JP2003121782A - Illumination optical device for projection device and projection type image display device using the same - Google Patents
Illumination optical device for projection device and projection type image display device using the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、映像表示用のプロ
ジェクタ装置や投写型リアプロジェクションテレビ等の
映像表示素子に表示された映像をスクリーン上に拡大投
影する投影装置用照明光学装置に係わり、特に映像表示
素子の異なった場所に入射する複数の色の光束を一定方
向に移動（スクロール）させることで１枚の映像表示素
子においても色の切り替えが可能な表示技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical device for a projection device for enlarging and projecting an image displayed on an image display device such as a projector device for displaying an image or a projection type rear projection television on a screen, and in particular. The present invention relates to a display technology capable of switching colors even in a single image display element by moving (scrolling) a plurality of light fluxes of a plurality of colors incident on different positions of the image display element in a certain direction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】まず第１の従来技術としては、白色光源
であるランプからの光束を赤色光束、緑色光束、青色光
束に時分割で分離する手段を投影装置用照明光学装置に
設け、１枚の映像表示素子に入射する光束の色を時間に
より変化させ、たとえば緑色の光束が映像表示素子に入
射している間には緑色の映像信号に対応した映像を映像
表示素子上に表示する。また赤色の光束が映像表示素子
に入射している間には赤色の映像信号に対応した映像を
映像表示素子に表示する。さらに、青色の光束が映像表
示素子に入射している間には青色の映像信号に対応した
映像を映像表示素子に表示することで、カラー画像を得
ようとするものである。2. Description of the Related Art First of all, as a first prior art, an illumination optical device for a projector is provided with a means for time-divisionally separating a light beam from a lamp which is a white light source into a red light beam, a green light beam and a blue light beam. The color of the light beam incident on the image display element is changed with time, and an image corresponding to the green image signal is displayed on the image display element while the green light beam is incident on the image display element. Further, while the red light flux is incident on the image display element, an image corresponding to the red image signal is displayed on the image display element. Further, while the blue light flux is incident on the image display element, an image corresponding to the blue image signal is displayed on the image display element to obtain a color image.
【０００３】また第２の従来技術としては、特表平９−
５１２６４８号公報に記載されているように、白色光源
であるランプからの光束を第１及び第２のマルチレンズ
アレイ、偏光ビームスプリッタ(ＰＢＳ：Ｐｏｌａｒｉ
ｚｅｒ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ)、コリメータレン
ズを通過させた後、複数のダイクロイックミラーを使用
して赤色光束、青色光束、緑色光束に分離し、分離後の
光束をそれぞれに対応したプリズムに入射させ、このプ
リズムを回転させることで光束の出射方向を制御し、映
像表示素子の異なった場所に入射させたそれぞれの光束
を一定方向に移動（スクロール）させるようにした投影
装置用照明光学装置が知られている。As a second conventional technique, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 9-
As described in Japanese Patent Application No. 512648, a light flux from a lamp, which is a white light source, is divided into first and second multi-lens arrays and a polarization beam splitter (PBS: Polari).
After passing through a collimator lens, a plurality of dichroic mirrors are used to separate into a red light beam, a blue light beam, and a green light beam, and the separated light beams are made incident on prisms corresponding to the respective light beams. 2. Description of the Related Art There is known an illumination optical device for a projection device in which the emission direction of a light beam is controlled by rotating and each light beam incident on different positions of an image display element is moved (scrolled) in a certain direction.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記第１の従来技術に
よる投影装置用照明光学装置においては、時分割で映像
表示素子に入射する光束の色を切り替えるため、例えば
映像表示素子には赤色の光束が入射している時間には、
映像表示素子に赤色映像信号に対応している画像が表示
されている。この時、赤色光束以外の光は光源であるラ
ンプ側に反射されるので光の利用効率が低下する。In the illumination optical device for a projection device according to the first prior art described above, since the color of the light beam incident on the image display element is switched in a time division manner, for example, the image display element has a red light beam. During the incident
An image corresponding to the red image signal is displayed on the image display element. At this time, the light other than the red light flux is reflected toward the lamp, which is the light source, so that the light use efficiency is reduced.
【０００５】上記第２の従来技術による投影装置用照明
光学装置は、映像表示素子を１枚使用する方式であり、
映像表示素子を３枚使用する方式に比べそれぞれの映像
表示素子の画素位置を調整するなど煩雑な作業が不要と
なり量産性が大幅に向上する。さらに、現状では高価な
映像表示素子の使用枚数が１枚だけでありコスト的にも
有利になる。The illumination optical device for a projection device according to the second prior art is a system using one image display element.
Compared with the method of using three image display elements, complicated work such as adjusting the pixel position of each image display element is unnecessary and mass productivity is greatly improved. Further, at present, only one expensive image display element is used, which is advantageous in terms of cost.
【０００６】反面、複数のプリズムを回転させる必要が
あるため、それを回転させるための回転機構が必要とな
り、投影装置用照明光学装置が大型化する。また、複数
のプリズムやレンズ素子、ダイクロイックミラーを使用
するために構造が複雑化するとともに組立て保持の精度
も高精度化が要求されることになる。さらに、映像表示
素子上をスクロールする複数色の光束の位置やスクロー
ルの速度を正確に合わせるには、回転するそれぞれのプ
リズム間で回転位相を合わせる必要があり、この調整が
煩雑である。また、プリズムを回転させるために複数の
モータが必要となり、このモータから発生する電磁音や
複数のプリズムを回転させるために発生するノイズを軽
減する必要がある。On the other hand, since it is necessary to rotate a plurality of prisms, a rotation mechanism for rotating the prisms is required, which increases the size of the illumination optical device for the projection device. Further, since a plurality of prisms, lens elements, and dichroic mirrors are used, the structure becomes complicated, and the precision of assembling and holding is also required to be high. Further, in order to accurately match the positions of the light fluxes of a plurality of colors scrolling on the image display element and the scrolling speed, it is necessary to match the rotational phase between the rotating prisms, and this adjustment is complicated. Further, a plurality of motors are required to rotate the prisms, and it is necessary to reduce electromagnetic noise generated by the motors and noise generated by rotating the plurality of prisms.
【０００７】本発明の目的は、映像表示素子を１枚使用
する方式の光利用効率を向上させ、かつ、映像表示素子
上をスクロールする複数色の光束の位置やスクロールの
速度が容易に調整可能で、高精度な光学部品の位置調整
が不要で量産性に適した光学部品の点数が少ない安価で
コンパクトな投影装置用照明光学装置を提供することで
ある。さらに、この投影装置用照明光学装置を用いたコ
ストパフォーマンスに優れた投写型画像ディスプレイ表
示装置を提供することにある。The object of the present invention is to improve the light utilization efficiency of the system using one image display element, and to easily adjust the position of the luminous flux of multiple colors scrolling on the image display element and the scrolling speed. Therefore, it is an object of the present invention to provide an inexpensive and compact illumination optical device for a projection device, which does not require highly accurate position adjustment of optical components and has a small number of optical components suitable for mass production. Another object of the present invention is to provide a projection-type image display display device using the illumination optical device for a projection device, which is excellent in cost performance.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、光源と、該光源からの光束を略平行
に変換する光束平行変換装置と、該光束平行変換装置か
ら出射した光を複数色の光に分光する光分光装置と、前
記複数色に分光された光束のうち所望の光束を通過させ
る開口絞りと、該開口絞りを通過した光束の出射方向を
周期的に変化させる光束出射方向制御装置と、該光束出
射方向制御装置からの出射光を映像信号に応じて変調す
る映像表示素子と、該映像表示素子により変調された映
像光を拡大投影する投影装置とを備え、前記開口絞りを
通過した光束は前記映像表示素子の異なった場所に入射
し、かつ、前記光束出射方向制御装置により前記映像表
示素子に対して一方向に移動するように構成したことを
特徴とする。In order to achieve the above object, in the present invention, a light source, a light beam parallel conversion device for converting a light beam from the light source into substantially parallel light, and a light beam parallel conversion device emitting the light beam. A light spectroscopic device that disperses light into light of a plurality of colors, an aperture stop that passes a desired light beam among the light beams that are separated into the plurality of colors, and an emission direction of the light beam that has passed through the aperture stop is periodically changed. A light flux emission direction control device, a video display element that modulates the light emitted from the light flux emission direction control device in accordance with a video signal, and a projection device that magnifies and projects the video light modulated by the video display element, The light flux that has passed through the aperture stop is incident on different positions of the image display element, and is moved in one direction with respect to the image display element by the light flux emission direction control device. .
【０００９】この投影装置用照明光学装置において、前
記光源であるランプ管球からの光束は、前記光束平行変
換装置で略平行な光束とする。該光束平行変換装置は少
なくともランプリフレクタと該リフレクタの前面に設け
たフィールドレンズとからなり、該ランプリフレクタの
内面反射面形状と該フィールドレンズの形状を最適設計
することにより略平行な光束とすることができる。In this illumination optical device for a projection device, the light beam from the lamp bulb which is the light source is made into a substantially parallel light beam by the light beam parallel conversion device. The luminous flux parallel conversion device comprises at least a lamp reflector and a field lens provided in front of the reflector, and the luminous flux is made substantially parallel by optimally designing the shape of the internal reflection surface of the lamp reflector and the shape of the field lens. You can
【００１０】上記平行光束を前記光分光装置であるプリ
ズムに入射させることで色分離を実現する。該プリズム
において分光された光束は、紫外線の領域から赤外線の
領域までそれぞれの波長に応じて分光された光の帯とな
る。この時、所望の色成分、例えば赤色成分、緑色成
分、青色成分のみを取り出したい場合には分光された光
の帯において、それぞれの光に対応した場所に前記開口
絞りを設けて光を通過させる。Color separation is realized by causing the parallel light flux to enter the prism which is the optical spectroscopic device. The light flux split by the prism becomes a band of light split according to each wavelength from the ultraviolet region to the infrared region. At this time, when it is desired to extract only desired color components, for example, red component, green component, and blue component, the aperture stop is provided at a position corresponding to each light in the band of the dispersed light to allow the light to pass therethrough. .
【００１１】この時得られるカラー光束（例えば赤色光
束、緑色光束、青色光束）は自然光であり、Ｐ波、Ｓ波
のどちらかが選択されているものではない。さらに、よ
り急峻な波長特性を有するダイクロイックミラーを用い
ることで色純度をより向上させることもできる。The color light flux (eg, red light flux, green light flux, blue light flux) obtained at this time is natural light, and either P wave or S wave is not selected. Furthermore, the color purity can be further improved by using a dichroic mirror having steeper wavelength characteristics.
【００１２】以上述べた色光束を、前記映像表示素子の
異なった場所に入射させ一方向に移動（スクロール）さ
せ、それぞれの色光束、例えば赤色光束が該映像表示素
子に入射している時間には該映像表示素子に赤色映像信
号に対応した画面を表示させる。同様に緑色光束が該映
像表示素子に入射している時間には該映像表示素子に緑
色映像信号に対応した画面を表示させる。さらに青色光
束が該映像表示素子に入射している時間には該映像表示
素子に青色映像信号に対応した画面を表示させる。以上
述べたように、該映像表示素子に入射した光束の色に対
応した映像信号を時分割で表示させることにより、カラ
ー画像を得る。The color luminous fluxes described above are made incident on different positions of the image display element and moved (scrolled) in one direction, and at the time when each color luminous flux, for example, red luminous flux is incident on the image display element. Causes the image display device to display a screen corresponding to the red image signal. Similarly, while the green light flux is incident on the image display element, the image display element is caused to display a screen corresponding to the green image signal. Further, while the blue light flux is incident on the video display element, the screen corresponding to the blue video signal is displayed on the video display element. As described above, a color image is obtained by time-divisionally displaying the video signal corresponding to the color of the light beam incident on the video display element.
【００１３】該各色光束を映像表示素子上で一方向に移
動（スクロール）させる光束出射方向制御装置を実現す
る第１の技術手段としては、該色光束を多面体に入射さ
せ該多面体を回転させることで前記色光束の出射方向を
制御する。この多面体としては表面が鏡面である反射
型、および透明体からなる透過型いずれでもよく、例え
ば反射型多面体を回転させる場合には該色光束の反射方
向を制御することが可能となる。また透過型多面体を回
転させる場合には該色光束が透明多面体から出射する方
向を制御することが可能となる。As a first technical means for realizing a luminous flux emission direction control device for moving (scrolling) each color luminous flux in one direction on an image display element, the color luminous flux is made incident on a polyhedron and the polyhedron is rotated. Controls the emission direction of the colored light flux. The polyhedron may be either a reflective type whose surface is a mirror surface or a transmissive type made of a transparent body. For example, when the reflective type polyhedron is rotated, it is possible to control the reflection direction of the color light flux. Further, when the transmissive polyhedron is rotated, it is possible to control the direction in which the colored light flux is emitted from the transparent polyhedron.
【００１４】更に第２の技術手段としては、該各色光束
を強誘電体素子に入射させ印加電圧を制御することで光
束の出射方向を制御することが可能となる。Further, as a second technical means, it is possible to control the emission direction of the light flux by making the respective color light flux enter the ferroelectric element and controlling the applied voltage.
【００１５】前記映像表示素子としては、前記の分光し
たそれぞれの色光束を偏光変換するために光路中に偏光
ビームスプリッタを設け、光の偏光方向をＰ波またはＳ
波に揃えた場合には、透過型液晶表示素子、反射型液晶
表示素子、強誘電性液晶表示素子のいずれかで構成され
る。また光の偏光方向をＰ波またはＳ波に揃えない場合
にはマイクロミラー型映像表示素子を用いると良い。As the image display element, a polarization beam splitter is provided in the optical path for polarization-converting each of the spectrally divided color light fluxes, and the polarization direction of the light is P-wave or S-wave.
When aligned with a wave, it is composed of any one of a transmissive liquid crystal display element, a reflective liquid crystal display element, and a ferroelectric liquid crystal display element. Further, when the polarization direction of light is not aligned with P wave or S wave, a micromirror type image display element may be used.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を用いて説明する。まず、本発明の第１の
実施形態について、図１を参照しつつ説明する。尚、図
２以降において、図１に同一な部分には同一符号を付し
て、その説明を省略する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2 and subsequent figures, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
【００１７】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態を示
す投影装置用照明光学装置の構成図である。同図におい
て、白色光源であるランプ管球１から出射した光束は発
散角の大小により単位立体角当たりのエネルギー分布が
変化する。そこで、リフレクタ２ａの内面反射面形状を
最適設計することで、リフレクタ２ａで反射される光束
の出射する方向を制御し、かつ光束内部のエネルギー分
布を均一とする。さらに、該リフレクタ２ａの前面に設
けたフィールドレンズ２ｂの最適形状設計により略平行
な白色光束を得る。FIG. 1A is a configuration diagram of an illumination optical apparatus for a projection apparatus showing a first embodiment of the present invention. In the figure, the energy distribution per unit solid angle of the light flux emitted from the lamp bulb 1 which is a white light source changes depending on the size of the divergence angle. Therefore, by optimally designing the shape of the inner reflection surface of the reflector 2a, the emission direction of the light beam reflected by the reflector 2a is controlled and the energy distribution inside the light beam is made uniform. Further, a substantially parallel white light flux is obtained by the optimum shape design of the field lens 2b provided on the front surface of the reflector 2a.
【００１８】光束の平行度をより向上させるために光学
素子３を追加しても良く、その両面には反射防止膜もし
くは紫外線反射膜、赤外線反射膜のいずれかを組み合わ
せて用いても良い。また前記リフレクタ２ａとフィール
ドレンズ２ｂの組合せにより十分な平行度が得られる場
合には光学素子３は平行平板としても良い。An optical element 3 may be added in order to further improve the parallelism of the light flux, and an antireflection film, an ultraviolet reflection film or an infrared reflection film may be used in combination on both surfaces thereof. Further, when a sufficient parallelism can be obtained by the combination of the reflector 2a and the field lens 2b, the optical element 3 may be a parallel plate.
【００１９】以上述べた技術的手段により得られた略平
行光束は、少なくとも一方の開口部寸法が映像表示素子
１６の画面水平方向もしくは画面垂直方向の寸法と略等
しい開口寸法を有する一対の光束絞りを底面とする開口
絞り４に入射する。開口絞り４によって断面形状が整形
された略平行光束は、光分光手段であるプリズム５によ
って波長成分ごとに紫外光から赤外光まで分光される。
この時、波長の短い紫外光は大きく屈折され、紫外線防
御壁６により遮光されるので、以降の照明系には紫外線
は存在しない。紫外線防御壁６としては、紫外線吸収材
を含んだ合成樹脂や表面を黒化処理し吸収効率を向上さ
せた金属等が優れている。The substantially parallel luminous flux obtained by the above-mentioned technical means is a pair of luminous flux diaphragms in which at least one of the apertures has an aperture dimension substantially equal to the dimension of the image display element 16 in the horizontal or vertical direction of the screen. Is incident on the aperture stop 4 having a bottom surface. The substantially parallel light flux whose cross-sectional shape has been shaped by the aperture stop 4 is split into ultraviolet light to infrared light for each wavelength component by the prism 5 which is a light splitting means.
At this time, ultraviolet light having a short wavelength is largely refracted and is shielded by the ultraviolet protection wall 6, so that no ultraviolet light is present in the subsequent illumination system. As the ultraviolet protection wall 6, a synthetic resin containing an ultraviolet absorber or a metal whose surface is blackened to improve absorption efficiency is excellent.
【００２０】一方、波長の長い赤外線はプリズム５でほ
とんど屈折されず赤外線（熱線）防御壁７により遮光さ
れるので、以降の照明系には赤外線（熱線）は存在しな
い。On the other hand, since infrared rays having a long wavelength are hardly refracted by the prism 5 and are shielded by the infrared (heat ray) protection wall 7, there is no infrared ray (heat rays) in the subsequent illumination system.
【００２１】赤外線防御壁７としては、熱吸収特性と熱
伝導度の両面から表面を黒化処理し吸収効率を向上させ
た金属が最適である。この赤外線防御壁７の他方端部を
強制的に冷却することで放熱効率を更に高めることも可
能となる。As the infrared protection wall 7, a metal whose surface is blackened to improve its absorption efficiency is optimal in terms of both heat absorption characteristics and thermal conductivity. By forcibly cooling the other end of the infrared protection wall 7, it is possible to further improve the heat radiation efficiency.
【００２２】プリズム５による分光性能は、材料の分散
（アッベ数の逆数）に比例するがアッベ数が小さい硝材
は高価なため、プリズム５以降の光路を長くすることで
安価な硝材の適用が可能となる。The spectral performance of the prism 5 is proportional to the dispersion of the material (the reciprocal of the Abbe number), but a glass material having a small Abbe number is expensive. Therefore, a cheap glass material can be applied by lengthening the optical path after the prism 5. Becomes
【００２３】プリズム５で分光され、赤外線防御壁７と
紫外線防御壁６により赤外線と紫外線が除去された光束
２０は、プリズム５で分光される時、波長によって屈折
力が異なるので拡散光束となり、折り返しミラ−８で折
り返される。The light beam 20 which has been split by the prism 5 and whose infrared rays and ultraviolet rays have been removed by the infrared protection wall 7 and the ultraviolet protection wall 6 becomes a diffused light beam because it has a different refracting power depending on the wavelength when it is split by the prism 5, and returns. It will be folded back at Mira-8.
【００２４】折り返しミラー８は通常のアルミ反射膜の
反射ミラーでも良い。アルミ反射膜の表面の増反射コー
トを設けたミラーを使用すればさらに優れた反射特性が
得られる。また、金属誘電体を多数積層した反射膜を用
いて紫外光と赤外光を通過させ可視領域の光線だけを反
射させると、以降の照明系を構成する部品が受けるダメ
ージをより軽減させることができる。The folding mirror 8 may be a reflection mirror of a normal aluminum reflection film. Even better reflection characteristics can be obtained by using a mirror provided with a reflection-increasing coat on the surface of the aluminum reflection film. Further, by using a reflective film in which a large number of metal dielectrics are laminated to pass ultraviolet light and infrared light and reflect only light rays in the visible region, it is possible to further reduce the damage to the components that make up the illumination system. it can.
【００２５】上記したように、プリズム５により分光さ
れた光束は波長ごとに屈折力が異なるので拡散光束とな
る。そこで光路中に平行光束への平行変換装置１０を設
け、拡散光束を再度平行光束に変換する。この時、次に
述べる色選択絞り９により分光した光束から必要な波長
の光束だけを選別するためには、プリズム５以降の光路
を長くするのが望ましい。そこで、本実施の形態では必
要な光束を選別する前に平行変換装置１０を配置する。As described above, since the light beam dispersed by the prism 5 has a different refracting power for each wavelength, it becomes a diffused light beam. Therefore, a parallel converting device 10 for converting a diffused light beam into a parallel light beam is provided again in the optical path. At this time, it is desirable to lengthen the optical path after the prism 5 in order to select only the light flux of the necessary wavelength from the light flux split by the color selection diaphragm 9 described below. Therefore, in the present embodiment, the parallel conversion device 10 is arranged before selecting the necessary luminous flux.
【００２６】プリズム５により分光され、平行変換装置
１０により再度平行光束に変換された光束は、色選択絞
り９により必要な波長の光束だけが選別される。以下本
実施形態では、光の三原色である赤色光束、緑色光束及
び青色光束を選択した場合について述べる。Of the light beams that have been separated by the prism 5 and converted into parallel light beams by the parallel conversion device 10, only the light beams of the required wavelengths are selected by the color selection diaphragm 9. In this embodiment, the case where the red light flux, the green light flux, and the blue light flux which are the three primary colors of light are selected will be described below.
【００２７】色選択絞り９により選択された赤色光束、
緑色光束及び青色光束はP偏光とS偏光が混在した光束で
あり、偏光ビームスプリッタ１１（以下、偏光ビームス
プリッタをPBSと略記する）及び１／２波長板１２によ
り、例えばS偏光に偏光方向が揃えられる。PBS１１にお
いて、色選択絞り９により選択された赤色光束、緑色光
束及び青色光束が入射する部分には、それぞれ断面が平
行四辺形の柱状の透光性板材が貼り合わされており、こ
の透光性部材の一方の界面には偏光分離膜が他方の対向
する界面には反射膜が形成されている。色選択絞り９に
より選択された光束は偏光分離膜の形成された界面に入
射する。Ｓ偏光は偏光分離膜の形成された界面をそのま
ま透過して出射するが、Ｐ偏光は偏光分離膜の界面で反
射され、さらにもう一方の界面に形成された反射膜で反
射されて光軸方向に平行となり出射する。PBS１１のＰ
偏光の出射面には１／２波長板１２が配設されており、
Ｐ偏光の出射光は１／２波長板１２でＳ偏光に変換さ
れ、結果として、赤色光束、緑色光束及び青色光束はＳ
偏光に偏光方向が揃えられる。即ち、PBS１１と１／２
波長板１２は偏光変換装置として機能する。The red luminous flux selected by the color selection diaphragm 9,
The green light flux and the blue light flux are light fluxes in which P-polarized light and S-polarized light are mixed, and the polarization direction is changed to, for example, S-polarized light by the polarization beam splitter 11 (hereinafter, the polarization beam splitter is abbreviated as PBS) and the ½ wavelength plate 12. Aligned. In the PBS 11, a columnar translucent plate material having a parallelogram in cross section is attached to a portion where the red light flux, the green light flux and the blue light flux selected by the color selection diaphragm 9 are incident. A polarization separation film is formed on one interface and a reflection film is formed on the other opposing interface. The light beam selected by the color selection diaphragm 9 enters the interface where the polarization separation film is formed. The S-polarized light passes through the interface where the polarization separation film is formed and is emitted as it is, but the P-polarized light is reflected at the interface of the polarization separation film and further reflected by the reflection film formed at the other interface, so that the optical axis direction It becomes parallel to and is emitted. PBS11 P
A ½ wavelength plate 12 is disposed on the exit surface of the polarized light,
The emitted light of P polarization is converted into S polarization by the half-wave plate 12, and as a result, the red light flux, the green light flux, and the blue light flux are converted into S light.
The polarization direction is aligned with the polarization. That is, PBS 11 and 1/2
The wave plate 12 functions as a polarization conversion device.
【００２８】PBS１１をそのまま通過するS偏光と、P偏
光が界面で一旦反射して１／２波長板でS偏光に変換さ
れる効率は約６０％で、PBS１１の有無により変換効率
は約１．６倍となる。この時、光束の幅はPBS１１の一
列分のセル幅の約２倍となる。The efficiency of S-polarized light passing through the PBS 11 as it is and P-polarized light being once reflected at the interface and converted to S-polarized light by the half-wave plate is about 60%, and the conversion efficiency is about 1. It will be 6 times. At this time, the width of the luminous flux is about twice the cell width of one row of the PBS 11.
【００２９】以上述べた過程により偏光方向を揃えられ
た赤色光束、緑色光束及び青色光束は透過型回転多面体
１３１（本実施形態では回転多面体として８面体で構成
されているが、面の数はこれに限定されるものではな
い）の異なる場所に入射し、内部を通過後に出射面で屈
折後出射する。透過型回転多面体１３１の回転角により
それぞれの色光束の出射方向が制御される。The red light flux, the green light flux, and the blue light flux whose polarization directions are aligned by the above-described process are the transmissive rotary polyhedron 131 (in this embodiment, the rotary polyhedron is composed of an octahedron, but the number of surfaces is However, the light is refracted at the exit surface and then exits after passing through the inside. The emission angle of each color luminous flux is controlled by the rotation angle of the transmissive rotary polyhedron 131.
【００３０】透過型回転多面体１３１から出射したＳ偏
光の赤色光束、緑色光束及び青色光束はそれぞれ偏光板
１４を透過し、PBS１７の界面で反射された後、１／４
波長板１５を通過して映像表示素子１６の異なった場所
を照射する。映像表示素子１６は、映像信号によって反
射率が変調されるため、出射する光束は映像信号により
光強度変調される。映像表示素子１６によりP偏光に変
換された反射光束は、PBS１７の界面を透過し、偏光板
２２を通過し投写レンズ１８によりスクリーン上（図示
せず）に拡大映像を得る。The S-polarized red light flux, green light flux and blue light flux emitted from the transmissive rotary polyhedron 131 respectively pass through the polarizing plate 14 and are reflected at the interface of the PBS 17 and then ¼.
The different positions of the image display element 16 are illuminated by passing through the wave plate 15. Since the reflectance of the image display element 16 is modulated by the image signal, the emitted light flux is light intensity modulated by the image signal. The reflected light flux converted into P-polarized light by the image display element 16 passes through the interface of the PBS 17, passes through the polarizing plate 22, and the projection lens 18 obtains a magnified image on the screen (not shown).
【００３１】図１（ｂ）は同図（ａ）に示す本発明の一
実施形態である投影装置用照明光学装置の光路中におけ
る光束の分光状態を示したものである。同図（ｂ）のａ
ａ’断面での光束はプリズム５での分光前の状態を示し
ており、ｂｂ’断面での光束はプリズム５により分光さ
れた後の光束の状態を示している。また同図（ａ）の透
過型回転多面体１３１の回転（図中矢印にて表示）によ
り、同図（ｂ）に示したごとく映像表示素子上の赤色光
束、緑色光束、青色光束が順次スクロールする。この
時、それぞれの色光束が映像表示素子上を略等速度に移
動（スクロ−ル）するように透過型回転多面体１３１の
回転速度、大きさ、面数を定めると良い図９は本発明の
第１の実施形態において映像表示素子１６を照射する３
色の光束が映像表示素子の画面短手方向にスクロールす
る場合についての照射状態を示したものである。同図に
おいて、１６Ｒは赤色光束が照射された場所を示し、１
６Ｇは緑色光束が照射された場所を示し、１６Ｂは青色
光束が照射された映像表示素子上の場所を示す。また４
１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂはそれぞれ次の瞬間に赤色光束、
緑色光束、青色光束が照射される場所を示し、赤色光
束、緑色光束、青色光束を照射するためのアドレッシン
グを行っている。FIG. 1B shows a spectral state of a light beam in the optical path of the illumination optical apparatus for a projection apparatus which is an embodiment of the present invention shown in FIG. A in FIG.
The light beam on the a'section shows the state before the light is split by the prism 5, and the light beam on the bb 'section shows the state of the light beam after being split by the prism 5. Further, by rotating the transmission type rotary polyhedron 131 of FIG. 11A (indicated by an arrow in the figure), the red light flux, the green light flux and the blue light flux on the image display element are sequentially scrolled as shown in FIG. . At this time, it is preferable to determine the rotation speed, size, and number of surfaces of the transmissive rotary polyhedron 131 so that each color light flux moves (scrolls) on the image display element at a substantially constant speed. Irradiating the image display element 16 in the first embodiment 3
It shows an irradiation state in the case where a color light flux scrolls in the lateral direction of the screen of the image display element. In the figure, 16R indicates a location irradiated with a red light beam.
6G shows the place where the green luminous flux is irradiated, and 16B shows the place on the image display element where the blue luminous flux is irradiated. Again 4
1R, 41G and 41B are red luminous flux at the next moment,
The locations where the green light flux and the blue light flux are irradiated are shown, and the addressing for irradiating the red light flux, the green light flux, and the blue light flux is performed.
【００３２】アドレッシングに必要な場所の大きさ（本
実施形態の場合は画面短手方向の非表示領域の幅）は映
像表示素子１６の書き込み時間（素子の応答時間）と光
束のスクロール速度により決定され、スクロールの画面
垂直方向の移動時間より映像表示素子への水平１ライン
の映像情報書き込み速度が十分速い場合には、書き込み
用としては水平１ライン分確保すれば良い。一方画像表
示素子１６の書き込み時間（素子の応答時間）が遅い場
合には素子の応答速度に合わせて割り当てる水平ライン
（１Ｈ周期）数を決定する必要がある。赤色光束、緑色
光束、青色光束を順に映像表示素子にスクロール照射し
た場合には、まずそれぞれの光束が照射した領域に、そ
れぞれの色の映像光に対応した映像信号が書き込まれ、
それぞれの色光束が次の単位時間後に移動する領域には
光束の移動に先行して映像情報を書き込む。これを順次
繰り返すことで映像表示素子１６を１個使用するだけで
もスクリーン上にカラー画像を得ることが出来る。The size of the area required for addressing (the width of the non-display area in the lateral direction of the screen in this embodiment) is determined by the writing time of the image display element 16 (response time of the element) and the scroll speed of the light beam. If the writing speed of the video information of one horizontal line to the video display element is sufficiently faster than the moving time of the scroll in the vertical direction of the screen, one horizontal line may be secured for writing. On the other hand, when the writing time of the image display element 16 (response time of the element) is slow, it is necessary to determine the number of horizontal lines (1H period) to be allocated according to the response speed of the element. When the image display element is scroll-irradiated with the red light flux, the green light flux, and the blue light flux in sequence, first, the video signals corresponding to the video lights of the respective colors are written in the areas irradiated by the respective light fluxes.
Image information is written in the area where each color light flux moves after the next unit time, prior to the movement of the light flux. By sequentially repeating this, a color image can be obtained on the screen by using only one video display element 16.
【００３３】次に、本発明に係る投影装置用照明光学装
置の第２の実施形態について、図２を用いて説明する。
図１（ａ）に示した第１の実施形態と同一な部分につい
ては同一符号を付して、その説明を省略する。図１
（ａ）に示した第１の実施形態との違いは、PBS１１及
び１／２波長板１２により偏光方向が揃えられたあと透
過型回転多面体１３１との間に、赤色ダイクロイックフ
ィルタ−１９Ｒ、緑色ダイクロイックフィルタ−１９
Ｇ、青色ダイクロイックフィルタ−１９Ｂを挿入し、赤
色光束は赤色ダイクロイックフィルター１９Ｒを通過さ
せ、緑色光束は緑色ダイクロリックフィルター１９Ｇを
通過させ、さらに青色光束は青色ダイクロィックフィル
ター１９Bを通過させる。この結果、光束の色純度をさ
らに向上させることができる点である。この時、ダイク
ロイックフィルターを通過させる光束の偏光方向をＳ偏
光とすることでより急峻な特性を得ることが出来る。Next, a second embodiment of the illumination optical device for a projection device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1A are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Figure 1
The difference from the first embodiment shown in (a) is that a red dichroic filter-19R and a green dichroic filter are formed between the PBS 11 and the transmission type rotating polyhedron 131 after the polarization directions are aligned by the half-wave plate 12. Filter-19
G, blue dichroic filter-19B is inserted, the red light flux passes through the red dichroic filter 19R, the green light flux passes through the green dichroic filter 19G, and the blue light flux passes through the blue dichroic filter 19B. As a result, the color purity of the light flux can be further improved. At this time, a steeper characteristic can be obtained by setting the polarization direction of the light beam passing through the dichroic filter to be S-polarized.
【００３４】次に、本発明の第３の実施形態について図
３を用いて説明する。図１（ａ）に示した第１の実施形
態と同一な部分については同一符号を付して、その説明
を省略する。図１（ａ）に示した第１の実施形態との違
いは、透過型回転多面体が８面体ではなく４面体で構成
されている点である。透過型回転多面体１３の面数が４
面で図１に示す第１の実施形態とは異なるが、同様の作
用を有することは言うまでもない。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the first embodiment shown in FIG. 1A are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment shown in FIG. 1A is that the transmissive rotary polyhedron is not an octahedron but a tetrahedron. The number of transmissive rotary polyhedrons 13 is 4
In terms of aspects, it is different from the first embodiment shown in FIG. 1, but it goes without saying that it has the same action.
【００３５】次に、本発明に係る投影装置用照明光学装
置の第４の実施形態について図４を用いて説明する。図
２に示した第２の実施形態と同一な部分については同一
符号を付して、その説明を省略する。図２に示した第２
の実施形態との違いは、透過型回転多面体が８面体では
なく４面体で構成されている点である。透過型回転多面
体１３の面数が４面で図２に示す第２の実施形態とは異
なるが、同様の作用を有することは言うまでもない。Next, a fourth embodiment of the illumination optical device for a projection device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those of the second embodiment shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Second shown in FIG.
The difference from the above embodiment is that the transmissive rotary polyhedron is not an octahedron but a tetrahedron. Although the transmissive rotary polyhedron 13 has four faces, which is different from that of the second embodiment shown in FIG. 2, it goes without saying that it has the same action.
【００３６】次に、本発明に係る投影装置用照明光学装
置の第５の実施形態について、図５（ａ）により説明す
る。同図において、図１（ａ）に示した第１の実施形態
と同一な部分については同一符号を付して、その説明を
省略する。図１（ａ）に示した第１の実施形態との違い
は、透過型回転多面体１３１に代えて反射型多面体２１
を用い、PBS１１と１／２波長板１２によりＳ偏波に揃
えられた赤色光束、緑色光束及び青色光束を反射型回転
多面体２１（本実施形態では回転多面体として８面体で
構成されているが、面の数はこれに限定されるものでは
ない。）で反射させることである。PBS１１と１／２波
長板１２によりＳ偏波に揃えられた赤色光束、緑色光束
及び青色光束はそれぞれ反射型回転多面体２１の異なる
場所で反射する。この時、反射型回転多面体２１の回転
角によりそれぞれの色光束の出射方向が制御される。Next, a fifth embodiment of the illumination optical device for a projection device according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the same parts as those of the first embodiment shown in FIG. 1A are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment shown in FIG. 1A is that the reflective polyhedron 21 is used instead of the transmissive rotary polyhedron 131.
By using the PBS 11 and the ½ wavelength plate 12, the red light flux, the green light flux, and the blue light flux that are aligned in the S polarization by the reflection type rotating polyhedron 21 (in the present embodiment, the rotating polyhedron is composed of an octahedron. The number of surfaces is not limited to this), and is reflected. The red light flux, the green light flux, and the blue light flux that are aligned in the S polarization by the PBS 11 and the ½ wavelength plate 12 are reflected at different positions on the reflective rotary polyhedron 21. At this time, the emission direction of each color light flux is controlled by the rotation angle of the reflective rotary polyhedron 21.
【００３７】反射型回転多面体２１で反射した赤色光
束、緑色光束及び青色光束はそれぞれ偏光板１４を透過
し、PBS１７で反射された後、１／４波長板１５を通過
して映像表示素子１６の異なった場所を照射する。映像
表示素子１６は、映像信号によって反射率が変調される
ため、出射する光束は映像信号により光強度変調され
る。映像表示素子１６によりP偏光に変換された反射光
束は、PBS１７を透過し、偏光板２２を通過し投写レン
ズ１８によりスクリーン上（図示せず）に拡大映像を得
る。The red light flux, the green light flux, and the blue light flux reflected by the reflective rotary polyhedron 21 respectively pass through the polarizing plate 14, are reflected by the PBS 17, and then pass through the ¼ wavelength plate 15 to pass through the image display element 16. Irradiate different places. Since the reflectance of the image display element 16 is modulated by the image signal, the emitted light flux is light intensity modulated by the image signal. The reflected light flux converted into P-polarized light by the image display element 16 passes through the PBS 17, passes through the polarizing plate 22, and the projection lens 18 obtains a magnified image on the screen (not shown).
【００３８】図５（ｂ）は同図（ａ）に示す本発明の第
５の実施形態である投影装置用照明光学装置の光路中に
おける光束の分光状態を示したものである。同図（ｂ）
のａａ’断面での光束はプリズム５での分光前の状態を
示しており、ｂｂ’断面での光束はプリズム５により分
光された後の光束の状態を示している。また同図（ａ）
の反射型回転多面体２１の回転（図中矢印にて表示）に
より、同図（ｂ）に示したごとく映像表示素子上の赤色
光束、緑色光束、青色光束が順次スクロールする。この
時、それぞれの色光束が映像表示素子を略等速度に移動
するように透過型回転多面体２１の回転速度、大きさ、
面数を定めると良い。FIG. 5B shows a spectral state of a light beam in the optical path of the illumination optical apparatus for a projection apparatus which is the fifth embodiment of the present invention shown in FIG. The same figure (b)
The light flux in the section aa ′ of FIG. 6 shows the state before the light is split by the prism 5, and the light flux in the section bb ′ shows the state of the light flux after being split by the prism 5. The same figure (a)
By rotating the reflective rotary polyhedron 21 (indicated by an arrow in the drawing), the red light flux, the green light flux and the blue light flux on the image display element are sequentially scrolled as shown in FIG. At this time, the rotation speed, size, and size of the transmissive rotary polyhedron 21 are adjusted so that the respective color light fluxes move the image display element at substantially the same speed.
It is good to set the number of faces.
【００３９】次に、本発明に係る投影装置用照明光学装
置の第６の実施形態について図６を用いて説明する。図
５（ａ）に示した第５の実施形態と同一な部分について
は同一符号を付して、その説明を省略する。図５（ａ）
に示した第５の実施形態との違いは、PBS１１及び１／
２波長板１２により偏光方向が揃えられたあと反射型回
転多面体２１との間に、赤色ダイクロイックフィルタ−
１９Ｒ、緑色ダイクロイックフィルタ−１９Ｇ、青色ダ
イクロイックフィルタ−１９Ｂを挿入し、赤色光束は赤
色ダイクロイックフィルター１９Ｒを通過させ、緑色光
束は緑色ダイクロリックフィルター１９Ｇを通過させ、
さらに青色光束は青色ダイクロィックフィルター１９B
を通過させる。この結果、光束の色純度をさらに向上さ
せることができる点である。この時ダイクロイックフィ
ルターを通過させる光束の偏光方向をＳ偏光とすること
でより急峻な特性を得ることが出来る。Next, a sixth embodiment of the illumination optical device for a projection device according to the present invention will be described with reference to FIG. The same parts as those in the fifth embodiment shown in FIG. 5A are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Figure 5 (a)
The difference from the fifth embodiment shown in FIG.
After the polarization directions are aligned by the two-wave plate 12, a red dichroic filter
19R, a green dichroic filter-19G, a blue dichroic filter-19B are inserted, a red light flux passes through a red dichroic filter 19R, a green light flux passes through a green dichroic filter 19G,
Furthermore, the blue luminous flux is the blue dichroic filter 19B.
Pass through. As a result, the color purity of the light flux can be further improved. At this time, a steeper characteristic can be obtained by setting the polarization direction of the light flux passing through the dichroic filter to be S polarization.
【００４０】図７は、先に説明したの実施形態を立体的
に示したものである。図７において、図３に示された白
色光源であるランプ管球１、リフレクタ２ａ、フィール
ドレンズ２ｂ、光学素子３をまとめて白色平行光束光源
３０として示している。なお、図３に同一な部分には同
一な符号を付して、その説明を省略する。FIG. 7 is a three-dimensional view of the above-described embodiment. 7, the lamp bulb 1, which is the white light source shown in FIG. 3, the reflector 2a, the field lens 2b, and the optical element 3 are collectively shown as a white parallel light source 30. The same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００４１】一般に、ランプ管球１を長期に亘って点灯
するとランプ管球１の内部において電極間にアークが発
生するが、重力に反してランプ管球の上面にアークが近
づくため、ランプ管球１の上面が少しずつ曇り光の吸収
が大きくなりリフレクタから出射する光束の分布が不均
一になる。この対策として、本発明の実施形態では、図
７に示すように、ランプ管球１の天地方向に対してプリ
ズム５による分光の方向が略直交する方向となるように
照明光学系を配置することで、ランプを長時間点灯して
もより均一な光量分布が維持できる。Generally, when the lamp bulb 1 is lit for a long period of time, an arc is generated between the electrodes inside the lamp bulb 1, but the arc approaches the upper surface of the lamp bulb against the gravity, so that the lamp bulb 1 The upper surface of 1 absorbs cloudy light little by little, and the distribution of the light flux emitted from the reflector becomes uneven. As a countermeasure against this, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the illumination optical system is arranged such that the direction of the spectrum by the prism 5 is substantially orthogonal to the vertical direction of the lamp bulb 1. Therefore, even if the lamp is turned on for a long time, a more uniform light amount distribution can be maintained.
【００４２】図７において、透過型回転多面体１３の回
転方向を矢印で示す。この矢印方向に透過型回転多面体
１３を回転させた場合、映像表示素子１６上の赤色光
束、緑色光束、青色光束は同図中に示すように順次スク
ロールする。In FIG. 7, the direction of rotation of the transmissive rotary polyhedron 13 is indicated by an arrow. When the transmissive rotary polyhedron 13 is rotated in the direction of the arrow, the red light flux, the green light flux, and the blue light flux on the image display element 16 are sequentially scrolled as shown in FIG.
【００４３】図８は、先に説明した第３の実施形態を改
良したものを、立体的に示した構成図である。図７に示
した実施形態との違いは、第２のＰＢＳ１７の前面に光
束の平行度を向上させるためにフィールドレンズ２３を
追加したことである。同図において、図３に同一な部分
には同一な符号を付して、その説明を省略する。FIG. 8 is a three-dimensional diagram showing a modification of the above-described third embodiment. The difference from the embodiment shown in FIG. 7 is that a field lens 23 is added to the front surface of the second PBS 17 in order to improve the parallelism of the light flux. In the figure, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００４４】以上述べた本発明の実施形態では、色光束
の出射方向を制御する光束出射方向制御装置として回転
する多面体を用いたが、強誘電体素子を用いれば、色光
束を強誘電体素子に入射させ、印加電圧を制御すること
で光束の出射方向を制御することも可能となる。この場
合、回転駆動系が不要となり、小型化に有利となる。In the above-described embodiment of the present invention, the rotating polyhedron is used as the luminous flux emission direction control device for controlling the emission direction of the color luminous flux. However, if a ferroelectric element is used, the colored luminous flux is converted into a ferroelectric element. It is also possible to control the outgoing direction of the light flux by making the light incident on the beam and controlling the applied voltage. In this case, a rotary drive system is unnecessary, which is advantageous for downsizing.
【００４５】また、以上述べた本発明の実施形態では、
映像表示素子１６として液晶ライトバルブを用いた場合
について説明してきたが、映像表示素子１６として強誘
電体素子や反射型のマイクロミラー型映像表示素子を用
いた場合には偏光方向を揃える必要が無いので、ＰＢＳ
１１とＰＢＳ１７が不要となるが、ＰＢＳ１７に代わっ
て、映像表示素子に入出射する映像光束を制御するため
に入射光束を一旦マイクロミラー型映像表示素子に全反
射させ、マイクロミラー型映像表示素子からのＯＮ光束
（映像光束）を通過させる全反射プリズムが必要とな
る。In the embodiment of the present invention described above,
The case where a liquid crystal light valve is used as the image display element 16 has been described, but when a ferroelectric element or a reflective micromirror type image display element is used as the image display element 16, it is not necessary to align the polarization directions. So PBS
11 and PBS 17 are unnecessary, but instead of PBS 17, the incident light flux is once totally reflected by the micromirror type image display element to control the image light flux entering and exiting the image display element. The total reflection prism that allows the ON light flux (image light flux) to pass is required.
【００４６】さらに、以上述べた本発明の実施形態で
は、説明の都合上、赤色光束、緑色光束及び青色光束の
組合せ及び色切り替えについて述べたが黄色光束、マゼ
ンダ光束、シアン光束の組合せ等についても同様の効果
を得ることが出来る。Further, in the embodiment of the present invention described above, the combination of the red light flux, the green light flux, and the blue light flux and the color switching are described for convenience of description, but the combination of the yellow light flux, the magenta light flux, the cyan light flux, etc. is also described. The same effect can be obtained.
【００４７】次に、本発明の実施形態において開示した
開口絞り４の実施形態の一つを図１０及び図１１に示
す。図面の手前が光束入射側開口を、図面の奥側が光束
出射側開口を示す。本実施形態では図面の手前が光束入
射側開口形状を長方形としたが、図１（ａ）に示した投
影装置用照明光学装置に設けられた該リフレクタ２ａと
その前面に設けたフィールドレンズ２ｂの最適形状設計
により得られた略平行な白色光束の断面形状に合わせて
円形状、楕円形状、正四角形状とすれば照明光学装置の
効率が向上することもある。図１１は図１０に示した開
口絞り４の内面構造を示した構造図である。図１０の手
前に示した光束入射側開口から入射した光束の内、平行
度の悪い光束は内壁面に設けた突起により多重反射され
減衰される。本実施形態においては、開口絞り４の外形
形状を四角柱として示したが、これに限定されるもので
はなく、その他の多角形柱または円柱であってもよいこ
とは言うまでも無い。Next, one of the embodiments of the aperture stop 4 disclosed in the embodiment of the present invention is shown in FIGS. The front side of the drawing shows the light flux entrance side opening, and the back side of the drawing shows the light flux exit side opening. In the present embodiment, the front side of the drawing has a rectangular opening on the light incident side, but the reflector 2a provided in the illumination optical apparatus for the projection apparatus shown in FIG. 1A and the field lens 2b provided in front of the reflector 2a. The efficiency of the illumination optical device may be improved by making the shape of a circle, an ellipse, or a square in conformity with the cross-sectional shape of the substantially parallel white light flux obtained by the optimum shape design. FIG. 11 is a structural diagram showing the inner surface structure of the aperture stop 4 shown in FIG. Among the light beams incident from the light beam incident side opening shown in the front of FIG. 10, the light beam having poor parallelism is multiply reflected by the projections provided on the inner wall surface and attenuated. In the present embodiment, the outer shape of the aperture stop 4 is shown as a quadrangular prism, but it is not limited to this, and needless to say, it may be another polygonal pillar or a cylinder.
【００４８】さらに、本発明の実施形態において、白色
光源であるランプ管球１から出射した光束を平行光束と
して変換する光束平行変換装置として、前述したリフレ
クタ２ａと、該リフレクタ２ａの前面に設けたフィール
ドレンズ２ｂ及び光学素子３の最適形状設計により略平
行な白色光束を得ている。このうちリフレクタ２ａは、
高い成形精度が要求されるため大口径の場合には従来の
耐熱ガラスに代えて、耐熱性有機材料である低収縮不飽
和ポリエステル樹脂に低収縮剤としての熱可塑性ポリマ
ー、硬化剤、充填剤、ガラス繊維、無機フィラー等を混
合し耐熱性を向上した例えば昭和高分子（株）リゴラッ
クＢＭＣ（ＲＮＣ−４２８）などを用いて成形すること
が望ましい。この材料は熱変形温度が１８０℃以上で線
膨張率がほとんど零であり高温下での寸法安定性に優れ
ている。Further, in the embodiment of the present invention, the above-described reflector 2a and the front surface of the reflector 2a are provided as a light beam parallel conversion device for converting a light beam emitted from the lamp bulb 1 which is a white light source into a parallel light beam. By the optimum shape design of the field lens 2b and the optical element 3, a substantially parallel white light flux is obtained. Of these, the reflector 2a is
Since high molding precision is required, in the case of a large diameter, instead of conventional heat resistant glass, a thermoplastic polymer as a low shrinking agent, a low shrinkage unsaturated polyester resin that is a heat resistant organic material, a curing agent, a filler, It is preferable to use, for example, Rigolac BMC (RNC-428) manufactured by Showa High Polymer Co., Ltd., which is mixed with glass fiber, an inorganic filler and the like to improve heat resistance. This material has a thermal deformation temperature of 180 ° C. or higher and a linear expansion coefficient of almost zero, and is excellent in dimensional stability at high temperatures.
【００４９】また、ランプ管球の入力電力が大きい場合
にはリフレクタ内部が高温となるため、図１２及び図１
３に示したようにリフレクタを少なくとも２種類以上の
熱変形温度が異なる材料から形成すると良い。本発明の
実施形態であるリフレクタの外観図を図１２に示す。さ
らに図１３は図１２に示したリフレクタのＡＡ’断面図
である。以下、図１２と図１３とを用いて説明する。図
１２と図１３において、発光物質として水銀が封入され
た超高圧水銀ランプのランプ管球５１には電極５２が封
着され、電極心棒５３にはモリブデン箔５４が溶接され
て、電極封止部５５が形成され、リフレクタ底部開口部
側の電極封止部５５には口金５６が取り付けられてい
る。この口金５６は、内面に多層反射膜を形成し可視光
を反射し赤外光線を通過させるようにしたリフレクタ５
７の底部にセメント５８を介して接着固定される。この
際、リフレクタの略焦点位置にはランプ管球５１のアー
ク軸が位置するように固定される。そして、このリフレ
クタの前面開口部のフランジ部分を利用し、リフレクタ
とほぼ同じ熱膨張率を有する前面ガラス５９が嵌合され
ている。この前面ガラス５９はランプ管球が破裂した際
のランプ管球の飛散防止を目的としており、その両面に
は反射防止コーティングが施されている。なお、リフレ
クタの外壁面の上部と下部には放熱用のフィン７２と６
３を設けてある。Further, when the input power of the lamp bulb is large, the temperature inside the reflector becomes high, so that FIG. 12 and FIG.
As shown in FIG. 3, the reflector may be formed of at least two kinds of materials having different heat distortion temperatures. FIG. 12 shows an external view of a reflector that is an embodiment of the present invention. Further, FIG. 13 is a sectional view of the reflector shown in FIG. 12 taken along the line AA '. This will be described below with reference to FIGS. 12 and 13. 12 and 13, an electrode 52 is sealed to a lamp bulb 51 of an ultra-high pressure mercury lamp in which mercury is enclosed as a light emitting substance, and a molybdenum foil 54 is welded to an electrode mandrel 53 to form an electrode sealing portion. 55 is formed, and a base 56 is attached to the electrode sealing portion 55 on the reflector bottom opening side. The base 56 is a reflector 5 in which a multilayer reflective film is formed on the inner surface to reflect visible light and allow infrared rays to pass therethrough.
It is adhesively fixed to the bottom portion of 7 through cement 58. At this time, the arc axis of the lamp bulb 51 is fixed so as to be located at the substantially focal position of the reflector. A front glass 59 having substantially the same coefficient of thermal expansion as that of the reflector is fitted by utilizing the flange portion of the front opening of the reflector. The front glass 59 is intended to prevent the lamp bulb from scattering when the lamp bulb ruptures, and its both surfaces are coated with antireflection coating. In addition, the fins 72 and 6 for heat dissipation are provided on the upper and lower portions of the outer wall surface of the reflector.
3 is provided.
【００５０】リフレクタ５７は、リフレクタ底部開口側
の小口径のリフレクタ５７ａと前面開口側のリフレクタ
５７ｂとからなる。リフレクタ５７ａとしては、熱源で
あるランプ管球５１近傍は高温となるので熱変形温度の
高い耐熱ガラスを用いる。耐熱ガラスにより成形された
リフレクタでも直径３０ｍｍ以下であれば現状技術でも
２０μｍ程度の形状精度を実現できる。The reflector 57 is composed of a small-diameter reflector 57a on the reflector bottom opening side and a reflector 57b on the front opening side. As the reflector 57a, heat-resistant glass having a high heat deformation temperature is used because the temperature in the vicinity of the lamp bulb 51, which is a heat source, becomes high. Even with a reflector formed of heat-resistant glass, if the diameter is 30 mm or less, the shape accuracy of about 20 μm can be realized by the existing technology.
【００５１】ランプ管球５１点灯時においても、ランプ
管球５１から離れたリフレクタ開口側部分の温度は低い
ので、リフレクタ５７ｂの材料として耐熱性有機材料で
ある低収縮不飽和ポリエステル樹脂に低収縮剤としての
熱可塑性ポリマー、硬化剤、充填剤、ガラス繊維、無機
フィラー等を混合し耐熱性を向上した例えば熱硬化性樹
脂である昭和高分子（株）リゴラックＢＭＣ（ＲＮＣ−
４２８）などを用いて成形することが望ましい。こうす
ることで高い成形精度のリフレクタを得ることができ
る。以上述べたＲＮＣ−４２８は充填材として炭酸カル
シウムを用いており、その熱伝導率は０．５Ｗ／ｍ・ｋ
°と良好な特性が得られる。Since the temperature of the reflector opening side away from the lamp bulb 51 is low even when the lamp bulb 51 is turned on, the reflector 57b is made of a low shrinkage unsaturated polyester resin, which is a heat-resistant organic material, and a low shrinkage agent. Thermoplastic polymer, a curing agent, a filler, a glass fiber, an inorganic filler and the like as mixed to improve heat resistance, for example, a thermosetting resin, Showa High Polymer Co., Ltd. Rigolac BMC (RNC-
428) or the like is preferably used for molding. By doing so, a reflector with high molding accuracy can be obtained. The RNC-428 described above uses calcium carbonate as a filler, and its thermal conductivity is 0.5 W / m · k.
And good characteristics can be obtained.
【００５２】図１４、図１５は本発明の他の実施形態に
ついて示したものである。リフレクタは反射面の光軸を
含む平面で２分割された構造（図１４においては６０、
６１）としている。図１４と図１５において、図１２と
図１３に同一な部分には同一な符号を付して、その説明
を省略する。14 and 15 show another embodiment of the present invention. The reflector is divided into two parts by a plane including the optical axis of the reflection surface (60 in FIG. 14,
61). 14 and 15, the same parts as those in FIGS. 12 and 13 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【００５３】図１４において、上下対称な形状とするこ
とで金型の共有化が図られ量産時のコスト低減に効果が
ある。さらに、リフレクタ６０の外壁面の上部に設けた
放熱用のフィン７１の他に下部のリフレクタ６１にも同
様の放熱用のフィン６２を追加することで一層放熱効率
をあげることができる。In FIG. 14, the vertically symmetrical shape allows the molds to be shared, which is effective in reducing the cost during mass production. Furthermore, in addition to the heat dissipation fins 71 provided on the upper part of the outer wall surface of the reflector 60, the same heat dissipation fins 62 are added to the lower reflector 61 to further improve the heat dissipation efficiency.
【００５４】ＢＭＣ（Bulk Molding Compounds）用の金
型はサイドコアや上下スライドコアなど複数方向から金
型をスライドさせることが可能で、複雑な外観形状でも
良好な成形性が得られることから、本発明では、図１４
に示すようにリフレクタの外壁に放熱用のフィンを設け
た複雑な形状とし、この放熱フィンで耐熱性を向上す
る。The mold for BMC (Bulk Molding Compounds) can be slid from a plurality of directions such as side cores and upper and lower slide cores, and good moldability can be obtained even in a complicated appearance shape. Then, in FIG.
As shown in (1), the reflector has an intricate shape in which heat radiation fins are provided on the outer wall, and the heat radiation fins improve heat resistance.
【００５５】リフレクタの内面反射面形状としては、従
来用いられていた放物面、楕円以外に、本発明の実施形
態では以下説明する４次以上の高次の係数を含むリフレ
クタ７の内壁面（反射面）形状を用いることでより優れ
た配光特性を得ることができる。数１で示されたＺ
（ｒ）は、レンズ形状の定義を説明する図１７に見られ
る如く、リフレクタの底面から開口部に向かう方向（ラ
ンプ管球の軸）をＺ軸とし、リフレクタの半径方向をｒ
軸にとったときのリフレクタ面の高さを表している。こ
こで、ｒは半径方向の距離、ＲＤは曲率半径を示し、Ｒ
Ｄ，ＣＣ，ＡＥ，ＡＦ，ＡＧ，ＡＨ，…，Ａは任意の定
数を、ｎは任意の自然数を、ＳＱＲは平方根を表してい
る。したがって、ＣＣ，ＡＥ，ＡＦ，ＡＧ，ＡＨ等の各
係数が与えられれば数１に従ってリフレクタ面の高さ、
つまり、リフレクタの形状が定まる。The shape of the internal reflection surface of the reflector is not limited to the parabolic surface and the ellipse which have been used conventionally, but in the embodiment of the present invention, the inner wall surface of the reflector 7 including the higher-order coefficients of the fourth order or higher (described below) ( By using the shape of the reflection surface, more excellent light distribution characteristics can be obtained. Z shown in number 1
In (r), as seen in FIG. 17 for explaining the definition of the lens shape, the direction from the bottom surface of the reflector to the opening (the axis of the lamp bulb) is the Z axis, and the radial direction of the reflector is r.
Shows the height of the reflector surface when taken along the axis. Where r is the radial distance, RD is the radius of curvature, and R is
D, CC, AE, AF, AG, AH, ..., A are arbitrary constants, n is an arbitrary natural number, and SQR is a square root. Therefore, if each coefficient such as CC, AE, AF, AG, AH, etc. is given, the height of the reflector surface according to the equation 1,
That is, the shape of the reflector is determined.
【００５６】[0056]
【数１】Ｚ（ｒ）＝（ｒ２／ＲＤ）／１＋ＳＱＲ（１−
（１＋ＣＣ）ｒ２／ＲＤ）＋ＡＥ・ｒ４＋ＡＦ・ｒ６＋Ａ
Ｇ・ｒ８＋ＡＨ・ｒ１０＋ … ＋Ａ・ｒｎ
上記の数１において、従来のリフレクタの反射面形状を
示す断面形状が円の場合はＲＤのみでＣＣ＝０、放物線
はＲＤが与えられＣＣ＝−１、楕円はＲＤが与えられＣ
Ｃの値が −１＜ＣＣ＜０の場合が長軸に回転対称な楕
円を、０＜ＣＣの場合が短軸に回転対称な楕円を定義で
きる。## EQU1 ## Z (r) = (r 2 / RD) / 1 + SQR (1-
(1 + CC) r 2 / RD) + AE · r 4 + AF · r 6 + A
G · r 8 + AH · r 10 + ... + A · r n In the above formula 1, when the cross-sectional shape showing the reflection surface shape of the conventional reflector is circular, only RD is CC = 0, and parabola is given RD. = -1, the ellipse is given RD and C
When the value of C is -1 <CC <0, an ellipse rotationally symmetric with respect to the major axis can be defined, and when 0 <CC, an ellipse rotationally symmetric with respect to the minor axis can be defined.
【００５７】これに対して、本発明のリフレクタは高い
形状精度が容易に得られることから数１に示した４次以
上の高次の係数を含む複雑な形状になっても高精度な反
射面を得ることができる。On the other hand, since the reflector of the present invention can easily obtain high shape accuracy, even if the reflector has a complicated shape including a higher-order coefficient of 4th order or higher as shown in Equation 1, a highly accurate reflection surface is obtained. Can be obtained.
【００５８】図１３は反射面の断面形状が放物線の一部
である耐熱ガラス製のリフレクタ５７ａと耐熱性有機材
料からなるリフレクタ５７ｂ及びリフレクタ５７とラン
プ管球５１の口金５６をセメント５８により接合した状
態を示す構成図である。In FIG. 13, a reflector 57a made of a heat-resistant glass having a reflecting surface whose cross-sectional shape is a part of a parabola, a reflector 57b made of a heat-resistant organic material, a reflector 57, and a base 56 of a lamp bulb 51 are joined by cement 58. It is a block diagram which shows a state.
【００５９】また図１５は、前述した反射面の断面形状
が楕円形状部分と円形状部分からなるリフレクタ５７と
ランプ管球５１の口金５６をセメント５８により接合し
た状態を示す２分割リフレクタの断面構成図である。図
１５において図１３と同じ部分には同一符号を付して説
明を省略する。FIG. 15 is a sectional view of a two-divided reflector showing a state in which the reflector 57, which has an elliptical portion and a circular portion in cross section of the above-mentioned reflecting surface, and the base 56 of the lamp bulb 51 are joined by cement 58. It is a figure. 15, the same parts as those in FIG. 13 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【００６０】図１６は一般的な超高圧水銀ランプの分光
エネルギー分布を示したものである。青色の４０５ｎｍ
近傍に強いスペクトラムが存在する。このため、リフレ
クタのＵＶカットフィルターの半値（５０％透過率）波
長をこの青色の４０５ｎｍ以上の波長とすると良い。で
きれば、４１０ｎｍ近傍が望ましい。また、８００ｎｍ
以上の赤外領域にも分光エネルギーが存在（図示せず）
するので、リフレクタの反射膜の特性を赤外領域の光を
通過させるようになし、一旦リフレクタに吸収させ外側
に放熱させると良い。このため、リフレクタの基材の色
は黒色とすることで良好な吸収特性を得ることが出来
る。FIG. 16 shows the spectral energy distribution of a general ultra-high pressure mercury lamp. Blue 405nm
There is a strong spectrum in the vicinity. Therefore, the half-value (50% transmittance) wavelength of the UV cut filter of the reflector should be the wavelength of 405 nm or more of this blue color. If possible, the vicinity of 410 nm is desirable. Also, 800 nm
Spectral energy also exists in the above infrared region (not shown)
Therefore, it is preferable that the characteristics of the reflective film of the reflector are made to allow the light in the infrared region to pass therethrough, and the light should be once absorbed by the reflector and radiated to the outside. Therefore, by setting the color of the base material of the reflector to black, good absorption characteristics can be obtained.
【００６１】本発明の実施形態として、リフレクタの反
射面に設ける反射膜の特性は、青色領域の４１０ｎｍ以
下の波長を有する短い光線を透過させる膜設計とする。
この結果、リフレクタの基材の熱硬化性樹脂に紫外線
（波長が３８０ｎｍ以下）が直接照射されるが、この熱
硬化性樹脂に紫外線吸収剤を添加し吸収させるので、有
害な紫外線がリフレクタから外部に漏れることが無くな
る。このカットオフの透過率特性はより急峻なほうが優
れているが、コストアップにつながるため、必要にあわ
せて膜数が決められる。反射膜としては、TiO２とSiO２
から成る光学多層膜が一般的で、３０から５０層もの層
数が必要となる。一方、長波長領域の反射膜の特性とし
て８００ｎｍ以上の近赤外領域の光線も同時に通過させ
る（垂直光線透過率５０％以上）設計とする。この結
果、リフレクタに熱線（近赤外から赤外光）が吸収され
るので、投影装置に含まれる他の部品の温度上昇が軽減
され長寿命化が可能となる。この時リフレクタを形成す
る熱硬化性樹脂の色は黒色とすると光の吸収がより高効
率に行われることは言うまでもない。As an embodiment of the present invention, the characteristic of the reflective film provided on the reflective surface of the reflector is a film design that allows transmission of short light rays having a wavelength of 410 nm or less in the blue region.
As a result, the thermosetting resin of the base material of the reflector is directly irradiated with ultraviolet rays (wavelength of 380 nm or less). However, since an ultraviolet absorber is added to this thermosetting resin to absorb it, harmful ultraviolet rays are emitted from the outside of the reflector. No more leaking to. The sharper the cut-off transmittance characteristic is, the more excellent it is, but the cost increases, so the number of films can be determined as necessary. For the reflective film, TiO 2 and SiO 2
An optical multi-layer film composed of is generally used, and requires 30 to 50 layers. On the other hand, as a characteristic of the reflection film in the long wavelength region, the design is such that light in the near infrared region of 800 nm or more is also transmitted at the same time (vertical light transmittance is 50% or more). As a result, the reflector absorbs the heat rays (near infrared to infrared light), so that the temperature rise of other components included in the projection apparatus is reduced and the life of the projector can be extended. Needless to say, at this time, if the color of the thermosetting resin forming the reflector is black, the light is absorbed more efficiently.
【００６２】可視光領域のうち４２０ｎｍから７００ｎ
ｍまで光線の垂直透過率を１５％以下にできれば効率の
高いリフレクタを得ることができる。さらに、４２０ｎ
ｍから６８０ｎｍの範囲の透過率を４％以内にできれ
ば、ＡＬ蒸着膜（反射率約９０％で分光反射率がほぼ平
坦）にくらべてより有効にランプ管球からの発散光束を
捕捉できる。420 nm to 700 n in the visible light region
If the vertical transmittance of rays up to m can be 15% or less, a highly efficient reflector can be obtained. Furthermore, 420n
If the transmittance in the range of m to 680 nm can be kept within 4%, the divergent light flux from the lamp bulb can be more effectively captured as compared with the AL vapor deposition film (the reflectance is about 90% and the spectral reflectance is almost flat).
【００６３】以上、本発明の具体的な実施の形態につい
て超高圧水銀ランプをもとに説明したが、艶色性に優れ
たキセノンランプについても同様な効果が得られること
は言うまでもない。Although the specific embodiments of the present invention have been described above based on the ultra-high pressure mercury lamp, it is needless to say that a similar effect can be obtained also with a xenon lamp having excellent luster.
【００６４】次に、図１８及び図１９は本発明の投影装
置用照明光学装置を搭載した背面投写型画像ディスプレ
イ装置の主要部を示す垂直方向断面図である。光学ユニ
ット１００において得られる映像を投写用レンズ１０１
により折り返しミラー１０４を介してスクリーン１０２
上に拡大投写する構成となっている。図１８はセット高
さを低減した場合のキャビネット１０３の構成を示し、
図１９にはセット奥行きを低減した場合のキャビネット
１０３の構成を示している。Next, FIGS. 18 and 19 are vertical sectional views showing the main part of a rear projection type image display device equipped with the illumination optical device for a projection device of the present invention. A lens 101 for projecting an image obtained in the optical unit 100
The screen 102 through the folding mirror 104
The configuration is such that the image is enlarged and projected upward. FIG. 18 shows the configuration of the cabinet 103 when the set height is reduced,
FIG. 19 shows the configuration of the cabinet 103 when the set depth is reduced.
【００６５】[0065]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、簡単
な構成で光利用効率の高い単板式の投影装置用光学装置
（映像表示素子を１個使用）を実現できる。また映像表
示素子上で光束をスクロールするために回転させる光学
部品が１個ですむので映像表示素子上で複数色の光束の
位置合わせが不要となり量産時の組立て調整時間が短縮
されコストが低減される。As described above, according to the present invention, it is possible to realize a single plate type optical device for a projection device (using one image display element) with a simple structure and high light utilization efficiency. Also, since only one optical component needs to be rotated to scroll the light flux on the image display element, it is not necessary to align the light flux of multiple colors on the image display element, which shortens the assembly adjustment time during mass production and reduces the cost. It
【図１】本発明の投影装置用照明光学装置の第１実施形
態を示す断面図FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of an illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図２】本発明の投影装置用照明光学装置の第２実施形
態を示す断面図FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of an illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図３】本発明の投影装置用照明光学装置の第３実施形
態を示す外観図FIG. 3 is an external view showing a third embodiment of an illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図４】本発明の投影装置用照明光学装置の第４実施形
態を示す断面図FIG. 4 is a sectional view showing a fourth embodiment of the illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図５】本発明の投影装置用照明光学装置の第５実施形
態を示す断面図FIG. 5 is a sectional view showing a fifth embodiment of an illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図６】本発明の投影装置用照明光学装置の第６実施形
態を示す断面図FIG. 6 is a sectional view showing a sixth embodiment of an illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図７】本発明の投影装置用照明光学装置の第３実施形
態を示す外観図FIG. 7 is an external view showing a third embodiment of the illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図８】本発明の投影装置用照明光学装置の第３実施形
態の改良形態を示す外観図FIG. 8 is an external view showing an improved form of the third embodiment of the illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図９】本発明の集光スクロール機能を説明する説明図FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the condensing scroll function of the present invention.
【図１０】本発明の開口絞りの外観図FIG. 10 is an external view of an aperture stop according to the present invention.
【図１１】本発明の開口絞りの内部構造を示す断面図FIG. 11 is a sectional view showing the internal structure of the aperture stop of the present invention.
【図１２】本発明の第１の実施形態である光束平行変換
装置の一部として用いるリフレクターの外観FIG. 12 is an external view of a reflector used as a part of the light beam parallel conversion apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第１の実施形態である光束平行変換
装置の一部として用いるリフレクターの断面図（図１２
のＡＡ‘断面）FIG. 13 is a cross-sectional view of a reflector used as a part of the light beam parallel conversion device according to the first embodiment of the present invention (FIG. 12).
AA 'cross section)
【図１４】本発明の第２の実施形態である光束平行変換
装置の一部として用いるリフレクターの外観図FIG. 14 is an external view of a reflector used as a part of a light beam parallel conversion device according to a second embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の第３の実施形態である光束平行変換
装置の一部として用いるリフレクターの外観図FIG. 15 is an external view of a reflector used as a part of a light beam collimating device according to a third embodiment of the present invention.
【図１６】一般的な超高圧水銀ランプの分光エネルギー
分布FIG. 16: Spectral energy distribution of a general ultra-high pressure mercury lamp
【図１７】非球面形状を説明するための説明図FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining an aspherical shape.
【図１８】本発明の投影装置用照明光学装置を搭載した
背面投写型画像ディスプレイ装置の主要部を示す垂直方
向断面図FIG. 18 is a vertical cross-sectional view showing a main part of a rear projection type image display device equipped with an illumination optical device for a projection device of the present invention.
【図１９】本発明の投影装置用照明光学装置を搭載した
背面投写型画像ディスプレイ装置の主要部を示す垂直方
向断面図FIG. 19 is a vertical cross-sectional view showing a main part of a rear projection type image display device equipped with an illumination optical device for a projection device of the present invention.
１…ランプ管球、２…リフレクタ、３…光学素子、４…
光束開口絞り、５…プリズム、６…紫外線防御壁、７…
赤外線防御壁、８…折り返しミラー、色選択絞り…９、
１０…平行変換装置、１１…偏光ビームスプリッタ（PB
S）、１２…１／２波長板、１３、…透過型回転多面
体、１４…偏光板、１５…１／４波長板、１６…映像表
示素子、１７…PBS、１８…投写レンズ、２１…反射型
回転多面体、２２…偏光板、５１…ランプ管球、５２…
電極、５３…電極心棒、５４…モリブデン箔、５５…電
極封止部、５６…口金、５７ａ、５７ｂ、５７、６０、
６１…リフレクタ、５８…セメント、５９…前面ガラ
ス、７１…ファン、６２…フィン、７２…フィン、６３
…フィン、１００…光学ユニット、１０１…投写用レン
ズ、１０４…折り返しミラー、１０２…スクリーン、１
０３…キャビネット1 ... Lamp bulb, 2 ... Reflector, 3 ... Optical element, 4 ...
Beam aperture stop, 5 ... Prism, 6 ... UV protection wall, 7 ...
Infrared protection wall, 8 ... Folding mirror, Color selection diaphragm ... 9,
10 ... Parallel conversion device, 11 ... Polarization beam splitter (PB
S), 12 ... 1/2 wave plate, 13, ... Transmission type rotating polyhedron, 14 ... Polarizing plate, 15 ... Quarter wave plate, 16 ... Image display element, 17 ... PBS, 18 ... Projection lens, 21 ... Reflection Mold Rotating polyhedron, 22 ... Polarizing plate, 51 ... Lamp bulb, 52 ...
Electrode, 53 ... Electrode mandrel, 54 ... Molybdenum foil, 55 ... Electrode sealing part, 56 ... Base, 57a, 57b, 57, 60,
61 ... Reflector, 58 ... Cement, 59 ... Front glass, 71 ... Fan, 62 ... Fin, 72 ... Fin, 63
... fins, 100 ... optical unit, 101 ... projection lens, 104 ... folding mirror, 102 ... screen, 1
03 ... Cabinet
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/13 ５０５ 1/1335 ５２０ 1/1335 ５２０ 1/13357 1/13357 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｅ Ｆ 21/14 21/14 Ａ Ｚ 21/28 21/28 33/12 33/12 (72)発明者 谷津 雅彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所デジタルメディアシステ ム事業部内 Ｆターム(参考） 2H044 AJ06 2H045 AA01 AF12 BA02 BA26 DA31 2H088 EA12 HA12 HA17 HA20 HA21 HA23 HA24 HA28 JA17 MA20 2H091 FA01Z FA02Z FA10Z FA21Z FA26Z FA41Z HA12 LA15 MA07 2H099 AA12 BA09 CA08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (51) Int.Cl. 7 Identification Code FI Theme Coat (Reference) G02F 1/13 505 G02F 1/13 505 1/1335 520 1/1335 520 1/13357 1/13357 G03B 21 / 00 G03B 21/00 EF 21/14 21/14 AZ 21/28 21/28 33/12 33/12 (72) Inventor Masahiko Yatsu 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Stock company Hitachi Digital F-term in Media System Division (reference) 2H044 AJ06 2H045 AA01 AF12 BA02 BA26 DA31 2H088 EA12 HA12 HA17 HA20 HA21 HA23 HA24 HA28 JA17 MA20 2H091 FA01Z FA02Z FA10Z FA21Z FA26Z FA41Z HA12 LA15 MA07 2H099 AA12 BA09 CA09
Claims (15)
する光束平行変換装置と、該光束平行変換装置から出射
した光を複数色の光に分光する光分光装置と、前記複数
色に分光された光束のうち所望の光束を通過させる開口
絞りと、該開口絞りを通過した光束の出射方向を周期的
に変化させる光束出射方向制御装置と、該光束出射方向
制御装置からの出射光が照射され、該出射光を映像信号
に応じて変調する映像表示素子と、該映像表示素子によ
り変調された映像光を拡大投影する投影装置とを備え、 前記開口絞りを通過した光束は、前記映像表示素子の受
光面の異なった場所に入射され、かつ前記光束出射方向
制御装置によって、前記映像表示素子に対して所定の方
向に移動しつつ照射されることを特徴とする投影装置用
照明光学装置。1. A light source, a light beam parallel conversion device for converting a light beam from the light source into substantially parallel light, an optical spectroscopic device for separating light emitted from the light beam parallel conversion device into light of a plurality of colors, and the plurality of colors. Aperture stop that passes a desired light beam among the light beams split into two, a light beam emission direction control device that periodically changes the emission direction of the light beam that has passed through the aperture stop, and emission light from the light beam emission direction control device. And a projection device for enlarging and projecting the image light modulated by the image display element, and the light flux passing through the aperture stop is Illumination optics for a projection device, which are incident on different positions on a light receiving surface of an image display element and are irradiated by the light flux emission direction control device while moving in a predetermined direction with respect to the image display element. apparatus.
略平行に変換する光束平行変換装置と、該光束平行変換
装置からの出射光を映像信号に応じて変調する映像表示
素子と、該映像表示素子により変調された映像光を拡大
投影する投影装置とを備え、 前記光束平行変換装置から前記映像表示素子までの光路
中に、該光束平行変換装置から出射した光を複数色の光
に分光するプリズムと、前記複数色に分光された光束の
うち所望の色光束を通過させる開口絞りと、該開口絞り
を通過した光束の出射方向を周期的に変化させて前記映
像表示素子に照射する光束出射方向制御装置とを設け、 前記開口絞りを通過した光束は、前記映像表示素子の異
なった場所に入射され、かつ前記光束出射方向制御装置
によって、前記映像表示素子に対して一方向に移動しつ
つ照射されることを特徴とする投影装置用照明光学装
置。2. A light source for emitting a white light beam, a light beam parallel conversion device for converting the white light beam into substantially parallel light, and an image display element for modulating light emitted from the light beam parallel conversion device in accordance with an image signal. A projection device for enlarging and projecting the image light modulated by the image display element, wherein light emitted from the light flux parallel conversion device is emitted in a plurality of colors in an optical path from the light flux parallel conversion device to the image display element. A prism that splits light into a plurality of colors, an aperture stop that passes a desired color light beam among the light beams that have been split into a plurality of colors, and the emission direction of the light beam that has passed through the aperture stop is periodically changed to irradiate the image display element. A light flux emission direction control device is provided, the light fluxes that have passed through the aperture stop are incident on different positions of the image display element, and the light flux emission direction control device allows Projector illumination optical apparatus characterized by being irradiated while moving in.
管から放出された光束を反射してその光軸方向に出射す
る凹面状の反射面を有する反射鏡と、該反射鏡の光軸近
傍に沿って設けたフィールドレンズを含むことを特徴と
する請求項１または２に記載の投影装置用照明光学装
置。3. The beam collimating device includes a reflecting mirror having a concave reflecting surface for reflecting a light beam emitted from a light emitting tube which is a light source and emitting the light beam in the optical axis direction, and an optical axis of the reflecting mirror. The illumination optical device for a projection device according to claim 1 or 2, further comprising a field lens provided along the vicinity thereof.
び画面垂直方向にマイクロミラーを規則的に配列した反
射型映像表示素子を用いたことを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の投影装置用照明光学装置。4. The projection apparatus according to claim 1, wherein as the image display element, a reflection type image display element in which micromirrors are regularly arranged in a horizontal direction and a vertical direction of a screen is used. Illumination optical device.
素子、反射型液晶表示素子、強誘電性液晶表示素子のい
ずれかを用いたことを特徴とする請求項１または２に記
載の投影装置用照明光学装置。5. The projection apparatus according to claim 1, wherein any one of a transmissive liquid crystal display element, a reflective liquid crystal display element, and a ferroelectric liquid crystal display element is used as the image display element. Illumination optical device.
Ｂの三原色の光束を含むことを特徴とする請求項１また
は２に記載の投影装置用照明光学装置。6. The luminous flux emitted from the aperture stop is R, G,
The illumination optical device for a projection device according to claim 1 or 2, wherein the light beams of the three primary colors of B are included.
を、所望の偏光方向に揃えて偏光変換する偏光ビームス
プリッタを更に設け、該偏光ビームスプリッタからの光
束を前記光束出射方向制御装置に出射するようにしたこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の投影装置用照
明光学装置。7. A polarization beam splitter for aligning and converting the respective color light fluxes that have passed through the aperture stop into a desired polarization direction is further provided, and the light fluxes from the polarization beam splitter are emitted to the light flux emission direction control device. The illumination optical device for a projection device according to claim 1 or 2, characterized in that.
樹脂に熱可塑性ポリマー、硬化剤、充填剤、ガラス繊
維、無機フィラーの少なくともいずれかを混合し、かつ
紫外吸収剤を混入した材質により形成されることを特徴
とする請求項３に記載の投影装置用照明光学装置。8. The reflecting mirror is made of a material in which a low shrinkage unsaturated polyester resin is mixed with at least one of a thermoplastic polymer, a curing agent, a filler, a glass fiber and an inorganic filler, and an ultraviolet absorber is mixed. The illumination optical device for a projection device according to claim 3, wherein
で少なくとも２分割以上に分割可能な構造としたことを
特徴とする請求項３または８に記載の投影装置用照明光
学装置。9. The illumination optical apparatus for a projection device according to claim 3, wherein the reflecting mirror has a structure that can be divided into at least two or more parts on a plane including the optical axis of the reflecting mirror. .
で表されることを特徴とする請求項３、８または９に記
載の投影装置用照明光学装置。 Ｚ（ｒ）＝（ｒ２／ＲＤ）／１＋ＳＱＲ（１−（１＋Ｃ
Ｃ）ｒ２／ＲＤ）＋ＡＥ・ｒ４＋ＡＦ・ｒ６＋ＡＧ・ｒ８
＋ＡＨ・ｒ１０＋ … ＋Ａ・ｒｎ 但し、Ｚ（ｒ）は前記反射面の焦点を含む前記放電管の
アーク軸方向をＺ軸にとり、前記Ｚ軸に直交する反射鏡
の半径方向をｒ軸にとった場合の反射面の高さを表し、
ｒは半径方向の距離を示し、ＳＱＲは平方根、 ＲＤ，
ＣＣ，ＡＥ，ＡＦ，ＡＧ，ＡＨ，…，Ａ は任意の定数
をｎは任意の自然数を示している。10. The illumination optical device for a projection device according to claim 3, wherein the shape of the reflecting surface of the reflecting mirror is represented by the following formula. Z (r) = (r 2 / RD) / 1 + SQR (1- (1 + C
C) r 2 / RD) + AE · r 4 + AF · r 6 + AG · r 8
+ AH · r 10 + ··· + A · r n where Z (r) is the arc axis direction of the discharge tube including the focal point of the reflecting surface as the Z axis, and the radial direction of the reflecting mirror orthogonal to the Z axis is the r axis. Represents the height of the reflecting surface when
r is the radial distance, SQR is the square root, RD,
CC, AE, AF, AG, AH, ..., A are arbitrary constants, and n is an arbitrary natural number.
波長における垂直光線透過率が５０％以上で、８００ｎ
ｍ以上の波長における垂直光線透過率が５０％以上、か
つ、４２０ｎｍから７００ｎｍまでの波長領域の光に対
する垂直光線透過率が１５％以下の反射膜を設けたこと
を特徴とする請求項３、８乃至１０のいずれかに記載の
投影装置用光源。11. The surface of the reflecting mirror has a vertical light transmittance of 50% or more at a wavelength of 410 nm or less and 800 n or less.
9. A reflective film having a vertical light transmittance of 50% or more at a wavelength of m or more and a vertical light transmittance of 15% or less for light in a wavelength range of 420 nm to 700 nm is provided. 11. The light source for a projection device according to any one of items 1 to 10.
装置用光源であって、 光を放出する発光管と、該発光管から放出された光を反
射してその光軸方向に出射する凹面状の反射面を備えた
反射鏡とを備え、該反射鏡の表面には４１０ｎｍ以下の
波長における垂直光線透過率が５０％以上で、８００ｎ
ｍ以上の波長における垂直光線透過率が５０％以上、か
つ、４２０ｎｍから７００ｎｍまでの波長領域の光に対
する垂直光線透過率が１５％以下の反射膜を設けたこと
を特徴とする投影装置用光源。12. A light source for a projection device for irradiating an image display device with light, comprising a light emitting tube for emitting light, and light emitted from the light emitting tube is reflected and emitted in an optical axis direction thereof. A reflecting mirror having a concave reflecting surface, and the surface of the reflecting mirror has a vertical light transmittance of 50% or more at a wavelength of 410 nm or less,
A light source for a projection device, comprising a reflective film having a vertical light transmittance of 50% or more at a wavelength of m or more and a vertical light transmittance of 15% or less for light in a wavelength range of 420 nm to 700 nm.
一方の開口部寸法が前記映像表示素子の画面水平もしく
は垂直方向の寸法と略等しい一対の開口絞りを底面とし
た、多角柱状の光学素子を配置し、該光学素子で整形さ
れた光束を前記プリズムに供給するようにしたことを特
徴とする請求項２または７に記載の投影装置用光源。13. A polygonal columnar optical element having on the light incident side of the prism a pair of aperture stops, at least one of which has an aperture size substantially equal to the horizontal or vertical dimension of the screen of the image display device. 8. The light source for a projection device according to claim 2, wherein the light source is arranged, and the light beam shaped by the optical element is supplied to the prism.
を特徴とする請求項１３に記載の投影装置用照明光学装
置。14. The illumination optical device for a projection device according to claim 13, wherein the optical element is made of a metal material.
載の投影装置用照明光学装置を用いたことを特徴とする
投写型画像ディスプレイ装置。15. A projection-type image display device using the illumination optical device for a projection device according to claim 1. Description:
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| JP2007128735A (en) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Citizen Electronics Co Ltd | Structure of lens for illumination |
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