JPH11149803A - Lighting system and projection type display device using the same - Google Patents

Lighting system and projection type display device using the same

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JPH11149803A
JPH11149803A JP9312531A JP31253197A JPH11149803A JP H11149803 A JPH11149803 A JP H11149803A JP 9312531 A JP9312531 A JP 9312531A JP 31253197 A JP31253197 A JP 31253197A JP H11149803 A JPH11149803 A JP H11149803A
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Japan
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light
correction element
emission
distribution correction
lens
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Application number
JP9312531A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshito Miyatake
義人 宮武
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lighting system which efficiently leads light emitted from a lamp to a light bulb. SOLUTION: A lamp 51, a concave mirror 5 by high light emitted from the lamp 51 is reflected to converge onto a small area, a light distribution correcting element 54 which is arranged at a position where the reflected light from the concave mirror 52 is converged, and through which the reflected light is passed, and a relay lens 59 which leads outgoing light from the light distribution correcting element 54 to an area to be irradiated area 60, are provided. The light distribution correcting element 54 has a cylindrical reflection surface 55 inside thereof, of which the inner diameter becomes smaller further away from the concave mirror 52. A lighting system which has high efficiency and a large F value of lighting illuminating the area to be irradiated 60, can be provided by the light distribution correcting element 52.

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】本発明は照明装置およびこの
照明装置を用いた投写型表示装置に関し、特に、ランプ
から放射される光を効率良くライトバルブに導く照明装
置およびこの照明装置を用いた投写型表示装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illuminating device and a projection type display device using the illuminating device, and more particularly to an illuminating device for efficiently guiding light emitted from a lamp to a light valve and a projection using the illuminating device. The present invention relates to a type display device.

【0002】[0002]

【従来の技術】大画面映像を得るために、ライトバルブ
に映像信号に応じた光学像を形成し、その光学像に光を
照射して、投写レンズによりスクリーン上に拡大投写す
る装置が従来よりよく知られている。最近では、ライト
バルブとして液晶パネルを用いる投写型表示装置が商品
化されている(例えば、特開昭62−133424号公
報)。液晶パネルは、高画質の投写画像を得るために、
液晶材料としてツイストネマティック(TN)液晶を用
い、各画素にスイッチング素子としてTFTを設けたア
クティブマトリックス型を用い、赤用、緑用、青用とし
て3枚の液晶パネルを用いるのが主流となりつつある。
2. Description of the Related Art In order to obtain a large-screen image, a device for forming an optical image according to a video signal on a light valve, irradiating the optical image with light, and enlarging and projecting the image on a screen by a projection lens has been conventionally used. well known. Recently, a projection display device using a liquid crystal panel as a light valve has been commercialized (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-133424). The LCD panel is used to obtain high quality projected images.
It is becoming mainstream to use twisted nematic (TN) liquid crystal as a liquid crystal material, use an active matrix type in which a TFT is provided for each pixel as a switching element, and use three liquid crystal panels for red, green, and blue. .

【0003】また、最近では、2枚のレンズアレイ板を
組み合わせたインテグレータを用いて投写画像の照度均
一性を向上させることが行われている(例えば、特開平
3−111806号公報、特開平5−346557号公
報など)。
In recent years, the uniformity of illuminance of a projected image has been improved by using an integrator in which two lens array plates are combined (for example, JP-A-3-111806, JP-A-5-111506). No. 346557).

【0004】さらに、TN液晶パネルは、光源から出射
する自然光を直線偏光に変換するために入射側に偏光板
を配置する必要があるが、その入射側偏光板が入射光の
約半分を吸収するために装置全体の光利用効率が低いと
いう問題があり、この問題を解決するために、自然光を
直線偏光に変換する偏光分離素子とインテグレータとを
組み合わせた光学系が提案されている。
Further, in the TN liquid crystal panel, it is necessary to arrange a polarizing plate on the incident side in order to convert natural light emitted from the light source into linearly polarized light, and the incident side polarizing plate absorbs about half of the incident light. For this reason, there is a problem that the light utilization efficiency of the entire apparatus is low, and in order to solve this problem, an optical system in which a polarization separation element that converts natural light into linearly polarized light and an integrator are proposed.

【0005】例えば特開平8−234205号公報に
は、複数のプリズム素子を平板状に組み合わせた偏光分
離装置を用い、光源から出射する自然光を偏光方向が直
交する2つの偏光成分の光に分離し、これらの2つの偏
光成分の光を異なる方向に出射させ、2つの偏光成分の
光が出射側レンズアレイの各正レンズ素子の異なる位置
を透過するようにし、一方の偏光成分の偏光方向を1/
2波長板で90°回転させる構成が開示されている。ま
た特開平6−202094号公報には、鋸歯状プリズム
アレイ基板に屈折率異方性を有する材料を接合した薄型
の偏光分離素子と、2枚構成のインテグレータと、1/
2波長板とを組み合わせた偏光変換光学系が開示されて
いる。この偏光分離素子は偏光方向により境界面の屈折
率差が異なるために、出射光線の進む方向を常光線と異
常光線とでずらすことができる。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-234205 discloses a method of separating a natural light emitted from a light source into two polarized light components whose polarization directions are orthogonal to each other by using a polarization separation device in which a plurality of prism elements are combined in a plate shape. The two polarized light components are emitted in different directions, and the two polarized light components are transmitted through different positions of each positive lens element of the exit lens array. /
A configuration in which a two-wavelength plate rotates 90 ° is disclosed. JP-A-6-202094 discloses a thin polarization separation element in which a material having a refractive index anisotropy is bonded to a sawtooth prism array substrate, a two-piece integrator,
A polarization conversion optical system combining a two-wavelength plate is disclosed. Since the polarization separation element has a difference in the refractive index at the boundary surface depending on the polarization direction, the traveling direction of the outgoing light beam can be shifted between the ordinary light beam and the extraordinary light beam.

【0006】TN液晶パネルとインテグレータと偏光分
離素子とを用いた投写型表示装置の光学系の従来例の構
成を図21に示す。ランプ11と凹面鏡12とフィルタ
13とで光源14が構成され、ランプ11から放射され
る光は凹面鏡12により平行に近い光に変換され、フィ
ルタ13により赤外光と紫外光が除去される。光源14
から出た光は、入射側レンズアレイ15と出射側レンズ
アレイ16とを組み合わせたインテグレータ17に入射
する。入射側レンズアレイ15は同一の長方形開口を有
する複数の正レンズ素子18を2次元状に配列したもの
であり、出射側レンズアレイ16は各正レンズ素子18
に対応する複数の正レンズ素子19を2次元状に配列し
たものである。インテグレータ17を出射した光は、偏
光分離素子20に入射する。
FIG. 21 shows a configuration of a conventional example of an optical system of a projection display device using a TN liquid crystal panel, an integrator, and a polarization separation element. The light source 14 is composed of the lamp 11, the concave mirror 12, and the filter 13. The light emitted from the lamp 11 is converted into near parallel light by the concave mirror 12, and the filter 13 removes infrared light and ultraviolet light. Light source 14
The light emitted from enters the integrator 17 in which the incident side lens array 15 and the exit side lens array 16 are combined. The incident side lens array 15 is a two-dimensional array of a plurality of positive lens elements 18 having the same rectangular aperture.
Are arranged in a two-dimensional manner. The light emitted from the integrator 17 enters the polarization separation element 20.

【0007】この偏光分離素子20は、複数の菱形プリ
ズム21と両端用の一対の三角プリズム22とを透明接
着剤により平板状に貼り合わせ、各プリズム21、22
の間に偏光分離膜23を挟持したものである。偏光分離
膜23は、高屈折率光学薄膜と低屈折率光学薄膜とを交
互に積層したものであり、自然光が入射すると、P偏光
成分は透過させ、S偏光成分は反射させる。自然光が偏
光分離膜23に入射すると、P偏光成分は偏光分離膜2
3を直進し、S偏光成分は偏光分離膜23で反射された
後に隣接する別の偏光分離膜23で反射されてP偏光成
分と平行に出射する。その結果、P偏光成分とS偏光成
分とが所定の距離だけずれて互いに平行に出射する。偏
光分離素子20の出射面にはP偏光成分が通過する位置
に1/2波長板24が貼り合わせてあり、これにP偏光
成分が入射すると、偏光方向が90°回転してその偏光
方向がS偏光成分と揃う。こうして、偏光分離素子20
に自然光が入射すると、ほぼすべてS偏光成分に揃った
直線偏光に近い光が出射する。
In this polarized light separating element 20, a plurality of rhombic prisms 21 and a pair of triangular prisms 22 for both ends are bonded in a flat plate shape with a transparent adhesive, and
The polarization separation film 23 is sandwiched between the two. The polarization separation film 23 is formed by alternately laminating high-refractive-index optical thin films and low-refractive-index optical thin films. When natural light enters, the P-polarized component is transmitted and the S-polarized component is reflected. When natural light is incident on the polarization splitting film 23, the P-polarized light component becomes
3, the S-polarized light component is reflected by the polarized light separating film 23 and then reflected by another adjacent polarized light separating film 23 to be emitted in parallel with the P-polarized light component. As a result, the P-polarized light component and the S-polarized light component are emitted parallel to each other with a shift of a predetermined distance. A half-wave plate 24 is attached to the exit surface of the polarization separation element 20 at a position where the P-polarized light component passes. When the P-polarized light component enters the plate, the polarization direction is rotated by 90 ° and the polarization direction is changed. Aligned with S-polarized light component. Thus, the polarization separation element 20
When natural light is incident on the light source, light almost linearly polarized light having almost all S-polarized light components is emitted.

【0008】偏光分離素子20および1/2波長板24
からの出射光は、補正レンズ25を透過した後、ダイク
ロイックミラー26、27と平面ミラー28とで構成さ
れる色分解光学系に入射し、赤、緑、青の3原色の光に
分解される。各原色光は、それぞれフィールドレンズ2
9、30、31と、入射側偏光板32、33、34とを
透過した後に、液晶パネル35、36、37に入射す
る。偏光分離素子20と1/2波長板24との作用によ
り、入射側偏光板32、33、34には直線偏光に近い
光が入射するが、入射側偏光板32、33、34の各透
過軸は透過率がほぼ最大となる方向に向けられている。
[0008] Polarization separation element 20 and half-wave plate 24
After passing through the correction lens 25, the light emitted from the lens enters a color separation optical system composed of dichroic mirrors 26 and 27 and a plane mirror 28, and is separated into light of three primary colors of red, green and blue. . Each primary color light is applied to the field lens 2
After passing through 9, 30, 31 and the incident side polarizing plates 32, 33, 34, the light enters the liquid crystal panels 35, 36, 37. By the action of the polarization splitting element 20 and the half-wave plate 24, light close to linearly polarized light is incident on the incident-side polarizing plates 32, 33, and 34, but the transmission axes of the incident-side polarizing plates 32, 33, and 34 Are oriented in a direction where the transmittance is almost maximum.

【0009】液晶パネル35、36、37には映像信号
に応じて偏光状態の変化として光学像が形成される。液
晶パネル35、36、37からの出射光は、それぞれ出
射側偏光板38、39、40を透過した後、ダイクロイ
ックミラー41、42と平面ミラー43とで構成される
色合成光学系により1つの光に合成され、投写レンズ4
4に入射する。これにより、3つの液晶パネル35、3
6、37上の光学像は投写レンズ44にて図外のスクリ
ーン上に拡大投写される。
Optical images are formed on the liquid crystal panels 35, 36, and 37 as a change in the polarization state in accordance with a video signal. Outgoing light from the liquid crystal panels 35, 36, 37 passes through the outgoing-side polarizers 38, 39, 40, respectively, and then becomes one light by a color combining optical system composed of dichroic mirrors 41, 42 and a plane mirror 43. And the projection lens 4
4 is incident. Thereby, the three liquid crystal panels 35, 3
The optical images on 6 and 37 are enlarged and projected by a projection lens 44 on a screen (not shown).

【0010】各正レンズ素子18はランプ11の発光体
に対応する実像を対応する正レンズ素子19上に形成す
る。各正レンズ素子19は、対応する正レンズ素子18
の開口に対応する実像を各液晶パネル35、36、37
上に形成し、それらの表示領域よりわずかに大きい領域
を照明する。入射側レンズアレイ15上の全体の輝度む
らに比べて正レンズ素子18内の輝度むらが小さいこと
と、出射側レンズアレイ16が物体を180°回転した
実像を形成することとにより、液晶パネル35、36、
37上の照度均一性が良好になり、投写画像の照度分布
が均一化される。また、偏光分離素子20と1/2波長
板24とにより、自然光が直線偏光に近い光に効率良く
変換されるため、装置全体の効率が高くなる。
Each positive lens element 18 forms a real image corresponding to the illuminant of the lamp 11 on the corresponding positive lens element 19. Each positive lens element 19 has a corresponding positive lens element 18.
Liquid crystal panels 35, 36, 37
Formed above, illuminate areas slightly larger than their display area. The brightness unevenness in the positive lens element 18 is smaller than the entire brightness unevenness on the incident side lens array 15, and the emission side lens array 16 forms a real image obtained by rotating the object by 180 °, so that the liquid crystal panel 35 , 36,
The illuminance uniformity on the surface 37 is improved, and the illuminance distribution of the projected image is made uniform. In addition, since the natural light is efficiently converted into light close to linearly polarized light by the polarization separation element 20 and the half-wave plate 24, the efficiency of the entire apparatus is increased.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】図21に示した投写型
表示装置において光出力を確保するには、各正レンズ素
子19から出射する光が1つの菱形プリズム21だけに
入射する必要がある。出射側レンズアレイ16上に形成
されるランプ11の発光体像は、中央部では大きく、周
辺部では小さいという傾向があるため、発光体を小さく
するとともにその平均輝度を高くするか、投写レンズ4
4のF値を小さくする必要がある。しかし、ランプ11
の発光体を短く細くしようとすると、ランプ11の全光
束が小さくなり、ランプ効率も低下する傾向があるた
め、意図に反して光出力を大きくできないという問題が
ある。また投写レンズ44のF値を小さくすると投写レ
ンズ44が高価になるという問題がある。
In order to secure light output in the projection type display device shown in FIG. 21, light emitted from each positive lens element 19 needs to be incident on only one rhombic prism 21. Since the luminous body image of the lamp 11 formed on the emission-side lens array 16 tends to be large in the central part and small in the peripheral part, the luminous body is made small and the average luminance is increased or the projection lens 4 is used.
It is necessary to reduce the F value of 4. However, lamp 11
If the luminous body is made shorter and thinner, the total luminous flux of the lamp 11 tends to be smaller and the lamp efficiency tends to be lower, so that there is a problem that the light output cannot be increased unintentionally. In addition, there is a problem that when the F value of the projection lens 44 is reduced, the projection lens 44 becomes expensive.

【0012】本発明は、ランプから放射される光を効率
良く被照射領域に導くことで、照明光のF値が大きな照
明装置を提供することを目的とする。また、この照明装
置を用いて、光出力が大きく効率の良い投写型表示装置
を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a lighting device in which the light radiated from a lamp is efficiently guided to a region to be irradiated, so that the F value of the illuminating light is large. It is another object of the present invention to provide a projection display device having a large light output and high efficiency by using this lighting device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明の第1の照明装置は、ランプと、前記ランプから
放射される光を反射させて小さな領域に収束させる凹面
鏡と、前記凹面鏡からの反射光が収束する位置に配置さ
れて前記反射光が通過する配光補正素子とを備え、前記
配光補正素子は、前記凹面鏡から離れるにつれて内径が
小さくなる円筒状の反射面を内面に有して、前記凹面鏡
の開口端近傍からの出射光は前記反射面に入射せず、か
つ前記凹面鏡の中央頂部およびその近傍からの出射光の
一部は前記反射面で反射するようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a lighting device comprising: a lamp; a concave mirror for reflecting light emitted from the lamp to converge on a small area; A light distribution correction element disposed at a position where the reflected light converges and through which the reflected light passes, wherein the light distribution correction element has a cylindrical reflection surface having an inner diameter that decreases as the distance from the concave mirror increases. Then, light emitted from near the opening end of the concave mirror does not enter the reflecting surface, and part of the light emitted from the central top of the concave mirror and its vicinity is reflected by the reflecting surface. is there.

【0014】本発明の第2の照明装置は、ランプと、前
記ランプから放射される光を反射させて小さな領域に収
束させる凹面鏡と、前記凹面鏡からの反射光が収束する
位置に配置されて前記反射光が通過する配光補正素子と
を備え、前記配光補正素子は、前記凹面鏡から離れるに
つれて細くなる円錐台状の透明体により構成されて、前
記凹面鏡の開口端近傍からの出射光は前記円錐台状の透
明体の側面に入射せず、かつ前記凹面鏡の中央頂部およ
びその近傍からの出射光の一部は前記側面で全反射する
ように構成されたものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a lighting device, comprising: a lamp; a concave mirror for reflecting light emitted from the lamp and converging the light to a small area; A light distribution correction element through which the reflected light passes, the light distribution correction element is configured by a truncated cone-shaped transparent body that becomes thinner as the distance from the concave mirror increases, and the light emitted from near the opening end of the concave mirror is The light is not incident on the side surface of the truncated cone-shaped transparent body, and a part of the light emitted from the central top of the concave mirror and its vicinity is totally reflected by the side surface.

【0015】これら第1および第2の照明装置におい
て、凹面鏡は、ランプを通すための窓をその中央頂部に
有し、配光補正素子の入射端は、凹面鏡の窓側端の近傍
の反射面から出射する光がほぼすべて入射する大きさで
あるのが望ましい。また、配光補正素子の出射端は、凹
面鏡の開口端近傍の反射面から出射する光がほぼすべて
入射する大きさであるのが望ましい。さらに凹面鏡は楕
円面鏡であり、ランプはその発光体が前記楕円面鏡の第
1焦点またはその近傍に位置するように配置され、配光
補正素子はその出射端が前記楕円面鏡の第2焦点または
その近傍に位置するように配置されているのが望まし
い。
In these first and second lighting devices, the concave mirror has a window at the center top thereof for passing the lamp, and the light-incoming end of the light distribution correction element is connected to a reflecting surface near the window-side end of the concave mirror. It is desirable that almost all of the emitted light be incident. Further, it is desirable that the emission end of the light distribution correction element has such a size that almost all the light emitted from the reflection surface near the opening end of the concave mirror enters. Further, the concave mirror is an ellipsoidal mirror, the lamp is arranged so that its luminous body is located at or near a first focal point of the ellipsoidal mirror, and the light distribution correction element has an emission end whose second end is the second focus of the ellipsoidal mirror. It is desirable to be arranged so as to be located at or near the focal point.

【0016】上記第1および第2の照明装置において、
配光補正素子の出射側に前記配光補正素子からの出射光
を被照射領域に導くリレーレンズを備え、配光補正素子
と前記リレーレンズとの間に、前記配光補正素子の出射
側に近接させて、前記配光補正素子の光軸に垂直な断面
の形状が多角形または円形ですべての面が鏡面であると
ともに前記配光補正素子を出射した光が通過する透明体
を備えて、前記配光補正素子を出射した光の一部が前記
透明体の側面で全反射しながらこの透明体を通過するよ
うに構成するとともに、前記リレーレンズを、前記透明
体の出射端の実像を被照射領域の近傍に形成可能に構成
してもよい。
In the first and second lighting devices,
On the emission side of the light distribution correction element, a relay lens that guides the light emitted from the light distribution correction element to the irradiated area is provided, and between the light distribution correction element and the relay lens, on the emission side of the light distribution correction element. In close proximity, a transparent body through which light emitted from the light distribution correction element passes while the shape of the cross section perpendicular to the optical axis of the light distribution correction element is a polygonal or circular surface and all surfaces are mirror surfaces, A part of the light emitted from the light distribution correction element is configured to pass through the transparent body while being totally reflected on the side surface of the transparent body, and the relay lens is covered with a real image of the emission end of the transparent body. You may comprise so that formation is possible in the vicinity of an irradiation area.

【0017】上記第1および第2の照明装置において、
複数の入射側レンズを二次元状に配列した入射側レンズ
アレイをリレーレンズの出射側に備え、前記入射側レン
ズと対をなす複数の出射側レンズを二次元状に配列した
出射側レンズアレイを前記入射側レンズアレイの出射側
に備えて、前記各入射側レンズを通過した光を、対応す
る出射側レンズの開口の内側に収束させ、かつ前記出射
側レンズにより前記入射側レンズの開口の実像を被照射
領域の近傍に形成させるように構成すると、被照射領域
の照度均一性の向上を図ることができる。
In the first and second lighting devices,
An output-side lens array in which a plurality of input-side lenses are two-dimensionally arranged on the output side of the relay lens, and a plurality of output-side lenses paired with the input-side lens are two-dimensionally arranged. Providing on the output side of the incident side lens array, the light passing through each of the incident side lenses is converged inside the opening of the corresponding output side lens, and the real image of the opening of the incident side lens by the output side lens. Is formed in the vicinity of the irradiated area, the illuminance uniformity of the irradiated area can be improved.

【0018】上記第1および第2の照明装置において、
出射側レンズアレイの出射側に、各出射側レンズからの
出射光が入射すると偏光方向が互いに直交する2つの偏
光成分の光を平行にずらして出射させる偏光分離素子を
備えるか、または、リレーレンズと入射側レンズアレイ
との間に、前記リレーレンズからの出射光が入射すると
偏光方向が互いに直交する2つの偏光成分の光を異なる
方向に出射させる偏光分離素子を備え、また前記2つの
偏光成分の光を偏光方向が揃った光に変換する偏光方向
補正素子を備え、前記偏光方向補正素子は、前記2つの
偏光成分のうちの一方の偏光方向を全く変えないかまた
は所定の角度だけ回転させるとともに、他方の偏光方向
を、前記偏光方向を全く変えないかまたは所定の角度だ
け回転された一方の偏光方向に対し90°回転させて、
被照射領域に直線偏光に近い光を照射可能であるように
すれば、直線偏光に近い光を効率良く出射する照明装置
を実現できる。
In the first and second lighting devices,
A polarization separation element is provided on the emission side of the emission-side lens array, when light emitted from each of the emission-side lenses is incident, and two polarization components whose polarization directions are orthogonal to each other are shifted in parallel and emitted, or a relay lens is provided. A polarization splitting element for emitting light of two polarization components whose polarization directions are orthogonal to each other when light emitted from the relay lens enters, and a polarization separation element between the two polarization components. A polarization direction correction element for converting the light into a light having a uniform polarization direction, wherein the polarization direction correction element does not change the polarization direction of one of the two polarization components at all or rotates it by a predetermined angle. With, the other polarization direction, 90 degrees with respect to one polarization direction rotated by a predetermined angle, or the polarization direction is not changed at all,
By making it possible to irradiate light near linearly polarized light to the irradiated area, it is possible to realize an illumination device that efficiently emits light close to linearly polarized light.

【0019】本発明の投写型表示装置は、上記第1また
は第2の照明装置と、前記照明装置からの出射光を受け
光学的特性の変化として光学像を形成するライトバルブ
と、前記ライトバルブからの出射光が入射し前記光学像
を投写する投写レンズとを備えたものである。
The projection type display device according to the present invention includes the first or second illumination device, a light valve that receives light emitted from the illumination device and forms an optical image as a change in optical characteristics, and the light valve. And a projection lens for projecting the optical image by receiving the light emitted from the lens.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1〜図20を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1における
照明装置の構成を示したものである。同図において、5
1はランプであり、このランプ51は、メタルハライド
ランプである。52は楕円面鏡にて構成された凹面鏡で
あり、ランプ51はその発光体53の中心が凹面鏡52
の第1焦点Fまたはその近傍に位置するように配置され
ている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. (Embodiment 1) FIG. 1 shows a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG.
1 is a lamp, and this lamp 51 is a metal halide lamp. Numeral 52 denotes a concave mirror constituted by an elliptical mirror.
Is located at or near the first focal point F.

【0021】54は配光補正素子である。この配光補正
素子54は、図2に詳細に示すようにアルミニウム製の
円錐台状の筒体にて構成され、その内面55は鏡面であ
り、その内径は、入射端56で最大であるとともに凹面
鏡52から離れるに従って細くなっている。配光補正素
子54は、その中心軸が凹面鏡52の光軸57と一致
し、出射端58が凹面鏡52の第2焦点F′またはその
近傍に位置するように配置されている。配光補正素子5
4の出射側には正パワーを有するリレーレンズ59が配
置され、リレーレンズ59の出射側には被照射領域60
が配置されている。
Reference numeral 54 denotes a light distribution correction element. As shown in detail in FIG. 2, the light distribution correction element 54 is formed of an aluminum truncated conical cylindrical body, an inner surface 55 of which is a mirror surface, an inner diameter of which is the largest at the incident end 56, and The distance from the concave mirror 52 becomes thinner. The light distribution correction element 54 is arranged such that the central axis thereof coincides with the optical axis 57 of the concave mirror 52, and the emission end 58 is located at or near the second focal point F 'of the concave mirror 52. Light distribution correction element 5
4, a relay lens 59 having a positive power is disposed on the output side, and an irradiation area 60 is provided on the output side of the relay lens 59.
Is arranged.

【0022】以下に、本発明の照明装置の作用を説明す
る。まず、楕円面鏡にて構成された凹面鏡52による発
光体像の性質について説明する。
The operation of the lighting device according to the present invention will be described below. First, the properties of the luminous body image by the concave mirror 52 constituted by the elliptical mirror will be described.

【0023】凹面鏡52を構成する楕円面鏡には、第1
焦点Fから出て反射面61上の任意の点で反射した光線
は、必ず第2焦点F′を通過するという性質があるた
め、ランプ51の発光体53の中心を凹面鏡52の第1
焦点Fと一致させれば、凹面鏡52からの反射光を第2
焦点F′の近傍に収束させることができる。
The elliptical mirror constituting the concave mirror 52 has a first
Since the light ray that has come out of the focal point F and is reflected at an arbitrary point on the reflecting surface 61 always passes through the second focal point F ′, the center of the luminous body 53 of the lamp 51 is placed on the first mirror of the concave mirror 52.
If the focal point F coincides with the focal point F, the reflected light from the concave mirror 52 is
It is possible to converge near the focal point F '.

【0024】図3に示すように、楕円面鏡にて構成され
た凹面鏡52の反射面61上の任意の点をPとし、第1
焦点Fから点Pまでの距離をr、点Pから第2焦点F′
までの距離をr′、点Pから光軸57に下した垂線の足
をNとし、PNの長さをhとする。ランプ51の発光体
53は円筒状完全拡散光源とし、全長に比べて直径が短
いとする。
As shown in FIG. 3, an arbitrary point on the reflecting surface 61 of the concave mirror 52 constituted by an ellipsoidal mirror is defined as P,
The distance from the focal point F to the point P is r, and the distance from the point P to the second focal point F '
The distance from the point P to the optical axis 57 is denoted by N, and the length of the PN is denoted by h. It is assumed that the light emitting body 53 of the lamp 51 is a cylindrical perfect diffusion light source and has a diameter shorter than the entire length.

【0025】点Pの近傍の微小領域62だけが光を反射
すると考えると、直線FPに垂直な面Sに発光体53を
射影した形状に対応する相似の像が、直線PF′に垂直
な面S′に形成されると考えることができ、このときの
倍率はr′/rとなる。hが大きくなるにつれて、rが
長くなり、r′が短くなるため、倍率r′/rは小さく
なる。
Assuming that only the minute region 62 near the point P reflects light, a similar image corresponding to the shape obtained by projecting the light-emitting body 53 onto the plane S perpendicular to the straight line FP becomes a plane perpendicular to the straight line PF '. It can be considered that it is formed in S ', and the magnification at this time is r' / r. As h increases, r increases and r 'decreases, so that the magnification r' / r decreases.

【0026】凹面鏡52は、その中央頂部にランプ51
を通すための窓を有しており、図3に示すように、その
凹面鏡52の窓端63上の点をP1 とする。また、第1
焦点Fを通り光軸57と垂直な直線が楕円状の反射面6
1と交わる点をP2 、凹面鏡52の開口端64上の点を
3 とし、第2焦点F′を通り光軸57と垂直な平面を
被照射面65とする。
The concave mirror 52 has a lamp 51 at its central top.
It has a window for the passage of, as shown in FIG. 3, the point on the window edge 63 of the concave mirror 52 and P 1. Also, the first
A straight line passing through the focal point F and perpendicular to the optical axis 57 has an elliptical reflecting surface 6.
A point that intersects with 1 is P 2 , a point on the open end 64 of the concave mirror 52 is P 3, and a plane passing through the second focal point F ′ and perpendicular to the optical axis 57 is an irradiation surface 65.

【0027】発光体53から出射して点P1 、点P2
点P3 で反射されて被照射面65に到達する光線の進み
方を、それぞれ図4(a)、図4(b)、図4(c)に
示す。図4(a)〜図4(c)より、hが大きくなるに
つれて被照射面65上に形成される発光体像66が小さ
くなることが分かる。
The points P 1 , P 2 ,
Progress leading ray reaching the irradiated surface 65 is reflected at point P 3, respectively Figure 4 (a), shown in FIG. 4 (b), FIG. 4 (c). 4A to 4C, it can be seen that the luminous body image 66 formed on the irradiated surface 65 decreases as h increases.

【0028】また、図3に示すように、凹面鏡52の反
射面61上の点Pと被照射面65上の点Eとを結ぶ直線
PEと、光軸57とのなす角を傾斜角βとし、点Pと被
照射面65の中心F′とを結ぶ直線と、光軸57とのな
す角を中心傾斜角β0 とすると、hが大きくなるほど、
中心傾斜角β0 が大きくなり、βの範囲が小さくなるこ
とが分かる。
As shown in FIG. 3, the angle between the optical axis 57 and a straight line PE connecting the point P on the reflecting surface 61 of the concave mirror 52 and the point E on the irradiated surface 65 is defined as an inclination angle β. When the angle formed between the straight line connecting the point P and the center F ′ of the irradiated surface 65 and the optical axis 57 is the center inclination angle β 0 ,
It can be seen that the center inclination angle β 0 increases and the range of β decreases.

【0029】以上のことをまとめると、第2焦点F′の
近傍に形成される発光体像66の中心付近を通過する光
線は傾斜角βの平均値が小さく、傾斜角βの範囲が広い
が、発光体像66の周辺部から出射する光線は傾斜角β
の平均値が大きく、傾斜角βの範囲が狭いことが分か
る。
To summarize the above, rays passing near the center of the luminous body image 66 formed near the second focal point F 'have a small average value of the inclination angle β and a wide range of the inclination angle β. The light emitted from the periphery of the luminous body image 66 has an inclination angle β
Is large, and the range of the inclination angle β is narrow.

【0030】次に、配光補正素子54の作用を図5を用
いて説明する。配光補正素子54の入射端56の内径は
凹面鏡52の窓端63の近傍からの出射光がほぼすべて
入射する大きさであり、その出射端58の内径は凹面鏡
52の開口端64の近傍からの出射光がほぼすべて入射
する大きさであるように構成されている。
Next, the operation of the light distribution correction element 54 will be described with reference to FIG. The inner diameter of the incident end 56 of the light distribution correction element 54 is such that almost all of the emitted light from the vicinity of the window end 63 of the concave mirror 52 enters, and the inner diameter of the outgoing end 58 is from the vicinity of the open end 64 of the concave mirror 52. Are configured to have a size that allows almost all of the outgoing light to enter.

【0031】したがって、凹面鏡52の開口端64の近
傍から出射する光R1は、配光補正素子54の内面55
に入射することなく、この配光補正素子54を通過す
る。楕円面鏡52の窓端63の近傍から出射する光は、
配光補正素子54の入射端56から入射し、一部の光R
2は配光補正素子54を直進するが、残りの光R3は内
面55で反射して出射端58から出射する。この場合、
内面55で反射する光線の傾斜角は大きくなる。
Therefore, the light R1 emitted from the vicinity of the opening end 64 of the concave mirror 52 is transmitted to the inner surface 55 of the light distribution correction element 54.
Pass through the light distribution correction element 54 without entering the light distribution correcting element 54. Light emitted from near the window end 63 of the elliptical mirror 52 is
Part of the light R that enters from the incident end 56 of the light distribution correction element 54
2 travels straight through the light distribution correction element 54, but the remaining light R3 is reflected by the inner surface 55 and emitted from the emission end 58. in this case,
The angle of inclination of the light beam reflected by the inner surface 55 increases.

【0032】配光補正素子54の入射端56の内径に比
べて出射端58の内径が小さく、しかも、配光補正素子
54の出射端58の内径は配光補正素子54が存在しな
い場合の発光体像66の直径より小さいので、この配光
補正素子54により凹面鏡52からの出射光を小さい領
域にまとめることができる。
The inner diameter of the light emitting end 58 of the light distribution correcting element 54 is smaller than the inner diameter of the light emitting end 58 of the light distribution correcting element 54, and the light emission when the light distribution correcting element 54 is not present. Since the diameter of the body image 66 is smaller than that of the body image 66, the light distribution correction element 54 can combine the light emitted from the concave mirror 52 into a small area.

【0033】図1に示すように、配光補正素子54から
出射した光はリレーレンズ59に入射し、配光補正素子
54の出射端58に対応する実像が、離れた位置にある
被照射領域60に形成される。
As shown in FIG. 1, the light emitted from the light distribution correction element 54 is incident on the relay lens 59, and the real image corresponding to the emission end 58 of the light distribution correction element 54 is illuminated in the illuminated area at a remote position. 60 are formed.

【0034】発光体像66の周辺部を通過した光は、配
光補正素子54により、その出射光の傾斜角が入射前よ
り大きくなるが、その出射光の傾斜角は、配光補正素子
54の内面55の傾斜角の選び方により、凹面鏡52の
開口端64の近傍から出射して発光体像66の中央部を
通過する光の傾斜角とほぼ同一にすることができる。そ
のため、配光補正素子54の内面55で反射された光を
すべてリレーレンズ59に入射させることができる。こ
れは、配光補正素子54を用いると、第2焦点F′の付
近を通過する光の拡がり角を変えないで、第2焦点F′
の近傍に形成される発光体像66を小さくできることを
意味する。
The light that has passed through the periphery of the illuminant image 66 has its light emitted by the light distribution correction element 54 whose inclination angle is larger than that before the light is incident. By selecting the inclination angle of the inner surface 55, the inclination angle of the light emitted from the vicinity of the opening end 64 of the concave mirror 52 and passing through the central portion of the luminous body image 66 can be made substantially the same. Therefore, all the light reflected on the inner surface 55 of the light distribution correction element 54 can be made incident on the relay lens 59. This is because when the light distribution correction element 54 is used, the divergence angle of light passing near the second focal point F 'is not changed, and the second focal point F' is not changed.
Means that the luminous body image 66 formed in the vicinity of can be reduced.

【0035】第2焦点F′の近傍に形成される発光体像
66が小さくなる場合、発光体53の中心から凹面鏡5
2の反射面61を見た立体角を変えずに、発光体像の大
きさを元の大きさにするには、第1焦点距離(楕円面の
頂点から第1焦点Fまでの距離)を変えずに第2焦点距
離(楕円面の頂点から第2焦点F′までの距離)を長く
するとよい。この場合、凹面鏡52の開口端64の内径
がわずかに大きくなるが、凹面鏡52の開口端64から
第2焦点F′までの距離がかなり長くなるため、被照射
領域に入射する照明光のF値は大きくなる。
When the luminous body image 66 formed near the second focal point F 'becomes small, the concave mirror 5 is moved away from the center of the luminous body 53.
In order to return the size of the luminous body image to the original size without changing the solid angle when viewing the second reflecting surface 61, the first focal length (the distance from the vertex of the elliptical surface to the first focal point F) is The second focal length (the distance from the vertex of the elliptical surface to the second focal point F ') may be increased without changing. In this case, the inner diameter of the opening end 64 of the concave mirror 52 becomes slightly larger, but the distance from the opening end 64 of the concave mirror 52 to the second focal point F ′ becomes considerably long. Becomes larger.

【0036】こうして、図1に示した照明装置は、ラン
プ51から放射される光を効率良く被照射領域60に集
めることができ、また、被照射領域60に入射する光の
F値を大きくできるという特徴がある。
Thus, the illumination device shown in FIG. 1 can efficiently collect the light radiated from the lamp 51 into the irradiated area 60 and can increase the F value of the light incident on the irradiated area 60. There is a feature.

【0037】なお、配光補正素子54は、基材は剛性を
有し、耐熱性が良好で、反射面55の反射率が高ければ
よく、例えば、基材をガラスで構成し、その内面にアル
ミニウムのような反射率の高い金属薄膜や光学多層膜を
蒸着したものでもよい。
The light distribution correction element 54 has only to have rigidity, good heat resistance and high reflectivity of the reflection surface 55. For example, the base material is made of glass, and A metal thin film having high reflectivity such as aluminum or an optical multilayer film may be deposited.

【0038】(実施の形態2)図6は本発明の実施の形
態2における照明装置の構成を示したものである。同図
においては、図1に示した実施の形態1とは、配光補正
素子71の構成だけが異なる。
(Embodiment 2) FIG. 6 shows a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. In this figure, only the configuration of the light distribution correction element 71 is different from that of the first embodiment shown in FIG.

【0039】この配光補正素子71は、図7に示すよう
に、凹面鏡52から離れるに従って細くなるガラス製の
円錐台状であり、入射面72と出射面73とは平面であ
る。また、入射面72、出射面73、側面74は鏡面と
なっている。配光補正素子71は、その内部に凹面鏡5
2の第2焦点F′が位置するとともに、出射面73を第
2焦点F′からわずかに離した状態で配置されている。
As shown in FIG. 7, the light distribution correction element 71 has a truncated cone shape made of glass that becomes thinner as the distance from the concave mirror 52 increases, and the entrance surface 72 and the exit surface 73 are flat surfaces. In addition, the entrance surface 72, the exit surface 73, and the side surface 74 are mirror surfaces. The light distribution correction element 71 has a concave mirror 5 inside.
In addition, two second focal points F ′ are located, and the light exit surface 73 is disposed with a slight distance from the second focal point F ′.

【0040】凹面鏡52から出射した光は、配光補正素
子71の入射面72に入射し、入射面72で屈折して内
部に入射する。凹面鏡52の開口端64付近から出射し
た光は、配光補正素子71の側面74には入射しない
で、入射面72を経たうえで配光補正素子71内を直進
する。凹面鏡52の窓端63付近から出射した光は、一
部の光が配光補正素子71の入射面72を経たうえで素
子71内で側面74に入射し、そこで全反射して、出射
面73から出ていく。配光補正素子71から出射した光
は、リレーレンズ59を透過して、被照射領域60に到
達し、リレーレンズ59により被照射領域60に配光補
正素子71の出射面73に対応する実像が形成される。
The light emitted from the concave mirror 52 enters the incident surface 72 of the light distribution correction element 71, is refracted by the incident surface 72, and enters the inside. The light emitted from near the opening end 64 of the concave mirror 52 does not enter the side surface 74 of the light distribution correction element 71, but travels straight through the light distribution correction element 71 after passing through the incident surface 72. A part of the light emitted from the vicinity of the window end 63 of the concave mirror 52 passes through the incident surface 72 of the light distribution correction element 71, enters the side surface 74 in the element 71, and is totally reflected there and is emitted therefrom. Get out of. The light emitted from the light distribution correction element 71 passes through the relay lens 59 and reaches the irradiation area 60, and the relay lens 59 forms a real image corresponding to the emission surface 73 of the light distribution correction element 71 on the irradiation area 60. It is formed.

【0041】こうして、図6に示した照明装置は、ラン
プ51から放射される光を効率良く被照射領域60に集
めることができ、また、被照射領域60に入射する光の
F値を大きくすることができる。
Thus, the lighting device shown in FIG. 6 can efficiently collect the light radiated from the lamp 51 in the irradiated area 60 and increase the F value of the light incident on the irradiated area 60. be able to.

【0042】なお、ランプ51の光出力が非常に大きい
場合は、配光補正素子71が高温になり、割れることが
あり得るが、その場合には、配光補正素子71を石英ガ
ラスで構成するとよい。配光補正素子71の入射面72
と出射面73とは、いずれも凸面あるいは凹面とするこ
ともできる。配光補正素子71の入射面72と出射面7
3に反射防止膜を蒸着すれば、それらの面における反射
損失を低減することができる。
When the light output of the lamp 51 is very large, the light distribution correction element 71 becomes high in temperature and may be broken. In this case, the light distribution correction element 71 is made of quartz glass. Good. Incident surface 72 of light distribution correction element 71
Each of the emission surface 73 and the emission surface 73 may be a convex surface or a concave surface. Incident surface 72 and exit surface 7 of light distribution correction element 71
By depositing an anti-reflection film on 3, the reflection loss on those surfaces can be reduced.

【0043】(実施の形態3)図8は本発明の実施形態
3における照明装置の構成を示したものであり、同図の
照明装置は、図1に示した照明装置のリレーレンズ59
を別のリレーレンズ81に替え、その出射側にインテグ
レータ82を配置したものである。
(Embodiment 3) FIG. 8 shows a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The lighting apparatus shown in FIG. 8 is a relay lens 59 of the lighting apparatus shown in FIG.
Is replaced with another relay lens 81, and an integrator 82 is arranged on the emission side.

【0044】配光補正素子54の出射端58の中心から
出射した光線は、リレーレンズ81を透過した後、光軸
57と平行に進む。インテグレータ82は、入射側レン
ズアレイ83と出射側レンズアレイ84とで構成されて
いる。入射側レンズアレイ83は、正レンズとして機能
する入射側レンズ85を入射側面に二次元的に複数個配
列したものであり、各入射側レンズ85の開口は、被照
射領域60の有効領域と相似の形状で、すべて同一の寸
法となっている。出射側レンズアレイ84は、正レンズ
として機能する出射側レンズ86を出射側面に二次元的
に複数個配列したものである。各入射側レンズ85の光
軸と、対応する出射側レンズ86の光軸とは一致し、光
軸57と平行である。入射側レンズ85の焦点は出射側
レンズ86の頂点の近傍に位置し、出射側レンズ86の
焦点は入射側レンズ85の頂点の近傍に位置する。出射
側レンズアレイ84の出射側には補正レンズ87が配置
されており、この補正レンズ87は光軸57と平行に入
射した光線を被照射領域60の中心付近に到達させる。
The light emitted from the center of the emission end 58 of the light distribution correction element 54 passes through the relay lens 81 and then travels in parallel with the optical axis 57. The integrator 82 includes an incident-side lens array 83 and an exit-side lens array 84. The incident-side lens array 83 has a plurality of incident-side lenses 85 functioning as a positive lens arranged two-dimensionally on the incident side surface. The opening of each of the incident-side lenses 85 is similar to the effective area of the irradiated area 60. And all have the same dimensions. The emission-side lens array 84 is formed by two-dimensionally arranging a plurality of emission-side lenses 86 functioning as positive lenses on the emission side surface. The optical axis of each incident-side lens 85 matches the optical axis of the corresponding output-side lens 86, and is parallel to the optical axis 57. The focal point of the incident side lens 85 is located near the vertex of the exit side lens 86, and the focal point of the exit side lens 86 is located near the vertex of the incident side lens 85. A correction lens 87 is arranged on the emission side of the emission-side lens array 84, and the correction lens 87 causes a light beam incident parallel to the optical axis 57 to reach near the center of the irradiation area 60.

【0045】各入射側レンズ85は配光補正素子54の
出射端58の実像を対応する出射側レンズ86上に形成
し、各出射側レンズ86は対応する入射側レンズ85の
開口の実像を無限遠に形成し、補正レンズ87はこの無
限遠に形成された実像を被照射領域60に結像させる。
このようにして、各入射側レンズ85の開口と相似の実
像が、被照射領域60で互いに重なり合うように形成さ
れる。
Each incident side lens 85 forms a real image of the exit end 58 of the light distribution correction element 54 on the corresponding exit side lens 86, and each exit side lens 86 forms an infinite real image of the aperture of the corresponding entrance side lens 85. Formed at a distance, the correction lens 87 focuses the real image formed at infinity on the irradiated area 60.
In this manner, real images similar to the openings of the respective incident-side lenses 85 are formed so as to overlap each other in the irradiation target region 60.

【0046】入射側レンズアレイ83上の全体の輝度む
らに比べて入射側レンズ85内の輝度むらが小さいこと
と、各出射側レンズ86が物体を180°回転した実像
を形成することとにより、被照射領域60上の照度分布
が均一化される。また、配光補正素子54の出射端58
の有効領域が円形であるため、出射側レンズアレイ84
上に形成される発光体像も円形に近く、しかも、すべて
の発光体像の大きさがほぼ同じになるため、出射側レン
ズアレイ84上ですべての発光体像を互いに接近させる
ことが可能になる。しかも、配光補正素子54により出
射側レンズアレイ84上の発光体像が小さくなるため、
被照射領域60に入射する光のF値を大きくすることが
できる。
Since the brightness unevenness in the incident side lens 85 is smaller than the entire brightness unevenness on the incident side lens array 83, and each output side lens 86 forms a real image obtained by rotating the object by 180 °, The illuminance distribution on the irradiated area 60 is made uniform. In addition, the emission end 58 of the light distribution correction element 54
Are circular, the output side lens array 84
Since the illuminant images formed thereon are also nearly circular and the sizes of all the illuminant images are almost the same, it is possible to bring all the illuminant images closer to each other on the emission-side lens array 84. Become. In addition, since the luminous body image on the emission-side lens array 84 is reduced by the light distribution correction element 54,
It is possible to increase the F value of the light incident on the irradiation area 60.

【0047】なお、図8に示した構成において、補正レ
ンズ87の作用を各出射側レンズ86に負担させて、こ
の補正レンズ87を省略することができる。具体的に
は、各出射側レンズ86の開口は変えずに、各入射側レ
ンズ85の光軸に沿って進む光線が、対応する出射側レ
ンズ86により屈折して被照射領域60の中心に到達す
るように、すなわち出射側レンズ86により入射側レン
ズ85の開口の実像を被照射領域60に形成させるよう
に、出射側レンズ86の光軸を光軸57に近づける方向
に偏心させるとよい。この場合も、図8に示した構成と
同様に、被照射領域60上の照度分布を均一化すること
ができ、被照射領域60に入射する光のF値を大きくす
ることができる。
In the configuration shown in FIG. 8, the function of the correction lens 87 is imposed on each of the emission side lenses 86, and the correction lens 87 can be omitted. Specifically, the light rays traveling along the optical axis of each incident-side lens 85 without changing the aperture of each exit-side lens 86 are refracted by the corresponding exit-side lens 86 and reach the center of the irradiation area 60. That is, the optical axis of the emission side lens 86 may be decentered in a direction to approach the optical axis 57 so that the emission side lens 86 forms a real image of the opening of the incidence side lens 85 in the irradiation area 60. Also in this case, similarly to the configuration shown in FIG. 8, the illuminance distribution on the irradiation area 60 can be made uniform, and the F value of light incident on the irradiation area 60 can be increased.

【0048】また、図8に示した構成には、図7に示し
た配光補正素子71を用いることもできる。
Further, the light distribution correction element 71 shown in FIG. 7 can be used in the configuration shown in FIG.

【0049】(実施の形態4)図9は本発明の実施の形
態4における照明装置の構成を示したものであり、同図
に示した照明装置は、図1に示した構成において、配光
補正素子54の出射側に近接してインテグレータ91を
配置し、配光補正素子54とリレーレンズ59との間隔
をインテグレータ91の全長分だけ長くしたものであ
る。
(Embodiment 4) FIG. 9 shows the configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. The lighting apparatus shown in FIG. An integrator 91 is arranged close to the emission side of the correction element 54, and the distance between the light distribution correction element 54 and the relay lens 59 is increased by the entire length of the integrator 91.

【0050】インテグレータ91は、図10に示すよう
に、光学ガラス製の四角柱であり、入射面92と、出射
面93と、4つの側面94とがいずれも光学研磨された
鏡面となっており、その横断面すなわち配光補正素子5
4の光軸に垂直な断面は、被照射領域60の有効領域と
相似の長方形となっている。その横断面の短辺の長さ
は、配光補正素子54の出射端58の内径と同一か、そ
れよりもわずかに大きくしている。
As shown in FIG. 10, the integrator 91 is a quadrangular prism made of optical glass, and the entrance surface 92, the exit surface 93, and the four side surfaces 94 are all mirror-polished mirror surfaces. , Its cross section, that is, the light distribution correction element 5
The section perpendicular to the optical axis of No. 4 is a rectangle similar to the effective area of the irradiated area 60. The length of the short side of the cross section is the same as or slightly larger than the inner diameter of the emission end 58 of the light distribution correction element 54.

【0051】配光補正素子54から出射した光がインテ
グレータ91の入射面92から内部に入射すると、4つ
の側面94で全反射を繰り返すため、出射面93では照
度分布が均一化される。また、インテグレータ91から
出射する光の最大拡がり角は、入射光の最大拡がり角と
等しい。インテグレータ91からの出射光がリレーレン
ズ59に入射すると、このリレーレンズ59によって、
インテグレータ91の出射面93に対応する実像が被照
射領域60に形成される。
When the light emitted from the light distribution correction element 54 enters the inside from the incident surface 92 of the integrator 91, the total reflection is repeated on the four side surfaces 94, so that the illuminance distribution on the emission surface 93 is made uniform. The maximum divergence angle of the light emitted from the integrator 91 is equal to the maximum divergence angle of the incident light. When the light emitted from the integrator 91 enters the relay lens 59, the relay lens 59
A real image corresponding to the emission surface 93 of the integrator 91 is formed in the irradiation area 60.

【0052】配光補正素子54の導入により、インテグ
レータ91の断面の長方形の短辺の長さを短くすること
ができるため、インテグレータ91を小型化することが
でき、また、被照射領域60に入射する光の拡がり角を
小さくすることができる。そのため、被照射領域60に
入射する光のF値を大きくすることができる。
By introducing the light distribution correction element 54, the length of the short side of the rectangle of the cross section of the integrator 91 can be shortened, so that the integrator 91 can be reduced in size and can be incident on the irradiated area 60. The spread angle of the generated light can be reduced. Therefore, it is possible to increase the F value of the light incident on the irradiation area 60.

【0053】なお、インテグレータ91は、横断面形状
すなわち光軸57に垂直な方向の断面形状を多角形とし
てもよい。また、図示の配光補正素子54の代わりに図
7に示した配光補正素子71を用いることもできる。
The integrator 91 may have a polygonal cross section, that is, a cross section perpendicular to the optical axis 57. Further, the light distribution correction element 71 shown in FIG. 7 can be used instead of the light distribution correction element 54 shown.

【0054】(実施の形態5)図11は本発明の実施形
態5における照明装置の構成を示したものであり、同図
に示した照明装置は、図8に示した照明装置の出射側レ
ンズアレイ84と補正レンズ87との間に、偏光分離素
子101と、この偏光分離素子101の出射側の偏光方
向補正素子102とを配置したものである。
(Embodiment 5) FIG. 11 shows a configuration of an illumination device according to Embodiment 5 of the present invention. The illumination device shown in FIG. 11 is a light emitting side lens of the illumination device shown in FIG. A polarization separation element 101 and a polarization direction correction element 102 on the emission side of the polarization separation element 101 are arranged between the array 84 and the correction lens 87.

【0055】偏光分離素子101は、図12および図1
3に示すように、複数の菱形プリズム103と両端用の
2個の三角プリズム104とを透明接着剤により平板状
に貼り合わせ、各プリズム103、104の間に偏光分
離膜105を挟持したものである。偏光分離膜105
は、高屈折率の光学薄膜と低屈折率の光学薄膜とを交互
に積層したものであり、自然光が入射すると、P偏光成
分は透過させ、S偏光成分は反射させる。図13に示す
ように、自然光106が偏光分離膜105に入射する
と、P偏光成分107は偏光分離膜105を透過する。
これに対しS偏光成分108は偏光分離膜105で反射
され、隣接する別の偏光分離膜105でさらに反射され
てP偏光成分107と平行に出射する。その結果、P偏
光成分107とS偏光成分108とが所定の距離だけず
れて互いに平行に偏光分離素子101から出射する。
FIG. 12 and FIG.
As shown in FIG. 3, a plurality of rhombic prisms 103 and two triangular prisms 104 for both ends are bonded in a flat plate shape with a transparent adhesive, and a polarization separation film 105 is sandwiched between the prisms 103 and 104. is there. Polarization separation film 105
Is formed by alternately laminating optical thin films having a high refractive index and optical thin films having a low refractive index. When natural light enters, a P-polarized component is transmitted and an S-polarized component is reflected. As shown in FIG. 13, when natural light 106 enters the polarization separation film 105, the P-polarized light component 107 passes through the polarization separation film 105.
On the other hand, the S-polarized light component 108 is reflected by the polarized light separating film 105, further reflected by another adjacent polarized light separating film 105, and emitted in parallel with the P-polarized light component 107. As a result, the P-polarized light component 107 and the S-polarized light component 108 are shifted from each other by a predetermined distance and emitted from the polarization splitting element 101 in parallel with each other.

【0056】図11に示すように、偏光分離素子101
の出射面には偏光方向補正素子102を貼り合わせてあ
る。この偏光補正素子102は、P偏光成分が入射する
領域にだけ1/2波長板を配置したものである。1/2
波長板に図13のP偏光成分107が入射すると、偏光
方向が90°回転し、S偏光成分108の偏光方向と揃
う。こうして、偏光分離素子101に自然光が入射する
と、ほぼすべてS偏光成分に揃った直線偏光に近い光が
出射する。偏光方向補正素子102から出射する光は、
補正レンズ87を透過して被照射領域60に到達し、各
入射側レンズ85の開口に対応する実像が被照射領域6
0に形成される。
As shown in FIG. 11, the polarization separation element 101
The polarization direction correcting element 102 is bonded to the light exit surface of the light emitting element. This polarization correction element 102 has a half-wave plate disposed only in a region where a P-polarized component is incident. 1/2
When the P-polarized light component 107 shown in FIG. 13 is incident on the wave plate, the polarization direction is rotated by 90 ° and aligned with the S-polarized light component 108. Thus, when natural light is incident on the polarization separation element 101, light almost linearly polarized light having almost all S-polarized light components is emitted. The light emitted from the polarization direction correction element 102 is
After passing through the correction lens 87 and arriving at the irradiation area 60, a real image corresponding to the aperture of each incident side lens 85 is formed in the irradiation area 6.
0 is formed.

【0057】こうして、ランプ51から放射される光は
直線偏光に近い光に変換され、効率良く被照射領域60
に導かれる。この構成では、被照射領域60における照
度均一性は良好であり、照明光のF値は大きい。
Thus, the light radiated from the lamp 51 is converted into light that is close to linearly polarized light, and the illuminated area 60 is efficiently illuminated.
It is led to. In this configuration, the illuminance uniformity in the irradiated area 60 is good, and the F value of the illumination light is large.

【0058】偏光方向補正素子102として、光学結
晶、延伸樹脂フィルムなどによる1/2波長板が考えら
れる。光学結晶は高コストであるので、延伸樹脂フィル
ムを用いると良い。樹脂延伸フィルムは、使用上限温度
が低いので、必要であれば冷却ファンにより強制冷却す
ると良い。
As the polarization direction correcting element 102, a half-wave plate made of an optical crystal, a stretched resin film or the like can be considered. Since an optical crystal is expensive, a stretched resin film is preferably used. Because the stretched resin film has a low upper-limit temperature for use, it may be forcibly cooled by a cooling fan if necessary.

【0059】偏光方向補正素子102として機能する1
/2波長板は、S偏光の光が通過する領域とP偏光の光
が通過する領域の両方に用いてもよい。この場合は、前
者の1/2波長板は偏光方向を角度αだけ回転し、後者
の1/2波長板は偏光方向を(α+90°)または(α
−90°)だけ回転するように、1/2波長板の遅相軸
の方向を所定の方向に設定する必要がある。
1 that functions as the polarization direction correcting element 102
The half-wave plate may be used in both the region through which S-polarized light passes and the region through which P-polarized light passes. In this case, the former half-wave plate rotates the polarization direction by an angle α, and the latter half-wave plate changes the polarization direction to (α + 90 °) or (α).
It is necessary to set the direction of the slow axis of the half-wave plate to a predetermined direction so as to rotate by -90 °).

【0060】偏光分離素子101は出射側レンズアレイ
84の入射側に配置してもよい。この場合に、偏光方向
補正素子102は、偏光分離素子101の出射側、また
は出射側レンズアレイ84の入射側あるいは出射側に配
置することができる。
The polarization splitting element 101 may be arranged on the incident side of the output side lens array 84. In this case, the polarization direction correction element 102 can be arranged on the exit side of the polarization separation element 101 or on the entrance side or exit side of the exit side lens array 84.

【0061】配光補正素子として、図7に示した配光補
正素子71を用いることもできる。
The light distribution correction element 71 shown in FIG. 7 can be used as the light distribution correction element.

【0062】(実施の形態6)図14は本発明の実施の
形態6における照明装置の構成を示したものであり、同
図に示した照明装置は、図8に示した照明装置に比べ、
リレーレンズ81とインテグレータ124の入射側レン
ズアレイ125との間に偏光分離素子111を配置し、
出射側レンズアレイ126の出射側に偏光方向補正素子
112を配置した点が異なるものである。ランプ51か
らリレーレンズ81までの光学系は、図8に示した光学
系と同一である。リレーレンズ81を出射した光は、偏
光分離素子111に入射する。
(Embodiment 6) FIG. 14 shows a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 6 of the present invention. The lighting apparatus shown in FIG. 14 is different from the lighting apparatus shown in FIG.
A polarization separation element 111 is arranged between the relay lens 81 and the incident-side lens array 125 of the integrator 124,
The difference is that the polarization direction correction element 112 is arranged on the exit side of the exit side lens array 126. The optical system from the lamp 51 to the relay lens 81 is the same as the optical system shown in FIG. The light emitted from the relay lens 81 enters the polarization separation element 111.

【0063】偏光分離素子111は、図15および図1
6に示すように、入射側プリズム113の斜面に偏光分
離膜114を蒸着したものと出射側プリズム115とを
透明接着剤で接着して単位素子117を構成し、この単
位素子117を透明接着剤121で複数個接着し、平板
状にしたものである。2つのプリズム113、115は
いずれも断面が直角二等辺三角形であり、単位素子11
7は断面が正方形となっている。偏光分離膜114は、
低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層したものであ
り、また出射側プリズム115の屈折率は入射側プリズ
ム113の屈折率より低い。入射側プリズム113の入
射側面119と出射側プリズム115の出射側面120
とには反射防止膜が蒸着されている。
The polarization separation element 111 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 6, a unit element 117 is formed by bonding a polarization separation film 114 deposited on the inclined surface of the incident-side prism 113 and the output-side prism 115 with a transparent adhesive, and the unit element 117 is attached to the transparent adhesive. At 121, a plurality of plates are bonded to form a flat plate. Each of the two prisms 113 and 115 has a right-angled isosceles triangle in cross section.
7 has a square cross section. The polarization separation film 114
A low-refractive-index film and a high-refractive-index film are alternately laminated, and the refractive index of the exit-side prism 115 is lower than the refractive index of the incident-side prism 113. The incident side surface 119 of the entrance side prism 113 and the exit side surface 120 of the exit side prism 115
Has an anti-reflection film deposited thereon.

【0064】図16に示すように、自然光122が光軸
123に沿って偏光分離素子111に入射すると、入射
側プリズム113を透過し、偏光分離膜114に入射す
る。偏光分離膜114はP偏光成分の大部分を透過さ
せ、S偏光成分の大部分を反射させる。出射側プリズム
115の屈折率が入射側プリズム113の屈折率より低
いため、P偏光成分の光116は光軸123に対して斜
めに出射する。偏光分離膜114が互いに平行に配置さ
れているので、S偏光成分の光118は偏光分離膜11
4で反射され、さらに隣接する別の偏光分離膜114で
反射され、光軸123と平行に出射する。こうして、偏
光分離素子111からP偏光成分の光116とS偏光成
分の光118とがわずかに異なる方向に出射する。
As shown in FIG. 16, when natural light 122 enters the polarization separation element 111 along the optical axis 123, it passes through the incidence side prism 113 and enters the polarization separation film 114. The polarization splitting film 114 transmits most of the P-polarized light component and reflects most of the S-polarized light component. Since the refractive index of the exit-side prism 115 is lower than the refractive index of the entrance-side prism 113, the P-polarized component light 116 exits obliquely with respect to the optical axis 123. Since the polarization splitting films 114 are arranged in parallel with each other, the light 118 of the S-polarized light component
4 and further reflected by another adjacent polarization splitting film 114 and emitted parallel to the optical axis 123. Thus, the P-polarized component light 116 and the S-polarized component light 118 are emitted from the polarization splitting element 111 in slightly different directions.

【0065】偏光分離素子111を出射したP偏光成分
の光116とS偏光成分の光118とは、いずれもイン
テグレータ124に入射する。インテグレータ124
は、入射側レンズアレイ125と出射側レンズアレイ1
26とで構成されている。入射側レンズアレイ125
は、入射側に正レンズとして機能する入射側レンズ12
7を二次元状に複数個配列したものであり、各入射側レ
ンズ127は被照射領域60と相似の形状ですべて同一
の寸法となっている。また、各入射側レンズ127は、
この入射側レンズ127から出射するP偏光成分の光の
進行方向とS偏光成分の光の進行方向とを2等分する方
向が光軸57と平行となるように、いずれも同一の距離
だけ偏心している。出射側レンズアレイ126は、正レ
ンズとして機能する出射側レンズ128をその入射側に
おいて二次元状に複数個配列したものである。各出射側
レンズ128の光軸は光軸57と平行であり、それぞれ
対応する入射側レンズ127の中心を通る。
Both the P-polarized component light 116 and the S-polarized component light 118 emitted from the polarization splitting element 111 enter the integrator 124. Integrator 124
Are the entrance-side lens array 125 and the exit-side lens array 1
26. Incident lens array 125
Is an incident side lens 12 functioning as a positive lens on the incident side.
7 are arranged two-dimensionally, and each incident-side lens 127 has a shape similar to the irradiated area 60 and all have the same dimensions. In addition, each incident side lens 127
Each of them is deflected by the same distance so that the direction in which the traveling direction of the P-polarized component light emitted from the incident side lens 127 and the traveling direction of the S-polarized component light are bisected is parallel to the optical axis 57. I have a heart. The emission-side lens array 126 is formed by arranging a plurality of emission-side lenses 128 functioning as positive lenses two-dimensionally on the incidence side. The optical axis of each exit lens 128 is parallel to the optical axis 57 and passes through the center of the corresponding entrance lens 127.

【0066】各入射側レンズ127を出射したP偏光成
分の光とS偏光成分の光とは、いずれも、対応する出射
側レンズ128上に、配光補正素子54の出射面58に
対応するそれぞれの実像を形成する。図16に示すよう
にS偏光成分の光118とP偏光成分の光116とがわ
ずかに異なる方向に進むため、出射側レンズ128上で
はその中心から互いに反対方向に離れた位置に、ランプ
51の発光体53に対応する実像が形成される。出射側
レンズアレイ126の出射側面には、偏光方向補正素子
112が貼り合わされている。この偏光方向補正素子1
12は、S偏光の光が通過する領域にのみ1/2波長板
129を有する。各出射側レンズ128を出射したS偏
光の光は偏光方向補正素子112の1/2波長板129
により偏光方向が90°回転され、また各出射側レンズ
128を出射したP偏光の光は1/2波長板129を通
過しないので、偏光方向補正素子112の出射側空間に
は偏光方向が揃った直線偏光に近い光が出射し、補正レ
ンズ87に入射する。各出射側レンズ128と補正レン
ズ87とは、対応する入射側レンズ127の開口につい
ての拡大された実像を被照射領域60に形成する。補正
レンズ87の焦点距離は、その焦点が被照射領域60の
近傍に位置するように設定されており、各出射側レンズ
128と補正レンズ87とにより、入射側レンズ127
の開口についての実像が、被照射領域60の上にほぼ重
なり合うように形成される。各入射側レンズ127内の
輝度分布は入射側レンズアレイ125内の輝度分布に比
べて変化が小さいので、被照射領域60上では照度分布
が平坦になる。
The light of the P-polarized light component and the light of the S-polarized light component emitted from each of the incident-side lenses 127 are respectively provided on the corresponding output-side lenses 128 corresponding to the exit surfaces 58 of the light distribution correction elements 54. Is formed. As shown in FIG. 16, since the S-polarized component light 118 and the P-polarized component light 116 travel in slightly different directions, the lamp 51 is positioned on the exit lens 128 at a position away from the center in the opposite direction. A real image corresponding to the light emitting body 53 is formed. The polarization direction correction element 112 is attached to the emission side surface of the emission side lens array 126. This polarization direction correcting element 1
Reference numeral 12 has a half-wave plate 129 only in a region through which S-polarized light passes. The S-polarized light emitted from each emission-side lens 128 is a half-wave plate 129 of the polarization direction correcting element 112.
, The polarization direction is rotated by 90 °, and the P-polarized light emitted from each emission-side lens 128 does not pass through the half-wave plate 129, so that the polarization direction is aligned in the emission-side space of the polarization direction correction element 112. Light close to linearly polarized light is emitted and enters the correction lens 87. Each of the emission-side lenses 128 and the correction lens 87 forms an enlarged real image of the opening of the corresponding entrance-side lens 127 in the irradiation area 60. The focal length of the correction lens 87 is set such that the focal point is located near the irradiated area 60, and each of the emission-side lenses 128 and the correction lens 87 causes the incident-side lens 127.
Are formed so as to substantially overlap the irradiated area 60. Since the luminance distribution in each incident-side lens 127 has a smaller change than the luminance distribution in the incident-side lens array 125, the illuminance distribution becomes flat on the irradiated area 60.

【0067】こうして、図14に示した照明装置は、被
照射領域60に、照度分布が均一に近くしかも直線偏光
に近い光を効率良く照射する。また、配光補正素子54
の導入により、被照射領域60に入射する光のF値が大
きくなる。
Thus, the illumination device shown in FIG. 14 efficiently irradiates the irradiated area 60 with light whose illuminance distribution is close to uniform and close to linearly polarized light. The light distribution correction element 54
, The F value of the light incident on the irradiated area 60 increases.

【0068】図14に示した構成において、出射側レン
ズアレイ126には、S偏光の光が通過する領域とP偏
光の光が通過する領域との両方に1/2波長板を貼付す
ることができる。この場合、前者の1/2波長板は偏光
方向を角度αだけ回転し、後者の1/2波長板は偏光方
向を(α+90°)または(α−90°)だけ回転する
ように、1/2波長板の遅相軸の方向を所定の方向に設
定する必要がある。
In the configuration shown in FIG. 14, a half-wave plate may be attached to the exit-side lens array 126 in both a region through which S-polarized light passes and a region through which P-polarized light passes. it can. In this case, the former half-wave plate rotates the polarization direction by an angle α, and the latter half-wave plate rotates the polarization direction by (α + 90 °) or (α−90 °). It is necessary to set the direction of the slow axis of the two-wave plate to a predetermined direction.

【0069】図14に示した構成において、入射側レン
ズアレイ125を入射側が平面で出射側がレンズ面とな
るようにし、そのように形成した入射側レンズアレイ1
25と偏光分離素子111とを透明接着剤で接合しても
よい。こうすると、偏光分離素子111の出射側と入射
側レンズアレイ125の入射側とに反射防止膜を形成す
る必要がなくなり、低コスト化できる。
In the configuration shown in FIG. 14, the incidence-side lens array 125 is formed such that the incidence side is a flat surface and the emission side is a lens surface.
25 and the polarization separation element 111 may be joined with a transparent adhesive. This eliminates the need to form an anti-reflection film on the emission side of the polarization splitting element 111 and the incidence side of the incidence-side lens array 125, and can reduce the cost.

【0070】配光補正素子54として、図7に示した配
光補正素子71を用いることもできる。
As the light distribution correction element 54, the light distribution correction element 71 shown in FIG. 7 can be used.

【0071】(実施の形態7)図17は本発明の実施の
形態7における投写型表示装置の構成を示したものであ
る。同図において131は照明装置であり、この照明装
置131は、図8に示した照明装置にフィルタ132と
平面ミラー130とを付加したものであり、ランプ51
と、凹面鏡52と、配光補正素子54と、リレーレンズ
81と、インテグレータ82と、補正レンズ87と、上
記のフィルタ132および平面ミラー130とで構成さ
れている。インテグレータ82において、83は入射側
レンズアレイ、84は出射側レンズアレイである。凹面
鏡52は、ガラス製基材の内面に、可視光を反射しかつ
赤外光を透過させる光学多層膜を蒸着したものを用いる
とよい。フィルタ132は、ガラス基板の一方の面に、
可視光を透過させかつ赤外光と紫外光とを反射させる光
学多層膜を蒸着し、他方の面に反射防止膜を蒸着したも
のを用いるとよい。
(Embodiment 7) FIG. 17 shows a configuration of a projection display apparatus according to Embodiment 7 of the present invention. In the drawing, reference numeral 131 denotes a lighting device, which is obtained by adding a filter 132 and a plane mirror 130 to the lighting device shown in FIG.
, A concave mirror 52, a light distribution correction element 54, a relay lens 81, an integrator 82, a correction lens 87, the filter 132 and the plane mirror 130. In the integrator 82, reference numeral 83 denotes an incident side lens array, and reference numeral 84 denotes an output side lens array. The concave mirror 52 may be formed by depositing an optical multilayer film that reflects visible light and transmits infrared light on the inner surface of a glass base material. The filter 132 is provided on one surface of the glass substrate.
It is preferable that an optical multilayer film that transmits visible light and reflects infrared light and ultraviolet light is deposited and an antireflection film is deposited on the other surface.

【0072】照明装置131を出射した光は、赤反射ダ
イクロイックミラー133と、青反射ダイクロイックミ
ラー134と、平面ミラー135とで構成される色分解
光学系に入射し、赤、緑、青の原色光に分解される。色
分解光学系から出射する各原色光は、それぞれフィール
ドレンズ136、137、138を透過した後、液晶パ
ネル139、140、141に入射する。3つの液晶パ
ネル139、140、141は、いずれも高分子分散液
晶パネルであり、散乱状態の変化として光学像を形成す
る。照明装置131から各液晶パネル139、140、
141までの光路長は、赤、緑、青の各光路で等しい。
各液晶パネル139、140、141からの出射光は、
緑反射ダイクロイックミラー142と、赤反射ダイクロ
イックミラー143と、平面ミラー144とで構成され
る色合成光学系に入射して1つの光に合成された後、投
写レンズ145に入射する。投写レンズ145のF値
は、液晶パネル139、140、141への照明光のF
値とほぼ同一である。こうして、液晶パネル139、1
40、141に形成された光学像がスクリーン上に拡大
投写される。
The light emitted from the illumination device 131 enters a color separation optical system composed of a red reflecting dichroic mirror 133, a blue reflecting dichroic mirror 134, and a plane mirror 135, and emits red, green, and blue primary color light. Is decomposed into Each primary color light emitted from the color separation optical system passes through field lenses 136, 137, and 138, and then enters liquid crystal panels 139, 140, and 141. Each of the three liquid crystal panels 139, 140, and 141 is a polymer-dispersed liquid crystal panel, and forms an optical image as a change in the scattering state. Each of the liquid crystal panels 139, 140,
The optical path length up to 141 is the same for each of the red, green, and blue optical paths.
The light emitted from each of the liquid crystal panels 139, 140, 141 is
The light enters a color combining optical system composed of a green reflecting dichroic mirror 142, a red reflecting dichroic mirror 143, and a plane mirror 144, is combined into one light, and then enters a projection lens 145. The F value of the projection lens 145 is determined by the F value of the illumination light to the liquid crystal panels 139, 140, and 141.
It is almost the same as the value. Thus, the liquid crystal panels 139, 1
The optical images formed on 40 and 141 are enlarged and projected on a screen.

【0073】高分子分散液晶パネルを用いた投写型表示
装置は、入射側偏光板と出射側偏光板とが不要であるた
め、TN液晶パネルを用いる投写型表示装置に比べて光
出力を大きくできる可能性がある。しかし、投写画像の
コントラストは照明光のF値の2乗に比例し、光出力は
投写レンズのF値の2乗に反比例するという傾向がある
ため、コントラストを高くし、光出力を大きくするに
は、液晶パネル139、140、141への照明光のF
値を大きくし、投写レンズのF値を大きくする必要があ
る。これに関して、図17に示した投写型表示装置は、
照明装置131から出射する光のF値が大きいので、従
来の投写型表示装置に比較して、コントラストを高く
し、光出力を大きくすることができる。
Since the projection type display device using the polymer dispersed liquid crystal panel does not need the incident side polarizing plate and the emission side polarizing plate, the light output can be increased as compared with the projection type display device using the TN liquid crystal panel. there is a possibility. However, the contrast of the projected image is proportional to the square of the F value of the illumination light, and the light output tends to be inversely proportional to the square of the F value of the projection lens. Is F of illumination light to the liquid crystal panels 139, 140, 141.
It is necessary to increase the value to increase the F value of the projection lens. In this regard, the projection display device shown in FIG.
Since the F value of the light emitted from the illumination device 131 is large, the contrast can be increased and the light output can be increased as compared with the conventional projection display device.

【0074】また、図17に示した投写型表示装置は、
インテグレータ82により液晶パネル139、140、
141への照明光の照度分布が均一化されるため、投写
画像の照度均一性が良好になる。
The projection display device shown in FIG.
The liquid crystal panels 139, 140,
Since the illuminance distribution of the illumination light to 141 is uniformed, the illuminance uniformity of the projected image is improved.

【0075】以上の説明では、ライトバルブとして高分
子分散液晶パネルを用いた投写型表示装置について説明
したが、指向性の狭い光を入射させて投写レンズに入射
する光量を制御できるものであれば、どのような方式の
ライトバルブでも用いることができる。
In the above description, a projection type display device using a polymer dispersed liquid crystal panel as a light valve has been described. However, any device capable of controlling the amount of light incident on a projection lens by making light with narrow directivity incident. Any type of light valve can be used.

【0076】また、配光補正素子54として、図7に示
した配光補正素子71を用いることもできる。
As the light distribution correction element 54, the light distribution correction element 71 shown in FIG. 7 can be used.

【0077】(実施の形態8)図18は本発明の実施の
形態8における投写型表示装置の構成を示したものであ
る。同図において151は照明装置であり、この照明装
置151は、図11に示した照明装置にフィルタ152
と平面ミラー153とを付加したものである。すなわ
ち、この照明装置151は、ランプ51と、凹面鏡52
と、配光補正素子54と、リレーレンズ81と、インテ
グレータ82と、偏光分離素子101と、1/2波長板
にて構成された偏光方向補正素子102と、補正レンズ
87と、上述のフィルタ152および平面ミラー153
とで構成されている。インテグレータ82は、入射側レ
ンズアレイ83と出射側レンズアレイ84とを有する。
58は配光補正素子54の出射端である。凹面鏡52
は、ガラス製基材の内面に、可視光を反射しかつ赤外光
を透過させる光学多層膜を蒸着したものを用いるとよ
い。フィルタ152は、ガラス基板の一方の面に可視光
を透過させかつ赤外光と紫外光とを反射させる光学多層
膜を蒸着し、他方の面に反射防止膜を蒸着したものを用
いるとよい。照明装置151からは、直線偏光に近い光
が出射する。
(Eighth Embodiment) FIG. 18 shows a configuration of a projection display apparatus according to an eighth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 151 denotes a lighting device, and this lighting device 151 is the same as the lighting device shown in FIG.
And a plane mirror 153. That is, the lighting device 151 includes a lamp 51 and a concave mirror 52.
, A light distribution correction element 54, a relay lens 81, an integrator 82, a polarization separation element 101, a polarization direction correction element 102 composed of a half-wave plate, a correction lens 87, and the above-described filter 152. And the plane mirror 153
It is composed of The integrator 82 has an entrance-side lens array 83 and an exit-side lens array 84.
Reference numeral 58 denotes an emission end of the light distribution correction element 54. Concave mirror 52
It is preferable to use a glass substrate in which an optical multilayer film that reflects visible light and transmits infrared light is deposited on the inner surface of a glass substrate. The filter 152 may be formed by depositing an optical multilayer film that transmits visible light and reflects infrared light and ultraviolet light on one surface of a glass substrate and deposits an antireflection film on the other surface. Light close to linearly polarized light is emitted from the illumination device 151.

【0078】照明装置151を出射した光は、青透過ダ
イクロイックミラー154と、緑反射ダイクロイックミ
ラー155と、平面ミラー156とで構成される色分解
光学系に入射し、赤、緑、青の原色光に分解される。赤
の原色光は、第1のリレーレンズ157と、第2のリレ
ーレンズ158と、2枚の平面ミラー159および16
0とで構成されるリレー光学系に入射する。色分解光学
系を出射した青および緑の原色光と、リレー光学系を出
射した赤の原色光は、それぞれフィールドレンズ16
1、162、163と入射側偏光板164、165、1
66とを透過した後、液晶パネル167、168、16
9に入射する。
The light emitted from the illumination device 151 enters a color separation optical system composed of a blue transmission dichroic mirror 154, a green reflection dichroic mirror 155, and a plane mirror 156, and emits red, green, and blue primary color light. Is decomposed into The red primary color light includes a first relay lens 157, a second relay lens 158, and two plane mirrors 159 and 16.
The light enters a relay optical system composed of 0. The blue and green primary color lights emitted from the color separation optical system and the red primary color light emitted from the relay optical system are respectively transmitted to the field lens 16.
1, 162, 163 and incident-side polarizing plates 164, 165, 1
66, the liquid crystal panels 167, 168, 16
9 is incident.

【0079】3つの液晶パネル167、168、169
は、いずれもTN液晶パネルであり、偏光状態の変化と
して光学像を形成する。入射側偏光板164、165、
166の各透過軸は、照明装置151から出射する直線
偏光に近い光の中心的な偏光方向に一致している。各液
晶パネル167、168、169からの出射光は、それ
ぞれ出射側偏光板170、171、172を透過し、色
合成プリズム173に入射する。色合成プリズム173
は、斜面に赤反射ダイクロイック多層膜および青反射ダ
イクロイック多層膜がX字状に配列されるように、4個
の三角プリズムを接合したものである。色合成プリズム
173に入射した各原色光は、この色合成プリズム17
3により1つの光に合成された後、投写レンズ174に
入射する。液晶パネル167、168、169に形成さ
れた光学像は、投写レンズ174によりスクリーン上に
拡大投写される。
The three liquid crystal panels 167, 168, 169
Are TN liquid crystal panels, each of which forms an optical image as a change in polarization state. Incident side polarizing plates 164, 165,
Each transmission axis 166 coincides with the central polarization direction of light close to linearly polarized light emitted from the illumination device 151. Light emitted from each of the liquid crystal panels 167, 168, and 169 passes through each of the emission-side polarizing plates 170, 171, and 172, and enters the color combining prism 173. Color synthesis prism 173
Is a structure in which four triangular prisms are joined so that a red reflection dichroic multilayer film and a blue reflection dichroic multilayer film are arranged in an X-shape on a slope. Each primary color light incident on the color combining prism 173 is
After being combined into one light by 3, the light enters the projection lens 174. The optical images formed on the liquid crystal panels 167, 168, and 169 are enlarged and projected on the screen by the projection lens 174.

【0080】図18に示した構成では、照明装置151
から各液晶パネル167、168、169までの光路長
は赤の光路だけ他の光路より長いため、照明装置の作用
を有効に得るには注意が必要である。図18に示した構
成では、リレー光学系により赤の等価光路長が緑および
青の光路長と等しくなるようにしている。
In the configuration shown in FIG.
Since the optical path length from to the respective liquid crystal panels 167, 168, and 169 is longer than the other optical paths only in the red optical path, care must be taken to effectively obtain the effect of the illumination device. In the configuration shown in FIG. 18, the equivalent optical path length of red is made equal to the optical path lengths of green and blue by the relay optical system.

【0081】この点について、もう少し説明する。照明
装置151からは平行に近い光が出射し、投写レンズ1
74がテレセントリックである場合には、第1のリレー
レンズ157の焦点が第2のリレーレンズ158の近傍
に位置し、第2のリレーレンズ158の焦点距離が第1
のリレーレンズ157から第2のリレーレンズ158ま
での光路長とほぼ等しく、第2のリレーレンズ158か
らフィールドレンズ163までの光路長が第1のリレー
レンズ157から第2のリレーレンズ158までの光路
長とほぼ等しく、フィールドレンズ163の焦点が第2
のリレーレンズ158の近傍に位置するようにするとよ
い。こうすると、第1のリレーレンズ157により配光
補正素子54の出射端58に対応する実像が第2のリレ
ーレンズ158の近傍に形成され、第2のリレーレンズ
158により第1のリレーレンズ157の近傍の物体が
フィールドレンズ163の近傍に形成されるため、フィ
ールドレンズ163の出射側近傍における平均照度、照
度分布は第1のリレーレンズ157の入射側近傍の平均
照度、照度分布に近くなる。こうして、リレー光学系に
より、照明装置151から赤、緑、青の各液晶パネル1
67、168、169までの光路長が等価的に等しくな
り、本発明の照明装置の作用を有効に得ることができ
る。
This point will be described a little more. The illumination device 151 emits light that is nearly parallel to the projection lens 1.
When 74 is telecentric, the focal point of the first relay lens 157 is located near the second relay lens 158, and the focal length of the second relay lens 158 is
And the optical path length from the second relay lens 158 to the field lens 163 is substantially equal to the optical path length from the relay lens 157 to the second relay lens 158. The optical path length from the first relay lens 157 to the second relay lens 158 Is almost equal to the length, and the focal point of the field lens 163 is the second
It is good to be located near the relay lens 158 of FIG. In this case, a real image corresponding to the emission end 58 of the light distribution correction element 54 is formed near the second relay lens 158 by the first relay lens 157, and the real image of the first relay lens 157 is formed by the second relay lens 158. Since a nearby object is formed near the field lens 163, the average illuminance and illuminance distribution near the exit side of the field lens 163 are close to the average illuminance and illuminance distribution near the entrance side of the first relay lens 157. Thus, the red, green, and blue liquid crystal panels 1 are output from the illumination device 151 by the relay optical system.
The optical path lengths up to 67, 168, and 169 are equivalently equal, and the operation of the illumination device of the present invention can be effectively obtained.

【0082】図18に示した投写型表示装置は、インテ
グレータ82と、偏光分離素子101と、偏光方向補正
素子102と、補正レンズ87との組み合わせにより、
ランプ51から放射される自然光が効率良く直線偏光に
近い光に変換され、この直線偏光に近い光が入射側偏光
板164、165、166を高い透過率で透過するの
で、効率は非常に高い。入射側偏光板164、165、
166に直線偏光に近い光が入射するので、これら入射
側偏光板164、165、166での光吸収が少なく、
その分信頼性が高くなるという利点もある。また、イン
テグレータ82により、投写画像の照度均一性を良好に
することができる。さらに、液晶パネル167、16
8、169への照明光のF値が大きいので、投写レンズ
174のF値を大きくすることができる。このように投
写レンズ174のF値を大きくすると、F値が小さい場
合に比べて諸収差の補正を有利に行えることになるため
に解像度を高くすることができ、また投射レンズ174
の全体を小型にすることができる。
The projection display device shown in FIG. 18 has a combination of an integrator 82, a polarization separation element 101, a polarization direction correction element 102, and a correction lens 87.
Natural light emitted from the lamp 51 is efficiently converted into light close to linearly polarized light, and the light close to linearly polarized light is transmitted through the incident-side polarizing plates 164, 165, and 166 with a high transmittance, so that the efficiency is very high. Incident side polarizing plates 164, 165,
Since light close to linearly polarized light is incident on 166, light absorption by these incident side polarizing plates 164, 165, 166 is small,
There is also an advantage that the reliability is increased accordingly. In addition, the integrator 82 can improve the illuminance uniformity of the projected image. Further, the liquid crystal panels 167, 16
Since the F value of the illumination light to 8, 169 is large, the F value of the projection lens 174 can be increased. When the F-number of the projection lens 174 is increased in this manner, it is possible to advantageously correct various aberrations as compared with the case where the F-number is small, so that the resolution can be increased.
Can be reduced in size.

【0083】液晶パネル167、168、169は、偏
光状態の変化として光学像を形成するものであれば、ど
のようなものでも使用できる。
As the liquid crystal panels 167, 168, and 169, any type can be used as long as it forms an optical image as a change in the polarization state.

【0084】(実施の形態9)図19は本発明の実施の
形態9における照明装置の構成を示したものであり、同
図において181は照明光学系、182は光ファイバー
束である。
(Embodiment 9) FIG. 19 shows a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 9 of the present invention. In FIG. 19, reference numeral 181 denotes an illumination optical system, and 182 denotes an optical fiber bundle.

【0085】照明光学系181は、図1に示した照明装
置のランプ51から配光補正素子54までの光学系と同
一であり、52は凹面鏡である。ランプ51は、ハロゲ
ンランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、超
高圧水銀ランプを用いることができる。光ファイバー束
182は非常に細い光ファイバーを束ねたものであり、
ある程度自由自在に折り曲げることができる。光ファイ
バー束182の入射端183は配光補正素子54の出射
端58に近接して配置されている。光ファイバー束18
2に入射した光は、各ファイバーの側面で反射を繰り返
して出射端184から出射する。
The illumination optical system 181 is the same as the optical system from the lamp 51 to the light distribution correction element 54 of the illumination device shown in FIG. 1, and 52 is a concave mirror. As the lamp 51, a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or an ultra-high pressure mercury lamp can be used. The optical fiber bundle 182 is a bundle of very thin optical fibers,
Can be bent freely to some extent. The input end 183 of the optical fiber bundle 182 is arranged close to the output end 58 of the light distribution correction element 54. Optical fiber bundle 18
The light incident on 2 is repeatedly reflected on the side surface of each fiber and emitted from the emission end 184.

【0086】図19に示した照明装置は、配光補正素子
54の導入により、光ファイバー束182の外径を細く
できる。そのため、光ファイバー束182の最小曲率半
径を小さくでき、また、光ファイバー束182に要する
コストを下げることができる。
In the illumination device shown in FIG. 19, the outer diameter of the optical fiber bundle 182 can be reduced by introducing the light distribution correction element 54. Therefore, the minimum radius of curvature of the optical fiber bundle 182 can be reduced, and the cost required for the optical fiber bundle 182 can be reduced.

【0087】配光補正素子54として、図6、図7に示
した配光補正素子71を用いることもできる。
As the light distribution correction element 54, the light distribution correction element 71 shown in FIGS. 6 and 7 can be used.

【0088】(実施の形態10)図20は本発明の実施
の形態10における照明装置の構成を示したものであ
る。同図において、191は照明光学系、91はインテ
グレータ、182は光ファイバー束である。
(Embodiment 10) FIG. 20 shows a configuration of a lighting apparatus according to Embodiment 10 of the present invention. In the figure, 191 is an illumination optical system, 91 is an integrator, and 182 is an optical fiber bundle.

【0089】照明装置191は、図9に示した照明装置
のランプ51からインテグレータ91までの光学系と同
一であり、光ファイバー束182は、図19に示したも
のと同一である。照明光学系191は、ランプ51と凹
面鏡52とを有する。光ファイバー束182の入射端1
83はインテグレータ91の出射端に近接して配置され
ている。184は光ファイバー束182の出射端であ
る。
The illumination device 191 is the same as the optical system from the lamp 51 to the integrator 91 of the illumination device shown in FIG. 9, and the optical fiber bundle 182 is the same as that shown in FIG. The illumination optical system 191 has a lamp 51 and a concave mirror 52. Incident end 1 of optical fiber bundle 182
Reference numeral 83 is arranged near the emission end of the integrator 91. Reference numeral 184 denotes an output end of the optical fiber bundle 182.

【0090】図20に示した照明装置は、図19に示し
た照明装置と同様に、配光補正素子54の導入により光
ファイバー束182の外径を細くでき、そのため、光フ
ァイバー束182の最小曲率半径を小さくでき、また、
光ファイバー束182に要するコストを下げることがで
きる。また、インテグレータ91を導入したことによ
り、光ファイバー束182の出射端の近くにおける照度
分布を均一化することができる。
In the illumination device shown in FIG. 20, the outer diameter of the optical fiber bundle 182 can be reduced by introducing the light distribution correction element 54, as in the illumination device shown in FIG. Can be reduced, and
The cost required for the optical fiber bundle 182 can be reduced. Further, by introducing the integrator 91, the illuminance distribution near the exit end of the optical fiber bundle 182 can be made uniform.

【0091】配光補正素子54として、図6、図7に示
した配光補正素子71を用いることもできる。
As the light distribution correction element 54, the light distribution correction element 71 shown in FIGS. 6 and 7 can be used.

【0092】[0092]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、配光補正
素子の導入により、効率が高く、被照射領域の照度分布
の均一性が良好で、しかも出射光のF値が大きい照明装
置を提供することができる。また、光出力が大きく効率
の良い投写型表示装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, by introducing a light distribution correction element, an illumination device having high efficiency, good uniformity of the illuminance distribution in the irradiated area, and having a large F value of the emitted light is provided. Can be provided. Further, it is possible to provide a projection display device which has a large light output and is efficient.

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

【図1】本発明の実施の形態1の照明装置の構成を示す
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a lighting device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の照明装置における配光補正素子の詳細構
成を示す一部破断拡大斜視図である。
FIG. 2 is a partially broken enlarged perspective view showing a detailed configuration of a light distribution correction element in the illumination device of FIG.

【図3】図1における楕円面状の凹面鏡の作用を説明す
るための線図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of an elliptical concave mirror in FIG. 1;

【図4】同楕円面状の凹面鏡の微小反射領域で反射され
た光の進み方を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing how light reflected by a minute reflection region of the elliptical concave mirror advances.

【図5】図1の照明装置の配光補正素子の作用を説明す
るための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining an operation of a light distribution correction element of the illumination device in FIG. 1;

【図6】本発明の実施の形態2の照明装置の構成を示す
概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図6の照明装置における配光補正素子の詳細構
成を示す拡大斜視図である。
FIG. 7 is an enlarged perspective view showing a detailed configuration of a light distribution correction element in the lighting device of FIG. 6;

【図8】本発明の実施の形態3の照明装置の構成を示す
概略図である。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態4の照明装置の構成を示す
概略図である。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】図9の照明装置におけるインテグレータの詳
細構成を示す拡大斜視図である。
10 is an enlarged perspective view showing a detailed configuration of an integrator in the lighting device of FIG.

【図11】本発明の実施の形態5の照明装置の構成を示
す概略図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a lighting device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図12】図11の照明装置における偏光分離素子の詳
細構成を示す拡大斜視図である。
FIG. 12 is an enlarged perspective view illustrating a detailed configuration of a polarization beam splitter in the illumination device of FIG. 11;

【図13】図12の偏光分離素子の作用を示す概略線図
である。
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating the operation of the polarization beam splitter of FIG.

【図14】本発明の実施の形態6の照明装置の構成を示
す概略図である。
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration of a lighting device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図15】図14の照明装置における偏光分離素子の詳
細構成を示す拡大斜視図である。
FIG. 15 is an enlarged perspective view showing a detailed configuration of a polarization beam splitter in the illumination device of FIG. 14;

【図16】図15の偏光分離素子の作用を示す概略線図
である。
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating the operation of the polarization beam splitter of FIG.

【図17】本発明の実施の形態7の投写型表示装置の構
成を示す概略図である。
FIG. 17 is a schematic diagram showing a configuration of a projection display device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の形態8の投写型表示装置の構
成を示す概略図である。
FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a configuration of a projection display apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の形態9の照明装置の構成を示
す概略図である。
FIG. 19 is a schematic diagram showing a configuration of a lighting device according to Embodiment 9 of the present invention.

【図20】本発明の実施の形態10の照明装置の構成を
示す概略図である。
FIG. 20 is a schematic diagram showing a configuration of a lighting device according to a tenth embodiment of the present invention.

【図21】従来の投写型表示装置の一例を示す概略構成
図である。
FIG. 21 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional projection display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 ランプ 52 凹面鏡 54、71 配光補正素子 59、81 リレーレンズ 60 被照射領域 82、91、124 インテグレータ 87 補正レンズ 101、111 偏光分離素子 102、112 偏光方向補正素子 131、151 照明装置 132、152 フィルタ 133、134、142、143、154、155 ダ
イクロイックミラー 135、144、153、156、159、160 平
面ミラー 136、137、138、161、162、163 フ
ィールドレンズ 139、140、141、167、168、169 液
晶パネル 145、174 投写レンズ 157、158 リレーレンズ 164、165、166 入射側偏光板 170、171、172 出射側偏光板 173 色合成プリズム 181、191 照明光学系 182 光ファイバー束
Reference Signs List 51 lamp 52 concave mirror 54, 71 light distribution correction element 59, 81 relay lens 60 irradiated area 82, 91, 124 integrator 87 correction lens 101, 111 polarization separation element 102, 112 polarization direction correction element 131, 151 illumination device 132, 152 Filters 133, 134, 142, 143, 154, 155 Dichroic mirrors 135, 144, 153, 156, 159, 160 Planar mirrors 136, 137, 138, 161, 162, 163 Field lenses 139, 140, 141, 167, 168, 169 Liquid crystal panel 145, 174 Projection lens 157, 158 Relay lens 164, 165, 166 Incident side polarizing plate 170, 171, 172 Outgoing side polarizing plate 173 Color combining prism 181, 191 Illumination optical system 182 Iber bundle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02F 1/1335 530 G02F 1/1335 530 G03B 21/14 G03B 21/14 A G09F 9/00 360 G09F 9/00 360D ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G02F 1/1335 530 G02F 1/1335 530 G03B 21/14 G03B 21/14 A G09F 9/00 360 G09F 9/00 360D

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ランプと、前記ランプから放射される光
を反射させて小さな領域に収束させる凹面鏡と、前記凹
面鏡からの反射光が収束する位置に配置されて前記反射
光が通過する配光補正素子とを備え、前記配光補正素子
は、前記凹面鏡から離れるにつれて内径が小さくなる円
筒状の反射面を内面に有して、前記凹面鏡の開口端近傍
からの出射光は前記反射面に入射せず、かつ前記凹面鏡
の中央頂部およびその近傍からの出射光の一部は前記反
射面で反射するように構成された照明装置。
1. A lamp, a concave mirror that reflects light emitted from the lamp and converges the light into a small area, and a light distribution correction that is disposed at a position where the reflected light from the concave mirror converges and passes the reflected light. The light distribution correction element has a cylindrical reflecting surface whose inner diameter decreases as the distance from the concave mirror increases, and light emitted from near the opening end of the concave mirror enters the reflecting surface. And a part of light emitted from the central top of the concave mirror and its vicinity is reflected by the reflection surface.
【請求項2】 ランプと、前記ランプから放射される光
を反射させて小さな領域に収束させる凹面鏡と、前記凹
面鏡からの反射光が収束する位置に配置されて前記反射
光が通過する配光補正素子とを備え、前記配光補正素子
は、前記凹面鏡から離れるにつれて細くなる円錐台状の
透明体により構成されて、前記凹面鏡の開口端近傍から
の出射光は前記円錐台状の透明体の側面に入射せず、か
つ前記凹面鏡の中央頂部およびその近傍からの出射光の
一部は前記側面で全反射するように構成された照明装
置。
2. A lamp, a concave mirror that reflects light emitted from the lamp and converges the light in a small area, and a light distribution correction disposed at a position where the reflected light from the concave mirror converges and through which the reflected light passes. And the light distribution correction element is constituted by a truncated cone-shaped transparent body that becomes thinner as the distance from the concave mirror increases, and light emitted from near the opening end of the concave mirror is a side surface of the truncated cone-shaped transparent body. And a part of light emitted from the central top of the concave mirror and its vicinity is totally reflected by the side surface.
【請求項3】 凹面鏡は、ランプを通すための窓をその
中央頂部に有し、配光補正素子の入射端は、凹面鏡の窓
側端の近傍の反射面から出射する光がほぼすべて入射す
る大きさである請求項1または2記載の照明装置。
3. The concave mirror has a window at the center top for passing the lamp, and the incident end of the light distribution correction element has a size on which almost all the light emitted from the reflecting surface near the window side end of the concave mirror enters. The lighting device according to claim 1, wherein
【請求項4】 配光補正素子の出射端は、凹面鏡の開口
端近傍の反射面から出射する光がほぼすべて入射する大
きさである請求項1または2記載の照明装置。
4. The illumination device according to claim 1, wherein an output end of the light distribution correction element has a size to which substantially all light emitted from a reflection surface near an opening end of the concave mirror is incident.
【請求項5】 凹面鏡は楕円面鏡であり、ランプはその
発光体が前記楕円面鏡の第1焦点またはその近傍に位置
するように配置され、配光補正素子はその出射端が前記
楕円面鏡の第2焦点またはその近傍に位置するように配
置されている請求項1から4までのいずれか1項記載の
照明装置。
5. The concave mirror is an ellipsoidal mirror, the lamp is arranged such that its luminous body is located at or near a first focal point of the ellipsoidal mirror, and the light distribution correction element has an emission end whose elliptical surface is the ellipsoidal mirror. The lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the lighting device is disposed so as to be located at or near a second focal point of the mirror.
【請求項6】 配光補正素子の出射側に前記配光補正素
子からの出射光を被照射領域に導くリレーレンズを備え
た請求項1から5までのいずれか1項記載の照明装置。
6. The illuminating device according to claim 1, further comprising a relay lens on an emission side of the light distribution correction element for guiding light emitted from the light distribution correction element to a region to be illuminated.
【請求項7】 配光補正素子とリレーレンズとの間に、
前記配光補正素子の出射側に近接させて、前記配光補正
素子の光軸に垂直な断面の形状が多角形または円形です
べての面が鏡面であるとともに前記配光補正素子を出射
した光が通過する透明体を備えて、前記配光補正素子を
出射した光の一部が前記透明体の側面で全反射しながら
この透明体を通過するように構成するとともに、前記リ
レーレンズを、前記透明体の出射端の実像を被照射領域
の近傍に形成可能に構成した請求項6記載の照明装置。
7. Between a light distribution correction element and a relay lens,
The light emitted from the light distribution correction element is arranged close to the light emission side of the light distribution correction element, and the cross section perpendicular to the optical axis of the light distribution correction element has a polygonal or circular shape and all surfaces are mirror surfaces. With a transparent body that passes through, a part of the light emitted from the light distribution correction element is configured to pass through this transparent body while being totally reflected on the side surface of the transparent body, and the relay lens is 7. The illumination device according to claim 6, wherein a real image of an emission end of the transparent body can be formed in the vicinity of the irradiated area.
【請求項8】 複数の入射側レンズを二次元状に配列し
た入射側レンズアレイをリレーレンズの出射側に備え、
前記入射側レンズと対をなす複数の出射側レンズを二次
元状に配列した出射側レンズアレイを前記入射側レンズ
アレイの出射側に備えて、前記各入射側レンズを通過し
た光を、対応する出射側レンズの開口の内側に収束さ
せ、かつ前記出射側レンズにより前記入射側レンズの開
口の実像を被照射領域の近傍に形成させるように構成し
た請求項6または7記載の照明装置。
8. An incident-side lens array in which a plurality of incident-side lenses are two-dimensionally arranged on an exit side of a relay lens,
An emission-side lens array in which a plurality of emission-side lenses forming a pair with the incidence-side lens are arranged in a two-dimensional manner is provided on the emission side of the incidence-side lens array, and light passing through each of the incidence-side lenses is corresponded. The illumination device according to claim 6, wherein the illumination lens is configured to converge inside the opening of the emission-side lens, and to form a real image of the opening of the incidence-side lens near the irradiated area by the emission-side lens.
【請求項9】 複数の入射側レンズを二次元状に配列し
た入射側レンズアレイをリレーレンズの出射側に備え、
前記入射側レンズと対をなす複数の出射側レンズを二次
元状に配列した出射側レンズアレイを前記入射側レンズ
アレイの出射側に備え、かつ前記出射側レンズアレイの
出射側に正レンズを備えて、前記各入射側レンズを通過
した光を対応する出射側レンズの開口の内側に収束させ
るとともに、前記出射側レンズと正レンズとによって前
記入射側レンズの開口の実像を被照射領域の近傍で互い
にほぼ重ならせるように構成した請求項6または7記載
の照明装置。
9. An output side lens array in which a plurality of input side lenses are two-dimensionally arranged on an output side of a relay lens,
An emission-side lens array in which a plurality of emission-side lenses paired with the incidence-side lens are two-dimensionally arranged is provided on the emission side of the incidence-side lens array, and a positive lens is provided on the emission side of the emission-side lens array. The light passing through each of the incident-side lenses is converged inside the corresponding opening of the exit-side lens, and the real image of the opening of the entrance-side lens is near the irradiated area by the exit-side lens and the positive lens. The lighting device according to claim 6, wherein the lighting devices are configured to substantially overlap each other.
【請求項10】 出射側レンズアレイの出射側に、各出
射側レンズからの出射光が入射すると偏光方向が互いに
直交する2つの偏光成分の光を平行にずらして出射させ
る偏光分離素子を備え、前記2つの偏光成分の光を偏光
方向が揃った光に変換する偏光方向補正素子を備え、前
記偏光方向補正素子は、前記2つの偏光成分のうちの一
方の偏光方向を全く変えないかまたは所定の角度だけ回
転させるとともに、他方の偏光方向を、前記偏光方向を
全く変えないかまたは所定の角度だけ回転された一方の
偏光方向に対し90°回転させて、被照射領域に直線偏
光に近い光を照射可能である請求項8または9記載の照
明装置。
10. A polarizing beam splitter is provided on the emission side of the emission-side lens array, wherein when light emitted from each of the emission-side lenses is incident, light of two polarization components whose polarization directions are orthogonal to each other is shifted in parallel and emitted. A polarization direction correction element for converting the light of the two polarization components into light having a uniform polarization direction, wherein the polarization direction correction element does not change the polarization direction of one of the two polarization components at all or a predetermined direction. And by rotating the other polarization direction by 90 ° with respect to the one polarization direction rotated by a predetermined angle without changing the polarization direction at all, the light polarized close to linearly polarized light in the irradiated area. The illumination device according to claim 8, wherein the illumination device can irradiate light.
【請求項11】 リレーレンズと入射側レンズアレイと
の間に、前記リレーレンズからの出射光が入射すると偏
光方向が互いに直交する2つの偏光成分の光を異なる方
向に出射させる偏光分離素子を備え、前記2つの偏光成
分の光を偏光方向が揃った光に変換する偏光方向補正素
子を備え、前記偏光方向補正素子は、前記2つの偏光成
分のうちの一方の偏光方向を全く変えないかまたは所定
の角度だけ回転させるとともに、他方の偏光方向を、前
記偏光方向を全く変えないかまたは所定の角度だけ回転
された一方の偏光方向に対し90°回転させて、被照射
領域に直線偏光に近い光を照射可能である請求項8また
は9記載の照明装置。
11. A polarization separating element, between a relay lens and an incident side lens array, for emitting light of two polarization components whose polarization directions are orthogonal to each other when light emitted from the relay lens enters, in different directions. A polarization direction correction element that converts light of the two polarization components into light with the same polarization direction, wherein the polarization direction correction element does not change the polarization direction of one of the two polarization components at all or While rotating by a predetermined angle, the other polarization direction is not changed at all or rotated by 90 degrees with respect to one polarization direction rotated by a predetermined angle, so that the irradiated area is close to linearly polarized light. The lighting device according to claim 8, which is capable of irradiating light.
【請求項12】 配光補正素子の出射側に近接させて光
ファイバー束を配置した請求項1から5までのいずれか
1項記載の照明装置。
12. The illuminating device according to claim 1, wherein an optical fiber bundle is disposed close to an emission side of the light distribution correction element.
【請求項13】 配光補正素子と光ファイバー束との間
に、前記配光補正素子の光軸に垂直な断面の形状が多角
形または円形ですべての面が鏡面であるとともに前記配
光補正素子を出射した光が通過する透明体を備えて、前
記配光補正素子を出射した光の一部が前記透明体の側面
で全反射しながらこの透明体を通過し、その出射光が前
記光ファイバー束に入射するように構成した請求項12
記載の照明装置。
13. The light distribution correction element between the light distribution correction element and the optical fiber bundle, wherein the cross section perpendicular to the optical axis of the light distribution correction element has a polygonal or circular shape and all surfaces are mirror surfaces. And a part of the light emitted from the light distribution correction element passes through the transparent body while being totally reflected on a side surface of the transparent body, and the emitted light is transmitted through the optical fiber bundle. 13. The light source of claim 12, wherein
The lighting device according to the above.
【請求項14】 ランプから放射される光を被照射領域
に照射する照明装置と、前記照明装置からの出射光を受
け光学的特性の変化として光学像を形成するライトバル
ブと、前記ライトバルブからの出射光が入射し前記光学
像を投写する投写レンズとを備え、前記照明装置は請求
項1から13までのいずれか1項記載の照明装置である
投写型表示装置。
14. An illumination device for irradiating light to be irradiated with light emitted from a lamp, a light valve for receiving light emitted from the illumination device and forming an optical image as a change in optical characteristics, and 14. A projection display device, comprising: a projection lens that receives the outgoing light and projects the optical image, wherein the illumination device is the illumination device according to any one of claims 1 to 13.
【請求項15】 ライトバルブは照明装置からの出射光
を受け偏光状態の変化として光学像を形成するように構
成され、前記照明装置は請求項10または11記載の照
明装置である請求項14記載の投写型表示装置。
15. The lighting device according to claim 10, wherein the light valve is configured to receive light emitted from the lighting device and form an optical image as a change in polarization state, and the lighting device is the lighting device according to claim 10 or 11. Projection display device.
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