JP2004272064A - Illumination optical device, optical system, and projector - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical device, an optical system, and a projector which are adaptable to an optical modulator having image forming areas different in external dimensions, without requiring much labor and time while preventing increase of the number of members. <P>SOLUTION: A first lens array 161 and a second lens array 171 which have a focal length corresponding to external dimensions of an image forming area of a liquid crystal panel 411 are unitized into a lens array unit 151. A first lens array and a second lens array which have a focal length corresponding to another liquid crystal panel of which the external dimensions of an image forming area are smaller than that of the liquid crystal panel 411 are unitized into another lens array. When the liquid crystal panel 411 is changed to another liquid crystal panel, the lens array unit 151 is replaced with another lens array unit. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光学装置、光学系及びプロジェクタに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、プロジェクタとして、光源装置から射出された光束をダイクロイックミラーによりＲＧＢの三色の光色に分離し、三枚の液晶パネル（光変調装置）によって各色光毎に画像情報に応じて変調し、変調後の光束をダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを介してカラー画像を拡大投写する、いわゆる三板式のプロジェクタが知られている。
このようなプロジェクタは、液晶パネルを照明するための照明光学装置を備えており、この照明光学装置は、光源装置及び均一照明光学系を有している。
光源装置は、放射光源としての発光管と、発光管から放射された光束を反射するための楕円リフレクタと、楕円リフレクタにより反射された光束を平行化する平行化レンズとを有している。
均一照明光学系は、光源装置からの光束を複数の部分光束に分割し、液晶パネルの画像形成領域に重畳させる機能を有し、光束分割光学素子（第１レンズアレイ）、第１集光素子（第２レンズアレイ）、偏光変換素子（ＰＢＳアレイ）、第２集光素子（コンデンサレンズ）を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３４７２９３号公報（第１２〜第１３頁、図１４）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなプロジェクタの液晶パネルには、画像形成領域の外形寸法が異なるものがあり、例えば、画像形成領域の対角の寸法が０．５５インチ、０．７インチに設定されたものがある。前述した照明光学装置は、各液晶パネルの画像形成領域の外形寸法に応じて設定されており、具体的には、各液晶パネルの画像形成領域の外形寸法に基づいて光源装置の楕円リフレクタの大きさ等が設定され、さらに、これに応じて均一照明光学系の各光学部品の光束透過領域の大きさ寸法や設置位置が設定されている。そのため、使用する液晶パネルの画像形成領域の大きさに応じて、各光学部品等を変更しなければならず、手間がかかるという問題がある。また、液晶パネルの画像形成領域の外形寸法ごとに各光学部品を用意しなければならないので、部材点数が増加するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、手間をかけることなく、また、部材点数の増加を防止して、外形寸法の異なる画像形成領域を有する光変調装置に対応することができる照明光学装置、光学系及びプロジェクタを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者は、鋭意研究の結果、光束分割光学素子及び第１集光素子の焦点距離を変更することで、異なる外形寸法の画像形成領域を有する光変調装置に対応させることができることを突き止めた。
すなわち、本発明の照明光学装置は、入射光束を画像情報に応じて変調し、光学像を形成する画像形成領域を備えた光変調装置を照明する照明光学装置であって、発光管及びこの発光管から放射された光束を反射するリフレクタを備えた光源装置と、照明光軸に直交する面内に複数の小レンズをマトリクス状に配列して構成され、前記光源装置から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子と、この光束分割光学素子により分割された各部分光束を集光する複数の小レンズを備えた第１集光素子とを備え、前記光変調装置は、画像形成領域の外形寸法が異なった複数種類のなかから選択的に用いられ、前記光束分割光学素子及び前記第１集光素子は、前記各光変調装置の画像形成領域の外形寸法に応じた焦点距離を有する複数種類のなかから、選択された前記光変調装置に応じた焦点距離を有するものが用いられることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、光変調装置の画像形成領域の外形寸法に応じて、焦点距離の異なる光束分割光学素子及び第１集光素子を複数種類用意している。外形寸法の異なる画像形成領域の光変調装置を使用する際には、光束分割光学素子及び第１集光素子をこの光変調装置に応じた焦点距離を有するものに交換するだけでよく、従来のように各光学部品を交換しなければならない場合に比べ、手間がかからない。
また、このように、外形寸法の異なる画像形成領域の光変調装置を使用する場合には、光束分割光学素子及び第１集光素子を交換するだけでよく、他の光学部品、例えば、第１集光素子の後段に配置される偏光変換素子、第２集光素子等を共通化できるので、部材点数の増加を防止できる。
【０００８】
本発明では、前記第１集光素子と組み合わされることにより前記光源装置から出射された光束を前記画像形成領域上で結像させる第２集光素子を備え、前記光源装置は、前記リフレクタとしての楕円リフレクタと、この楕円リフレクタにより反射された光束を平行化する平行化レンズとを有し、前記平行化レンズ、前記光束分割光学素子、第１集光素子及び第２集光素子の光束透過領域は、前記複数種類の光変調装置の画像形成領域のうち、最も大きな外形寸法の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下の矩形状に設定されていることが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、光源装置は、楕円リフレクタを有しているため、発光管から放射された光束を絞り込むことができる。これにより、平行化レンズ、光束分割光学素子、第１集光素子及び第２集光素子の光束透過領域を、複数種類設定されている光変調装置の画像形成領域のうち、最も大きな画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下の矩形状に設定することができる。このように平行化レンズ、光束分割光学素子、第１集光素子及び第２集光素子の光束透過領域と、光変調装置の画像形成領域との大きさ寸法の差を小さくすることで、画像形成領域への光束の入射角を小さくすることができ、これにより、投写映像のコントラストを向上させることができる。
【００１０】
さらに、本発明では、各画像形成領域に応じた焦点距離を有する光束分割光学素子及び第１集光素子とは、一体化されていることが好ましい。
光束分割光学素子及び第１集光素子とを一体化させることで、光変調装置の画像形成領域の外形寸法に応じて光束分割光学素子及び第１集光素子を交換する際にかかる手間を省くことができる。
また、予め光束分割光学素子と、第１集光素子とを一体化させておけば、両者間の距離の調整を行う必要がなくなり、光束分割光学素子と、第１集光素子の設置を容易化することもできる。
【００１１】
本発明では、前記光源装置は、前記リフレクタとしての楕円リフレクタと、この楕円リフレクタにより反射された光束を平行化する平行化レンズとを備え、前記楕円リフレクタはその第一焦点距離及び第二焦点距離が異なる複数種類のなかから選択的に用いられ、前記複数種類の楕円リフレクタの第一焦点距離をｆ１、第二焦点距離をｆ２とした場合に、ｆ２／ｆ１は一定であることが好ましい。
画像形成領域の外形寸法が大きな光変調装置を使用する場合には、画像形成領域に重畳される光束の密度を増やすために、高輝度の発光管（例えば、全長が長く、また、電極を収納する膨出部の径が大きな発光管）に変更することがある。また、小さな外形寸法の画像形成領域の外形寸法が小さな光変調装置を使用する場合には、画像形成領域に重畳される光束の密度が高くなりすぎないように、輝度の低い発光管に変更することがある。
通常、発光管の変更に伴い光源装置のリフレクタも交換するが、リフレクタとして放物面鏡を採用した場合には、発光管及び放物面鏡に変更に伴い放物面鏡から反射される光束の径が変化してしまう。そのため、これに応じた光束透過領域を有する光束分割光学素子や、集光素子等に変更しなければならない。これに対し、本発明では、発光管及び楕円リフレクタを変更しても、ｆ２／ｆ１が一定であるため、光束分割光学素子等の光束透過領域の外形寸法は変化せず、これらを変更する必要がない。そのため、異なる外形寸法の光束透過領域を有する光束分割光学素子等を用意する必要がなく、部材点数の削減を図ることができる。
【００１２】
本発明の光学系は、上述した何れかの照明光学装置と、この照明光学装置により照明される光変調装置と、この光変調装置から射出された光束の光学特性を変換する光学変換素子と、この光学変換素子の光束射出側に設けられ、光学変換素子からの各色光を合成する色合成光学装置とを備え、前記光変調装置、光学変換素子、色合成光学装置はユニット化された光学装置として構成されていることを特徴とする。
光変調装置を、色合成光学装置等と一体化させた光学装置として構成することで、異なる大きさの画像形成領域を有する光変調装置に変更する場合には、光学装置ごと交換すればよい。
【００１３】
また、本発明では、前記光学装置で形成された光学像を拡大投写する投写レンズを備え、投写レンズの径は前記光学装置の光変調装置の画像形成領域の外形寸法に応じたものであり、投写レンズ及び前記光学装置は、これらを一体的に支持固定する構造体上に配置されていることが好ましい。
通常、投写レンズは、光変調装置の画像形成領域の外形寸法に応じた径を有するものが使用される。そのため、異なる外形寸法の画像形成領域を有する光変調装置に交換する際には、投写レンズも交換することとなる。従って、光学装置と投写レンズとを構造体上に配置し、これらを一体的に交換する構成とすることで、投写レンズ及び光学装置の交換が容易化される。
【００１４】
本発明のプロジェクタは上述した何れかの照明光学装置又は光学系を有することを特徴とする。
本発明のプロジェクタは上述した照明光学装置、光学系の何れかを備えているので、これらと同様の効果を奏することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の実施形態に係るプロジェクタ１の光学系の構造を表す模式図が示されている。このプロジェクタ１は、インテグレータ照明光学系（照明光学装置）１０、色分離光学系２０、リレー光学系３０、光学装置４０、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム６０１、および投写光学系である投写レンズ７０１を備えている。
前記照明光学装置１０は、図２にも示すように、光源装置１１および均一照明光学系１５を備え、光源装置１１は、光源ランプ１２Ａ（発光管）と、光源ランプ１２Ａから射出された光束を反射する楕円リフレクタ１３Ａと、平行化凹レンズ（平行化レンズ）１４とを備えている。
【００１６】
光源ランプ１２Ａは、図示しないが、所定距離離間して配置される一対の電極（発光部本体）と、この電極が封入された管状部材１２０Ａとを備え、管状部材１２０Ａは、電極の離間部分において外側に膨出した膨出部１２２Ａを有している。この膨出部１２２Ａの照明光学装置１０の光束射出側（平行化凹レンズ１４側）には反射部材１２１が取り付けられている。この反射部材１２１により、光源ランプ１２Ａの膨出部１２２Ａの平行化凹レンズ１４側から射出される光束を楕円リフレクタ１３Ａ側に反射させることができ、これにより、楕円リフレクタ１３Ａから反射される光束の径を小さくすることができる。
この反射部材１２１は、例えば、五酸化タンタルの単層膜と、二酸化珪素の多層膜で構成されている。
このような光源ランプ１２Ａでは、一対の電極間に電圧を印加すると、アーク放電が起こり、光源ランプ１２Ａが点灯する。なお、光源ランプ１２Ａとしては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等を使用することができる。
【００１７】
楕円リフレクタ１３Ａは、光源ランプ１２Ａから射出された光束を反射するものである。この楕円リフレクタ１３Ａの第一焦点距離をｆ１、第二焦点距離をｆ２とした場合、本実施形態では、例えば、ｆ１＝１４ｍｍ、ｆ２＝７０ｍｍ、ｆ２／ｆ１＝５である。
なお、前述した光源ランプ１２Ａは、そのアーク中心が楕円リフレクタ１３Ａの第一焦点の位置と略一致するように配置されている。
【００１８】
平行化凹レンズ１４は、楕円リフレクタ１３Ａにより反射された光束を平行化するものである。この平行化凹レンズ１４の光束透過領域の入射側は双曲面形状を有する非球面であり、射出側は平面となっている。平行化凹レンズ１４は、楕円リフレクタ１３Ａにより反射された光束の径が後述する液晶パネル４１１の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下となる位置であり、かつ、その焦点が、楕円リフレクタ１３Ａの第二焦点と略一致する位置に配置されている。
なお、本実施形態では、平行化凹レンズ１４は非球面を有するものとしたが、これに限らず、球面のみを有するものとしてもよい。この場合には、球面収差が生じ、平行度が悪くなる可能性があるが、球面を形成すればよいので、非球面を形成する場合に比べ、製造が容易となるという利点がある。
また、平行化レンズは平行化凹レンズに限らず、平行化凸レンズであってもよい。例えば、光束入射面を非球面の凸面とし、光束射出面を平面とする平行化レンズが挙げられる。この場合には、楕円リフレクタ１３Ａにより反射された光束の径が液晶パネル４１１の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下となる位置であり、かつ、楕円リフレクタ１３Ａの第二焦点で集光した光が発散する位置に平行化凸レンズを配置すればよい。
【００１９】
均一照明光学系１５は、光源装置１１から射出された光束を複数の部分光束に分割するとともに、各部分光束の偏光方向を、Ｐ偏光光束あるいはＳ偏光光束に揃えるものであり、光束分割光学素子である第１レンズアレイ１６１、集光素子である第２レンズアレイ１７１（第１集光素子）、偏光変換素子であるＰＢＳアレイ１８、および集光素子であるコンデンサレンズ１９（第２集光素子）を含んで構成されている。
第１レンズアレイ１６１は、光源ランプ１２Ａから射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、照明光軸ａと直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えて構成され、各レンズの縦横比は、後述する光学装置４０を構成する液晶パネル４１１Ｒ、４１１Ｇ、４１１Ｂの画像形成領域の縦横比と対応している。
【００２０】
第２レンズアレイ１７１は、前述の第１レンズアレイ１６１により分割された部分光束を集光する第１集光素子であり、第１レンズアレイ１６１と同様に照明光軸ａに直交する面内にマトリクス状に配列される複数の小レンズを備えている。各レンズの配列は、第１レンズアレイ１６１を構成する小レンズと対応しているが、その大きさは、第１レンズアレイ１６１のように液晶パネル４１１Ｒ、４１１Ｇ、４１１Ｂの画像形成領域の縦横比と対応する必要はない。
この第２レンズアレイ１７１は、第１レンズアレイ１６１とともに、板状体Ｐ上に固定されており、ユニット化されてレンズアレイユニット１５１となっている。両レンズアレイ１６１，１７１間の間隔は、各レンズアレイ１６１，１７１の焦点距離と略等しい。この両レンズアレイ１６１，１７１の焦点距離は、後述する液晶パネル４１１の画像形成領域の外形寸法に応じたものとなっている。
【００２１】
偏光変換素子としてのＰＢＳアレイ１８は、第１レンズアレイ１６１により分割された各部分光束の偏光方向を一方向に揃える光学素子である。このＰＢＳアレイ１８は、図示しないが、偏光方向の異なる２種類のＰ偏光光束およびＳ偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過させ、他方の偏光光束を反射して両偏光光束に分離する偏光分離膜と、この偏光分離膜で反射した他方の偏光光束の進行方向を折り曲げて、透過した一方の偏光光束の出射方向に揃える反射ミラーと、透過した一方の偏光光束の偏光変換を行う位相差板とを含んで構成される。
このようなＰＢＳアレイ１８を採用することで、光源ランプ１２Ａから射出される光束を一方向の偏光光束のみに揃えることができるため、光源光の利用効率を向上させることができる。
【００２２】
第２集光素子であるコンデンサレンズ１９は、第１レンズアレイ１６１、第２レンズアレイ１７１、およびＰＢＳアレイ１８を経た複数の部分光束を集光して、液晶パネル４１１Ｒ、４１１Ｇ、４１１Ｂの画像形成領域上に結像させる機能を有するレンズである。このコンデンサレンズ１９は光束透過領域の入射側が平面であり、射出側が双曲面形状を有する非球面となっているが、これに限らず、球面としてもよい。
【００２３】
以上のような、平行化凹レンズ１４、第１レンズアレイ１６１、第２レンズアレイ１７１、およびＰＢＳアレイ１８、コンデンサレンズ１９の光束透過領域は、略正方形状であり、各光束透過領域の一辺の長さ寸法は、後述する液晶パネル４１１の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下となっている。
【００２４】
色分離光学系２０は、２枚のダイクロイックミラー２１，２２と、反射ミラー２３とを備え、ダイクロイックミラー２１、２２により照明光学装置１０から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。
リレー光学系３０は、入射側レンズ３１と、リレーレンズ３３と、反射ミラー３２、３４とを備え、色分離光学系２０で分離された色光である赤色光を液晶パネル４１１Ｒまで導く機能を有している。
【００２５】
この際、色分離光学系２０のダイクロイックミラー２１では、照明光学装置１０から射出された光束のうち、赤色光と緑色光を透過し、青色光を反射する。ダイクロイックミラー２１によって反射した青色光は、反射ミラー２３で反射し、フィールドレンズ４４を通って、青色用の液晶パネル４１１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４４は、第２レンズアレイ１７１から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４１１Ｇ、４１１Ｒの光束入射側に設けられたフィールドレンズ４４も同様である。
【００２６】
また、ダイクロイックミラー２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー２２によって反射し、フィールドレンズ４４を通って、緑色用の液晶パネル４１１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー２２を透過してリレー光学系３０を通り、さらにフィールドレンズ４４を通って、赤色光用の液晶パネル４１１Ｒに到達する。
なお、赤色光にリレー光学系３０が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４４に伝えるためである。なお、リレー光学系３０には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。
【００２７】
光学装置４０は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、色分離光学系２０で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板（図示略）と、入射側偏光板の入射側に配置されるフィールドレンズ４４と、各入射側偏光板の後段に配置される光変調装置としての液晶パネル４１１Ｒ，４１１Ｇ，４１１Ｂと、各液晶パネル４１１Ｒ，４１１Ｇ，４１１Ｂの後段に配置される射出側偏光板（図示略）と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム６０１とを備える。
【００２８】
液晶パネル４１１Ｒ，４１１Ｇ，４１１Ｂは、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、入射側偏光板から射出された偏光光束の偏光方向を変調する。この液晶パネル４１１Ｒ，４１１Ｇ，４１１Ｂの画像形成領域の外形形状は矩形形状、例えば長方形形状であり、その対角の寸法は、例えば、０．７インチとなっている。
入射側偏光板は、色分離光学系２０で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光束のみ透過させ、その他の光束を吸収する光学変換素子である。また、射出側偏光板も、液晶パネル４１１（４１１Ｒ，４１１Ｇ，４１１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光束のみ透過させ、その他の光束を吸収する光学変換素子である。
フィールドレンズ４４は、照明光学装置１０のコンデンサレンズ１９で絞り込まれた射出光束を照明光軸に対して平行にするための光学素子である。
【００２９】
クロスダイクロイックプリズム６０１は、射出側偏光板から射出され、各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。このクロスダイクロイックプリズム６０１の側面（光束入射側端面及び光束射出側端面）の外形寸法は、液晶パネル４１１の画像形成領域の外形寸法に応じたものとなっている。
クロスダイクロイックプリズム６０１には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。
【００３０】
以上のような光学装置４０において、図３にも示すように、液晶パネル４１１、射出側偏光板、クロスダイクロイックプリズム６０１は光学装置本体５０１として一体化されている。
光学装置本体５０１は、液晶パネル４１１、射出側偏光板、クロスダイクロイックプリズム６０１の他に、図示しないが、クロスダイクロイックプリズム６０１の下方に配置される台座と、液晶パネル４１１を収容する保持枠と、クロスダイクロイックプリズム６０１の光束入射端面に取り付けられ、射出側偏光板及び液晶パネル４１１が収容された前記保持枠を保持する保持板とを備えている。
【００３１】
さらに、このような光学装置本体５０１は、投写レンズ７０１とともに、これらを一体的に支持固定するヘッド体８０上に配置されている。ヘッド体８０は、水平面部８１及び垂直面部８２とを備えた側面略Ｌ字形の構造体である。水平面部８１には、図示しないが光学装置本体５０１が設置される光学装置本体設置部と、光学装置本体設置部の周囲を囲うように形成された入射側偏光板保持部８１１とを備えている。
垂直面部８２には、投写レンズ７０１への光束を透過させるための孔８２１、投写レンズ７０１を固定するための固定孔８２２、投写レンズ７０１の位置決めを行うための位置決め突起８２３とが形成されている。
投写レンズ７０１には、上記固定孔８２２や位置決め突起８２３に応じた孔７１，７２が形成されており、孔７２と位置決め突起８２３とを係合することにより投写レンズ７０１の取付位置が決定され、また、孔７１と固定孔８２２とにねじを挿入することで投写レンズ７０１がヘッド体８０に取り付けられる。
【００３２】
以上のような光学系の照明光学装置１０の光源ランプ１２Ａから放射される光束の軌跡について説明する。
照明光学装置１０において、光源ランプ１２Ａを点灯させると、光束が放射され、この光束は楕円リフレクタ１３Ａにより反射される。この楕円リフレクタ１３Ａにより反射された光束は平行化凹レンズ１４に入射され、平行化される。平行化凹レンズ１４は、前述したように、楕円リフレクタ１３Ａにより反射された光束の径が液晶パネル４１１の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下となる位置に配置されており、また、光束透過領域の一辺は、画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下であるため、平行化凹レンズ１４から射出される光束の径は、液晶パネル４１１の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下となる。
【００３３】
この光束は第１レンズアレイ１６１、第２レンズアレイ１７１、およびＰＢＳアレイ１８、コンデンサレンズ１９に入射される。これらのレンズ１６１，１７１，１８，１９の光束透過領域の一辺は、画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下であるため、コンデンサレンズ１９から射出された光束の径は、液晶パネル４１１の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下となり、フィールドレンズ４４を介して液晶パネル４１１の画像形成領域に略垂直に入射される。
【００３４】
次に、図４を参照し、このような光学系において、液晶パネル４１１と画像形成領域の外形寸法が異なる液晶パネル４１２を使用する場合について説明する。この液晶パネル４１２の画像形成領域は、液晶パネル４１１と同様に、矩形形状、例えば長方形形状であり、その対角の寸法は０．５５インチである。すなわち、液晶パネル４１２の画像形成領域の外形寸法は、液晶パネル４１１よりも小さな寸法となっている。
まず、このような液晶パネル４１２を、前述した液晶パネル４１１と同様に、光学装置本体５０２としてクロスダイクロイックプリズム６０２等と一体化しておく。ここで使用されるクロスダイクロイックプリズム６０２の側面の外形寸法は、液晶パネル４１２に応じた大きさ形状となっており、クロスダイクロイックプリズム６０１よりも小さな外形寸法となっている。
さらに、この光学装置本体５０２を前述したヘッド体８０と略同様の他のヘッド体８０により投写レンズ７０２とユニット化しておく。この際使用される投写レンズ７０２の径寸法は、液晶パネル４１２に応じたものとなっており、投写レンズ７０１よりも小さな径寸法である。
【００３５】
また、予め、液晶パネル４１２の画像形成領域の外形寸法に応じた焦点距離を有する第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２を板状体Ｐ上に固定してユニット化しておく。これをレンズアレイユニット１５２とする。このレンズアレイユニット１５２の第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２の焦点距離（第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２間の距離）は、第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１の焦点距離よりも長いものとなっている。この焦点距離の違いは、第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２の複数の小レンズの湾曲率が、前記第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１の複数の小レンズの湾曲率と異なることによるものである。なお、光束透過領域の外形寸法は、第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１と同じ外形寸法である。
【００３６】
そして、まず、ヘッド体８０に支持固定された投写レンズ７０１及び光学装置本体５０１を他のヘッド体８０に支持された投写レンズ７０２及び光学装置本体５０２に交換する。
次に、第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１のレンズアレイユニット１５１を第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２のレンズアレイユニット１５２に交換する。
なお、この際、第２レンズアレイ１７２の配置位置は、第２レンズアレイ１７１の配置位置と略同じであり、第１レンズアレイ１６２の配置位置は、光源装置１１側にずれることとなる。
以上により、液晶パネル４１２に対応した光学系が完成する。
【００３７】
さらに、楕円リフレクタ１３Ａ及び光源ランプ１２Ａは、液晶パネル４１１と液晶パネル４１２とを使用する際に共通のものとしてもよいが、画像形成領域の外形寸法の小さな液晶パネル４１２を使用する際には、画像形成領域に重畳される光束の密度が高くなるため、光源ランプ１２Ａよりも輝度の低い光源ランプ１２Ｂを使用するものとすることが好ましい。この光源ランプ１２Ｂの管状部材１２０Ｂの全長は、光源ランプ１２Ａの管状部材１２０Ａよりも短く、また、膨出部１２２Ｂの径も膨出部１２２Ａよりも小さい。
さらに、光源ランプの変更に伴って、リフレクタも楕円リフレクタ１３Ａから楕円リフレクタ１３Ｂに変更することが好ましい。この楕円リフレクタ１３Ｂは、楕円リフレクタ１３Ａよりも有効反射面径が小さく、その第一焦点距離をｆ１第二焦点距離をｆ２とした場合、例えば、ｆ１＝１２ｍｍ、ｆ２＝６０ｍｍであり、ｆ２／ｆ１は５である。
【００３８】
従って、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本実施形態では、画像形成領域の外形寸法の異なる液晶パネル４１１，４１２ごとに、焦点距離の異なる第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１、第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２をそれぞれ用意している。そして、各液晶パネル４１１，４１２に応じた第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１、第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２を使用するだけで、各液晶パネル４１１，４１２に対応した照明光学装置とすることができるため、従来のように各光学部品を交換しなければならない場合に比べ、手間がかからない。
【００３９】
（２）また、このように、液晶パネル４１１を液晶パネル４１２に変更する場合には、第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１を第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２に交換するだけでよく、他の光学部品（ＰＢＳアレイ１８、コンデンサレンズ１９等）を共通化できるので、部材点数の増加を防止できる。
【００４０】
（３）光源装置１１は、楕円リフレクタ１３Ａを有しているため、光源ランプ１２Ａ，１２Ｂから放射された光束を絞り込むことができる。これにより、平行化凹レンズ１４、第１レンズアレイ１６１、第２レンズアレイ１７１、ＰＢＳアレイ１８、コンデンサレンズ１９の光束透過領域を、液晶パネル４１１の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下の矩形状に設定することができる。このように平行化凹レンズ１４、第１レンズアレイ１６１、第２レンズアレイ１７１、ＰＢＳアレイ１８、コンデンサレンズ１９の光束透過領域と、液晶パネル４１１の画像形成領域との大きさ寸法の差を小さくすることで、画像形成領域への光束の入射角を小さくすることができ、これにより、投写映像のコントラストを向上させることができる。
【００４１】
（４）また、本実施形態では、第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１をレンズアレイユニット１５１とし、第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２をレンズアレイユニット１５２としてユニット化させているため、レンズアレイユニット１５１，１５２ごと交換することができ、第１レンズアレイ及び第２レンズアレイの交換を容易化することができる。
また、予め第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１、第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２をユニット化させておけば、両者間の距離の調整を行う必要がなくなり、これらのレンズアレイの設置にかかる手間を省くことができる。
【００４２】
（５）本実施形態では、画像形成領域の外形寸法が大きな液晶パネル４１１を使用する際には、輝度の高い大きな光源ランプ１２Ａを使用しており、画像形成領域の小さな液晶パネル４１２を使用する際には輝度の低い小さな光源ランプ１２Ｂを使用している。このように、画像形成領域の大きさ形状に応じて光源ランプを変更することで、画像形成領域に重畳される光束の密度が低くなりすぎて、投写映像が暗くなってしまうことや、画像形成領域に重畳される光束の密度が必要以上に高くなり、液晶パネル４１２が熱による影響を受けてしまうことを防止できる。
【００４３】
（６）液晶パネル４１１を使用する場合と、液晶パネル４１２を使用する場合とで光源ランプのみを交換し、どちらの場合も楕円リフレクタ１３Ｂを使用する構成としてもよいが、この場合には、楕円リフレクタ１３Ｂで反射された光束が光源ランプ１２Ａに当って遮られ、光軸ａ近傍が光源ランプ１２Ａ自体の影となって中心に暗い領域が生じる可能性がある。これに対し、本実施形態では、光源ランプ１２Ａの大きさ寸法に応じた大きな楕円リフレクタ１３Ａを使用しているため、このような問題は発生しない。
【００４４】
（７）本実施形態では、光源ランプの変更に伴い、リフレクタも変更しているが、リフレクタとして放物面鏡を使用した場合には、光源ランプ及び放物面鏡を変更すると、放物面鏡から反射される光束の径が変わってしまうため、これらの後段に配置されるＰＢＳアレイ、コンデンサレンズ等の光束透過領域の大きさ寸法を変更しなければらならない。これに対し、本実施形態では、リフレクタとして楕円リフレクタ１３Ａ，１３Ｂを使用しており、これらの楕円リフレクタ１３Ａ，１３Ｂのｆ２／ｆ１は一定であるため、光源装置１１の後段に配置されるＰＢＳアレイ１８、コンデンサレンズ１９等の光束透過領域の外形寸法等を変更する必要がない。そのため、異なる外形寸法の光束透過領域を有するＰＢＳアレイ１８、コンデンサレンズ１９等を用意する必要がなく、部材点数の削減を図ることができる。
【００４５】
（８）さらに、液晶パネル４１１，４１２は、クロスダイクロイックプリズム６０１，６０２等と光学装置本体５０１，５０２として一体化されているため、液晶パネルを変更する際には光学装置本体５０１，５０２ごと交換すればよく、交換に手間を要しない。
（９）また、液晶パネル４１２を使用する際に、液晶パネル４１１に応じた径を有する投写レンズ７０１を使用してもよいが、この場合には、投写レンズ７０１から映し出される投写映像が小さくなることがある。
本実施形態では、液晶パネル４１１，４１２の画像形成領域の外形寸法に応じた径の投写レンズ７０１，７０２をそれぞれ使用しているので、最適な大きさの投写映像を投写することが可能となる。
（１０）光学装置本体５０１は、投写レンズ７０１と一体化され、また光学装置本体５０２は投写レンズ７０２と一体化されているので、投写レンズ７０１，７０２と、光学装置本体５０１，５０２とを別々に交換する必要がなく一体的に交換できるので交換に手間を要しない。
【００４６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、液晶パネル４１１を使用する際には、有効反射面径の大きな楕円リフレクタ１３Ａ及び輝度の高い光源ランプ１２Ａを使用し、液晶パネル４１２を使用する際には、有効反射面径の小さな楕円リフレクタ１３Ｂ及び輝度の低い光源ランプ１２Ｂを使用したが、これに限らず、例えば、図５に示すように、液晶パネル４１１を使用する際にも、小さな有効反射面径の楕円リフレクタ１３Ｂ及び輝度の低い光源ランプ１２Ｂを使用して、楕円リフレクタ１３Ｂ及び光源ランプ１２Ｂの共通化を図ってもよい。このようにすることで、楕円リフレクタ及び光源ランプの種類の増加を防止できる。
【００４７】
さらに、前記実施形態では、液晶パネル４１１，４１２の画像形成領域の外形寸法に応じて径の異なる投写レンズ７０１，７０２を使用していたが、投写レンズを共通化してもよい。このようにすることで、投写レンズを一種類とすることができるので、プロジェクタの製造コストを低減できる。また、この場合には、光学装置本体５０１，５０２と投写レンズとをヘッド体８０により一体的に支持しない構成とすることが好ましい。このようにすることで、光学装置本体５０１，５０２のみの交換を容易に行うことができる。
【００４８】
また、前記実施形態では、液晶パネル４１１は、クロスダイクロイックプリズム６０１等と一体化された光学装置本体５０１、液晶パネル４１２はクロスダイクロイックプリズム６０２等と一体化された光学装置本体５０２として構成されていたが、クロスダイクロイックプリズム６０１，６０２等と液晶パネル４１１，４１２とを別体としてもよい。
さらに、前記実施形態では、第１レンズアレイ１６１及び第２レンズアレイ１７１、第１レンズアレイ１６２及び第２レンズアレイ１７２をユニット化した構成としたが、ユニット化しない構成としてもよい。
【００４９】
また、前記実施形態は、光源装置１１のリフレクタとして楕円リフレクタ１３Ａ，１３Ｂを使用したが、これに限らず、放物面鏡を使用してもよい。この場合には、平行化レンズが不要となる。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるプロジェクタの光学系を示す模式図。
【図２】照明光学装置と、光学装置との関係を示す模式図。
【図３】光学装置及び投写レンズを示す斜視図。
【図４】前記光学装置と異なる光学装置を使用した際の照明光学装置と、光学装置との関係を示す模式図。
【図５】本発明の変形例を示す模式図。
【符号の説明】
１…プロジェクタ、１０…照明光学装置、１２Ａ，１２Ｂ…光源ランプ、１３Ａ，１３Ｂ…楕円リフレクタ、１６１，１６２…第１レンズアレイ、１７１，１７２…第２レンズアレイ、６０１，６０２…クロスダイクロイックプリズム、７０１，７０２…投写レンズ、８０…ヘッド体、４１１，４１２…液晶パネル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an illumination optical device, an optical system, and a projector.
[0002]
[Background Art]
Conventionally, as a projector, a light beam emitted from a light source device is separated into three light colors of RGB by a dichroic mirror, and modulated according to image information for each color light by three liquid crystal panels (light modulation devices). There is known a so-called three-plate type projector that combines a modulated light beam with a dichroic prism and enlarges and projects a color image via a projection lens.
Such a projector includes an illumination optical device for illuminating a liquid crystal panel, and the illumination optical device includes a light source device and a uniform illumination optical system.
The light source device includes an arc tube as a radiation light source, an elliptical reflector for reflecting a light beam emitted from the arc tube, and a collimating lens for collimating the light beam reflected by the elliptical reflector.
The uniform illumination optical system has a function of splitting a light beam from the light source device into a plurality of partial light beams and superimposing the light beam on an image forming area of a liquid crystal panel. The light beam splitting optical element (first lens array) and the first light collecting element (Second lens array), a polarization conversion element (PBS array), and a second condenser element (condenser lens) (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-347293 (pages 12 to 13, FIG. 14)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Some of the liquid crystal panels of the projector as described above have different outer dimensions of the image forming area. For example, there are liquid crystal panels in which the diagonal dimensions of the image forming area are set to 0.55 inches and 0.7 inches. . The illumination optical device described above is set according to the outer dimensions of the image forming area of each liquid crystal panel. Specifically, the size of the elliptical reflector of the light source device is determined based on the outer dimensions of the image forming area of each liquid crystal panel. The size and the size and the installation position of the light beam transmission area of each optical component of the uniform illumination optical system are set accordingly. Therefore, it is necessary to change each optical component and the like according to the size of the image forming area of the liquid crystal panel to be used. Further, since each optical component must be prepared for each external dimension of the image forming area of the liquid crystal panel, there is a problem that the number of members increases.
[0005]
An object of the present invention is to provide an illumination optical device, an optical system, and a projector that can cope with a light modulation device having image forming regions with different external dimensions without taking time and preventing an increase in the number of members. To provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The inventor of the present invention has made intensive studies and found that by changing the focal length of the light beam splitting optical element and the first light condensing element, it is possible to cope with a light modulation device having image forming regions of different external dimensions. I found it.
That is, the illumination optical device of the present invention is an illumination optical device that modulates an incident light beam according to image information and illuminates a light modulation device having an image forming area for forming an optical image, and includes an arc tube and a light emitting tube. A light source device provided with a reflector for reflecting a light beam emitted from a tube, and a plurality of small lenses arranged in a matrix in a plane orthogonal to an illumination optical axis, and a plurality of light beams emitted from the light source device are arranged. A light beam splitting optical element for splitting the light beam into a plurality of partial light beams, and a first light condensing element having a plurality of small lenses for condensing each of the partial light beams split by the light beam splitting optical element; The light beam splitting optical element and the first light condensing element are selectively used from among a plurality of types having different outer dimensions of the image forming area, and the light beam splitting optical element and the first condensing element have a focus corresponding to the outer dimension of the image forming area of each of the light modulation devices. Have a distance From among several, characterized in that those having a focal distance corresponding to said selected light modulator device is used.
[0007]
In the present invention, a plurality of types of light beam splitting optical elements and first light condensing elements having different focal lengths are prepared according to the outer dimensions of the image forming area of the light modulation device. When using a light modulator in an image forming area having a different external dimension, it is only necessary to replace the light beam splitting optical element and the first light condensing element with one having a focal length corresponding to the light modulator. In comparison with the case where each optical component has to be replaced as described above, it takes less time and effort.
Further, when using the light modulators of the image forming areas having different outer dimensions, it is only necessary to replace the light beam splitting optical element and the first light condensing element, and to use other optical components such as the first optical element. Since the polarization conversion element, the second light-collecting element, and the like disposed downstream of the light-collecting element can be shared, an increase in the number of members can be prevented.
[0008]
In the present invention, the image forming apparatus further includes a second light-condensing element that forms a light beam emitted from the light source device on the image forming area by being combined with the first light-condensing element. An elliptical reflector; and a collimating lens for collimating the light beam reflected by the elliptical reflector, wherein the collimating lens, the light beam splitting optical element, and the light beam transmitting areas of the first light collecting element and the second light collecting element. Is preferably set to a rectangular shape having a size not shorter than the longer side and smaller than the longer side of the image forming area having the largest external dimension among the image forming areas of the plurality of types of light modulation devices.
[0009]
According to the present invention, since the light source device has the elliptical reflector, the light beam emitted from the arc tube can be narrowed down. Accordingly, the light transmitting areas of the collimating lens, the light beam splitting optical element, the first light collecting element, and the second light collecting element are set to be the largest image forming area among the image forming areas of the light modulation device in which a plurality of types are set. Can be set in a rectangular shape having a length of not less than the short side and not more than the long side. By reducing the difference between the size of the light transmitting area of the parallelizing lens, the light splitting optical element, the light transmitting area of the first light collecting element and the second light collecting element, and the size of the image forming area of the light modulator, an image is formed. The angle of incidence of the light beam on the formation area can be reduced, thereby improving the contrast of the projected image.
[0010]
Further, in the present invention, it is preferable that the light beam splitting optical element having the focal length corresponding to each image forming area and the first light condensing element are integrated.
By integrating the light beam splitting optical element and the first light condensing element, it is possible to save time and labor required for exchanging the light beam splitting optical element and the first light condensing element according to the external dimensions of the image forming area of the light modulation device. be able to.
Further, if the light beam splitting optical element and the first light condensing element are integrated in advance, it is not necessary to adjust the distance between the two, and the light beam splitting optical element and the first light condensing element can be easily installed. It can also be converted.
[0011]
In the present invention, the light source device includes an elliptical reflector as the reflector, and a collimating lens for collimating a light beam reflected by the elliptical reflector, and the elliptical reflector has a first focal length and a second focal length. Is selectively used from among a plurality of different types of elliptical reflectors, and f2 / f1 is preferably constant when the first focal length of the plural types of elliptical reflectors is f1 and the second focal length is f2.
When using a light modulator having a large external dimension of the image forming area, a high-luminance luminous tube (for example, having a long overall length and containing an electrode) is required to increase the density of a light beam superimposed on the image forming area. The diameter of the bulging portion may be changed to a larger arc tube. In the case of using a light modulation device having a small external dimension of an image forming area having a small external dimension, change to an arc tube having a low luminance so that the density of a light beam superimposed on the image forming area does not become too high. Sometimes.
Usually, the reflector of the light source device is also exchanged with the change of the arc tube, but when a parabolic mirror is used as the reflector, the luminous flux reflected from the parabolic mirror with the change to the arc tube and parabolic mirror Will change in diameter. Therefore, it is necessary to change to a light beam splitting optical element having a light beam transmitting area corresponding to this, a light condensing element, or the like. On the other hand, in the present invention, even if the arc tube and the elliptical reflector are changed, since f2 / f1 is constant, the outer dimensions of the light beam transmitting area of the light beam splitting optical element and the like do not change, and these need to be changed. There is no. Therefore, it is not necessary to prepare a light beam splitting optical element or the like having light beam transmitting areas of different external dimensions, and the number of members can be reduced.
[0012]
The optical system of the present invention includes any one of the above-described illumination optical devices, a light modulation device illuminated by the illumination optical device, and an optical conversion element that converts optical characteristics of a light beam emitted from the light modulation device. A color synthesizing optical device that is provided on the light beam emission side of the optical conversion element and synthesizes each color light from the optical conversion element, wherein the light modulation device, the optical conversion element, and the color synthesis optical device are unitized optical devices. It is characterized by being constituted as.
When the light modulation device is configured as an optical device integrated with a color combining optical device or the like, and the light modulation device is changed to a light modulation device having image forming regions of different sizes, the entire optical device may be replaced.
[0013]
Further, according to the present invention, a projection lens for enlarging and projecting the optical image formed by the optical device is provided, and a diameter of the projection lens corresponds to an outer size of an image forming area of a light modulation device of the optical device. It is preferable that the projection lens and the optical device are disposed on a structure that integrally supports and fixes them.
Usually, a projection lens having a diameter corresponding to the outer dimension of the image forming area of the light modulation device is used. Therefore, when replacing the light modulation device with an image forming area having different external dimensions, the projection lens is also replaced. Therefore, by arranging the optical device and the projection lens on the structure and exchanging them integrally, the exchange of the projection lens and the optical device is facilitated.
[0014]
A projector according to another aspect of the invention includes any one of the above-described illumination optical devices or optical systems.
Since the projector of the invention includes any one of the above-described illumination optical device and optical system, the same effects can be obtained.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a structure of an optical system of a projector 1 according to an embodiment of the present invention. The projector 1 includes an integrator illumination optical system (illumination optical device) 10, a color separation optical system 20, a relay optical system 30, an optical device 40, a cross dichroic prism 601 as a color combining optical system, and a projection lens as a projection optical system. 701 is provided.
As shown in FIG. 2, the illumination optical device 10 includes a light source device 11 and a uniform illumination optical system 15. The light source device 11 emits light emitted from the light source lamp 12A (light emitting tube) and the light source lamp 12A. An elliptical reflector 13A that reflects light and a parallelizing concave lens (parallelizing lens) 14 are provided.
[0016]
Although not shown, the light source lamp 12A includes a pair of electrodes (light emitting unit main body) arranged at a predetermined distance from each other, and a tubular member 120A in which the electrodes are sealed. It has a bulging portion 122A bulging outward. A reflecting member 121 is attached to the bulging portion 122A on the light beam emission side (the collimating concave lens 14 side) of the illumination optical device 10. With this reflecting member 121, the light beam emitted from the collimating concave lens 14 side of the bulging portion 122A of the light source lamp 12A can be reflected toward the elliptical reflector 13A, and thereby the diameter of the light beam reflected from the elliptical reflector 13A. Can be reduced.
The reflection member 121 is composed of, for example, a single layer film of tantalum pentoxide and a multilayer film of silicon dioxide.
In such a light source lamp 12A, when a voltage is applied between a pair of electrodes, an arc discharge occurs, and the light source lamp 12A is turned on. Note that a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, or the like can be used as the light source lamp 12A.
[0017]
The elliptical reflector 13A reflects a light beam emitted from the light source lamp 12A. Assuming that the first focal length of the elliptical reflector 13A is f1 and the second focal length is f2, in the present embodiment, for example, f1 = 14 mm, f2 = 70 mm, and f2 / f1 = 5.
The above-described light source lamp 12A is arranged such that the arc center thereof substantially coincides with the position of the first focal point of the elliptical reflector 13A.
[0018]
The collimating concave lens 14 collimates the light beam reflected by the elliptical reflector 13A. The incident side of the light beam transmitting region of the collimating concave lens 14 is an aspheric surface having a hyperboloidal shape, and the exit side is flat. The parallelizing concave lens 14 is located at a position where the diameter of a light beam reflected by the elliptical reflector 13A is equal to or larger than the short side dimension and the long side dimension of an image forming area of the liquid crystal panel 411 described later, and the focal point is set to the elliptical reflector. It is arranged at a position substantially coincident with the second focal point of 13A.
In the present embodiment, the parallelizing concave lens 14 has an aspherical surface, but is not limited thereto, and may have only a spherical surface. In this case, there is a possibility that spherical aberration occurs and the degree of parallelism deteriorates. However, since it is sufficient to form a spherical surface, there is an advantage that manufacturing is easier than in the case of forming an aspherical surface.
Further, the parallelizing lens is not limited to the parallelizing concave lens, but may be a parallelizing convex lens. For example, a parallelizing lens having a light beam incident surface as an aspherical convex surface and a light beam exit surface as a flat surface may be used. In this case, the diameter of the light beam reflected by the elliptical reflector 13A is at a position where the diameter is equal to or more than the short side dimension and the long side dimension of the image forming area of the liquid crystal panel 411, and is collected at the second focus of the elliptical reflector 13A. What is necessary is just to arrange | position a parallelizing convex lens in the position from which the emitted light diverges.
[0019]
The uniform illumination optical system 15 divides the light beam emitted from the light source device 11 into a plurality of partial light beams, and aligns the polarization direction of each partial light beam to a P-polarized light beam or an S-polarized light beam. , A second lens array 171 (first light condensing element) as a light condensing element, a PBS array 18 as a polarization conversion element, and a condenser lens 19 (second light condensing element) as a light condensing element. ).
The first lens array 161 has a function as a light beam splitting optical element that splits the light beam emitted from the light source lamp 12A into a plurality of partial light beams, and is arranged in a matrix in a plane orthogonal to the illumination optical axis a. It is configured to include a plurality of small lenses, and the aspect ratio of each lens corresponds to the aspect ratio of the image forming area of the liquid crystal panels 411R, 411G, and 411B constituting the optical device 40 described later.
[0020]
The second lens array 171 is a first light condensing element that condenses the partial light beams split by the above-described first lens array 161 and, like the first lens array 161, is located within a plane orthogonal to the illumination optical axis a. It has a plurality of small lenses arranged in a matrix. The arrangement of each lens corresponds to the small lens constituting the first lens array 161, but the size is the same as that of the first lens array 161 in the aspect ratio of the image forming areas of the liquid crystal panels 411 R, 411 G, and 411 B. There is no need to respond.
The second lens array 171 is fixed on the plate-like body P together with the first lens array 161 and is unitized to form the lens array unit 151. The distance between the two lens arrays 161 and 171 is substantially equal to the focal length of each lens array 161 and 171. The focal lengths of the two lens arrays 161 and 171 correspond to the external dimensions of an image forming area of the liquid crystal panel 411 described later.
[0021]
The PBS array 18 as a polarization conversion element is an optical element that aligns the polarization directions of the respective partial light beams split by the first lens array 161 in one direction. Although not shown, the PBS array 18 transmits polarized light of one of two types of P-polarized light and S-polarized light having different polarization directions, reflects the other polarized light, and separates the polarized light into two polarized light. A separating film, a reflecting mirror that bends the traveling direction of the other polarized light beam reflected by the polarized light separating film and aligns the traveling direction of the transmitted one polarized light beam, and a phase difference that performs polarization conversion of the transmitted one polarized light beam And a plate.
By employing such a PBS array 18, the light beam emitted from the light source lamp 12A can be aligned to only one direction of polarized light beam, so that the efficiency of use of the light source light can be improved.
[0022]
The condenser lens 19, which is the second light condensing element, condenses a plurality of partial light beams that have passed through the first lens array 161, the second lens array 171, and the PBS array 18, and forms images on the liquid crystal panels 411R, 411G, and 411B. This is a lens having a function of forming an image on an area. The condenser lens 19 has a flat surface on the incident side of the light beam transmitting region and an aspheric surface having a hyperboloidal shape on the exit side. However, the present invention is not limited to this, and it may be a spherical surface.
[0023]
As described above, the light beam transmitting areas of the parallelizing concave lens 14, the first lens array 161, the second lens array 171, the PBS array 18, and the condenser lens 19 are substantially square, and the length of one side of each light beam transmitting area. The length is not less than the short side dimension and not more than the long side dimension of the image forming area of the liquid crystal panel 411 described later.
[0024]
The color separation optical system 20 includes two dichroic mirrors 21 and 22 and a reflection mirror 23, and converts a plurality of partial light beams emitted from the illumination optical device 10 by the dichroic mirrors 21 and 22 into red (R), green ( G) and a function of separating into three color lights of blue (B).
The relay optical system 30 includes an incident side lens 31, a relay lens 33, and reflection mirrors 32 and 34, and has a function of guiding red light, which is the color light separated by the color separation optical system 20, to the liquid crystal panel 411R. ing.
[0025]
At this time, the dichroic mirror 21 of the color separation optical system 20 transmits the red light and the green light and reflects the blue light in the light flux emitted from the illumination optical device 10. The blue light reflected by the dichroic mirror 21 is reflected by the reflection mirror 23, passes through the field lens 44, and reaches the blue liquid crystal panel 411B. The field lens 44 converts each partial light beam emitted from the second lens array 171 into a light beam parallel to its central axis (principal ray). The same applies to the field lens 44 provided on the light incident side of the other liquid crystal panels 411G and 411R.
[0026]
In addition, of the red light and the green light transmitted through the dichroic mirror 21, the green light is reflected by the dichroic mirror 22, passes through the field lens 44, and reaches the liquid crystal panel 411G for green. On the other hand, the red light passes through the dichroic mirror 22, passes through the relay optical system 30, further passes through the field lens 44, and reaches the liquid crystal panel 411R for red light.
In addition, the relay optical system 30 is used for red light because the length of the optical path of red light is longer than the length of the optical path of the other color lights, thereby preventing a reduction in light use efficiency due to divergence of light and the like. That's why. That is, this is for transmitting the partial light beam incident on the incident side lens 31 to the field lens 44 as it is. The relay optical system 30 is configured to transmit red light of the three color lights, but is not limited thereto, and may be configured to transmit blue light, for example.
[0027]
The optical device 40 modulates an incident light beam according to image information to form a color image. The optical device 40 includes three incident-side polarizing plates (shown in the drawings) on which each color light separated by the color separation optical system 20 is incident. ), A field lens 44 disposed on the incident side of the incident-side polarizing plate, liquid crystal panels 411R, 411G, 411B as light modulators disposed downstream of each incident-side polarizing plate, and each liquid crystal panel 411R, An emission-side polarizing plate (not shown) disposed downstream of 411G and 411B and a cross dichroic prism 601 as a color combining optical device are provided.
[0028]
Each of the liquid crystal panels 411R, 411G, and 411B has a liquid crystal, which is an electro-optical material, hermetically sealed between a pair of transparent glass substrates. For example, a polysilicon TFT is used as a switching element, and an incident side is set according to a given image signal. The polarization direction of the polarized light beam emitted from the polarizing plate is modulated. The external shape of the image forming area of each of the liquid crystal panels 411R, 411G, and 411B is rectangular, for example, rectangular, and the diagonal dimension is, for example, 0.7 inches.
The incident-side polarizing plate is an optical conversion element that transmits only a polarized light beam in a certain direction and absorbs other light beams among the respective color lights separated by the color separation optical system 20. The emission-side polarizing plate is also an optical conversion element that transmits only polarized light in a predetermined direction among light emitted from the liquid crystal panel 411 (411R, 411G, 411B) and absorbs other light.
The field lens 44 is an optical element for making the emitted light beam narrowed by the condenser lens 19 of the illumination optical device 10 parallel to the illumination optical axis.
[0029]
The cross dichroic prism 601 forms a color image by combining optical images emitted from the emission-side polarizing plate and modulated for each color light. The outer dimensions of the side surfaces (the light-incident side end face and the light-irradiation side end face) of the cross dichroic prism 601 correspond to the external dimensions of the image forming area of the liquid crystal panel 411.
The cross dichroic prism 601 is provided with a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light in a substantially X-shape along the interface of the four right-angle prisms. The three color lights are synthesized by the multilayer film.
[0030]
In the optical device 40 as described above, as shown in FIG. 3, the liquid crystal panel 411, the emission-side polarizing plate, and the cross dichroic prism 601 are integrated as an optical device main body 501.
The optical device body 501 includes, in addition to the liquid crystal panel 411, the emission-side polarizing plate, and the cross dichroic prism 601, a pedestal (not shown) disposed below the cross dichroic prism 601 and a holding frame that accommodates the liquid crystal panel 411. A holding plate attached to the light-incident end face of the cross dichroic prism 601 and holding the holding frame in which the emission-side polarizing plate and the liquid crystal panel 411 are accommodated is provided.
[0031]
Further, such an optical device main body 501 is disposed together with the projection lens 701 on a head body 80 that integrally supports and fixes them. The head body 80 is a substantially L-shaped structure having a horizontal surface portion 81 and a vertical surface portion 82. The horizontal surface portion 81 includes an optical device main body installation portion (not shown) in which the optical device main body 501 is installed, and an incident side polarizing plate holding portion 811 formed so as to surround the optical device main body installation portion. .
A hole 821 for transmitting a light beam to the projection lens 701, a fixing hole 822 for fixing the projection lens 701, and a positioning protrusion 823 for positioning the projection lens 701 are formed in the vertical surface portion 82. .
Holes 71 and 72 corresponding to the fixing holes 822 and the positioning protrusions 823 are formed in the projection lens 701, and the mounting position of the projection lens 701 is determined by engaging the holes 72 and the positioning protrusions 823. The projection lens 701 is attached to the head body 80 by inserting screws into the holes 71 and the fixing holes 822.
[0032]
The trajectory of the light beam emitted from the light source lamp 12A of the illumination optical device 10 having the above-described optical system will be described.
In the illumination optical device 10, when the light source lamp 12A is turned on, a light beam is emitted, and this light beam is reflected by the elliptical reflector 13A. The light beam reflected by the elliptical reflector 13A is incident on the collimating concave lens 14 and is collimated. As described above, the parallelizing concave lens 14 is disposed at a position where the diameter of the light beam reflected by the elliptical reflector 13A is equal to or larger than the short side dimension and equal to or smaller than the long side dimension of the image forming area of the liquid crystal panel 411. Since one side of the light flux transmitting area is equal to or greater than the short side dimension of the image forming area and equal to or less than the long side dimension, the diameter of the light flux emitted from the parallelizing concave lens 14 is equal to or greater than the short side dimension of the image forming area of the liquid crystal panel 411. It is less than the long side dimension.
[0033]
This light beam enters the first lens array 161, the second lens array 171, the PBS array 18, and the condenser lens 19. Since one side of the light beam transmitting area of each of the lenses 161, 171, 18, and 19 is equal to or larger than the short side dimension and equal to or smaller than the long side dimension of the image forming area, the diameter of the light beam emitted from the condenser lens 19 is smaller than the liquid crystal panel 411. , And is incident on the image forming area of the liquid crystal panel 411 almost perpendicularly through the field lens 44.
[0034]
Next, a case where a liquid crystal panel 412 having a different external dimension from the liquid crystal panel 411 in the image forming area in such an optical system will be described with reference to FIG. Like the liquid crystal panel 411, the image forming area of the liquid crystal panel 412 has a rectangular shape, for example, a rectangular shape, and its diagonal dimension is 0.55 inches. That is, the outer dimensions of the image forming area of the liquid crystal panel 412 are smaller than the dimensions of the liquid crystal panel 411.
First, like the liquid crystal panel 411 described above, such a liquid crystal panel 412 is integrated with the cross dichroic prism 602 or the like as the optical device body 502. The outer dimensions of the side surface of the cross dichroic prism 602 used here have a size and shape corresponding to the liquid crystal panel 412, and are smaller than the cross dichroic prism 601.
Further, the optical device main body 502 is unitized with the projection lens 702 by another head body 80 substantially similar to the head body 80 described above. The diameter of the projection lens 702 used at this time is in accordance with the liquid crystal panel 412, and is smaller than the diameter of the projection lens 701.
[0035]
In addition, the first lens array 162 and the second lens array 172 having a focal length corresponding to the outer dimensions of the image forming area of the liquid crystal panel 412 are fixed on the plate P in advance to form a unit. This is referred to as a lens array unit 152. The focal length (the distance between the first lens array 162 and the second lens array 172) of the first lens array 162 and the second lens array 172 of the lens array unit 152 is the same as that of the first lens array 161 and the second lens array 171. It is longer than the focal length. The difference in the focal length is that the curvature of the plurality of small lenses of the first lens array 162 and the second lens array 172 is different from the curvature of the plurality of small lenses of the first lens array 161 and the second lens array 171. It is because of that. Note that the outer dimensions of the light beam transmitting area are the same as those of the first lens array 161 and the second lens array 171.
[0036]
Then, first, the projection lens 701 and the optical device main body 501 supported and fixed to the head body 80 are replaced with the projection lens 702 and the optical device main body 502 supported by another head body 80.
Next, the lens array unit 151 of the first lens array 161 and the second lens array 171 is replaced with the lens array unit 152 of the first lens array 162 and the second lens array 172.
At this time, the arrangement position of the second lens array 172 is substantially the same as the arrangement position of the second lens array 171, and the arrangement position of the first lens array 162 is shifted to the light source device 11 side.
Thus, an optical system corresponding to the liquid crystal panel 412 is completed.
[0037]
Further, the elliptical reflector 13A and the light source lamp 12A may be common when using the liquid crystal panel 411 and the liquid crystal panel 412, but when using the liquid crystal panel 412 having a small external size of the image forming area, Since the density of the luminous flux superimposed on the image forming area increases, it is preferable to use the light source lamp 12B having a lower luminance than the light source lamp 12A. The overall length of the tubular member 120B of the light source lamp 12B is shorter than the tubular member 120A of the light source lamp 12A, and the diameter of the bulging portion 122B is smaller than that of the bulging portion 122A.
Further, it is preferable to change the reflector from the elliptical reflector 13A to the elliptical reflector 13B with the change of the light source lamp. The effective reflection surface diameter of the elliptical reflector 13B is smaller than that of the elliptical reflector 13A. When the first focal length is f1 and the second focal length is f2, for example, f1 = 12 mm, f2 = 60 mm, and f2 / f1 Is 5.
[0038]
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the present embodiment, the first lens array 161, the second lens array 171, the first lens array 162, and the second lens array 161 having different focal lengths for the liquid crystal panels 411 and 412 having different outer dimensions of the image forming area. 172 are prepared. Then, only by using the first lens array 161 and the second lens array 171, and the first lens array 162 and the second lens array 172 corresponding to each of the liquid crystal panels 411 and 412, the illumination corresponding to each of the liquid crystal panels 411 and 412. Since the optical device can be used, it does not require much labor compared to the case where each optical component has to be replaced as in the related art.
[0039]
(2) When the liquid crystal panel 411 is changed to the liquid crystal panel 412, the first lens array 161 and the second lens array 171 are simply replaced with the first lens array 162 and the second lens array 172. Since other optical components (PBS array 18, condenser lens 19, etc.) can be shared, an increase in the number of members can be prevented.
[0040]
(3) Since the light source device 11 has the elliptical reflector 13A, the light beams emitted from the light source lamps 12A and 12B can be narrowed down. As a result, the luminous flux transmitting area of the parallelizing concave lens 14, the first lens array 161, the second lens array 171, the PBS array 18, and the condenser lens 19 is set to be equal to or larger than the short side dimension and equal to or smaller than the long side dimension of the image forming area of the liquid crystal panel 411. Can be set in a rectangular shape. As described above, the difference in size between the light flux transmitting area of the parallelizing concave lens 14, the first lens array 161, the second lens array 171, the PBS array 18, and the condenser lens 19 and the image forming area of the liquid crystal panel 411 is reduced. This makes it possible to reduce the angle of incidence of the light beam on the image forming area, thereby improving the contrast of the projected image.
[0041]
(4) In the present embodiment, the first lens array 161 and the second lens array 171 are unitized as the lens array unit 151, and the first lens array 162 and the second lens array 172 are unitized as the lens array unit 152. Therefore, the entire lens array units 151 and 152 can be replaced, and the replacement of the first lens array and the second lens array can be facilitated.
In addition, if the first lens array 161 and the second lens array 171 and the first lens array 162 and the second lens array 172 are unitized in advance, there is no need to adjust the distance between the two, and these lens arrays are eliminated. This saves time and effort for setting up.
[0042]
(5) In the present embodiment, when using the liquid crystal panel 411 having a large external dimension of the image forming area, the large light source lamp 12A having a high luminance is used, and the liquid crystal panel 412 having a small image forming area is used. In this case, a small light source lamp 12B having a low luminance is used. As described above, by changing the light source lamp in accordance with the size and shape of the image forming area, the density of the luminous flux superimposed on the image forming area becomes too low, so that the projected image becomes dark, It is possible to prevent the density of the luminous flux superimposed on the region from becoming higher than necessary, and prevent the liquid crystal panel 412 from being affected by heat.
[0043]
(6) In the case where the liquid crystal panel 411 is used and the case where the liquid crystal panel 412 is used, only the light source lamp is exchanged, and in both cases, the configuration using the elliptical reflector 13B may be adopted. The light beam reflected by the reflector 13B hits the light source lamp 12A and is blocked, and there is a possibility that the vicinity of the optical axis a becomes a shadow of the light source lamp 12A itself and a dark region is generated at the center. On the other hand, in the present embodiment, such a problem does not occur because the large elliptical reflector 13A corresponding to the size of the light source lamp 12A is used.
[0044]
(7) In the present embodiment, the reflector is also changed in accordance with the change of the light source lamp. However, when a parabolic mirror is used as the reflector, if the light source lamp and the parabolic mirror are changed, the parabolic surface is changed. Since the diameter of the light beam reflected from the mirror changes, it is necessary to change the size of the light beam transmission area such as the PBS array, condenser lens, etc. disposed at the subsequent stage. On the other hand, in the present embodiment, the elliptical reflectors 13A and 13B are used as the reflectors, and since the f2 / f1 of these elliptical reflectors 13A and 13B is constant, the PBS array arranged downstream of the light source device 11 is used. It is not necessary to change the outer dimensions of the light beam transmitting area of the condenser lens 19 and the like. Therefore, it is not necessary to prepare the PBS array 18, the condenser lens 19, and the like having the light flux transmitting regions of different external dimensions, and the number of members can be reduced.
[0045]
(8) Further, since the liquid crystal panels 411 and 412 are integrated with the cross dichroic prisms 601 and 602 as the optical device main bodies 501 and 502, when the liquid crystal panel is changed, the entire optical device main bodies 501 and 502 are replaced. It does not require much trouble to exchange.
(9) When the liquid crystal panel 412 is used, a projection lens 701 having a diameter corresponding to the liquid crystal panel 411 may be used. In this case, however, the projection image projected from the projection lens 701 becomes small. Sometimes.
In the present embodiment, since the projection lenses 701 and 702 having diameters corresponding to the outer dimensions of the image forming areas of the liquid crystal panels 411 and 412 are used, it is possible to project a projection image having an optimal size. .
(10) Since the optical device body 501 is integrated with the projection lens 701 and the optical device body 502 is integrated with the projection lens 702, the projection lenses 701 and 702 and the optical device bodies 501 and 502 are separated. There is no need to replace the components, and they can be replaced as a unit, so there is no need for any trouble in the replacement.
[0046]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
For example, in the embodiment, when the liquid crystal panel 411 is used, the elliptical reflector 13A having a large effective reflection surface diameter and the light source lamp 12A having a high luminance are used, and when the liquid crystal panel 412 is used, the effective reflection surface is used. Although the elliptical reflector 13B having a small diameter and the light source lamp 12B having a low luminance are used, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, when the liquid crystal panel 411 is used, the elliptical reflector having a small effective reflecting surface diameter is used. The elliptical reflector 13B and the light source lamp 12B may be shared by using the light source lamp 13B and the light source lamp 12B having a low luminance. By doing so, it is possible to prevent the types of the elliptical reflector and the light source lamp from increasing.
[0047]
Further, in the above-described embodiment, the projection lenses 701 and 702 having different diameters according to the outer dimensions of the image forming areas of the liquid crystal panels 411 and 412 are used, but the projection lenses may be shared. By doing so, one type of projection lens can be used, so that the manufacturing cost of the projector can be reduced. In this case, it is preferable that the optical device main bodies 501 and 502 and the projection lens are not integrally supported by the head body 80. By doing so, it is possible to easily replace only the optical device main bodies 501 and 502.
[0048]
In the above embodiment, the liquid crystal panel 411 is configured as the optical device main body 501 integrated with the cross dichroic prism 601 and the like, and the liquid crystal panel 412 is configured as the optical device main body 502 integrated with the cross dichroic prism 602 and the like. However, the cross dichroic prisms 601 and 602 and the liquid crystal panels 411 and 412 may be provided separately.
Further, in the above-described embodiment, the first lens array 161 and the second lens array 171, and the first lens array 162 and the second lens array 172 are configured as a unit.
[0049]
In the above-described embodiment, the elliptical reflectors 13A and 13B are used as the reflectors of the light source device 11. However, the present invention is not limited to this, and a parabolic mirror may be used. In this case, a parallelizing lens is not required.
[0050]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an optical system of a projector according to an embodiment of the invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a relationship between the illumination optical device and the optical device.
FIG. 3 is a perspective view showing an optical device and a projection lens.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a relationship between an illumination optical device and an optical device when an optical device different from the optical device is used.
FIG. 5 is a schematic view showing a modification of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 10 ... Illumination optical device, 12A, 12B ... Light source lamp, 13A, 13B ... Elliptical reflector, 161, 162 ... First lens array, 171, 172 ... Second lens array, 601, 602 ... Cross dichroic prism, 701, 702: Projection lens, 80: Head body, 411, 412: Liquid crystal panel

Claims (7)

入射光束を画像情報に応じて変調し、光学像を形成する画像形成領域を備えた光変調装置を照明する照明光学装置であって、
発光管及びこの発光管から放射された光束を反射するリフレクタを備えた光源装置と、
照明光軸に直交する面内に複数の小レンズをマトリクス状に配列して構成され、前記光源装置から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子と、この光束分割光学素子により分割された各部分光束を集光する複数の小レンズを備えた第１集光素子とを備え、
前記光変調装置は、画像形成領域の外形寸法が異なった複数種類のなかから選択的に用いられ、
前記光束分割光学素子及び前記第１集光素子は、前記各光変調装置の画像形成領域の外形寸法に応じた焦点距離を有する複数種類のなかから、選択された前記光変調装置に応じた焦点距離を有するものが用いられることを特徴とする照明光学装置。An illumination optical device that modulates an incident light beam according to image information and illuminates a light modulation device including an image forming region that forms an optical image,
A light source device including an arc tube and a reflector that reflects a light beam emitted from the arc tube;
A light beam splitting optical element configured by arranging a plurality of small lenses in a matrix in a plane perpendicular to the illumination optical axis, splitting a light beam emitted from the light source device into a plurality of partial light beams, and a light beam splitting optical element A first light-collecting element including a plurality of small lenses for condensing each partial light beam divided by
The light modulation device is selectively used from among a plurality of types having different outer dimensions of an image forming area,
The light beam splitting optical element and the first light condensing element have a focal point corresponding to the selected light modulation device selected from a plurality of types having a focal length corresponding to an outer dimension of an image forming area of each light modulation device. An illumination optical device, wherein a device having a distance is used. 請求項１に記載の照明光学装置において、
前記第１集光素子と組み合わされることにより前記光源装置から出射された光束を前記画像形成領域上で結像させる第２集光素子を備え、
前記光源装置は、前記リフレクタとしての楕円リフレクタと、この楕円リフレクタにより反射された光束を平行化する平行化レンズとを有し、
前記平行化レンズ、前記光束分割光学素子、第１集光素子及び第２集光素子の光束透過領域は、前記複数種類の光変調装置の画像形成領域のうち、最も大きな外形寸法の画像形成領域の短辺寸法以上、長辺寸法以下の矩形状に設定されていることを特徴とする照明光学装置。The illumination optical device according to claim 1,
A second light-collecting element that forms a light beam emitted from the light source device on the image forming area by being combined with the first light-collecting element;
The light source device has an elliptical reflector as the reflector, and a collimating lens that collimates a light beam reflected by the elliptical reflector,
The light flux transmitting areas of the collimating lens, the light beam splitting optical element, the first light collecting element, and the second light collecting element are the image forming areas having the largest external dimensions among the image forming areas of the plurality of types of light modulation devices. An illumination optical device characterized by being set in a rectangular shape having a length of not less than a short side and a length of not more than a long side. 請求項１又は２に記載の照明光学装置において、
前記各画像形成領域の外形寸法に応じた焦点距離を有する光束分割光学素子及び第１集光素子は、一体化されていることを特徴とする照明光学装置。The illumination optical device according to claim 1,
An illumination optical device, wherein a light beam splitting optical element having a focal length corresponding to an outer dimension of each image forming area and a first light condensing element are integrated. 請求項１から３の何れかに記載の照明光学装置において、
前記光源装置は、前記リフレクタとしての楕円リフレクタと、この楕円リフレクタにより反射された光束を平行化する平行化レンズとを備え、
前記楕円リフレクタはその第一焦点距離及び第二焦点距離が異なる複数種類のなかから選択的に用いられ、
前記複数種類の楕円リフレクタの第一焦点距離をｆ１、第二焦点距離をｆ２とした場合に、ｆ２／ｆ１は一定であることを特徴とする照明光学装置。The illumination optical device according to any one of claims 1 to 3,
The light source device includes an elliptical reflector as the reflector, and a collimating lens that collimates a light beam reflected by the elliptical reflector,
The elliptical reflector is selectively used from among a plurality of different first focal length and second focal length,
An illumination optical device, wherein f2 / f1 is constant when a first focal length of the plurality of types of elliptical reflectors is f1 and a second focal length is f2. 請求項１から４の何れかに記載の照明光学装置と、この照明光学装置により照明される光変調装置と、この光変調装置から射出された光束の光学特性を変換する光学変換素子と、この光学変換素子の光束射出側に設けられ、光学変換素子からの各色光を合成する色合成光学装置とを備え、
前記光変調装置、光学変換素子、色合成光学装置はユニット化された光学装置として構成されていることを特徴とする光学系。An illumination optical device according to any one of claims 1 to 4, a light modulation device illuminated by the illumination optical device, an optical conversion element that converts optical characteristics of a light beam emitted from the light modulation device, A color synthesizing optical device that is provided on the light beam emission side of the optical conversion element and synthesizes each color light from the optical conversion element;
An optical system, wherein the light modulation device, the optical conversion element, and the color combining optical device are configured as a unitized optical device. 請求項５に記載の光学系において、
前記光学装置で形成された光学像を拡大投写する投写レンズを備え、
この投写レンズの径は、前記光変調装置の画像形成領域の外形寸法に応じたものであり、前記投写レンズ及び前記光学装置は、これらを一体的に支持固定する構造体上に配置されていることを特徴とする光学系。The optical system according to claim 5,
A projection lens for enlarging and projecting the optical image formed by the optical device,
The diameter of the projection lens depends on the external dimensions of the image forming area of the light modulation device, and the projection lens and the optical device are arranged on a structure that integrally supports and fixes them. An optical system characterized in that: 請求項１から４の何れかに記載の照明光学装置、あるいは、請求項５又は６に記載の光学系を備えることを特徴とするプロジェクタ。A projector comprising: the illumination optical device according to claim 1; or the optical system according to claim 5.

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