that is about to be condensed,
That is, the illumination light with high illuminance passes through the object 5 by the concave lens 3 and then enters the entrance pupil position P of the projection lens 6.
It will be focused on. Therefore, the light emitted from the light source 1 reaches the concave lens 3 with high illuminance, and
Since the image is formed at the entrance pupil position P of the projection lens 6 by the concave lens 3, the illuminance of the object projected on the screen 7 becomes extremely high, but the light source image can be made infinite, so that the image on the screen 7 can be made. It is possible to suppress the uneven brightness.
【００１５】なお、このように構成した本実施例の光学
系のシミュレーション結果を図６および図７に示し、従
来のクリティカル照明法により光学系のシミュレーショ
ン結果を図８に示す。図７は図６の点光源のフィラメン
トを大きく設定したものである。この結果からも明らか
なように、本実施例の光学系では、物体５とスクリーン
７との間に配設する投射レンズ６の口径を小さく設定す
ることができ、その結果、本光学系を適用する装置（液
晶プロジェクターやスライドフィルム用映写機など）の
小型化を図ることができる。6 and 7 show the simulation results of the optical system of the present embodiment having such a configuration, and FIG. 8 shows the simulation results of the optical system by the conventional critical illumination method. In FIG. 7, the filament of the point light source of FIG. 6 is set large. As is clear from this result, in the optical system of the present embodiment, the aperture diameter of the projection lens 6 arranged between the object 5 and the screen 7 can be set small, and as a result, the present optical system can be applied. It is possible to reduce the size of a device (such as a liquid crystal projector or a slide film projector).
【００１６】また、図５は、ＴＮ液晶（ツィストネマテ
ィック形液晶）を用いた液晶パネルにおける印加電圧と
透過率との関係を示すグラフである。ＴＮ液晶では、同
図に示すように、パネルへの印加電圧に対する光の透過
率特性がパネルへの入射角θに依存するという特性を有
している。したがって、図１０に示すケーラー照明法の
光学系の物体にＴＮ液晶を用いた場合には、入射角がパ
ネル面の全域でそれぞれ相違することから、パネル面の
照明光の透過率も不均一となる。これにより、スクリー
ンに投影される液晶画像に輝度シェーディングが生じる
が、本実施例の光学系では、物体に入射する照明光の入
射角θが小さいため、すなわち、平行光に近い状態で物
体を通過するのでＴＮ液晶を用いても液晶画像に生じる
輝度シェーディングを抑制することができる。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the applied voltage and the transmittance in a liquid crystal panel using a TN liquid crystal (twist nematic liquid crystal). As shown in the figure, the TN liquid crystal has a characteristic that the light transmittance characteristic with respect to the voltage applied to the panel depends on the incident angle θ to the panel. Therefore, when the TN liquid crystal is used for the object of the optical system of the Koehler illumination method shown in FIG. 10, the incident angle is different over the entire panel surface, and therefore the transmittance of the illumination light on the panel surface is also non-uniform. Become. This causes brightness shading in the liquid crystal image projected on the screen, but in the optical system of the present embodiment, the incident angle θ of the illumination light incident on the object is small, that is, it passes through the object in a state close to parallel light. Therefore, even if the TN liquid crystal is used, it is possible to suppress the brightness shading that occurs in the liquid crystal image.
【００１７】本発明は上述した実施例のみに限定される
ことなく種々に改変することが可能である。図２は本発
明の他の実施例に係る光学系を示す構成図である。本実
施例では、図１に示す実施例に対して、コンデンサレン
ズ２を通過した光を凹レンズ３により結像させるにあた
り、投射レンズ６の入射瞳位置Ｐではなく、その近傍に
結像させるように凹レンズ３の焦点距離を設定してい
る。すなわち、図１に示す実施例と同様に、本実施例の
光学系は、光源１、コンデンサレンズ２、凹レンズ３、
投影すべき物体５、投射レンズ６、およびスクリーン７
が、それぞれ同じ光軸上に配設されており、光源１は反
射鏡８によって平行光を光軸に沿って照射するように構
成され、この光源１からの平行光がコンデンサレンズ２
に入射すると、当該コンデンサレンズ２によって物体５
の中心に結像されるようになっている。すなわち、本実
施例の光学系でも、コンデンサレンズ２の焦点距離ｆ1
の位置に物体５が配設されるようになっている。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments but can be modified in various ways. FIG. 2 is a configuration diagram showing an optical system according to another embodiment of the present invention. In the present embodiment, in contrast to the embodiment shown in FIG. 1, when the light passing through the condenser lens 2 is formed into an image by the concave lens 3, the image is formed not in the entrance pupil position P of the projection lens 6 but in the vicinity thereof. The focal length of the concave lens 3 is set. That is, similar to the embodiment shown in FIG. 1, the optical system of the present embodiment includes a light source 1, a condenser lens 2, a concave lens 3,
Object 5 to be projected, projection lens 6, and screen 7
Are arranged on the same optical axis, and the light source 1 is configured to emit parallel light along the optical axis by the reflecting mirror 8. The parallel light from the light source 1 is emitted from the condenser lens 2
Incident on the object 5 by the condenser lens 2.
The image is formed at the center of. That is, also in the optical system of this embodiment, the focal length f 1 of the condenser lens 2 is
The object 5 is arranged at the position.
【００１８】このコンデンサレンズ２と物体５との間で
あって、物体５の直前には凹レンズ３が配設されてお
り、この凹レンズ３はコンデンサレンズ２を通過した照
明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐの後方に結像させる
焦点距離を備えている。すなわち、本実施例の光学系に
おいてはコンデンサレンズ２と凹レンズ３との組み合わ
せで焦点距離ｆ3 の光学系を構成している。A concave lens 3 is provided between the condenser lens 2 and the object 5 and in front of the object 5. The concave lens 3 causes the illumination light passing through the condenser lens 2 to enter the projection lens 6. It has a focal length for forming an image behind the pupil position P. That is, in the optical system of this embodiment, the condenser lens 2 and the concave lens 3 are combined to form an optical system having a focal length f 3 .
【００１９】このように構成した本実施例の光学系によ
れば、光源１からの照明光は、コンデンサレンズ２を通
過することにより物体５に結像するように集光しながら
凹レンズ３に至るが、集光されようとしている照明光、
すなわち照度が高い照明光は、この凹レンズ３によっ
て、物体５を通過した後に投射レンズ６の入射瞳位置Ｐ
の後方に結像することになる。したがって、光源１から
照射された光は照度が高い状態で凹レンズ３に至り、し
かも、この凹レンズ３によって投射レンズ６の入射瞳位
置Ｐの近傍に結像されるため、スクリーン７上に投影さ
れた物体の照度は極めて高くなるものの、光源像をほぼ
無限遠とすることができるので、スクリーン７上の輝度
ムラを抑止することができる。According to the optical system of this embodiment having such a configuration, the illumination light from the light source 1 reaches the concave lens 3 while being condensed so as to form an image on the object 5 by passing through the condenser lens 2. However, the illumination light that is about to be condensed,
That is, the illumination light with high illuminance passes through the object 5 by the concave lens 3 and then enters the entrance pupil position P of the projection lens 6.
Will be imaged behind. Therefore, the light emitted from the light source 1 reaches the concave lens 3 in a state where the illuminance is high, and further, the image is formed in the vicinity of the entrance pupil position P of the projection lens 6 by the concave lens 3, and thus is projected on the screen 7. Although the illuminance of the object is extremely high, the light source image can be made to be substantially infinite, so that the uneven brightness on the screen 7 can be suppressed.
【００２０】また、このようにコンデンサレンズ２と凹
レンズ３とによる結像位置を投射レンズ６の後方にずら
すことによって、物体５への照明光の入射角θがさらに
小さくなり、ＴＮ液晶パネルを物体に適用した場合に特
に効果的である。さらに、この焦点距離ｆ3 を適宜変更
することによって、スクリーン７上に投影される物体５
とその周辺との光量比を調節することができ、このよう
に光量比を調節しても照度が低下することはない。な
お、図２に示す実施例ではコンデサレンズ２と凹レンズ
３による結像位置を投射レンズ６の後方としたが、投射
レンズの前方に設定しても良い。Further, by shifting the image forming positions of the condenser lens 2 and the concave lens 3 to the rear of the projection lens 6 as described above, the incident angle θ of the illumination light on the object 5 is further reduced, and the TN liquid crystal panel It is especially effective when applied to. Further, by appropriately changing the focal length f 3 , the object 5 projected on the screen 7
It is possible to adjust the light amount ratio between the light source and its surroundings, and even if the light amount ratio is adjusted in this way, the illuminance does not decrease. In the embodiment shown in FIG. 2, the image forming position by the condenser lens 2 and the concave lens 3 is set behind the projection lens 6, but it may be set in front of the projection lens.
【００２１】本発明はさらに改変することができる。図
３は本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す構成
図であり、図１および図２に示す実施例と同様に、光源
１、コンデンサレンズ２、投影すべき物体５、投射レン
ズ６、およびスクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配
設されているが、上述した実施例と異なる点は、第２の
結像手段を凸レンズ４により構成した点にある。本実施
例の光学系では、凸レンズ４が前記光軸上に配設されて
おり、光源１は反射鏡８によって平行光を光軸に沿って
照射するように構成され、この光源１からの平行光がコ
ンデンサレンズ２に入射すると、当該コンデンサレンズ
２によって凸レンズ４の前方に結像されるようになって
いる。すなわち、本実施例の光学系では、コンデンサレ
ンズ２の焦点距離ｆ4 より僅かに遠い位置に凸レンズ４
が配設されるようになっている。The present invention can be further modified. FIG. 3 is a configuration diagram showing an optical system according to still another embodiment of the present invention, and like the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the light source 1, the condenser lens 2, the object 5 to be projected, and the projection lens. 6 and the screen 7 are respectively arranged on the same optical axis, but the difference from the above-mentioned embodiment is that the second image forming means is constituted by the convex lens 4. In the optical system of the present embodiment, the convex lens 4 is disposed on the optical axis, and the light source 1 is configured to irradiate parallel light by the reflecting mirror 8 along the optical axis. When the light enters the condenser lens 2, the condenser lens 2 forms an image in front of the convex lens 4. That is, in the optical system of this embodiment, the convex lens 4 is placed at a position slightly farther than the focal length f 4 of the condenser lens 2.
Are arranged.
【００２２】このコンデンサレンズ２による結像位置Ｆ
と物体５との間には凸レンズ４が配設されており、この
凸レンズ４はコンデンサレンズ２を通過して一度結像し
た照明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐに結像させる焦
点距離を備えている。すなわち、本実施例の光学系にお
いてはコンデンサレンズ２と凸レンズ４との組み合わせ
で焦点距離ｆ5 の光学系を構成している。Image forming position F by this condenser lens 2
A convex lens 4 is disposed between the object 5 and the object 5. The convex lens 4 passes the condenser lens 2 and once forms an image of the illumination light at an incident pupil position P of the projection lens 6. I have it. That is, in the optical system of the present embodiment, the condenser lens 2 and the convex lens 4 are combined to form an optical system having a focal length f 5 .
【００２３】このように構成した本実施例の光学系で
は、光源１からの光は、一旦凸レンズ４の前方Ｆで結像
して光源像を作り、この光源像を新たな光源として凸レ
ンズ４を通過して物体５に至り、投射レンズ６の入射瞳
位置Ｐで再び結像することになる。したがって、光源１
から照射された光は照度が高い状態で凸レンズ４に至
り、しかも、この凸レンズ４によって投射レンズ６の入
射瞳位置Ｐに照明光が結像されるため、スクリーン７上
に投影された物体の照度は極めて高くなるものの、光源
像を無限遠とすることができるのでスクリーン７上の輝
度ムラを抑止することができる。In the optical system of the present embodiment thus constructed, the light from the light source 1 is once imaged at the front F of the convex lens 4 to form a light source image, and the convex lens 4 is used as this light source image as a new light source. After passing through, it reaches the object 5 and forms an image again at the entrance pupil position P of the projection lens 6. Therefore, the light source 1
The light radiated from the lens reaches the convex lens 4 in a state where the illuminance is high, and since the convex lens 4 forms the illumination light at the entrance pupil position P of the projection lens 6, the illuminance of the object projected on the screen 7 is increased. Although it becomes extremely high, the light source image can be set to infinity, so that the uneven brightness on the screen 7 can be suppressed.
【００２４】図４は、本発明のさらに他の実施例に係る
光学系を示す構成図である。本実施例の光学系は、図３
に示す実施例と同様に、光源１、コンデンサレンズ２、
凸レンズ４、投影すべき物体５、投射レンズ６、および
スクリーン７が、それぞれ同じ光軸上に配設されている
が、図３に示す実施例に対して、コンデンサレンズ２を
通過して一度結像した光を凸レンズ４により再び結像さ
せるにあたり、投射レンズ６の入射瞳位置Ｐではなく、
その近傍に結像させるように凸レンズ４の焦点距離を設
定している。本実施例の光学系では、光源１は反射鏡８
によって平行光を光軸に沿って照射するように構成さ
れ、この光源１からの平行光がコンデンサレンズ２に入
射すると、当該コンデンサレンズ２によって凸レンズ４
の前方に結像されるようになっている。すなわち、本実
施例の光学系においても、コンデンサレンズの焦点距離
ｆ4 より僅かに後方に凸レンズ４が配設されるようにな
っている。FIG. 4 is a block diagram showing an optical system according to still another embodiment of the present invention. The optical system of this embodiment is shown in FIG.
Similarly to the embodiment shown in FIG.
Although the convex lens 4, the object 5 to be projected, the projection lens 6, and the screen 7 are arranged on the same optical axis, the convex lens 4, the object 5 to be projected, and the screen 7 are arranged on the same optical axis. When the imaged light is imaged again by the convex lens 4, not the entrance pupil position P of the projection lens 6, but
The focal length of the convex lens 4 is set so as to form an image in the vicinity thereof. In the optical system of this embodiment, the light source 1 is the reflecting mirror 8
Is configured to emit parallel light along the optical axis. When the parallel light from the light source 1 enters the condenser lens 2, the convex lens 4 is caused by the condenser lens 2.
The image is formed in front of. That is, also in the optical system of the present embodiment, the convex lens 4 is arranged slightly behind the focal length f 4 of the condenser lens.
【００２５】このコンデンサレンズ２による結像位置Ｆ
と物体５との間には凸レンズ４が配設されており、この
凸レンズ４はコンデンサレンズ２を通過して一度結像し
た照明光を投射レンズ６の入射瞳位置Ｐの後方に結像さ
せる焦点距離を備えている。つまり、本実施例の光学系
においてはコンデンサレンズ２と凸レンズ４との組み合
わせで焦点距離ｆ6 の光学系を構成している。Image forming position F by this condenser lens 2
A convex lens 4 is disposed between the object 5 and the object 5, and the convex lens 4 focuses the illumination light, which has passed through the condenser lens 2 and once formed an image, behind the entrance pupil position P of the projection lens 6. Has a distance. That is, in the optical system of this embodiment, the condenser lens 2 and the convex lens 4 are combined to form an optical system having a focal length f 6 .
【００２６】このように構成した本実施例の光学系にお
いても、光源１からの光は、一旦凸レンズ４の前方Ｆで
結像して光源像を作り、この光源像を新たな光源として
凸レンズ４を通過して物体５に至り、投射レンズ６の入
射瞳位置Ｐの後方で再び結像することになる。したがっ
て、光源１から照射された光は照度が高い状態で凸レン
ズ４に至り、しかも、この凸レンズ４によって投射レン
ズ６の入射瞳位置Ｐの後方に照明光が結像されるため、
スクリーン７上に投影された物体の照度は極めて高くな
るものの、光源像を無限遠とすることができるのでスク
リーン７上の輝度ムラを抑止することができる。Also in the optical system of this embodiment constructed as described above, the light from the light source 1 is once imaged at the front F of the convex lens 4 to form a light source image, and this light source image is used as a new light source. To reach the object 5 and form an image again behind the entrance pupil position P of the projection lens 6. Therefore, the light emitted from the light source 1 reaches the convex lens 4 in a state where the illuminance is high, and moreover, the convex lens 4 images the illumination light behind the entrance pupil position P of the projection lens 6.
Although the illuminance of the object projected on the screen 7 becomes extremely high, the light source image can be made infinite, so that the uneven brightness on the screen 7 can be suppressed.
【００２７】また、このようにコンデンサレンズ２と凸
レンズ４とによる結像位置を投射レンズ６の後方にずら
すことによって、物体５への照明光の入射角θがさらに
小さくなり、ＴＮ液晶パネルを物体に適用した場合に特
に効果的である。さらに、この焦点距離ｆ6 を適宜変更
することによって、スクリーン上に投影される物体とそ
の周辺との光量比を調節することができる。このとき、
光量比を調節しても照度が低下することはない。なお、
図４に示す実施例ではコンデサレンズ２と凸レンズ４に
よる結像位置を投射レンズ６の後方としたが、投射レン
ズ６の前方に設定しても良い。Further, by thus shifting the image forming positions of the condenser lens 2 and the convex lens 4 to the rear of the projection lens 6, the incident angle θ of the illumination light on the object 5 is further reduced, and the TN liquid crystal panel It is especially effective when applied to. Further, by appropriately changing the focal length f 6 , it is possible to adjust the light amount ratio between the object projected on the screen and the periphery thereof. At this time,
Even if the light quantity ratio is adjusted, the illuminance does not decrease. In addition,
In the embodiment shown in FIG. 4, the image forming position by the condenser lens 2 and the convex lens 4 is located behind the projection lens 6, but it may be set in front of the projection lens 6.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ケー
ラー照明法の基本構成に対して、第１の結像手段を通過
した光を投射レンズの入射瞳位置の近傍に結像させる第
２の結像手段を物体の直前に配設したので、クリティカ
ル照明法における照度と同等の照度を得ながら、しか
も、スクリーン上に映し出される物体の輝度ムラを抑止
することができる。このとき、第２の結像手段の焦点距
離を変化させることにより、スクリーン上に映し出され
る物体とその周辺との照度比を、照度を低減させること
なく制御することができる。また、従来のクリティカル
照明法等に比べて、投射レンズの口径を小さく設定する
ことができ、光学系の小型化を達成することができる。
さらに、投影すべき物体に液晶パネルを用いた場合に
は、液晶パネルへの光の入射角が小さくなり、液晶パネ
ルの透過率における入射角度の依存性を低減することが
でき、その結果、スクリーン上に映し出される物体の輝
度シェーディングを抑止することができる。As described above, according to the present invention, with respect to the basic configuration of the Koehler illumination method, the light passing through the first image forming means is imaged in the vicinity of the entrance pupil position of the projection lens. Since the second image forming means is arranged immediately in front of the object, it is possible to suppress the uneven brightness of the object displayed on the screen while obtaining the same illuminance as that in the critical illumination method. At this time, by changing the focal length of the second imaging unit, it is possible to control the illuminance ratio between the object displayed on the screen and its surroundings without reducing the illuminance. In addition, the aperture of the projection lens can be set smaller than that of the conventional critical illumination method and the like, and the miniaturization of the optical system can be achieved.
Furthermore, when a liquid crystal panel is used as the object to be projected, the incident angle of light on the liquid crystal panel becomes small, and the dependency of the incident angle on the transmittance of the liquid crystal panel can be reduced, and as a result, the screen It is possible to suppress the brightness shading of the object displayed above.
【図１】本発明の一実施例に係る光学系を示す構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical system according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例に係る光学系を示す構成図
である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an optical system according to another embodiment of the present invention.
【図３】本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す
構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an optical system according to still another embodiment of the present invention.
【図４】本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す
構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an optical system according to still another embodiment of the present invention.
【図５】液晶パネルの印加電圧に対する照明光の透過率
を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a transmittance of illumination light with respect to an applied voltage of a liquid crystal panel.
【図６】図１に示す実施例に係る光学系のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。6A and 6B are diagrams showing simulation results of the optical system according to the example shown in FIG.
【図７】同じく図１に示す実施例に係る光学系のシミュ
レーション結果を示す図であり、図６に示す光学系の光
源に対してフィラメントを大きくした光源を用いた光学
系である。FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the optical system according to the example shown in FIG. 1, which is an optical system using a light source having a filament larger than the light source of the optical system shown in FIG.
【図８】従来の光学系のシミュレーション結果を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a simulation result of a conventional optical system.
【図９】従来のクリティカル照明法を用いた光学系を示
す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing an optical system using a conventional critical illumination method.
【図１０】従来のケーラー照明法を用いた光学系を示す
構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing an optical system using a conventional Koehler illumination method.
１…光源 ２…コンデンサレンズ ３…凹レンズ（第２の結像手段） ４…凸レンズ（第２の結像手段） ５…物体 ６…投射レンズ ７…スクリーン Ｐ…入射瞳位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Condenser lens 3 ... Concave lens (2nd imaging means) 4 ... Convex lens (2nd imaging means) 5 ... Object 6 ... Projection lens 7 ... Screen P ... Entrance pupil position
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年６月１６日[Submission date] June 16, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図面の簡単な説明[Name of item to be corrected] Brief description of the drawing
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の一実施例に係る光学系を示す構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram showing an optical system according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例に係る光学系を示す構成図
である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an optical system according to another embodiment of the present invention.
【図３】本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す
構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an optical system according to still another embodiment of the present invention.
【図４】本発明のさらに他の実施例に係る光学系を示す
構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an optical system according to still another embodiment of the present invention.
【図５】液晶パネルの印加電圧に対する照明光の透過率
を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a transmittance of illumination light with respect to an applied voltage of a liquid crystal panel.
【図６】図１に示す実施例に係る光学系のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。6A and 6B are diagrams showing simulation results of the optical system according to the example shown in FIG.
【図７】同じく図１に示す実施例に係る光学系のシミュ
レーション結果を示す図であり、図６に示す光学系の光
源に対してフィラメントを大きくした光源を用いた光学
系である。FIG. 7 is a diagram showing a simulation result of the optical system according to the example shown in FIG. 1, which is an optical system using a light source having a filament larger than the light source of the optical system shown in FIG.
【図８】クリティカル照明法を用いた光学系のシミュレ
ーション結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a simulation result of an optical system using the critical illumination method .
【図９】従来のクリティカル照明法を用いた光学系を示
す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing an optical system using a conventional critical illumination method.
【図１０】従来のケーラー照明法を用いた光学系を示す
構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing an optical system using a conventional Koehler illumination method.
【符号の説明】 １…光源 ２…コンデンサレンズ ３…凹レンズ（第２の結像手段） ４…凸レンズ（第２の結像手段） ５…物体 ６…投射レンズ ７…スクリーン Ｐ…入射瞳位置[Explanation of Codes] 1 ... Light source 2 ... Condenser lens 3 ... Concave lens (second image forming means) 4 ... Convex lens (second image forming means) 5 ... Object 6 ... Projection lens 7 ... Screen P ... Entrance pupil position
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１[Name of item to be corrected] Figure 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１】 [Figure 1]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】 [Fig. 2]
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図３[Name of item to be corrected] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図３】 [Figure 3]
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図４[Name of item to be corrected] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図４】 [Figure 4]
Claims (3)
上に配設され、前記第１の結像手段を通過した光を前記
投射レンズの入射瞳位置の近傍に結像させる第２の結像
手段が前記物体の直前に配設されていることを特徴とす
る光学系。1. A first image forming means, an object, and a projection lens are arranged on an optical axis, and light passing through the first image forming means is imaged in the vicinity of an entrance pupil position of the projection lens. An optical system in which a second image forming means is arranged immediately before the object.
記第１の結像手段の焦点に前記物体が配設されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の光学系。2. The optical system according to claim 1, wherein the second image forming unit is a concave lens, and the object is arranged at a focal point of the first image forming unit.
記第１の結像手段の焦点が当該凸レンズの前方に位置す
ることを特徴とする請求項１に記載の光学系。3. The optical system according to claim 1, wherein the second image forming means is a convex lens, and the focus of the first image forming means is located in front of the convex lens.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4073398A JPH05232402A (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4073398A JPH05232402A (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Optical system |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001392539A Division JP2002228932A (en) | 2001-12-25 | 2001-12-25 | Optical device and projector |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05232402A true JPH05232402A (en) | 1993-09-10 |
Family
ID=13517056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4073398A Pending JPH05232402A (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Optical system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05232402A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009086057A (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Citizen Electronics Co Ltd | Projection display device |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP4073398A patent/JPH05232402A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009086057A (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-23 | Citizen Electronics Co Ltd | Projection display device |
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