JPH10321005A - Lighting system and projecting apparatus using it - Google Patents

Lighting system and projecting apparatus using it

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JPH10321005A
JPH10321005A JP9143456A JP14345697A JPH10321005A JP H10321005 A JPH10321005 A JP H10321005A JP 9143456 A JP9143456 A JP 9143456A JP 14345697 A JP14345697 A JP 14345697A JP H10321005 A JPH10321005 A JP H10321005A
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JP
Japan
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light
lens
light beam
reflector
projection
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Application number
JP9143456A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Kurematsu
榑松  克巳
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH10321005A publication Critical patent/JPH10321005A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify an entire device and uniformly illuminate the illuminating surface by guiding a light flux which is emitted from a light source having a light-emitting surface of a finite dimension in the light axis direction and reflected and collected with a reflector is guided onto an irradiating surface with a positive lens part through a negative lens part arranged before a light collecting position. SOLUTION: Light, emitted from a light source 5 in the vicinity of one focal point of an elliptical reflector 61 and advancing to the vicinity of the other focal point enters in a concave lens 4, and exits after a light collecting degree is decreased. Light fluxes, which are reflected at optional points 61a, 61b of the elliptical reflector 61 and scattered with the concave lens 4, are piled up on a light bulb 2 through a field lens 3 in the specified position, and illuminate the whole surface. By this one integrator, illumination with respect to the light bulb 2 and a projecting image through a projecting lens 11 are made uniform without uneven brightness. A light source image in a pupil 11a of the projecting lens 11, which is almost conjugate with an incident surface 4a of the concave lens 4 turns into one small doughnut shape, and the use of the projecting lens 11 having a small aperture may be used.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は照明装置及びそれを
用いた投影装置に関し、特に液晶を利用した表示素子
(液晶パネル)に表示する画像を投影レンズ(投影光学
系)でスクリーン上に拡大投影する液晶プロジェクター
に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illuminating device and a projecting device using the same, and more particularly, to an enlarged projection of an image displayed on a display element (liquid crystal panel) using a liquid crystal on a screen by a projection lens (projection optical system). The present invention is suitable for a liquid crystal projector.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より液晶パネルを用いて画像を表示
し、液晶パネルを光源からの光束により照明し、液晶パ
ネルからの透過光又は反射光に基づく画像を投影レンズ
によりスクリーン上に拡大投影する液晶プロジェクター
が種々と提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image is displayed using a liquid crystal panel, the liquid crystal panel is illuminated by a light beam from a light source, and an image based on transmitted light or reflected light from the liquid crystal panel is enlarged and projected on a screen by a projection lens. Various liquid crystal projectors have been proposed.

【0003】図5は特開平7−181392号公報で提
案されている液晶プロジェクターの光学系の要部概略図
である。同図において、光源101からの光束を反射鏡
102で反射集光してインテグレータ作用をする第1レ
ンズ板301,第2レンズ板302に入射させている。
FIG. 5 is a schematic view of a main part of an optical system of a liquid crystal projector proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-181392. In the figure, a light beam from a light source 101 is reflected and condensed by a reflecting mirror 102 and is incident on a first lens plate 301 and a second lens plate 302 which function as an integrator.

【0004】第1,第2レンズ板301,302は複数
の微小レンズを2次元的に配列した蝿の眼レンズより成
り、複数の2次光源像を形成している。107は色分解
系である。108は平行化レンズであり、色分解系10
7からの各光束を集光し、被照射面に設けた液晶パネル
109上を照明している。
The first and second lens plates 301 and 302 are composed of a fly's eye lens in which a plurality of minute lenses are two-dimensionally arranged, and form a plurality of secondary light source images. 107 is a color separation system. Reference numeral 108 denotes a parallelizing lens, which is a color separation system 10.
Each of the light beams from 7 is condensed and illuminates the liquid crystal panel 109 provided on the surface to be irradiated.

【0005】110は平行化レンズであり、液晶パネル
109からの光束を、例えば投影レンズ(不図示)に導
光している。これによって液晶パネル109からの光変
調された光束に基づく画像を所定面(スクリーン)上に
投影している。同図の照明系は第2レンズ板302の出
射面を投影レンズ10の瞳とが共役関係と成るケーラー
照明系を採用している。
A collimating lens 110 guides a light beam from the liquid crystal panel 109 to, for example, a projection lens (not shown). As a result, an image based on the light beam modulated from the liquid crystal panel 109 is projected on a predetermined surface (screen). The illumination system shown in the figure employs a Koehler illumination system in which the exit surface of the second lens plate 302 and the pupil of the projection lens 10 have a conjugate relationship.

【0006】このような第1,第2レンズ板301,3
02は被照射面の液晶パネルの明るさムラ(輝度ムラ)
及び色ムラを改善する効果が有り、最近のこの種のプロ
ジェクターにおいては広く使われている。
[0006] Such first and second lens plates 301, 3
02 is uneven brightness (uneven brightness) of the liquid crystal panel on the irradiated surface
In addition, they have the effect of improving color unevenness, and are widely used in recent projectors of this type.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図5に示す液晶プロジ
ェクターでは、反射鏡102からの光束を第1レンズ板
301で集光し、集光した光路中に第2レンズ板302
を配置している。これによって被照射面を均一照明する
と共に第2レンズ板302のサイズ、色分解系107の
サイズ、そして投影レンズのサイズを小さくしている。
In the liquid crystal projector shown in FIG. 5, a light beam from a reflecting mirror 102 is condensed by a first lens plate 301, and a second lens plate 302 is condensed in the condensed optical path.
Has been arranged. Thus, the surface to be irradiated is uniformly illuminated, and the size of the second lens plate 302, the size of the color separation system 107, and the size of the projection lens are reduced.

【0008】しかしながら、被照射面を均一照明する為
に2つのインテグレータを用いていた為に装置全体が複
雑化する傾向があった。
However, the use of two integrators to uniformly illuminate the surface to be illuminated tends to complicate the entire apparatus.

【0009】本発明は、装置全体の簡素化を図りつつ、
被照射面を均一に照明することができる照明装置及びそ
れを用いた投影装置の提供を目的とする。
According to the present invention, while simplifying the entire apparatus,
It is an object of the present invention to provide an illumination device capable of uniformly illuminating a surface to be irradiated and a projection device using the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、 (1-1) 光軸方向に有限な大きさの発光面を有する光源手
段からの光束を反射集光するリフレクター、該リフレク
ターからの光束が集光する位置より手前に配置した負レ
ンズ部、そして該負レンズ部からの光束を被照射面上に
導光する正レンズ部とを有していることを特徴としてい
る。
According to the present invention, there is provided a lighting device comprising: (1-1) a reflector for reflecting and condensing a light beam from a light source having a light emitting surface having a finite size in an optical axis direction; It is characterized by having a negative lens portion disposed before the position where the light beam is condensed, and a positive lens portion for guiding the light beam from the negative lens portion onto the irradiated surface.

【0011】(1-2) 光軸方向に有限な大きさの発光面を
有する光源手段からの光束のうち、該発光面の中心部か
ら射出した光束の中心線が光軸方向と略平行となるよう
に反射させるリフレクター、該リフレクターからの光束
を集光する集光レンズ、該集光レンズからの光束が集光
する位置より手前に配置した負レンズ部、そして該負レ
ンズ部からの光束を被照射面上に導光する正レンズ部と
を有していることを特徴としている。
(1-2) Of the light beams from the light source means having a light emitting surface having a finite size in the optical axis direction, the center line of the light beam emitted from the center of the light emitting surface is substantially parallel to the optical axis direction. A reflector that reflects light, a condensing lens that condenses the light beam from the reflector, a negative lens portion that is disposed in front of a position where the light beam from the condensing lens converges, and a light beam from the negative lens portion. And a positive lens unit for guiding light on the surface to be irradiated.

【0012】特に、構成(1-1) 又は(1-2) において、 (1-2-1) 前記リフレクターの反射面の任意の一点から反
射し発散状態となる光束が前記負レンズ部とフィールド
レンズ部を介して前記被照射面上で重ね合わされている
こと。
In particular, in the constitution (1-1) or (1-2), (1-2-1) the light flux which is reflected from an arbitrary point on the reflecting surface of the reflector and is in a divergent state is transmitted to the negative lens portion by a field. It is superimposed on the surface to be illuminated via a lens unit.

【0013】(1-2-2) 前記発光面の中心部は前記被照射
面上及び又はその近傍に集光していること。等を特徴と
している。
(1-2-2) The central portion of the light emitting surface is focused on and / or in the vicinity of the irradiated surface. And so on.

【0014】本発明の投影装置は、 (2-1) 構成(1-1) 又は構成(1-2) の照明装置を用いて前
記被照射面上に設けた画像表示素子に基づく画像を投影
光学系で所定面上に投影していることを特徴としてい
る。
[0014] The projection device of the present invention is characterized in that (2-1) the illumination device having the configuration (1-1) or the configuration (1-2) projects an image based on an image display element provided on the illuminated surface. It is characterized in that it is projected on a predetermined surface by an optical system.

【0015】特に、 (2-1-1) 前記負レンズ部と前記投影光学系の瞳位置とは
略共役関係となっていること。
In particular, (2-1-1) the negative lens portion and the pupil position of the projection optical system have a substantially conjugate relationship.

【0016】(2-1-2) 前記被照射面には液晶を利用した
画像表示素子が設けられており、該画像変調素子で変調
された光束を前記投影光学系で所定面に導光しているこ
と。等を特徴としている。
(2-1-2) An image display device using liquid crystal is provided on the surface to be irradiated, and a light beam modulated by the image modulation device is guided to a predetermined surface by the projection optical system. That And so on.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態1の要部
断面図である。同図において5はランプ(光源)であ
り、その発光面5aは光軸LX方向に有限の大きさで拡
がっており、楕円鏡(楕円リフレクター)61の一方の
焦点又はその近傍に配置している。4は凹レンズ(負レ
ンズ)であり、楕円鏡61の他方の焦点又はその近傍に
配置しており、リフレクター61からの光束の集光度を
やや弱めている。3はフィールドレンズであり、凹レン
ズ4からの光束を画像表示素子としての液晶ライトバル
ブ素子(ライトバルブ)に導光させている。
FIG. 1 is a sectional view of a main part of a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 5 denotes a lamp (light source), the light emitting surface 5a of which extends in a finite size in the optical axis LX direction, and is disposed at one focal point of an elliptical mirror (elliptical reflector) 61 or in the vicinity thereof. . Reference numeral 4 denotes a concave lens (negative lens), which is disposed at or near the other focal point of the elliptical mirror 61, and slightly reduces the degree of condensing the light beam from the reflector 61. Reference numeral 3 denotes a field lens which guides a light beam from the concave lens 4 to a liquid crystal light valve element (light valve) as an image display element.

【0018】11は投影レンズであり、ライトバルブ2
で光変調を受けた光束を所定面上、例えばスクリーン
(不図示)等に投影している。尚、凹レンズ4の位置と
投影レンズ11の瞳位置11aとはフィールドレンズ3
を介して略共役関係となっている。
Reference numeral 11 denotes a projection lens, and the light valve 2
Is projected on a predetermined surface, for example, on a screen (not shown). The position of the concave lens 4 and the pupil position 11a of the projection lens 11 are
And a substantially conjugate relationship via.

【0019】本実施形態において楕円リフレクター61
の一方の焦点又はその近傍に配置したランプ5から出射
した光束は楕円リフレクター61の他方の焦点又はその
近傍に集光するように進む。このとき集光光束は楕円鏡
61の他方の焦点手前に配置した凹レンズ4に入射す
る。この凹レンズ4に入射光束は、その発散作用により
集光光束の集光度を小さくして凹レンズ4から出射す
る。
In this embodiment, the elliptical reflector 61 is used.
The light beam emitted from the lamp 5 disposed at or near one of the focal points travels so as to be collected at the other focal point of the elliptical reflector 61 or at the vicinity thereof. At this time, the condensed light beam enters the concave lens 4 disposed in front of the other focal point of the elliptical mirror 61. The luminous flux incident on the concave lens 4 is emitted from the concave lens 4 by reducing the degree of convergence of the condensed luminous flux by its diverging action.

【0020】この際、該凹レンズ4が短焦点である程、
楕円鏡4の他方の焦点により近い位置に凹レンズ4を配
置することにより、凹レンズ4からの光束の径を小さく
することが可能となる。
At this time, as the concave lens 4 has a shorter focal length,
By arranging the concave lens 4 closer to the other focal point of the elliptical mirror 4, the diameter of the light beam from the concave lens 4 can be reduced.

【0021】実際には、楕円リフレクター61の任意の
点から反射されてくる各光束はランプ5の発光面5aが
有限サイズを有していることに起因する広がり角を有し
ている。このため、該凹レンズ4を通った光束のうち、
発光面5aの中心点5a1からの光線Laはやや発散さ
れて被照射面2近傍で交差し、その他の光束はその進行
に従い広がって行く。
Actually, each light beam reflected from an arbitrary point of the elliptical reflector 61 has a divergence angle caused by the luminous surface 5a of the lamp 5 having a finite size. For this reason, of the light flux passing through the concave lens 4,
The light beam La from the center point 5a1 of the light emitting surface 5a is slightly diverged and intersects near the irradiated surface 2, and the other light beams spread as the light beam progresses.

【0022】そこで、該凹レンズ4の投影レンズ11側
の所定距離の位置にライトバルブ2とフィールドレンズ
3を配置して、楕円リフレクター4の任意の点(61
a,61b‥‥)で反射し、発散状態となった光束が凹
レンズ4の発散作用を受けた後、該広がり角で広がりな
がらフィールドレンズ3を通じてライトバルブ2上で重
なり合うようにして、ライトバルブ2全体を照明してい
る(凹レンズ4とライトバルブ2との距離は光束の該広
がり角とライトバルブ2のサイズから決まる)。
Therefore, the light valve 2 and the field lens 3 are arranged at a predetermined distance from the concave lens 4 on the side of the projection lens 11, and an arbitrary point (61
a, 61b}), the divergent light beams are subjected to the diverging action of the concave lens 4, and then spread on the light valve 2 through the field lens 3 while spreading at the diverging angle. The whole is illuminated (the distance between the concave lens 4 and the light valve 2 is determined by the spread angle of the light beam and the size of the light valve 2).

【0023】このように、楕円リフレクター61の任意
の各点(61a,61b‥‥)から反射し、発散状態と
なった各光束が凹レンズ4によりライトバルブ2上で重
畳されるようにしており、いわゆるインテグレーション
作用をするようにしている。これによって、ライトバル
ブ2に対する照明が輝度ムラの少ない均一な照明となる
と共に、投影レンズ1を通したライトバルブ2に基づく
投影像についても輝度ムラの少ない均一な映像が得られ
るようにしている。
As described above, the divergent light beams reflected from arbitrary points (61a, 61b #) of the elliptical reflector 61 are superimposed on the light valve 2 by the concave lens 4. The so-called integration function is performed. As a result, illumination to the light valve 2 becomes uniform with less luminance unevenness, and a uniform image with less luminance unevenness can be obtained also for a projection image based on the light valve 2 through the projection lens 1.

【0024】さらに、本実施形態においてはフィールド
レンズ3の光学作用により、凹レンズ4の入射面4aが
投影レンズ11の瞳11aと略共役になるように構成し
ており、凹レンズ4の入射面4aでの集光された光量分
布が投影レンズ11の瞳11aでの光源像となるように
している。図4はこのときの瞳11a上での光源像5b
の説明図である。
Further, in the present embodiment, the entrance surface 4a of the concave lens 4 is configured to be substantially conjugate with the pupil 11a of the projection lens 11 by the optical action of the field lens 3, and the entrance surface 4a of the concave lens 4 Is made to be a light source image at the pupil 11a of the projection lens 11. FIG. 4 shows a light source image 5b on the pupil 11a at this time.
FIG.

【0025】本実施形態での光源像5bは、図示したよ
うに比較的小さな1つのドーナツ型のものになる。但し
このドーナツ形状はランプ5の発光角度分布に起因して
いる。
The light source image 5b in the present embodiment is a relatively small donut type as shown in the figure. However, this donut shape is caused by the light emission angle distribution of the lamp 5.

【0026】このように、本実施形態においては投影レ
ンズ11の瞳位置11aでの光源像5bが小さな1つの
ドーナツ型のものになるため、より瞳つまりは開口の小
さな投影レンズ11であっても所望のプロジェクター
(投射装置)を構成することが可能となり、投影レンズ
11での簡素化を図っている。 さらに、瞳の小さな投
射レンズの使用を必須とするシュリーレン光学系(厳密
には逆シュリーレン系)と散乱モードライトバルブ素子
を用いたプロジェクターを構成する際においても、顕著
な輝度向上かつコントラスト向上を可能にしている。
As described above, in the present embodiment, the light source image 5b at the pupil position 11a of the projection lens 11 is of a small donut type. Therefore, even if the projection lens 11 has a smaller pupil, that is, a smaller aperture. It is possible to configure a desired projector (projection device), and the projection lens 11 is simplified. Furthermore, when configuring a projector that uses a schlieren optical system (strictly, an inverse schlieren system) that requires the use of a projection lens with a small pupil and a scattering mode light valve element, it can significantly improve brightness and contrast. I have to.

【0027】なお本実施形態においては、ライトバルブ
2として透過型のものを1枚用いた構成となっている
が、本実施形態は透過型のライトバルブを用いるものに
限定される訳ではなく、反射型のライトバルブを用いる
プロジェクターに対しても全く同様に適用することがで
きる。
In this embodiment, a single light valve 2 is used as the light valve 2. However, this embodiment is not limited to a light valve using a light valve of the transmission type. The present invention can be applied to a projector using a reflection type light valve.

【0028】また昨今、プロジェクター内のライトバル
ブにマイクロレンズアレイを設けて実効開口率をアップ
させる試みが広く行われているが、この場合の照明系と
しても本実施形態を用いることにより、その光源像を画
素の実開口内に容易に納めることが可能になり、更なる
光利用率の向上を図ることができる。
In recent years, attempts have been made to increase the effective aperture ratio by providing a microlens array in a light valve in a projector, but by using the present embodiment as an illumination system in this case, the light source of the illumination system can be improved. The image can be easily accommodated in the actual aperture of the pixel, and the light utilization can be further improved.

【0029】図2は本発明の実施形態2の要部断面図で
ある。図2において図1で示した要素と同一要素には同
符番を付している。
FIG. 2 is a sectional view of a main part of a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0030】本実施形態は図1の実施形態1に比べて光
源5の発光面5aの中心部からの光束のうち、中心光束
Laが楕円鏡62で反射したとき照明光軸LXと略平行
となるようにしていること、楕円鏡62の開口近傍に集
光レンズ91を設けてリフレクター62で反射した光束
を集光して凹レンズ4に入射させている点が異なってお
り、その他の構成は同じである。
The present embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that, when the central light beam La of the light beams from the central portion of the light emitting surface 5a of the light source 5 is reflected by the elliptical mirror 62, it is substantially parallel to the illumination optical axis LX. The difference is that a converging lens 91 is provided in the vicinity of the opening of the elliptical mirror 62 to condense the light beam reflected by the reflector 62 and make it incident on the concave lens 4. It is.

【0031】実際のプロジェクターではランプに寿命が
有るため、一般にはランプとリフレクターを一体化した
ランプユニットが交換出来るように設計されている。そ
して、このようなランプユニットを交換した場合にはラ
ンプユニット及びその取り付け部のメカ的な公差やばら
つきにより照明光軸がずれてしまい所望の光学作用効果
が発揮されないという懸念があった。
In an actual projector, since a lamp has a limited life, a lamp unit in which a lamp and a reflector are integrated is generally designed to be replaceable. When such a lamp unit is replaced, there is a concern that the illumination optical axis is shifted due to mechanical tolerances and variations of the lamp unit and the mounting portion thereof, and a desired optical effect cannot be exhibited.

【0032】そこで、本実施形態ではランプユニットの
発光面の中心部からの光束のうち中心光束が光軸LXと
略平行となるようにし、該ランプユニット位置が光軸に
対して直角方向に多少ずれても、集光レンズ91及び凹
レンズ4等の本体側の光学系が固定されている限り、そ
の光学作用効果に影響しないようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the central light beam among the light beams from the center of the light emitting surface of the lamp unit is made substantially parallel to the optical axis LX, and the position of the lamp unit is slightly perpendicular to the optical axis. Even if it shifts, as long as the optical system on the main body side such as the condenser lens 91 and the concave lens 4 is fixed, it does not affect the optical effect.

【0033】図3は本発明の実施形態3の要部断面図で
ある。本実施形態ではダイクロイックミラーを用いた色
分解、色合成光学系を利用して各色光で照明されたライ
トバルブに表示された画像情報を投影レンズで所定面上
に投影する場合を示している。
FIG. 3 is a sectional view of a main part of a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a case is shown in which image information displayed on a light valve illuminated with each color light is projected onto a predetermined surface by a projection lens using a color separation / color synthesis optical system using a dichroic mirror.

【0034】同図において12は投影レンズ、21、2
2、23はそれぞれR,G,Bの各原色光を変調する液
晶ライトバルブ素子(ライトバルブ)、31R,31
G,31Bは各ライトバルブの照明側に隣接して配置さ
れたフィールドレンズ、71、72は色合成を行うダイ
クロイックミラー、75、76は色分解を行うダイクロ
イックミラー、73、74は全反射ミラー、32はコリ
メーターレンズ、4は凹レンズ、91は集光レンズ、5
はランプ、62は放物リフレクターである。
In the figure, reference numeral 12 denotes a projection lens;
Reference numerals 2 and 23 denote liquid crystal light valve elements (light valves) for modulating R, G, and B primary color lights, respectively, and 31R and 31.
G and 31B are field lenses disposed adjacent to the illumination side of each light valve, 71 and 72 are dichroic mirrors for performing color synthesis, 75 and 76 are dichroic mirrors for performing color separation, 73 and 74 are total reflection mirrors, 32 is a collimator lens, 4 is a concave lens, 91 is a condenser lens, 5
Is a lamp, and 62 is a parabolic reflector.

【0035】ここで、ランプ5の発光面5aは放物リフ
レクター62の焦点又はその近傍に位置している。ま
た、フィールドレンズ31(31a,31b,31c)
とコリメーターレンズ32との作用により、凹レンズ4
の入射面と投影レンズ12の瞳とが共役になっている。
Here, the light emitting surface 5a of the lamp 5 is located at or near the focal point of the parabolic reflector 62. Further, the field lens 31 (31a, 31b, 31c)
And the collimator lens 32, the concave lens 4
And the pupil of the projection lens 12 are conjugate.

【0036】本実施形態においては、まずランプ5から
凹レンズ4までの照明系は図2の実施形態2と全く同様
である。そして凹レンズ4から出射される広がった光束
全体はコリメーターレンズ32によりほぼ平行光束化さ
れ、ダイクロイックミラー75、76によりR,G,B
の3つの原色光に色分解されミラー73および各フィー
ルドレンズ31を通してR,G,Bの各ライトバルブ2
1、22、23を各色光にて照明する。
In this embodiment, the illumination system from the lamp 5 to the concave lens 4 is exactly the same as that of the second embodiment shown in FIG. Then, the entire spread light beam emitted from the concave lens 4 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 32, and R, G, and B are output by the dichroic mirrors 75 and 76.
Are separated into three primary colors of light, and are passed through a mirror 73 and each field lens 31 to each of the R, G, and B light valves 2.
1, 22, and 23 are illuminated with each color light.

【0037】この照明光で照明されたライトバルブ21
〜23は、前述の如き凹レンズ4によるインテグレーシ
ョン作用によりムラの少ない均一な照明となる。各色光
はこれらのフィールドレンズ31を通る際にはその集光
作用を受けている。そして各ライトバルブ21〜23に
て光変調を受けた各色光はダイクロイックミラー71、
72およびミラー74により色合成され、投影レンズ1
2を通じて不図示のスクリーンに投影される。
The light valve 21 illuminated with this illumination light
Nos. To 23 are uniform illuminations with less unevenness due to the integration effect of the concave lens 4 as described above. When each color light passes through these field lenses 31, it is condensed. Then, each color light subjected to the light modulation by each light valve 21 to 23 is a dichroic mirror 71,
The color is synthesized by the projection lens 1 and the mirror 74.
2 to a screen (not shown).

【0038】但し、ここでの各ライトバルブ21〜23
からの出射する色光はフィールドレンズ31により集光
されているため、これらは全て投影レンズ12の瞳内に
集光され、前述の凹レンズ4の入射面と投影レンズ12
の瞳との共役関係から、この瞳内には前述したようなド
ーナツ型光源像が形成されている。
However, each of the light valves 21 to 23 here
Are emitted by the field lens 31, and are all condensed in the pupil of the projection lens 12.
Due to the conjugate relationship with the pupil, a donut-shaped light source image as described above is formed in the pupil.

【0039】従って、本実施形態のような3板式プロジ
ェクターであっても実施形態1と同様に、より瞳つまり
は開口の小さな投影レンズであっても均一照明が容易な
プロジェクターを構成することが可能となり、投影レン
ズでの簡素化を図ることができる。
Therefore, similarly to the first embodiment, even with the three-plate type projector as in the present embodiment, it is possible to construct a projector that can easily perform uniform illumination even with a projection lens having a smaller pupil, that is, an aperture. Thus, simplification of the projection lens can be achieved.

【0040】また、一般に3板式プロジェクターに於い
ては、各ライトバルブへの照明に輝度ムラがあると、各
色光の重ね合わせにてのカラー表示であるため、著しく
色ムラが発生してしまう傾向がある。
In general, in a three-panel projector, if there is uneven brightness in the illumination of each light valve, color display is performed by superimposing each color light, so that significant unevenness in color tends to occur. There is.

【0041】これに対し本実施形態では凹レンズ4によ
るインテグレーション作用の結果、各ライトバルブの照
度ムラが少なく、ひいては各ライトバルブ間のRGBバ
ランスムラも少ないため、色ムラの非常に少ない良好な
品位のフルカラー投影画像が得られる。
On the other hand, in the present embodiment, as a result of the integration effect of the concave lens 4, the illuminance unevenness of each light valve is small, and the RGB balance unevenness between the light valves is also small, so that good quality with very little color unevenness is obtained. A full-color projection image is obtained.

【0042】さらに、瞳の小さな投射レンズの使用を必
須とするシュリーレン光学系(厳密には逆シュリーレン
系)と散乱モードライトバルブ素子を用いた3板式プロ
ジェクターを構成する際においても、顕著な輝度向上か
つコントラスト向上と色ムラの解消を可能にしている。
Further, when a three-plate type projector using a schlieren optical system (strictly, an inverse schlieren system) and a scattering mode light valve element, which requires the use of a projection lens having a small pupil, is remarkably improved in brightness. In addition, it is possible to improve contrast and eliminate color unevenness.

【0043】なお本実施形態においては、ライトバルブ
として透過型のものを各色光毎に3枚用いた構成となっ
ているが、本実施形態は透過型のライトバルブを用いる
ものに限定される訳ではなく、反射型のライトバルブを
用いる3板式プロジェクターに対しても全く同様に適用
することができる。
In this embodiment, three light valves of a transmission type are used for each color light, but the present embodiment is limited to a light valve of a transmission type. Instead, the present invention can be applied to a three-plate type projector using a reflection type light valve.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、装置全体
の簡素化を図りつつ、被照射面を均一に照明することが
できる照明装置及びそれを用いた投影装置を達成するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to achieve an illumination device capable of uniformly illuminating a surface to be illuminated and a projection device using the same, while simplifying the entire device. .

【0045】特に本発明によれば、照明光のインテグレ
ーション作用が得られるとともに投影レンズの瞳面上に
形成される光源像を1つの小さなものにすることが可能
となり、投影レンズの低開口化(コストダウン)および
シュリーレン光学系を用いた投影装置において著しい画
質向上を図ることができる。
In particular, according to the present invention, the integration effect of the illumination light can be obtained, and the light source image formed on the pupil plane of the projection lens can be made one small, and the aperture of the projection lens can be reduced ( Cost reduction) and remarkable improvement in image quality in a projection apparatus using a schlieren optical system can be achieved.

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

【図1】本発明の実施形態1の要部概略図FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態2の要部概略図FIG. 2 is a schematic view of a main part of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態3の要部概略図FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の投影装置の投影レンズの瞳での光源像
を示す模式図
FIG. 4 is a schematic diagram showing a light source image at a pupil of a projection lens of the projection device of the present invention.

【図5】従来の投射装置の要部概略図FIG. 5 is a schematic view of a main part of a conventional projection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、11、12 投影レンズ 2、21、22、23 液晶ライトバルブ素子(ライ
トバルブ) 3、30、31 フィールドレンズ 32 コリメーターレンズ 4 凹レンズ(負レンズ) 5 アーク式ランプ(光源) 60、62 放物リフレクター 101 光源 102 リフレクター 71、72、75、76 ダイクロイックミラー 73、74 全反射ミラー 301 第1レンズ板 302 第2レンズ板 90、91 集光レンズ 11a 瞳
10, 11, 12 Projection lens 2, 21, 22, 23 Liquid crystal light valve element (light valve) 3, 30, 31 Field lens 32 Collimator lens 4 Concave lens (negative lens) 5 Arc lamp (light source) 60, 62 Object reflector 101 Light source 102 Reflector 71, 72, 75, 76 Dichroic mirror 73, 74 Total reflection mirror 301 First lens plate 302 Second lens plate 90, 91 Condenser lens 11a Pupil

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年5月25日[Submission date] May 25, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項2[Correction target item name] Claim 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0011】(1-2) 光軸方向に有限な大きさの発光面を
有する光源手段からの光束のうち、該発光面の中心部か
ら射出した光束の中心線が光軸方向と略平行となるよう
にコリメートさせるリフレクター、該リフレクターから
の光束を集光する集光レンズ、該集光レンズからの光束
が集光する位置より手前に配置した負レンズ部、そし該
負レンズ部からの光束を被照射面上に導光する正レンズ
部とを有していることを特徴としている。
(1-2) Of the light beams from the light source means having a light emitting surface having a finite size in the optical axis direction, the center line of the light beam emitted from the center of the light emitting surface is substantially parallel to the optical axis direction. A reflector for collimating the light, a condensing lens for condensing the light beam from the reflector, a negative lens portion disposed before the position where the light beam from the condensing lens condenses, and a light beam from the negative lens portion. And a positive lens unit for guiding light on the surface to be irradiated.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光軸方向に有限な大きさの発光面を有す
る光源手段からの光束を反射集光するリフレクター、該
リフレクターからの光束が集光する位置より手前に配置
した負レンズ部、そして該負レンズ部からの光束を被照
射面上に導光する正レンズ部とを有していることを特徴
とする照明装置。
1. A reflector for reflecting and condensing a light beam from a light source means having a light emitting surface of a finite size in an optical axis direction, a negative lens portion disposed before a position where the light beam from the reflector is condensed, and An illumination device comprising: a positive lens unit that guides a light beam from the negative lens unit onto a surface to be irradiated.
【請求項2】 光軸方向に有限な大きさの発光面を有す
る光源手段からの光束のうち、該発光面の中心部から射
出した光束の中心線が光軸方向と略平行となるように反
射させるリフレクター、該リフレクターからの光束を集
光する集光レンズ、該集光レンズからの光束が集光する
位置より手前に配置した負レンズ部、そして該負レンズ
部からの光束を被照射面上に導光する正レンズ部とを有
していることを特徴とする照明装置。
2. A light beam emitted from a light source having a light emitting surface having a finite size in a direction of an optical axis so that a center line of a light beam emitted from a central portion of the light emitting surface is substantially parallel to the optical axis direction. Reflector for reflecting light, condensing lens for condensing light flux from the reflector, negative lens portion disposed before the position where light beam from the condensing lens is condensed, and surface to be irradiated with light beam from the negative lens portion An illuminating device comprising: a positive lens unit for guiding light.
【請求項3】 前記リフレクターの反射面の任意の一点
から反射し発散状態となる光束が前記負レンズ部とフィ
ールドレンズ部を介して前記被照射面上で重ね合わされ
ていることを特徴とする請求項1又は2の照明装置。
3. A light beam reflected from an arbitrary point on a reflection surface of the reflector and in a divergent state is superimposed on the surface to be illuminated via the negative lens unit and the field lens unit. Item 3. The lighting device according to item 1 or 2.
【請求項4】 前記発光面の中心部は前記被照射面上及
び又はその近傍に集光していることを特徴とする請求項
1,2又は3の照明装置。
4. The illumination device according to claim 1, wherein a central portion of the light emitting surface is focused on the surface to be irradiated and / or in the vicinity thereof.
【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項記載の照
明装置を用いて前記被照射面上に設けた画像表示素子に
基づく画像を投影光学系で所定面上に投影していること
を特徴とする投影装置。
5. An image based on an image display element provided on the surface to be irradiated is projected onto a predetermined surface by a projection optical system using the illumination device according to claim 1. A projection device characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 前記負レンズ部と前記投影光学系の瞳位
置とは略共役関係となっていることを特徴とする請求項
5の投影装置。
6. The projection apparatus according to claim 5, wherein the negative lens unit and a pupil position of the projection optical system have a substantially conjugate relationship.
【請求項7】 前記被照射面には液晶を利用した画像表
示素子が設けられており、該画像変調素子で変調された
光束を前記投影光学系で所定面に導光していることを特
徴とする請求項5又は6の投影装置。
7. An image display device using liquid crystal is provided on the surface to be illuminated, and a light beam modulated by the image modulation device is guided to a predetermined surface by the projection optical system. 7. The projection device according to claim 5, wherein
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