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JP2001249405A - Illumination apparatus and projector equipped with the same - Google Patents

Illumination apparatus and projector equipped with the same

Info

Publication number
JP2001249405A
JP2001249405A JP2000061253A JP2000061253A JP2001249405A JP 2001249405 A JP2001249405 A JP 2001249405A JP 2000061253 A JP2000061253 A JP 2000061253A JP 2000061253 A JP2000061253 A JP 2000061253A JP 2001249405 A JP2001249405 A JP 2001249405A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
reflecting mirror
optical axis
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000061253A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3455154B2 (en
Inventor
Hideki Kojima
英揮 小島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Publication of JP2001249405A publication Critical patent/JP2001249405A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination apparatus with high use efficiency of light which is free from causing an extremely large light loss when a light source position, a shape of a reflective surface, etc., change slightly, and with which the parallel illuminating light is obtained. SOLUTION: A light source 1 is disposed at the focus of a main reflecting mirror 3 being a main reflective means, and the main reflecting mirror 3 is formed of a spherical reflecting mirror 3a consisting of a spherical surface, and a revolution parabolic reflecting mirror 3b consisting of paraboloid of revolution. Then, the condenser lens 4 is disposed at the opening of the main reflecting mirror 3 so that the light being made incident directly from the light source 1, and the reflected light from spherical reflecting mirror 3a may be condensed in parallel. Furthermore, an auxiliary reflecting mirror 5 of the spherical surface being an auxiliary reflective means is disposed so that the light source 1 may serve as the focus, and the opening 6 for emitting the illuminating light is formed in the auxiliary reflecting mirror 5.

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、プロジェクタ等に
用いられる照明装置、およびこれを用いたプロジェクタ
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lighting device used for a projector and the like, and a projector using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、照明装置には集光特性を備えた
反射鏡が用いられており、光源の光を直接照射するだけ
ではなく、光源からの光を反射鏡で反射し、集光するこ
とで光の利用効率を高くしている。しかし、光源からの
光は放射状に拡散するため、反射鏡などに集光されない
で逸散してしまう光が存在する場合、逸散する光の分だ
け光の利用効率は低下していた。
2. Description of the Related Art In general, a reflector having a light-collecting property is used in an illuminating device. In addition to directly irradiating light from a light source, light from the light source is reflected by the reflector and collected. This increases the light use efficiency. However, since the light from the light source diffuses radially, if there is light that is not condensed by a reflecting mirror or the like but escapes, the light use efficiency has been reduced by the amount of the escaped light.

【0003】従来、このような逸散する光を少なくする
技術として、特開平6−250288号公報に記載され
たようなものが知られている。その照明装置の構成図を
図11に示す。
Conventionally, as a technique for reducing such scattered light, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-250288 is known. FIG. 11 shows a configuration diagram of the lighting device.

【0004】図11に示された照明装置は、回転楕円鏡
と球面鏡の焦点位置に光源を配置し、開口部を通過した
光をコンデンサレンズで収束して被照射体に照明する構
成である。この照明装置では、回転楕円鏡と異なる方向
に照射した光を球面鏡により反射して、再び光源位置に
戻し、光源位置を通過させた後、回転楕円鏡で反射する
ことで光の利用効率を高くしている。
The illuminating device shown in FIG. 11 has a configuration in which a light source is arranged at a focal position of a spheroidal mirror and a spherical mirror, and light passing through an opening is converged by a condenser lens to illuminate an object to be irradiated. In this illumination device, light emitted in a direction different from that of the spheroidal mirror is reflected by the spherical mirror, returned to the light source position again, passed through the light source position, and then reflected by the spheroidal mirror to increase the light use efficiency. are doing.

【0005】また、開口部を被照射体のみを照射できる
形状にすることで、さらに光の利用効率を高くしてい
る。
[0005] Further, by forming the opening into a shape that can irradiate only the object to be irradiated, the light utilization efficiency is further increased.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】図11において、開口
部を非常に小さくした場合、光源から発生するほとんど
の光を平行な光として得ることができる。しかし、実際
は開口部を小さくすればするほど回折の影響を受ける光
の量が増えてしまうため、コンデンサレンズを通過する
光は非常に少なくなる。また、光源位置や熱の影響で反
射面の形状などが僅かに変化した場合でも、回転楕円鏡
の焦点と開口部の位置が合わなくなり、極端に大きい光
の損失が発生する。
In FIG. 11, when the aperture is made very small, most of the light generated from the light source can be obtained as parallel light. However, in practice, the smaller the aperture is, the more the amount of light affected by diffraction increases, so that the amount of light passing through the condenser lens is very small. Further, even when the shape of the reflection surface slightly changes due to the position of the light source or the influence of heat, the focal point of the spheroidal mirror and the position of the aperture are not aligned, and an extremely large light loss occurs.

【0007】逆に、開口部が少しでも大きくなると、光
源から開口部に直接入射する光が増えるため、コンデン
サレンズで平行化できない光が増えてしまう。そのた
め、被照射体に入射する光は一定の角度にならず、多数
の光学部品や入射角依存性の強い光学部品を組み込んだ
プロジェクタなどの光源として用いる場合、最適な光学
系の設計が難しくなる。その結果、画像を投写するまで
の光の損失が多くなったり、各光学部品において設計通
りの効果が得られないなどの問題が起きる可能性があ
る。
Conversely, if the aperture becomes slightly larger, more light is directly incident on the aperture from the light source, so that more light cannot be collimated by the condenser lens. Therefore, the light incident on the irradiation target does not have a fixed angle, and when used as a light source such as a projector incorporating a large number of optical components or optical components having strong incident angle dependence, it is difficult to design an optimal optical system. . As a result, there is a possibility that problems such as an increase in light loss until the image is projected and an effect as designed in each optical component cannot be obtained.

【0008】本発明はこのような問題点を解決するもの
で、その目的とすることは、第1に光の利用効率が高
く、平行な照明光が得られる照明装置を提供すること、
第2に光源位置や反射面の形状が僅かに変化しても極端
に大きい光の損失が発生しない照明装置を提供すること
にある。さらに、このような照明装置を用いることによ
って、画像品質が良く、画像が明るいプロジェクタを提
供することにある。
The present invention solves such a problem, and an object of the present invention is to firstly provide an illuminating device having high light use efficiency and obtaining parallel illumination light.
Second, it is an object of the present invention to provide an illumination device that does not cause an extremely large loss of light even if the position of a light source or the shape of a reflection surface slightly changes. Another object of the present invention is to provide a projector with high image quality and a bright image by using such a lighting device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の照明装置は、光源と、球面部分と回転放物
面部分とを有する主反射手段と、前記主反射手段の開口
部に配置され、前記球面部分で反射した光と前記光源か
ら直接入射した光とを平行化するための集光手段と、前
記光源から直接入射した光を前記回転放物面部分の焦点
に集光した後、前記回転放物面部分に照射する補助反射
手段と、を備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, an illuminating device according to the present invention comprises a light source, a main reflecting means having a spherical portion and a paraboloid of revolution, and an opening of the main reflecting means. Arranged, light collecting means for collimating the light reflected by the spherical portion and the light directly incident from the light source, and the light directly incident from the light source was condensed at the focal point of the paraboloid of revolution. And an auxiliary reflecting means for irradiating the paraboloid of revolution.

【0010】このような構成によれば、光源から集光手
段に直接入射した光は、平行な光として開口部から射出
される。また、光源から主反射手段の球面部分に直接入
射した光は、反射され光源の位置付近に集光された後、
集光手段に入射して、平行な光として開口部から射出さ
れる。そして、光源から主反射手段の回転放物面部分に
直接入射した光は、反射されて、平行な光として開口部
より射出される。さらに、光源から補助反射手段に直接
入射した光は、反射されて光源の位置付近に集光された
後、主反射手段の回転放物面部分に入射し、反射されて
平行な光として開口部から射出される。
According to such a configuration, the light directly incident on the light collecting means from the light source is emitted from the opening as parallel light. Also, the light directly incident on the spherical portion of the main reflection means from the light source is reflected and collected near the position of the light source,
The light enters the light condensing means and is emitted from the opening as parallel light. The light directly incident on the paraboloid of revolution of the main reflection means from the light source is reflected and emitted as parallel light from the opening. Further, the light directly incident on the auxiliary reflection means from the light source is reflected and condensed near the position of the light source, and then is incident on the paraboloid of revolution of the main reflection means, and is reflected as parallel light to form the aperture. Emitted from.

【0011】よって、従来のように照明光を集光した
後、非常に小さな開口部を通過させる必要がなく、開口
部を比較的大きくすることができるため、光源位置や反
射面の形状などが僅かに変化しても極端に大きい光の損
失がなく、光源から発生するほとんどの光を平行な光と
して得ることができる。
Therefore, it is not necessary to pass the illumination light through a very small opening after condensing the illumination light as in the related art, and the opening can be made relatively large. Even if it changes slightly, there is no extremely large loss of light, and almost all light generated from the light source can be obtained as parallel light.

【0012】また、本発明の照明装置において、前記集
光手段の外形形状は、前記補助反射手段の開口部の周辺
形状上を移動する点と前記光源とを結ぶ直線の軌跡と、
光軸に垂直な面との交線によって規定される形状であ
り、前記球面部分の外周形状は、前記直線の軌跡と前記
球面部分との交線によって規定される形状であって、前
記回転放物面部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投影
した像は、前記補助反射手段の開口部の周辺形状を光軸
方向の無限遠に投影した像より大きくならず、前記球面
部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投影した像は、前
記回転放物面部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投影
した像より大きくならず、前記集光手段の外形形状を光
軸方向の無限遠に投影した像は、前記球面部分の外周形
状を光軸方向の無限遠に投影した像より大きくならない
ことを特徴としている。
Further, in the illumination device of the present invention, the outer shape of the light condensing means may include a locus of a straight line connecting the point moving on the peripheral shape of the opening of the auxiliary reflecting means and the light source,
A shape defined by an intersection with a plane perpendicular to the optical axis, and an outer peripheral shape of the spherical portion is a shape defined by an intersection of the straight line locus and the spherical portion; An image obtained by projecting the outer peripheral shape of the object surface portion at infinity in the optical axis direction is not larger than an image projecting the peripheral shape of the opening of the auxiliary reflection means at infinity in the optical axis direction, and the outer periphery of the spherical portion is not enlarged. An image whose shape is projected at infinity in the optical axis direction is not larger than an image whose outer peripheral shape of the paraboloid of revolution is projected at infinity in the optical axis direction. The image projected at infinity is characterized in that the outer peripheral shape of the spherical portion does not become larger than the image projected at infinity in the optical axis direction.

【0013】このような構成によれば、集光手段の外形
形状が、補助反射手段の開口部の周辺形状上を移動する
点と光源とを結ぶ直線の軌跡と、光軸に垂直な面との交
線によって規定される形状であることから、光源から開
口部に直接向かう光は必ず集光手段を通過し、光源から
開口部を直接通過する光は存在しなくなる。また、球面
部分の外周形状が、開口部の周辺形状上を移動する点と
光源とを結ぶ直線の軌跡と球面部分との交線によって規
定される形状であることから、球面部分に反射した光
は、光源に集光した後、必ず集光手段を通過する。
[0013] According to such a configuration, the outer shape of the light condensing means is such that the trajectory of the straight line connecting the point moving on the peripheral shape of the opening of the auxiliary reflecting means and the light source, and the plane perpendicular to the optical axis. , The light going directly from the light source to the opening always passes through the light condensing means, and there is no light passing directly from the light source through the opening. In addition, since the outer peripheral shape of the spherical portion is a shape defined by the intersection of the spherical portion and the locus of a straight line connecting the point moving on the peripheral shape of the opening and the light source, the light reflected on the spherical portion Always converge on the light source and then pass through the converging means.

【0014】さらに、回転放物面部分の外周形状を光軸
方向の無限遠に投影した像は、補助反射手段の開口部の
周辺形状を光軸方向の無限遠に投影した像より大きくな
らず、球面部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投影し
た像は、回転放物面部分の外周形状を光軸方向の無限遠
に投影した像より大きくならず、集光手段の外形形状を
光軸方向の無限遠に投影した像は、球面部分の外周形状
を光軸方向の無限遠に投影した像より大きくならないこ
とから、回転放物面で反射されたすべての光は、集光手
段及び補助反射手段の影響を受けることなく、平行な光
として補助反射手段の開口部を通過する。
Further, an image obtained by projecting the peripheral shape of the paraboloid of revolution at infinity in the optical axis direction is not larger than an image projecting the peripheral shape of the opening of the auxiliary reflection means at infinity in the optical axis direction. The image of the outer peripheral shape of the spherical portion projected at infinity in the optical axis direction is not larger than the image of the outer peripheral shape of the paraboloid of revolution projected at infinity in the optical axis direction. Since the image projected at infinity in the optical axis direction does not become larger than the image projected at infinity in the optical axis direction on the outer periphery of the spherical portion, all the light reflected on the paraboloid of revolution collects light. The light passes through the opening of the auxiliary reflection means as parallel light without being affected by the auxiliary reflection means.

【0015】従って、補助反射手段の開口部を通過する
光は、必ず集光手段を通過しているか回転放物面部分で
反射しているので、光源から発生したほぼ全ての光を平
行な光として補助反射手段の開口部から射出することが
できる。さらに、補助反射手段の開口部を通過する光
は、回転放物面部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投
影した像と同じ形状の光束であるため、円形や矩形など
の被照射体に対して被照射体のみを照射することも可能
となる。
Accordingly, since the light passing through the opening of the auxiliary reflecting means always passes through the condensing means or is reflected on the paraboloid of revolution, almost all the light generated from the light source is converted into parallel light. Can be emitted from the opening of the auxiliary reflection means. Further, since the light passing through the opening of the auxiliary reflecting means is a light beam having the same shape as an image obtained by projecting the outer peripheral shape of the paraboloid of revolution at infinity in the optical axis direction, the illuminated object such as a circular or rectangular object Irradiates only the object to be irradiated.

【0016】よって、光源から発生したほぼ全ての光を
平行な光として、高い光利用効率で被照射体に照明する
ことができる。
Therefore, almost all the light generated from the light source can be illuminated on the object to be irradiated with high light use efficiency as parallel light.

【0017】また、本発明のプロジェクタは、上記のよ
うに、平行度が高く、光利用効率の高い照明装置を備え
ているので、品質が良く、明るい画像を得ることができ
る。
Further, since the projector of the present invention is provided with the illumination device having high parallelism and high light use efficiency as described above, a high quality and bright image can be obtained.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下に、図面を用いて、本発明の
実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】(第一の形態)まず、本発明の第一の実施
形態を図1から図4に基づいて説明する。
(First Embodiment) First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0020】図1は本発明の第一の実施形態にかかる照
明装置の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a lighting device according to a first embodiment of the present invention.

【0021】図1に示すように、光源1は主反射手段で
ある主反射鏡3のほぼ焦点の位置に配置されていて、主
反射鏡3は球面からなる球面反射鏡3aと回転放物面か
らなる回転放物面反射鏡3bで構成されている。つま
り、球面反射鏡3aの焦点は光源1の位置にあり、回転
放物面反射鏡3bの焦点は光源1の位置と無限遠点にあ
る。また、主反射鏡3の開口部には、光源1から直接入
射した光及び球面反射鏡3aから反射した光を平行化す
るように、集光手段であるコンデンサレンズ4が配置さ
れている。さらに、光源1が焦点となるように補助反射
手段である球面の補助反射鏡5が配置されていて、補助
反射鏡5には円形の非照射体7の形状と同じ円形の開口
部6が形成されている。
As shown in FIG. 1, a light source 1 is disposed at a position substantially at a focal point of a main reflecting mirror 3 which is a main reflecting means, and the main reflecting mirror 3 has a spherical reflecting mirror 3a having a spherical surface and a paraboloid of revolution. And a rotating parabolic reflecting mirror 3b. That is, the focal point of the spherical reflecting mirror 3a is at the position of the light source 1, and the focal point of the rotating parabolic reflecting mirror 3b is at the position of the light source 1 and at an infinity point. In addition, a condenser lens 4 as a condensing means is disposed in the opening of the main reflecting mirror 3 so as to collimate the light directly incident from the light source 1 and the light reflected from the spherical reflecting mirror 3a. Further, a spherical auxiliary reflecting mirror 5 serving as an auxiliary reflecting means is arranged so that the light source 1 becomes a focal point. The auxiliary reflecting mirror 5 has a circular opening 6 having the same shape as the circular non-irradiation body 7. Have been.

【0022】次に、開口部6の周辺形状、コンデンサレ
ンズ4の外形形状、球面反射鏡3aの外周形状、そして
回転放物面反射鏡3bの外周形状について詳しく述べ
る。
Next, the peripheral shape of the opening 6, the external shape of the condenser lens 4, the outer peripheral shape of the spherical reflecting mirror 3a, and the outer peripheral shape of the rotating parabolic reflecting mirror 3b will be described in detail.

【0023】図2は開口部6、コンデンサレンズ4、球
面反射鏡3aの関係を示す斜視図、図3は開口部6と回
転放物面反射鏡3bの関係を示す斜視図、そして図4は
本発明による照明装置を光軸方向の無限遠から見たとき
の正面図である。
FIG. 2 is a perspective view showing the relationship between the opening 6, the condenser lens 4, and the spherical reflecting mirror 3a. FIG. 3 is a perspective view showing the relationship between the opening 6 and the rotating parabolic reflecting mirror 3b. It is a front view when the lighting device by this invention is seen from infinity of an optical axis direction.

【0024】図2に示すように、コンデンサレンズ4の
外形形状は、円形の開口部6の周辺形状上を移動する点
と光源1とを結ぶ直線の軌跡と、光軸に垂直な面との交
線によって表される形状となり、球面反射鏡3aの外周
形状は、前述の直線の軌跡と球面反射鏡3aとの交線に
よって表される形状となる。
As shown in FIG. 2, the external shape of the condenser lens 4 is defined by a locus of a straight line connecting a point moving on the peripheral shape of the circular opening 6 and the light source 1 and a plane perpendicular to the optical axis. The outer peripheral shape of the spherical reflecting mirror 3a has a shape represented by the intersection of the above-described locus of the straight line and the spherical reflecting mirror 3a.

【0025】また、回転放物面反射鏡3bの外周形状に
おいては、図3に示すように開口部6と同じ大きさの円
形の形状となっている。
Further, the outer peripheral shape of the paraboloid of revolution 3b has a circular shape having the same size as the opening 6, as shown in FIG.

【0026】従って、図4に示すように本発明による照
明装置を光軸方向の無限遠から見ると、回転放物面反射
鏡3bの外周形状は開口部6の周辺形状と一致し、球面
反射鏡3aの外周形状は回転放物面反射鏡3bの外周形
状より小さく、コンデンサレンズ4の外形形状は球面反
射鏡3aの外周形状と一致している。これは、回転放物
面反射鏡3bの外周形状を光軸方向の無限遠に投影した
像が、開口部6の周辺形状を光軸方向の無限遠に投影し
た像より大きくならず、球面反射鏡3aの外周形状を光
軸方向の無限遠に投影した像が、回転放物面反射鏡3b
の外周形状を光軸方向の無限遠に投影した像より大きく
ならず、コンデンサレンズ4の外形形状を光軸方向の無
限遠に投影した像が、球面反射鏡3aの外周形状を光軸
方向の無限遠に投影した像より大きくならない条件を満
たしている。
Therefore, as shown in FIG. 4, when the illuminating device according to the present invention is viewed from infinity in the optical axis direction, the outer peripheral shape of the rotating parabolic reflecting mirror 3b matches the peripheral shape of the opening 6, and the spherical reflecting mirror is used. The outer peripheral shape of 3a is smaller than the outer peripheral shape of the paraboloid of revolution 3b, and the outer shape of the condenser lens 4 matches the outer peripheral shape of the spherical reflecting mirror 3a. This is because an image obtained by projecting the outer peripheral shape of the rotating parabolic reflector 3b at infinity in the optical axis direction is not larger than an image obtained by projecting the peripheral shape of the opening 6 at infinity in the optical axis direction. An image obtained by projecting the outer peripheral shape of the mirror 3a at infinity in the optical axis direction is converted into a parabolic reflecting mirror 3b.
Is not larger than an image projected at infinity in the optical axis direction, and an image obtained by projecting the outer shape of the condenser lens 4 at infinity in the optical axis direction is obtained by changing the outer peripheral shape of the spherical reflecting mirror 3a in the optical axis direction. It satisfies the condition that it does not become larger than the image projected at infinity.

【0027】以上の構成によって、図1に示すように光
源1からコンデンサレンズ4に直接入射した光は、光軸
2に平行な光として得られ、光源1から球面反射鏡3a
に直接照射した光は、反射して光源1に集光した後、コ
ンデンサレンズ4に入射して光軸2に平行な光として得
られる。そして、光源1から回転放物面反射鏡3bに直
接入射した光は、反射して光軸2に平行な光として開口
部6より得られ、光源1から補助反射鏡5に直接入射し
た光は、反射して光源1に集光した後、回転放物面反射
鏡3bに入射し、反射して光軸2に平行な光として開口
部6より得られる。
With the above configuration, as shown in FIG. 1, light directly incident on the condenser lens 4 from the light source 1 is obtained as light parallel to the optical axis 2, and the light from the light source 1 is reflected on the spherical reflecting mirror 3a.
Is directly reflected, condensed on the light source 1 and then incident on the condenser lens 4 to be obtained as light parallel to the optical axis 2. The light directly incident on the rotary parabolic reflecting mirror 3b from the light source 1 is reflected and obtained as light parallel to the optical axis 2 from the opening 6, and the light directly incident on the auxiliary reflecting mirror 5 from the light source 1 is After being reflected and condensed on the light source 1, it is incident on the rotating parabolic reflector 3 b, reflected and obtained as light parallel to the optical axis 2 from the opening 6.

【0028】従って、光源1から発生するほぼすべての
光を平行な光として開口部6より得ることができ、開口
部6より得られる光は、開口部6を光軸2方向の無限遠
に投影した形状と同じ大きさの円形の光束となるため、
同じ円形の被照射体7のみに照射することができる。
Therefore, almost all the light generated from the light source 1 can be obtained as parallel light from the opening 6, and the light obtained from the opening 6 projects the opening 6 at infinity in the direction of the optical axis 2. Because it becomes a circular light beam of the same size as the shape
Irradiation can be performed only on the irradiation target 7 having the same circular shape.

【0029】よって、開口部を非常に小さくする必要が
無いため、光源位置や反射手段の形状が僅かに変化して
も極端に大きい光の損失がなく、また、光源から発生し
たほぼすべての光を平行な光として円形の被照射体に照
明できるため高い光利用効率が得られる。
Therefore, since it is not necessary to make the opening very small, there is no extremely large loss of light even if the position of the light source or the shape of the reflection means slightly changes, and almost all light generated from the light source is not lost. Can be illuminated as parallel light on a circular object to be irradiated, so that high light use efficiency can be obtained.

【0030】(第二の形態)次に、本発明の第二の実施
形態を図5から図8に基づいて説明する。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0031】図5は本発明の第二の実施形態にかかる照
明装置の構成を示す断面図である。本実施形態では、部
品の種類及び配置については、先に説明した第一の実施
形態と基本的には同様であり、異なる部分は、開口部6
の周辺形状、コンデンサレンズ4の外形形状、球面反射
鏡3aの外周形状、そして回転放物面反射鏡3bの外周
形状である。また、開口部6の周辺形状は、光軸2方向
の無限遠に投影した像が非照射体7と同じ矩形となるよ
うに形成されている。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a lighting device according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the types and arrangements of the components are basically the same as those of the first embodiment described above.
, The outer shape of the condenser lens 4, the outer shape of the spherical reflecting mirror 3a, and the outer shape of the rotating parabolic reflecting mirror 3b. The peripheral shape of the opening 6 is formed such that an image projected at infinity in the direction of the optical axis 2 becomes the same rectangle as the non-irradiation body 7.

【0032】次に、開口部6の周辺形状、コンデンサレ
ンズ4の外形形状、球面反射鏡3aの外周形状、そして
回転放物面反射鏡3bの外周形状について詳しく述べ
る。
Next, the peripheral shape of the opening 6, the external shape of the condenser lens 4, the outer peripheral shape of the spherical reflecting mirror 3a, and the outer peripheral shape of the rotating parabolic reflecting mirror 3b will be described in detail.

【0033】図6は開口部6、コンデンサレンズ4、球
面反射鏡3aの関係を示す斜視図、図7は開口部6と回
転放物面反射鏡3bの関係を示す斜視図、そして図8は
本発明による照明装置を光軸方向の無限遠から見たとき
の正面図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the relationship between the opening 6, the condenser lens 4, and the spherical reflecting mirror 3a. FIG. 7 is a perspective view showing the relationship between the opening 6 and the rotating parabolic reflecting mirror 3b. It is a front view when the lighting device by this invention is seen from infinity of an optical axis direction.

【0034】図6に示すように、コンデンサレンズ4の
外形形状は、開口部6の周辺形状上を移動する点と光源
1とを結ぶ直線の軌跡及び光軸に垂直な面との交線によ
って表される形状となり、球面反射鏡3aの外周形状
は、前述の直線の軌跡と球面反射鏡3aとの交線によっ
て表される形状となる。
As shown in FIG. 6, the external shape of the condenser lens 4 is defined by the locus of a straight line connecting the point moving on the peripheral shape of the opening 6 and the light source 1 and the intersection of the plane perpendicular to the optical axis. The outer peripheral shape of the spherical reflecting mirror 3a is a shape represented by the line of intersection of the above-described straight line and the spherical reflecting mirror 3a.

【0035】また、回転放物面反射鏡3bの外周形状に
おいては、図3に示すように開口部6の周辺形状上を移
動する点を通過する光軸2に平行な直線の軌跡と回転放
物面反射鏡3bとの交線で表される形状となる。
In the outer peripheral shape of the paraboloid of revolution 3b, as shown in FIG. 3, a trajectory of a straight line parallel to the optical axis 2 passing through a point moving on the periphery of the opening 6 and The shape is represented by the line of intersection with the object surface reflecting mirror 3b.

【0036】従って、図5に示すように本発明による照
明装置を光軸方向の無限遠から見ると、回転放物面反射
鏡3bの外周形状は開口部6の周辺形状と一致し、球面
反射鏡3aの外周形状は回転放物面反射鏡3bの外周形
状より小さく、コンデンサレンズ4の外形形状は球面反
射鏡3aの外周形状より小さくなっている。これは、回
転放物面反射鏡3bの外周形状を光軸方向の無限遠に投
影した像が、開口部6の周辺形状を光軸方向の無限遠に
投影した像より大きくならず、球面反射鏡3aの外周形
状を光軸方向の無限遠に投影した像が、回転放物面反射
鏡3bの外周形状を光軸方向の無限遠に投影した像より
大きくならず、コンデンサレンズ4の外形形状を光軸方
向の無限遠に投影した像が、球面反射鏡3aの外周形状
を光軸方向の無限遠に投影した像より大きくならない条
件を満たしている。
Therefore, as shown in FIG. 5, when the illumination device according to the present invention is viewed from infinity in the optical axis direction, the outer peripheral shape of the rotating parabolic reflector 3b matches the peripheral shape of the opening 6, and the spherical reflector is used. The outer shape of 3a is smaller than the outer shape of the paraboloid of revolution 3b, and the outer shape of the condenser lens 4 is smaller than the outer shape of the spherical mirror 3a. This is because an image obtained by projecting the outer peripheral shape of the rotating parabolic reflector 3b at infinity in the optical axis direction is not larger than an image obtained by projecting the peripheral shape of the opening 6 at infinity in the optical axis direction. An image obtained by projecting the outer shape of the mirror 3a at infinity in the optical axis direction is not larger than an image obtained by projecting the outer shape of the rotating parabolic reflector 3b at infinity in the optical axis direction. Satisfies the condition that the image projected to infinity in the optical axis direction does not become larger than the image projected to infinity in the optical axis direction of the outer peripheral shape of the spherical reflecting mirror 3a.

【0037】以上の構成によって、図5に示すように光
源1からコンデンサレンズ4に直接入射した光は、光軸
2に平行な光として得られ、光源1から球面反射鏡3a
に直接照射した光は、反射して光源1に集光した後、コ
ンデンサレンズ4に入射して光軸2に平行な光として得
られる。そして、光源1から回転放物面反射鏡3bに直
接入射した光は、反射して光軸2に平行な光として開口
部6より得られ、光源1から補助反射鏡5に直接入射し
た光は、反射して光源1に集光した後、回転放物面反射
鏡3bに入射し、反射して光軸2に平行な光として開口
部6より得られる。
With the above arrangement, as shown in FIG. 5, light directly incident on the condenser lens 4 from the light source 1 is obtained as light parallel to the optical axis 2, and the light from the light source 1 is reflected by the spherical reflecting mirror 3a.
Is directly reflected, condensed on the light source 1 and then incident on the condenser lens 4 to be obtained as light parallel to the optical axis 2. The light directly incident on the rotary parabolic reflecting mirror 3b from the light source 1 is reflected and obtained as light parallel to the optical axis 2 from the opening 6, and the light directly incident on the auxiliary reflecting mirror 5 from the light source 1 is After being reflected and condensed on the light source 1, it is incident on the rotating parabolic reflector 3 b, reflected and obtained as light parallel to the optical axis 2 from the opening 6.

【0038】従って、光源1から発生するほぼすべての
光を平行な光として開口部6より得ることができ、開口
部6より得られる光は、開口部6を光軸2方向の無限遠
に投影した形状と同じ大きさの矩形の光束となるため、
同じ矩形の被照射体7のみに照射することができる。
Therefore, almost all the light generated from the light source 1 can be obtained as parallel light from the opening 6, and the light obtained from the opening 6 projects the opening 6 at infinity in the optical axis 2 direction. It becomes a rectangular luminous flux of the same size as the shape
Irradiation can be performed only on the irradiation target 7 having the same rectangular shape.

【0039】よって、開口部を非常に小さくする必要が
無いため、光源位置や反射手段の形状が僅かに変化して
も極端に大きい光の損失がなく、また、光源から発生し
たほぼすべての光を平行な光として矩形の被照射体に照
明できるため高い光利用効率が得られる。
Therefore, since it is not necessary to make the opening very small, there is no extremely large loss of light even if the position of the light source or the shape of the reflecting means slightly changes, and almost all light generated from the light source is not lost. Can be illuminated on the rectangular irradiation object as parallel light, so that high light use efficiency can be obtained.

【0040】なお、これまでの実施形態では開口部の周
辺形状が異なるものについて述べたが、開口部の周辺形
状はこれらに限らない。
In the embodiments described above, the peripheral shape of the opening is different, but the peripheral shape of the opening is not limited to these.

【0041】また、本発明に用いる光源に関しては理想
的には点光源ですべての方向に光が拡散することが望ま
しいが、それに比較的類似する光源であれば、本発明の
主旨を逸脱しない範囲で用いることができる。例えば、
光源が電極間の放電により発光する放電ランプの発光部
がある。この場合、ほぼ点光源と考えればよい。ただ
し、電極はなるべく多くの光を遮らないほうがよいの
で、電極間を結ぶ直線が光軸に対して垂直や平行となる
ような様々な配置や直線や曲線などの様々な形状が考え
られる。
It is ideal that the light source used in the present invention is ideally a point light source in which light is diffused in all directions. However, if the light source is relatively similar to the light source, the light source does not depart from the gist of the present invention. Can be used. For example,
There is a light emitting portion of a discharge lamp in which a light source emits light by discharge between electrodes. In this case, it can be considered as a point light source. However, since it is preferable that the electrodes do not block as much light as possible, various arrangements such as a straight line connecting the electrodes being perpendicular or parallel to the optical axis, and various shapes such as straight lines and curves are conceivable.

【0042】(プロジェクタ)次に、上記照明装置を組
み込むことが可能なプロジェクタの実施の形態を説明す
る。以下の説明では、特に説明のない限り、光の進行方
向をz方向、光の進行方向(z方向)からみて3時の方
向をx方向、12時の方向をy方向とする。
(Projector) Next, a description will be given of an embodiment of a projector into which the above-mentioned lighting device can be incorporated. In the following description, unless otherwise specified, the light traveling direction is the z direction, the 3 o'clock direction is the x direction, and the 12:00 o'clock direction is the y direction when viewed from the light traveling direction (z direction).

【0043】図9は、プロジェクタの要部を示す概略平
面図である。このプロジェクタ10は、照明光学系10
0と、ダイクロイックミラー210,212を含む色光
分離光学系200と、反射ミラー222,224と、入
射側レンズ230と、リレーレンズ232とを含む導光
光学系220と、反射ミラー218と、3枚のフィール
ドレンズ240,242,244と、3枚の液晶ライト
バルブ250,252,254と、クロスダイクロイッ
クプリズム260と、投写レンズ270とを備えてい
る。液晶ライトバルブ250,252,254は、それ
ぞれ、液晶パネル250b,252b,254bと、入
射側偏光板250a,252a,254aと、出射側偏
光板250c,252c,254cとを備えている。
FIG. 9 is a schematic plan view showing a main part of the projector. The projector 10 includes an illumination optical system 10
0, a color light separating optical system 200 including dichroic mirrors 210 and 212, light reflecting optical systems 220 including reflecting mirrors 222 and 224, an incident side lens 230, and a relay lens 232, a reflecting mirror 218, and three elements , Two liquid crystal light valves 250, 252, 254, a cross dichroic prism 260, and a projection lens 270. The liquid crystal light valves 250, 252, and 254 include liquid crystal panels 250b, 252b, and 254b, incident-side polarizing plates 250a, 252a, and 254a, and emission-side polarizing plates 250c, 252c, and 254c, respectively.

【0044】照明光学系100は、略平行な光束を出射
する照明装置110と、第1のレンズアレイ120と、
第2のレンズアレイ130と、重畳レンズ150と、反
射ミラー160とを備えている。照明光学系100は、
3枚の液晶ライトバルブ250,252,254の照明
領域である液晶パネル250b,252b,254bの
有効領域をほぼ均一に照明するためのインテグレータ光
学系である。この照明装置110として、第1または第
2の実施形態にかかる照明装置を用いることができる。
The illumination optical system 100 includes an illumination device 110 that emits a substantially parallel light beam, a first lens array 120,
A second lens array 130, a superimposing lens 150, and a reflection mirror 160 are provided. The illumination optical system 100 includes:
This is an integrator optical system for almost uniformly illuminating the effective areas of the liquid crystal panels 250b, 252b, 254b, which are the illumination areas of the three liquid crystal light valves 250, 252, 254. As the lighting device 110, the lighting device according to the first or second embodiment can be used.

【0045】図10は、第1のレンズアレイ120の外
観を示す斜視図である。第1のレンズアレイ120は略
矩形状の輪郭を有する小レンズ122がM行N列のマト
リクス状に配列された構成を有している。この例では、
M=6,N=4である。各小レンズ122は、照明装置
110(図9)から入射された平行な光束を複数の(す
なわちM×N個の)部分光束に分割し、各部分光束を第
2のレンズアレイ130の近傍で結像させる。各小レン
ズ122をz方向から見た外形形状は、液晶パネル25
0b,252b,254bの形状とほぼ相似形をなすよ
うに設定されている。例えば、液晶ライトバルブの照明
領域(画像が表示される領域)のアスペクト比(横と縦
の寸法の比率)が4:3であるならば、各小レンズ12
2のアスペクト比も4:3に設定する。
FIG. 10 is a perspective view showing the appearance of the first lens array 120. The first lens array 120 has a configuration in which small lenses 122 having a substantially rectangular outline are arranged in a matrix of M rows and N columns. In this example,
M = 6, N = 4. Each small lens 122 divides a parallel light beam incident from the illumination device 110 (FIG. 9) into a plurality of (ie, M × N) partial light beams, and splits each partial light beam in the vicinity of the second lens array 130. Make an image. The external shape of each small lens 122 viewed from the z direction is
0b, 252b, and 254b are set to be substantially similar in shape. For example, if the aspect ratio (ratio of horizontal and vertical dimensions) of the illumination area (area where an image is displayed) of the liquid crystal light valve is 4: 3, each small lens 12
The aspect ratio of 2 is also set to 4: 3.

【0046】第2のレンズアレイ130も、第1のレン
ズアレイ120の小レンズ122に対応するように、小
レンズがM行N列のマトリクス状に配列された構成を有
している。第2のレンズアレイ130は、第1のレンズ
アレイ120から出射された各部分光束の中心軸(主光
線)が重畳レンズ150の入射面に垂直に入射するよう
に揃える機能を有している。さらに、重畳レンズ150
は、複数の部分光束を3枚の液晶パネル250b,25
2b,254b上で重畳させる機能を有している。ま
た、フィールドレンズ240,242,244は、照明
領域に照射される各部分光束をそれぞれの中心軸(主光
線)に平行な光束に変換する機能を有する。なお、本実
施例では、第2のレンズアレイ130と重畳レンズ15
0を別々の構成としているが、第2のレンズアレイ13
0に重畳レンズ150の機能を併せ持つようにしてもよ
い。例えば、各小レンズを偏心レンズで構成するように
してもよい。また、第2のレンズアレイ130は、照明
装置110から出射される光束が平行性に優れている場
合には、省略することも可能である。
The second lens array 130 also has a configuration in which small lenses are arranged in a matrix of M rows and N columns so as to correspond to the small lenses 122 of the first lens array 120. The second lens array 130 has a function of aligning the central axes (principal rays) of the respective partial luminous fluxes emitted from the first lens array 120 so as to be perpendicularly incident on the incident surface of the superimposing lens 150. Further, the superimposing lens 150
Are used to convert a plurality of partial light beams into three liquid crystal panels 250b and 25.
2b and 254b. Further, the field lenses 240, 242, and 244 have a function of converting each partial light beam applied to the illumination area into a light beam parallel to the respective central axis (principal ray). In the present embodiment, the second lens array 130 and the superimposing lens 15
0 is a separate configuration, but the second lens array 13
0 may also have the function of the superimposing lens 150. For example, each small lens may be constituted by an eccentric lens. In addition, the second lens array 130 can be omitted when the light beam emitted from the illumination device 110 has excellent parallelism.

【0047】第2のレンズアレイ130は、図9に示す
ように、反射ミラー160を挟んで第1のレンズアレイ
130に対して90度傾いて配置されている。反射ミラ
ー160は、第1のレンズアレイ120から出射された
光束を第2のレンズアレイ130に導くために設けられ
ている。照明光学系の構成によっては、必ずしも必要と
しない。例えば、第1のレンズアレイ120および照明
装置110が第2のレンズアレイ130に平行に設けら
れていれば必要ではない。
As shown in FIG. 9, the second lens array 130 is disposed at an angle of 90 degrees with respect to the first lens array 130 with the reflection mirror 160 interposed therebetween. The reflection mirror 160 is provided to guide the light beam emitted from the first lens array 120 to the second lens array 130. This is not always necessary depending on the configuration of the illumination optical system. For example, this is not necessary if the first lens array 120 and the illumination device 110 are provided in parallel with the second lens array 130.

【0048】図9に示すプロジェクタ10において、照
明装置110から出射された略平行な光束は、インテグ
レータ光学系を構成する第1と第2のレンズアレイ12
0,130によって、複数の部分光束に分割される。第
1のレンズアレイ120の各小レンズから出射された部
分光束は、第2のレンズアレイ130の各小レンズ13
2の近傍で照明装置110の光源像(2次光源像)が形
成されるように集光される。第2のレンズアレイ130
の近傍に形成された2次光源像から出射された部分光束
は、拡散しながら重畳レンズ150によって液晶パネル
250b,252b,254bの有効領域(表示領域)
上で重畳される。上記の結果、各液晶パネル250b,
252b,254bは、ほぼ均一に照明される。
In the projector 10 shown in FIG. 9, substantially parallel light beams emitted from the illuminating device 110 are combined with the first and second lens arrays 12 constituting an integrator optical system.
The light beams are divided into a plurality of partial light beams by 0 and 130. The partial luminous flux emitted from each small lens of the first lens array 120 is divided into each small lens 13 of the second lens array 130.
Light is condensed so that a light source image (secondary light source image) of the illumination device 110 is formed in the vicinity of 2. Second lens array 130
Of the liquid crystal panels 250b, 252b, and 254b by the superimposing lens 150 while diffusing the partial luminous flux emitted from the secondary light source image formed in the vicinity of.
Superimposed on As a result, each liquid crystal panel 250b,
252b and 254b are almost uniformly illuminated.

【0049】色光分離光学系200は、2枚のダイクロ
イックミラー210,212を備え、重畳レンズ150
から出射される光を、赤、緑、青の3色の色光に分離す
る機能を有している。第1のダイクロイックミラー21
0は、照明光学系100から出射された白色光束の赤色
光成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分
とを反射する。第1のダイクロイックミラー210を透
過した赤色光は、反射ミラー218で反射され、フィー
ルドレンズ240を通って赤光用の液晶ライトバルブ2
50に達する。このフィールドレンズ240は、第2の
レンズアレイ130から出射された各部分光束をその中
心軸(主光線)に対して平行な光束に変換する。他の液
晶ライトバルブの前に設けられたフィールドレンズ24
2,244も同様である。
The color light separation optical system 200 includes two dichroic mirrors 210 and 212, and a superposition lens 150.
Has a function of separating the light emitted from the light into three color lights of red, green, and blue. First dichroic mirror 21
0 transmits the red light component of the white light beam emitted from the illumination optical system 100 and reflects the blue light component and the green light component. The red light transmitted through the first dichroic mirror 210 is reflected by the reflection mirror 218, passes through the field lens 240, and passes through the liquid crystal light valve 2 for red light.
Reach 50. The field lens 240 converts each partial light beam emitted from the second lens array 130 into a light beam parallel to its central axis (principal ray). Field lens 24 provided in front of another liquid crystal light valve
2,244 is the same.

【0050】第1のダイクロイックミラー210で反射
された青色光と緑色光のうちで、緑色光は第2のダイク
ロイックミラー212によって反射され、フィールドレ
ンズ242を通って緑光用の液晶ライトバルブ252に
達する。一方、青色光は、第2のダイクロイックミラー
212を透過し、入射側レンズ230、リレーレンズ2
32および反射ミラー222,224を備えたリレーレ
ンズ(導光光学系)220を通り、さらに出射側レンズ
(フィールドレンズ)244を通って青色光用の液晶ラ
イトバルブ254に達する。なお、青色光にリレーレン
ズが用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色
光の光路の長さよりも長いため、光の拡散等による光の
利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射
側レンズ230に入射した部分光束をそのまま、出射側
レンズ244に伝えるためである。
Of the blue light and the green light reflected by the first dichroic mirror 210, the green light is reflected by the second dichroic mirror 212 and passes through the field lens 242 to reach the liquid crystal light valve 252 for green light. . On the other hand, the blue light passes through the second dichroic mirror 212 and is incident on the incident side lens 230 and the relay lens 2.
Then, the light passes through a relay lens (light guide optical system) 220 provided with a light source 32 and reflection mirrors 222 and 224, and further passes through a light exit side lens (field lens) 244 to reach a liquid crystal light valve 254 for blue light. In addition, the relay lens is used for blue light because the length of the optical path of the blue light is longer than the length of the optical path of the other color light, so as to prevent a reduction in light use efficiency due to light diffusion or the like. It is. That is, it is for transmitting the partial light beam incident on the incident side lens 230 to the exit side lens 244 as it is.

【0051】液晶ライトバルブ250は、入射側偏光板
250aと、液晶パネル250bと、出射側偏光板25
0cとを備えている。入射側偏光板250aは、その透
過軸がs偏光の方向に設定されており、入射した光のう
ちs偏光光のみを透過する。液晶パネル250bは、与
えられた画像情報(画像信号)に従って、入射側偏光板
250aから出射された赤色光の偏光光の偏光方向を変
調する。出射側偏光板250cは、その透過軸がp偏光
の方向に設定されており、液晶パネル250bから出射
した変調光のうち、p偏光光のみを透過する。これによ
り、液晶ライトバルブ250aは、与えられた画像情報
に従って入射光を変調して画像を形成する機能を有して
いる。
The liquid crystal light valve 250 includes an entrance side polarizing plate 250a, a liquid crystal panel 250b, and an exit side polarizing plate 25.
0c. The transmission axis of the incident-side polarizing plate 250a is set in the direction of s-polarized light, and transmits only s-polarized light among incident light. The liquid crystal panel 250b modulates the polarization direction of the polarized light of the red light emitted from the incident side polarizing plate 250a according to the given image information (image signal). The emission-side polarizing plate 250c has its transmission axis set in the direction of p-polarized light, and transmits only p-polarized light of the modulated light emitted from the liquid crystal panel 250b. Thus, the liquid crystal light valve 250a has a function of modulating incident light according to given image information to form an image.

【0052】液晶ライトバルブ252,254も、それ
ぞれ、入射側偏光板252a,254aと、液晶パネル
252b,254bと、出射側偏光板252c,254
cとを備え、液晶ライトバルブ250と同様の機能を有
している。クロスダイクロイックプリズム260は、3
色の色光を合成してカラー画像を形成する色光合成部と
しての機能を有している。
The liquid crystal light valves 252 and 254 also include the incident side polarizing plates 252a and 254a, the liquid crystal panels 252b and 254b, and the outgoing side polarizing plates 252c and 254, respectively.
c, and has the same function as the liquid crystal light valve 250. The cross dichroic prism 260
It has a function as a color light combining unit that forms a color image by combining color light of colors.

【0053】赤色光の液晶ライトバルブ250の入射側
偏光板250aは、フィールドレンズ240の平坦な出
射面に貼り付けられている。出射側偏光板250cは液
晶パネル250bの出射面に貼り付けられている。液晶
パネル250bは、入射側偏光素子250aからある程
度間隔を隔てて配置されている。この間隔は、他の構成
要素との光学的な関係、光学距離、レンズの焦点距離等
に応じて決定される。但し、液晶パネル250bや入射
側偏光板250aの冷却を行うために好ましい空間を確
保することが望ましい。
The incident-side polarizing plate 250a of the liquid crystal light valve 250 for red light is attached to the flat exit surface of the field lens 240. The output side polarizing plate 250c is attached to the output surface of the liquid crystal panel 250b. The liquid crystal panel 250b is arranged at a certain distance from the incident-side polarizing element 250a. This interval is determined according to the optical relationship with other components, the optical distance, the focal length of the lens, and the like. However, it is desirable to secure a preferable space for cooling the liquid crystal panel 250b and the incident side polarizing plate 250a.

【0054】赤色光の液晶ライトバルブ250と同様
に、緑色光の液晶ライトバルブ252の入射側偏光板2
52aも、フィールドレンズ242の平坦な出射面に貼
り付けられている。また、出射側偏光板252cも液晶
パネル252bの出射面に貼り付けられている。液晶パ
ネル252bも、入射側偏光素子252aからある程度
間隔を隔てて配置されている。
Similarly to the liquid crystal light valve 250 for red light, the polarizing plate 2 on the incident side of the liquid crystal light valve 252 for green light is used.
52a is also attached to the flat exit surface of the field lens 242. In addition, the output side polarizing plate 252c is also attached to the output surface of the liquid crystal panel 252b. The liquid crystal panel 252b is also arranged at a certain distance from the incident side polarization element 252a.

【0055】青光用の液晶ライトバルブ254は、他の
液晶ライトバルブ250,252と異なる構成を有して
いる。青光用の液晶ライトバルブ254の入射側偏光板
254aは、液晶パネル254bとフィールドレンズ2
44との第1の間隔の間に、液晶パネル254bと可能
な限り間隔を隔てて配置されている透明板246、例え
ばガラス板の出射面に貼り付けられている。青光用の液
晶ライトバルブ254の出射側偏光板254cは、他の
液晶ライトバルブ250,254と同様に、液晶パネル
254bの出射面に貼り付けられている。
The liquid crystal light valve 254 for blue light has a different configuration from the other liquid crystal light valves 250 and 252. The incident-side polarizing plate 254a of the liquid crystal light valve 254 for blue light includes a liquid crystal panel 254b and the field lens 2.
A transparent plate 246, which is arranged as far as possible from the liquid crystal panel 254b, is attached to the light-emitting surface of a glass plate, for example, between the first gap with the liquid crystal panel 254b. The emission-side polarizing plate 254c of the liquid crystal light valve 254 for blue light is attached to the emission surface of the liquid crystal panel 254b, like the other liquid crystal light valves 250 and 254.

【0056】クロスダイクロイックプリズム260に
は、赤光を反射する誘電体多層膜と、青光を反射する誘
電体多層膜とが、4つの直角プリズムの界面に略X字状
に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つ
の色光が合成されて、カラー画像を投写するための合成
光が形成される。
In the cross dichroic prism 260, a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are formed in an approximately X-shape at the interface between the four right-angle prisms. The three colored lights are combined by these dielectric multilayer films to form combined light for projecting a color image.

【0057】クロスダイクロイックプリズム260で生
成された合成光は、投写レンズ270の方向に出射され
る。投写レンズ270は、この合成光をスクリーン30
0上に投写して、カラー画像を表示する投写手段として
の機能を有する。
The combined light generated by the cross dichroic prism 260 is emitted toward the projection lens 270. The projection lens 270 transmits the combined light to the screen 30.
It has a function as a projection means for projecting a color image on the image plane 0 to display a color image.

【0058】先に説明したように、上記第1または第2
の実施形態の照明装置は、射出される光の平行度が高
く、光利用効率も高いので、このようなプロジェクタに
上記第1または第2の実施形態の照明装置を採用すれ
ば、品質が良く、明るい画像を得ることができる。
As described above, the first or the second
The illumination device of the embodiment has high parallelism of emitted light and high light use efficiency. Therefore, if the illumination device of the first or second embodiment is adopted for such a projector, the quality is good. And a bright image can be obtained.

【0059】なお、本発明は、上記の実施形態に限られ
るものではなく、その用紙を逸脱しない範囲において種
々の態様において実施することが可能であり、例えば次
のような変形も可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be implemented in various modes without departing from the paper. For example, the following modifications are possible.

【0060】(1)上記実施形態では、照明装置110
の光を複数の部分光束に分割する2つのレンズアレイ1
20,130を用いていたが、本発明は、このようなレ
ンズアレイを用いないプロジェクタにも適用可能であ
る。
(1) In the above embodiment, the lighting device 110
Lens array 1 that divides light into a plurality of partial light beams
Although 20, 130 are used, the present invention can be applied to a projector that does not use such a lens array.

【0061】(2)上記実施形態では、透過型のプロジ
ェクタに本発明の照明装置を組み込んだ場合の例につい
て説明したが、本発明は、反射型のプロジェクタにも適
用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液
晶ライトバルブ等のライトバルブが光を透過するタイプ
であることを意味しており、「反射型」とは、ライトバ
ルブが光を透過するタイプであることを意味している。
反射型のプロジェクタでは、クロスダイクロイックプリ
ズムは、白色光を赤、緑、青の3色の光に分離する色光
分離手段として利用されると共に、変調された3色の光
を再度合成して同一の方向に出射する色光合成手段とし
ても利用されることがある。反射型のプロジェクタにこ
の発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタとほ
ぼ同様な効果を得ることができる。なお、ライトバルブ
は液晶ライトバルブに限られず、例えばマイクロミラー
を用いたライトバルブであっても良い。
(2) In the above embodiment, an example was described in which the illumination device of the present invention was incorporated in a transmissive projector, but the present invention can also be applied to a reflective projector. Here, “transmission type” means that a light valve such as a liquid crystal light valve transmits light, and “reflection type” means that the light valve transmits light. Means
In a reflection type projector, the cross dichroic prism is used as a color light separating unit that separates white light into red, green, and blue light, and recombines the modulated three color light into the same light. It may also be used as a color light combining unit that emits light in the direction. When the present invention is applied to a reflection type projector, almost the same effects as those of a transmission type projector can be obtained. The light valve is not limited to the liquid crystal light valve, and may be, for example, a light valve using a micro mirror.

【0062】(3)プロジェクタとしては、投写面を観
察する方向から画像投写を行う前面投写型のプロジェク
タと、投写面を観察する方向とは反対側から画像投写を
行う背面投写型のプロジェクタとがあるが、本発明の照
明装置は、いずれのプロジェクタにも組み込むことが可
能である。
(3) As the projector, there are a front projection type projector that projects an image from the direction in which the projection surface is observed, and a rear projection type projector that projects an image from the side opposite to the direction in which the projection surface is observed. However, the lighting device of the present invention can be incorporated in any projector.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明の照明装置では、従来のように、
非常に小さくした開口部に照明光を通過させる必要はな
く、開口部を比較的大きくすることができるため、光源
位置や反射面の形状などが僅かに変化しても極端に大き
い光の損失がない。また、光源から発生するほとんどの
光を平行な光として被照射体のみを照射できるため、光
の利用効率が高い照明光が得られる。しかも、平行な光
を得ることができるため光学部品を多く用いるプロジェ
クタ等に使用する場合、全体の光学系の設計が容易とな
る。
According to the lighting device of the present invention, as in the prior art,
It is not necessary to allow illumination light to pass through the very small opening, and the opening can be made relatively large, so that even if the light source position or the shape of the reflecting surface changes slightly, extremely large light loss occurs. Absent. In addition, since most of the light generated from the light source can be irradiated only on the irradiation target as parallel light, illumination light with high light use efficiency can be obtained. Moreover, since parallel light can be obtained, when used in a projector or the like that uses many optical components, the design of the entire optical system becomes easy.

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

【図1】第一の実施形態による照明装置を光軸を含む平
面で切り取った断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a lighting device according to a first embodiment, taken along a plane including an optical axis.

【図2】第一の実施形態による照明装置における開口
部、コンデンサレンズ、球面反射鏡の関係を示す斜視
図。
FIG. 2 is a perspective view showing a relationship among an opening, a condenser lens, and a spherical reflecting mirror in the lighting device according to the first embodiment.

【図3】第一の実施形態にかかる照明装置における開口
部と回転放物面反射鏡の関係を示す斜視図。
FIG. 3 is an exemplary perspective view showing a relationship between an opening and a rotating parabolic reflector in the illumination device according to the first embodiment;

【図4】第一の実施形態にかかる照明装置を光軸方向の
無限遠から見たときの正面図。
FIG. 4 is an exemplary front view of the lighting device according to the first embodiment when viewed from infinity in the optical axis direction;

【図5】第二の実施形態にかかる照明装置を光軸を含む
平面で切り取った断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the lighting device according to the second embodiment, taken along a plane including an optical axis.

【図6】第二の実施形態にかかる照明装置における開口
部、コンデンサレンズ、球面反射鏡の関係を示す斜視
図。
FIG. 6 is an exemplary perspective view showing a relationship among an opening, a condenser lens, and a spherical reflecting mirror in a lighting device according to a second embodiment;

【図7】第二の実施形態にかかる照明装置における開口
部と回転放物面反射鏡の関係を示す斜視図。
FIG. 7 is an exemplary perspective view showing the relationship between an opening and a rotating parabolic reflector in the lighting device according to the second embodiment;

【図8】第二の実施形態にかかる照明装置を光軸方向の
無限遠から見たときの正面図。
FIG. 8 is a front view of the lighting device according to the second embodiment when viewed from infinity in the optical axis direction.

【図9】本発明の照明装置を組み込むことが可能なプロ
ジェクタの実施形態の要部を示す概略平面図。
FIG. 9 is a schematic plan view showing a main part of an embodiment of a projector into which the lighting device of the present invention can be incorporated.

【図10】第1のレンズアレイ120の外観を示す斜視
図。
FIG. 10 is a perspective view showing the appearance of the first lens array 120.

【図11】特開平6−250288号公報に開示された
照明装置の構成を示す断面図。
FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a lighting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-250288.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源 2…光軸 3…主反射鏡 3a…球面反射鏡 3b…回転放物面反射鏡 4…コンデンサレンズ 5…補助反射手段 6…開口部 7…被照射体 10…プロジェクタ 100…照明光学系 110…照明装置 120…第1のレンズアレイ 122…小レンズ 130…第2のレンズアレイ 132…小レンズ 150…重畳レンズ 160…反射ミラー 200…色光分離光学系 210…第1のダイクロイックミラー 212…第2のダイクロイックミラー 218…反射ミラー 220…導光光学系 222,224…反射ミラー 230…入射側レンズ 232…リレーレンズ 240,242,244…フィールドレンズ 246…透明板 250,252,254…液晶ライトバルブ 250a,252a,254a…入射側偏光板 250b,252b,254b…液晶パネル 250c,252c,254c…出射側偏光板 260…クロスダイクロイックプリズム 270…投写レンズ系 300…スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Optical axis 3 ... Main reflecting mirror 3a ... Spherical reflecting mirror 3b ... Rotating parabolic reflecting mirror 4 ... Condenser lens 5 ... Auxiliary reflecting means 6 ... Opening 7 ... Irradiation object 10 ... Projector 100 ... Illumination optics System 110 Illumination device 120 First lens array 122 Small lens 130 Second lens array 132 Small lens 150 Superimposing lens 160 Reflection mirror 200 Color light separation optical system 210 First dichroic mirror 212 2nd dichroic mirror 218 reflection mirror 220 light guide optical system 222, 224 reflection mirror 230 incident lens 232 relay lens 240, 242, 244 field lens 246 transparent plate 250, 252, 254 liquid crystal light Bulbs 250a, 252a, 254a... Incident side polarizing plates 250b, 252b, 2 4b ... liquid crystal panel 250c, 252c, 254c ... output-side polarizer 260 ... cross dichroic prism 270 ... projection lens system 300 ... screen

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/74 H04N 5/74 K Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) H04N 5/74 H04N 5/74 K

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、 球面部分と回転放物面部分とを有する主反射手段と、 前記主反射手段の開口部に配置され、前記球面部分で反
射した光と前記光源から直接入射した光とを平行化する
ための集光手段と、 前記光源から直接入射した光を前記回転放物面部分の焦
点に集光した後、前記回転放物面部分に照射する補助反
射手段と、を備えたことを特徴とする照明装置。
A light source; a main reflecting means having a spherical portion and a paraboloid of revolution; light reflected by the spherical portion and light directly incident from the light source, the light being disposed at an opening of the main reflecting means. Focusing means for collimating the light, and auxiliary reflecting means for irradiating the light directly incident from the light source at the focal point of the paraboloid of revolution and then irradiating the paraboloid of revolution. A lighting device, characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載の照明装置において、 前記集光手段の外形形状は、前記補助反射手段の開口部
の周辺形状上を移動する点と前記光源とを結ぶ直線の軌
跡と、光軸に垂直な面との交線によって規定される形状
であり、 前記球面部分の外周形状は、前記直線の軌跡と前記球面
部分との交線によって規定される形状であって、 前記回転放物面部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投
影した像は、前記補助反射手段の開口部の周辺形状を光
軸方向の無限遠に投影した像より大きくならず、 前記球面部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投影した
像は、前記回転放物面部分の外周形状を光軸方向の無限
遠に投影した像より大きくならず、 前記集光手段の外形形状を光軸方向の無限遠に投影した
像は、前記球面部分の外周形状を光軸方向の無限遠に投
影した像より大きくならないことを特徴とする照明装
置。
2. The illuminating device according to claim 1, wherein the outer shape of the light condensing means includes a trajectory of a straight line connecting a point moving on a peripheral shape of an opening of the auxiliary reflecting means and the light source; An outer peripheral shape of the spherical portion is a shape defined by an intersecting line between the linear trajectory and the spherical portion; and An image obtained by projecting the outer peripheral shape of the object surface portion at infinity in the optical axis direction is not larger than an image obtained by projecting the peripheral shape of the opening of the auxiliary reflection means at infinity in the optical axis direction. An image obtained by projecting the shape at infinity in the optical axis direction is not larger than an image obtained by projecting the outer peripheral shape of the paraboloid of revolution at infinity in the optical axis direction. In the image projected at infinity, the outer peripheral shape of the spherical portion is set in the optical axis direction. Lighting apparatus characterized by not greater than the image projected at infinity.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の照明装
置と、 前記照明装置から射出された光を変調するライトバルブ
と、 前記ライトバルブによって変調された光を投写する投写
レンズと、を備えたことを特徴とする、プロジェクタ。
3. The lighting device according to claim 1 or 2, a light valve that modulates light emitted from the lighting device, and a projection lens that projects light modulated by the light valve. A projector, comprising:
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