JPH07270791A - Projector - Google Patents

Projector

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JPH07270791A
JPH07270791A JP6077874A JP7787494A JPH07270791A JP H07270791 A JPH07270791 A JP H07270791A JP 6077874 A JP6077874 A JP 6077874A JP 7787494 A JP7787494 A JP 7787494A JP H07270791 A JPH07270791 A JP H07270791A
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JP
Japan
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light
illumination
image information
information display
display surface
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Application number
JP6077874A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Mabe
雄二 間辺
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

PURPOSE:To improve projection characteristics by providing a projector with a light valve means, an illumination optical system and an imaging means and disposing a luminous flux section deforming element in the optical path of this illumination optical system. CONSTITUTION:The light of a light source 101 is condensed onto one point on the optical axis of a reflection mirror 102 and is made incident on a condenser lens 103. This light is made incident on a prism 104 which is the luminous flux section deforming element. Its optical path is bent by this prism and is expanded in the luminous flux diameter in the curving direction. The luminous flux for illumination from the prism 104 is emitted perpendicularly from the exit surface and its sectional shape is so adjusted as to be inscribed with the four corner parts of the image information display surface of the light valve 105 in its irradiation region. The magnification rate of the prism 104 is determined by a vertex phi1 and incident angle theta1. The luminous flux reflected by the light valve 105 is spatially modulated according to the image information of the image information display surface and is projected by an imaging lens 106 to form image.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばビデオプロジェ
クター等に応用される投射装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection device applied to, for example, a video projector.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、比較的大きなスクリーンに画像を
投射する装置として、いわゆるビデオプロジェクターが
知られている。このビデオプロジェクターは、液晶が持
つ複屈折性と偏光光学系とを組み合わせた位相変調型の
構成よりなるものと、ポリマー分散型液晶のように光の
散乱性を持つ液晶とシュリーレン光学系とを組み合わせ
た散乱型の構成よりなるものとに大別される。
2. Description of the Related Art In recent years, a so-called video projector has been known as a device for projecting an image on a relatively large screen. This video projector is composed of a phase modulation type configuration that combines the birefringence of liquid crystal and a polarization optical system, and combines a liquid crystal having a light scattering property such as polymer dispersion type liquid crystal and a Schlieren optical system. It is roughly divided into those having a scattering type structure.

【0003】このようなビデオプロジェクターでは、光
源からの照明光束をライトバルブ手段の画像情報表示面
上に照射すると共に、ここで空間変調された光束を被投
影面であるスクリーン上に照射させる事で画像を投射す
るものが一般的であり、前記ライトバルブ手段への照明
光を均一に且つ高い照度(強度)でライトバルブ手段上
に照射させて、スクリーン上に投影した時の画像が明る
くムラの無いものとすることが要求される。
In such a video projector, the illumination light flux from the light source is applied to the image information display surface of the light valve means, and the spatially modulated light flux is applied to the screen which is the projection surface. Generally, an image is projected, and the light valve means is illuminated with illumination light to the light valve means uniformly and with high illuminance (intensity), and the image when projected onto the screen is bright and uneven. It is required to be absent.

【0004】このようなビデオプロジェクターに使用さ
れる光源としては、一般にはメタルハライドランプやキ
セノンランプ等の高輝度の照明光束を発する白色光源が
有用である。そして、これらの白色光源と、例えば、楕
円鏡、放物面鏡、球面鏡などの凹面鏡と、コンデンサー
レンズ等とを組み合わせたものが光源手段もしくは照明
光学系として一般的に用いられている。
As a light source used in such a video projector, a white light source which emits a high-luminance illumination luminous flux such as a metal halide lamp or a xenon lamp is generally useful. A combination of these white light sources, a concave mirror such as an elliptical mirror, a parabolic mirror, and a spherical mirror, and a condenser lens is generally used as a light source means or an illumination optical system.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の様な
光源手段から発せられる照明光束の断面は、一般的に円
形状であるが、この照明光束が照射されるライトバルブ
手段の画像情報表示面は矩形状のものが多い。このた
め、画像情報表示面の全面に照明光束を照射させるに
は、少なくとも画像情報表示面の矩形領域のすべてを円
形(断面)の照明光束がカバーする必要がある。
The cross section of the illumination luminous flux emitted from the light source means as described above is generally circular, but the image information display surface of the light valve means irradiated with this illumination luminous flux. Is often rectangular. Therefore, in order to irradiate the entire surface of the image information display surface with the illumination light flux, it is necessary to cover at least the entire rectangular region of the image information display surface with the circular (cross-sectional) illumination light flux.

【0006】この様な照明光学系を用いると、照明光束
の照射領域(光束断面)内で、画像情報表示面を照射し
ない領域、言い換えるとライトバルブ手段に導かれずに
使用されない光束が部分的に存在する。この様子の一例
を図9を用いて説明する。
When such an illumination optical system is used, an area where the image information display surface is not illuminated, that is, a light flux which is not used without being guided to the light valve means is partially included in the illumination light flux irradiation area (light flux cross section). Exists. An example of this state will be described with reference to FIG.

【0007】図9に示す照射状態では、矩形の画像情報
表示面95が、照明光束の照射領域98(円形領域)に
包含される様に、画像情報表示面95及び照射領域98
の位置を定めており、最も効率良く照射させるために画
像情報表示面95の角部が照射領域98に内接する様に
これらを設置している。尚、ここで言う照射領域98と
は、照明光により十分な照射強度が得られる範囲、いわ
ゆる有効照明領域を示している。
In the irradiation state shown in FIG. 9, the image information display surface 95 and the irradiation area 98 are arranged so that the rectangular image information display surface 95 is included in the irradiation area 98 (circular area) of the illumination luminous flux.
Are set, and these are installed so that the corners of the image information display surface 95 are inscribed in the irradiation area 98 for the most efficient irradiation. The irradiation area 98 here means a range in which a sufficient irradiation intensity is obtained by the illumination light, that is, a so-called effective illumination area.

【0008】この図からも明らかな様に、照射領域98
のうち斜線部yは、前記画像情報表示面95を照射しな
い領域となり、一般にはここで遮光されて照明系及び結
像系に使用されない光束となる。従って、照明光束の光
量損失は、この画像情報表示面95を照射しない領域y
に照射された照明光束の光量分だけ生じている。
As is clear from this figure, the irradiation area 98
Of these, the shaded portion y is a region where the image information display surface 95 is not illuminated, and is generally a light beam that is shielded here and is not used for the illumination system and the imaging system. Therefore, the light amount loss of the illumination luminous flux is caused by the region y where the image information display surface 95 is not illuminated.
The amount of light emitted from the illumination light flux irradiating the laser light is generated.

【0009】ここで、従来の照明光学系やこれを利用し
た投射装置では、ライトバルブ手段への照射強度の向上
や、投影像の投射強度や輝度の向上を図る要請が多くな
ってきている。しかし、これらの要請に対して、従来は
光源自体のパワーを上げる程度の対策しかなされておら
ず、装置の大型化を招いたり、製造コストの高騰が生ず
る問題があった。そして、前述した光量損失に対して
は、特に対策は用いられていなかった。
Here, in the conventional illumination optical system and the projection apparatus using the same, there are increasing demands for improving the irradiation intensity of the light valve means and the projection intensity and brightness of the projected image. However, in order to meet these demands, only measures for increasing the power of the light source itself have hitherto been taken, and there have been problems that the device becomes large and the manufacturing cost rises. Further, no specific measures have been taken against the above-described light amount loss.

【0010】また、照明光束の照射領域98内の同心円
は、光強度分布状態を表す等高線的な説明線であり、一
般的な照明光束は中心(光軸)付近が最大となり周縁部
に近付く従って弱くなる様な光量分布(いわゆるガウス
分布に近い分布)を有している。このため、照明光束の
光強度分布状態を表す説明線はこの図に示す様に同心円
状になっている。
Further, the concentric circles within the irradiation area 98 of the illumination light flux are contour lines for explaining the light intensity distribution state, and a general illumination light flux reaches its maximum near the center (optical axis) and approaches the peripheral portion. It has a light amount distribution that weakens (a distribution close to a so-called Gaussian distribution). For this reason, the explanatory line showing the light intensity distribution state of the illumination light flux is concentric as shown in this figure.

【0011】ここで、高輝度の照明光を得るために有用
なメタルハライドランプやキセノンランプ等の白色光源
は、実際には理想的な点光源ではなく、ある程度の広が
りを持っている。例えば、メタルハライドランプでは、
その発光部は、数ミリの長さに達している。
Here, a white light source such as a metal halide lamp or a xenon lamp, which is useful for obtaining high-intensity illumination light, is not an ideal point light source but has a certain spread. For example, in a metal halide lamp,
The light emitting part has reached a length of several millimeters.

【0012】従来より、白色光源と反射鏡(凹面鏡)と
を用いて光源からの照明光束を画像情報表示面に照射す
る場合、光源位置(発光部)と反射鏡の焦点位置とを一
致させているのが一般的である。
Conventionally, when illuminating the image information display surface with an illumination light flux from a light source using a white light source and a reflecting mirror (concave mirror), the light source position (light emitting portion) and the focal position of the reflecting mirror are made to coincide with each other. It is common to have

【0013】しかし、理想的な点光源と反射鏡とを組み
合わせても、ランプの影が画像情報表示面側に現れるの
で、照射光束の中央部分が暗くなったり強度ムラが生ず
る事がある。また、長さを持った発光部の光源と反射鏡
とを組み合わせた場合には、照射光束は理想的な平行光
束とはならないので、そのまま照射すれば照射面に到達
しない光束が多くなり、光量損失が多くなる。
However, even if an ideal point light source and a reflecting mirror are combined, the shadow of the lamp appears on the image information display surface side, so that the central portion of the irradiated light beam may become dark or the intensity may be uneven. In addition, when a light source of a light emitting unit having a length and a reflecting mirror are combined, the irradiation light flux does not become an ideal parallel light flux. There will be more loss.

【0014】従って、実際には、反射鏡の焦点位置に対
して光源の配置位置を光軸方向に微少にずらして配設
し、光源から発せられた照明光束が照射面上において集
束して照射される様な配置構成となっている。これによ
り、中央部分での影や照明系での光量損失は最小限に抑
えられるが、照射面上での照明光束の光束断面内各部で
の光強度は、いわゆるガウス分布のように、照射面(画
像情報表示面)の中央部分に光が集中する(光量密度が
高い)こととなる。
Therefore, in practice, the position of the light source is arranged so as to be slightly shifted in the optical axis direction with respect to the focal position of the reflecting mirror, and the illumination light flux emitted from the light source is focused and irradiated on the irradiation surface. The layout is as shown below. As a result, the shadow in the central part and the light amount loss in the illumination system are minimized, but the light intensity at each part in the light flux cross section of the illumination light flux on the irradiation surface is similar to the so-called Gaussian distribution. The light is concentrated (the light amount density is high) in the central portion of the (image information display surface).

【0015】このため、画像情報表示面内の光軸中心よ
り離れるにしたがって、照明強度が弱くなる。この状態
を図10を用いて説明する。この図では、照明強度にガ
ウス分布を有する照明光束を、矩形の画像情報表示面に
照射した状態を示すものであり、画像情報表示面の同心
円は、前記同様にその光強度(光量密度)を示す等高線
的な説明線であり、これは中心になるほど高くなってい
る。
Therefore, the illumination intensity becomes weaker as the distance from the center of the optical axis in the image information display surface increases. This state will be described with reference to FIG. This figure shows a state in which an illumination light flux having a Gaussian distribution in illumination intensity is applied to a rectangular image information display surface, and the concentric circles on the image information display surface show the light intensity (light quantity density) in the same manner as described above. It is a contour-like explanation line shown, which is higher toward the center.

【0016】この線図には、前記画像情報表示面上の光
強度を前記画像情報表示面の長手方向と平行で且つ紙面
に垂直な面で画像情報表示面の中央を分割した時の光強
度分布を示す線図が、前記画像情報表示面の長辺側に対
応するよう図10(イ)に示されている。また、前記画
像情報表示面の短手方向と平行でかつ紙面に垂直な面で
画像情報表示面の中央を分割した時の光強度分布を示す
線図が、前記画像情報表示面の短辺側に対応するように
図10(ロ)に示されている。
In this diagram, the light intensity when the light intensity on the image information display surface is divided by a plane parallel to the longitudinal direction of the image information display surface and perpendicular to the paper surface. A diagram showing the distribution is shown in FIG. 10A so as to correspond to the long side of the image information display surface. Further, a diagram showing a light intensity distribution when the center of the image information display surface is divided by a plane parallel to the lateral direction of the image information display surface and perpendicular to the paper surface is a short side of the image information display surface. 10 (b) so as to correspond to.

【0017】図10(イ)及び図10(ロ)の縦軸(ロ
では上部の横向き軸)は光強度を表し、横軸は画像情報
表示面の長辺の長さ又は短辺の長さ(矩形領域内の位
置)を示している。また、どの線図においても点t1
は、画像情報表示面と光軸とが交差する位置(照射領域
の中心、画像情報表示面の中心)である。
The vertical axis (the upper horizontal axis in FIG. 10B) of FIGS. 10A and 10B represents the light intensity, and the horizontal axis is the length of the long side or the length of the short side of the image information display surface. (Position within a rectangular area) is shown. In addition, in any diagram, the point t1
Is the position where the image information display surface intersects the optical axis (the center of the irradiation area, the center of the image information display surface).

【0018】図10よりも明らかなように、画像情報表
示面内において、中心位置の点t1より離れるに従っ
て、光強度が弱くなっている。特に、点t1より長辺側
の端部に近い位置での光強度の減少が激しい(又は光量
密度が少ない、もしくは照射光量が少ない)ことがわか
る。
As is clear from FIG. 10, in the image information display surface, the light intensity becomes weaker as the distance from the point t1 at the center position increases. In particular, it can be seen that the light intensity is drastically reduced (or the light quantity density is low or the irradiation light quantity is low) at a position closer to the end on the longer side than the point t1.

【0019】このように従来の照明系では、光量損失を
抑えようとすると、画像情報表示面に照射された照明光
束の明るさにムラが生じる(周辺部と中央部の照明強度
の差が大きくなる)ので、その影響としてスクリーン上
に投影される画像に輝度ムラが発生するという問題が生
じる。
As described above, in the conventional illumination system, in order to suppress the light amount loss, the brightness of the illumination luminous flux irradiated to the image information display surface becomes uneven (the difference in the illumination intensity between the peripheral portion and the central portion is large. Therefore, there is a problem that uneven brightness occurs in the image projected on the screen.

【0020】この輝度ムラを解消するために、照明光束
の照射領域を矩形の画像情報表示面に対してかなり大き
めの光束断面となるように拡げると、中央部と周縁部と
の強度差は少なくなるが、画像情報表示面を照射しない
領域が拡大されることになるので、光源から発せられた
照明光束の利用効率が大幅に下がり、スクリーン上に投
影される画像が結果として暗くなる難点があった。
In order to eliminate the uneven brightness, the irradiation area of the illumination light beam is expanded so as to have a considerably large light beam cross section with respect to the rectangular image information display surface, and the difference in intensity between the central portion and the peripheral portion is reduced. However, since the area that does not illuminate the image information display surface is enlarged, the utilization efficiency of the illumination light flux emitted from the light source is significantly reduced, and the image projected on the screen is darkened as a result. It was

【0021】本発明では、これらの問題点に鑑みてなさ
れたものであり、投射特性に優れた投射装置を提供する
ことを主目的とする。また、本発明は、光源からの光束
の利用効率を高める事で、光量損失が少ない照明系を構
築し、明るい画像が得られる投射装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of these problems, and its main object is to provide a projection apparatus having excellent projection characteristics. It is another object of the present invention to provide a projection device that can improve the utilization efficiency of the light flux from the light source, thereby constructing an illumination system with less loss of light quantity and obtaining a bright image.

【0022】また、照明光によるライトバルブ手段上で
の中心付近と周縁部との強度差を抑えて、できるだけ均
一な強度の照明光が得られる照明光学系を構築し、これ
を利用して強度ムラや輝度ムラが生じにくい投射装置を
提供する事を目的とする。
Further, by constructing an illumination optical system capable of obtaining an illumination light having a uniform intensity as much as possible by suppressing the intensity difference between the central portion and the peripheral portion on the light valve means due to the illumination light, the intensity is utilized. It is an object of the present invention to provide a projection device in which unevenness and brightness are less likely to occur.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項1に係る発明では、二次元画像表示のために照射
された光束を空間変調させるライトバルブ手段と、光源
手段からの照明光束を前記ライトバルブ手段の画像情報
表示面に照射する照明光学系と、前記ライトバルブ手段
の前記画像情報表示面で空間変調された照明光束を被投
影面上に結像させる結像手段とを備え、前記照明光束の
光束断面を予め定めた一方向に変形する光束断面変形素
子が、前記照明光学系の光路中に設けられていることを
特徴とする投射装置を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object,
In the invention according to claim 1, a light valve means for spatially modulating a light beam emitted for displaying a two-dimensional image, and an illumination optical system for irradiating an illumination light beam from the light source means on an image information display surface of the light valve means. And an image forming means for forming an image of the illumination light flux spatially modulated on the image information display surface of the light valve means on the projection surface, and transforming the light flux cross section of the illumination light flux in one predetermined direction. Provided is a projection device, wherein a beam cross-section deforming element is provided in an optical path of the illumination optical system.

【0024】ここで、本発明に使用する照明光学系は、
照射位置における照明光束の光束断面内各部での光強度
分布状態が、いわゆるガウス分布を有するものであれ
ば、特に効率よく照明光をライトバルブ手段に照射させ
ることが出来るものである。このため、この様なガウス
分布が生じる構成の照明光学系(を利用した投射装置)
であれば、本発明を応用できるものであり、その構成は
特に限定されるものではない。
The illumination optical system used in the present invention is as follows.
If the light intensity distribution state of the illumination light flux at each portion in the light flux cross section at the irradiation position has a so-called Gaussian distribution, the illumination light can be particularly efficiently irradiated to the light valve means. For this reason, the illumination optical system (using the projection device) having a configuration in which such a Gaussian distribution occurs
If so, the present invention can be applied, and its configuration is not particularly limited.

【0025】次に、本願請求項2に記載した発明では、
請求項1に記載の投射装置であって、前記照明光学系
が、発光部が有限な大きさを持った光源と、ここからの
光束を反射させて照射位置方向に導く凹面鏡との組み合
わせからなる光源手段を備えていることを特徴とするも
のである。
Next, in the invention described in claim 2 of the present application,
2. The projection device according to claim 1, wherein the illumination optical system includes a combination of a light source having a finite size light emitting portion and a concave mirror that reflects a light beam from the light source and guides the light flux toward the irradiation position direction. The light source means is provided.

【0026】これは、前記したように、照射位置におい
てガウス分布が生じる照明光の光源手段として一般的に
使用されているものであり、照明光学系自体や投射装置
の製造コストを抑えることが出来るものとして有用な光
源手段である。また、従来の装置にも簡易な改良で組み
込むことが出来る利点もある。
As described above, this is generally used as the light source means of the illumination light that causes the Gaussian distribution at the irradiation position, and the manufacturing cost of the illumination optical system itself and the projection device can be suppressed. It is a useful light source means. Further, there is an advantage that it can be incorporated into a conventional device with a simple improvement.

【0027】次に、請求項3に記載した発明は、請求項
1又は2に記載の投射装置であって、前記光束断面変形
素子が、前記画像情報表示面の長手方向に光束断面を拡
大するものであることを特徴とするものである。最も、
前記光束断面変形素子として、前記画像情報表示面の短
手方向に光束断面を縮小するものを使用しても、前記の
本願に係る投射装置を構築する事は可能である。
Next, the invention described in claim 3 is the projection apparatus according to claim 1 or 2, wherein the luminous flux cross-section deforming element enlarges the luminous flux cross-section in the longitudinal direction of the image information display surface. It is characterized by being a thing. most,
The projection apparatus according to the present application can be constructed by using, as the luminous flux cross-section deforming element, one that reduces the luminous flux cross-section in the lateral direction of the image information display surface.

【0028】また、請求項4に係る発明は、請求項3に
記載の投射装置において、前記光束断面変形素子が、前
記光束断面変形素子へ入射する照明光束の光束断面が円
形である場合に、この照明光束の光束断面直径をR、前
記光束断面変形素子による拡大倍率をm、前記画像情報
表示面の短手方向の長さをa、同じく長手方向の長さを
bとした時、以下の条件を満足するものである事を特徴
とする投射装置を提案している。 R = √2・a m = b/a
According to a fourth aspect of the present invention, in the projection apparatus according to the third aspect, when the luminous flux cross-section deforming element has a circular luminous flux cross-section of the illumination luminous flux incident on the luminous flux cross-section deforming element, When the luminous flux cross-sectional diameter of the illumination luminous flux is R, the magnification of the luminous flux cross-section deforming element is m, the short-side length of the image information display surface is a, and the long-side length is b, the following is obtained. We have proposed a projection device characterized by satisfying the conditions. R = √2 · am = b / a

【0029】なお、前述した様に、前記画像情報表示面
の短手方向に光束断面を縮小する場合には、以下の条件
を満足する事が好ましい。 R = √2・b m = a/b
As described above, when the cross section of the light flux is reduced in the lateral direction of the image information display surface, it is preferable to satisfy the following conditions. R = √2 · b m = a / b

【0030】更に、請求項5に係る発明は、請求項1、
2、3又は4に記載の投射装置において、前記光束断面
変形素子が、プリズム状光学素子からなる投射装置を提
案している。
Further, the invention according to claim 5 is the invention according to claim 1,
In the projection device described in item 2, 3 or 4, there is proposed a projection device in which the light flux cross-section deforming element is a prismatic optical element.

【0031】これ以外の光学素子としては、シリンドリ
カルレンズ等を応用する光学素子が考えられる。いずれ
の光学素子を用いる場合であっても、使用する照明手段
の照明光束に応じた色消し条件を満足するものであるこ
とが好ましい。これは、光束断面変形に伴う、色収差等
の発生を防止するためである。
As the other optical element, an optical element to which a cylindrical lens or the like is applied can be considered. Whichever optical element is used, it is preferable that the achromatic condition is satisfied according to the illumination luminous flux of the illumination means used. This is to prevent the occurrence of chromatic aberration and the like due to the deformation of the cross section of the light beam.

【0032】[0032]

【作用】本発明は、上記のように構成されているため、
以下の作用を奏する。まず、請求項1に記載した発明で
は、二次元画像表示のために照射された光束を空間変調
させるライトバルブ手段と、光源手段からの照明光束を
前記ライトバルブ手段の画像情報表示面に照射する照明
光学系と、前記ライトバルブ手段の前記画像情報表示面
で空間変調された照明光束を被投影面上に結像させる結
像手段と、を備えているので、ライトバルブ手段の画像
情報表示面に表された画像情報に基づいて照明光束が空
間変調され、被投影面上に画像が投射される。
Since the present invention is constructed as described above,
The following effects are achieved. First, in the invention described in claim 1, the light valve means for spatially modulating the luminous flux irradiated for the two-dimensional image display, and the illumination luminous flux from the light source means are irradiated to the image information display surface of the light valve means. The image information display surface of the light valve means includes the illumination optical system and the image forming means for forming an image of the illumination light flux spatially modulated on the image information display surface of the light valve means on the projection surface. The illumination light flux is spatially modulated on the basis of the image information shown in, and an image is projected on the projection surface.

【0033】ここで、本発明のライトバルブ手段は、光
源手段から所定の強度で射出された照明光束が画像情報
表示面上に照射された場合に、所定の入力信号に応じて
前記画像情報表示面上で部分的に空間変調させて反射
(又は透過)するものであり、この空間変調された反射
(又は透過)光により投射画像を得るものである。
Here, the light valve means of the present invention displays the image information according to a predetermined input signal when the illumination light flux emitted from the light source means with a predetermined intensity is applied to the image information display surface. The image is partially spatially modulated on the surface and reflected (or transmitted), and a projected image is obtained by the spatially modulated reflected (or transmitted) light.

【0034】このライトバルブ手段としては、例えば、
油膜や金属膜の表面を電子的手段で変形させる構成の前
記画像情報表示面とシュリーレン光学系とを組み合わせ
たものや、液晶などの電気光学結晶よりなる前記画像情
報表示面と偏光板とを組み合わせたもの等が知られてい
る。
As this light valve means, for example,
A combination of the image information display surface configured to deform the surface of an oil film or a metal film by electronic means and a Schlieren optical system, or a combination of the image information display surface made of an electro-optical crystal such as liquid crystal and a polarizing plate. The ones that are known are known.

【0035】本発明のライトバルブ手段は、これらのい
ずれの方式によるものでも応用可能であり、いわゆる反
射型のものでも透過型のものでもいずれにも応用可能で
ある。即ち、照明光束を空間変調させて投射するもので
あれば、その方式は特に限定されるものではない。
The light valve means of the present invention can be applied by any of these methods, and can be applied to both so-called reflective type and transmissive type. That is, the method is not particularly limited as long as the illumination light flux is spatially modulated and projected.

【0036】次に、本発明の照明光学系は、光源手段か
ら発せられた光束をライトバルブ手段の画像情報表示面
全面に導くための光学系であり、本発明では、その光路
中に光束断面を一方向に変形する光束断面変形素子を備
えている。
Next, the illumination optical system of the present invention is an optical system for guiding the luminous flux emitted from the light source means to the entire image information display surface of the light valve means, and in the present invention, the luminous flux cross section in the optical path. Is provided with a light beam cross-section deforming element that deforms in one direction.

【0037】このような照明光学系の具体的な構成は、
装置自体の設計事項に合わせて適時選択されるものであ
り、例えばライトバルブ手段が液晶などの電気光学結晶
と偏光板とを組み合わせたものであれば、光源からの光
束を特定の均一な振動面を持った直線偏光に偏光して照
射する必要があるため、その光路中に偏光調整部材等を
設けた前記照明光学系とすればよい。このような偏光調
整部材は、少なくとも光源からの光束を均一な偏光面を
もつ光束に変換する作用を備えたものであれば良い。
The specific structure of such an illumination optical system is as follows.
It is a timely selection according to the design of the device itself. For example, if the light valve means is a combination of an electro-optical crystal such as liquid crystal and a polarizing plate, the light flux from the light source can have a specific uniform vibration surface. Since it is necessary to polarize and irradiate the linearly polarized light having the above, the above-mentioned illumination optical system may be provided with a polarization adjusting member or the like in its optical path. Such a polarization adjusting member may have at least a function of converting the light flux from the light source into a light flux having a uniform polarization plane.

【0038】また、例えば、ライトバルブ手段が油膜や
金属膜の表面を電子的手段で変形させる構成のものであ
れば、直線偏光に変換する必要はなく、照明光学系は光
源からの光束をできるだけ効率よく均一な強度で照射さ
せる構成のものを用いればよい。
Further, for example, if the light valve means has a structure in which the surface of the oil film or the metal film is deformed by electronic means, it is not necessary to convert it into linearly polarized light, and the illumination optical system can convert the light flux from the light source as much as possible. It is sufficient to use a structure that efficiently irradiates with uniform intensity.

【0039】次に、本発明の結像手段は、ライトバルブ
手段で空間変調された光束を、スクリーン等の被投影面
上に結像させる構成のものであれば、その構成は特に限
定されるものではない。この際に、ライトバルブ手段が
反射型のものであれば、反射光の光路上に形成され、透
過型のものであれば透過光の考慮上に形成される事はい
うまでもない。また、被投影面までの距離の相違に応じ
て結像状態を変更する手段、例えば、焦点(ピント)合
わせ等の結像調整手段を備えている事が好ましい。
Next, the image forming means of the present invention is not particularly limited as long as it has a structure for forming an image of the light beam spatially modulated by the light valve means on a projection surface such as a screen. Not a thing. In this case, it goes without saying that if the light valve means is of a reflective type, it is formed on the optical path of reflected light, and if it is of a transmissive type, it is formed in consideration of transmitted light. Further, it is preferable to include a unit for changing the image forming state according to the difference in the distance to the projection surface, for example, an image forming adjusting unit for focusing.

【0040】次に、本発明では前記照明光束の光束断面
を予め定めた一方向に変形する光束断面変形素子が、前
記照明光学系の光路中に設けられているので、照明光学
系の光源手段からの照明光束が前記ライトバルブ手段の
画像情報表示面に導かれる際に、光束断面が予め定めた
一方向に変形される。
Next, in the present invention, since the light beam cross-section deforming element for deforming the light beam cross section of the illumination light beam in one predetermined direction is provided in the optical path of the illumination optical system, the light source means of the illumination optical system is provided. When the illumination light flux from is guided to the image information display surface of the light valve means, the light flux cross section is deformed in one predetermined direction.

【0041】例えば、一般的な光源手段からの光束断面
は円形断面であるので、これを特定の一方向に変形する
と、楕円形状の光束断面となる。さらに、この際に照明
光束が前述した様なガウス分布をもつ場合には、強度分
布を示す等高線も同様に円形から楕円形に変形される事
となる。そして、この様に変形された光束により、ライ
トバルブ手段の前記画像情報表示面に照明光束として照
射される。
For example, since the cross section of a light beam from a general light source means is a circular cross section, when it is deformed in one specific direction, it becomes an elliptical light beam cross section. Further, at this time, when the illumination light flux has the Gaussian distribution as described above, the contour lines showing the intensity distribution are similarly transformed from circular to elliptical. Then, the luminous flux thus transformed illuminates the image information display surface of the light valve means as an illuminating luminous flux.

【0042】この光束断面変形素子としては、照明光学
系の光路中で光束断面を予め定めた一方向に変形するも
のであれば、その構成は特に限定されるものではない。
例えば、プリズムやシリンドリカルレンズ等の光透過性
部材や、円筒状反射面を持つ反射鏡(シリンドリカル
鏡)等のような光反射性部材等により構成させることが
挙げられる。
The structure of the light beam cross-section deforming element is not particularly limited as long as it deforms the light beam cross-section in a predetermined direction in the optical path of the illumination optical system.
For example, it may be constituted by a light transmissive member such as a prism or a cylindrical lens, a light reflective member such as a reflecting mirror (cylindrical mirror) having a cylindrical reflecting surface, or the like.

【0043】プリズムや反射鏡を使用する場合には、光
路の屈曲をも同時に行える利点があり、シリンドリカル
レンズ等を使用する場合には、光路を直線的に形成でき
る利点がある。また、これらの光学素子は、照明光の光
束に対して色消し条件を満足している事が好ましい。こ
れは、色収差等による画像の不都合を防止するためであ
る。なお、色消しプリズムによれば、光路を屈曲させた
後にさらに(元の光路と)平行に変換させて射出する様
な光路が形成できる利点もある。
When a prism or a reflecting mirror is used, the optical path can be bent at the same time, and when a cylindrical lens or the like is used, the optical path can be formed linearly. Moreover, it is preferable that these optical elements satisfy the achromatic condition for the luminous flux of the illumination light. This is to prevent inconvenience of the image due to chromatic aberration and the like. The achromatic prism also has an advantage that an optical path can be formed such that after the optical path is bent, the light path is further converted into parallel (to the original optical path) and emitted.

【0044】ところで、ライトバルブ手段の画像情報表
示面は、一般的には矩形状であり、照明光束の断面は一
般的には円形状である。本発明では、光束断面変形素子
により照明光束を画像情報表示面に照射する際に、楕円
形状の断面をもつ光束に変換しているが、やはりこれら
の形状の相違に基いて、照明光束の照射領域内で画像情
報表示面を照射しない領域が存在する。
By the way, the image information display surface of the light valve means is generally rectangular, and the cross section of the illumination luminous flux is generally circular. In the present invention, when the illumination light flux is radiated to the image information display surface by the light flux cross-section deforming element, it is converted into a light flux having an elliptical cross section. There is a region within the region where the image information display surface is not illuminated.

【0045】この状態を図7を用いて説明する。図7で
は、円形断面の光源光束を楕円形断面に変形して、矩形
のライトバルブ手段の画像情報表示面に照射した状態を
示している。この図において、照明光束の照射領域78
は、光束断面変形素子による変形後の楕円形状であり、
画像情報表示面75の矩形形状をすべてカバーする様に
照射している。
This state will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a state in which the light flux of a light source having a circular cross section is transformed into an elliptical cross section and is applied to the image information display surface of the rectangular light valve means. In this figure, the irradiation area 78 of the illumination luminous flux is shown.
Is an elliptical shape after being deformed by the beam cross-section deforming element,
The irradiation is performed so as to cover the entire rectangular shape of the image information display surface 75.

【0046】この際に、光量損失をできるだけ少なくす
るために、画像情報表示面75の四つ角部が照射領域7
8に内接する様に、相互の大きさや照射位置関係を定め
る事が好ましい。照射領域78は、照明光により十分な
照射強度が得られる範囲、いわゆる有効照明領域であ
る。
At this time, in order to reduce the light amount loss as much as possible, the four corners of the image information display surface 75 are irradiated with the irradiation area 7.
It is preferable to determine the mutual size and irradiation position relationship so as to be inscribed in No. 8. The irradiation area 78 is a range where a sufficient irradiation intensity is obtained by the illumination light, that is, a so-called effective illumination area.

【0047】この図からも明らかな様に、斜線で示す領
域xが画像情報表示面75を照射しない領域であり、こ
の領域における光束が投射装置における使用されない光
束となる。言い換えると、この領域xに照射される光束
がこの装置における光量損失となる。
As is clear from this figure, the shaded area x is the area where the image information display surface 75 is not illuminated, and the light flux in this area is the unused light flux in the projection device. In other words, the luminous flux irradiating this area x becomes a light amount loss in this device.

【0048】ここで、この領域xは、前述した図9の領
域yと比較すると、明らかに面積が小さい事がわかる。
特に、単手方向の断面で見れば、領域yでは端部位置か
ら中心位置までのほぼ半分の領域が含まれるのに対し、
領域xでは1/4以下である事が明白である。
Here, it can be seen that the area x is obviously smaller than the area y in FIG. 9 described above.
In particular, when viewed in a cross section in the single-handed direction, the region y includes almost half the region from the end position to the center position.
It is clear that in the region x, it is 1/4 or less.

【0049】このため、照明光束が光束断面内で均等で
あっても、光量損失に影響する領域xの面積が小さいの
で、従来のような円形断面の照明光に比較して光量損失
が格段に少ないものとなる。これにより、従来損失して
いた光量が、画像情報表示面に導かれる事となるので、
有効な照射光量が増加するものとなり、明るい照明光に
基づいて、投射される画像も従来より明るくなり、輝度
も増加する。
Therefore, even if the illumination light flux is uniform in the light flux cross section, the area of the region x which influences the light intensity loss is small, so that the light intensity loss is remarkably large as compared with the conventional illumination light having a circular cross section. It will be few. As a result, the amount of light that was conventionally lost will be guided to the image information display surface.
The effective irradiation light amount increases, and the projected image also becomes brighter and the brightness increases as compared with the conventional image due to the bright illumination light.

【0050】言い換えると、ライトバルブ手段の画像情
報表示面に到達する照明光束の光量が増加するため、画
像情報表示面により空間変調された照明光束の光量もま
た増加している。従って、スクリーン上に結像される投
射画像は、従来より光量が増加して全体としても従来よ
り明るいものとなる。
In other words, since the amount of illumination light flux reaching the image information display surface of the light valve means increases, the amount of illumination light flux spatially modulated by the image information display surface also increases. Therefore, the projection image formed on the screen has a larger amount of light than that of the conventional art and becomes brighter than the conventional one as a whole.

【0051】なお、ビデオプロジェクター等に使用され
る一般的なライトバルブ手段の画像表示面の矩形領域
は、縦横比が3対4、もしくは9対16であり、これら
の矩形領域に合わせて照明光束の光束断面の変形比率等
を定めれば良い。
The rectangular area of the image display surface of the general light valve means used in a video projector or the like has an aspect ratio of 3: 4 or 9:16, and the illumination luminous flux is adjusted in accordance with these rectangular areas. It suffices to determine the deformation ratio and the like of the light flux cross section.

【0052】このように、本発明では照明光学系の光路
中に照明光束の断面の形状を予め定めた一方向に変形さ
せる光束断面変形素子を設ける事で、ライトバルブ手段
を照射しない領域の面積を小さくしている。この変形度
は、照明光束の断面の形状に応じて変化させることで適
時定めれば良く、これにより光量損失が少ない、明るい
(照射光量が多い)照明や画像投射が行なえるものとな
っている。
As described above, in the present invention, by providing the light beam cross-section deforming element for deforming the cross-sectional shape of the illumination light beam in one predetermined direction in the optical path of the illumination optical system, the area of the region not illuminated by the light valve means Is small. This degree of deformation may be determined in a timely manner by changing it according to the shape of the cross section of the illumination light flux, which enables bright illumination (large irradiation light amount) and image projection with little light amount loss. .

【0053】なお、この素子による変形方向は、光源手
段からの光束断面とライトバルブ手段の形状により定め
られるが、円形断面の照明光束を矩形の照射領域に導く
場合には、矩形領域の長手方向に長くなる楕円形状とな
る様に照明光束を変形させれば良い。具体的には、矩形
領域に対してその長手方向に拡大するか、あるいは短手
方向に縮小するか、もしくはこれらの拡大や縮小を組み
合わせて変形させることも考えられる。
The direction of deformation by this element is determined by the cross section of the light beam from the light source means and the shape of the light valve means. When the illumination light flux of circular cross section is guided to the rectangular irradiation area, the longitudinal direction of the rectangular area. The illumination light flux may be deformed so that it becomes an elliptical shape that becomes extremely long. Specifically, it is conceivable that the rectangular area is enlarged in its longitudinal direction, reduced in its lateral direction, or deformed by combining these enlargements and reductions.

【0054】ところで、本発明に使用する照明光学系
は、照射位置における照明光束の光束断面内各部での光
強度分布状態が、いわゆるガウス分布に近い分布(又は
ガウス分布)を有するものである場合には、特に効率よ
く照明光をライトバルブ手段に照射させることが出来る
ものである。このため、この様なガウス分布に近い分布
(又はガウス分布)が生じる構成の照明光学系(を利用
した投射装置)に本発明を応用する事が特に効果的であ
る。
By the way, in the illumination optical system used in the present invention, the light intensity distribution state of each portion of the illumination light beam at the irradiation position in the light beam cross section has a distribution close to a so-called Gaussian distribution (or Gaussian distribution). In particular, it is possible to irradiate the light valve means with illumination light particularly efficiently. Therefore, it is particularly effective to apply the present invention to an illumination optical system (a projection apparatus using the same) having a configuration in which a distribution (or a Gaussian distribution) close to such a Gaussian distribution is generated.

【0055】前述した様に、照明光束がガウス分布に近
い分布(又はガウス分布)を有する場合、ライトバルブ
手段における中心位置(光軸付近)と周縁部位置とで
は、照射される光の強度が異なる。例えば、従来の様に
円形断面の照明光束であれば特に長手方向の周縁部にお
ける照射光量と中心部における照射光量との差が大きな
ものとなり、投射画像においても中心部と周縁部との明
暗の差が大きくなるので、優れた投射特性が得られない
ものとなる。
As described above, when the illumination light flux has a distribution close to a Gaussian distribution (or a Gaussian distribution), the intensity of the emitted light is different between the central position (near the optical axis) and the peripheral position of the light valve means. different. For example, in the case of an illumination light flux having a circular cross section as in the conventional case, the difference between the irradiation light amount at the peripheral portion in the longitudinal direction and the irradiation light amount at the central portion becomes large, and even in the projected image, there is a difference in brightness between the central portion and the peripheral portion. Since the difference becomes large, excellent projection characteristics cannot be obtained.

【0056】しかし、本発明によればガウス分布に近い
分布(又はガウス分布)を有する照明光束であっても、
中央部分(光軸付近)を頂点とした強度分布状態が、光
束断面を変形する事により分散される事となり、結果と
して中央部分の光束強度(光量密度)が低下して、ライ
トバルブ手段の周縁部近傍での光束強度が増加する事と
なり、これらの照射位置による照射光の強度差が小さく
なる。
However, according to the present invention, even an illumination light flux having a distribution close to a Gaussian distribution (or a Gaussian distribution),
The intensity distribution state with the central portion (near the optical axis) as the apex is dispersed by deforming the cross section of the luminous flux, and as a result, the luminous flux intensity (light amount density) in the central portion is reduced, and the periphery of the light valve means is reduced. The luminous flux intensity in the vicinity of the area increases, and the difference in the intensity of the irradiation light between these irradiation positions becomes small.

【0057】これを図6及び図7を用いて説明する。ま
ず、図7に示す様に、ガウス分布に近い分布を有する照
明光束の断面形状を予め定めた一方向に変形させると、
強度分布状態を示す等高線79も照射領域78の変形と
同様に変形する。この状態でのライトバルブ手段上の照
射強度の状態を図6に示す。
This will be described with reference to FIGS. 6 and 7. First, as shown in FIG. 7, when the cross-sectional shape of the illumination light flux having a distribution close to a Gaussian distribution is deformed in one predetermined direction,
The contour lines 79 indicating the intensity distribution state are also deformed in the same manner as the irradiation region 78 is deformed. The state of the irradiation intensity on the light valve means in this state is shown in FIG.

【0058】図6は、ガウス分布に近い分布を有する照
明光束の光束断面を、画像情報表示面の長手方向に変形
(長手方向に拡大、又は短手方向に縮小)して照射した
場合の矩形状の画像情報表示面75を真上から見た光強
度分布状態を示す線図である。画像情報表示面75の同
心楕円は、その光強度分布状態を示す等高線的な説明線
であり、これは、中心になるほど高くなっている。
FIG. 6 is a quadrangle when the luminous flux cross section of the illumination luminous flux having a distribution close to a Gaussian distribution is deformed in the longitudinal direction of the image information display surface (enlarged in the longitudinal direction or reduced in the lateral direction) and irradiated. It is a diagram which shows the light intensity distribution state which looked at the image information display surface 75 of a shape from right above. The concentric ellipse on the image information display surface 75 is a contour-like explanatory line showing the light intensity distribution state, and it is higher toward the center.

【0059】この線図では、画像情報表示面上の光強度
分布状態を示すため、長手方向と平行で且つ紙面に垂直
な面で中央を分割した時の光強度分布を示す線図が、画
像情報表示面の長辺側に対応するよう図6(ハ)に示さ
れている。また、画像情報表示面の短手方向と平行でか
つ紙面に垂直な面で中央を分割した時の光強度分布を示
す線図が、画像情報表示面の短辺側に対応するように図
6(ニ)に示されている。
In this diagram, in order to show the light intensity distribution state on the image information display surface, a diagram showing the light intensity distribution when the center is divided by a plane parallel to the longitudinal direction and perpendicular to the paper surface is It is shown in FIG. 6C so as to correspond to the long side of the information display surface. Further, the diagram showing the light intensity distribution when the center is divided by a plane parallel to the lateral direction of the image information display surface and perpendicular to the paper surface is shown in FIG. 6 so as to correspond to the short side of the image information display surface. (D).

【0060】これらの図6(ハ)及び図6(ニ)の縦軸
((ニ)では上部の横向き軸)は、それぞれ光強度を表
し、横軸((ニ)では左部の下向き軸)は、それぞれ画
像情報表示面の長辺方向の位置(断面内での位置)又は
短辺方向の位置(断面内での位置)を示している。ま
た、どの線図においても点t2は、画像情報表示面と光
軸とが交差する位置(照明光束の光軸位置)である。
6 (c) and 6 (d), the vertical axis (the upper horizontal axis in (d)) represents the light intensity, and the horizontal axis (the left downward axis in (d)). Indicates the position in the long side direction (the position in the cross section) or the position in the short side direction (the position in the cross section) of the image information display surface. Further, in any of the diagrams, the point t2 is the position where the image information display surface and the optical axis intersect (the optical axis position of the illumination light flux).

【0061】図6からも明らかなように、画像情報表示
面内において点t2より離れるに従って、照明光束の光
強度が少なくなっているが、照明光束断面を変形して照
明光束内の光強度状態も変形されているため、図10に
示す様な従来例に比較して、周縁部における強度低下量
が大幅に緩和されている。これは、ライトバルブ手段の
画像情報表示面上で、全体に均等化されたものに近い照
明光束の強度分布状態に変形されている事とほぼ同様で
ある。
As is clear from FIG. 6, the light intensity of the illumination light flux decreases as the distance from the point t2 increases in the image information display surface, but the illumination light flux cross-section is deformed and the light intensity state in the illumination light flux is changed. As a result, the amount of strength reduction in the peripheral portion is greatly reduced as compared with the conventional example as shown in FIG. This is almost the same as that on the image information display surface of the light valve means, it is transformed into an intensity distribution state of the illumination light flux which is almost equalized.

【0062】このため、画像情報表示面上において中央
部と周縁部との照明光束の強度差が少なくなるので、こ
こでの強度ムラが抑えられている。言い換えると、画像
情報表示面の中央部における照射光量は従来よりやや低
下する事となるが、周縁部における照射光量は増加する
事となる。これは特に長手方向端部位置における照射光
量の増大に寄与するものであり、照射位置による強度差
が少なくなる事で、従来より均等化された照明光束を照
射することが出来るものとなっている。
Therefore, the difference in the intensity of the illumination light flux between the central portion and the peripheral portion on the image information display surface is reduced, so that the intensity unevenness is suppressed here. In other words, the irradiation light amount at the central portion of the image information display surface will be slightly lower than in the conventional case, but the irradiation light amount at the peripheral portion will be increased. This particularly contributes to the increase of the irradiation light amount at the end portion in the longitudinal direction, and the difference in intensity depending on the irradiation position is reduced, so that it is possible to irradiate an illumination light flux that is more uniform than in the past. .

【0063】さらに、前記同様に、照明光束断面が画像
情報表示面に応じた楕円状であるため、画像情報表示面
全体に照明光束が照射されると共に、有効な照射光量が
全体的に多くなっている。これにより、画像情報表示面
上で空間変調されてスクリーン上に結像された画像情報
もまた、投射光量が多くなり、強度ムラの少ない明るい
ものとなる。さらに、投影される画像の輝度も高くな
り、輝度ムラも生じにくいものとなっている。
Further, similarly to the above, since the cross section of the illumination light flux is elliptical corresponding to the image information display surface, the illumination light flux is applied to the entire image information display surface, and the effective irradiation light amount generally increases. ing. As a result, the image information spatially modulated on the image information display surface and imaged on the screen also has a large amount of projection light and becomes bright with less intensity unevenness. Furthermore, the brightness of the projected image is high, and uneven brightness is unlikely to occur.

【0064】次に、請求項2に記載した発明では、前記
照明光学系、発光部が有限な大きさを持った光源と凹面
鏡との組み合わせからなる光源手段を備えた投射装置を
提案している。この様な光源手段を備えた照明光学系で
は、照明光の照射位置(ライトバルブ手段の画像情報表
示面)において、照明光束の光束断面内各部での光強度
がガウス分布を有するようになる。
Next, the invention described in claim 2 proposes a projection device provided with a light source means comprising a combination of a light source having a finite size in the illumination optical system and a light emitting portion and a concave mirror. . In the illumination optical system provided with such a light source means, the light intensity at each portion in the light flux cross section of the illumination light flux has a Gaussian distribution at the irradiation position of the illumination light (image information display surface of the light valve means).

【0065】即ち、理想的な光源を凹面鏡の焦点位置に
配した光源手段を用いれば、所定の光束径をもつ平行光
束が得られるが、実際に普通に用いられている光源手段
にこれを要求する事はほぼ不可能であり、理想に近づけ
るには製作コストの高騰を招く問題がある。そのため、
現実的な光源手段では、発光部が有限な大きさを持つ光
源と、これを凹面鏡の焦点位置におおむね位置合わせし
て配したものにより構成されている。
That is, if the light source means in which the ideal light source is arranged at the focal position of the concave mirror is used, a parallel light flux having a predetermined light flux diameter can be obtained, but this is required for the light source means which is actually used in practice. It is almost impossible to do so, and there is a problem that the production cost rises to approach the ideal. for that reason,
A practical light source means is composed of a light source whose light emitting portion has a finite size, and a light source which is generally aligned with the focal position of the concave mirror.

【0066】従って、光源からの光束は、発光部におい
て凹面鏡の焦点位置とは異なる場所からの光があるため
に、完全な平行光束ではなくて、やや発散ないしは収束
した光の成分が混ざりあっている。そのため、全体とし
てやや集束光となる様に凹面鏡の焦点に対する光源の位
置を調整しているのが普通である。
Therefore, the light flux from the light source is not a perfect parallel light flux because the light from the location different from the focal position of the concave mirror in the light emitting portion is present, and the divergent or converged light components are mixed. There is. Therefore, it is usual to adjust the position of the light source with respect to the focal point of the concave mirror so that the light will be slightly focused as a whole.

【0067】具体的には、凹面鏡の焦点位置に対して光
軸方向に沿って凹面鏡から遠ざけるように光源の位置を
ずらして配置すると、光源から発せられた照明光束は、
光軸上のある一点にほぼ集光するように反射される。集
光の程度は、凹面鏡の焦点位置と光源の位置との距離を
調整することによって調節することができる。
Specifically, when the position of the light source is displaced from the concave mirror along the optical axis with respect to the focal position of the concave mirror, the illumination luminous flux emitted from the light source is
It is reflected so that it is almost focused on a certain point on the optical axis. The degree of light collection can be adjusted by adjusting the distance between the focal position of the concave mirror and the position of the light source.

【0068】この様な照明光束は、被照射位置において
は中央部の照射光量(強度)が高いものとなり、いわゆ
るガウス分布に近い分布をもつ照明光束となる。従っ
て、前記光源手段を本発明の照明光学系に用いる事で、
光量損失を抑えて、強度分布状態が均等化された照明光
束に変換することが出来るものとなる。
Such an illumination light flux has a high irradiation light intensity (intensity) in the central portion at the irradiated position, and becomes an illumination light flux having a distribution close to a so-called Gaussian distribution. Therefore, by using the light source means in the illumination optical system of the present invention,
It becomes possible to suppress the light amount loss and convert the light into an illumination light flux whose intensity distribution is equalized.

【0069】また、このような光源と凹面鏡との組み合
わせからなる照明光学系及び光源手段は従来から広く知
られており、製作コストも低く抑えることが出来るの
で、本発明に係る投射装置に応用する事で、装置全体の
製造コストの低減を図ることが出来る。また、光学設計
も簡単であり、調整等も容易に行なえる利点がある。
The illumination optical system and the light source means comprising such a combination of the light source and the concave mirror have been widely known from the past, and the manufacturing cost can be kept low. Therefore, they are applied to the projection apparatus according to the present invention. Therefore, the manufacturing cost of the entire device can be reduced. Further, there is an advantage that the optical design is simple and the adjustment and the like can be easily performed.

【0070】次に、本願請求項3に記載した発明では、
前記光束断面変形素子が、前記画像情報表示面の長手方
向に光束断面を拡大するものである事を特徴としてい
る。本発明に係る光束断面変形素子は、光束断面変形方
向が長手方向に拡大するものの他に画像情報表示面の短
手方向に縮小するものが挙げられるが、基本的にはいず
れであっても本発明を実施できる。
Next, according to the invention described in claim 3 of the present application,
It is characterized in that the light flux cross-section deforming element enlarges the light flux cross section in the longitudinal direction of the image information display surface. The light flux cross-section deforming element according to the present invention includes one in which the light flux cross-section deformation direction expands in the longitudinal direction and one in which the light flux cross-section deformation direction shrinks in the lateral direction of the image information display surface. The invention can be carried out.

【0071】装置設計上の問題で、照明光学系に使用す
る照明光束の光束断面の直径と、ライトバルブ手段の画
像情報表示面の大きさとによって、長手方向に拡大する
か、短手方向に縮小するかを決定すれば良い。
Due to a problem in device design, depending on the diameter of the luminous flux cross section of the illuminating luminous flux used in the illumination optical system and the size of the image information display surface of the light valve means, it is enlarged in the longitudinal direction or reduced in the lateral direction. You just have to decide.

【0072】例えば、選択した光源手段からの光束断面
が円形状であり、光束断面の直径と、やはり選択した画
像情報表示面の長手方向の長さがほぼ等しい場合は、前
記光束断面変形素子が、短手方向に光束断面を縮小する
ものであれば良い。
For example, when the cross section of the light flux from the selected light source means is circular and the diameter of the light flux cross section is substantially equal to the length of the selected image information display surface in the longitudinal direction, the light flux cross section deforming element is It suffices to reduce the cross section of the light beam in the lateral direction.

【0073】短手方向に縮小する場合であっても、長手
方向に拡大する場合と同様に、画像情報表示面に向かっ
て照射された光束の照射領域のうち、画像情報表示面を
照射しない領域の面積及び光量を少なくして光源からの
光束の利用効率を向上させることができる。
Even when the image is shrunk in the lateral direction, as in the case of enlarging it in the longitudinal direction, in the irradiation area of the light flux irradiated toward the image information display surface, the area where the image information display surface is not irradiated. It is possible to improve the utilization efficiency of the light flux from the light source by reducing the area and the amount of light.

【0074】請求項4に記載した発明で、光束断面変形
素子を画像情報表示面の長手方向に光束断面を拡大する
ものとしたのは、前述した照明光学系の問題に基づくも
のである。
In the invention described in claim 4, the reason why the light beam cross-section deforming element expands the light beam cross section in the longitudinal direction of the image information display surface is based on the above-mentioned problem of the illumination optical system.

【0075】即ち、画像表示面に合わせて光束断面を拡
大するものであれば、ここに導かれる照明光の光束断面
は小さなものですむので、光源手段自体がコンパクトに
抑えられる。特に、前述した様に凹面鏡等を利用するも
のであれば、凹面鏡自体を小さくできるので、製作コス
トを抑える事が可能となる。
That is, if the luminous flux cross section is enlarged according to the image display surface, the luminous flux cross section of the illuminating light guided here is small, so that the light source means itself can be kept compact. In particular, if a concave mirror or the like is used as described above, the concave mirror itself can be made small, so that the manufacturing cost can be suppressed.

【0076】さらに、素子への光束径を小さく抑える事
で、光源手段からの拡散により損失される部分損失光を
抑えることが出来るものとなる。このため、素子からラ
イトバルブ手段に照射される光量損失を抑えると同時
に、素子に入射する際の光量損失をも同時に抑えること
が出来るものとなる。これにより、光源からの光束の利
用効率をより向上させることができる。
Further, by suppressing the light beam diameter to the element to be small, it is possible to suppress the partial loss light which is lost due to diffusion from the light source means. For this reason, it is possible to suppress the loss of the amount of light emitted from the element to the light valve means, and at the same time to suppress the loss of the amount of light when entering the element. Thereby, the utilization efficiency of the light flux from the light source can be further improved.

【0077】以上から、本発明では光束径を拡大する作
用を備えた光束断面変形素子を選択するものであり、そ
の拡大方向は画像情報表示面の長手方向に沿うものとす
るものである。これにより、画像情報表示面の四隅部分
等の光束が到達しにくい部分にも光束が到達するように
なり、長手方向に対しての減光を抑えて照明光束を画像
情報表示面全体に均一に照射できるという効果を達成す
る。
As described above, in the present invention, the luminous flux cross-section deforming element having the function of enlarging the luminous flux diameter is selected, and its enlarging direction is along the longitudinal direction of the image information display surface. As a result, the luminous flux reaches the portions such as the four corners of the image information display surface where it is difficult for the luminous flux to reach, suppressing dimming in the longitudinal direction and making the illumination luminous flux uniform over the entire image information display surface. Achieve the effect of being able to irradiate.

【0078】従って、画像情報表示面に照射された照明
光束を画像情報表示面において空間変調して結像手段に
より結像して得られる画像情報もまた、投射光量が増加
したものとなるため、スクリーン上で明るい画像を得る
ことができる。
Therefore, the image information obtained by spatially modulating the illumination light flux applied to the image information display surface on the image information display surface to form an image by the image forming means also has an increased projection light amount. A bright image can be obtained on the screen.

【0079】また、請求項4に記載した発明では、一般
的な円形断面の照明光束を用いた場合に、矩形のライト
バルブ手段の大きさと、照明光束の光束径(断面形状の
大きさ)との関係を示すものであり、照射光束が最も効
率よくライトバルブ手段に照射されるための条件を満足
する投射装置を提供している。
Further, in the invention described in claim 4, when an illumination light flux having a general circular cross section is used, the size of the rectangular light valve means and the diameter of the illumination light flux (the size of the cross-sectional shape) The present invention provides a projection device that satisfies the conditions for irradiating the light valve means with the irradiation light flux most efficiently.

【0080】概説すれば、照射位置において、光束断面
変形素子により変形された光束断面輪郭に、ライトバル
ブ手段の画像情報表示面が内接するように、光源手段か
らの光束の断面を拡大する構成の光束断面変形素子を備
えた投射装置を提案する。
In summary, at the irradiation position, the cross section of the light flux from the light source means is enlarged so that the image information display surface of the light valve means is inscribed in the light flux cross-section contour deformed by the light flux cross-section deforming element. A projection device provided with a light beam cross-section deforming element is proposed.

【0081】この投射装置に設けられた光束断面変形素
子は、光束断面変形素子へ入射する照明光束の光束断面
が円形であり、その光束断面直径をR、光束断面変形素
子による拡大倍率をm、前記画像情報表示面の短手方向
の長さをa、同じく長手方向の長さをbとした時、以下
の条件を満足するものである。 R = √2・a m = b/a
The luminous flux cross-section deforming element provided in this projection apparatus has a circular luminous flux cross-section of the illumination luminous flux incident on the luminous flux cross-section deforming element, the luminous flux cross-section diameter is R, the enlargement magnification by the luminous flux cross-section deforming element is m, When the length of the image information display surface in the lateral direction is a and the length in the longitudinal direction is b, the following conditions are satisfied. R = √2 · am = b / a

【0082】この条件を満足する事で、光束断面変形素
子により変形された光束断面の輪郭(照射位置もしくは
画像情報表示面における照明光束の照射領域の輪郭)
に、画像情報表示面の外郭(四角部)が内接するように
なるため、画像情報表示面に向かって照射された照明光
束の照射領域のうち、画像情報表示面を照射しない領域
が最小になる。従って、光源から発せられた光束の光量
損失を最も少なくすることができる。
By satisfying this condition, the contour of the luminous flux cross section deformed by the luminous flux cross-section deforming element (irradiation position or the contour of the irradiation area of the illumination luminous flux on the image information display surface).
In addition, since the outer contour (square portion) of the image information display surface is inscribed, the area where the image information display surface is not irradiated is minimized in the irradiation area of the illumination light flux irradiated toward the image information display surface. . Therefore, it is possible to minimize the light amount loss of the luminous flux emitted from the light source.

【0083】これを図7を用いて説明する。円形断面の
照明光束が仮に正方形の画像情報表示面を照射する場合
を考えると、この正方形が内接する円形の照射領域とす
る事が損失光量が最小となる。この時の正方形の一辺の
長さを『a』とすると、この時の円形の直径Rは『√2
・a』となる。
This will be described with reference to FIG. Considering a case where an illumination light flux having a circular cross section illuminates a square image information display surface, the amount of light loss is minimized when the square is inscribed in a circular irradiation area. If the length of one side of the square at this time is “a”, the diameter R of the circle at this time is “√2
・ It becomes "a".

【0084】この状態で、正方形の一辺に沿って『b/
a』倍拡大すると、正方形は短辺の長さ『a』長辺の長
さ『b』の長方形(矩形)となる。ここで同時に円形も
同じ方向に拡大すれば、長軸と単軸の比率が『b/a』
の楕円形となり、しかも両者の内接状態は維持される。
In this state, "b /
When enlarged by “a” times, the square becomes a rectangle having a short side length “a” and a long side length “b”. If the circle is expanded in the same direction at the same time, the ratio of the long axis to the single axis is "b / a".
, And the inscribed state of both is maintained.

【0085】この事から明らかな様に、もともと短辺の
長さ『a』長辺の長さ『b』の長方形(矩形)の画像表
示面に対し、直径Rが『√2・a』の円形照射領域を長
辺方向(長手方向)に『b/a』倍拡大した楕円の照射
領域は、中央を一致させるとその画像表示面をすべてカ
バーすると共に内接するものとなる。
As is apparent from this fact, the diameter R is “√2 · a” with respect to the rectangular image display surface having the short side length “a” and the long side length “b”. The elliptical irradiation area obtained by enlarging the circular irradiation area by “b / a” times in the long side direction (longitudinal direction) covers the entire image display surface and is inscribed when the centers are aligned.

【0086】図7では、光源からの照明光束がガウス分
布に近い分布を有する場合の一例を示しているが、この
図において、画像情報表示面75は照明光束の照射領域
78に内接するように画像情報表示面75の相対位置関
係が定められている。そして、前記同様に斜線部の領域
xは、画像情報表示面75を照射しない領域であり、照
明光束の照射領域78内の円は、光強度分布状態を表す
等高線的な説明線である。
FIG. 7 shows an example in which the illumination light flux from the light source has a distribution close to a Gaussian distribution. In this figure, the image information display surface 75 is inscribed in the illumination light flux irradiation area 78. The relative positional relationship of the image information display surface 75 is defined. Then, similarly to the above, the shaded area x is an area where the image information display surface 75 is not irradiated, and the circle in the irradiation area 78 of the illumination luminous flux is a contour-like explanatory line representing the light intensity distribution state.

【0087】この図からも明らかな様に、画像情報表示
面75が内接する様に照明光束の照射領域を導く事で、
領域xの面積が最小となるので、照明光束の光量損失も
最小となっている。
As is clear from this figure, by guiding the irradiation area of the illumination light flux so that the image information display surface 75 is inscribed,
Since the area of the region x is the minimum, the light amount loss of the illumination light flux is also the minimum.

【0088】また、ここではガウス分布に近い分布をも
つ照明光束を示しているが、この場合には画像情報表示
面75に照射された光束の光強度が周縁部では比較的弱
くなるため、照射領域78内で外郭側を占める領域xに
照射される光量がより少なくなり、画像情報表示面75
を照射する照明光束の光量が増加するので、光量損失を
さらに抑えて照明光束を画像情報表示面75全体に、ほ
ぼ均一な強度で照射できる。
Further, here, an illumination light flux having a distribution close to a Gaussian distribution is shown, but in this case, since the light intensity of the light flux irradiated on the image information display surface 75 becomes relatively weak at the peripheral portion, irradiation is performed. The amount of light emitted to the region x occupying the outer side of the region 78 is reduced, and the image information display surface 75
Since the light amount of the illumination light flux for illuminating is increased, it is possible to further suppress the light amount loss and illuminate the entire image information display surface 75 with the illumination light flux with a substantially uniform intensity.

【0089】これにより、画像情報表示面に照射された
照明光束を画像情報表示面において空間変調して結像手
段により結像して得られる画像情報もまた、光量が増加
したものとなるため、スクリーン上で明るい画像を得る
ことができる。
As a result, the image information obtained by spatially modulating the illumination light flux applied to the image information display surface on the image information display surface to form an image by the image forming means also has an increased light quantity. A bright image can be obtained on the screen.

【0090】勿論、厳密に上記式を満足する光束断面変
形素子としなくとも、ある程度画像情報表示面が、変形
後の光束断面の輪郭に内接するように、照明光束の径を
拡大する光束断面変形素子としても十分な効果が得られ
る。
Needless to say, even if the light flux cross-section deforming element that strictly satisfies the above formula is not used, the light flux cross-section modification that expands the diameter of the illumination light flux so that the image information display surface is inscribed to the contour of the light flux cross-section after the deformation is performed to some extent. A sufficient effect can be obtained as an element.

【0091】なお、ここで言う光束断面の輪郭部は、照
明光束の画像情報表示面上での照射領域の輪郭部と同義
であるが、この照射領域は、実効的な強度を有する照明
光が得られる範囲を示すのもであり、言い換えれば、照
射光によりライトバルブ手段からの空間変調された光が
結像して画像を形成するために必要な強度を有する照明
光が得られる領域(有効照明領域)を対象とするもので
ある。
The outline of the cross section of the light flux here is synonymous with the outline of the irradiation area of the illumination light flux on the image information display surface. It also shows the range that can be obtained. In other words, the region where the illumination light having the intensity necessary for forming the image by the spatially modulated light from the light valve means is formed by the irradiation light (effective Illumination area).

【0092】また、照明光の光束断面を画像情報表示面
の短手方向に縮小する場合には、以下の条件を満足する
事が好ましい。 R = √2・b m = a/b
Further, when the cross section of the luminous flux of the illumination light is reduced in the lateral direction of the image information display surface, it is preferable to satisfy the following conditions. R = √2 · b m = a / b

【0093】前記とは逆に、この条件を満足して縮小す
る事で、縮小変形後の照明光束による照射領域が、画像
情報表示面の四隅部分と内接する事となり、この照射に
よる光量損失は最小となる。これは、例えば本発明に係
る投射装置を製作する際に、選択した光源手段からの照
明光束の断面径が、やはり選択したライトバルブ手段の
画像情報表示面の大きさより大きい場合に有効である。
On the contrary, by satisfying this condition and reducing the size, the irradiation area by the illumination light beam after the reduction deformation is inscribed in the four corners of the image information display surface, and the light quantity loss due to this irradiation is reduced. It is the smallest. This is effective, for example, when manufacturing the projection apparatus according to the present invention, when the cross-sectional diameter of the illumination light flux from the selected light source means is larger than the size of the image information display surface of the selected light valve means.

【0094】次に、本願請求項5に記載した発明では、
プリズム状光学素子からなる光束断面変形素子を用いて
いるので、プリズムによる屈折作用を利用して、照明光
束の光束断面の径を一方向に変形する。光束断面変形素
子として、最も簡便で、設計等も容易であり、安価で入
手し易いので製作コストが抑えられる利点がある。
Next, in the invention described in claim 5,
Since the light flux cross-section deforming element including the prismatic optical element is used, the diameter of the light flux cross-section of the illumination light flux is deformed in one direction by utilizing the refraction effect of the prism. As a light flux cross-section deforming element, it is the simplest, the design is easy, the cost is low, and the availability is low.

【0095】ここで、図8に光束断面変形素子として、
プリズム状素子を用いた場合の一例を示す。勿論、プリ
ズム状素子は、この形状に限定されるものではない。図
8において、プリズム状素子81の入射面81aより入
射したビームA(光源からの光束)は、プリズム状素子
81内で屈折されてプリズム状素子81の射出面81b
より射出される。射出されたビームB(ライトバルブ手
段に向かう照明光束)は、ビームAの径を紙面を含む方
向(紙面と平行な横方向)に拡大したものとなってい
る。
Here, in FIG. 8, as a light beam cross-section deforming element,
An example of using a prism element is shown. Of course, the prismatic element is not limited to this shape. In FIG. 8, the beam A (light flux from the light source) incident from the incident surface 81 a of the prismatic element 81 is refracted in the prismatic element 81, and exited surface 81 b of the prismatic element 81.
More shot. The emitted beam B (illumination light flux toward the light valve means) is obtained by expanding the diameter of the beam A in a direction including the paper surface (lateral direction parallel to the paper surface).

【0096】ここで、光を射出端面から垂直に射出させ
る場合には、ビームAの直径をα、ビームBの長手方向
の直径をβ、プリズム状素子81の頂角をφ、プリズム
状素子81の入射面に対するビームAの入射角をθとす
ると、ビーム拡大率mは、以下の様に表される。 m=β/α 又は m=cosφ/cosθ
Here, when the light is emitted vertically from the emission end face, the diameter of the beam A is α, the diameter of the beam B in the longitudinal direction is β, the apex angle of the prism-shaped element 81 is φ, and the prism-shaped element 81. Letting θ be the incident angle of the beam A with respect to the incident surface of, the beam expansion rate m is expressed as follows. m = β / α or m = cosφ / cosθ

【0097】この時、射出面から光を垂直に射出させる
ことにこだわらなければ、ビームAの入射角θを変える
ことでビーム拡大率mを調整することができる。このよ
うに、ビームAの直径αや、プリズム状素子81の頂角
φ、並びにプリズム状素子81の入射面に対するビーム
Aの入射角θを、それぞれを適時選択あるいは調整変化
させることで、画像情報表示面への照射光束となるビー
ムBの光束径(断面形状)の大きさが調整できる事とな
る。
At this time, if it is not necessary to vertically emit the light from the exit surface, the beam expansion rate m can be adjusted by changing the incident angle θ of the beam A. As described above, the diameter α of the beam A, the apex angle φ of the prism-shaped element 81, and the incident angle θ of the beam A with respect to the incident surface of the prism-shaped element 81 are selected or adjusted as appropriate to change the image information. The size of the light beam diameter (cross-sectional shape) of the beam B, which becomes the light beam irradiated to the display surface, can be adjusted.

【0098】また、逆にビームBの方からたどって考え
ると、ビーム径を1/mに縮小できることもわかる。従
って、ビームを縮小させるには、図8に示した光路の逆
をたどるように光線を入射させて用いればよい。そし
て、好ましくは前記の変形条件を満足する様に、それぞ
れを適時選択もしくは調整する事で、画像情報表示面の
四隅部がビームBの照射領域に内接するように調整して
照明光束の断面形状を拡大又は縮小すればよい。
On the other hand, if the beam B is traced backward, the beam diameter can be reduced to 1 / m. Therefore, in order to reduce the beam, the light beam may be incident so as to follow the reverse of the optical path shown in FIG. Then, preferably, by appropriately selecting or adjusting each of them so as to satisfy the above-mentioned deformation conditions, the four corners of the image information display surface are adjusted so as to be inscribed in the irradiation region of the beam B, and the sectional shape of the illumination light beam is adjusted. Should be enlarged or reduced.

【0099】なお、本発明に応用される光束断面変形素
子は、プリズム状素子に限定されるものではなく、例え
ばシンドリカルレンズのような光透過性部材や、円筒状
反射面を持つ反射鏡(シリンドリカル鏡)等のような光
反射性部材等を用いても十分な効果を得ることができ
る。そして、本発明の場合には、これらの方式に比べて
レンズ間隔や光軸ズレについてラフでよいという利点が
ある。
The light flux cross-section deforming element applied to the present invention is not limited to the prism-shaped element, and is, for example, a light-transmitting member such as a cylindrical lens or a reflecting mirror having a cylindrical reflecting surface ( Even if a light-reflecting member such as a cylindrical mirror) is used, a sufficient effect can be obtained. In the case of the present invention, there is an advantage that the lens interval and the optical axis shift can be rough compared to these methods.

【0100】ところで、前記プリズム状素子に限らず、
本発明に使用する光束断面変形素子は、照明光学系の照
明光束に応じた色消し条件を満足するものであることが
好ましい。照明光束に光学的変化を与える事により、ラ
イトバルブ手段上で色ムラが発生する場合があるためで
あり、これらを防止して良好な照明光を得る効果があ
る。
By the way, not limited to the prism-shaped element,
The light flux cross-section deforming element used in the present invention preferably satisfies an achromatic condition corresponding to the illumination light flux of the illumination optical system. This is because color unevenness may occur on the light valve means by giving an optical change to the illumination light flux, and there is an effect of preventing these and obtaining good illumination light.

【0101】この色消し条件を満足するものとして、例
えば分散率の異なる二つのプリズムを組み合わせて張り
合せた色消しプリズムや、同じく二つのレンズを組み合
わせた色消しレンズ(凹凸シンドリカルレンズの組み合
わせ等)等が知られているが、これらに限らずその他の
色消し条件を満足するものでも良い。なお、シンドリカ
ル鏡の組み合わせならば色収差の心配は全くない。
To satisfy this achromatic condition, for example, an achromatic prism in which two prisms having different dispersion ratios are combined and bonded together, or an achromatic lens in which two lenses are similarly combined (a combination of concave and convex cylindrical lenses, etc.) ) And the like are known, but not limited to these, other achromatic conditions may be satisfied. There is no concern about chromatic aberration if the combination of the cylindrical mirrors is used.

【0102】このような構成とすると、プリズム状素子
等により発生した色収差を抑えた色ムラのない照明光に
より鮮明な投射画像を得ることができる。
With such a structure, a clear projection image can be obtained by the illumination light without color unevenness in which the chromatic aberration generated by the prismatic element or the like is suppressed.

【0103】[0103]

【実施例】以下実施例を通じ本発明を更に詳しく説明す
る。図1に本発明の第一実施例に係る投射装置の概略構
成を示す。第一実施例では、照明光学系が、光源101
と回転楕円体面の反射部をもつ反射鏡102及びコンデ
ンサレンズ103とを備えており、更に、照明光学系の
光路上に光束断面変形素子であるプリズム104が設け
られている。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the first embodiment, the illumination optical system is the light source 101.
And a condenser lens 103 having a reflecting portion of a spheroidal surface, and a prism 104 which is a beam cross-section deforming element is provided on the optical path of the illumination optical system.

【0104】この第一実施例では、光源101は、メタ
ルハライドランプを用いており、この発光部は数ミリの
長さをもつ光源である。勿論、キセノンランプ等の他の
白色光源を用いても良い。
In the first embodiment, the light source 101 uses a metal halide lamp, and the light emitting section is a light source having a length of several millimeters. Of course, another white light source such as a xenon lamp may be used.

【0105】この光源101の発光部を反射鏡102の
焦点位置に配置して組み合わせると、光源101の発光
部の中で反射鏡の焦点位置から発せられた光は、反射鏡
102に向かって進行し、ここで反射されて集束光とな
る。
When the light emitting portion of the light source 101 is arranged and combined at the focal position of the reflecting mirror 102, the light emitted from the focal position of the reflecting mirror in the light emitting portion of the light source 101 travels toward the reflecting mirror 102. Then, it is reflected here and becomes focused light.

【0106】そして、反射鏡102の光軸上の一点に集
光した後、再び発散しながら進行し、コンデンサレンズ
103に入射する。コンデンサレンズ103は、前記集
光位置にその焦点位置が位置合わせされており、上記の
反射鏡102で反射されて入射した光束を平行光に変換
して射出する。
Then, after the light is focused on one point on the optical axis of the reflecting mirror 102, it proceeds again while diverging, and enters the condenser lens 103. The focal position of the condenser lens 103 is aligned with the condensing position, and the luminous flux reflected by the reflecting mirror 102 and incident thereon is converted into parallel light and emitted.

【0107】コンデンサレンズ103より射出された照
明光束は、光束断面変形素子であるプリズム104に入
射する。しかし、実際には光源101の発光部が有限の
大きさをもつため、反射鏡102の焦点位置より微小に
ずれた位置に配置される。これにより、光源101より
発せられた照明光束は、ガウス分布に近い分布状態の強
度分布を持つて、画像情報表示面上に照射される。
The illumination light flux emitted from the condenser lens 103 enters a prism 104 which is a light flux cross-section deforming element. However, in reality, since the light emitting portion of the light source 101 has a finite size, it is arranged at a position slightly deviated from the focal position of the reflecting mirror 102. As a result, the illumination light flux emitted from the light source 101 has an intensity distribution in a distribution state close to a Gaussian distribution and is applied to the image information display surface.

【0108】コンデンサレンズ103より射出された照
明光束は、その光路上に配設されたプリズム104によ
り、光路が折り曲げられると共に、屈曲方向に対して光
束径が拡大される。そして、プリズム104から射出さ
れた照明光束は、射出面から垂直に射出され、その断面
形状は、その照射領域において、ライトバルブ105の
画像情報表示面の四角部が内接するように調整されてい
る。
The illumination light flux emitted from the condenser lens 103 has its optical path bent by the prism 104 disposed on the optical path, and at the same time, the diameter of the light beam is expanded in the bending direction. The illumination light flux emitted from the prism 104 is vertically emitted from the emission surface, and its cross-sectional shape is adjusted so that the square portion of the image information display surface of the light valve 105 is inscribed in the irradiation area. .

【0109】ここで、このプリズム104の拡大倍率m
1 は、投射する画像情報表示面のアスペクト比(縦横
比、紙面と平行に横方向)に応じて決定されている。第
一実施例では、ライトバルブ105の画像情報表示面の
アスペクト比は、横:縦=4:3のものを使用している
ため、拡大倍率m1 は、m1 =4/3≒1.33となる
ように設定する事が好ましい。
Here, the enlargement magnification m of this prism 104
1 is determined according to the aspect ratio of the projected image information display surface (aspect ratio, horizontal direction parallel to the paper surface). In the first embodiment, since the aspect ratio of the image information display surface of the light valve 105 is horizontal: vertical = 4: 3, the enlargement magnification m 1 is m 1 = 4 / 3≈1. It is preferable to set it to 33.

【0110】また、この拡大倍率m1 は、プリズム10
4の頂角φ1 と、プリズム104の入射面に対する照明
光束の入射角θ1 とにより決定されるものであるので、
両者の関係式により拡大倍率m1 を表すと、m1 =co
sφ1 /cosθ1 と表される。
The magnification m 1 is equal to that of the prism 10
4 is determined by the apex angle φ 1 and the incident angle θ 1 of the illumination light flux with respect to the incident surface of the prism 104.
When the enlargement ratio m 1 is expressed by the relational expression between them, m 1 = co
It is expressed as sφ 1 / cos θ 1 .

【0111】この拡大倍率m1 は、前述したようにm1
=4/3≒1.33とすることが、最も好ましいので、
1 ≒1.33=cosφ1 /cosθ1 を満たすよう
に、プリズム104の頂角φ1 と、プリズム104の入
射面に対するビームの入射角θ1 とを決定している。さ
らに、コンデンサレンズ103から射出した照明光束の
断面形状は円形であり、その直径R1 は、画像情報表示
面の縦方向長さ(単手方向、紙面に垂直な方向)の√2
倍となる様に調整されている。
[0111] The magnification m 1 is, m 1 as described above
Since it is most preferable to set = 4 / 3≈1.33,
m 1 ≒ 1.33 = so as to satisfy the cos [phi 1 / cos [theta] 1, the apex angle phi 1 of the prism 104, and determines the incident angle theta 1 of the beam relative to the incident surface of the prism 104. Further, the cross-sectional shape of the illumination light flux emitted from the condenser lens 103 is circular, and its diameter R 1 is √2 of the length in the vertical direction of the image information display surface (single hand direction, direction perpendicular to the paper surface).
It has been adjusted to double.

【0112】尚、本発明に係る投射装置に用いる画像情
報表示面のアスペクト比は、これに限定されるわけでは
なく、例えば『横:縦=16:9』等の様に自由に設定
できるものである。従って、設定したアスペクト比に応
じて、使用するプリズムの頂角φ、プリズムの入射面に
対する照明光束の入射角θ、ここに入射する照明光束の
断面径等を決定することは言うまでもないものである。
The aspect ratio of the image information display surface used in the projection apparatus according to the present invention is not limited to this, and can be freely set, for example, "horizontal: vertical = 16: 9". Is. Therefore, it goes without saying that the apex angle φ of the prism to be used, the incident angle θ of the illumination light beam with respect to the incident surface of the prism, the cross-sectional diameter of the illumination light beam incident on the prism, etc. are determined in accordance with the set aspect ratio.

【0113】第一実施例において、このプリズム104
は、画像情報表示面の長手方向つまり横方向に照明光束
を拡大するものとしているが、勿論、画像情報表示面の
短手方向つまり縦方向に照明光束を縮小するものとして
も構わない。第一実施例の構成で、画像情報表示面の短
手方向つまり縦方向に照明光束を縮小するには、拡大倍
率m1 を、m1 =3/4=0.75とし、ここに入射す
る光束断面径を画像情報表示面の長手方向長さの√2倍
とすればよい。
In the first embodiment, this prism 104
In the above, the illumination luminous flux is expanded in the longitudinal direction of the image information display surface, that is, in the lateral direction, but of course, the illumination luminous flux may be contracted in the lateral direction of the image information display surface, that is, in the longitudinal direction. In the configuration of the first embodiment, in order to reduce the illumination light flux in the lateral direction of the image information display surface, that is, in the vertical direction, the enlargement magnification m 1 is set to m 1 = 3/4 = 0.75, and the light is incident there. The cross-sectional diameter of the light beam may be √2 times the length of the image information display surface in the longitudinal direction.

【0114】また、ライトバルブ105の画像表示面
は、光源から一定強度で放射された光束を入力信号に応
じて部分的に変化させ、ここで反射する光束の一部を空
間変調させるものである。このライトバルブ105とし
て本実施例では、反射型のものを配置しているが、反射
型に限らず透過型のものであっても構わない。
The image display surface of the light valve 105 partially changes the luminous flux emitted from the light source with a constant intensity according to the input signal, and spatially modulates a part of the luminous flux reflected here. . In this embodiment, as the light valve 105, the reflection type is arranged, but the light valve 105 is not limited to the reflection type and may be a transmission type.

【0115】また、ライトバルブには、例えば、油膜や
金属膜の表面を電子的手段で変形させる構成のものや、
液晶などの電気光学結晶よりなる前記画像情報表示面を
備えたもの等が挙げられるが、この構成に限定されるも
のではない。
The light valve has, for example, a structure in which the surface of an oil film or a metal film is deformed by electronic means,
Examples thereof include those provided with the image information display surface made of electro-optic crystal such as liquid crystal, but are not limited to this configuration.

【0116】そして、ライトバルブ105により反射さ
れた光束は、画像情報表示面上の画像情報に則して空間
変調されており、結像レンズ106により投射されて像
を形成する。結像レンズ106による像形成位置には、
スクリーン107が設けられており、ライトバルブ10
5により画像情報に則して空間変調された照明光束は、
結像レンズ106により結像された画像としてスクリー
ン107上に投影されることになる。
The light flux reflected by the light valve 105 is spatially modulated according to the image information on the image information display surface, and is projected by the imaging lens 106 to form an image. At the image forming position by the imaging lens 106,
A screen 107 is provided, and the light valve 10
The illumination luminous flux spatially modulated according to image information by 5 is
The image formed by the image forming lens 106 is projected on the screen 107.

【0117】このように、本実施例では、照明光束によ
る照射領域を変形して照射する事で、画像情報表示面上
を照射しない領域の面積を最小にして、光源から発せら
れた光束の光量損失を最小のものとしている。さらに、
光束断面内での光量分布状態をも変形しているので、画
像情報表示面上での照射位置によらず、ほぼ均等化され
た強度の照明光束が照射されるものとなる。そして、こ
のような簡単な構成で、スクリーン上に投影した画像の
光量が増加すると共に、画像上における強度差(又は強
度ムラ)が少ない良好な画像が得られる。
As described above, in the present embodiment, the irradiation area of the illumination light beam is deformed and irradiated, thereby minimizing the area of the non-irradiation area on the image information display surface, and the light quantity of the light beam emitted from the light source. Minimize loss. further,
Since the light quantity distribution state in the cross section of the light flux is also deformed, the illumination light flux of substantially equalized intensity is emitted regardless of the irradiation position on the image information display surface. Then, with such a simple configuration, it is possible to obtain a good image in which the light amount of the image projected on the screen is increased and the intensity difference (or intensity unevenness) on the image is small.

【0118】この図1におけるプリズム104では、紙
面と平行な方向に照明光束の断面形状を拡大している
が、この投射装置ではライトバルブ105の画像情報表
示面に対して斜めに照明光束を照射しているので、照明
光束の光軸に直交する断面形状と照射領域の形状とは異
なるものとなる。このため、この斜入射による照射領域
の形状変形(光束断面に対する)をも考慮して、光束断
面の変形量を調整している。
In the prism 104 in FIG. 1, the cross-sectional shape of the illumination light beam is enlarged in the direction parallel to the paper surface, but in this projection device, the illumination light beam is obliquely applied to the image information display surface of the light valve 105. Therefore, the cross-sectional shape orthogonal to the optical axis of the illumination luminous flux and the shape of the irradiation region are different. Therefore, the deformation amount of the light flux cross section is adjusted in consideration of the shape deformation (with respect to the light flux cross section) of the irradiation region due to the oblique incidence.

【0119】次に、図2に本発明の第二実施例に係る投
射装置の概略構成を示す。この実施例では、照明光学系
が、光源201と回転放物面からなる放物面鏡202及
びコンデンサレンズ203等から構成され、照明光学系
の光路上に光束断面変形素子であるプリズム204が設
けられている。
Next, FIG. 2 shows a schematic structure of a projection apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the illumination optical system is composed of a light source 201, a parabolic mirror 202 composed of a paraboloid of revolution, a condenser lens 203, and the like, and a prism 204 which is a beam cross-section deforming element is provided on the optical path of the illumination optical system. Has been.

【0120】この光源201の発光部は、放物面鏡20
2の焦点位置に配設されており、光源201から発せら
れた光のうち、放物面鏡202に向かって進行する光の
すべてが放物面鏡202に反射され、一方向に向かって
平行に進行する。第二実施例では、光源からの直接光並
びにこの反射光を照明光束として利用している。この第
二実施例では、光源201として、キセノンランプを用
いているが、メタルハライド等の白色光源であれば、本
実施例に応用できる。
The light emitting portion of the light source 201 is the parabolic mirror 20.
Of the light emitted from the light source 201, all of the light traveling toward the parabolic mirror 202 is reflected at the parabolic mirror 202 and is parallel to one direction. Proceed to. In the second embodiment, the direct light from the light source and the reflected light are used as the illumination luminous flux. In the second embodiment, a xenon lamp is used as the light source 201, but any white light source such as metal halide can be applied to this embodiment.

【0121】また、光源201の発光部は、前記実施例
と同様に有限の大きさをもつため、放物面鏡202の焦
点位置より微小にずれた位置に配置されている。従っ
て、光源201より発せられて放物面鏡202に入射す
る照明光束は、放物面鏡202により反射された時に、
やや集束光となる様に反射される。このため、ライトバ
ルブ上での照明光束の光束断面内各部での光強度がガウ
ス分布に近い分布を有するものとなる。
Since the light emitting portion of the light source 201 has a finite size as in the above embodiment, it is arranged at a position slightly deviated from the focus position of the parabolic mirror 202. Therefore, when the illumination light flux emitted from the light source 201 and incident on the parabolic mirror 202 is reflected by the parabolic mirror 202,
It is reflected so that it becomes a little focused light. Therefore, the light intensity of the illumination light flux on the light valve at each portion in the light flux cross section has a distribution close to a Gaussian distribution.

【0122】そして、この照明光束は、放物面鏡202
により略平行化された光束となって進行し、光束断面変
形素子であるプリズム204に入射する。このプリズム
204は、光源方向から入射した光束の断面形状(照射
領域)を、ライトバルブ205の画像情報表示面が内接
するように、図2における紙面方向(紙面と平行な方
向、画像情報表示面の長手方向又は横方向)に一方向に
のみ拡大している。これにより、画像情報表示面上を照
射しない領域の面積を最小にして、光源から発せられた
光束の光量損失を最小のものとしている。
Then, this illumination luminous flux is transmitted through the parabolic mirror 202.
Due to this, the light flux becomes a substantially parallel light flux, travels, and enters the prism 204 which is a light flux cross-section deforming element. This prism 204 is arranged so that the cross-sectional shape (irradiation region) of the light beam incident from the light source direction is inscribed in the image information display surface of the light valve 205, as shown in FIG. (Longitudinal direction or lateral direction) in only one direction. As a result, the area of the region where the image information display surface is not illuminated is minimized, and the light amount loss of the light flux emitted from the light source is minimized.

【0123】プリズム204の拡大倍率m2 は、投射す
る画像情報表示面のアスペクト比に応じて決定されてい
る。本第二実施例では、画像情報表示面のアスペクト比
は、横:縦=16:9であり、従って、拡大倍率m2
は、m2 =16/9≒1.78とする事が好ましい。ま
た、この拡大倍率m2 は、出射面から垂直に射出される
場合、プリズム204の頂角φ2 と、プリズム204の
入射面に対する照明光束の入射角θ2 とにより決定され
るものであるので、両者の関係式により拡大倍率m2
表すと、m2 =cosφ2 /cosθ2 となる。
The magnification m 2 of the prism 204 is determined according to the aspect ratio of the image information display surface to be projected. In the second embodiment, the aspect ratio of the image information display surface is horizontal: vertical = 16: 9, and therefore the enlargement ratio m 2
Is preferably m 2 = 16 / 9≈1.78. In addition, the magnification m 2 is determined by the apex angle φ 2 of the prism 204 and the incident angle θ 2 of the illumination light beam with respect to the incident surface of the prism 204 when the light is vertically emitted from the emitting surface. When the enlargement factor m 2 is expressed by the relational expression between the two , m 2 = cos φ 2 / cos θ 2 .

【0124】このため、プリズム204の拡大倍率m2
を、前述したようにm2 =16/9≒1.78となるよ
うに(m2 ≒1.78=cosφ2 /cosθ2 を満た
すような条件で)、プリズム204の頂角φ2 と、プリ
ズム204の入射面に対する照明光束の入射角θ2 とを
決定している。
Therefore, the magnifying power m 2 of the prism 204 is increased.
As described above, so that m 2 = 16 / 9≈1.78 (under the condition that m 2 ≈1.78 = cos φ 2 / cos θ 2 is satisfied), and the apex angle φ 2 of the prism 204, The incident angle θ 2 of the illumination light flux with respect to the incident surface of the prism 204 is determined.

【0125】言い換えると、第二実施例におけるプリズ
ム204は、光源側から入射した光束の断面形状を、画
像情報表示面の横方向(紙面と平行な方向)にのみ1.
78倍に拡大するものであり、プリズム204の頂角φ
2 と、プリズム204の入射面に対する照明光束の入射
角θ2 とは、この拡大倍率1.78により決定されてい
る。
In other words, in the prism 204 in the second embodiment, the cross-sectional shape of the light beam incident from the light source side is set to 1. Only in the lateral direction of the image information display surface (direction parallel to the paper surface).
It is magnified 78 times and the apex angle φ of the prism 204
2 and the incident angle θ 2 of the illumination light flux with respect to the incident surface of the prism 204 are determined by the enlargement magnification 1.78.

【0126】なお、プリズムに入射する照明光束の断面
径R2 は、画像情報表示面の縦方向長さ(単手方向長
さ、紙面における垂直方向の長さ)の√2倍となる様
に、光源手段の反射鏡201の大きさや反射方向等が構
築されている。本第二実施例において、このプリズム2
04は、画像情報表示面の長手方向つまり横方向に照明
光束を拡大するものとしているが、勿論、画像情報表示
面の短手方向つまり縦方向に照明光束を縮小するものと
しても構わない。
The cross-sectional diameter R 2 of the illumination light flux incident on the prism is √2 times the vertical length of the image information display surface (length in single hand direction, length in vertical direction on paper). The size and reflection direction of the reflecting mirror 201 of the light source means are constructed. In the second embodiment, this prism 2
Reference numeral 04 enlarges the illumination light flux in the longitudinal direction of the image information display surface, that is, the horizontal direction, but of course, may reduce the illumination light flux in the short direction of the image information display surface, that is, the vertical direction.

【0127】第二実施例と同様な構成の縮小変形型の場
合では、画像情報表示面の短手方向つまり縦方向に照明
光束を縮小するには、拡大倍率(縮小比率)m2 を、m
2 =9/16=0.56とするとよい。また、この場合
のプリズムに入射する照明光束の断面径R2 は、画像情
報表示面の横方向長さ(長手方向長さ)の√2倍とする
ことが望ましい。これにより縮小変形型で、光量損失が
最も少ない照明光学系となる。
In the case of the reduction deformation type having the same configuration as the second embodiment, in order to reduce the illumination light flux in the lateral direction of the image information display surface, that is, in the vertical direction, the enlargement magnification (reduction ratio) m 2 is set to m.
It is preferable that 2 = 9/16 = 0.56. In this case, it is desirable that the cross-sectional diameter R 2 of the illumination light flux entering the prism is √2 times the lateral length (longitudinal length) of the image information display surface. As a result, the illumination optical system is a reduction-deformation type and has the least light amount loss.

【0128】尚、本発明の投射装置に用いる画像情報表
示面のアスペクト比は、上記に限定されるわけではな
く、自由に設定できるものである。そして、設定したア
スペクト比に応じて、用いるプリズムの頂角φと、プリ
ズムの入射面に対する照明光束の入射角θとを決定する
ことは言うまでもないものである。
The aspect ratio of the image information display surface used in the projection apparatus of the present invention is not limited to the above and can be freely set. It goes without saying that the apex angle φ of the prism to be used and the incident angle θ of the illumination light beam with respect to the incident surface of the prism are determined according to the set aspect ratio.

【0129】また、ライトバルブ205の画像情報表示
面は、照射光束を透過させる際に、入力信号応じて部分
的に空間変調を行なうもの(いわゆる透過型のライトバ
ルブ)であり、これらの空間変調された光束を結像させ
る事により画像を得ることが出来る。
The image information display surface of the light valve 205 is one that partially spatially modulates the illuminating light flux in accordance with the input signal (so-called transmissive light valve). An image can be obtained by focusing the formed light flux.

【0130】このライトバルブ205を透過する際に、
画像情報表示面に表示された画像情報に則して空間変調
された照明光束は、結像レンズ206に入射し、スクリ
ーン207上に投射されて、投影画像を形成する。な
お、第二実施例では、透過型のライトバルブを用いてい
るが、本実施例に係る照明光学系等を反射型のライトバ
ルブに組み合わせて使用する事も可能である。
When passing through this light valve 205,
The illumination light flux spatially modulated according to the image information displayed on the image information display surface enters the imaging lens 206 and is projected on the screen 207 to form a projected image. Although the transmissive light valve is used in the second embodiment, it is also possible to use the illumination optical system according to this embodiment in combination with the reflective light valve.

【0131】本実施例に用いられる透過型ライトバルブ
として具体的には、例えば、単純マトリクス型液晶や、
アクティブマトリクス型液晶とが挙げられる。前者の単
純マトリクス型液晶は構成が簡単であるので、本発明の
照明光学系を簡単な構成のものとして構築できるという
利点があり、後者のアクティブマトリクス型液晶は、前
者のものと比べて応答速度が速くてコントラストが高い
ため、より性能のよい照明光学系が得られるという利点
がある。勿論、本発明は、この構成の透過型ライトバル
ブに限定されるものではなく、使用目的に応じたものを
適宜選択して用いることができる。
As the transmissive light valve used in this embodiment, for example, a simple matrix type liquid crystal,
An active matrix type liquid crystal is mentioned. Since the former simple matrix type liquid crystal has a simple structure, there is an advantage that the illumination optical system of the present invention can be constructed as a simple structure, and the latter active matrix type liquid crystal has a response speed higher than that of the former one. The advantage is that an illumination optical system with better performance can be obtained because of high speed and high contrast. Needless to say, the present invention is not limited to the transmissive light valve having this configuration, and one suitable for the purpose of use can be appropriately selected and used.

【0132】このように第二実施例に係る投射装置で
は、反射鏡として放物面鏡を用いることにより、照明か
らの光束を反射した際に略平行化することができるた
め、照明光学系の構成部材を少なくして、より簡単な構
成で投射装置を構築できる利点がある。また、この様に
簡略な構成でも、光源から発せられた光束の光量損失を
最小に抑えてライトバルブに照明光束を導くことが出来
る。
As described above, in the projection apparatus according to the second embodiment, since the parabolic mirror is used as the reflecting mirror, the light flux from the illumination can be made substantially parallel when reflected, so that the illumination optical system There is an advantage that the projection device can be constructed with a simpler configuration by reducing the number of constituent members. Further, even with such a simple configuration, it is possible to guide the illumination light flux to the light valve while minimizing the light amount loss of the light flux emitted from the light source.

【0133】さらに、スクリーン上に投影された画像の
光量が従来より増加するので、明るい画像が得られる利
点がある。逆に、従来と同程度の画像を得るために、従
来装置より光量の少ない光源を用いることができるの
で、装置の小型化や製造コストの削減が可能となる。
Further, since the light quantity of the image projected on the screen is larger than that of the conventional one, there is an advantage that a bright image can be obtained. On the contrary, in order to obtain an image of the same level as the conventional one, a light source having a smaller amount of light than that of the conventional device can be used, so that the device can be downsized and the manufacturing cost can be reduced.

【0134】次に、図3に本発明の第三実施例に係る投
射装置の概略構成を示す。図3に示す第三の実施例で
は、照明光学系が、光源301と半球面からなる球面鏡
302及びコンデンサレンズ303等から構成されてお
り、光束断面変形素子であるプリズム304が照明光学
系の光路上に設けられている。
Next, FIG. 3 shows a schematic structure of a projection apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment shown in FIG. 3, the illumination optical system includes a light source 301, a spherical mirror 302 having a hemispherical surface, a condenser lens 303, and the like. It is located on the street.

【0135】この光源301の発光部を球面鏡302の
焦点(中心)位置に配置して組み合わせると、光源30
1から発せられた光のうち、球面鏡302に向かって進
行する光のすべてが球面鏡302により正反射されて再
び発光部に戻ってくるため、光源301から球面鏡30
2以外の方向に発散する光束となる。
When the light emitting portion of the light source 301 is arranged at the focus (center) position of the spherical mirror 302 and combined, the light source 30
Of the light emitted from the light source 1, all of the light traveling toward the spherical mirror 302 is specularly reflected by the spherical mirror 302 and returns to the light emitting portion again.
It becomes a light beam that diverges in directions other than 2.

【0136】そこで、前記光源301の発光部(球面鏡
302の中心位置)に焦点位置を位置合わせしたコンデ
ンサレンズ303を球面鏡302の反対側に配設すれ
ば、このコンデンサレンズ303により、光源301か
ら発せられた光のほぼ全てが定められた一方向に向かっ
て略平行化されて進行することになる。本第三実施例で
は、ここで平行光に変換された光束を照明光束として利
用している。
Therefore, if a condenser lens 303 whose focal position is aligned with the light emitting portion of the light source 301 (the center position of the spherical mirror 302) is arranged on the opposite side of the spherical mirror 302, the light source 301 is caused to emit by the condenser lens 303. Almost all of the emitted light travels in a substantially parallel direction in a predetermined direction. In the third embodiment, the light flux converted into parallel light here is used as the illumination light flux.

【0137】ところで、光源301の発光部は有限の大
きさをもつものであるため、実際には球面鏡302と光
源301は、コンデンサレンズ303の焦点位置に対し
てコンデンサレンズ303から遠ざかるようにややずら
して配置している。そのため、コンデンサレンズ303
から射出された照明光束の光軸付近での影の発生を防止
すると共に、いわゆるガウス分布に近い分布をもつ照明
光束となる。
By the way, since the light emitting portion of the light source 301 has a finite size, the spherical mirror 302 and the light source 301 are actually slightly displaced from the condenser lens 303 with respect to the focal position of the condenser lens 303. Are arranged. Therefore, the condenser lens 303
This prevents the generation of shadows in the vicinity of the optical axis of the illumination light flux emitted from, and provides an illumination light flux having a distribution close to a so-called Gaussian distribution.

【0138】なお、第三実施例では、光源301とし
て、メタルハライドランプを用いているが、キセノンラ
ンプ等の白色光源であれば特に限定しない。また、コン
デンサレンズ303は、入射した照明光束を略平行化し
て射出するものであり、この働きをするものであれば特
に限定されるものではない。
Although the metal halide lamp is used as the light source 301 in the third embodiment, it is not particularly limited as long as it is a white light source such as a xenon lamp. Further, the condenser lens 303 is for collimating the incident illumination light flux and for emitting it, and is not particularly limited as long as it has this function.

【0139】次に、上記の照明光束の光路上にはプリズ
ム304が設けられており、光源方向から入射した光束
の断面形状を、紙面と平行な方向にのみ拡大変形する。
具体的には、照明光束の照射領域が、ライトバルブ30
5の画像情報表示面が内接するように、画像情報表示面
の長手方向(図3における紙面方向)に光束断面径を拡
大している。これにより、画像情報表示面上を照射しな
い領域の面積を最小にして、光源から発せられた光束の
光量損失を最小のものとしている。
Next, a prism 304 is provided on the optical path of the above-mentioned illumination light beam, and the cross-sectional shape of the light beam incident from the light source direction is enlarged and deformed only in the direction parallel to the paper surface.
Specifically, the irradiation area of the illumination light flux is the light valve 30.
The light beam cross-sectional diameter is enlarged in the longitudinal direction of the image information display surface (the paper surface direction in FIG. 3) so that the image information display surface 5 is inscribed. As a result, the area of the region where the image information display surface is not illuminated is minimized, and the light amount loss of the light flux emitted from the light source is minimized.

【0140】ここで、プリズム304に入射する前の照
明光束の断面径は、画像情報表示面の単手方向長さの√
2倍となる様に、反射鏡302やコンデンサレンズ30
3の大きさ等が調整されている。また、このプリズム3
04の拡大倍率m3 は、投射する画像情報表示面のアス
ペクト比に応じて決定されるが、第三実施例で使用する
ライトバルブ305の画像情報表示面のアスペクト比
は、横:縦=16:9であり、拡大倍率m3 =16/9
≒1.78となることが好ましい。
Here, the cross-sectional diameter of the illumination light flux before entering the prism 304 is √ of the length of the image information display surface in the single-handed direction.
Reflecting mirror 302 and condenser lens 30
The size of 3 is adjusted. Also, this prism 3
The enlargement ratio m 3 of 04 is determined according to the aspect ratio of the projected image information display surface. The aspect ratio of the image information display surface of the light valve 305 used in the third embodiment is horizontal: vertical = 16. : 9, and the magnification m 3 = 16/9
It is preferable that ≈1.78.

【0141】また、この拡大倍率m3 は、出射面から垂
直に射出される場合、プリズム304の頂角φ3 と、プ
リズム304の入射面に対する照明光束の入射角θ3
により決定されるものであるので、両者の関係式により
拡大倍率m3 を表すと、m3=cosφ3 /cosθ3
となる。
Further, this magnification m 3 is determined by the apex angle φ 3 of the prism 304 and the incident angle θ 3 of the illumination light flux with respect to the incident surface of the prism 304 when the light is vertically emitted from the emitting surface. Therefore, when the enlargement magnification m 3 is represented by the relational expression between them, m 3 = cos φ 3 / cos θ 3
Becomes

【0142】この拡大倍率m3 は前述したようにm3
16/9≒1.78とすることが、最も好ましいので、
3 ≒1.78=cosφ3 /cosθ3 を満たすよう
にプリズム304の頂角φ3 と、プリズム304の入射
面に対する照明光束の入射角θ3 とを決定している。
This magnification m 3 is m 3 =
Since it is the most preferable that 16 / 9≈1.78,
The apex angle φ 3 of the prism 304 and the incident angle θ 3 of the illumination light flux with respect to the incident surface of the prism 304 are determined so that m 3 ≈1.78 = cos φ 3 / cos θ 3 is satisfied.

【0143】即ち、第三実施例におけるプリズム304
は、光源側から入射した光束の断面形状を画像情報表示
面の横(長手)方向に対して1.78倍に拡大するもの
であり、更に、プリズム304の頂角φ3 と、プリズム
304の入射面に対する照明光束の入射角θ3 とは、こ
の拡大倍率1.78により決定されている。
That is, the prism 304 in the third embodiment.
Is for enlarging the cross-sectional shape of the light beam incident from the light source side by 1.78 times in the lateral (longitudinal) direction of the image information display surface. Further, the apex angle φ 3 of the prism 304 and the prism 304 The incident angle θ 3 of the illumination light flux with respect to the incident surface is determined by the enlargement factor 1.78.

【0144】本第三実施例において、このプリズム30
4は、画像情報表示面の長手方向つまり横方向に照明光
束を拡大するものとしているが、勿論、画像情報表示面
の短手方向つまり縦方向に照明光束を縮小するものとし
ても構わない。第三実施例と同様な構成の場合では、プ
リズムに入射する照明光束の光束径を画像情報表示面の
長手(横)方向の長さの√2倍とし、画像情報表示面の
短手(縦)方向に対して、拡大倍率(縮小割合)m3
9/16=0.56とするとよい。
In the third embodiment, this prism 30
Reference numeral 4 enlarges the illumination light flux in the longitudinal direction, that is, the horizontal direction of the image information display surface, but of course, it may also reduce the illumination light flux in the short direction, that is, the vertical direction of the image information display surface. In the case of the configuration similar to that of the third embodiment, the luminous flux diameter of the illumination luminous flux incident on the prism is set to √2 times the length in the longitudinal (horizontal) direction of the image information display surface, and the short side (vertical length) of the image information display surface is set. ) Direction, enlargement ratio (reduction ratio) m 3 =
It is preferable that 9/16 = 0.56.

【0145】尚、本発明の投射装置に用いる画像情報表
示面のアスペクト比も、上記実施例同様に自由に設定で
きるものであり、設定したアスペクト比に応じて、用い
るプリズムの頂角φと、プリズムの入射面に対する照明
光束の入射角θや照明光束径等を決定すれば良い。
The aspect ratio of the image information display surface used in the projection apparatus of the present invention can be freely set as in the above embodiment, and the apex angle φ of the prism to be used is set according to the set aspect ratio. The incident angle θ of the illumination light beam with respect to the incident surface of the prism, the illumination light beam diameter, etc. may be determined.

【0146】また、第三実施例におけるライトバルブ3
05は、いわゆる反射型のものを使用しているが、これ
に限らず透過型のものであっても構わない。さらに、反
射型のライトバルブには、例えば、油膜や金属膜の表面
を電子的手段で変形させる構成のものや、液晶などの電
気光学結晶よりなる前記画像情報表示面を備えたもの等
が挙げられるが、本発明は、この構成に限定されるもの
ではない。
Further, the light valve 3 in the third embodiment.
Although 05 is a so-called reflective type, it is not limited to this and may be a transmissive type. Furthermore, examples of the reflection type light valve include one having a structure in which the surface of an oil film or a metal film is deformed by electronic means, one having the image information display surface made of an electro-optical crystal such as liquid crystal, and the like. However, the present invention is not limited to this configuration.

【0147】次に、第三実施例において、ライトバルブ
305により反射された光束は、画像情報表示面上の画
像情報に則して空間変調されており、そのままの状態で
結像レンズ306に入射し、この結像レンズ306によ
りスクリーン307上に投射されて投影画像を形成す
る。このように本第三実施例においても、簡単な構成
で、光源から発せられた光束の光量損失を最小に抑えて
スクリーン上に投影することが可能である。
Next, in the third embodiment, the light beam reflected by the light valve 305 is spatially modulated according to the image information on the image information display surface, and is incident on the imaging lens 306 as it is. Then, the image is formed on the screen 307 by the imaging lens 306 to form a projected image. As described above, also in the third embodiment, it is possible to project the light flux emitted from the light source on the screen with a minimum light loss with a simple configuration.

【0148】また、以上に述べた三つの実施例では、光
束断面変形素子の一例としてプリズムを挙げており、こ
のような構成であると、簡単に入射した光束の断面を一
方向に変形できるが、光源の種類によってはプリズムの
持つ色分散性により色収差を生じることがある。
Further, in the above-mentioned three embodiments, the prism is mentioned as an example of the light beam cross-section deforming element. With such a structure, the cross section of the incident light beam can be easily deformed in one direction. Depending on the type of light source, chromatic aberration may occur due to the color dispersion of the prism.

【0149】このため、光束断面素子として用いるプリ
ズムを色消しプリズムを使用することにより色収差の補
正を行った一例を、第四の実施例として図4に示す。こ
の第四実施例では、照明光束410が第1プリズム41
4に入射した時に生じる色収差を、第1プリズム414
の後に配置した第2プリズム424に入射させることに
より補正する構成としている。
Therefore, an example in which the chromatic aberration is corrected by using an achromatic prism as the prism used as the beam cross-section element is shown in FIG. 4 as a fourth embodiment. In the fourth embodiment, the illumination light beam 410 is transmitted by the first prism 41.
The chromatic aberration that occurs when the light enters the first prism 414
It is configured to be corrected by making the light incident on the second prism 424 disposed after the.

【0150】この実施例においては、第1プリズム41
4の拡大率をm1 、屈曲率をn1 、屈曲率分散をδn
1 、第2プリズム424の拡大率をm2 、屈曲率をn
2 、屈曲率分散をδn2 としたとき、これらが以下に示
す(1)式を満たす場合、色消し要件を満足する(第一
プリズムにより分散されて発生した色収差を抑える)こ
とができる。 (δn1 /δn22 = m1 2 {(n1 2 −1)(m2 2 −1)}/{(n2 2 −1)(m1 2 −1)} ・・・・(1)式
In this embodiment, the first prism 41
4, the enlargement ratio is m 1 , the bending ratio is n 1 , and the bending ratio dispersion is δn.
1 , the expansion ratio of the second prism 424 is m 2 , and the bending ratio is n
2. When the inflection ratio dispersion is δn 2 , if these satisfy the formula (1) shown below, it is possible to satisfy the achromatization requirement (to suppress the chromatic aberration generated due to dispersion by the first prism). (Δn 1 / δn 2 ) 2 = m 1 2 {(n 1 2 -1) (m 2 2 -1)} / {(n 2 2 -1) (m 1 2 -1)} ... ( 1) formula

【0151】即ち、図4において、光源(図示せず)か
ら発せられた照明光束410は、略平行化されて第1プ
リズム414に入射する。第1プリズム414では、入
射した光束の断面形状をライトバルブ(図示せず)の長
手方向に変形させるが、その時、照明光束が持つ波長ご
とに分散されて色収差が生じた状態で射出され、第2プ
リズム424に入射する。
That is, in FIG. 4, the illumination light beam 410 emitted from the light source (not shown) is made substantially parallel and enters the first prism 414. In the first prism 414, the cross-sectional shape of the incident light flux is deformed in the longitudinal direction of the light valve (not shown). At that time, the illumination light flux is dispersed for each wavelength possessed by the illumination light flux and is emitted with chromatic aberration occurring, The light enters the two prisms 424.

【0152】第1プリズム414と第2プリズム424
は、前述した(1)式の条件を満たすものとしているた
め、第2プリズム424に入射した照明光束410は、
第1プリズム414により発生した色収差を補正して照
明光束を射出させている。
First prism 414 and second prism 424
Is assumed to satisfy the condition of the equation (1) described above, the illumination light beam 410 incident on the second prism 424 is
The chromatic aberration generated by the first prism 414 is corrected and the illumination light flux is emitted.

【0153】また、全く同じ拡大率と、屈曲率と、屈曲
分散とを持つ二つのプリズムを用いれば、色収差は、完
全なφにはならないものの、非常に小さく抑えることが
できるため、より簡単に本実施例の色消しプリズムを構
成させることができる。そして、同じプリズムを二つ逆
向きに配置しているので、図4に示す様に、照明光束の
断面径を拡大変形した後、入射方向と平行に照明光束を
射出するものとなっている。
If two prisms having exactly the same magnifying power, bending ratio, and bending dispersion are used, the chromatic aberration can be suppressed to a very small value, though it is not completely φ. The achromatic prism of this embodiment can be constructed. Since the same prisms are arranged in two opposite directions, as shown in FIG. 4, the illumination light flux is emitted parallel to the incident direction after the cross-sectional diameter of the illumination light flux is enlarged and deformed.

【0154】このように、二つのプリズムを用い、それ
ぞれのプリズムの拡大率と、屈曲率と、屈曲分散とを前
述した(1)式を満たすように設定すれば、簡単に色収
差を補正することができると同時に、画像情報表示面上
を照射しない領域の面積を最小にして、光源から発せら
れた光束の光量損失を最小のものとすることが可能であ
る。
As described above, by using two prisms and setting the magnifying power, the bending ratio, and the bending dispersion of each prism so as to satisfy the above equation (1), chromatic aberration can be easily corrected. At the same time, it is possible to minimize the area of the region that does not illuminate the image information display surface to minimize the light amount loss of the light flux emitted from the light source.

【0155】図5は、照明光束が光束断面素子を透過し
た照明光束に色収差が発生しないように、屈曲率分散の
異なる三つのプリズムを貼り合わせて光束断面変形素子
を構成した場合の一例である。図5において、光源手段
(図示せず)から発せられて略平行化された照明光束5
10が、紙面に向かって左側から光束断面素子である複
合プリズム514に入射している。
FIG. 5 shows an example in which a light flux cross-section deforming element is constructed by bonding three prisms having different bending ratio dispersions so that the illumination light flux transmitted through the light flux cross-section element does not cause chromatic aberration. . In FIG. 5, an illumination light flux 5 emitted from a light source means (not shown) and substantially collimated
10 is incident on the compound prism 514, which is a light flux cross-section element, from the left side toward the paper surface.

【0156】この複合プリズム514は、屈曲率分散の
異なる三つのプリズムエレメントをバルサムなどで貼着
させてなるものであり、照明光束510が、複合プリズ
ム514を通過する際に、それぞれのプリズムエレメン
トにおいて生じさせられる色収差が互いに打ち消しあっ
て、色収差のない光束が複合プリズム514に射出され
る構成としている。
This composite prism 514 is formed by adhering three prism elements having different dispersions of the bending ratio with a balsam or the like, and when the illumination light beam 510 passes through the composite prism 514, each prism element The chromatic aberrations produced are canceled by each other, and light beams having no chromatic aberration are emitted to the compound prism 514.

【0157】図5は、屈曲率分散の異なる三つのプリズ
ムを貼り合わせた場合の一例であるが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば、全く同じ拡大率と、
屈曲率と、屈曲分散とを持つ二つのプリズムを貼り合わ
せたものであってもよい。
FIG. 5 shows an example in which three prisms having different bending ratio dispersions are bonded together, but the present invention is not limited to this. For example, the same magnifying power and
It may be a combination of two prisms having a bending rate and a bending dispersion.

【0158】このように、それぞれ色消し条件を満足さ
せるプリズムを複数貼着させて一つの素子を構成させる
ことにより、低コストで簡単に色収差を補正することが
できると同時に、画像情報表示面上を照射しない領域の
面積を最小にして、光源から発せられた光束の光量損失
を最小のものとすることが可能である。
Thus, by adhering a plurality of prisms each satisfying an achromatic condition to form one element, chromatic aberration can be easily corrected at low cost, and at the same time, on the image information display surface. It is possible to minimize the area of the region not irradiated with and to minimize the light amount loss of the luminous flux emitted from the light source.

【0159】また、照明光束をそれぞれ色消し条件が合
致する複数のプリズムに通過させる構成であれば、貼着
せずに順番に配置したものであっても十分に本発明を満
たすものであり、特にこの実施例の方式に限定されるも
のではない。
Further, as long as the illumination light flux is passed through a plurality of prisms which meet the achromatic conditions, even if the illumination light fluxes are arranged in order without being adhered, the present invention is sufficiently satisfied. It is not limited to the method of this embodiment.

【0160】更に、図11に、光束断面変形素子として
シリンドリカルレンズを用いた場合の本発明の第六実施
例に係る投射装置の概略構成を示す。この実施例では、
照明光学系が、光源601と回転放物面からなる放物面
鏡602から構成され、照明光学系の光路上に光束断面
変形素子であるシリンドリカル凹レンズ604a、シリ
ンドリカル凸レンズ604bが設けられている。この二
つのシリンドリカルレンズ604a、604bの焦点距
離やレンズ配置間隔は必要に応じて任意に決定されてい
る。
Further, FIG. 11 shows a schematic configuration of a projection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention when a cylindrical lens is used as the light beam cross-section deforming element. In this example,
The illumination optical system includes a light source 601 and a parabolic mirror 602 having a paraboloid of revolution, and a cylindrical concave lens 604a and a cylindrical convex lens 604b, which are light flux cross-section deforming elements, are provided on the optical path of the illumination optical system. The focal lengths and lens arrangement intervals of these two cylindrical lenses 604a and 604b are arbitrarily determined as needed.

【0161】この光源601の発光部は、放物面鏡60
2の焦点位置に配設されており、光源601から発せら
れた光のうち、放物面鏡602に向かって進行する光の
すべてが放物面鏡602に反射され、一方向に向かって
平行に進行する。第六実施例では、光源からの直接光並
びにこの反射光を照明光束として利用している。この第
六実施例では、光源601として、キセノンランプを用
いているが、メタルハライド等の白色光源であれば、本
実施例に応用できる。
The light emitting portion of this light source 601 is a parabolic mirror 60.
Of the light emitted from the light source 601, all of the light traveling toward the parabolic mirror 602 is reflected at the parabolic mirror 602 and is parallel to one direction. Proceed to. In the sixth embodiment, the direct light from the light source and the reflected light are used as the illumination luminous flux. In this sixth embodiment, a xenon lamp is used as the light source 601, but any white light source such as metal halide can be applied to this embodiment.

【0162】また、光源601の発光部は、前述した実
施例と同様に有限の大きさをもつため、放物面鏡602
の焦点位置より微小にずれた位置に配置されている。従
って、光源601より発せられて放物面鏡602に入射
する照明光束は、放物面鏡602により反射された時
に、やや集束光となる様に反射される。このため、ライ
トバルブ上での照明光束の光束断面内各部での光強度が
ガウス分布に近い分布を有するものとなる。
Further, since the light emitting portion of the light source 601 has a finite size as in the above-mentioned embodiment, the parabolic mirror 602 is provided.
It is arranged at a position slightly deviated from the focal position of. Therefore, the illumination light flux emitted from the light source 601 and incident on the parabolic mirror 602 is reflected so as to be a little converging light when reflected by the parabolic mirror 602. Therefore, the light intensity of the illumination light flux on the light valve at each portion in the light flux cross section has a distribution close to a Gaussian distribution.

【0163】そして、この照明光束は、放物面鏡602
により略平行化された光束となって進行し、光束断面変
形素子を構成するシリンドリカル凹レンズ604aに入
射する。このシリンドリカル凹レンズ604aは、光源
方向から入射した光束の断面形状(照射領域)を、ライ
トバルブ605の画像情報表示面が内接するように、図
11における紙面方向(紙面と平行な方向、画像情報表
示面の長手方向又は横方向)に一方向にのみ拡大してい
る。
Then, this illumination luminous flux is transmitted through the parabolic mirror 602.
Then, the light flux becomes a substantially parallel light flux, travels, and enters the cylindrical concave lens 604a forming the light flux cross-section deforming element. This cylindrical concave lens 604a is arranged so that the image information display surface of the light valve 605 inscribes the cross-sectional shape (irradiation region) of the light beam incident from the light source direction in the paper surface direction (direction parallel to the paper surface, image information display) in FIG. It extends only in one direction in the longitudinal or lateral direction of the plane).

【0164】シリンドリカル凹レンズ604aより射出
された光束は、任意の一方向に光束の断面形状が拡大す
るように発散しながらシリンドリカル凸レンズ604b
に入射する。このシリンドリカル凸レンズ604bは、
拡大方向に発散する光束を平行化するため、シリンドリ
カル凸レンズ604bに入射した発散光束は、平行化さ
れてライトバルブ605に向かって射出される。
The light beam emitted from the cylindrical concave lens 604a diverges so that the cross-sectional shape of the light beam expands in an arbitrary direction, and the cylindrical convex lens 604b.
Incident on. This cylindrical convex lens 604b is
In order to collimate the light flux diverging in the expansion direction, the divergent light flux incident on the cylindrical convex lens 604b is collimated and emitted toward the light valve 605.

【0165】ライトバルブ605に入射した光束は、ラ
イトバルブ605を透過する際に、画像情報に則して空
間変調されている。空間変調された光束は、結像レンズ
606に入射して、この結像レンズ606によりスクリ
ーン607上に投射されて、投影画像を形成する。な
お、第六実施例では、透過型のライトバルブを用いてい
るが、本実施例に係る照明光学系等を反射型のライトバ
ルブに組み合わせて使用する事も可能である。
The light beam incident on the light valve 605 is spatially modulated according to image information when passing through the light valve 605. The spatially modulated light flux enters the imaging lens 606 and is projected on the screen 607 by the imaging lens 606 to form a projected image. Although the transmission type light valve is used in the sixth embodiment, it is also possible to use the illumination optical system according to this embodiment in combination with the reflection type light valve.

【0166】このように、シリンドリカル凹レンズとシ
リンドリカル凸レンズとを組み合わせることによっても
照明光束による照射領域を変形することができるため、
画像情報表示面上を照射しない領域の面積を最小にし
て、光源から発せられた光束の光量損失を最小のものと
している。
As described above, by combining the cylindrical concave lens and the cylindrical convex lens, the irradiation area by the illumination light beam can be deformed.
The area of the non-irradiated area on the image information display surface is minimized to minimize the light amount loss of the light flux emitted from the light source.

【0167】さらに、光束断面内での光量分布状態をも
変形しているので、画像情報表示面上での照射位置によ
らず、ほぼ均等化された強度の照明光束が照射されるも
のとなる。そして、このような簡単な構成で、スクリー
ン上に投影した画像の光量が増加すると共に、画像上に
おける強度差(又は強度ムラ)が少ない良好な画像が得
られる。
Further, since the light quantity distribution state in the cross section of the light flux is also modified, the illumination light flux of substantially equalized intensity is emitted regardless of the irradiation position on the image information display surface. . Then, with such a simple configuration, it is possible to obtain a good image in which the light amount of the image projected on the screen is increased and the intensity difference (or intensity unevenness) on the image is small.

【0168】また、本発明の第六実施例では、シリンド
リカル凹レンズとシリンドリカル凸レンズとを光路上に
配置する構成としているがこれに限定せず、可能であれ
ばこの二つのシリンドリカルレンズを貼り合わせて一つ
の光束断面変形素子として用いてもよい。
Further, in the sixth embodiment of the present invention, the cylindrical concave lens and the cylindrical convex lens are arranged on the optical path, but the present invention is not limited to this, and if possible, these two cylindrical lenses may be bonded together. It may be used as one light flux cross-section deforming element.

【0169】[0169]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ラ
イトバルブの画像情報表示面の形状に合わせて光束断面
を縦方向又は横方向等の任意の一方向に簡単に変形する
ことが可能である。これにより、画像情報表示面を照射
しない照明光束の領域の面積を小さく抑えることが出来
るので、光源から発せられた照明光束の光量損失を少な
くすることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to easily change the cross section of a light beam in any direction such as the vertical direction or the horizontal direction according to the shape of the image information display surface of the light valve. Is. As a result, the area of the region of the illumination light flux that does not illuminate the image information display surface can be suppressed to be small, and thus the light amount loss of the illumination light flux emitted from the light source can be reduced.

【0170】このため、光源から発せられた光を高い効
率で利用できる投射装置を得ることができる。また、従
来例に比較して、損失光量が減少した分だけ照射光量が
増加するので、ライトバルブへの照明光の強度が増加
し、投射される画像の明るさも増加する。さらに、ライ
トバルブへの照射強度の増加により、投射される画像の
輝度も高くなる。これらにより、画像の投射特性が向上
した投射装置が構築できる事となる
Therefore, it is possible to obtain a projection device which can use the light emitted from the light source with high efficiency. Further, as compared with the conventional example, since the irradiation light amount increases by the amount of the loss light amount decreased, the intensity of the illumination light to the light valve increases and the brightness of the projected image also increases. Further, the brightness of the projected image is increased due to the increase of the irradiation intensity to the light valve. By these, it becomes possible to construct a projection device with improved image projection characteristics.

【0171】更に、いわゆるガウス分布に近い分布(又
はガウス分布)を有する照明手段を用いても、ライトバ
ルブの画像情報表示面内の光軸中心より離れるにしたが
って発生する減光量(照射強度差)を、従来に比較して
格段に小さく抑えることができる。これにより、ライト
バルブの全面に均一な強度で照明光束を照射することが
出来る。
Further, even if an illuminating means having a distribution close to a so-called Gaussian distribution (or a Gaussian distribution) is used, the amount of light reduction (irradiation intensity difference) that occurs as the distance from the center of the optical axis in the image information display surface of the light valve increases. Can be significantly reduced as compared with the conventional one. With this, it is possible to irradiate the entire surface of the light valve with the illumination light flux with uniform intensity.

【0172】また、この様な均一な強度の照明光束によ
りが像情報表示面が照射されるので、ここから投影され
る投影像の強度ムラが生じにくく、特に画像周縁部と中
央部との明度差が少なくなるので、良好な画像が得られ
る事となる。また、この様な均一な強度の照明光束が得
られる事から、投影画像における輝度ムラも生じにくい
ものとなっている。
Further, since the image information display surface is illuminated by the illumination light flux having such uniform intensity, unevenness in the intensity of the projected image projected from here is unlikely to occur, and in particular, the brightness of the peripheral portion and the central portion of the image is reduced. Since the difference is small, a good image can be obtained. Further, since the illumination light flux having such a uniform intensity can be obtained, uneven brightness in the projected image is less likely to occur.

【0173】請求項2に記載した発明では、従来装置と
同様な照明光学系を応用しているため、光学系の設計や
調整が容易であり製造コストが抑えられる利点がある。
また、従来装置を簡単に改造して本発明に係る投射装置
を構築できる利点もある。
In the invention described in claim 2, since the same illumination optical system as in the conventional apparatus is applied, there is an advantage that the design and adjustment of the optical system are easy and the manufacturing cost is suppressed.
There is also an advantage that the projection apparatus according to the present invention can be constructed by simply modifying the conventional apparatus.

【0174】一方、この様な照明光学系と組み合わせる
事により、構造が簡単で組み立て精度がラフであって
も、光束断面変形素子により、照明光束の光束断面内に
生ずる強度分布を補正して、照射領域の全面にわたり強
度の均一性を保つ照明光学系を備えた投射装置を得るこ
とができる。
On the other hand, by combining with such an illumination optical system, even if the structure is simple and the assembly accuracy is rough, the luminous flux cross-section deforming element corrects the intensity distribution generated in the luminous flux cross section, It is possible to obtain a projection device including an illumination optical system that maintains the intensity uniformity over the entire irradiation area.

【0175】請求項3に記載した発明では、ライトバル
ブの長手方向に光束断面を拡大変形しているので、損失
光量を一層減少させることが出来ると共に、長手方向の
終端部等における減光(中央部との強度差)を抑えて、
均一に画像情報表示面を照射し得る照明光学系を備えた
投射装置を得ることができる。
According to the invention described in claim 3, since the light flux cross section is enlarged and deformed in the longitudinal direction of the light valve, the amount of light loss can be further reduced, and at the same time, the dimming at the end portion in the longitudinal direction (center The strength difference from the part),
It is possible to obtain a projection device including an illumination optical system that can uniformly illuminate the image information display surface.

【0176】請求項4に記載した発明では、光束断面変
形素子による変形条件を定めてるので、この条件に従う
照明系を構築する事で、ライトバルブを照明する際の損
失光量を最小に抑えることが出来るものとなる。
In the invention described in claim 4, since the deformation condition by the light beam cross-section deforming element is set, the amount of light loss at the time of illuminating the light valve can be minimized by constructing the illumination system according to this condition. It will be possible.

【0177】請求項5に記載した発明では、光束断面変
形素子としてプリズム状光学素子を用いているので、低
コストで簡便な構成で本発明に係る投射装置を構築でき
る利点がある。
In the invention described in claim 5, since the prismatic optical element is used as the light beam cross-section deforming element, there is an advantage that the projection apparatus according to the present invention can be constructed with a low cost and a simple structure.

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

【図1】本発明の第一実施例に係る投射装置の概略構成
を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a projection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第二実施例に係る投射装置の概略構成
を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a projection device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第三実施例に係る投射装置の概略構成
を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a projection device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の投射装置に用いる光束断面変形素子の
色消し条件を満足させる構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram that satisfies an achromatic condition of a light beam cross-section deforming element used in the projection apparatus of the present invention.

【図5】本発明の投射装置に用いる光束断面変形素子の
色消し条件を満足させる貼り合わせ例の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a bonding example that satisfies the achromatic condition of the light flux cross-section deforming element used in the projection device of the present invention.

【図6】ガウス分布を有する照明光束を画像情報表示面
の長手方向に変形して矩形状の画像情報表示面に照射し
た場合の光強度を示す線図である。
FIG. 6 is a diagram showing the light intensity when an illumination light flux having a Gaussian distribution is deformed in the longitudinal direction of the image information display surface and is applied to the rectangular image information display surface.

【図7】本発明の光束断面変形素子により光束断面形状
を長手方向に変形された照明光束を矩形状の画像情報表
示面が内接するように照明した場合の模式図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of a case where an illumination light beam whose light beam cross-sectional shape is deformed in the longitudinal direction by a light beam cross-section deforming element of the present invention is illuminated so that a rectangular image information display surface is inscribed.

【図8】本発明における光束断面変形素子の条件を決定
する要素の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of elements that determine conditions of the light beam cross-section deforming element in the present invention.

【図9】円形状の光束断面を持つ照明光束を矩形状の画
像情報表示面に照明した場合の模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram when an illumination light flux having a circular light flux cross-section is illuminated on a rectangular image information display surface.

【図10】ガウス分布を有する照明光束を矩形状の画像
情報表示面に照射した場合の光強度を示す線図である。
FIG. 10 is a diagram showing a light intensity when an illumination light flux having a Gaussian distribution is applied to a rectangular image information display surface.

【図11】本発明の第六実施例に係る投射装置の概略構
成を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a projection device according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、201、301、601 光源 102 楕円面反射鏡 202、602 放物面鏡 302 球面鏡 103、203、303 コンデンサレンズ 104、204、304 プリズム 604a シリンドリカル凹
レンズ 604b シリンドリカル凸
レンズ 105、205、305、605 ライトバルブ 106、206、306、606 結像レンズ 107、207、307、607 スクリーン 410、510 照明光束 414 第1プリズム 424 第2プリズム 514 複合プリズム 75、95 画像情報表示面 78、98 照明光束の照射領
域 x、y 画像情報表示面を
照射しない領域 t1、t2 画像情報表示面と
鏡軸との交点 81 プリズム状素子 81α プリズム状素子の
入射面 81β プリズム状素子の
射出面 A プリズム状素子に
入射する光束 α プリズム状素子に
入射する光束の直径 B プリズム状素子に
より射出された光束 β プリズム状素子により射出された光
束の長手方向の直径 φ プリズム状素子の
頂角 θ プリズム状素子の入射面に対す
る入射光束の入射角
101, 201, 301, 601 Light source 102 Elliptical reflecting mirror 202, 602 Parabolic mirror 302 Spherical mirror 103, 203, 303 Condenser lens 104, 204, 304 Prism 604a Cylindrical concave lens 604b Cylindrical convex lens 105, 205, 305, 605 Light valve 106, 206, 306, 606 Imaging lens 107, 207, 307, 607 Screen 410, 510 Illumination luminous flux 414 First prism 424 Second prism 514 Composite prism 75, 95 Image information display surface 78, 98 Illumination luminous flux irradiation area x , Y Areas where the image information display surface is not illuminated t1, t2 Intersection points of the image information display surface and the mirror axis 81 Prism element 81α Incident surface of prism element 81β Exit surface of prism element A Incident on prism element Light flux α Diameter of light flux incident on prismatic element B Light flux emitted by prismatic element β Diameter in the longitudinal direction of light flux emitted by prismatic element φ Vertical angle of prismatic element θ Incident on incident surface of prismatic element Incident angle of light flux

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二次元画像表示のために照射された光束
を空間変調させるライトバルブ手段と、 光源手段からの照明光束を前記ライトバルブ手段の画像
情報表示面に照射する照明光学系と、 前記ライトバルブ手段の前記画像情報表示面で空間変調
された照明光束を被投影面上に結像させる結像手段と、
を備え、 前記照明光束の光束断面を予め定めた一方向に変形する
光束断面変形素子が、前記照明光学系の光路中に設けら
れていることを特徴とする投射装置。
1. A light valve means for spatially modulating a light beam emitted for displaying a two-dimensional image, an illumination optical system for irradiating an image information display surface of the light valve means with an illumination light beam from a light source means, Image forming means for forming an image of the illumination light flux spatially modulated on the image information display surface of the light valve means on the projection surface;
A projection apparatus, comprising: a light flux cross-section deforming element that transforms a light flux cross section of the illumination light flux in a predetermined direction in an optical path of the illumination optical system.
【請求項2】 前記照明光学系が、発光部が有限な大き
さを持った光源と、ここからの光束を反射させて前記ラ
イトバルブ手段方向に導く凹面鏡との組み合わせからな
る光源手段を備えていることを特徴とする請求項1に記
載の投射装置。
2. The illumination optical system comprises a light source means comprising a combination of a light source whose light emitting portion has a finite size and a concave mirror which reflects a light beam from the light source and guides it toward the light valve means. The projection device according to claim 1, wherein the projection device is provided.
【請求項3】 前記光束断面変形素子が、前記ライトバ
ルブ手段における画像情報表示面の長手方向に光束断面
を拡大するものであることを特徴とする請求項1又は2
に記載の投射装置。
3. The light flux cross-section deforming element enlarges the light flux cross section in the longitudinal direction of the image information display surface of the light valve means.
The projection device according to.
【請求項4】 前記光束断面変形素子が、前記光束断面
変形素子へ入射する照明光束の光束断面が円形である場
合に、この照明光束の光束断面直径をR、前記光束断面
変形素子による拡大倍率をm、前記画像情報表示面の短
手方向の長さをa、同じく長手方向の長さをbとした
時、以下の条件を満足するものであることを特徴とする
請求項3に記載の投射装置。 R = √2・a m = b/a
4. The luminous flux cross-section deforming element, when the luminous flux cross-section of the illumination luminous flux incident on the luminous flux cross-section deforming element is circular, the luminous flux cross-sectional diameter of the illuminating luminous flux is R, and the enlargement magnification by the luminous flux cross-section deforming element. The following conditions are satisfied, where m is m, the length of the image information display surface in the lateral direction is a, and the length in the longitudinal direction is b. Projection device. R = √2 · am = b / a
【請求項5】 前記光束断面変形素子が、プリズム状光
学素子からなることを特徴とする請求項1、2、3又は
4に記載の投射装置。
5. The projection apparatus according to claim 1, wherein the light beam cross-section deforming element is a prismatic optical element.
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