JP2003279886A - Integrator, illumination optical system and projection type image display device - Google Patents
Integrator, illumination optical system and projection type image display deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光源からの光束に
対し、光軸と垂直な面内における光束密度の均一化を図
りうるインテグレータ、照明光学系および投写型画像表
示装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an integrator, an illumination optical system, and a projection type image display device capable of achieving a uniform luminous flux density in a plane perpendicular to the optical axis with respect to a luminous flux from a light source.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、例えば投写型ビデオプロジェ
クタ装置等においては、液晶パネル等の画像表示素子を
均一に照明するため、照明用光源と画像表示素子との間
に光束密度均一化手段を設ける構成とされているものが
多い。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a projection type video projector apparatus, in order to uniformly illuminate an image display element such as a liquid crystal panel, a light flux density equalizing means is provided between the illumination light source and the image display element. Many are configured.
【０００３】この光束密度均一化手段の代表的なものと
して、ロッドタイプのインテグレータが知られている。
例えば、ガラス製の中実な棒状ロッドプリズムとして形
成されたロッドインテグレータは、光源から入射された
光束を側面において複数回全反射させながら、その光出
射端に導くようになっている。また、内壁面を鏡面とし
た中空部材（トンネル）として形成されたロッドインテ
グレータも知られている。この中空部材（トンネル）
は、例えば４枚の長方形状のガラス板材の一面に反射コ
ートを施し、この反射コート面が内側となるようにして
断面矩形の箱体状に接着組立てすることにより形成され
ている。この中空部材（トンネル）では、光源側から入
射した光束がトンネル内壁面の鏡面で複数回反射されて
光出射端まで導かれる。A rod-type integrator is known as a typical one of the means for uniformizing the luminous flux density.
For example, a rod integrator formed as a solid rod-shaped rod prism made of glass guides a light beam incident from a light source to its light emitting end while totally reflecting the light beam on its side surface a plurality of times. A rod integrator formed as a hollow member (tunnel) having an inner wall surface as a mirror surface is also known. This hollow member (tunnel)
Is formed by, for example, applying a reflection coating to one surface of four rectangular glass plate materials and bonding and assembling it into a box-like shape having a rectangular cross section with the reflection coating surface facing inside. In this hollow member (tunnel), the light flux incident from the light source side is reflected a plurality of times by the mirror surface of the inner wall surface of the tunnel and guided to the light emission end.
【０００４】このようにして、ロッドインテグレータの
光出射端では、光軸と垂直な平面内において光束密度が
略均一とされるようになっている。この後、この光束は
リレーレンズ等を介して、例えば液晶パネル等の画像表
示素子にバックライト光として照射され、これにより画
像情報を担持した光束は投写レンズによりスクリーン上
に照射される。Thus, at the light emitting end of the rod integrator, the luminous flux density is made substantially uniform in the plane perpendicular to the optical axis. After that, this light flux is applied to an image display element such as a liquid crystal panel as backlight light via a relay lens or the like, whereby the light flux carrying image information is applied to the screen by the projection lens.
【０００５】特開平8-234109号公報には、中空部材（ト
ンネル）からなるロッドインテグレータを用いたライト
バルブ均等照射装置が開示されている。この明細書にお
いて、ロッドインテグレータの光入射端から光出射端ま
での長さ（以下、インテグレータ長と称する）を規定す
る下記の条件式（５）が示されている（ただし、式中に
用いられている文字は変更して記載している）。この条
件式（５）において、Ｌはロッドインテグレータ長、ε
はロッドインテグレータの矩形断面の短い辺の長さ、θ
はロッドインテグレータの前段に配置される集束レンズ
の開口角である。また、ｋは定数とされ、後述するとお
りロッドインテグレータ内での光束の反射回数に関わる
値であり、この装置においては約1.5〜3の範囲内とされ
ている。
Ｌ＝ｋ（ε／tanθ） ……（５）Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-234109 discloses a light valve uniform irradiation device using a rod integrator composed of a hollow member (tunnel). In this specification, the following conditional expression (5) defining the length from the light incident end to the light emitting end of the rod integrator (hereinafter, referred to as integrator length) is shown (however, it is used in the formula) The characters that have been changed are listed). In this conditional expression (5), L is the rod integrator length, ε
Is the length of the short side of the rectangular cross section of the rod integrator, θ
Is the aperture angle of the focusing lens arranged in the preceding stage of the rod integrator. Further, k is a constant and is a value relating to the number of reflections of the light beam within the rod integrator, as will be described later, and is set within the range of about 1.5 to 3 in this device. L = k (ε / tan θ) (5)
【０００６】この従来の装置では、ロッドインテグレー
タ長は必要充分な範囲でなるべく短いものが要望された
結果、反射回数に関わる定数ｋの数値が上記範囲を規定
する要素とされていた。特に、中空部材（トンネル）の
場合には内壁で反射される際に光量の損失を伴うので、
インテグレータを短いものとすることは重要な課題であ
った。In this conventional apparatus, the rod integrator length is required to be as short as possible within a necessary and sufficient range, and as a result, the numerical value of the constant k relating to the number of reflections is an element that defines the above range. In particular, in the case of a hollow member (tunnel), there is a loss of light quantity when reflected by the inner wall,
Keeping the integrator short was an important issue.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
投写型画像表示装置の動向は、ハイビジョン等に見られ
るような「横長」画面をもつ映像装置が多くなってい
る。また、省電力等の環境問題を考えた場合、少ない電
力で明るい画像を得るためには照明効率を高める必要が
ある。そのために、アーク長の短い光源を採用する手法
がとられることが多く、これからはますます「ショート
アーク化」が進むものと考えられる。However, the trend of projection type image display devices in recent years is that the number of image devices having a "horizontally long" screen as seen in high-definition and the like is increasing. Further, in consideration of environmental problems such as power saving, it is necessary to improve the illumination efficiency in order to obtain a bright image with less power. For this reason, a method of using a light source with a short arc length is often adopted, and it is considered that “short arcing” will continue to progress in the future.
【０００８】前記特開平8-234109号公報記載の装置は、
当時の技術水準として、スクリーンサイズは4：3画面で
アーク長（放電電極間距離）は3〜4ｍｍ程度のロングア
ーク光源に適応する装置として構成されている。そのた
め、近年の横長画面傾向、ショートアーク化傾向といっ
た技術動向を勘案すると、インテグレータ出射面上での
照度分布に関し、近年求められるような光束密度の均一
性を確保することが困難である。The device described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-234109 is
As a technical level at that time, the device was configured as a device adapted to a long arc light source with a screen size of 4: 3 and an arc length (distance between discharge electrodes) of about 3 to 4 mm. Therefore, in consideration of recent technological trends such as a horizontally long screen tendency and a short arc tendency, it is difficult to secure the uniformity of the luminous flux density required in recent years with respect to the illuminance distribution on the integrator exit surface.
【０００９】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
のであり、近年の技術動向に適応したインテグレータ出
射面上での光束密度均一性を確保しつつ、インテグレー
タの長さは必要充分な範囲でなるべく短くし得るインテ
グレータ、照明光学系および投写型画像表示装置を提供
することを目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and the length of the integrator is within a necessary and sufficient range while ensuring the uniformity of the luminous flux density on the exit surface of the integrator, which is adapted to the recent technological trends. An object of the present invention is to provide an integrator, an illumination optical system and a projection type image display device which can be made as short as possible.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係るインテグレ
ータは、一端に入射した光源からの光束を複数回鏡面反
射させながら他端に導き、この他端から外部へ出射させ
る中空部材を備え、該入射光束を、出射面上において密
度を均一化させて出射させるインテグレータにおいて、
前記中空部材の中空部分において前記光出射端の光軸と
直交する平面内での矩形端面のアスペクト比が0.6より
小さく、前記中空部材の長さをＬ１、該中空部材の前記
矩形端面の短い辺の長さをε１、該中空部材の中空部分
に入射する光束の見込み角度をθ１とする下記条件式
（１）において、ｋ１を3.5以上の定数とするように構
成されたことを特徴とするものである。
Ｌ１＝ｋ１（ε１／tanθ１） ……（１）An integrator according to the present invention comprises a hollow member which guides a light beam from a light source incident on one end to the other end while specularly reflecting the light beam a plurality of times, and emits the light from the other end to the outside. In an integrator that makes the incident light flux have a uniform density on the emission surface and emits it,
In the hollow portion of the hollow member, the aspect ratio of the rectangular end face in the plane orthogonal to the optical axis of the light emitting end is smaller than 0.6, the length of the hollow member is L 1 , and the rectangular end face of the hollow member is short. In the following conditional expression (1) in which the side length is ε 1 and the expected angle of the light beam incident on the hollow portion of the hollow member is θ 1 , k 1 is set to be a constant of 3.5 or more. It is a feature. L 1 = k 1 (ε 1 / tan θ 1 ) ... (1)
【００１１】また、本発明に係るインテグレータは、一
端に入射した光源からの光束を透過させ、側面において
複数回全反射させながら他端に導き、この他端から外部
へ出射させる、棒状の中実部材を備え、該入射光束を、
出射面上において密度を均一化させて出射させるインテ
グレータにおいて、前記中実部材において前記光出射端
の光軸と直交する平面内での矩形端面のアスペクト比が
0.6より小さく、前記中実部材の長さをＬ２、該中実部
材の屈折率をｎ２、該中実部材の前記矩形端面の短い辺
の長さをε２、該中実部材に入射する光束の見込み角度
をθ２とする下記条件式（２）において、ｋ２を3.5以
上の定数とするように構成されたことを特徴とするもの
である。
Ｌ２＝ｎ２ｋ２（ε２／tanθ２） ……（２）Further, the integrator according to the present invention is a rod-shaped solid body which transmits the light flux from the light source incident on one end, guides it to the other end while being totally reflected on the side surface a plurality of times, and emits it from the other end to the outside. A member is provided, and the incident light flux is
In an integrator that makes the density uniform on the emission surface and emits light, the aspect ratio of the rectangular end face in the plane orthogonal to the optical axis of the light emission end in the solid member is
Less than 0.6, the length of the solid member is L 2 , the refractive index of the solid member is n 2 , the length of the short side of the rectangular end face of the solid member is ε 2 , and the solid member is incident on the solid member. In conditional expression (2) below, in which the expected angle of the luminous flux is θ 2 , the k 2 is configured to be a constant of 3.5 or more. L 2 = n 2 k 2 (ε 2 / tan θ 2 ) (2)
【００１２】また、本発明に係る照明光学系は、光源
と、この光源から出射された光束を入射される前記イン
テグレータと、このインテグレータの後段に配置された
リレーレンズとからなることを特徴とするものである。Further, the illumination optical system according to the present invention is characterized by comprising a light source, the integrator on which the luminous flux emitted from the light source is incident, and a relay lens arranged at a stage subsequent to the integrator. It is a thing.
【００１３】また、本発明に係る投写型画像表示装置
は、光源と、この光源から出射された光束を入射される
前記インテグレータと、このインテグレータの後段に配
置されたリレーレンズと、このリレーレンズについて前
記インテグレータの前記光出射端と共役位置関係に配置
された素子面を有する画像表示素子と、この画像表示素
子により光変調され、画像情報を担持した前記光束をス
クリーン上に投写する投映レンズとを備えたことを特徴
とするものである。Further, the projection type image display device according to the present invention is provided with a light source, the integrator on which the luminous flux emitted from the light source is incident, a relay lens arranged at a stage subsequent to the integrator, and the relay lens. An image display element having an element surface arranged in a conjugate positional relationship with the light emitting end of the integrator, and a projection lens for projecting the light flux, which is optically modulated by the image display element and carries image information, on a screen. It is characterized by having.
【００１４】なお、前記「中空部材の長さ」および前記
「中実部材の長さ」は、この部材の光入射端から光出射
端までの長さを表すものである。また、前記「アスペク
ト比」は、前記中空部材の中空部分または中実部材にお
いて、前記光出射端の、光軸と直交する平面内での矩形
端面の、短い辺の長さ／長い辺の長さ、で定義される値
である。The "length of the hollow member" and the "length of the solid member" represent the length from the light incident end to the light emitting end of this member. Further, the "aspect ratio" is the length of the short side / the length of the long side of the rectangular end face of the light emitting end in the plane orthogonal to the optical axis in the hollow portion of the hollow member or the solid member. Is the value defined by.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係るイ
ンテグレータ、照明光学系および投写型画像表示装置に
ついて図面を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An integrator, an illumination optical system and a projection type image display apparatus according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１には本発明の第１の実施形態に係る投
写型画像表示装置が示されている。この投写型画像表示
装置は、光源２６およびリフレクタ２７よりなる光源部
２０を備えており、さらにコンデンサレンズ２１、およ
びこのコンデンサレンズ２１によって光源部２０からの
光束が光入射端１４に集光されるインテグレータ１１を
備えている。このインテグレータ１１は中空部材（トン
ネル）１２よりなり、集光された光束がインテグレータ
１１内部で反射を繰り返すことにより、光出射端１６で
の光軸と垂直な平面(以下、光出射端面と称する)におけ
る光束密度の均一化を図るものである。FIG. 1 shows a projection type image display apparatus according to the first embodiment of the present invention. This projection-type image display device includes a light source unit 20 including a light source 26 and a reflector 27. Further, a condenser lens 21 and a light flux from the light source unit 20 are condensed at the light incident end 14 by the condenser lens 21. It has an integrator 11. This integrator 11 is composed of a hollow member (tunnel) 12, and a condensed light beam is repeatedly reflected inside the integrator 11, so that a plane perpendicular to the optical axis at the light emitting end 16 (hereinafter referred to as a light emitting end face). To make the luminous flux density uniform.
【００１７】また、この装置は、インテグレータ１１、
画像表示素子（液晶表示素子、ＤＭＤ等）２３、および
インテグレータ１１の光出射端１６と画像表示素子２３
の素子面を互いに結像関係（共役関係）とするリレーレ
ンズ２２を備えている。この結像関係は、図１において
光出射端１６から画像表示素子２３の素子面に至る太い
実線をもって示されている。さらにこの装置は、画像表
示素子２３により光変調され、画像情報を担持した前記
光束をスクリーン２５上に拡大投写する投映レンズ２４
を備えている。なお、光源部２０、コンデンサレンズ２
１、インテグレータ１１およびリレーレンズ２２によっ
て照明光学系が構成される。Further, this apparatus includes an integrator 11,
The image display element (liquid crystal display element, DMD, etc.) 23, and the light emitting end 16 of the integrator 11 and the image display element 23.
The relay lens 22 that makes the element surfaces of each of them have an image forming relationship (conjugate relationship) with each other. This image formation relationship is shown by a thick solid line from the light emitting end 16 to the element surface of the image display element 23 in FIG. Further, this apparatus has a projection lens 24 which magnifies and projects the luminous flux carrying image information and carrying image information, on a screen 25.
Is equipped with. The light source unit 20 and the condenser lens 2
1, the integrator 11 and the relay lens 22 constitute an illumination optical system.
【００１８】中空部材（トンネル）１２としては例え
ば、図２に示すものがある。この中空部材（トンネル）
１２は４枚の長方形状のガラス板材の一面に反射コート
を施し、この面が反射面１７として内側となるようにし
て断面矩形の箱体状に接着組立てすることにより形成さ
れている。光源部２０から出力された光束は中空部材
（トンネル）１２の光入射端１４に入射する。この光束
は、中空部材（トンネル）１２の光入射端１４に様々な
角度で入射するから、中空部材（トンネル）１２の内壁
の反射面１７への入射角度および反射角度も様々であ
る。この光束は、中空部材（トンネル）１２の内壁の反
射面１７において複数回鏡面反射され、光出射端１６か
ら外部に出射される。このインテグレータ１１は、内壁
の反射面１７における反射態様が様々とされているため
光束が光出射端１６から出射される際には、光出射端面
における光束密度の均一化が図られる。An example of the hollow member (tunnel) 12 is shown in FIG. This hollow member (tunnel)
Reference numeral 12 is formed by applying a reflective coat to one surface of four rectangular glass plate materials, and bonding and assembling it into a box-shaped body having a rectangular cross section so that this surface is the reflective surface 17. The light beam output from the light source unit 20 enters the light incident end 14 of the hollow member (tunnel) 12. Since this light flux is incident on the light incident end 14 of the hollow member (tunnel) 12 at various angles, the incident angle and the reflection angle on the reflecting surface 17 of the inner wall of the hollow member (tunnel) 12 are also various. This light beam is specularly reflected a plurality of times on the reflecting surface 17 of the inner wall of the hollow member (tunnel) 12, and is emitted from the light emitting end 16 to the outside. Since the integrator 11 has various reflection modes on the reflection surface 17 of the inner wall, when the light flux is emitted from the light emitting end 16, the light flux density on the light emitting end surface is made uniform.
【００１９】なお、図３には中空部材（トンネル）１２
の光出射端１６の、光出射端面における矩形の形状が示
されている。δは矩形端面の長辺の長さ、εは矩形端面
の短辺の長さである。この矩形形状のアスペクト比、す
なわちε／δは、0.6より小さくなるよう設定されてい
る。中空部材（トンネル）１２の光出射端１６の形状
は、一般に、画像表示素子２３の素子面およびスクリー
ン２５の形状と略相似するように構成される。すなわ
ち、16：9サイズのアスペクト比0.56のスクリーンに対
しては、光出射端面矩形のアスペクト比は略0.56とされ
る。In FIG. 3, the hollow member (tunnel) 12 is shown.
The rectangular shape of the light emitting end surface of the light emitting end 16 is shown. δ is the length of the long side of the rectangular end face, and ε is the length of the short side of the rectangular end face. The aspect ratio of this rectangular shape, that is, ε / δ, is set to be smaller than 0.6. The shape of the light emitting end 16 of the hollow member (tunnel) 12 is generally configured to be substantially similar to the shapes of the element surface of the image display element 23 and the screen 25. That is, for a 16: 9 size screen with an aspect ratio of 0.56, the aspect ratio of the light emitting facet rectangle is approximately 0.56.
【００２０】中空部材（トンネル）１２においては、内
壁の反射面１７での光束反射効率が略100％ではなく光
量の減衰があるので、光入射端１４から光出射端１６ま
での距離（インテグレータ長）はできるだけ短くするこ
とが望ましい。しかし一方で、光束密度の均一化が十分
に図られる必要がある。インテグレータ長として上記相
反する２つの要求を満足する適切な値を設定しなけれ
ば、このインテグレータ１１の満足な効果を得ることが
できないことになる。In the hollow member (tunnel) 12, the reflection efficiency of the luminous flux at the reflecting surface 17 of the inner wall is not about 100%, but the amount of light is attenuated. ) Should be as short as possible. However, on the other hand, it is necessary that the luminous flux density be sufficiently made uniform. Unless an appropriate value for satisfying the two contradictory requirements is set as the integrator length, the satisfactory effect of the integrator 11 cannot be obtained.
【００２１】そこで本実施形態においては、下記条件式
（１）を用いて、これらの条件を満足させるような中空
部材（トンネル）１２のインテグレータ長Ｌ１を設定し
ている。ただし、中空部材（トンネル）１２の光出射端
面矩形の短辺の長さをε１、中空部材（トンネル）１２
の中空部分に入射する光束の見込み角度をθ１とし、ｋ
１は3.5以上の定数である。
Ｌ１＝ｋ１（ε１／tanθ１） ……（１）Therefore, in this embodiment, the integrator length L 1 of the hollow member (tunnel) 12 that satisfies these conditions is set by using the following conditional expression (1). However, the length of the short side of the light emitting end face rectangle of the hollow member (tunnel) 12 is ε 1 , and the hollow member (tunnel) 12
Let θ 1 be the expected angle of the light beam entering the hollow part of
1 is a constant of 3.5 or more. L 1 = k 1 (ε 1 / tan θ 1 ) ... (1)
【００２２】ところで、前述のとおり、近年の投写型画
像表示装置の動向は、横長画面化および、ショートアー
ク化が進んでいる。本発明の上記実施形態はこのような
技術動向に対応するものであり、インテグレータの光出
射端面上での照度分布に関し光束密度の均一性を確保し
たうえで、インテグレータ長Ｌ１は必要充分な範囲でな
るべく短いものとするものである。このインテグレータ
長Ｌ１を、定数ｋ１の数値範囲を規定することにより設
定する。By the way, as described above, in the recent trend of the projection type image display device, the horizontally long screen and the short arc are progressing. The above-described embodiment of the present invention addresses such a technical trend, and the integrator length L 1 is within a necessary and sufficient range while ensuring the uniformity of the luminous flux density with respect to the illuminance distribution on the light emitting end face of the integrator. It should be as short as possible. This integrator length L 1 is set by defining the numerical range of the constant k 1 .
【００２３】この定数ｋ１について図４を用いて説明す
る。このインテグレータは中空部材（トンネル）３１か
らなり、光入射端３４に入射した光束はトンネル内壁面
の反射面３７で複数回鏡面反射されて、図示されない光
出射端まで導かれる。図４において、中空部材（トンネ
ル）３１に入射する光束のうち、光入射端３４の光軸と
垂直な平面(以下、光入射端面と称する)において中空部
材（トンネル）３１の光軸Ｘと交わる光束が、この光軸
となす角度（見込み角度）をθとし、この光束が次に光
軸Ｘと交わるまでの光軸上の距離をλとし、中空部材
（トンネル）３１の光出射端１６での中空部分の矩形端
面の短辺の長さをεとする。また、光入射端面での中空
部分の矩形端面の短辺の長さは、光出射端面での中空部
分の矩形端面の短辺の長さと等しいものとする。The constant k 1 will be described with reference to FIG. This integrator is composed of a hollow member (tunnel) 31, and the light flux incident on the light incident end 34 is specularly reflected a plurality of times by a reflecting surface 37 on the inner wall surface of the tunnel and is guided to a light emitting end (not shown). In FIG. 4, among the light fluxes incident on the hollow member (tunnel) 31, the optical axis X of the hollow member (tunnel) 31 intersects with a plane perpendicular to the optical axis of the light incident end 34 (hereinafter referred to as the light incident end face). The angle (expected angle) formed by the light flux with the optical axis is θ, the distance on the optical axis until the light flux next intersects the optical axis X is λ, and at the light emitting end 16 of the hollow member (tunnel) 31. Let ε be the length of the short side of the rectangular end face of the hollow part. Further, the length of the short side of the rectangular end face of the hollow portion at the light incident end face is equal to the length of the short side of the rectangular end face of the hollow portion at the light emitting end face.
【００２４】図４より明らかなように、角度θで入射し
た光束は光入射端３４からλ／２の位置で初めてトンネ
ル内壁の反射面３７で鏡面反射するので、以下の関係式
が成り立つ。
λ＝ε／tanθ ……（３）As is apparent from FIG. 4, since the light flux incident at the angle θ is specularly reflected by the reflection surface 37 of the inner wall of the tunnel at the position of λ / 2 from the light incident end 34, the following relational expression is established. λ = ε / tan θ (3)
【００２５】ここで、光入射端面から、上記光束がｍ回
反射した後中空部材（トンネル）３１の光軸Ｘと交わる
点までの距離Ｍは、λを用いて以下のように与えること
ができる。
Ｍ＝ｍλ＝ｍ（ε／tanθ）……（４）
この関係式（４）におけるＭおよびｍは、上記条件式
（１）におけるインテグレータ長Ｌ１および定数ｋ１と
同等であるので、定数ｋ１は反射回数に関わる定数であ
ることがわかる。Here, the distance M from the light incident end face to the point where the light beam is reflected m times and then intersects with the optical axis X of the hollow member (tunnel) 31 can be given by using λ as follows. . M = mλ = m (ε / tan θ) (4) Since M and m in the relational expression (4) are equivalent to the integrator length L 1 and the constant k 1 in the conditional expression (1), the constant k It can be seen that 1 is a constant related to the number of reflections.
【００２６】実際に中空部材（トンネル）１２に入射す
る光束は光入射端１４に様々な角度で入射するから、中
空部材（トンネル）１２の内部での入射角度および反射
角度も様々である。したがって、定数ｋ１は反射回数と
等しくはないが、反射回数に関する定数となっている。
この定数ｋ１の値が大きくなるとインテグレータ長Ｌ １
は長くなる。When actually entering the hollow member (tunnel) 12,
Light flux enters the light incident end 14 at various angles,
Incident angle and reflection inside empty member (tunnel) 12
There are various angles. Therefore, the constant k1Is the number of reflections
Although not equal, it is a constant for the number of reflections.
This constant k1When the value of becomes large, the integrator length L 1
Becomes longer.
【００２７】図５に例として、（ａ）ｋ１＝1.5の場合
と、（ｂ）ｋ１＝3.0の場合の状況を示す。ｋ１＝1.5の
場合、中空部材（トンネル）３２よりなるインテグレー
タのインテグレータ長Ｌａは、図４によって説明したと
おり、光入射端３５においてインテグレータの光軸に見
込み角度θで交わるよう入射した光線が、２回反射（反
射点をａ，ｂで示す）をした反射点ｂまでの長さとな
る。また、ｋ１＝3.0の場合、中空部材（トンネル）３
３よりなるインテグレータのインテグレータ長Ｌ ｂは、
図４によって説明したとおり、光入射端３６においてイ
ンテグレータの光軸に見込み角度θで交わるよう入射し
た光線が、３回反射（反射点をａ，ｂ，ｃで示す）して
光軸と交わるまでの長さとなる。このように定数ｋ１の
値は反射回数に関わる定数であり、この定数ｋ１の値が
大きくなるとインテグレータ長Ｌ１は長くなる。As an example in FIG. 5, (a) k1= 1.5
And (b) k1The situation when = 3.0 is shown. k1= 1.5
In this case, an integrator consisting of a hollow member (tunnel) 32
Integrator length LaIs explained with reference to FIG.
At the light incident end 35, the optical axis of the integrator is seen.
Rays incident so that they intersect at an included angle θ are reflected twice
It is the length up to the reflection point b
It Also, k1= 3.0, hollow member (tunnel) 3
Integrator length L consisting of 3 bIs
As described with reference to FIG.
Incident on the optical axis of the integrator so that they intersect at an expected angle θ.
The reflected ray is reflected three times (reflection points are indicated by a, b, and c)
It is the length until it intersects the optical axis. Thus the constant k1of
The value is a constant related to the number of reflections, and this constant k1The value of
Integrator length L increases1Becomes longer.
【００２８】本実施形態の定数ｋ１の値と、近年の技術
動向を特徴付ける、スクリーン形状のアスペクト比、お
よび光源のアーク長の、各パラメータとは、インテグレ
ータ光出射端面上での照度均一性に関し、以下のような
関係がある。なお、スクリーン形状のアスペクト比は、
インテグレータの光出射端面矩形のアスペクト比と略同
一とすることができる。また、照度均一性は、インテグ
レータ光出射端面において、この出射端面矩形の中心部
での照度値を100％として、四隅での平均照度値（％）
を用いる。The parameters of the constant k 1 of this embodiment, the aspect ratio of the screen shape, and the arc length of the light source, which characterize the recent technical trends, are related to the uniformity of illuminance on the end face of the integrator light emission. , Have the following relationships. The aspect ratio of the screen shape is
The aspect ratio of the light emitting end face rectangle of the integrator can be made substantially the same. In addition, the illuminance uniformity is the average illuminance value (%) at the four corners, with the illuminance value at the center of this exit end face rectangle being 100% at the integrator light emission end face.
To use.
【００２９】定数ｋ１の値とスクリーン形状のアスペク
ト比、すなわち、インテグレータの光出射端面矩形のア
スペクト比との関係は、インテグレータ光出射端面上に
て光束密度を均一化するためには、アスペクト比が小さ
くなればなるほど定数ｋ１は大きな値が必要となること
にある。The relationship between the value of the constant k 1 and the aspect ratio of the screen shape, that is, the aspect ratio of the light emitting end face rectangle of the integrator, is the aspect ratio in order to make the light flux density uniform on the integrator light emitting end face. The smaller k is, the larger the constant k 1 needs to be.
【００３０】これは、上記条件式（１）の変数としてイ
ンテグレータの光出射端面矩形の短辺の長さε１が規定
されていることと関係している。インテグレータの光出
射端面矩形のアスペクト比は、短辺と長辺の長さが等し
い場合が１であり、短辺と長辺の長さの差が増して光出
射端面矩形が横長になるにつれてアスペクト比の値が小
さくなる。従来一般の4：3の画面（アスペクト比0.75）
と、近年利用されつつある16：9の画面（アスペクト比
0.56）において、短辺の長さε１が等しい場合には、ア
スペクト比0.56の画面の方が長辺の長さが1.33倍長い、
横長の画面となる。光出射端面矩形の四隅での平均照度
値が必要十分な値となり、アスペクト比0.6のこの矩形
の長辺の延びる方向に光束密度の均一化が達成されるた
めには、アスペクト比0.75の光出射端面矩形の長辺の延
びる方向に光束密度の均一化が達成されるために必要と
なる反射回数よりも、多い回数が必要となる。したがっ
て、インテグレータの光出射端面矩形のアスペクト比が
小さくなればなるほど定数ｋ１は大きな値が必要とな
る。This is related to the fact that the short side length ε 1 of the light emitting end face rectangle of the integrator is defined as a variable of the conditional expression (1). The aspect ratio of the light emitting end face rectangle of the integrator is 1 when the lengths of the short side and the long side are equal, and the aspect ratio increases as the length of the short side and the long side increases and the light emitting end face rectangle becomes horizontally long. The ratio value becomes smaller. Conventional 4: 3 screen (aspect ratio 0.75)
And a 16: 9 screen (aspect ratio
0.56), if the short side lengths ε 1 are equal, the screen with an aspect ratio of 0.56 has a long side length of 1.33 times longer.
It becomes a landscape screen. The average illuminance values at the four corners of the light-emitting end face rectangle become necessary and sufficient values, and in order to achieve uniform luminous flux density in the direction in which the long side of this rectangle with an aspect ratio of 0.6 is achieved, the light emission with an aspect ratio of 0.75 The number of times of reflection is greater than the number of times of reflection required to achieve uniformization of the luminous flux density in the direction in which the long sides of the end face rectangle extend. Therefore, the smaller the aspect ratio of the light emitting end face rectangle of the integrator, the larger the constant k 1 needs to be.
【００３１】なお、上記説明では、近年の横長画面はア
スペクト比0.56として説明したが、現実のインテグレー
タは、規格としては16：9画面とされていても、このア
スペクト比から若干ずれることがある。そのため、その
マージンを見込む必要があり、インテグレータの光出射
端面矩形のアスペクト比は0.6より小さいものとするこ
とが妥当である。In the above description, the horizontal screen in recent years has been described as having an aspect ratio of 0.56, but an actual integrator may slightly deviate from this aspect ratio even if the standard is 16: 9 screen. Therefore, it is necessary to allow for that margin, and it is appropriate that the aspect ratio of the light emitting end face rectangle of the integrator be smaller than 0.6.
【００３２】次に、定数ｋ１の値と光源のアーク長との
関係は、インテグレータ光出射端面上にて光束密度を均
一化するためには、アーク長が短くなると定数ｋ１は大
きな値が必要となることにある。Next, the relationship between the value of the constant k 1 and the arc length of the light source shows that the constant k 1 has a large value as the arc length becomes shorter in order to make the luminous flux density uniform on the end face of the integrator light. It is necessary.
【００３３】これは、インテグレータの光入射端側に生
成される２次光源像の大きさに関係している。アーク長
の長短は２次光源像の大小に対応する。従来一般のロン
グアーク光源を用いた場合は２次光源像が大きくなるの
で、インテグレータ光出射端面に対して光束密度の均一
性が元々、ある程度高い状態にあると考えられる。これ
と比較し、近年利用されつつあるショートアーク光源を
用いた場合は２次光源像が小さくなり、光束密度の均一
化が達成されるためには、ロングアーク光源の場合より
も多い反射回数が必要となる。したがって、アーク長が
短くなればなるほど定数ｋ１は大きな値が必要となる。This is related to the size of the secondary light source image generated on the light incident end side of the integrator. The length of the arc length corresponds to the size of the secondary light source image. Since a secondary light source image becomes large when a conventional general long arc light source is used, it is considered that the uniformity of the luminous flux density is originally high to some extent with respect to the integrator light emitting end face. In comparison with this, in the case of using the short arc light source which is being used in recent years, the secondary light source image becomes small, and in order to achieve the uniform luminous flux density, the number of reflections is larger than that in the case of the long arc light source. Will be needed. Therefore, the shorter the arc length, the larger the constant k 1 needs to be.
【００３４】以上のことから、近年の技術動向を特徴付
ける、横長画面傾向およびショートアーク化に対し、従
来一般のアスペクト比、アーク光源に適した従来例の、
ｋの範囲を1.5〜3とする条件式（５）では、インテグレ
ータ光出射端面上での十分な照度均一性を得るためには
反射回数が不十分となることが明らかである。From the above, in contrast to the landscape orientation and the short arc, which characterize the recent technological trends, the conventional aspect ratio and the conventional example suitable for the arc light source,
In conditional expression (5) in which the range of k is 1.5 to 3, it is clear that the number of reflections is insufficient to obtain sufficient illuminance uniformity on the integrator light emitting end face.
【００３５】本実施形態においては、条件式（１）のｋ
１の値を3.5以上としている。このように設定すること
によって、近年増えてきた横長画面に対応するインテグ
レータ、照明光学系および投写型画像表示装置として
も、また、アークの短い光源を採用したインテグレー
タ、照明光学系および投写型画像表示装置としても、好
適なものを得ることができる。In this embodiment, k in the conditional expression (1)
The value of 1 is 3.5 or more. By setting in this way, as an integrator, an illumination optical system and a projection type image display device corresponding to the horizontally long screen which has been increasing in recent years, an integrator, an illumination optical system and a projection type image display which employ a light source with a short arc are also provided. A suitable device can also be obtained.
【００３６】本発明の第２の実施形態は、インテグレー
タ１１が中空部材（トンネル）１２に代えて、図６に示
すような中実のガラス製ロッドプリズム１３よりなる構
成とされる。ロッドプリズム１３は断面矩形状の棒状の
ガラスロッドからなる。中実のガラス製ロッドプリズム
１３を用いた場合にも第１の実施形態と同様に照明光学
系および投写型画像表示装置を構成することができる。In the second embodiment of the present invention, the integrator 11 is constituted by a solid glass rod prism 13 as shown in FIG. 6 instead of the hollow member (tunnel) 12. The rod prism 13 is a rod-shaped glass rod having a rectangular cross section. Even when the solid glass rod prism 13 is used, the illumination optical system and the projection type image display device can be configured similarly to the first embodiment.
【００３７】このように構成されたインテグレータ１１
においては、光源部２０から出力された光束はロッドプ
リズム１３の光入射端１８に入射する。この光束は、ロ
ッドプリズム１３の光入射端１８に様々な角度で入射す
るから、ロッドプリズム１３の側面１５への入射角度お
よび反射角度も様々である（ただしガラスと空気の界面
で全反射がおきる入射角度とされている）。この光束
は、ロッドプリズム１３の側面１５において複数回全反
射され、ロッドプリズム１３の光出射端１９から外部に
出射される。このインテグレータ１１は、側面１５にお
ける反射態様が様々とされているため、光束が光出射端
１９から出射される際には、光出射端面における光束密
度の均一化が図られる。The integrator 11 configured in this way
In, the light flux output from the light source unit 20 enters the light incident end 18 of the rod prism 13. Since this light flux enters the light incident end 18 of the rod prism 13 at various angles, the incident angle and the reflection angle on the side surface 15 of the rod prism 13 also vary (however, total reflection occurs at the interface between glass and air). The incident angle is). This light beam is totally reflected a plurality of times on the side surface 15 of the rod prism 13, and is emitted to the outside from the light emitting end 19 of the rod prism 13. Since the integrator 11 has various reflection modes on the side surface 15, when the light flux is emitted from the light emitting end 19, the light flux density on the light emitting end surface is made uniform.
【００３８】なお、ロッドプリズム１３の、光出射端面
における矩形の形状は、図３に示された中空部材（トン
ネル）１２の光出射端１６の中空部分の矩形の形状と略
同様である。すなわち、δはロッドプリズム１３の光出
射端面矩形の長辺の長さ、εはロッドプリズム１３の矩
形端面の短辺の長さに等しい。このロッドプリズム１３
において、光出射端面矩形のアスペクト比、すなわちε
／δは、0.6より小さくなるよう設定されている。The rectangular shape of the light emitting end surface of the rod prism 13 is substantially the same as the rectangular shape of the hollow portion of the light emitting end 16 of the hollow member (tunnel) 12 shown in FIG. That is, δ is equal to the long side of the light emitting end face rectangle of the rod prism 13, and ε is equal to the short side of the rectangular end face of the rod prism 13. This rod prism 13
At, the aspect ratio of the light emitting facet rectangle, that is, ε
/ Δ is set to be smaller than 0.6.
【００３９】ロッドプリズム１３においては、側面１５
での光束反射は全反射であるので理論的に反射損失はな
いが、サイズおよび価格を小さくするためには、インテ
グレータ長はできるだけ短くすることが望ましい。しか
し一方で、光束密度の均一化が十分に図られる必要があ
る。インテグレータ長として、上記相反する２つの要求
を満足する適切な値を設定することが望ましい。In the rod prism 13, the side surface 15
Since there is no reflection loss theoretically because the reflection of the light flux at 1 is total reflection, it is desirable to make the integrator length as short as possible in order to reduce the size and cost. However, on the other hand, it is necessary that the luminous flux density be sufficiently made uniform. As the integrator length, it is desirable to set an appropriate value that satisfies the two conflicting requirements.
【００４０】そこで、本実施形態においては、下記条件
式（２）を用いて、これらの条件を満足させるようなロ
ッドプリズム１３のインテグレータ長Ｌ２を設定してい
る。ただし、ロッドプリズム１３の屈折率をｎ２、ロッ
ドプリズムの光出射端面矩形の短辺の長さをε２、ロッ
ドプリズム１３の中実部分に入射する光束の見込み角度
をθ２とし、ｋは3.5以上の定数である。
Ｌ２＝ｎ２ｋ２（ε２／tanθ２） ……（２）Therefore, in the present embodiment, the integrator length L 2 of the rod prism 13 that satisfies these conditions is set by using the following conditional expression (2). However, the refractive index of the rod prism 13 is n 2 , the length of the short side of the light emitting end face rectangle of the rod prism 13 is ε 2 , and the expected angle of the light beam incident on the solid portion of the rod prism 13 is θ 2, and k is It is a constant of 3.5 or more. L 2 = n 2 k 2 (ε 2 / tan θ 2 ) (2)
【００４１】なお、この第２の実施形態のロッドプリズ
ム１３はガラス製のロッドプリズムの場合に限られず、
たとえば、屈折率条件を満足し側面で全反射されるよう
に中空部材を媒質で満たして構成することも可能であ
る。媒質はガラスに限られるものではない。The rod prism 13 of the second embodiment is not limited to the glass rod prism,
For example, the hollow member may be filled with a medium so as to satisfy the refractive index condition and be totally reflected on the side surface. The medium is not limited to glass.
【００４２】上記条件式（２）の定数ｋ２についても、
上記条件式（１）の定数ｋ１と略同様の説明が成り立
つ。この条件式（２）は、条件式（１）の中空部分が中
実部分となった場合の条件式であるため、条件式（１）
の右辺に中実部分の材質の屈折率ｎ２を乗算している。
媒質中では光軸に対する光線角度が空気中でのそれより
も小さくなるので、同じ長さのインテグレータにおいて
は、媒質で満たした場合の反射回数は、中空部材（トン
ネル）からなるインテグレータの場合よりも少なくなっ
てしまう。そのため、インテグレータ光出射端面上にて
光束密度を均一化するためには、インテグレータ長Ｌ２
は上記条件式（１）のインテグレータ長Ｌ １に屈折率ｎ
２を乗算することになり、その結果、媒質で満たした場
合のインテグレータ長Ｌ２は、中空部材（トンネル）の
場合のインテグレータ長Ｌ１よりも長くなる。The constant k in the above conditional expression (2)TwoAlso about
Constant k of the conditional expression (1)1A description similar to
One. In this conditional expression (2), the hollow part of the conditional expression (1) is
Since it is a conditional expression when it becomes a real part, conditional expression (1)
Refractive index n of the solid material on the right side ofTwoIs multiplied by.
In the medium, the ray angle with respect to the optical axis is more than that in air
Is also smaller, so in an integrator of the same length
The number of reflections when filled with a medium is
Less than in the case of an integrator consisting of
Will end up. Therefore, on the light emitting end face of the integrator
To make the luminous flux density uniform, integrator length LTwo
Is the integrator length L of the above conditional expression (1) 1Refractive index n
TwoWhich results in a field filled with the medium
Combined integrator length LTwoOf the hollow member (tunnel)
Case integrator length L1Will be longer than.
【００４３】なお、本発明に係るインテグレータ、照明
光学系および投写型画像表示装置としては、上記実施形
態のものに対し種々の態様の変更が可能である。例え
ば、ロッドインテグレータの構成やその長さ等は、上記
条件式（１）または（２）を満足する範囲において適宜
変更可能である。また、上記インテグレータを搭載する
照明光学系は投写型画像表示装置のほか、均一な照明光
が必要な種々の装置に適応可能であり、これら照明光学
系および投写型画像表示装置の構成も上記実施形態のも
のに限定されるものではない。The integrator, the illumination optical system, and the projection type image display device according to the present invention can be modified in various ways with respect to those of the above embodiment. For example, the configuration of the rod integrator, the length thereof, and the like can be appropriately changed within a range that satisfies the conditional expression (1) or (2). Further, the illumination optical system equipped with the integrator can be applied not only to the projection type image display device but also to various devices which require uniform illumination light. It is not limited to the form.
【００４４】[0044]
【実施例】＜実施例１＞本実施例１は上記第１の実施形
態に基づくものである。すなわち、この投写型画像表示
装置において、照明光学系のインテグレータは、中空部
材（トンネル）よりなる。また、光源はアーク長1.0ｍ
ｍのショートアーク光源である。<Example 1> This example 1 is based on the first embodiment. That is, in this projection type image display device, the integrator of the illumination optical system is composed of a hollow member (tunnel). The light source has an arc length of 1.0 m.
m short arc light source.
【００４５】表１は、この装置において、定数ｋ１を0.
5刻みで変化させた場合の、インテグレータ長Ｌ１（ｍ
ｍ）、およびアスペクト比0.56のインテグレータ光出射
端面における照度均一性（％）を示すものである。な
お、照度均一性は、インテグレータ光出射端面におい
て、この端面矩形の中心部での照度値を100％として、
四隅での平均照度値（％）を用いている。照度均一性の
評価として、この値が90％以上の場合に、光束密度の均
一化が十分に図られると判断する。また、インテグレー
タ長Ｌ１は、上記条件式（１）によって設定する。ま
た、インテグレータの光出射端面は5.33ｍｍ×3ｍｍの
矩形とし、条件式（１）の、中空部材（トンネル）の光
出射端面矩形の短辺の長さε１は3ｍｍとなる。また、
中空部材（トンネル）の中空部分に入射する光束の見込
み角度θ１に相当する量は31.47度である。Table 1 shows that in this apparatus, the constant k 1 is 0.
Integrator length L 1 (m when changing in increments of 5
m) and the illuminance uniformity (%) at the integrator light emitting end face with an aspect ratio of 0.56. Note that the illuminance uniformity is defined as follows: the illuminance value at the center of this end face rectangle is 100% at the integrator light emission end face,
The average illuminance value (%) at the four corners is used. As an evaluation of illuminance uniformity, when this value is 90% or more, it is judged that the luminous flux density can be sufficiently homogenized. Further, the integrator length L 1 is set by the conditional expression (1). Further, the light emitting end face of the integrator is a rectangle of 5.33 mm × 3 mm, and the short side length ε 1 of the light emitting end face rectangle of the hollow member (tunnel) in the conditional expression (1) is 3 mm. Also,
The amount corresponding to the expected angle θ 1 of the light beam incident on the hollow portion of the hollow member (tunnel) is 31.47 degrees.
【００４６】[0046]
【表１】 [Table 1]
【００４７】表１に示されるとおり、本実施例によれ
ば、ショートアーク光源を用いた場合、16：9画面に相
当する、アスペクト比0.56のインテグレータ光出射端面
では、定数ｋ１の値が3.5以上の場合に照度均一性の値
が90％以上となり、光束密度の均一化が十分に図られる
ことがわかる。このような光源および画面を用いた場合
には、定数ｋ１の値が3.0以下であると光束密度の均一
化が不十分となる。As shown in Table 1, according to the present embodiment, when the short arc light source is used, the constant k 1 has a value of 3.5 at the integrator light emitting end face having an aspect ratio of 0.56, which corresponds to a 16: 9 screen. In the above cases, the value of the illuminance uniformity becomes 90% or more, and it can be seen that the luminous flux density can be sufficiently made uniform. When such a light source and screen are used, if the value of the constant k 1 is 3.0 or less, the uniformity of the luminous flux density becomes insufficient.
【００４８】＜実施例２＞本実施例２は上記第２の実施
形態に基づくものである。すなわち、この投写型画像表
示装置において、照明光学系のインテグレータは、ガラ
ス製の中実な棒状ロッドプリズムよりなる。また、光源
はアーク長1.0ｍｍのショートアーク光源である。<Example 2> This example 2 is based on the second embodiment. That is, in this projection type image display device, the integrator of the illumination optical system is composed of a solid rod rod prism made of glass. The light source is a short arc light source with an arc length of 1.0 mm.
【００４９】表２は、この装置において、定数ｋ２を0.
5刻みで変化させた場合の、インテグレータ長Ｌ２（ｍ
ｍ）、およびアスペクト比0.56のインテグレータ光出射
端面における照度均一性（％）を示すものである。な
お、照度均一性の定義および評価基準は実施例１と同様
である。また、インテグレータ長Ｌ２は、上記条件式
（２）によって設定する。また、インテグレータの光出
射端面は5.33ｍｍ×3ｍｍの矩形とし、条件式（２）
の、ロッドプリズムの屈折率ｎ２は1.518249（ｅ線（波
長546.07ｎｍ）に対する値）であり、ロッドプリズムの
光出射端面矩形の短辺の長さε２は3ｍｍとなる。ま
た、ロッドプリズムに入射する光束の見込み角度θ２に
相当する量は31.47度である。Table 2 shows that the constant k 2 in this device is 0.
Integrator length L 2 (m
m) and the illuminance uniformity (%) at the integrator light emitting end face with an aspect ratio of 0.56. The definition of illuminance uniformity and the evaluation criteria are the same as in Example 1. Further, the integrator length L 2 is set by the conditional expression (2). In addition, the light output end face of the integrator is a rectangle of 5.33 mm × 3 mm, and the conditional expression (2)
The refractive index n 2 of the rod prism is 1.518249 (value for the e-line (wavelength 546.07 nm)), and the length ε 2 of the short side of the light emitting end face rectangle of the rod prism is 3 mm. Further, the amount corresponding to the expected angle θ 2 of the light beam incident on the rod prism is 31.47 degrees.
【００５０】[0050]
【表２】 [Table 2]
【００５１】表２に示されるとおり、本実施例によれ
ば、ショートアーク光源を用いた場合、16：9画面に相
当する、アスペクト比0.56のインテグレータ光出射端面
では、定数ｋ２の値が3.5以上の場合に照度均一性の値
が90％以上となり、光束密度の均一化が十分に図られる
ことがわかる。このような光源および画面を用いた場合
には、定数ｋ２の値が3.0以下であると光束密度の均一
化が不十分となる。As shown in Table 2, according to the present embodiment, when the short arc light source is used, the constant k 2 has a value of 3.5 at the integrator light emitting end face having an aspect ratio of 0.56, which corresponds to a 16: 9 screen. In the above cases, the value of the illuminance uniformity becomes 90% or more, and it can be seen that the luminous flux density can be sufficiently made uniform. When such a light source and screen are used, if the value of the constant k 2 is 3.0 or less, the uniformity of the luminous flux density becomes insufficient.
【００５２】[0052]
【発明の効果】以上説明したように本発明のインテグレ
ータによれば、インテグレータの長さを規定する条件式
において定数の数値範囲を適切に設定することにより、
ショートアーク光源および16：9サイズの画面を有する
装置に適用してもインテグレータ光出射端面上での光束
密度均一性を確保しつつ、インテグレータの長さは必要
充分な範囲でなるべく短くし得るインテグレータを得る
ことができる。これにより、このインテグレータを用い
た照明光学系および投写型画像表示装置において、必要
十分な光束密度均一性を確保することができる。As described above, according to the integrator of the present invention, by appropriately setting the numerical range of the constant in the conditional expression that defines the length of the integrator,
Even if it is applied to a device with a short arc light source and a 16: 9 size screen, an integrator that can maintain the luminous flux density uniformity on the light emitting end face of the integrator and can shorten the length of the integrator as much as necessary Obtainable. As a result, in the illumination optical system and the projection-type image display device using this integrator, necessary and sufficient luminous flux density uniformity can be ensured.
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインテグレータ
を含む投写型画像表示装置FIG. 1 is a projection-type image display device including an integrator according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインテグレータ
を示す概略図FIG. 2 is a schematic diagram showing an integrator according to the first embodiment of the present invention.
【図３】図２に示すインテグレータの光出射端を示す概
略図FIG. 3 is a schematic diagram showing a light emitting end of the integrator shown in FIG.
【図４】本発明の第２の実施形態に係るインテグレータ
を示す概略図FIG. 4 is a schematic diagram showing an integrator according to a second embodiment of the present invention.
【図５】図１に示すインテグレータの条件式（１）を説
明する図FIG. 5 is a diagram illustrating conditional expression (1) of the integrator shown in FIG.
【図６】図１に示すインテグレータの条件式（１）の定
数を説明する図FIG. 6 is a diagram illustrating constants of conditional expression (1) of the integrator shown in FIG.
１１ インテグレータ １２、３１、３３、 中空部材（トンネル） １３ ロッドプリズム １４、１８、３４、３５、３６ 光入射端 １６、１９ 光出射端 １７、３７ 反射面 ２０ 光源部 ２１ コンデンサレンズ ２２ リレーレンズ ２３ 画像表示素子 ２４ 投映レンズ ２５ スクリーン ２６ 光源 ２７ リフレクタ 11 Integrator 12, 31, 33, hollow member (tunnel) 13 Rod prism 14, 18, 34, 35, 36 Light incident end 16, 19 Light output end 17, 37 Reflective surface 20 light source 21 Condenser lens 22 relay lens 23 Image display device 24 Projection lens 25 screen 26 light source 27 reflector
Claims (4)
で複数回鏡面反射させながら他端に導き、この他端から
外部へ出射させる中空部材を備え、該入射光束を、出射
面上において密度を均一化させて出射させるインテグレ
ータにおいて、前記中空部材の中空部分において前記光
出射端の光軸と直交する平面内での矩形端面のアスペク
ト比が0.6より小さく、前記中空部材の長さをＬ１、該
中空部材の前記矩形端面の短い辺の長さをε１、該中空
部材の中空部分に入射する光束の見込み角度をθ１とす
る下記条件式（１）において、ｋ１を3.5以上の定数と
するように構成されたことを特徴とするインテグレー
タ。 Ｌ１＝ｋ１（ε１／tanθ１） ……（１）1. A hollow member for guiding a light beam from a light source, which is incident on one end, to the other end while being specularly reflected on the inner surface a plurality of times, and for emitting the light beam from the other end to the outside. In an integrator that makes the density uniform and emits light, in the hollow portion of the hollow member, the aspect ratio of the rectangular end face in the plane orthogonal to the optical axis of the light emitting end is less than 0.6, and the length of the hollow member is L. 1. In the following conditional expression (1), in which the length of the short side of the rectangular end face of the hollow member is ε 1 and the expected angle of the light beam incident on the hollow portion of the hollow member is θ 1 , k 1 is 3.5 or more. An integrator characterized by being configured to be a constant of. L 1 = k 1 (ε 1 / tan θ 1 ) ... (1)
おいて複数回全反射させながら他端に導き、この他端か
ら外部へ出射させる、棒状の中実部材を備え、該入射光
束を、出射面上において密度を均一化させて出射させる
インテグレータにおいて、前記中実部材において前記光
出射端の光軸と直交する平面内での矩形端面のアスペク
ト比が0.6より小さく、前記中実部材の長さをＬ２、該
中実部材の屈折率をｎ２、該中実部材の前記矩形端面の
短い辺の長さをε２、該中実部材に入射する光束の見込
み角度をθ２とする下記条件式（２）において、ｋ２を
3.5以上の定数とするように構成されたことを特徴とす
るインテグレータ。 Ｌ２＝ｎ２ｋ２（ε２／tanθ２） ……（２）2. A rod-shaped solid member for guiding a light beam from a light source, which is incident on one end, to the other end while totally reflecting the light on a side surface a plurality of times, and emitting the incident light beam from the other end. In an integrator that makes the density uniform on the surface and emits light, the aspect ratio of the rectangular end face in the plane orthogonal to the optical axis of the light emitting end of the solid member is less than 0.6, and the length of the solid member is the L 2, the refractive index of the intermediate solid member and n 2, 2 2 the length of the short sides of the rectangular end face of the intermediate solid member epsilon, the estimated angle of the light beam incident on the intermediate solid member θ below In conditional expression (2), k 2 is
An integrator characterized by being configured to have a constant of 3.5 or more. L 2 = n 2 k 2 (ε 2 / tan θ 2 ) (2)
入射される請求項１または２に記載されたインテグレー
タと、このインテグレータの後段に配置されたリレーレ
ンズとからなることを特徴とする照明光学系。3. An illumination characterized by comprising a light source, an integrator according to claim 1 or 2 to which a light flux emitted from the light source is incident, and a relay lens arranged in a subsequent stage of the integrator. Optical system.
入射される請求項１または２に記載されたインテグレー
タと、このインテグレータの後段に配置されたリレーレ
ンズと、このリレーレンズについて前記インテグレータ
の前記光出射端と共役位置関係に配置された素子面を有
する画像表示素子と、この画像表示素子により光変調さ
れ、画像情報を担持した前記光束をスクリーン上に投写
する投映レンズとを備えたことを特徴とする投写型画像
表示装置。4. A light source, an integrator according to claim 1, into which a light beam emitted from the light source is incident, a relay lens arranged in a subsequent stage of the integrator, and a relay lens of the integrator. An image display element having an element surface disposed in a conjugate positional relationship with the light emitting end, and a projection lens for projecting the light flux, which is optically modulated by the image display element and carries image information, on a screen. A projection type image display device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002078858A JP2003279886A (en) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Integrator, illumination optical system and projection type image display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002078858A JP2003279886A (en) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Integrator, illumination optical system and projection type image display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003279886A true JP2003279886A (en) | 2003-10-02 |
Family
ID=29228584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002078858A Pending JP2003279886A (en) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Integrator, illumination optical system and projection type image display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003279886A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005128234A (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Seiko Epson Corp | Projector |
| JP2008070529A (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | Image projector |
| JP2010160454A (en) * | 2008-12-08 | 2010-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | Projection display |
-
2002
- 2002-03-20 JP JP2002078858A patent/JP2003279886A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005128234A (en) * | 2003-10-23 | 2005-05-19 | Seiko Epson Corp | Projector |
| JP2008070529A (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | Image projector |
| JP2010160454A (en) * | 2008-12-08 | 2010-07-22 | Mitsubishi Electric Corp | Projection display |
| JP4516622B2 (en) * | 2008-12-08 | 2010-08-04 | 三菱電機株式会社 | Projection display |
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