実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置１０ａの構成を示す構成図である。図１に示されるように、実施の形態１に係る投写型表示装置１０ａは、強度が均一化された光束Ｌ３を出射する光源装置３０と、光源装置３０から出射された光束Ｌ３を入力映像信号に応じて変調して画像光Ｌ４に変換するライトバルブと呼ばれる画像表示素子２０と、画像光Ｌ４をスクリーンＳＣに拡大投写する投写光学系５０とを有している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a projection display apparatus 10a according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the projection display apparatus 10a according to the first embodiment, an input light source device 30 for emitting a light beam L 3 in which the intensity is uniform, the light flux L 3 emitted from the light source device 30 It has an image display element 20 called a light valve that modulates and converts it into image light L 4 according to a video signal, and a projection optical system 50 that enlarges and projects the image light L 4 onto a screen SC.
図１には、反射型の画像表示素子２０を示しているが、画像表示素子２０は、透過型の画像表示素子であってもよい。画像表示素子２０は、例えば、液晶ライトバルブ、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：ＤＭＤ、登録商標）などである。背面投写型の投写型表示装置の場合には、スクリーンＳＣは投写型表示装置の一部である。また、光源装置３０、画像表示素子２０、投写光学系５０及びスクリーンＳＣの配置は、図１に示した配置に限定されるものではない。
Although FIG. 1 shows a reflective image display element 20, the image display element 20 may be a transmissive image display element. The image display element 20 is, for example, a liquid crystal light valve, a digital micromirror device (DMD, registered trademark), or the like. In the case of a rear projection type projection display device, the screen SC is a part of the projection display device. Further, the arrangement of the light source device 30, the image display element 20, the projection optical system 50, and the screen SC is not limited to the arrangement shown in FIG.
光源装置３０は、第１の光軸Ｃ１を有し、第１の光束Ｌ１を出射する第１の光源部である第１の光源ランプ３１と、第１の光軸Ｃ１に略直交する第２の光軸Ｃ２を有し、第２の光束Ｌ２を出射する第２の光源部である第２の光源ランプ３２と、入射端４０ａに入射した光束を光強度分布が均一化された光束に変換して出射端４０ｂから出射する光強度均一化部である光強度均一化素子４０と、第１の光源ランプ３１から出射された第１の光束Ｌ１を入射端４０ａに集光させる反射部である反射素子６０とを有している。
Light source apparatus 30 have a first optical axis C 1, substantially perpendicular to the first light source lamp 31 is a first light source for emitting first light flux L 1, a first optical axis C 1 the second has an optical axis C 2, the second and the second light source lamp 32 is a second light source unit for emitting a light beam L 2, uniform light intensity distribution of light beam incident on the incident end 40a of a light intensity equalizing element 40 is a light intensity equalizing section emerging from the exit end 40b is converted into light flux, converging the first light flux L 1 incident end 40a emitted from the first light source lamp 31 It has a reflective element 60 that is a reflective part that emits light.
第１の光源ランプ３１から出射される第１の光束Ｌ１及び第２の光源ランプ３２から出射される第２の光束Ｌ２は、いずれも集光光束である。ここでは、第１の光源ランプ３１の第１の光軸Ｃ１と、第２の光源ランプ３２の第２の光軸Ｃ２とが一致しないように、第１の光源ランプ３１、第２の光源ランプ３２、反射素子６０及び光強度均一化素子４０が配置されている。図１に示した例では、第１の光源ランプ３１の反射素子６０反射後の第１の光軸Ｃ１と、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３とが平行にならず、なお且つ、第２の光源ランプ３２の第２の光軸Ｃ２と、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３とが略平行になるように、第１の光源ランプ３１、第２の光源ランプ３２、反射素子６０、及び光強度均一化素子４０が配置されている。この場合、第２の光軸Ｃ２は、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３と略平行であるため、光軸Ｃ２と同軸上の光線の軌跡の中心光線は、光強度均一化素子４０内で１度も反射することなく出射端４０ｂから出射する。
Second beam L 2 emitted from the first light beam L 1 and the second light source lamp 32 is emitted from the first light source lamp 31 are all condensed light beam. Here, the first light source lamp 31 and the second light axis C 1 of the first light source lamp 31 and the second optical axis C 2 of the second light source lamp 32 do not coincide with each other. A light source lamp 32, a reflective element 60, and a light intensity equalizing element 40 are arranged. In the example shown in FIG. 1, the first optical axis C 1 after reflection of the reflecting element 60 of the first light source lamp 31 and the optical axis C 3 of the light intensity uniformizing element 40 are not parallel, and , a second optical axis C 2 of the second light source lamp 32, so that the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40 are substantially parallel, the first light source lamp 31, the second light source lamp 32 The reflective element 60 and the light intensity equalizing element 40 are disposed. In this case, the second optical axis C 2 is substantially the parallel to the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40, the central ray of the directions of the optical beams on the optical axis C 2 coaxially, the light intensity equalizing The light is emitted from the emission end 40b without being reflected once in the element 40.
第１の光源ランプ３１は、例えば、白色光を出射する発光体３１ａと、この発光体３１ａの周囲に設けられた第１の集光部である楕円面鏡３１ｂとにより構成される。楕円面鏡３１ｂは、楕円の第１中心に対応する第１焦点から出射された光束を反射して、楕円の第２中心に対応する第２焦点に集光させる。発光体３１ａは、楕円面鏡３１ｂの第１焦点近傍に配置されており、この発光体３１ａから出射された光束は、楕円面鏡３１ｂの集光点Ｆ１である第２焦点近傍に集光する。
The first light source lamp 31 includes, for example, a light emitter 31a that emits white light, and an ellipsoidal mirror 31b that is a first light collecting unit provided around the light emitter 31a. The ellipsoidal mirror 31b reflects the light beam emitted from the first focal point corresponding to the first center of the ellipse and condenses it on the second focal point corresponding to the second center of the ellipse. Illuminant 31a is disposed near the first focal point of the ellipsoidal mirror 31b, and the light beam emitted from the light emitting element 31a, the condenser to the second focal point is a converging point F 1 of the ellipsoidal mirror 31b To do.
第２の光源ランプ３２は、例えば、白色光を出射する発光体３２ａと、この発光体３２ａの周囲に設けられた第２の集光部である楕円面鏡３２ｂとにより構成される。楕円面鏡３２ｂは、楕円の第１中心に対応する第１焦点から出射された光束を反射して、楕円の第２中心に対応する第２焦点に集光させる。発光体３２ａは、楕円面鏡３２ｂの第１焦点近傍に配置されており、この発光体３２ａから出射された光束は、楕円面鏡３２ｂの集光点Ｆ２である第２焦点近傍に集光する。
The second light source lamp 32 includes, for example, a light emitter 32a that emits white light and an ellipsoidal mirror 32b that is a second condensing unit provided around the light emitter 32a. The ellipsoidal mirror 32b reflects the light beam emitted from the first focal point corresponding to the first center of the ellipse and condenses it on the second focal point corresponding to the second center of the ellipse. Illuminant 32a is disposed near the first focal point of the ellipsoidal mirror 32b, and the light beam emitted from the light emitting element 32a, the condenser to the second focal point is a converging point F 2 of the ellipsoidal mirror 32b To do.
なお、楕円面鏡３１ｂおよび３２ｂに代えて放物面鏡を用いてもよい。この場合には、発光体３１ａ、３２ａから出射された光束を放物面鏡により略平行化した後、図示しないコンデンサレンズにより集光させればよい。また、楕円面鏡３１ｂ、３２ｂに代えて放物面鏡以外の凹面鏡を用いることもできる。また、３つ以上の光源ランプを設けることもできる。
A parabolic mirror may be used instead of the ellipsoidal mirrors 31b and 32b. In this case, the light beams emitted from the light emitters 31a and 32a may be substantially collimated by a parabolic mirror and then condensed by a condenser lens (not shown). Further, a concave mirror other than a parabolic mirror can be used in place of the ellipsoidal mirrors 31b and 32b. Also, three or more light source lamps can be provided.
反射素子６０は、光を透過する部材で形成された透過部材６０ａの表面に、反射膜６０ｂを形成したものである。透過部材６０ａは耐熱部材であることが好ましく、水晶、サファイア、合成石英等が好ましい。反射膜６０ｂは、誘電体多層膜、アルミ反射膜、銀反射膜等で形成されている。また、反射膜６０ｂは、各光源ランプ３１，３２の集光点付近に配置されるため、耐熱コートが施されていることが好ましい。
The reflective element 60 is obtained by forming a reflective film 60b on the surface of a transmissive member 60a formed of a member that transmits light. The transmissive member 60a is preferably a heat-resistant member, and quartz, sapphire, synthetic quartz or the like is preferable. The reflection film 60b is formed of a dielectric multilayer film, an aluminum reflection film, a silver reflection film, or the like. Moreover, since the reflective film 60b is disposed in the vicinity of the condensing point of each of the light source lamps 31 and 32, it is preferable that a heat resistant coating is applied.
以下の説明では、第１の光源ランプ３１の第１の光軸Ｃ１と、第２の光源ランプ３２の第２の光軸Ｃ２と、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３とを含む面をＺＸ面とし、ＺＸ面に直交する方向をＹ方向とする。Ｙ方向は、図１中表面側を＋Ｙ方向、裏面側を−Ｙ方向とする。また、ＺＸ面において、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３の方向をＸ方向とし、光源ランプ３２から光強度均一化素子４０に光束が向かう方向を＋Ｘ方向、反対方向を−Ｘ方向とする。また、これに直交する方向をＺ方向とし、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３に対して第１の光源ランプ３１側を＋Ｚ方向、逆側を−Ｚ方向とする。なお、これらの方向は、あくまでも説明の便宜のためのものであり、投写型表示装置１０ａの向きや配置を限定するものではない。
In the following description, the first optical axis C 1 of the first light source lamp 31, a second optical axis C 2 of the second light source lamp 32, and the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40 A plane including the ZX plane is defined as a direction perpendicular to the ZX plane. In the Y direction, the front side in FIG. 1 is the + Y direction, and the back side is the −Y direction. Further, in the ZX plane, the direction of the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40 and the X direction, the direction in which the light beam is directed from the light source lamp 32 to the light intensity equalizing element 40 + X direction, the opposite direction and -X direction To do. Further, a direction orthogonal to the Z-direction, the first light source lamp 31 side + Z direction with respect to the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40, the opposite side to the -Z direction. Note that these directions are merely for convenience of description, and do not limit the orientation or arrangement of the projection display device 10a.
実施の形態１に係る投写型表示装置１０ａにおいては、第１の光束Ｌ１の集光点Ｆ１は、反射素子６０の反射膜６０ｂの反射により光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３より＋Ｚ方向の位置である第１の光源ランプ３１側の入射端４０ａ近傍に位置するように、第１の光源ランプ３１と反射素子６０を配置している。第２の光束Ｌ２の集光点Ｆ２は、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３に対して、−Ｚ方向の位置の入射端４０ａ近傍に位置するように、第２の光源ランプ３２を配置している。つまり、実施の形態１に係る投写型表示装置１０ａにおいては、第１の光束Ｌ１の中心光線が入射端４０ａに入射する第１の入射位置と第２の光束Ｌ２の中心光線が入射端４０ａに入射する第２の入射位置とは、互いに異なる位置であり、且つ、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３からずれた位置となる。なお、実施の形態１においては、第１の光束Ｌ１の中心光線は光軸Ｃ３に平行ではなく、第２の光束Ｌ２の中心光線は光軸Ｃ３に略平行となっている。
In the projection type display apparatus 10a according to the first embodiment, the first focusing point F 1 of the light beam L 1 is the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40 by the reflection of the reflection film 60b of the reflective elements 60 The first light source lamp 31 and the reflecting element 60 are arranged so as to be positioned in the vicinity of the incident end 40a on the first light source lamp 31 side, which is the position in the + Z direction. The second focal point F 2 of the light beam L 2 is, with respect to the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40, so as to be positioned in the vicinity of the entrance end 40a of the position in the -Z direction, the second light source lamp 32 is arranged. That is, in the projection display apparatus 10a according to the first embodiment, the first incident position and a second central ray of the light beam L 2 in which the first central ray of the light beam L 1 is incident on the incident end 40a is incident end and the second incident position incident on 40a, a different position each other and become shifted from the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40 positions. In the first embodiment, the central light beam of the first light beam L 1 is not parallel to the optical axis C 3, and the central light beam of the second light beam L 2 is substantially parallel to the optical axis C 3 .
光強度均一化素子４０は、光軸Ｃ３に直交するＹＺ平面内である第１の光束Ｌ１及び第２の光束Ｌ２の光束断面内における光強度を均一化する機能を有することにより、スクリーンＳＣにおける照度ムラを低減している。光強度均一化素子４０としては、一般的に、ガラス又は樹脂等の透明材料で作製されたものであり、例えば、側壁内側が全反射面となるように構成された断面形状が多角形の柱状部材である多角形柱状のロッド又は、光反射面を内側にして筒状に組み合わされ、断面形状が多角形の管状部材のパイプである。
The light intensity uniformizing element 40 has a function of uniformizing the light intensity in the light beam cross section of the first light beam L 1 and the second light beam L 2 in the YZ plane orthogonal to the optical axis C 3 . Illuminance unevenness on the screen SC is reduced. The light intensity uniformizing element 40 is generally made of a transparent material such as glass or resin. For example, a polygonal columnar cross-section configured such that the inner side of the side wall becomes a total reflection surface is used. It is a polygonal columnar rod as a member, or a pipe of a tubular member that is combined in a cylindrical shape with the light reflecting surface inside, and has a polygonal cross-sectional shape.
光強度均一化素子４０が多角柱状のロッドである場合には、透明材料と空気界面との全反射作用を利用して光を複数回反射させた後に出射端から出射させる。光強度均一化素子４０が多角形のパイプである場合には、パイプの表面鏡の内面における反射作用を利用して光を複数回反射させた後に出射口である出射端から出射させる。表面鏡は、ガラス等の材料の表面に金属をメッキしたもので、表面鏡を用いるのは、ガラス等の透明な材料の裏面に金属をメッキ・蒸着した裏面鏡を用いると二重反射が起きるためである。
In the case where the light intensity uniformizing element 40 is a polygonal columnar rod, the light is reflected multiple times using the total reflection action between the transparent material and the air interface, and then emitted from the emission end. When the light intensity equalizing element 40 is a polygonal pipe, the light is reflected from the inner surface of the surface mirror of the pipe a plurality of times and then emitted from the emission end which is the emission port. The surface mirror is made by plating a metal on the surface of a material such as glass. The surface mirror is used because double reflection occurs when a rear surface mirror in which a metal is plated and evaporated on the back surface of a transparent material such as glass is used. Because.
光強度均一化素子４０は、光束の進行方向に適当な長さを確保すれば、内部で複数回反射した光が光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの近傍に重畳照射され、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂ近傍においては、ほぼ均一な光強度分布が得られる。本実施の形態１では、四角柱状のロッドの場合に関して述べる。
If the light intensity uniformizing element 40 secures an appropriate length in the traveling direction of the light beam, the light reflected inside the light intensity multiple times is superimposed and irradiated in the vicinity of the exit end 40b of the light intensity uniformizing element 40, and the light intensity uniform. A substantially uniform light intensity distribution is obtained in the vicinity of the emitting end 40b of the activating element 40. In the first embodiment, a case of a square columnar rod will be described.
図２（ａ）、（ｂ）は、光強度均一化素子４０の入射端４０ａにおける光強度分布特性を模式的に示す特性図である。図２（ａ）、（ｂ）において、黒色に近く濃度の濃く描かれている範囲は明るく光強度が大きい領域であり、白色に近づき濃度が薄くなるほど暗く光強度が小さい領域である。
2A and 2B are characteristic diagrams schematically showing light intensity distribution characteristics at the incident end 40a of the light intensity uniformizing element 40. FIG. In FIGS. 2A and 2B, the area drawn close to black and having a high density is a bright area having a high light intensity, and is darker and the area having a lower light intensity as the density approaches white and the density decreases.
図２（ａ）は、本実施の形態１と異なり光源ランプを１つのみ使用した比較例における光強度均一化素子４０の入射端４０ａにおける光強度分布の一例を示している。図２（ａ）に示した比較例では、入射端４０ａの中央付近に光強度のピークがあり、周辺に向かって徐々に暗くなっている。光源ランプを１つのみ使用した図２（ａ）の場合は、光源ランプの光軸と光強度均一化素子４０の光軸は一致させることができる。
FIG. 2A shows an example of the light intensity distribution at the incident end 40a of the light intensity equalizing element 40 in the comparative example in which only one light source lamp is used unlike the first embodiment. In the comparative example shown in FIG. 2A, there is a light intensity peak near the center of the incident end 40a, and it gradually becomes darker toward the periphery. In the case of FIG. 2A in which only one light source lamp is used, the optical axis of the light source lamp and the optical axis of the light intensity equalizing element 40 can be matched.
図２（ｂ）は、第１及び第２の光源ランプ３１、３２を使用した本実施の形態１における光強度均一化素子４０の入射端４０ａにおける光強度分布の一例を示している。図２（ｂ）に示すように、光強度均一化素子４０の入射端４０ａにおいて、第１の光源ランプ３１の光照射領域と第２の光源ランプ３２による光照射領域とが入射端４０ａにおいてほとんど重複しない。
FIG. 2B shows an example of the light intensity distribution at the incident end 40 a of the light intensity equalizing element 40 in the first embodiment using the first and second light source lamps 31 and 32. As shown in FIG. 2B, at the incident end 40a of the light intensity uniformizing element 40, the light irradiation region of the first light source lamp 31 and the light irradiation region by the second light source lamp 32 are almost at the incident end 40a. Not duplicate.
図３に本実施の形態１の光強度均一化素子４０と反射素子６０の反射膜６０ｂとの位置関係を表す構成図を示す。図３（ａ）は、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂから光軸Ｃ３に沿って、つまり＋Ｘ方向側から−Ｘ方向側に向かって見た図で、反射素子６０と光強度均一化素子４０の位置関係を示している。このため、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの図面の奥側である−Ｘ方向に反射素子６０の反射膜６０ｂの一部が見える図となっている。反射素子６０の反射膜６０ｂは、光強度均一化素子４０の入射端４０ａ側で光軸Ｃ３に対して＋Ｚ方向の側に配置されている。このため、反射膜６０ｂの−Ｚ方向側の端面は光強度均一化素子４０の長辺の中心位置上に位置する。ここで、反射素子６０の反射膜６０ｂの−Ｚ方向側の端面は、光強度均一化素子４０の長辺と垂直である。つまり、光軸Ｃ３を通りＹ軸と平行な直線と一致する。
FIG. 3 is a configuration diagram showing the positional relationship between the light intensity uniformizing element 40 and the reflective film 60b of the reflective element 60 according to the first embodiment. 3 (a) is, along the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40 in the optical axis C 3, i.e. + in the X direction side in FIG looking toward the -X direction side, the reflective element 60 and the light intensity uniform The positional relationship of the activating element 40 is shown. For this reason, a part of the reflective film 60b of the reflective element 60 can be seen in the −X direction, which is the back side of the emission end 40b of the light intensity uniformizing element 40 in the drawing. Reflection film 60b of the reflecting element 60 is arranged on the side of + Z direction with respect to the optical axis C 3 at the incident end 40a side of the light intensity equalizing element 40. For this reason, the end surface of the reflective film 60 b on the −Z direction side is located on the center position of the long side of the light intensity uniformizing element 40. Here, the end surface on the −Z direction side of the reflective film 60 b of the reflective element 60 is perpendicular to the long side of the light intensity uniformizing element 40. That is, it matches the optical axis C 3 and as Y-axis and a straight line parallel.
図３（ｂ）は、光強度均一化素子４０の長辺の長さをｌ、短辺の長さｍとした場合の、出射端４０ｂの長辺方向の座標系を示している。なお、実施の形態１では、便宜上光強度均一化素子４０の長辺方向をＺ軸、短辺方向をＹ軸に平行に図示しているが、図１のＺ軸およびＹ軸と同一の軸方向である必要はない。つまり、図１において、光強度均一化素子４０がＸ軸中心に回転していても問題はない。後述の実施の形態２では、光強度均一化素子４０がＸ軸中心に回転した場合を示している。
FIG. 3B shows a coordinate system in the long side direction of the emission end 40b when the length of the long side of the light intensity equalizing element 40 is 1 and the length of the short side is m. In the first embodiment, for convenience, the long side direction of the light intensity uniformizing element 40 is shown parallel to the Z axis and the short side direction is parallel to the Y axis, but the same axes as the Z axis and Y axis in FIG. There is no need for direction. That is, in FIG. 1, there is no problem even if the light intensity equalizing element 40 is rotated about the X axis. In the second embodiment to be described later, a case where the light intensity uniformizing element 40 rotates around the X axis is shown.
図４に図３（ａ）を側面より観察した構成図を示す。便宜上、第２の光源ランプ３２を図示していない。光線４０１は、第１の光源ランプ３１の光軸Ｃ１と同軸上の光線の軌跡の中心光線を示す。点Ｋ１は、反射素子６０の反射膜６０ｂの面での端部と光軸Ｃ３の交点を示しており、反射素子６０のＹ軸回転中心となる。点Ｋ２は、中心光線４０１と反射素子６０の交点を表しており、反射素子６０のＹ軸回転中心となる。本実施の形態１では、点Ｋ１と点Ｋ２とを反射素子６０のＹ軸回転中心として効果の違いを検討する。光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３と反射膜６０ｂの角度θ１は、点Ｋ３を回転中心である点Ｋ１から−Ｘ方向の光強度均一化素子４０の光軸上Ｃ３の点とすると、角度Ｋ２Ｋ１Ｋ３である。
FIG. 4 is a structural view of FIG. 3A observed from the side. For convenience, the second light source lamp 32 is not shown. A light beam 401 indicates a central light beam of a locus of a light beam coaxial with the optical axis C 1 of the first light source lamp 31. A point K 1 indicates the intersection of the end of the reflective element 60 on the surface of the reflective film 60 b and the optical axis C 3 , and becomes the Y-axis rotation center of the reflective element 60. A point K 2 represents the intersection of the central ray 401 and the reflection element 60, and is the Y-axis rotation center of the reflection element 60. In the first embodiment, the difference in effect is examined using the point K 1 and the point K 2 as the Y-axis rotation center of the reflective element 60. The angle θ 1 between the optical axis C 3 of the light intensity uniformizing element 40 and the reflection film 60 b is that of the optical intensity C 3 on the optical axis of the light intensity uniformizing element 40 in the −X direction from the point K 1 with the point K 3 as the rotation center. If it is a point, the angle is K 2 K 1 K 3 .
また、反射素子６０の透明部材６０ａの一部が光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３より−Ｚ方向に位置している。角度θ１が４５度の場合、透明部材の厚みＴを１．１ｍｍとすると透明部材６０ａの−Ｚ方向部分の長さ４００は約０．８ｍｍである。なお、長さ４００の透明部材６０ａの突出部分は、光源ランプ３２の光束を遮光する部分となる。なぜなら、反射素子６０は、光を透過する部材で形成された透過部材６０ａの表面に、反射膜６０ｂを形成したものである。このため、透明部材６０ａの突出部分に入射した光線は透明部材６０ａで屈折し、さらに内部で全反射した後、反射膜６０ｂで反射するため、光強度均一化素子４０の入射端４０ａには到達しないからである。
Further, a part of the transparent member 60 a of the reflective element 60 is located in the −Z direction with respect to the optical axis C 3 of the light intensity uniformizing element 40. If the angle theta 1 is 45 degrees, the length 400 of the -Z direction portion of the transparent members 60a When 1.1mm thickness T of the transparent member it is about 0.8 mm. The protruding part of the transparent member 60 a having a length of 400 is a part that blocks the light flux of the light source lamp 32. This is because the reflective element 60 is obtained by forming a reflective film 60b on the surface of a transmissive member 60a formed of a light transmissive member. For this reason, the light beam incident on the protruding portion of the transparent member 60a is refracted by the transparent member 60a, further totally reflected inside, and then reflected by the reflective film 60b, so that it reaches the incident end 40a of the light intensity equalizing element 40. Because it does not.
図３（ｂ）、図４において、本実施の形態１の光強度均一化素子４０は、Ｘ方向長さを３９ｍｍ、（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３、硝材はＢＫ７とする。ただし、一例であり、光強度均一化素子４０の形状および硝材を決定するものではない。
3B and 4, the light intensity equalizing element 40 of the first embodiment has a length in the X direction of 39 mm, (long side length: l) / (short side length: m). ≒ 1.53, glass material is BK7. However, this is merely an example, and the shape and glass material of the light intensity uniformizing element 40 are not determined.
図５に本実施の形態１の反射素子６０の点Ｋ１を回転中心として反射素子６０を回転させた場合の特性を説明する特性図を示す。縦軸は、図３（ｂ）を位置基準とした中心光線４０１の出射端４０ｂのＺ方向である長辺方向の到達位置を示す。横軸は、図４の角度θ１が変化した場合の角度を示す。つまり、図４で反射素子６０の角度θ１が４５度の場合の中心光線４０１の出射端４０ｂ長辺方向の到達位置は、−０．２５ｌとなる。この場合の中心光線４０１は、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３と平行となる。
The points K 1 of the reflective elements 60 of the first embodiment shows a characteristic diagram for explaining the characteristic when rotating the reflecting element 60 as the center of rotation in FIG. The vertical axis indicates the arrival position in the long side direction, which is the Z direction, of the exit end 40b of the central ray 401 with reference to FIG. The horizontal axis indicates the angle when the angle theta 1 of FIG. 4 is changed. That is, the arrival position of the exit end 40b long side direction of the central ray 401 when the angle theta 1 of the reflective elements 60 in Figure 4 is 45 degrees, the -0.25L. Center ray 401 in this case is parallel to the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40.
実線５００は、反射素子６０の点Ｋ１を回転中心として反射素子６０を回転させて反射素子６０と光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３とのなす角度θ１を変化させた場合の中心光線４０１の光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの長辺方向の到達位置をプロットした結果を示す。ここで示した値は、光強度均一化素子４０のＸ方向長さを３９ｍｍ、（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３、硝材はＢＫ７とした場合を示している。実線５００がほぼ直線状となっていることより、中心光線４０１は光強度均一化素子４０内で反射せずに出射端４０ｂに達していることが分かる。
The solid line 500 is the center when the reflection element 60 is rotated around the point K 1 of the reflection element 60 and the angle θ 1 formed by the reflection element 60 and the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40 is changed. The result of having plotted the arrival position of the output side 40b of the light intensity equalization element 40 of the light ray 401 in the long side direction is shown. The values shown here are 39 mm in length in the X direction of the light intensity equalizing element 40, (long side length: l) / (short side length: m) ≈1.53, and the glass material is BK7. Shows the case. From the fact that the solid line 500 is substantially linear, it can be seen that the central ray 401 reaches the emission end 40 b without being reflected in the light intensity uniformizing element 40.
図５より、反射素子６０の角度θ１が約４７度のとき、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂにおいて、中心光線４０１が出射端４０ｂの長辺方向中心に位置することとなることがわかる。ただし、角度θ１は、反射素子６０の配置位置、光強度均一化素子４０のＸ方向長さおよび硝材に依存するため、この数値に限られない。つまり、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂにおいて、中心光線４０１が出射端４０ｂの長辺方向中心位置となる反射素子６０の角度θ１は約４７度とは限らない。
From FIG. 5, when the angle θ 1 of the reflecting element 60 is about 47 degrees, the central ray 401 is positioned at the center in the long side direction of the emitting end 40 b at the emitting end 40 b of the light intensity equalizing element 40. Recognize. However, the angle θ 1 is not limited to this numerical value because it depends on the arrangement position of the reflecting element 60, the X-direction length of the light intensity uniformizing element 40, and the glass material. That is, in the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40, the angle theta 1 of the reflective elements 60 center ray 401 becomes long side direction center position of the exit end 40b is not necessarily about 47 degrees.
例えば、反射素子６０が図４の位置よりも＋Ｚ方向に移動して配置された場合、中心光線４０１が出射端４０ｂ長辺方向中心に位置する場合の角度は４７度より大きくなる。他に、本実施の形態１で用いたＢＫ７より屈折率が低い硝材を用いた場合、光強度均一化素子４０の入射端４０ａにおいて、中心光線４０１は屈折する角度がＢＫ７と比較して小さくなるため、中心光線４０１が出射端４０ｂ長辺方向中心に位置する場合の角度は４７度より小さくなる。また、光強度均一化素子４０を中空のパイプとした場合、中心光線４０１が出射端４０ｂ長辺方向中心に位置する場合の角度が最も小さくなる。
For example, when the reflective element 60 is arranged so as to move in the + Z direction from the position of FIG. 4, the angle when the central light ray 401 is located at the center in the long side direction of the emission end 40b is greater than 47 degrees. In addition, when a glass material having a refractive index lower than that of BK7 used in the first embodiment is used, the angle at which the central ray 401 is refracted at the incident end 40a of the light intensity uniformizing element 40 is smaller than that of BK7. Therefore, the angle when the central ray 401 is located at the center in the long side direction of the emission end 40b is smaller than 47 degrees. Further, when the light intensity equalizing element 40 is a hollow pipe, the angle when the central light ray 401 is located at the center in the long side direction of the emission end 40b is the smallest.
このように、上述した角度θ１の約４７度という値は反射素子６０の配置位置、光強度均一化素子４０のＸ方向長さおよび硝材等に依存して変わるが、角度θ１が４５度より大きいことには変わりがない。なぜなら、中心光線４０１の入射端４０ａの位置は光軸Ｃ３より＋Ｚ方向であり、出射端４０ｂでの位置は光軸Ｃ３上である。このため、中心光線４０１は光軸Ｃ３の方向に傾斜して進行しているからである。
As described above, the value of about 47 degrees of the angle θ 1 described above varies depending on the arrangement position of the reflecting element 60, the X-direction length of the light intensity uniformizing element 40, the glass material, and the like, but the angle θ 1 is 45 degrees. There is no change in being larger. This is because the position of the incident end 40a of the central ray 401 is the + Z direction from the optical axis C 3, the position at the exit end 40b is on the optical axis C 3. Thus, the central ray 401 is because in progress inclined in the direction of the optical axis C 3.
図６に反射素子６０の回転中心を点Ｋ１とした場合の本実施の形態１の効果を示す。縦軸は、反射素子６０の点Ｋ１を回転中心として回転させた場合のスクリーンＳＣに到達する相対光量比のシミュレーション結果を示す。ただし、反射素子６０の角度θ１が４５度の場合を１００％としている。横軸は、図３（ｂ）の長辺の座標と同一として、中心光線４０１の出射端４０ｂの長辺方向の到達位置を示す。ここで、反射素子６０の角度θ１、中心光線４０１の出射端４０ｂにおける到達位置およびスクリーンＳＣの明るさ相対光量比の関係を把握できるように、図６の横軸のプロット位置は図５の縦軸のプロット位置と同一とする。
Shows the effect of the first embodiment in the case where the rotation center of the reflecting element 60 and a point K 1 in FIG. 6. The vertical axis shows the simulation result of the relative light amount ratio that reaches the screen SC of the case of rotating the rotation center point K 1 of the reflective elements 60. However, in the case of the angle theta 1 is 45 degrees of the reflective elements 60 is 100%. The horizontal axis indicates the arrival position in the long side direction of the exit end 40b of the central ray 401, which is the same as the long side coordinates in FIG. Here, the plot position on the horizontal axis in FIG. 6 is shown in FIG. 5 so that the relationship between the angle θ 1 of the reflection element 60, the arrival position of the central ray 401 at the emission end 40 b and the brightness relative light quantity ratio of the screen SC can be grasped. Same as the plot position on the vertical axis.
○印で示した実線６００は、光軸Ｃ１上の中心光線４０１が出射端４０ｂでの各長辺方向の位置に到達した場合の光源ランプ３１の光路における相対光量比をプロットした結果を示す。□印で示した破線６０１は、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの光軸Ｃ２上の中心光線４０２が出射端４０ｂでの各長辺方向の到達位置に到達した場合の光源ランプ３２（図４では図示せず。図１参照）の光路における相対光量比をプロットした結果を示す。△印で示した一点鎖線６０２は、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの光軸Ｃ１上の中心光線４０１および光軸Ｃ２上の中心光線４０２が出射端４０ｂでの各長辺方向の到達位置に到達した場合の光源ランプ３１および光源ランプ３２の光路における光量を合成した上で、相対光量比を算出し、プロットした結果を示す。なお、中心光線４０２は、第２の光源ランプ３２の光軸Ｃ２と同軸上の光線の軌跡を示す。
○ solid line 600 shown by the symbol shows the results of the center ray 401 on the optical axis C 1 is a plot of relative light amount ratio along the optical path of the light source lamp 31 when it reaches the position of each long side direction at the exit end 40b . □ dashed indicated by the symbol 601, the light source lamp 32 in a case where the central ray 402 on the optical axis C 2 of the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40 has reached the position reached in the long side direction at the exit end 40b The result of plotting the relative light quantity ratio in the optical path (not shown in FIG. 4; see FIG. 1) is shown. △ dashed line 602 shown by the symbol, each long-side direction of the central ray 401 and the center ray 402 on the optical axis C 2 on the optical axis C 1 of the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40 at the exit end 40b The relative light quantity ratio is calculated and plotted after combining the light quantities in the light paths of the light source lamp 31 and the light source lamp 32 when the arrival position is reached. The central ray 402 indicates the locus of the ray coaxial with the optical axis C2 of the second light source lamp 32.
図６の△印で示した一点鎖線６０２より、光源ランプ３１、３２を共に点灯させた場合に、スクリーンＳＣに到達する光量が最も高くなる場合は、光軸Ｃ１上の中心光線４０１の出射端４０ｂにおける長辺方向の到達位置が０のときである。つまり、光源ランプ３１の光軸Ｃ１と同軸上の中心光線４０１が、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂにおいて、光強度均一化素子４０の長辺方向の中心に到達した場合が、最も光量が高くなり、光利用効率が高くなる。これは、中心光線４０１が、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂにおいて光軸Ｃ３上にあることを示す。
When both the light source lamps 31 and 32 are turned on from the alternate long and short dash line 602 indicated by Δ in FIG. 6, when the amount of light reaching the screen SC is the highest, the center beam 401 on the optical axis C 1 is emitted. This is when the arrival position in the long side direction at the end 40b is zero. That is, the case where the central light beam 401 coaxial with the optical axis C 1 of the light source lamp 31 reaches the center in the long side direction of the light intensity uniformizing element 40 at the emission end 40 b of the light intensity uniformizing element 40 is the most. The amount of light increases and the light utilization efficiency increases. This center ray 401, indicating that on the optical axis C 3 at the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40.
反射素子６０の点Ｋ１を回転中心に光強度均一化素子４０の入射端４０ａ側に回転させて配置することにより、光利用効率が向上する効果が確認できる。なお、破線６０１において、中心光線４０１の出射端４０ｂの長辺方向の到達位置が正の方向にいくに従って、光量が多くなっている理由は、図４に示す長さ４００が短くなり、光源ランプ３２（図４では図示せず。図１参照）から出射される光量の遮光量が減るからである。
By placing rotated on the incident end 40a side of the light intensity equalizing element 40 in rotation about a point K 1 of the reflective elements 60, the effect of light utilization efficiency is improved can be confirmed. In addition, in the broken line 601, the amount of light increases as the arrival position of the emission end 40 b of the central ray 401 in the long side direction increases in the positive direction. The length 400 shown in FIG. This is because the light shielding amount of the light emitted from 32 (not shown in FIG. 4; see FIG. 1) is reduced.
また、図３（ｂ）と図４の説明において光強度均一化素子４０の構造、配置および硝材に関して述べたが、本実施の形態１のように、２つの光源ランプ３１、３２を用い、光軸Ｃ１および光軸Ｃ２のどちらかに反射素子６０を配置する構成では、光強度均一化素子４０のＸ方向長さ、構造、配置および硝材に関わらず、角度θ１を４５度より大きくすることにより、同様の効果が得られる。
Further, in the description of FIG. 3B and FIG. 4, the structure, arrangement, and glass material of the light intensity equalizing element 40 have been described. However, as in the first embodiment, two light source lamps 31 and 32 are used to In the configuration in which the reflecting element 60 is arranged on either the axis C 1 or the optical axis C 2 , the angle θ 1 is larger than 45 degrees regardless of the length, structure, arrangement, and glass material of the light intensity uniformizing element 40. By doing so, the same effect can be obtained.
光強度均一化素子４０のＸ方向長さ、配置および硝材に関わらず、角度θ１を４５度より大きくすることにより、中心光線４０１が光強度均一化素子４０の出射端４０ｂにおける長辺方向の中心に近づくからである。このため、角度θ１を４５度より大きくするとは、中心光線４０１の反射膜６０ｂ上での反射位置である点Ｋ２が光軸Ｃ３より＋Ｚ方向にある場合に限られる。
Regardless of the length, arrangement, and glass material of the light intensity equalizing element 40 in the X direction, by making the angle θ 1 greater than 45 degrees, the central light ray 401 is aligned in the long side direction at the emission end 40 b of the light intensity equalizing element 40. This is because it approaches the center. Therefore, the angle θ 1 larger than 45 degrees is limited to the case where the point K 2, which is the reflection position of the central ray 401 on the reflection film 60 b, is in the + Z direction with respect to the optical axis C 3 .
図４に示すように反射素子６０の点Ｋ１の位置の端部が、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３上であり、かつ図３（ａ）に示されるようにＹ軸方向である光強度均一化素子４０の短辺方向と略平行である場合、次に示す式１を満足すると光利用効率が高くなる。ただし、出射端４０ｂにおける中心光線４０１の到達位置を示す光線到達位置Ｚ１は、図３（ｂ）の長辺の座標の値である。
End position of the point K 1 of the reflective elements 60 as shown in FIG. 4 is a on the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40, and the Y-axis direction as shown in FIG. 3 (a) In the case where the light intensity uniformizing element 40 is substantially parallel to the short side direction, the light utilization efficiency increases when the following expression 1 is satisfied. However, light rays reach a position Z 1 indicating the arrival position of the center ray 401 at the output end 40b is a coordinate value of the long sides of FIG. 3 (b).
−０．２５ｌ＜Ｚ１＜０．２ｌ ・・・・（式１）
−0.25 l <Z 1 <0.2 l (Formula 1)
なぜなら、―０．２５１は、反射素子が４５度で配置された場合の出射端到達位置を示し、０．２１は、図６で示すように２つの光源ランプを点灯した場合を示す△印で示した一点鎖線６０２の明るさの相対光量比が１００％となる到達位置となる。一般的に、４５度の角度を有したプリズムあるいはミラーを配置し、光強度均一化素子４０の入射端４０ａに垂直に中心光線４０１を入射させるのに対して、２つの光源ランプを点灯した場合に、式１を満足すれば、反射素子６０が４５度で配置された場合と比較して光利用効率が低下せず高くなることになる。
This is because -0.251 indicates the emission end arrival position when the reflecting element is arranged at 45 degrees, and 0.21 indicates Δ when the two light source lamps are turned on as shown in FIG. This is a reaching position where the relative light quantity ratio of the brightness of the one-dot chain line 602 shown is 100%. In general, when a prism or mirror having an angle of 45 degrees is disposed and the central light beam 401 is incident perpendicularly to the incident end 40a of the light intensity uniformizing element 40, two light source lamps are turned on. In addition, if the expression 1 is satisfied, the light use efficiency is increased without decreasing compared to the case where the reflective element 60 is disposed at 45 degrees.
また、反射素子６０の角度θ１で表すと、次に示す式２となる。ここで、角度θ１は一例となるが、光利用効率が入射角度に影響を及ぼすことを図６は示しているため、相対光量比１００％の角度θ１が４５度の場合と比較して角度θ１が４５度より大きくなることにより、光利用効率が高くなる効果は得られることが分かる。ただし、回転角度θ１の範囲は、反射素子６０の配置位置、光強度均一化素子４０のＸ方向長さおよび硝材に依存する。つまり、上述のように、反射素子６０が＋Ｚ方向に移動して配置された場合、角度θ１は４７度より大きくなり、ＢＫ７より屈折率が低い硝材を用いた場合、θ１角度は４７度より小さくなる。
Moreover, when expressed by the angle θ 1 of the reflective element 60, the following Expression 2 is obtained. Here, the angle θ 1 is an example, but FIG. 6 shows that the light use efficiency affects the incident angle, so that the angle θ 1 with a relative light quantity ratio of 100% is 45 degrees compared to the case where the angle θ 1 is 45 degrees. It can be seen that the effect of increasing the light utilization efficiency can be obtained when the angle θ 1 is greater than 45 degrees. However, the range of the rotation angle θ 1 depends on the arrangement position of the reflecting element 60, the length in the X direction of the light intensity equalizing element 40, and the glass material. That is, as described above, when the reflecting element 60 is moved and arranged in the + Z direction, the angle θ 1 is larger than 47 degrees, and when a glass material having a refractive index lower than that of BK7 is used, the θ 1 angle is 47 degrees. Smaller.
４５＜θ１＜４８．５ ・・・・（式２）
45 <θ 1 <48.5 (Equation 2)
上述は、２つの光源ランプを常時点灯させる場合に関して説明したが、第１の光源ランプ３０と第２の光源ランプ３２を交互に点灯させる場合は、次に示す式３を満足すると光利用効率が低下せず高くなることとなる。ただし、図３を基準とした中心光線４０１の到達位置を示し、光線到達位置はＺ１で表す。
In the above description, the two light source lamps are always lit. However, when the first light source lamp 30 and the second light source lamp 32 are alternately lit, the light use efficiency is satisfied if the following Expression 3 is satisfied. It will increase without decreasing. However, it shows the arrival position of the center ray 401 relative to the FIG. 3, beam arrival position is represented by Z 1.
−０．２５ｌ＜Ｚ１＜０．１２ｌ ・・・・（式３）
−0.25 l <Z 1 <0.12 l (Equation 3)
また、反射素子６０の角度θ１で表すと、次に示す式４となる。ただし、回転角度範囲は、反射素子６０の配置位置、光強度均一化素子４０のＸ方向長さおよび硝材に依存する。
Moreover, when it represents with angle (theta) 1 of the reflective element 60, it will become the type | formula 4 shown next. However, the rotation angle range depends on the arrangement position of the reflecting element 60, the length in the X direction of the light intensity uniformizing element 40, and the glass material.
４５＜θ１＜４７．９ ・・・・（式４）
45 <θ 1 <47.9 (Equation 4)
図７に本実施の形態１の反射素子６０の点Ｋ２を回転中心として反射素子６０を回転させた場合の特性を説明する特性図を示す。図４において、反射素子６０の点Ｋ２を回転中心とした場合の、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂでの中心光線４０１の長辺方向の到達位置を示す。縦軸は、図３（ｂ）を位置基準とした中心光線４０１の出射端４０ｂの長辺方向の到達位置を示す。横軸は、図４の角度θ１の変化を示す。つまり、図４で反射素子６０の角度θ１が４５度の場合の中心光線４０１は光軸Ｃ３と平行で、中心光線４０１の出射端４０ｂの長辺方向到達位置は、−０．２５ｌとなる。実線７００は、反射素子６０の各角度θ１において、中心光線４０１の光強度均一化素子４０の出射端４０ｂでの長辺方向の到達位置をプロットした結果を示す。
The point K 2 of the reflective elements 60 of the first embodiment shows a characteristic diagram for explaining the characteristic when rotating the reflecting element 60 as the center of rotation in FIG. 4 shows the point K 2 of the reflecting element 60 in the case where the rotation center, the long side direction of the arrival position of the center ray 401 at the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40. The vertical axis indicates the arrival position in the long side direction of the emission end 40b of the central ray 401 with reference to FIG. The horizontal axis shows the change in the angle theta 1 of FIG. In other words, FIG. 4 the central ray 401 in the case of the angle theta 1 is 45 degrees of the reflective element 60 in parallel to the optical axis C3, the long side direction reaches the position of the exit end 40b of the central ray 401 becomes -0.25l . The solid line 700 in each angle theta 1 of the reflective elements 60, shows the results of plotting the long side direction of arrival position at the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40 of the central ray 401.
ここで示した値は、光強度均一化素子４０のＸ方向長さを３９ｍｍ、（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３、硝材はＢＫ７とした場合を示している。
The values shown here are 39 mm in length in the X direction of the light intensity equalizing element 40, (long side length: l) / (short side length: m) ≈1.53, and the glass material is BK7. Shows the case.
図７において、反射素子６０の角度θ１が４３度から４３．５度の間は、中心光線４０１が光強度均一化素子４０の内面で一度反射しているため、実線７００は４３．５度において屈曲する形状となっている。θ１が４３．５度より大きい場合は、実線７００がほぼ直線状となっていることより、中心光線４０１は光強度均一化素子４０内で反射せずに出射端４０ｂに達していることが分かる。
In FIG. 7, when the angle θ 1 of the reflecting element 60 is between 43 degrees and 43.5 degrees, the central ray 401 is once reflected by the inner surface of the light intensity uniformizing element 40, and therefore the solid line 700 is 43.5 degrees. The shape is bent at. When θ 1 is larger than 43.5 degrees, the solid line 700 is almost linear, and therefore the central ray 401 does not reflect within the light intensity uniformizing element 40 and reaches the emission end 40b. I understand.
図８に反射素子６０の回転中心を点Ｋ２とした場合の本実施の形態１の効果を示す。縦軸は、反射素子６０の点Ｋ２を回転中心として回転させた場合のスクリーンＳＣに到達する相対光量比のシミュレーション結果を示す。ただし、反射素子６０の角度θ１が４５度の場合を１００％としている。横軸は、図３（ｂ）を位置基準とした中心光線４０１の出射端４０ｂの長辺方向到達位置を示す。ここで、反射素子６０の角度θ１、中心光線４０１の出射端４０ｂにおける到達位置およびスクリーンＳＣの明るさ相対光量比の関係を把握できるように、図８の横軸のプロット位置は図７の縦軸のプロット位置と同一とする。
Shows the effect of the first embodiment in the case where the rotation center of the reflecting element 60 and the point K 2 in FIG. 8. The vertical axis shows the simulation result of the relative light amount ratio that reaches the screen SC in the case where the point K 2 of the reflecting element 60 is rotated as a center of rotation. However, in the case of the angle theta 1 is 45 degrees of the reflective elements 60 is 100%. The horizontal axis indicates the long side direction arrival position of the emission end 40b of the central ray 401 with reference to FIG. Here, the plot position on the horizontal axis in FIG. 8 is shown in FIG. 7 so that the relationship between the angle θ 1 of the reflection element 60, the arrival position of the central ray 401 at the emission end 40 b and the brightness relative light quantity ratio of the screen SC can be grasped. Same as the plot position on the vertical axis.
○印で示した実線８００は、光軸Ｃ１上の中心光線４０１が出射端４０ｂでの各長辺方向の位置に到達した場合の光源ランプ３１の光路における相対光量比をプロットした結果を示す。□印で示した破線８０１は、光軸Ｃ２上の中心光線４０２が出射端４０ｂでの各長辺方向の位置に到達した場合の光源ランプ３２（図４では図示せず。図１参照）の光路における相対光量比をプロットした結果を示す。△印で示した一点鎖線８０２は、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの光軸Ｃ１上の中心光線４０１および光軸Ｃ２上の中心光線４０２が出射端４０ｂでの各長辺方向の到達位置に到達した場合の光源ランプ３１および光源ランプ３２の光路における光量を合成した上で、相対光量比を算出し、プロットした結果を示す。なお、中心光線４０２は、第２の光源ランプ３２の光軸Ｃ２と同軸上の光線の軌跡を示す。
○ solid line 800 shown by the symbol shows the results of the center ray 401 on the optical axis C 1 is a plot of relative light amount ratio along the optical path of the light source lamp 31 when it reaches the position of each long side direction at the exit end 40b . □ dashed 801 shown in indicia source lamp 32 in a case where the central ray 402 on the optical axis C 2 reaches the longitudinal direction of the position at the exit end 40b (not shown in FIG. See Figure 1) The result of having plotted the relative light quantity ratio in the optical path of is shown. △ dashed line 802 shown by the symbol, each long-side direction of the central ray 401 and the center ray 402 on the optical axis C 2 on the optical axis C 1 of the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40 at the exit end 40b The relative light quantity ratio is calculated and plotted after combining the light quantities in the light paths of the light source lamp 31 and the light source lamp 32 when the arrival position is reached. The central ray 402 indicates the locus of the ray coaxial with the optical axis C2 of the second light source lamp 32.
図８より、図６と同様に光源ランプ３１、３２を共に点灯させた場合に、相対光量比１００％の角度θ１が４５度の場合と比較して、スクリーンＳＣ上に到達する相対光量比は、反射素子６０の角度θ１を４５度より大きくすることにより、高くなっていることが確認できる。ただし、図６と比較すると相対光量比が１００％以上の範囲が狭くなっていることが確認できる。これは、図５と図７の実線５００および実線７００の角度θ１が４３．５度より大きい部分の傾きの差が影響している。
From FIG. 8, when both the light source lamps 31 and 32 are turned on as in FIG. 6, the relative light amount ratio reaching the screen SC compared with the case where the angle θ 1 of the relative light amount ratio 100% is 45 degrees. is the angle theta 1 of the reflective elements 60 to be larger than 45 degrees, it can be confirmed that high. However, as compared with FIG. 6, it can be confirmed that the range of the relative light quantity ratio of 100% or more is narrow. This is affected by the difference in the inclination of the portion where the angle θ 1 between the solid line 500 and the solid line 700 in FIGS. 5 and 7 is larger than 43.5 degrees.
また、図８の破線８０１は中心光線４０１の到達位置が正の方向にいくに従い相対光量比が低くなるのに対し、図６の点線６０１は中心光線４０１の到達位置が正の方向にいくに従い相対光量比が高くなっている。図４において、光源ランプ３１から出射される光束がスクリーンＳＣに到達する光量と、光源ランプ３２から出射される光束がスクリーンＳＣに到達する光量を比較すると、図４において長さ４００で示す反射素子６０の透明部材６０ａの一部が光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３より−Ｚ方向に位置している部分による遮光の影響で、後者の方がスクリーンＳＣに到達する光量は小さくなる。
8, the relative light quantity ratio decreases as the arrival position of the central ray 401 moves in the positive direction, while the dotted line 601 in FIG. 6 indicates that the arrival position of the central ray 401 moves in the positive direction. The relative light quantity ratio is high. In FIG. 4, the amount of light that the light beam emitted from the light source lamp 31 reaches the screen SC is compared with the amount of light that the light beam emitted from the light source lamp 32 reaches the screen SC. the influence of the light shielding part 60 of the transparent member 60a by the portion located in the -Z direction from the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40, the amount of light the latter reaches the screen SC is reduced.
つまり、点Ｋ１を中心に角度θ１を４５度以上となるように反射素子６０を回転させると、長さ４００は小さくなる。一方、突出部６１が光軸Ｃ１の延長上の位置より＋Ｘ方向側にある場合は、点Ｋ２を中心に角度θ１を４５度以上となるように反射素子６０を回転させると、突出部６１の突出量を示す長さ４００は大きくなる。この場合は、反射素子６０により光束Ｌ２の一部が遮光され光量が低下する。
In other words, when the reflecting element 60 is rotated around the point K 1 so that the angle θ 1 is 45 degrees or more, the length 400 becomes smaller. On the other hand, when the protrusion 61 is in the + X direction side than the position on the extension of the optical axis C1, when the reflection element 60 is rotated so that the angle theta 1 about the point K 2 becomes 45 degrees or more, the projecting portion The length 400 indicating the protrusion amount of 61 is increased. In this case, part of the light beam L 2 by the reflection element 60 is the amount of light is blocked is reduced.
このようにスクリーンＳＣ上の光量の変化量が大きいと、光源ランプ３１を点灯した場合のスクリーンＳＣ上の光量と光源ランプ３２を点灯した場合のスクリーンＳＣ上の光量との差が大きくなるため好ましくない。従って、光源ランプ３１および光源ランプ３２の各々のスクリーンＳＣ到達光量の差異を小さくする効果を考慮すると、図８の破線８０１の特性より図６の破線６０１の特性の方が好ましい。
Thus, it is preferable that the amount of change in the amount of light on the screen SC is large because the difference between the amount of light on the screen SC when the light source lamp 31 is turned on and the amount of light on the screen SC when the light source lamp 32 is turned on increases. Absent. Therefore, in consideration of the effect of reducing the difference in the amount of light reaching the screen SC of the light source lamp 31 and the light source lamp 32, the characteristic indicated by the broken line 601 in FIG. 6 is preferable to the characteristic indicated by the broken line 801 in FIG.
２灯を点灯する場合は、反射素子６０の点Ｋ２を回転中心として角度θ１を大きくすることにより、光利用効率が低下せず高くなる効果はあるが、光源ランプ３１あるいは光源ランプ３２の１灯を点灯するときのスクリーンＳＣに到達する光量を考慮すると反射素子６０の点Ｋ１を回転中心として角度θ１を大きくする方が好ましいと考えられる。
When two lamps are lit, increasing the angle θ 1 with the point K 2 of the reflecting element 60 as the center of rotation has the effect of increasing the light utilization efficiency without decreasing, but the light source lamp 31 or the light source lamp 32 Considering the amount of light reaching the screen SC when one lamp is turned on, it is considered preferable to increase the angle θ 1 with the point K 1 of the reflecting element 60 as the center of rotation.
図９に反射素子６０の回転中心を点Ｋ１とした場合の本実施の形態１の効果を示す。光源ランプ３１のみ点灯させた場合のスクリーンＳＣ上の照度分布を示している。ここで、反射素子６０の点Ｋ１が回転中心の場合の各角度θ１のスクリーンＳＣ上の照度分布を示している。示した角度θ１は、４３度、４４度、４５度、４６度、４７度で縦方向に並べている。比較しやすいように、一列目の一番下と二列目の一番上に角度θ１が４５度の照度分布を示している。照度分布は、スクリーンＳＣ面内の相対光量比を２次元で表している。相対光量比を５分割して表し、黒色に近づくほど暗いことを意味している。一番暗い部分は０−０．２の範囲で、次に０．２−０．４、０．４−０．６、０．６−０．８で分割し、一番明るい部分は０．８−１の範囲となる。ここで、グラフ内の０−０．２は、０〜２０％を意味している。説明上、反射素子６０の各角度θ１における照度分布を表している。また、各グラフの横軸は、出射端４０ｂとスクリーンＳＣが比例関係である共役関係にあることから、図５の横軸に示した中心光線４０１の出射端４０ｂにおける長辺方向の到達位置と概ね同一となる。
Shows the effect of the first embodiment in the case where the rotation center of the reflecting element 60 and a point K 1 in FIG. The illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is turned on is shown. Here, the illuminance distribution on the screen SC at each angle θ 1 when the point K 1 of the reflecting element 60 is the rotation center is shown. The angle θ 1 shown is 43 degrees, 44 degrees, 45 degrees, 46 degrees, 47 degrees and is arranged in the vertical direction. As easy comparison, the angle theta 1 indicates the illuminance distribution of 45 degrees to one column of the bottom and the second row of the top. The illuminance distribution represents the relative light quantity ratio in the screen SC in two dimensions. The relative light quantity ratio is divided into five parts, which means that the darker the color is, the closer it is to black. The darkest part is in the range of 0-0.2, then divided by 0.2-0.4, 0.4-0.6, 0.6-0.8, and the brightest part is 0. The range is 8-1. Here, 0-0.2 in the graph means 0 to 20%. For the sake of explanation, the illuminance distribution at each angle θ 1 of the reflective element 60 is shown. Further, since the horizontal axis of each graph has a conjugate relationship in which the emission end 40b and the screen SC are in a proportional relationship, the arrival position of the central ray 401 at the emission end 40b shown in the horizontal axis in FIG. It is almost the same.
図９より、角度θ１＝４３度のグラフの領域９００の部分が、反射素子６０の角度θ１が４３度より大きくなると、明るい部分が右に移動してスクリーンＳＣ全体が明るくなっていくことが確認できる。角度θ１＝４５度と角度θ１＝４７度を比較した場合、領域９００の暗い部分が角度θ１＝４７度の方が少なく、スクリーンＳＣ上の均一性が高くなっていることが確認できる。つまり、反射素子６０の点Ｋ１を回転中心として角度θ１を４５度より大きくすることにより、光源ランプ３１のみ点灯させた場合のスクリーンＳＣ上の照度分布の均一性が高くなるという効果が得られる。
9 that the angle theta 1 = 43 degrees of the partial region 900 of the graph, when the angle theta 1 of the reflective elements 60 is greater than 43 degrees, the bright portion is gradually entire screen SC moves to the right becomes brighter Can be confirmed. When the angle θ 1 = 45 degrees and the angle θ 1 = 47 degrees are compared, it can be confirmed that the dark portion of the region 900 is smaller in the angle θ 1 = 47 degrees, and the uniformity on the screen SC is higher. . That is, by making the angle θ 1 greater than 45 degrees with the point K 1 of the reflective element 60 as the rotation center, the effect of increasing the uniformity of the illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is turned on is obtained. It is done.
図１０に反射素子６０の回転中心を点Ｋ２とした場合の各角度θ１のスクリーンＳＣ上の照度分布を示した本実施の形態１の効果を示す。光源ランプ３１のみ点灯させた場合のスクリーンＳＣ上の照度分布を示している。示した角度θ１は、４３度、４４度、４５度、４６度、４７度で縦方向に並べている。比較しやすいように、一列目の一番下と二列目の一番上に角度θ１が４５度の照度分布を示している。照度分布は、スクリーンＳＣ面内の相対光量比を２次元で表している。相対光量比を５分割して表し、黒色に近づくほど暗いことを意味している。一番暗い部分は０−０．２の範囲で、次に０．２−０．４、０．４−０．６、０．６−０．８で分割し、一番明るい部分は０．８−１の範囲となる。ここで、グラフ内の０−０．２は、０〜２０％を意味している。説明上、反射素子６０の各角度θ１における照度分布を表している。また、各グラフの横軸は、出射端４０ｂとスクリーンＳＣが比例関係である共役関係にあることから、図７の横軸に示した中心光線４０１の出射端４０ｂにおける長辺方向の到達位置と概ね同一となる。
It shows the each angle θ exemplary effects of Embodiment 1 showing the illuminance distribution on the first screen SC in the case where the rotation center of the reflecting element 60 and the point K 2 in FIG. 10. The illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is turned on is shown. The angle θ 1 shown is 43 degrees, 44 degrees, 45 degrees, 46 degrees, 47 degrees and is arranged in the vertical direction. As easy comparison, the angle theta 1 indicates the illuminance distribution of 45 degrees to one column of the bottom and the second row of the top. The illuminance distribution represents the relative light quantity ratio in the screen SC in two dimensions. The relative light quantity ratio is divided into five parts, which means that the darker the color is, the closer it is to black. The darkest part is in the range of 0-0.2, then divided by 0.2-0.4, 0.4-0.6, 0.6-0.8, and the brightest part is 0. The range is 8-1. Here, 0-0.2 in the graph means 0 to 20%. For the sake of explanation, the illuminance distribution at each angle θ 1 of the reflective element 60 is shown. Further, since the horizontal axis of each graph has a conjugate relationship in which the emission end 40b and the screen SC are in a proportional relationship, the arrival position of the central ray 401 at the emission end 40b shown in the horizontal axis in FIG. It is almost the same.
図１０より、角度θ１＝４３度のグラフの領域１０００の部分が、反射素子６０の角度θ１が４３度より大きくなると、明るい部分が右に移動してスクリーンＳＣ全体が明るくなっていくことが確認できる。角度θ１＝４５度と角度θ１＝４７度を比較した場合、領域１０００の暗い部分が角度θ１＝４７度の方が少なく、スクリーンＳＣ上の均一性が高くなっていることが確認できる。つまり、反射素子６０の点Ｋ２を回転中心として角度θ１を４５度より大きくすることにより、光源ランプ３１のみ点灯させた場合のスクリーンＳＣ上の照度分布の均一性が高くなるという効果が得られる。
Than 10, the angle theta 1 = 43 degrees in the region 1000 parts of the graph, when the angle theta 1 of the reflective elements 60 is greater than 43 degrees, the bright portion is gradually entire screen SC moves to the right becomes brighter Can be confirmed. When the angle θ 1 = 45 degrees and the angle θ 1 = 47 degrees are compared, it can be confirmed that the dark portion of the region 1000 is less at the angle θ 1 = 47 degrees and the uniformity on the screen SC is high. . That is, by making the angle θ 1 larger than 45 degrees with the point K 2 of the reflecting element 60 as the rotation center, the effect of increasing the uniformity of the illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is turned on is obtained. It is done.
以上より、本実施の形態１では反射素子６０を点Ｋ１及び点Ｋ２を中心に４５度より大きい角度を有して配置することにより、反射素子６０を４５度にて配置した場合と比較して、光利用効率が高くする効果が得られる。
By than, have a larger angle than 45 degrees in the first embodiment the reflective element 60 around the point K 1 and point K 2 disposed above, compared with the case of arranging a reflecting element 60 at 45 degrees Thus, the effect of increasing the light use efficiency can be obtained.
さらに、光源ランプ３１のみ点灯した場合のスクリーンＳＣ上の照度分布の均一性を高める効果もある。つまり、光利用効率を低下させることなく、光源ランプ３１のみ点灯した場合のスクリーンＳＣ上の照度分布の均一性を高めることが可能である。
Further, there is an effect of improving the uniformity of the illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is lit. That is, it is possible to improve the uniformity of the illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is lit without reducing the light utilization efficiency.
なお、光源ランプ３１あるいは光源ランプ３２の１灯を点灯するときのスクリーンＳＣに到達する光量を考慮すると、反射素子６０を配置する場合の回転中心に関しては、反射素子６０の内、光強度均一化素子４０に最も近い端部であることが好ましい。つまり、本実施の形態１においては、点Ｋ２ではなく、点Ｋ１を回転中心とすることが好ましい。
In consideration of the amount of light reaching the screen SC when one of the light source lamp 31 or the light source lamp 32 is turned on, the light intensity is uniformized in the reflection element 60 with respect to the rotation center when the reflection element 60 is disposed. The end closest to the element 40 is preferred. That is, in the first embodiment, it is preferable that the center of rotation is not the point K 2 but the point K 1 .
さらに、点Ｋ１を回転中心とした場合には、上述のとおり光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの長辺の長さをｌとし、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３に対して光源ランプ３１側を負、光源ランプ３２側を正とした場合、光源ランプ３１の光軸Ｃ１と同軸上の光線が光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの長辺方向到達位置は次に示す式５を満足することが好ましい。ここで、光線到達位置はＺ１とする。
Further, when the point K 1 is set as the rotation center, the length of the long side of the emission end 40b of the light intensity uniformizing element 40 is set to l as described above, and the optical axis C 3 of the light intensity uniformizing element 40 is defined. When the light source lamp 31 side is negative and the light source lamp 32 side is positive, the light beam coaxial with the optical axis C 1 of the light source lamp 31 reaches the long side direction arrival position of the emission end 40 b of the light intensity equalizing element 40. It is preferable to satisfy Formula 5 shown below. Here, light arrival position is set to Z 1.
−０．２５ｌ＜Ｚ１＜０．２ｌ ・・・・（式５）
−0.25 l <Z 1 <0.2 l (formula 5)
ここで、式５は、光強度均一化素子４０のＸ方向長さを３９ｍｍ、（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３、硝材はＢＫ７とした場合を示している。光強度均一化素子４０のＸ方向長さ、配置および硝材により式５の最適範囲は異なるが、−０．２５ｌより正の方向に中心光線４０１が到達した場合に対して効果があることは、上述に示す通りである。
Here, in the formula 5, the length in the X direction of the light intensity equalizing element 40 is 39 mm, (long side length: l) / (short side length: m) ≈1.53, and the glass material is BK7. Shows the case. Although the optimum range of Formula 5 differs depending on the length in the X direction of the light intensity uniformizing element 40, the arrangement, and the glass material, it is effective for the case where the central ray 401 arrives in a positive direction from −0.25 l. As described above.
なぜなら、―０．２５１は、反射素子が４５度で配置された場合の出射端到達位置を示し、０．２１は、図６で示すように２つの光源ランプを点灯した場合を示す△印で示した一点鎖線６０２の明るさの相対光量比が１００％となる到達位置となる。一般的に、４５度の角度を有したプリズムあるいはミラーを配置し、光強度均一化素子４０の入射端４０ａに垂直に中心光線４０１を入射させるのに対して、２つの光源ランプを点灯した場合に、式５を満足すれば、反射素子６０が４５度で配置された場合と比較して光利用効率は低下せず高くなることになる。
This is because -0.251 indicates the emission end arrival position when the reflecting element is arranged at 45 degrees, and 0.21 indicates Δ when the two light source lamps are turned on as shown in FIG. This is a reaching position where the relative light quantity ratio of the brightness of the one-dot chain line 602 shown is 100%. In general, when a prism or mirror having an angle of 45 degrees is disposed and the central light beam 401 is incident perpendicularly to the incident end 40a of the light intensity uniformizing element 40, two light source lamps are turned on. In addition, if Expression 5 is satisfied, the light utilization efficiency is increased without decreasing compared to the case where the reflective element 60 is disposed at 45 degrees.
また、反射素子６０の回転角度θ１で表すと、次に示す式６となる。ここで角度θ１は、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３と反射素子６０の有する角度θ１を示す。
Further, when expressed by the rotation angle θ 1 of the reflective element 60, the following Expression 6 is obtained. Wherein the angle theta 1 shows an angle theta 1 with the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40 of the reflection element 60.
４５＜θ１＜４８．５ ・・・（式６）
45 <θ 1 <48.5 (Formula 6)
本実施の形態１では、光強度均一化素子４０を四角柱状のロッドとしたが、中空のパイプでも構わない。また、光強度均一化素子４０の出射面４０ｂは、矩形である必要はなく平行四辺形、台形および特許文献３に示すような特殊形状でも構わない。
In the first embodiment, the light intensity equalizing element 40 is a square columnar rod, but a hollow pipe may be used. Further, the exit surface 40b of the light intensity equalizing element 40 does not have to be rectangular, and may be a parallelogram, a trapezoid, or a special shape as shown in Patent Document 3.
本実施の形態１では、図３（ｂ）において、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの寸法を、一例として（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３と規定しているが、１．５３より大きい場合には、スクリーンＳＣ上の均一性が本実施の形態１の一例より低くなるため、反射素子６０の回転角度θ１を４５度より大きくすることによる効果は大きくなる。
In the first embodiment, in FIG. 3B, as an example, the dimension of the emission end 40b of the light intensity uniformizing element 40 is (long side length: l) / (short side length: m) ≈ Although it is defined as 1.53, when it is larger than 1.53, the uniformity on the screen SC is lower than in the example of the first embodiment, and therefore the rotation angle θ 1 of the reflective element 60 is set to 45 degrees or more. The effect of increasing the size increases.
ここで、１．５３より大きい場合とは、短辺の長さｍと比較して長辺の長さｌが本実施の形態１より長くなる場合である。例えば、図９と比較してＸ方向のスクリーンＳＣ幅が大きくなるような場合、長辺方向の長さｌの割合が大きくなり、スクリーンＳＣ上の照度分布の偏りが大きくなることとなる。出射端４０ｂとスクリーンＳＣが比例関係である共役関係にあることから、スクリーンＳＣの短辺に対する長辺の比率が１．５３より大きい場合に有効である。
Here, the case where it is larger than 1.53 is a case where the length l of the long side is longer than that of the first embodiment as compared with the length m of the short side. For example, when the screen SC width in the X direction is larger than that in FIG. 9, the ratio of the length l in the long side direction is increased, and the illuminance distribution bias on the screen SC is increased. Since the output end 40b and the screen SC are in a conjugate relationship, which is a proportional relationship, it is effective when the ratio of the long side to the short side of the screen SC is greater than 1.53.
本実施の形態１では、図４の点Ｋ１で示した反射素子６０の端部が、光強度均一化素子４０の光軸Ｃ３上に位置しているが、図１において、光軸Ｃ３より±Ｚ方向に反射素子６０の端部が移動していても構わない。
In the first embodiment, the ends of the reflective element 60 shown in terms K 1 in FIG. 4 is positioned on the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 40, in FIG. 1, the optical axis C 3, the end of the reflective element 60 may be moved in the ± Z direction.
反射素子６０に関して、光源ランプ３２から出射された光束の遮光の影響を小さくするため、図１１に示すように透明部材６０ａの反射膜６０ｂを保持する部分を残して、カットしてもかまわない。一例として、反射素子６０の厚みＴ１を１．１ｍｍ、厚みＴ２を０．３ｍｍ、カット角度αを１５度とすることにより光利用効率は高くなる。ここで、カット角度αは、光源ランプ３２の有効光束Ｌ２が半角２６度の場合は１９度以下、半角３０度の場合は１５度以下が好ましい。ここで、本実施の形態１の一例として、カット角度αを１９度とした場合、カットしない場合と比較してシミュレーション上では光利用効率が約１０％高くなる。
In order to reduce the influence of light shielding of the light beam emitted from the light source lamp 32 with respect to the reflective element 60, the reflective element 60 may be cut while leaving a portion for holding the reflective film 60b of the transparent member 60a as shown in FIG. As an example, the light use efficiency is increased by setting the thickness T 1 of the reflective element 60 to 1.1 mm, the thickness T 2 to 0.3 mm, and the cut angle α to 15 degrees. Here, the cut angle alpha, if the effective light beam L 2 of the light source lamp 32 is 26 degrees half angle 19 degrees or less, in the case of 30-degree half angle preferably 15 degrees or less. Here, as an example of the first embodiment, when the cut angle α is 19 degrees, the light use efficiency is increased by about 10% in the simulation as compared with the case where the cut angle α is not cut.
また、カット角度αを４５度より小さくすると、光強度均一化素子４１の光軸Ｃ３に対する透明部材６０ａの−Ｚ方向への突出量が減少するため、光源ランプ３２の光束Ｌ２の遮光量を減らすという効果が得られる。ここで、カット角度αが４５度の場合、カット面は光軸Ｃ３と平行かつ−Ｚ方向に位置している。
Further, when less than 45 degrees cut angle alpha, the projecting amount of the -Z direction of the transparent member 60a with respect to the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 41 is reduced, the light shielding amount of the light beam L 2 of the light source lamp 32 The effect of reducing is obtained. Here, if the cut angle α is 45 degrees, the cut surface is positioned parallel and -Z direction as the optical axis C 3.
実施の形態２．
本実施の形態２は本実施の形態１の光強度均一化素子４０が図１２および図１３に示すようにＸ軸中心に角度β回転した場合を示している。また、図１２の点Ａは、図１３（ａ）の点Ａに対応している。図１２において、中心光線４０３は、光源ランプ３１の光軸Ｃ１と同軸上の光線の軌跡を示している。光強度均一化素子４１以外の構成要素は、本実施の形態１と同一であるため、その説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment shows a case where the light intensity equalizing element 40 of the first embodiment is rotated by an angle β about the X axis as shown in FIGS. Further, the point A in FIG. 12 corresponds to the point A in FIG. In FIG. 12, a central ray 403 indicates a locus of rays coaxial with the optical axis C 1 of the light source lamp 31. Since the components other than the light intensity uniformizing element 41 are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
図１３は本実施の形態２の光強度均一化素子４０と反射素子６０の反射膜６０ｂとの位置関係を表す構成図を示す。図１３（ａ）は、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂから光軸Ｃ３に沿って、つまり＋Ｘ方向側から−Ｘ方向側に向かって見た図で、反射素子６０と光強度均一化素子４０の位置関係を示している。このため、光強度均一化素子４０の出射端４０ｂの図面の奥側である−Ｘ方向に反射素子６０の反射膜６０ｂの一部が見える図となっている。反射素子６０の反射膜６０ｂは、光強度均一化素子４０の入射端４０ａ側で光軸Ｃ３に対して＋Ｚ方向の側に配置されている。図１３（ｂ）は、光強度均一化素子４１の長辺の長さをｌ、短辺の長さｍとした場合の、出射端４０ｂの長辺方向の座標系を示している。光強度均一化素子４１は光軸Ｃ３であるＸ軸中心に図１３（ｂ）中反時計回りに回転している。ここで、角度βは１８度とする。便宜上、角度βを設定したが、角度βは１８度に限られない。
FIG. 13 is a configuration diagram showing the positional relationship between the light intensity uniformizing element 40 and the reflective film 60b of the reflective element 60 according to the second embodiment. 13 (a) shows, along the exit end 40b of the light intensity equalizing element 40 in the optical axis C 3, i.e. + in the X direction side in FIG looking toward the -X direction side, the reflective element 60 and the light intensity uniform The positional relationship of the activating element 40 is shown. For this reason, a part of the reflective film 60b of the reflective element 60 can be seen in the −X direction, which is the back side of the emission end 40b of the light intensity uniformizing element 40 in the drawing. Reflection film 60b of the reflecting element 60 is arranged on the side of + Z direction with respect to the optical axis C 3 at the incident end 40a side of the light intensity equalizing element 40. FIG. 13B shows a coordinate system in the long side direction of the emitting end 40b when the length of the long side of the light intensity equalizing element 41 is 1 and the length of the short side is m. The light intensity equalizing element 41 is rotated counterclockwise in FIG. 13 (b) in the X-axis center is the optical axis C 3. Here, the angle β is 18 degrees. For convenience, the angle β is set, but the angle β is not limited to 18 degrees.
図１２、図１３（ｂ）において、本実施の形態２の光強度均一化素子４１は、Ｘ方向長さｎを３９ｍｍ、（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３、硝材はＢＫ７とする。ただし、一例であり、光強度均一化素子４１の形状および硝材を決定するものではない。
In FIG. 12 and FIG. 13B, the light intensity equalizing element 41 of the second embodiment has an X-direction length n of 39 mm, (long side length: l) / (short side length: m). ) ≈1.53 and the glass material is BK7. However, this is merely an example, and the shape and glass material of the light intensity uniformizing element 41 are not determined.
図１４は本実施の形態２の反射素子６０の点Ｋ４を回転中心として反射素子６０を回転させた場合の特性を説明する特性図である。縦軸は、図１３（ｂ）を位置基準とした中心光線４０３の出射端４１長辺方向到達位置を示す。横軸は、図１２の角度θ２が変化した場合の角度を示す。ここで、図１２で反射素子６０の角度θ２が４５度の場合の中心光線４０３の出射端４１ｂの長辺方向の到達位置は、−０．２５ｌとする。実線１４００は、反射素子６０の点Ｋ４を回転中心として回転させた反射素子６０の各角度において、中心光線４０３の光強度均一化素子４１の出射端４１ｂの長辺方向の到達位置をプロットした結果を示す。
Figure 14 is a characteristic diagram for explaining the characteristic when rotating the reflecting element 60 as a rotation about a point K 4 of the reflective elements 60 of the second embodiment. The vertical axis represents the position of the central ray 403 reaching the long side direction of the emission end 41 with reference to FIG. The horizontal axis indicates the angle when the angle theta 2 of Figure 12 is changed. Here, the long side direction of the arrival position of the exit end 41b of the angle theta 2 is a case of 45-degree central ray 403 of the reflective element 60 in FIG. 12, the -0.25L. The solid line 1400 in each angle of a reflecting element 60 which is rotated about the K 4 points of the reflective elements 60, a plot of the arrival position in the long side direction of the exit end 41b of the light intensity equalizing element 41 of the central ray 403 Results are shown.
ここで示した値は、光強度均一化素子４１のＸ方向長さを３９ｍｍ、（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３、硝材はＢＫ７とした場合を示している。実線１４００がほぼ直線状となっていることより、中心光線４０３は光強度均一化素子４１内で反射せずに出射端４１ｂに達していることが分かる。
The values shown here are such that the length in the X direction of the light intensity equalizing element 41 is 39 mm, (long side length: l) / (short side length: m) ≈1.53, and the glass material is BK7. Shows the case. From the fact that the solid line 1400 is substantially linear, it can be seen that the central ray 403 reaches the emission end 41 b without being reflected in the light intensity uniformizing element 41.
図１４より、反射素子６０の角度θ２が４７度より少し大きな値のとき、光強度均一化素子４１の出射端４１ｂにおいて、中心光線４０２が出射端４１ｂ長辺中心に位置することがわかる。ここで、４７度より少し大きな値となる理由は、光強度均一化素子４１が本実施の形態２では１８度とする角度βを有しているためである。反射素子６０が４５度以上の角度θ２を有すると、図１５に示すように、中心光線４０３が出射端４１ｂの長辺および短辺方向に光強度均一化素子４１の出射端４１ｂの到達位置が変化し、実施の形態１で示した角度βが０度の場合と比較すると長辺方向への移動量は小さくなるためである。なぜなら、図１５に示すように、中心光線４０３は点Ｂ１から点Ｂ２へと移動した場合の光強度均一化素子４１の出射端４１における長辺方向の移動量は、点Ｂ１から点Ｂ２までの長さをｃｏｓβ倍した長さとなるからである。
Than 14, when a little greater than the angle theta 2 is 47 degrees of the reflective element 60, at the exit end 41b of the light intensity equalizing element 41, it can be seen that the central ray 402 is located at the exit end 41b long side center. Here, the reason why the value is slightly larger than 47 degrees is that the light intensity uniformizing element 41 has an angle β of 18 degrees in the second embodiment. When the reflecting element 60 has an angle θ 2 of 45 degrees or more, as shown in FIG. 15, the central ray 403 reaches the position where the light intensity equalizing element 41 reaches the emission end 41b in the long side and short side directions. This is because the amount of movement in the long-side direction is smaller than when the angle β shown in the first embodiment is 0 degrees. This is because, as shown in FIG. 15, when the central ray 403 moves from the point B 1 to the point B 2 , the movement amount in the long side direction at the emission end 41 of the light intensity equalizing element 41 is from the point B 1 to the point B 1. up to a length of B 2 because the length and cosβ times.
図１５において、破線１５００は角度θ２の変化に対する光強度均一化素子４１の出射端４１ｂ上での中心光線４０３の変化を示している。点Ｂ１は、反射素子６０の角度θ２が４５度の場合の出射端４１ｂ長辺方向の到達位置を示している。図１５のように、中心光線４０３はＺ軸に平行に変化するため、破線１５００最終点の出射端４１ｂの長辺方向到達位置点Ｂ２に対して、破線１５００最終点の出射端４１ｂ長辺方向到達位置は点Ｂ３となる。ただし、角度θ２の値は、反射素子６０の配置位置、光強度均一化素子４１のＸ方向長さおよび硝材に依存する。つまり、図１４に示すように光強度均一化素子４１の出射端４１ｂにおいて、中心光線４０３が出射端４１ｂ長辺中心位置となる反射素子６０の角度θ２は４７度強とは限らない。
15, the broken line 1500 indicates a change in the center ray 403 on the exit end 41b of the light intensity equalizing element 41 with respect to a change in the angle theta 2. Point B 1 represents, shows the arrival position of the exit end 41b long side direction when the angle theta 2 is 45 degrees of the reflective element 60. As shown in FIG. 15, since the central ray 403 is changed parallel to the Z axis, relative to the longitudinal direction reaches the position point B 2 of the exit end 41b of the broken line 1500 final point, the exit end 41b long side of the broken line 1500 endpoint direction arrival position is a point B 3. However, the value of the angle θ 2 depends on the arrangement position of the reflective element 60, the length in the X direction of the light intensity equalizing element 41, and the glass material. That is, as shown in FIG. 14, the angle θ 2 of the reflecting element 60 at which the central ray 403 is at the center position of the long side of the emission end 41b at the emission end 41b of the light intensity equalizing element 41 is not always slightly higher than 47 degrees.
なお、図５および図１４の結果から、図１５に示す光強度均一化素子４１のＸ軸中心の回転角度βが０、１８度の場合、出射端４０ｂ、４１ｂの長辺方向の到達位置と反射素子６０の回転角度θ１、θ２とを比較すると、中心光線４０１、４０３の出射端４０ｂ、４１ｂにおける長辺方向の到達位置がゼロとなるのは回転角度θ１、θ２が４７度付近の場合である。つまり、回転角度θ１、θ２は、光強度均一化素子４１のＸ軸中心の回転角度βには大きく依存していないため、光強度均一化素子４１のＸ軸中心の回転角度βに関わらず、中心光線４０１、４０３の出射端４０ｂ、４１ｂにおける長辺方向の到達位置がゼロとなる反射素子６０の回転角度θ１、θ２は約４７度である。
5 and 14, when the rotation angle β around the X axis of the light intensity uniformizing element 41 shown in FIG. 15 is 0 and 18 degrees, the arrival positions in the long side direction of the emission ends 40b and 41b Comparing the rotation angles θ 1 and θ 2 of the reflecting element 60, the arrival positions of the central rays 401 and 403 at the exit ends 40b and 41b in the long side direction are zero when the rotation angles θ 1 and θ 2 are 47 degrees. This is the case in the vicinity. That is, the rotation angles θ 1 and θ 2 are not greatly dependent on the rotation angle β around the X axis of the light intensity uniformizing element 41, and are therefore related to the rotation angle β around the X axis of the light intensity equalizing element 41. First , the rotation angles θ 1 and θ 2 of the reflection element 60 at which the arrival positions in the long side direction at the exit ends 40b and 41b of the central rays 401 and 403 become zero are about 47 degrees.
また、本実施の形態２のように、２つの光源ランプ３１、３２を用い、光軸Ｃ１および光軸Ｃ２のどちらかに反射素子６０を配置する構成において、角度θ１を４５度より大きくすることにより、光強度均一化素子４１のＸ方向長さ、配置および硝材に係らず効果は得られる。
Further, in the configuration in which the two light source lamps 31 and 32 are used and the reflection element 60 is disposed on either the optical axis C 1 or the optical axis C 2 as in the second embodiment, the angle θ 1 is set to 45 degrees or more. By increasing the size, the effect can be obtained regardless of the length, arrangement, and glass material of the light intensity uniformizing element 41 in the X direction.
光強度均一化素子４１のＸ方向長さ、配置および硝材に関わらず、角度θ2を４５度より大きくすることにより、光線４０３が光強度均一化素子４１の出射端４０ｂにおける長辺方向の中心に近づくからである。このため、角度θ１を４５度より大きくするとは、中心光線４０１の反射膜６０ｂ上での反射位置である点Ｋ２が光軸Ｃ３より＋Ｚ方向にある場合に限られる。
Regardless of the length, arrangement, and glass material of the light intensity uniformizing element 41 in the X direction, by making the angle θ 2 larger than 45 degrees, the light beam 403 is centered in the long side direction at the emission end 40b of the light intensity uniformizing element 41. Because it approaches. Therefore, the angle θ 1 larger than 45 degrees is limited to the case where the point K 2, which is the reflection position of the central ray 401 on the reflection film 60 b, is in the + Z direction with respect to the optical axis C 3 .
図１６に反射素子６０の回転中心を点Ｋ４とした場合の本実施の形態２の効果を示す。縦軸は、反射素子６０の点Ｋ４を回転中心として回転させた場合のスクリーンＳＣに到達する相対光量比のシミュレーション結果を示す。ただし、反射素子６０の角度θ２が４５度の場合を１００％としている。横軸は、図１３（ｂ）の長辺の座標と同一として、中心光線４０３の出射端４１ｂの長辺方向の到達位置を示す。ここで、反射素子６０の角度θ２、中心光線４０３の出射端４１ｂにおける到達位置およびスクリーンＳＣの明るさ相対光量比の関係を把握できるように、図１６の横軸のプロット位置は図１４の縦軸のプロット位置と同一とする。
Shows the effect of the second embodiment in the case where the rotation center of the reflecting element 60 and a point K 4 in FIG. The vertical axis shows the simulation result of the relative light amount ratio that reaches the screen SC of the case of rotating the rotation center point K 4 of the reflecting element 60. However, in the case of the angle theta 2 is 45 degrees of the reflective elements 60 is 100%. The horizontal axis indicates the arrival position in the long side direction of the exit end 41b of the central ray 403, which is the same as the coordinates of the long side in FIG. Here, the plot position on the horizontal axis in FIG. 16 is shown in FIG. 14 so that the relationship between the angle θ 2 of the reflection element 60, the arrival position of the central ray 403 at the emission end 41 b and the brightness relative light quantity ratio of the screen SC can be understood. Same as the plot position on the vertical axis.
○印で示した実線１６００は、光軸Ｃ１上の光線４０３が出射端４１ｂでの各長辺方向の到達位置に到達した場合の光源ランプ３１の光路における相対光量比をプロットした結果を示す。□印で示した破線１６０１は、光軸Ｃ２上の光線４０４が出射端４１ｂでの各長辺方向の到達位置に到達した場合の光源ランプ３２（図１２では図示せず。図１参照）の光路における相対光量比をプロットした結果を示す。△印で示した一点鎖線１６０２は、光強度均一化素子４１の出射端４１ｂの光軸Ｃ１上の光線４０３および光軸Ｃ２上の光線４０４が出射端４１ｂでの各長辺方向の到達位置に到達した場合の光源ランプ３１および光源ランプ３２の光路における光量を合成した上で、相対光量比を算出し、プロットした結果を示す。
○ solid line 1600 shown in mark shows the results of light 403 on the optical axis C 1 is a plot of relative light amount ratio along the optical path of the light source lamp 31 when it reaches the arrival position of the long side direction at the exit end 41b . □ dashed 1601 shown in indicia source lamp 32 when the light beam 404 on the optical axis C 2 reaches the arrival position of the long side direction at the exit end 41b (not shown in FIG. 12. Referring to FIG. 1) The result of having plotted the relative light quantity ratio in the optical path of is shown. △ dashed line 1602 shown in indicia reaches light 403 and the optical axis C 2 on the beam 404 on the optical axis C 1 of the exit end 41b of the light intensity equalizing element 41 of each long side direction at the exit end 41b The light quantity ratio in the optical path of the light source lamp 31 and the light source lamp 32 when the position is reached is synthesized and then the relative light quantity ratio is calculated and plotted.
図１４、図１６より、図１６の△印で示した一点鎖線１６０２が示すように、光源ランプ３１、３２を共に点灯させた場合に、反射素子６０の角度θ２を４５度より大きくすることで、スクリーンＳＣ上に到達する相対光量比は、１００％より高くなっていることが確認できる。
14, from FIG. 16, as indicated by the dashed line 1602 shown in △ mark in FIG. 16, when both lights the light source lamp 31 and 32, be greater than the angle theta 2 45 ° reflective element 60 Thus, it can be confirmed that the relative light quantity ratio reaching the screen SC is higher than 100%.
ただし、反射素子６０の回転角度の角度θ２で考えた場合、実施の形態１と比較すると相対光量比が１００％以上の範囲が狭くなっていることが確認できる。光強度均一化素子４１が実施の形態２では１８度と設定した角度βを有しているため、反射素子６０が４５度以上の角度θ２を有すると、光線４０２が出射端４１ｂの長辺および短辺方向に光強度均一化素子４１の出射端４１ｂの到達位置が変化する。このため、図１５で示すとおり、実施の形態１に示した角度βが０度の場合と比較すると長辺方向への移動量は小さくなるのである。従って、光源ランプ３１の位置をＹ方向に移動させることにより、相対光量比が１００％以上の範囲を実施の形態１相当とすることができる。
However, when considering an angle theta 2 of the rotational angle of the reflecting element 60, it can be confirmed that when compared relative light amount ratio is within a smaller range of 100% or more in the first embodiment. Since the light intensity equalizing element 41 has the angle β set to 18 degrees in the second embodiment, when the reflecting element 60 has an angle θ 2 of 45 degrees or more, the light beam 402 is the long side of the emission end 41b. And the arrival position of the output end 41b of the light intensity equalizing element 41 changes in the short side direction. For this reason, as shown in FIG. 15, the amount of movement in the long side direction is smaller than that in the case where the angle β shown in the first embodiment is 0 degrees. Therefore, by moving the position of the light source lamp 31 in the Y direction, the range in which the relative light quantity ratio is 100% or more can be made equivalent to the first embodiment.
第１の光源ランプ３１のＹ方向の最適な移動量は以下の式７で表される。ここで、Ｚ２は光線４０３の光強度均一化素子４１の出射端４１ｂ長辺方向到達位置とする。Ｙ方向の移動量をＹ２とする。角度βは図１５で示した角度βを示す。
The optimum amount of movement of the first light source lamp 31 in the Y direction is expressed by the following Expression 7. Here, Z 2 is the exit end 41b long side direction reaches the position of the light intensity equalizing element 41 of the light beam 403. The movement amount in the Y direction and Y 2. The angle β indicates the angle β shown in FIG.
Ｙ２＝Ｚ２×ｓｉｎ（β） ・・・・（式７）
Y 2 = Z 2 × sin (β) (Expression 7)
光軸Ｃ１上の光線４０３が出射端４１ｂでの各長辺方向の到達位置に到達した場合の光源ランプ３１の光路における相対光量比において、式７を用いて、第１の光源ランプ３１をＹ方向に移動させるシミュレーションを行うと、反射素子６０の角度θ２が４８度にあたる明るさ相対光量比を算出すると９９．２％となる。図１４で角度θ２が４８度の場合、中心光線４０３の出射端４１ｂでの長辺方向の位置は約０．１１となる。図１６で横軸が０．１１の場合に、縦軸の明るさ相対光量比が９８．５％になることと比較して光利用効率が改善していることが確認できる。また、光源ランプ３1と光源ランプ３２を共に点灯した場合の相対光量比は約１００％となる。従って、光強度均一化素子４１がＸ軸を中心に角度βを有して回転していた場合でも実施の形態１に近い効果が得られる。
In relative light amount ratio in the optical path of the light source lamp 31 when the light beam 403 on the optical axis C 1 reaches the arrival position of the long side direction at the exit end 41b, using Equation 7, the first light source lamp 31 When the simulation of moving in the Y direction is performed, the brightness relative light quantity ratio corresponding to the angle θ 2 of the reflective element 60 of 48 degrees is calculated to be 99.2%. In FIG. 14, when the angle θ 2 is 48 degrees, the position of the central ray 403 in the long side direction at the emission end 41b is about 0.11. In FIG. 16, when the horizontal axis is 0.11, it can be confirmed that the light use efficiency is improved as compared with the brightness relative light quantity ratio of 98.5% on the vertical axis. The relative light quantity ratio when both the light source lamp 31 and the light source lamp 32 are turned on is about 100%. Therefore, even when the light intensity equalizing element 41 is rotated around the X axis at an angle β, an effect close to that of the first embodiment can be obtained.
式７を考慮しても実施の形態１より相対光量比が１００％以上の範囲が狭くなる理由は、Ｚ方向移動も考慮に入れる必要があるためである。しかし、Ｚ方向の移動は光源ランプ３１をＸ方向に移動する必要が生じるため、焦点位置も考慮する必要が生じる。説明の簡略化のため、Ｙ方向の移動量の式のみ示した。
The reason why the range in which the relative light quantity ratio is 100% or more is narrower than that in the first embodiment even when Equation 7 is taken into account is that it is necessary to take Z-direction movement into consideration. However, since the movement in the Z direction requires the light source lamp 31 to move in the X direction, it is necessary to consider the focal position. For simplification of explanation, only the equation for the amount of movement in the Y direction is shown.
式７を考慮することにより、光強度均一化素子４１の出射端４１ｂの長辺の長さをｌとし、光強度均一化素子４１の光軸Ｃ３に対して光源ランプ３１側を負、光源ランプ３２側を正とした場合、光源ランプ３１の光軸Ｃ１と同軸上の光線４０３が光強度均一化素子４１の出射端４１ｂの長辺方向の到達位置は次の式８を満足することが好ましい。ここで、光線到達位置はＺ２とする。
By considering the equation 7, the length of the long side of the exit end 41b of the light intensity equalizing element 41 and l, negative light source lamp 31 side with respect to the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 41, the light source When the lamp 32 side is positive, the light beam 403 coaxial with the optical axis C 1 of the light source lamp 31 satisfies the following expression 8 in the long side direction of the emission end 41 b of the light intensity equalizing element 41. Is preferred. Here, light arrival position is set to Z 2.
−０．２５ｌ＜Ｚ２＜０．１２ｌ ・・・・（式８）
−0.25 l <Z 2 <0.12 l (Equation 8)
ここで、光強度均一化素子４１のＸ方向長さを３９ｍｍ、（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３、硝材はＢＫ７、角度βを１８度とした場合を示している。光強度均一化素子４１のＸ方向長さ、配置および硝材により式８の最適範囲は異なるが、−０．２５ｌより正の方向に光線４０３が到達した場合に対して効果があることは、上述に示す通りである。
Here, the length in the X direction of the light intensity uniformizing element 41 is 39 mm, (long side length: l) / (short side length: m) ≈1.53, glass material is BK7, and angle β is 18 degrees. It shows the case. Although the optimum range of Equation 8 varies depending on the length, arrangement, and glass material of the light intensity uniformizing element 41, it is effective for the case where the light beam 403 arrives in a positive direction from -0.25 l. As shown in
また、式８を反射素子６０の回転角度θ２で表すと、次の式９となる。ここで角度θ２は、図１２に示すように、光強度均一化素子４１の光軸Ｃ３と反射素子６０の反射膜６０ｂの有する角度θ２を示す。
Further, when Expression 8 is expressed by the rotation angle θ 2 of the reflective element 60, the following Expression 9 is obtained. Here the angle theta 2, as shown in FIG. 12 shows the angle theta 2 which has a reflective film 60b of the optical axis C 3 and the reflective elements 60 of the light intensity equalizing element 41.
４５＜θ２＜４８ ・・・・（式９）
45 <θ 2 <48 (Equation 9)
図１７に本実施の形態２の効果を示す。図１７は光源ランプ３１のみ点灯させた場合のスクリーンＳＣ上の照度分布を示している。ここで、反射素子６０の点Ｋ４が回転中心の場合の各角度θ２のスクリーンＳＣ上の照度分布を示している。示した角度θ２は、４３度、４４度、４５度、４６度、４７度で縦方向に並べている。比較しやすいように、一列目の一番下と二列目の一番上に角度θ１が４５度の照度分布を示している。照度分布は、スクリーンＳＣ面内の相対光量比を２次元で表している。相対光量比を５分割して表し、黒色に近づくほど暗いことを意味している。一番暗い部分は０−０．２の範囲で、次に０．２−０．４、０．４−０．６、０．６−０．８で分割し、一番明るい部分は０．８−１の範囲となる。ここで、グラフ内の０−０．２は、０〜２０％を意味している。説明上、反射素子６０の各角度θ２における照度分布を表している。また、各グラフの横軸は、出射端４０ｂとスクリーンＳＣが比例関係である共役関係にあることから、図１４の横軸に示した中心光線４０３の出射端４１ｂにおける長辺方向の到達位置と概ね同一となる。
FIG. 17 shows the effect of the second embodiment. FIG. 17 shows the illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is turned on. Here, the illuminance distribution on the screen SC at each angle θ 2 when the point K 4 of the reflecting element 60 is the rotation center is shown. Angle theta 2 shown are 43 degrees, 44 degrees, 45 degrees, 46 degrees, are arranged in the longitudinal direction at 47 degrees. As easy comparison, the angle theta 1 indicates the illuminance distribution of 45 degrees to one column of the bottom and the second row of the top. The illuminance distribution represents the relative light quantity ratio in the screen SC in two dimensions. The relative light quantity ratio is divided into five parts, which means that the darker the color is, the closer it is to black. The darkest part is in the range of 0-0.2, then divided by 0.2-0.4, 0.4-0.6, 0.6-0.8, and the brightest part is 0. The range is 8-1. Here, 0-0.2 in the graph means 0 to 20%. For the sake of explanation, the illuminance distribution at each angle θ 2 of the reflective element 60 is shown. Further, since the horizontal axis of each graph has a conjugate relationship in which the output end 40b and the screen SC are in a proportional relationship, the arrival position in the long side direction at the output end 41b of the central ray 403 shown in the horizontal axis of FIG. It is almost the same.
図１７より、角度θ２＝４３度のグラフの領域１７００の部分が、反射素子６０の角度θ２が４３度より大きくなると、明るい部分が右に移動して明るくなっていくことが確認できる。角度θ２＝４５度と角度θ２＝４７度を比較した場合、領域１７００の暗い部分が角度θ２＝４７度の方が少なく、スクリーンＳＣ上の均一性が高くなっていることが確認できる。つまり、反射素子６０の点Ｋ４を回転中心として角度θ２を４５度より大きくすることにより、光源ランプ３１のみ点灯させた場合のスクリーンＳＣ上の照度分布の均一性が高くなるという効果が得られる。
From FIG. 17, it can be confirmed that when the angle θ 2 of the reflective element 60 is larger than 43 degrees, the bright part moves to the right and becomes brighter in the region 1700 of the graph of the angle θ 2 = 43 degrees. When the angle θ 2 = 45 degrees and the angle θ 2 = 47 degrees are compared, it can be confirmed that the dark portion of the region 1700 has a smaller angle θ 2 = 47 degrees and the uniformity on the screen SC is higher. . That is, by making the angle θ 2 larger than 45 degrees with the point K 4 of the reflection element 60 as the rotation center, the effect of increasing the uniformity of the illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is turned on is obtained. It is done.
以上より、本実施の形態２では反射素子６０を４５度より大きい角度を有して配置することにより、反射素子６０を４５度にて配置した場合と比較して、光利用効率が高くする効果が得られる。
As described above, in the second embodiment, by arranging the reflective element 60 with an angle larger than 45 degrees, it is possible to increase the light use efficiency as compared with the case where the reflective element 60 is disposed at 45 degrees. Is obtained.
さらに、光源ランプ３１のみ点灯した場合のスクリーンＳＣ上の照度分布の均一性を高める効果もある。つまり、光利用効率を低下させることなく、光源ランプ３１のみ点灯した場合のスクリーンＳＣ上の照度分布の均一性を高めることが可能である。
Further, there is an effect of improving the uniformity of the illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is lit. That is, it is possible to improve the uniformity of the illuminance distribution on the screen SC when only the light source lamp 31 is lit without reducing the light utilization efficiency.
なお、反射素子６０を配置する場合の回転中心に関しては、反射素子６０の内、光強度均一化素子４１に最も近い端部であることが好ましい。
Note that the rotation center when the reflective element 60 is disposed is preferably the end portion of the reflective element 60 that is closest to the light intensity uniformizing element 41.
本実施の形態２では、光強度均一化素子４１を四角柱状のロッドとしたが、中空のパイプでも構わない。また、光強度均一化素子４１の出射面４１ｂは、矩形である必要はなく平行四辺形、台形および特許文献３に示すような特殊形状でも構わない。
In the second embodiment, the light intensity equalizing element 41 is a square columnar rod, but a hollow pipe may be used. Further, the exit surface 41 b of the light intensity uniformizing element 41 does not have to be rectangular, and may be a parallelogram, a trapezoid, or a special shape as shown in Patent Document 3.
本実施の形態１では、図１３（ｂ）において、光強度均一化素子４１の出射端４１ｂの寸法を、一例として（長辺の長さ：ｌ）／（短辺の長さ：ｍ）≒１．５３と規定しているが、１．５３より大きい場合には、スクリーンＳＣ上の均一性が本実施の形態２の一例より低くなるため、反射素子６０の回転角度θ２を４５度より大きくすることによる効果は大きくなる。
In the first embodiment, in FIG. 13B, as an example, the dimension of the emission end 41b of the light intensity uniformizing element 41 is (long side length: l) / (short side length: m) ≈ Although it is defined as 1.53, when it is larger than 1.53, the uniformity on the screen SC is lower than in the example of the second embodiment. Therefore, the rotation angle θ 2 of the reflective element 60 is set to 45 degrees or more. The effect of increasing the size increases.
ここで、１．５３より大きい場合とは、短辺の長さｍと比較して長辺の長さｌが本実施の形態１より長くなる場合である。例えば、図１７と比較してＸ方向のスクリーンＳＣ幅が大きくなるような場合、長辺方向の長さｌの割合が大きくなり、スクリーンＳＣ上の照度分布の偏りが大きくなることとなる。出射端４１ｂとスクリーンＳＣが比例関係である共役関係にあることから、スクリーンＳＣの短辺に対する長辺の比率が１．５３より大きい場合に有効である。
Here, the case where it is larger than 1.53 is a case where the length l of the long side is longer than that of the first embodiment as compared with the length m of the short side. For example, when the screen SC width in the X direction is larger than that in FIG. 17, the ratio of the length l in the long side direction is increased, and the illuminance distribution bias on the screen SC is increased. Since the exit end 41b and the screen SC are in a conjugate relationship that is a proportional relationship, this is effective when the ratio of the long side to the short side of the screen SC is greater than 1.53.
本実施の形態２では、図１２の点Ｋ４である反射素子６０の端部が光強度均一化素子４１の光軸Ｃ３上に位置しているが、光強度均一化素子４１の光軸Ｃ３より±Ｚ方向に反射素子６０の端部が移動していても構わない。
In the second embodiment, although the end of the reflective element 60 is a point K 4 of Figure 12 is positioned on the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 41, the optical axis of the light intensity equalizing element 41 end of the reflective element 60 in the ± Z direction from the C 3 may together move.
反射素子６０に関して、光源ランプ３２から出射された光束の遮光の影響を小さくするため、図１１に示すように透明部材６０ａの反射膜６０ｂを保持する部分を残して、カットしてもかまわない。一例として、反射素子６０の厚みＴ１を１．１ｍｍ、厚みＴ２を０．３ｍｍ、カット角度αを１５度とすることにより光利用効率は高くなる。ここで、カット角度αは、光源ランプ３２の有効光束Ｌ２が半角２６度、３０度の場合、１９度、１５度以下が好ましい。
In order to reduce the influence of light shielding of the light beam emitted from the light source lamp 32 with respect to the reflective element 60, the reflective element 60 may be cut while leaving a portion for holding the reflective film 60b of the transparent member 60a as shown in FIG. As an example, the light use efficiency is increased by setting the thickness T1 of the reflective element 60 to 1.1 mm, the thickness T2 to 0.3 mm, and the cut angle α to 15 degrees. Here, the cut angle alpha, the effective light beam L 2 is half angle 26 ° of the light source lamp 32, the case of 30 degrees, 19 degrees, preferably 15 degrees or less.
また、カット角度αを４５度より小さくすると、光強度均一化素子４１の光軸Ｃ３に対する透明部材６０ａの−Ｚ方向への突出量が減少するため、光源ランプ３２の光束Ｌ２の遮光量を減らすという効果が得られる。ここで、カット角度αが４５度の場合、カット面は光軸Ｃ３と平行かつ−Ｚ方向に位置している。
Further, when less than 45 degrees cut angle alpha, the projecting amount of the -Z direction of the transparent member 60a with respect to the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 41 is reduced, the light shielding amount of the light beam L 2 of the light source lamp 32 The effect of reducing is obtained. Here, if the cut angle α is 45 degrees, the cut surface is positioned parallel and -Z direction as the optical axis C 3.
図１８は、投写型表示装置の構成を示す構成図である。図１８では集光点Ｆ２を中心に光強度均一化素子４３の光軸Ｃ３より−Ｚ方向に光源ランプ３２の光軸Ｃ２を傾けている。図１８より、集光点Ｆ２を中心に光強度均一化素子４３の光軸Ｃ３より−Ｚ方向に光源ランプ３２の光軸Ｃ２を傾けることにより、スクリーンＳＣ上の均一性を高くすることが可能となる。
FIG. 18 is a configuration diagram showing the configuration of the projection display device. In FIG. 18, the optical axis C 2 of the light source lamp 32 is inclined in the −Z direction from the optical axis C 3 of the light intensity equalizing element 43 around the condensing point F 2 . From FIG. 18, the uniformity on the screen SC is increased by tilting the optical axis C 2 of the light source lamp 32 in the −Z direction from the optical axis C 3 of the light intensity uniformizing element 43 around the condensing point F 2 . It becomes possible.
図１８の構成とした場合、光源ランプ３１および３２を交互に点灯した場合でもスクリーンＳＣ上の均一性の変化が小さく、交互点灯を行うことが可能となる。明るさは４〜５割に減少するが光源ランプ３１、３２の使用頻度が低くなるため２倍以上寿命が長くなるという効果が得られる。
In the case of the configuration of FIG. 18, even when the light source lamps 31 and 32 are alternately lit, the change in uniformity on the screen SC is small, and it becomes possible to perform lit alternately. Although the brightness is reduced to 40 to 50%, since the frequency of use of the light source lamps 31 and 32 is reduced, an effect that the lifetime is increased by twice or more can be obtained.
