JP5797302B2 - Illumination optical system and image display apparatus using the same - Google Patents

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Description

本発明は、光源から射出された光束を用いて被照明面を照明する照明光学系、さらにはその照明光学系を用いて被照明面を照明し、その被照明面からの光をスクリーン等の被投影面に投影する画像表示装置に関するものである。   The present invention provides an illumination optical system that illuminates an illuminated surface using a light beam emitted from a light source, and further illuminates the illuminated surface using the illumination optical system, and transmits light from the illuminated surface to a screen or the like. The present invention relates to an image display device that projects onto a projection surface.

液晶ライトバルブなどを用いて画像情報に対応して変調された光束を投射レンズによってスクリーンなどに拡大投射する構成のプロジェクターが注目されている。このようなプロジェクターとしてはスクリーンに投射された画像が全体に渡って均一に近い明るさを有していることが重要である。   A projector having a configuration in which a light beam modulated according to image information using a liquid crystal light valve or the like is enlarged and projected onto a screen or the like by a projection lens has attracted attention. As such a projector, it is important that the image projected on the screen has nearly uniform brightness throughout.

このようなプロジェクターにおける公知の照明光学系は、例えば図8のようになっている。すなわち、光源101から射出した光束は放物面リフレクタ102によって略平行光となって射出される。この平行光束は、第1のフライアイレンズ(微小な球面レンズが2次元的に配列されたレンズアレイ)103によって分割及び集光される。各々の分割光束は第2のフライアイレンズ104近傍に集光され、光源の像(2次光源像)を作る。これらのフライアイレンズ103、104を構成する微小レンズは、被照明面である液晶パネルと相似の形状をした矩形レンズ形状をしている。第2のフライアイレンズ104を射出した分割光束はコンデンサーレンズ105によって集光され、不図示の色分解光学系106等を経て液晶パネル107を複数の分割光束により重畳的に照明する。なお、この図8では、説明を容易にするため、照明光学系の機能を説明するための主要な構成要素のみを示している。   A known illumination optical system in such a projector is, for example, as shown in FIG. That is, the light beam emitted from the light source 101 is emitted as substantially parallel light by the parabolic reflector 102. This parallel light beam is divided and condensed by a first fly-eye lens (lens array in which minute spherical lenses are two-dimensionally arranged) 103. Each split light beam is condensed in the vicinity of the second fly-eye lens 104 to form a light source image (secondary light source image). The microlenses constituting these fly-eye lenses 103 and 104 have a rectangular lens shape similar to the liquid crystal panel that is the illuminated surface. The split light beam emitted from the second fly-eye lens 104 is condensed by the condenser lens 105, and illuminates the liquid crystal panel 107 with a plurality of split light beams through a color separation optical system 106 (not shown). In FIG. 8, only the main components for explaining the function of the illumination optical system are shown for ease of explanation.

しかしながら、このような照明光学系では、光利用効率を高めようとすると一般に光束の角度分布が大きくなる傾向がある。したがって、照明光学系内に角度特性の敏感な光学素子を用いたとき、ムラ、コントラストの低下など画質の劣化が発生するという問題が生じていた。これは、特に色分解光学系等に照明光学系の光軸に対して傾いた色分離膜(ダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズム)や偏光分離膜(偏光ビームスプリッタ−等)を用いたときに生じる。   However, in such an illumination optical system, there is a general tendency that the angular distribution of the luminous flux tends to be large when trying to increase the light utilization efficiency. Therefore, when an optical element having a sensitive angular characteristic is used in the illumination optical system, there has been a problem that image quality deteriorates such as unevenness and a decrease in contrast. This occurs particularly when a color separation film (dichroic mirror, dichroic prism) or a polarization separation film (polarization beam splitter or the like) inclined with respect to the optical axis of the illumination optical system is used in a color separation optical system or the like.

この画質劣化を防ぐべく、光学素子の角度分布に敏感な方向においては角度分布を小さくし、角度分布に鈍感な方向においては角度分布を大きくした非対称な光学系を用いたものとして、特許文献1、2が挙げられる。   In order to prevent this image quality deterioration, it is assumed that an asymmetric optical system is used in which the angular distribution is reduced in a direction sensitive to the angular distribution of the optical element and the angular distribution is increased in a direction insensitive to the angular distribution. 2 is mentioned.

特許文献1(特開平6−75200号公報)では、上記の光学インテグレータとして1次元に配列されたシリンドリカルレンズアレイを用いている。ダイクロイックミラーなどの角度敏感度の高い素子の折り曲げ方向にケーラー照明を用いて、色むらを低減しようとしたものである。   In Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-75200), a cylindrical lens array arranged one-dimensionally is used as the optical integrator. It is intended to reduce color unevenness by using Koehler illumination in the bending direction of an element with high angle sensitivity such as a dichroic mirror.

また、特許文献2(特開2004−45907号公報)は薄膜部品の角度敏感度の高い方向において、瞳位置に絞りをいれることで、光線束の一断面方向の角度分布を押さえてコントラストの改善を図ろうとしたものである。   Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-45907) improves contrast by suppressing the angular distribution in one cross-sectional direction of the light bundle by placing a stop at the pupil position in a direction where the angle sensitivity of the thin film component is high. This is an attempt to achieve this.

特開平06−75200号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-75200 特開2004−45907号公報JP 2004-45907 A

しかしながら、特許文献1(特開平6−75200)においては、シリンドリカルレンズアレイが屈折力を持たない断面(ケーラー照明断面)において重畳的な照明をしていないため、ライトバルブ面での照度分布が均一にならない。したがって不均一な照明分布の中から比較的フラットな分布のところだけを使わなければならず、光利用効率は低い。また光源から集光レンズまでの光束は角度分布が小さいため、その間にあるダイクロイックミラーでの画質劣化効果は低減されている。しかし、液晶パネル直前で集光レンズによって光束を収束させるため、集光レンズの後ろにある液晶パネルやダイクロイックミラーなどの角度敏感度の高い素子による画質劣化は避けられない。さらに重畳的な照明を行っていない断面では、光源の変動(アークジャンプ、劣化等)により、光源が輝度ムラを持ったときに、ライトバルブ上の照度分布も変動し、投射画面上にもムラとなってしまう。   However, in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-75200), since the cylindrical lens array does not perform superimposing illumination in a section (Kohler illumination section) having no refractive power, the illuminance distribution on the light valve surface is uniform. do not become. Therefore, it is necessary to use only a relatively flat distribution among the non-uniform illumination distribution, and the light use efficiency is low. Further, since the light flux from the light source to the condenser lens has a small angular distribution, the image quality deterioration effect at the dichroic mirror between them is reduced. However, since the light flux is converged by the condensing lens immediately before the liquid crystal panel, image quality deterioration due to elements having high angle sensitivity such as a liquid crystal panel and a dichroic mirror behind the condensing lens is inevitable. Furthermore, in the cross section where no overlapping illumination is performed, when the light source has uneven brightness due to fluctuations in the light source (arc jump, deterioration, etc.), the illuminance distribution on the light valve also fluctuates, and the projection screen also has unevenness. End up.

また、特許文献2(特開2004−45907)は、両方向の断面を重畳的な照明しているため、光源の影響は受けにくいが、絞りによって光束を制限しているため、光利用効率の大幅な低下を避けることができない。また、絞りではなく、一部のレンズ(レンズアレイとパネルとの間の光学系)の主点位置を二つの断面で異ならせることにより、2断面における角度分布を互いに異ならせる旨の記載がある。しかし、実施例記載の方法(コリメータレンズの主点を変える)では液晶パネル面での照明領域境界が不鮮明になって明るさの低下や照度ムラを生じる。あるいは、照明光学系のパネル側におけるテレセントリック(射出瞳がパネル面に対して十分遠方)の条件が崩れてしまうため、コントラストムラ、色むらなどを生じてしまうという問題が発生する。   Further, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-45907) irradiates the cross sections in both directions in a superimposed manner, and thus is not easily affected by the light source. Cannot be avoided. Further, there is a description that the angular distributions in the two cross sections are made different from each other by making the principal point positions of some lenses (the optical system between the lens array and the panel) different from the two cross sections instead of the diaphragm. . However, in the method described in the embodiment (changing the principal point of the collimator lens), the boundary of the illumination area on the liquid crystal panel surface becomes unclear, resulting in a decrease in brightness and uneven illumination. Alternatively, the telecentric condition (exit pupil is sufficiently far away from the panel surface) on the panel side of the illumination optical system is broken, which causes problems such as uneven contrast and uneven color.

本発明は、上記のような問題に対し、照明ムラが抑えられ、コントラストが高い画像を表示可能な照明光学系を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an illumination optical system that can display an image with high contrast while suppressing uneven illumination with respect to the above-described problems.

上記課題を解決するために、本発明の照明光学系は、光源からの光束を用いて、偏光分離面を介して反射型の光変調素子を照明する照明光学系であって、前記光源からの光束を圧縮する圧縮手段と、前記圧縮手段と前記反射型の光変調素子との間に設けられた偏光分離面と、を備え、前記偏光分離面の法線と前記照明光学系の光軸に平行な断面を第2断面、前記照明光学系の光軸を含み、前記第2断面に垂直な断面を第1断面とするとき、前記圧縮手段は、前記第2断面内で前記光源と共役な位置における、光源像が形成される領域の前記第2断面内での幅が、前記第1断面内で前記光源と共役な位置における、光源像が形成される領域の前記第1断面内での幅よりも狭くなるように、前記光源からの光束の前記第2断面における幅を圧縮することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an illumination optical system of the present invention is an illumination optical system that illuminates a reflective light modulation element through a polarization separation surface using a light beam from a light source. A compression means for compressing the light beam; and a polarization separation surface provided between the compression means and the reflection type light modulation element, the normal line of the polarization separation surface and the optical axis of the illumination optical system. When the parallel cross section is the second cross section and includes the optical axis of the illumination optical system, and the cross section perpendicular to the second cross section is the first cross section, the compression means is conjugated with the light source in the second cross section. The width in the second cross section of the region where the light source image is formed at the position is within the first cross section of the region where the light source image is formed at a position conjugate with the light source in the first cross section. as becomes narrower than the width, it compress the width of the second section of the light beam from the light source It is characterized in.

上記課題を解決するための他の手段は、上記特徴を有する画像表示装置である。   Another means for solving the above problem is an image display device having the above characteristics.

本発明によれば、コントラストの高い画像を表示することができる照明光学系、またその照明光学系を用いた画像表示装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illumination optical system which can display an image with high contrast, and the image display apparatus using the illumination optical system can be provided.

本発明の第1の実施例に係る照明光学系を示す図である。It is a figure which shows the illumination optical system which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係るシリンドリカルレンズアレイを示す図である。It is a figure which shows the cylindrical lens array which concerns on the 1st Example of this invention. 本発明の第1の実施例に係る光源像形成領域を示す図である。It is a figure which shows the light source image formation area which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る照明光学系を示す図である。It is a figure which shows the illumination optical system which concerns on the 2nd Example of this invention. 本発明の第3の実施例に係る画像表示装置(プロジェクタ)を示す図である。It is a figure which shows the image display apparatus (projector) which concerns on 3rd Example of this invention. 本発明の第2の実施例の変形例の照明光学系を示す図である。It is a figure which shows the illumination optical system of the modification of the 2nd Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る光源像のイメージ図である。It is an image figure of the light source image which concerns on the 2nd Example of this invention. 従来のプロジェクタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional projector.

本発明の実施形態について、以下に図面を用いて具体的に述べる。   Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.

(実施例1)
図1に、第1実施例の照明光学系の構成を図示している。ここでは、画像表示素子として反射型液晶パネル(反射型の光変調素子)を用いたプロジェクターの照明光学系(透過型液晶パネルを用いても構わない)に、本実施例の照明光学系を適用した場合について記載している。
Example 1
FIG. 1 shows the configuration of the illumination optical system of the first embodiment. Here, the illumination optical system of the present embodiment is applied to an illumination optical system of a projector using a reflection type liquid crystal panel (reflection type light modulation element) as an image display element (a transmission type liquid crystal panel may be used). The case is described.

ここで、照明光学系の光軸方向をZ軸とし、図1(A)はパネル面入射光束の角度分布が広い断面(第1断面、YZ平面)を、図1(B)には角度分布の狭い断面(第2断面、XZ断面)を示している。これらの図には、説明を容易にするためプロジェクター光学系の基本的な構成部品のみしか描いていない。しかし、勿論他に、無偏光光を直線偏光光に変換する偏光変換素子がアレイ状に配置された偏光変換素子アレイや、光路折り曲げミラーや、熱線カットフィルタや、偏光板等を有する構成としても構わない。   Here, the optical axis direction of the illumination optical system is the Z-axis, FIG. 1A shows a cross section (first cross section, YZ plane) with a wide angular distribution of the incident light on the panel surface, and FIG. 1B shows the angular distribution. This shows a narrow cross section (second cross section, XZ cross section). In these drawings, only basic components of the projector optical system are drawn for easy explanation. However, of course, in addition to this, a configuration having a polarization conversion element array in which polarization conversion elements that convert non-polarized light into linearly polarized light are arranged in an array, an optical path bending mirror, a heat ray cut filter, a polarizing plate, etc. I do not care.

光源(ランプの発光部)1から全方向に射出した光束は放物面リフレクタ2によって略平行光となって射出される。この平行光束は、第1のシリンドリカルレンズアレイ(光学素子アレイ、このシリンドリカルレンズアレイの斜視図を図2に示す。)3によって複数の部分光束に分割され、その各々の部分光束が集光される。各々の分割光束は第2のシリンドリカルレンズアレイ4近傍に集光され、各々の部分光束が各々光源像(2次光源像)を形成する。本実施例において、前述の第1のシリンドリカルレンズアレイの作用による光源像を図3(A)に示す。この図3(A)は光軸に垂直な面における光源像の様子を示しており、この図3(A)において第1断面は図中に示したように直線状に記載することができる。このとき、第1断面(内方向)における、光源像が形成される領域の幅をW1とする。この光源像形成位置における光源像形成領域の幅W1は、第1断面と平行な様々な断面で光源像形成領域を切ったときに得られる光源像形成領域の幅のうち、最大の幅を示すものとする。換言すれば、光源像形成位置は、本実施例においては、第1断面に屈折力を有する第2のシリンドリカルレンズの位置、好ましくは入射位置である。また、幅W1は、光軸を含む第1断面で切ったときに得られる幅であるとも言える。   A light beam emitted in all directions from the light source (light emitting portion of the lamp) 1 is emitted as substantially parallel light by the parabolic reflector 2. This parallel light beam is divided into a plurality of partial light beams by a first cylindrical lens array (an optical element array, a perspective view of this cylindrical lens array is shown in FIG. 2), and each partial light beam is condensed. . Each divided light beam is condensed near the second cylindrical lens array 4, and each partial light beam forms a light source image (secondary light source image). In this embodiment, a light source image obtained by the action of the first cylindrical lens array is shown in FIG. FIG. 3A shows a state of a light source image on a plane perpendicular to the optical axis. In FIG. 3A, the first cross section can be described linearly as shown in the figure. At this time, the width of the region where the light source image is formed in the first cross section (inward direction) is defined as W1. The width W1 of the light source image forming region at the light source image forming position indicates the maximum width among the widths of the light source image forming regions obtained when the light source image forming region is cut along various cross sections parallel to the first cross section. Shall. In other words, in the present embodiment, the light source image forming position is the position of the second cylindrical lens having refractive power in the first cross section, preferably the incident position. It can also be said that the width W1 is a width obtained when the first cross section including the optical axis is cut.

ここで、W1の境界に関しては、光源像形成領域内の最大の輝度を持つ点の輝度に対して1/2(1/10としても構わない)の輝度を持つ位置のうち最も端部に位置する2つの位置を結ぶ距離とすることが望ましい。勿論光源像が形成される領域の最も端部に位置する2つの位置を結ぶ距離としても構わないし、また、最も一端側に位置する帯状の光源像の輝度中心と最も他端側に位置する帯状の光源像の輝度中心とを結ぶ距離であっても良い。これは後述するW2に関しても同様とする。   Here, the boundary of W1 is located at the end of the position having a luminance of 1/2 (or 1/10) with respect to the luminance of the point having the maximum luminance in the light source image formation region. It is desirable to set the distance connecting the two positions. Of course, it may be a distance connecting two positions located at the extreme end of the region where the light source image is formed, and the luminance center of the belt-like light source image located at the most end side and the belt shape located at the other end side. It may be a distance connecting the luminance center of the light source image. The same applies to W2, which will be described later.

これらのシリンドリカルレンズアレイ3、4は、第1断面においてのみ屈折力を有しているため、第1断面と垂直な第2断面においては、光束に実質的に影響を与えることはない。一方、アフォーカル光学系5(アフォーカル系)、第3のシリンドリカルレンズアレイ6、第4のシリンドリカルレンズアレイ7、およびシリンドリカルレンズ9は第1断面において屈折力を有していない。アフォーカル光学系5は光束圧縮手段であり、ここでは入射する平行光の光束径を狭めつつ、平行光として出射させる光学系であることが望ましい。圧縮手段は、第1断面における屈折力配置と、第2断面における屈折力配置とが互いに異なっており、光源からの光束の第2断面における幅を圧縮する。   Since these cylindrical lens arrays 3 and 4 have refractive power only in the first cross section, the light beam is not substantially affected in the second cross section perpendicular to the first cross section. On the other hand, the afocal optical system 5 (afocal system), the third cylindrical lens array 6, the fourth cylindrical lens array 7, and the cylindrical lens 9 do not have refractive power in the first cross section. The afocal optical system 5 is a light beam compressing unit, and is preferably an optical system that emits parallel light while narrowing the light beam diameter of incident parallel light. The compression means has a refractive power arrangement in the first cross section different from a refractive power arrangement in the second cross section, and compresses the width of the light beam from the light source in the second cross section.

したがって、第2のシリンドリカルレンズアレイ4を射出した分割光束は、第1断面においては、第2断面にしか屈折力(光学的パワー)を持たない上述の光学素子の影響をうけない。そして、コンデンサーレンズ8によって集光され、色分解光学系10を経て、反射型液晶パネル11を重畳的に照明する。ここで、色分解光学系10は、照明光学系の光軸に対して傾けて(照明光学系の光軸と偏光ビームスプリッターの光軸とが45度、42〜48度の範囲内をなすように傾けて)配置された偏光ビームスプリッターを有するように構成されている。勿論、その他にダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを有する構成としても構わない。尚、ここで言う偏光ビームスプリッターとは、可視光領域内の少なくとも1部の波長領域内(好ましくは少なくとも10nm以上の波長領域内)の光に対して、偏光分離特性(所定の角度で入射する光に対して、一方の偏光方向の光を80%以上反射する。そして、それと垂直な他方の偏光方向の光を80%以上透過するような特性)を有する光学素子のことであり、必ずしも可視光領域全域の光に対して偏光分離特性を有する光学素子である必要は無い。   Therefore, the divided light beam emitted from the second cylindrical lens array 4 is not affected by the above-described optical element having a refractive power (optical power) only in the second section in the first section. Then, the light is condensed by the condenser lens 8, passes through the color separation optical system 10, and illuminates the reflective liquid crystal panel 11 in a superimposed manner. Here, the color separation optical system 10 is tilted with respect to the optical axis of the illumination optical system (the optical axis of the illumination optical system and the optical axis of the polarization beam splitter are within a range of 45 degrees and 42 to 48 degrees. And a polarizing beam splitter arranged at a tilt. Of course, a configuration having a dichroic mirror or a dichroic prism may also be used. The polarization beam splitter here refers to a polarization separation characteristic (incident at a predetermined angle) with respect to light in at least a part of the wavelength region in the visible light region (preferably in a wavelength region of at least 10 nm or more). It is an optical element that reflects 80% or more of light in one polarization direction with respect to light, and transmits 80% or more of light in the other polarization direction perpendicular to it. The optical element does not have to have polarization separation characteristics with respect to light in the entire optical region.

一方、第2断面における光束の挙動(変化)について説明する。第2断面においては、リフレクタ2から略平行光として射出された光束は、第1、2シリンドリカルレンズアレイ3、4の影響を受けずアフォーカル光学系5に到達する。アフォーカル光学系5は、入射した平行光束を圧縮し、第2断面における光束径を縮小した状態で再び平行光束として射出する。換言すれば、アフォーカル系を構成する光学素子のうち、最も光変調素子側の光学素子から射出する光束の第2断面における光束径は、第1断面における光束径よりも小さいとも言える。図1(B)にはアフォーカル光学系5を凸レンズと凹レンズの組み合わせとして描いているが、アフォーカル系を構成してさえいれば、凸レンズと凸レンズの組み合わせでもよいし、勿論2枚構成に限られるものでもない。また、アフォーカル系はレンズによる組み合わせでなくとも実現可能なのは容易に想起できる。   On the other hand, the behavior (change) of the light flux in the second cross section will be described. In the second cross section, the light beam emitted as substantially parallel light from the reflector 2 reaches the afocal optical system 5 without being affected by the first and second cylindrical lens arrays 3 and 4. The afocal optical system 5 compresses the incident parallel light beam and emits it again as a parallel light beam with the light beam diameter in the second section reduced. In other words, it can be said that the light beam diameter in the second section of the light beam emitted from the optical element closest to the light modulation element among the optical elements constituting the afocal system is smaller than the light beam diameter in the first cross section. In FIG. 1B, the afocal optical system 5 is depicted as a combination of a convex lens and a concave lens. However, as long as the afocal system is configured, a combination of a convex lens and a convex lens may be used. It is not something that can be done. It can be easily recalled that an afocal system can be realized without using a combination of lenses.

例えば、リフレクタ2が第一断面では放物面リフレクタ(光源からの光束を略平行光として出射する)、第二断面では楕円リフレクタ(光源からの光束を収斂光束として出射する)の形状を有する所謂自由曲面リフレクタの場合について説明する。楕円リフレクタと凹レンズ(凸レンズ)の組み合わせによってもアフォーカル系を構成することは可能である。また、リフレクタ2が通常の楕円リフレクタの形状であっても、そこから出射する収斂光を平行光に変換する位置を、第1断面と第2断面とで互いに異なる位置にすることにより、第1断面における光束径と第2断面における光束径とを互いに異ならせることができる。   For example, the reflector 2 has a so-called parabolic reflector (emits a light beam from a light source as a substantially parallel light) in the first section and an elliptical reflector (emits a light beam from the light source as a convergent light beam) in a second section. A case of a free-form curved reflector will be described. An afocal system can also be configured by a combination of an elliptical reflector and a concave lens (convex lens). Further, even if the reflector 2 has the shape of a normal elliptical reflector, the first cross section and the second cross section are set to be different from each other in the position where the convergent light emitted from the reflector 2 is converted into parallel light. The light beam diameter in the cross section and the light beam diameter in the second cross section can be made different from each other.

アフォーカル光学系5を出射して圧縮された平行光束は、第3のシリンドリカルレンズアレイ6によって分割され、第4のシリンドリカルレンズアレイ7の近傍に各分割光束が集光され、光源像が形成される。本実施例における、第2断面方向に屈折力を有する第3シリンドリカルレンズにより形成される光源像を図3(B)に示す。この図3(B)は照明光学系の光軸に対して垂直な面における光源像について図示しており、この図3(B)内での第2断面の一例は図3(B)内に示した第2断面(一例)のように直線で表すことができる。このとき、この断面内方向での幅をW2とする。   The collimated light beam emitted from the afocal optical system 5 and compressed is divided by the third cylindrical lens array 6, and each divided light beam is condensed near the fourth cylindrical lens array 7 to form a light source image. The FIG. 3B shows a light source image formed by the third cylindrical lens having refractive power in the second cross-sectional direction in the present embodiment. FIG. 3B shows a light source image in a plane perpendicular to the optical axis of the illumination optical system. An example of the second cross section in FIG. 3B is shown in FIG. It can be represented by a straight line as shown in the second cross section (one example) shown. At this time, the width in the direction in the cross section is W2.

この図3(B)と図3(A)とを比較すれば分かるように、第1断面での光源像幅W1にくらべ第2断面の光源像幅W2は狭いことが分かる。このW1とW2の大小関係(比)がそのまま偏光ビームスプリッターでの角度分布の大小関係(比)となる。よって、W1>W2と言う関係、好ましくはW2/W1が0.8より小さく0.1より大きい、より好ましくは0.6より小さい、さらには0.3より大きいような構成とすることが望ましい。ここで、この条件式において、上限値を上回ると、コントラストを高めるなどの効果が十分に得られず、光源の輝度ムラがあまり改善されないまま液晶パネル等の被照明面上にも現れてしまう。また逆に下限値を下回ると、第3シリンドリカルレンズ6の任意のレンズセルで分割集光される光束が第4シリンドリカルレンズアレイ7において、対応するレンズセルに入射せず異なるレンズセルに入射する割合が増えてしまう。対応セルに入射しなかった一部の光束は被照明面で有効な領域から外れた位置に到達するため有効光束とならない。つまり、光の利用効率が低下してしまう。前述の下限値を下回ってしまった場合、被照明面に到達しない光の割合が急激に増えてしまい、プロジェクターとしての明るさが大幅に減少してしまうため好ましくない。ここで、W1とW2は、それぞれ第2シリンドリカルレンズに入射する入射光束の第1断面における光束径、第4シリンドリカルレンズに入射する入射光束の第2断面における光束径としても構わない。   As can be seen by comparing FIG. 3B and FIG. 3A, the light source image width W2 of the second cross section is narrower than the light source image width W1 of the first cross section. The magnitude relationship (ratio) between W1 and W2 is directly the magnitude relationship (ratio) of the angular distribution in the polarization beam splitter. Therefore, it is desirable to have a configuration in which W1> W2, preferably W2 / W1 is smaller than 0.8 and larger than 0.1, more preferably smaller than 0.6, and even larger than 0.3. . Here, in this conditional expression, if the value exceeds the upper limit value, an effect such as increasing the contrast cannot be obtained sufficiently, and the luminance unevenness of the light source appears on the illuminated surface such as a liquid crystal panel without being improved so much. On the other hand, when the value falls below the lower limit value, the ratio of the light beams divided and condensed by an arbitrary lens cell of the third cylindrical lens 6 to the different lens cells without entering the corresponding lens cells in the fourth cylindrical lens array 7. Will increase. A part of the light flux that has not entered the corresponding cell does not become an effective light flux because it reaches a position outside the effective area on the illuminated surface. That is, the light utilization efficiency is lowered. If the value falls below the lower limit, the proportion of light that does not reach the surface to be illuminated increases rapidly, and the brightness as a projector is greatly reduced. Here, W1 and W2 may be the light beam diameter in the first cross section of the incident light beam incident on the second cylindrical lens and the light beam diameter in the second cross section of the incident light beam incident on the fourth cylindrical lens, respectively.

第4のシリンドリカルレンズアレイ7から射出した分割光束はコンデンサーレンズ8、シリンドリカルレンズ9によって集光され、偏光ビームスプリッター等を有する色分解光学系10を経て、重畳的に反射型液晶パネル11を照明する。コンデンサーレンズ8は球面レンズであり、第1断面と第2断面の両方に同じ屈折力を有する(勿論、このコンデンサーレンズ8は、第1断面にのみ屈折力を有するレンズと、第2断面にのみ屈折力を有するレンズと言う2つのレンズと置き換えても構わない)。   The split light beam emitted from the fourth cylindrical lens array 7 is condensed by the condenser lens 8 and the cylindrical lens 9 and illuminates the reflective liquid crystal panel 11 in a superimposed manner through a color separation optical system 10 having a polarization beam splitter and the like. . The condenser lens 8 is a spherical lens, and has the same refractive power in both the first cross section and the second cross section (of course, the condenser lens 8 is a lens having a refractive power only in the first cross section and only in the second cross section. It may be replaced with two lenses called lenses having refractive power).

図1では第1断面に比べ、シリンドリカルレンズアレイの位置がパネル側に近い第2断面の方が、分割光束を集光する屈折力が強い必要があり、したがってシリンドリカルレンズ10によって第2断面の集光レンズとしての屈折力を追加している。もちろん実際にはそれぞれの断面に個々のシリンドリカルレンズを用いても良いし、第1断面と第2断面で異なる屈折力を有するトロイダルレンズを用いても同等の効果がある。   In FIG. 1, the second cross section where the position of the cylindrical lens array is closer to the panel side needs to have a stronger refractive power for condensing the divided light beam than the first cross section. Therefore, the cylindrical lens 10 collects the second cross section. Adds refracting power as an optical lens. Of course, in practice, each cylindrical lens may be used for each cross section, and the same effect can be obtained by using a toroidal lens having different refractive powers in the first cross section and the second cross section.

また、第4のシリンドリカルレンズアレイ8の裏面には負の屈折力が与えられているが、これは第3、4シリンドリカルレンズアレイ7、8が同じピッチのレンズアレイである場合に必要なものである。同様の機能はシリンドリカルレンズアレイの各シリンドリカルレンズに偏心を与えることでも実現できる。またシリンドリカルレンズアレイのピッチを第3シリンドリカルレンズアレイ7と第4シリンドリカルレンズアレイ8とで互いに異ならせることによっても可能である。   Further, negative refractive power is given to the back surface of the fourth cylindrical lens array 8, which is necessary when the third and fourth cylindrical lens arrays 7 and 8 are lens arrays having the same pitch. is there. A similar function can be realized by giving an eccentricity to each cylindrical lens of the cylindrical lens array. It is also possible to make the pitch of the cylindrical lens array different between the third cylindrical lens array 7 and the fourth cylindrical lens array 8.

この実施例においては、第1断面においてはリフレクタから出射した光束の光束径は圧縮せず、第2断面においてはリフレクタから出射した光束の光束径を圧縮している。これにより、第1断面における光源像形成領域の幅と第2断面における光源像形成領域の幅とを異ならせていたが、これはこの限りではない。   In this embodiment, the diameter of the light beam emitted from the reflector is not compressed in the first section, and the diameter of the light beam emitted from the reflector is compressed in the second section. As a result, the width of the light source image forming region in the first cross section is different from the width of the light source image forming region in the second cross section, but this is not limited thereto.

例えば、第1断面においても第2断面においても光束径を圧縮しても構わないし、一方において光束径を圧縮し他方において光束径を拡大しても構わない。勿論両者における光束径を共に拡大しても構わない。またリフレクタの形状(リフレクタから出射する光束の第1断面での光束径と第2断面での光束径とが互いに異なるような形状)次第では、第1、2断面両者において光束の圧縮、拡大作用を持つ光学系を用いなくても構わない。   For example, the beam diameter may be compressed in both the first and second sections, or the beam diameter may be compressed on one side and the beam diameter may be increased on the other side. Of course, both of the beam diameters may be enlarged. Further, depending on the shape of the reflector (the shape in which the light beam diameter in the first cross section of the light beam emitted from the reflector is different from the light beam diameter in the second cross section), the effect of compressing and expanding the light beam in both the first and second cross sections. It is not necessary to use an optical system having

光源像形成領域の幅が第1断面と第2断面とで互いに異なっていればよい。尚且つ角度分布に敏感な断面における光源像形成領域の幅W2が、その断面と垂直で角度分布に鈍感な断面における光源像形成領域の幅W1とが、前述のような条件を満たすような構成であれば、他のどのような構成を用いても構わない。本実施例において、敏感な断面とは、照明光学系中に配置された偏光ビームスプリッターの偏光分離面の法線と照明光学系の光軸の両者に対して平行な断面、ここでは第2断面である。   It is only necessary that the width of the light source image forming region is different between the first cross section and the second cross section. A configuration in which the width W2 of the light source image forming region in the cross section sensitive to the angular distribution satisfies the conditions as described above with the width W1 of the light source image forming region in the cross section perpendicular to the cross section and insensitive to the angular distribution. Any other configuration may be used as long as it is. In this embodiment, the sensitive cross section is a cross section parallel to both the normal of the polarization separation surface of the polarization beam splitter disposed in the illumination optical system and the optical axis of the illumination optical system, here the second cross section. It is.

以上の構成により、図1に示すごとく、第1断面に対して第2断面の反射型液晶パネル(被照明面)11に入射する(照明光学系のうちパワーを有する最後の光学素子を通過した後の)照明光束の角度分布を狭めている。反射型液晶パネル11の前に置かれている色分解光学系10内に配置された偏光ビームスプリッターは、第2断面内において、一部の光束の光路を折り曲げている。一般的な誘電体多層膜の偏光ビームスプリッターは、ブリュースター角におけるp偏光とs偏光の反射率の違いを利用して偏光分離を行うため、ブリュースター角から外れた光線ほど偏光分離が不十分になる。   With the above configuration, as shown in FIG. 1, the light enters the reflective liquid crystal panel (illuminated surface) 11 having the second cross section relative to the first cross section (passes through the last optical element having power in the illumination optical system). The angle distribution of the illumination light beam (after) is narrowed. The polarizing beam splitter disposed in the color separation optical system 10 placed in front of the reflective liquid crystal panel 11 bends the optical path of a part of the light beam in the second cross section. A polarization beam splitter of a general dielectric multilayer film performs polarization separation using the difference in reflectance between p-polarized light and s-polarized light at the Brewster angle, so that the light beam deviating from the Brewster angle has insufficient polarization separation. become.

そのため広い角度分布を持った照明光学系を用いた場合には、透過すべき偏光光を反射したり、反射すべき偏光光を透過したりしてしまう。これにより、所望の偏光光とは異なる偏光状態の光(漏れ光)が液晶パネル等に入射してしまい、画像のコントラストを落とすこととなる。   For this reason, when an illumination optical system having a wide angular distribution is used, the polarized light to be transmitted is reflected or the polarized light to be reflected is transmitted. As a result, light in a polarization state (leakage light) different from the desired polarized light is incident on the liquid crystal panel or the like, and the contrast of the image is lowered.

しかしながら、本実施例による照明光学系では、角度分布に対して敏感な断面における角度分布を、角度分布に対して鈍感な断面における角度分布よりも小さくする構成とした。よって、角度分布に敏感な断面における漏れ光の発生量を抑えることができ、高いコントラストの画像を得ることができる。   However, the illumination optical system according to the present embodiment is configured such that the angular distribution in the cross section sensitive to the angular distribution is smaller than the angular distribution in the cross section insensitive to the angular distribution. Therefore, it is possible to suppress the amount of leakage light generated in the cross section sensitive to the angular distribution, and an image with high contrast can be obtained.

また、前述のW1、W2に関しては以下のように置き換えて上述の条件式を満たすように構成しても構わない。   Further, the above W1 and W2 may be replaced as follows so as to satisfy the above conditional expression.

第1断面内において、光源からの光束を複数の部分光束に分割し、それぞれの部分光束を集光する第1シリンドリカルレンズアレイ(第1前側光学素子アレイ)3を有する。さらに、前述の複数の部分光束の集光位置近傍に配置され、複数の部分光束各々に対応する複数の光学素子を被照明面に導く第2シリンドリカルレンズアレイ4(第1後側光学素子アレイ)を有する。さらに、第2断面内において、光源からの光束を複数の部分光束に分割し、それぞれの部分光束を集光する第3シリンドリカルレンズアレイ(第2前側光学素子アレイ)6を有する。さらに、前述の複数の部分光束の集光位置近傍に配置され、複数の部分光束各々に対応する複数の光学素子を反射型液晶パネル等の被照明面に導く第4シリンドリカルレンズアレイ7(第1後側光学素子アレイ)を有する照明光学系である。   In the first cross section, a first cylindrical lens array (first front optical element array) 3 for dividing the light beam from the light source into a plurality of partial light beams and condensing each partial light beam is provided. Further, a second cylindrical lens array 4 (first rear optical element array) that is disposed in the vicinity of the condensing position of the plurality of partial light beams and guides a plurality of optical elements corresponding to the plurality of partial light beams to the surface to be illuminated. Have Further, the second cross section includes a third cylindrical lens array (second front optical element array) 6 that divides the light beam from the light source into a plurality of partial light beams and collects the partial light beams. Further, a fourth cylindrical lens array 7 (first array) is arranged near the condensing position of the plurality of partial light beams, and guides a plurality of optical elements corresponding to each of the plurality of partial light beams to an illuminated surface such as a reflective liquid crystal panel. This is an illumination optical system having a rear optical element array.

このような照明光学系において、第2シリンドリカルレンズアレイ(第1後側光学素子アレイ)4の第1断面内の幅をW1とする。第1断面内の幅とは、第2シリンドリカルレンズが有する複数のシリンドリカルレンズの一端から他端までの距離である。もしくはその複数のシリンドリカルレンズのうち最も一端側に配置されたシリンドリカルレンズの頂点位置、頂点面から、最も他端側に配置されたシリンドリカルレンズの頂点位置、頂点面までの距離である。   In such an illumination optical system, the width in the first cross section of the second cylindrical lens array (first rear optical element array) 4 is W1. The width in the first cross section is a distance from one end to the other end of the plurality of cylindrical lenses included in the second cylindrical lens. Alternatively, it is the distance from the apex position and apex surface of the cylindrical lens arranged on the most end side among the plurality of cylindrical lenses to the apex position and apex surface of the cylindrical lens arranged on the other end side.

そして、第4シリンドリカルレンズアレイ(第2後側光学素子アレイ)7の第2断面内の幅をW2とする。第2断面内の幅とは、第4シリンドリカルレンズが有する複数のシリンドリカルレンズの一端から他端までの距離である。もしくはその複数のシリンドリカルレンズのうち最も一端側に配置されたシリンドリカルレンズの頂点位置、頂点面から、最も他端側に配置されたシリンドリカルレンズの頂点位置、頂点面までの距離である。このときに、前述のような条件式を設定しても構わない。   The width in the second cross section of the fourth cylindrical lens array (second rear optical element array) 7 is W2. The width in the second cross section is a distance from one end to the other end of the plurality of cylindrical lenses included in the fourth cylindrical lens. Alternatively, it is the distance from the apex position and apex surface of the cylindrical lens arranged on the most end side among the plurality of cylindrical lenses to the apex position and apex surface of the cylindrical lens arranged on the other end side. At this time, the conditional expression as described above may be set.

また、第1、2シリンドリカルレンズアレイの第1断面内において配列されたシリンドリカルレンズの数は、第3、4シリンドリカルレンズアレイの第2断面内において配列されたシリンドリカルレンズの数の1.3倍以上、3倍以下であることが望ましい。より好ましくは、下限は1.6倍以上であることが好ましい。また、上限は2.5倍以下であることが好ましい。   The number of cylindrical lenses arranged in the first cross section of the first and second cylindrical lens arrays is 1.3 times or more the number of cylindrical lenses arranged in the second cross section of the third and fourth cylindrical lens arrays. It is desirable that it is 3 times or less. More preferably, the lower limit is preferably 1.6 times or more. Moreover, it is preferable that an upper limit is 2.5 times or less.

また第2断面においては、パネル入射前の光束径が細い構成となっているため(角度分布が小さい、各光束の拡がり角が小さい)、偏光ビームスプリッター自体を小さくすることができ、照明光学系全体の小型化に寄与している。   In the second cross section, since the light beam diameter before entering the panel is narrow (small angle distribution, small divergence angle of each light beam), the polarization beam splitter itself can be made small, and the illumination optical system This contributes to the overall miniaturization.

本実施例においては第2断面において屈折力を有するアフォーカル光学系5、第3、4シリンドリカルレンズアレイ6、7、コンデンサーレンズ8、シリンドリカルレンズ9を第2シリンドリカルレンズアレイ4の後ろ側(液晶パネル側)に配置している。しかし、この限りではない。つまり、第2シリンドリカルレンズアレイ4(第1シリンドリカルレンズアレイ3)より前側(光源側)に、アフォーカル光学系5や、第3、4シリンドリカルレンズアレイ6、7やシリンドリカルレンズ9等を配置しても構わない(一部でも全部でも可)。つまり、第1断面と第2断面が屈折力として独立していれば、物理的に干渉するなどの問題がなければどのように配置してもよい。   In this embodiment, the afocal optical system 5 having the refractive power in the second section, the third and fourth cylindrical lens arrays 6 and 7, the condenser lens 8 and the cylindrical lens 9 are arranged behind the second cylindrical lens array 4 (liquid crystal panel). Side). However, this is not the case. That is, the afocal optical system 5, the third and fourth cylindrical lens arrays 6 and 7, the cylindrical lens 9 and the like are arranged on the front side (light source side) of the second cylindrical lens array 4 (first cylindrical lens array 3). It doesn't matter (some or all). That is, as long as the first cross section and the second cross section are independent as refractive powers, they may be arranged in any way as long as there is no problem of physical interference.

また、プロジェクターでは、光の利用効率を上げるために偏光変換素子(偏光ビームスプリッターアレイ)をレンズアレイの近傍に配置する場合がある。本実施例には、図示されていないが、第2シリンドリカルレンズアレイ4の後ろ側、または第4シリンドリカルレンズアレイ7の後ろ側に置くことが望ましい。特に7の後に置いた場合は、従来に比べ素子を小型化することができ、装置の小型化や簡略化、さらに装置全体のコストを抑えることができるというメリットがある。   In some projectors, a polarization conversion element (polarization beam splitter array) may be disposed in the vicinity of the lens array in order to increase the light utilization efficiency. Although not shown in the present embodiment, it is desirable to place it behind the second cylindrical lens array 4 or behind the fourth cylindrical lens array 7. In particular, when placed after 7, there is an advantage that the element can be reduced in size compared to the conventional case, the device can be reduced in size and simplified, and the cost of the entire device can be reduced.

このような本願実施例によれば、角度分布の異なる二つの断面を有した照明光学系を実現することができ、角度特性が敏感な光学素子を用いた光学系においても、性能の劣化を抑えることができる。特にプロジェクターにおいては高いコントラストの映像を実現することができる。   According to such an embodiment of the present application, an illumination optical system having two cross sections with different angular distributions can be realized, and even in an optical system using an optical element with sensitive angular characteristics, performance degradation is suppressed. be able to. In particular, high contrast images can be realized in projectors.

(実施例2)
本発明の第二の実施例として図4に示す。この例は第一断面と第二断面においてレンズアレイを共通化した例である。本例のレンズアレイ13、14は球面レンズの2次元配列となっており所謂フライアイレンズとなっている。
(Example 2)
A second embodiment of the present invention is shown in FIG. In this example, the lens array is shared in the first cross section and the second cross section. The lens arrays 13 and 14 of this example are two-dimensional arrays of spherical lenses and are so-called fly eye lenses.

第2断面において、レンズアレイ13、14の光源側には凸凹シリンドリカルレンズの組み合わせによるアフォーカル系で光束圧縮が行われている。これに伴い本例のレンズアレイ13、14は第一断面と第二断面で辺の長さ(入射する光束の第1断面方向の幅と第2断面方向の幅)が異なっており、第1断面内の幅(第1断面方向の辺の長さ)が第2断面内の幅(第2断面方向の辺の長さ)よりも大きくなっている。レンズアレイ13によって分割集光された光束は、レンズアレイ14近傍に光源像群を形成する。その光源像群のイメージ(光軸と垂直な平面におけるイメージ)を図7に示す。勿論光源像の数はこの図7の記載に限定されるものではなく、2次元的に複数の光源像が形成されていれば足りる。ここで、この複数の光源像が形成される光源像形成領域に関しても、実施例1において記載したW1とW2との関係が成り立つ。   In the second cross section, light flux compression is performed by an afocal system using a combination of concave and convex cylindrical lenses on the light source side of the lens arrays 13 and 14. Accordingly, in the lens arrays 13 and 14 of this example, the lengths of the sides (the width of the incident light beam in the first cross-sectional direction and the width in the second cross-sectional direction) are different between the first cross section and the second cross section. The width in the cross section (the length of the side in the first cross section direction) is larger than the width in the second cross section (the length of the side in the second cross section direction). The luminous flux divided and condensed by the lens array 13 forms a light source image group in the vicinity of the lens array 14. FIG. 7 shows an image of the light source image group (image in a plane perpendicular to the optical axis). Of course, the number of light source images is not limited to that shown in FIG. 7, and it is sufficient if a plurality of light source images are formed two-dimensionally. Here, the relationship between W1 and W2 described in the first embodiment also holds for the light source image forming region where the plurality of light source images are formed.

ここで、光源像形成領域の第1断面内における幅W1とは、複数の光源像が形成されている光源像形成領域を第1断面に平行な複数の断面で切った時の光源像形成領域の幅のうち、最大のものを意味する。第2断面内における幅W2も同様の距離を意味するものとする。第1断面に平行な複数の断面で切ったときの光源像形成領域の幅は、第1断面に平行な複数の断面における光源像形成領域の幅と言い換えることもできる。あるいは、複数の光源像のうち最も一端側の光源像の最も一端側の部分から最も他端側の光源像の最も他端側の部分までの距離、もしくは最も一端側の光源像の輝度重心から最も他端側の光源像の輝度重心までの距離とも言える。望ましくは、半値幅、すなわち最も一端側の光源像の最大輝度に対して半分の輝度を示す位置と最も他端側の光源像の最大輝度に対して半分の輝度を示す位置との距離のうちの最大値とするのが良い。   Here, the width W1 in the first cross section of the light source image forming area is a light source image forming area obtained by cutting a light source image forming area in which a plurality of light source images are formed by a plurality of cross sections parallel to the first cross section. Means the largest of the widths. The width W2 in the second cross section means the same distance. The width of the light source image forming region when cut along a plurality of cross sections parallel to the first cross section can be rephrased as the width of the light source image forming region in the plurality of cross sections parallel to the first cross section. Alternatively, from the distance from the most end portion of the light source image on the most end side to the most end side portion of the light source image on the other end side, or the luminance center of gravity of the light source image on the most end side among the plurality of light source images It can also be said to be the distance to the luminance center of gravity of the light source image at the other end. Desirably, the full width at half maximum, that is, the distance between the position showing half the luminance with respect to the maximum luminance of the light source image on the one end side and the position showing half the luminance with respect to the maximum luminance on the other end side. It is good to make it the maximum value.

このように本実施例2においてもW1とW2は互いに異なっており(非対称)、実施例1と同等の効果が得られる。この実施例2の実施例1と異なる点は以下のとおりである。フライアイレンズを用いることによって、第1実施例における第1断面に屈折力を有する第1(第2)シリンドリカルレンズアレイと第2断面に屈折力を有する第3(第4)シリンドリカルレンズアレイとの光学部材の共通化を行っている点である。これによって部品点数を減少させることできるため、照明光学系の構成が簡略化されると共に、歩留まりの向上やコストの低下と言った効果が得られる。   Thus, also in the second embodiment, W1 and W2 are different from each other (asymmetric), and the same effect as in the first embodiment can be obtained. The differences of the second embodiment from the first embodiment are as follows. By using a fly-eye lens, a first (second) cylindrical lens array having a refractive power in the first section and a third (fourth) cylindrical lens array having a refractive power in the second section in the first embodiment This is the point that the optical member is shared. As a result, the number of parts can be reduced, so that the configuration of the illumination optical system is simplified, and effects such as improvement in yield and reduction in cost can be obtained.

ただし、レンズアレイ13のレンズセルと被照明面が共役な結像関係になるためにレンズセルの形状は液晶パネルのアスペクト比に準じる必要がある。そのため、第2断面で光束圧縮を行う場合、レンズセル自体の形状を細めることはできず、第2断面におけるレンズセルの数を減少させる必要がある。レンズセルの数が減ると被照明面のムラの改善効果が弱まってしまう可能性があるため、光束圧縮にも限度があり、実施例1に比べると設計の自由度は少なくなる。従って、実施例1に記載した、W1、W2の条件式を満たすように構成することが望ましい。   However, since the lens cell of the lens array 13 and the surface to be illuminated have a conjugate image formation relationship, the shape of the lens cell needs to conform to the aspect ratio of the liquid crystal panel. Therefore, when performing light beam compression in the second cross section, the shape of the lens cell itself cannot be reduced, and the number of lens cells in the second cross section must be reduced. If the number of lens cells is reduced, the effect of improving the unevenness of the illuminated surface may be weakened. Therefore, there is a limit to light beam compression, and the degree of freedom in design is reduced compared to the first embodiment. Therefore, it is desirable to configure so as to satisfy the conditional expressions W1 and W2 described in the first embodiment.

また、ここでレンズアレイ13、14は、第2断面内において屈折力を有するレンズセルを第2断面方向に少なくとも3つ以上配置するように構成することが望ましい。また、第1断面内において屈折力を有するレンズセルを第2断面方向に配置されたレンズセルの数の1.3倍以上(好ましくは1.6倍以上)3倍以下(好ましくは2.5倍以下)であることが望ましい。   Here, it is desirable that the lens arrays 13 and 14 are configured such that at least three or more lens cells having refractive power are arranged in the second cross section in the second cross section. Further, the number of lens cells having refractive power in the first cross section is 1.3 times or more (preferably 1.6 times or more) and 3 times or less (preferably 2.5 times) the number of lens cells arranged in the second cross section direction. 2 times or less).

本例の変形版として光束圧縮をレンズアレイ13、14の間で行う可能性もある。具体的には一方の面(光源側の面)にフライアイレンズ面、他方の面(被照明面側の面)に凸レンズ面を備えた第1光学素子23と、一方の面(光源側の面)に凹レンズ面と、他方の面(被照明面側の面)に備えた第2光学素子24とを有する構成を図6に示す。このように構成すれば、さらに部品点数を減じることができ、より低コストなプロジェクターを提供することできる。このとき、第1光学素子、第2光学素子に関しては、面の順番を逆にしても構わない。さらに、このときのアフォーカルの構成も、凸レンズ面と凹レンズ面との組合わせに限られず、凸レンズ面と凸レンズ面や、楕円形状の反射面と凹レンズ面等の組合わせとしても構わない。   As a modified version of this example, light beam compression may be performed between the lens arrays 13 and 14. Specifically, a first optical element 23 having a fly-eye lens surface on one surface (surface on the light source side) and a convex lens surface on the other surface (surface on the illuminated surface side), and one surface (on the light source side). FIG. 6 shows a configuration having a concave lens surface on the surface and a second optical element 24 provided on the other surface (surface on the illuminated surface side). With this configuration, the number of parts can be further reduced, and a lower cost projector can be provided. At this time, the order of the surfaces of the first optical element and the second optical element may be reversed. Further, the afocal configuration at this time is not limited to the combination of the convex lens surface and the concave lens surface, and may be a combination of a convex lens surface and a convex lens surface, an elliptical reflection surface and a concave lens surface, or the like.

(実施例3)
図5は、上述の実施例1、2の照明光学系100を用いて構成した画像表示装置(プロジェクター)を示した図である。
(Example 3)
FIG. 5 is a diagram illustrating an image display apparatus (projector) configured using the illumination optical system 100 of the first and second embodiments.

図5において、41は連続スペクトルで白色光を発光する発光管、42は発光管41からの光を所定の方向に集光するリフレクタであり、発光管41とリフレクタ42によりランプ40を形成する。このランプ40からの光を前述の実施例1、2に記載の照明光学系100を用いて液晶表示素子(反射型液晶パネル等)に導いている。詳細には以下に述べる。   In FIG. 5, reference numeral 41 denotes an arc tube that emits white light with a continuous spectrum, and reference numeral 42 denotes a reflector that condenses light from the arc tube 41 in a predetermined direction, and the arc tube 41 and the reflector 42 form a lamp 40. The light from the lamp 40 is guided to a liquid crystal display element (a reflective liquid crystal panel or the like) using the illumination optical system 100 described in the first and second embodiments. Details are described below.

図5中の58は青(B)と赤(R)の波長領域の光を反射し、緑(G)の波長領域の光を透過するダイクロイックミラーであり、59は透明基板に偏光素子を貼着したG用の入射側偏光板であり、S偏光光のみを透過する。60はP偏光光を透過し、S偏光光を反射する第1の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。   In FIG. 5, 58 is a dichroic mirror that reflects light in the blue (B) and red (R) wavelength regions and transmits light in the green (G) wavelength region, and 59 attaches a polarizing element to the transparent substrate. An incident-side polarizing plate for G that is attached, and transmits only S-polarized light. Reference numeral 60 denotes a first polarization beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, and has a polarization separation surface.

61R,61G,61Bはそれぞれ入射した光を反射するとともに画像変調する赤用の反射型液晶表示素子、緑用の反射型液晶表示素子、青用の反射型液晶表示素子である。62R,62G,62Bはそれぞれ、赤用の1/4波長板、緑用の1/4波長板、青用の1/4波長板である。64は透明基板に偏光素子を貼着したRB用の入射側偏光板であり、S偏光のみを透過する。65はBの光の偏光方向を90度変換し、Rの光の偏光方向は変換しない第1の色選択性位相差板である。66はP偏光を透過し、S偏光を反射する第2の偏光ビームスプリッターであり、偏光分離面を有する。67はRの光の偏光方向を90度変換し、Bの光の偏光方向は変換しない第2の色選択性位相差板である。   Reference numerals 61R, 61G, and 61B are a reflective liquid crystal display element for red, a reflective liquid crystal display element for green, and a reflective liquid crystal display element for blue that reflect incident light and modulate the image, respectively. 62R, 62G, and 62B are a quarter wavelength plate for red, a quarter wavelength plate for green, and a quarter wavelength plate for blue, respectively. Reference numeral 64 denotes an incident-side polarizing plate for RB in which a polarizing element is bonded to a transparent substrate, and transmits only S-polarized light. Reference numeral 65 denotes a first color-selective retardation plate that converts the polarization direction of B light by 90 degrees and does not convert the polarization direction of R light. Reference numeral 66 denotes a second polarization beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, and has a polarization separation surface. Reference numeral 67 denotes a second color selective phase difference plate that converts the polarization direction of the R light by 90 degrees and does not convert the polarization direction of the B light.

68はRB用の出射側偏光板(偏光素子)であり、S偏光のみを透過する。69はP偏光を透過し、S偏光を反射する第3の偏光ビームスプリッター(色合成手段)であり、偏光分離面を有する。   Reference numeral 68 denotes an output side polarizing plate (polarizing element) for RB, which transmits only S-polarized light. Reference numeral 69 denotes a third polarization beam splitter (color synthesis means) that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, and has a polarization separation surface.

以上のダイクロイックミラー58から第3の偏光ビームスプリッター69により、色分解合成系200が構成される。   The dichroic mirror 58 and the third polarizing beam splitter 69 constitute the color separation / synthesis system 200.

70は投射レンズ光学系であり、上記照明光学系,色分解合成系および投射レンズ光学系により画像表示光学系が構成される。   Reference numeral 70 denotes a projection lens optical system, and the illumination optical system, color separation / synthesis system, and projection lens optical system constitute an image display optical system.

次に、照明光学系を通過した後の光学的な作用を説明する。まず、Gの光路について説明する。   Next, the optical action after passing through the illumination optical system will be described. First, the G optical path will be described.

ダイクロイックミラー58を透過したGの光は入射側偏光板59に入射する。尚、Gの光はダイクロイックミラー58によって分解された後もS偏光となっている。そしてGの光は、入射側偏光板59から出射した後、第1の偏光ビームスプリッター60に対してS偏光として入射して偏光分離面で反射され、G用の反射型液晶表示素子61Gへと至る。G用の反射型液晶表示素子61Gにおいては、Gの光が画像変調されて反射される。画像変調されたGの反射光のうちS偏光成分は、再び第1の偏光ビームスプリッター60の偏光分離面で反射し、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたGの反射光のうちP偏光成分は、第1の偏光ビームスプリッター60の偏光分離面を透過し、投射光として第3の偏光ビームスプリッター69に向かう。このとき、すべての偏光成分をS偏光に変換した状態(黒を表示した状態)において、第1の偏光ビームスプリッター60とG用の反射型液晶表示素子61Gとの間に設けられた1/4波長板62Gの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第1の偏光ビームスプリッター60とG用の反射型液晶表示素子61Gで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。第1の偏光ビームスプリッター60から出射したGの光は、第3の偏光ビームスプリッター69に対してP偏光として入射し、第3の偏光ビームスプリッター69の偏光分離面を透過して投射レンズ70へと至る。   The G light transmitted through the dichroic mirror 58 enters the incident side polarizing plate 59. The G light remains S-polarized light after being decomposed by the dichroic mirror 58. The G light exits from the incident-side polarizing plate 59, then enters the first polarizing beam splitter 60 as S-polarized light, and is reflected by the polarization separation surface, to the G reflective liquid crystal display element 61G. It reaches. In the reflective liquid crystal display element 61G for G, the G light is image-modulated and reflected. Of the image-modulated G reflected light, the S-polarized light component is reflected again by the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 60, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the image-modulated G reflected light passes through the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 60 and travels to the third polarization beam splitter 69 as projection light. At this time, in a state where all the polarization components are converted to S-polarized light (a state in which black is displayed), 1/4 provided between the first polarizing beam splitter 60 and the G-use reflective liquid crystal display element 61G. The slow axis of the wave plate 62G is adjusted in a predetermined direction. Thereby, it is possible to suppress the influence of the disturbance of the polarization state generated in the first polarization beam splitter 60 and the G-type reflective liquid crystal display element 61G. The G light emitted from the first polarization beam splitter 60 enters the third polarization beam splitter 69 as P-polarized light, passes through the polarization separation surface of the third polarization beam splitter 69, and enters the projection lens 70. And so on.

一方、ダイクロイックミラー58を反射したRとBの光は、入射側偏光板64に入射する。尚、RとBの光はダイクロイックミラー58によって分解された後もS偏光となっている。そしてRとBの光は、入射側偏光板64から出射した後、第1の色選択性位相差板65に入射する。第1の色選択性位相差板65は、Bの光のみ偏光方向を90度回転する作用を持っており、これによりBの光はP偏光として、Rの光はS偏光として第2の偏光ビームスプリッター66に入射する。S偏光として第2の偏光ビームスプリッター66に入射したRの光は、第2の偏光ビームスプリッター66の偏光分離面で反射され、R用の反射型液晶表示素子61Rへと至る。また、P偏光として第2の偏光ビームスプリッター66に入射したBの光は、第2の偏光ビームスプリッター66の偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子61Bへと至る。   On the other hand, the R and B lights reflected by the dichroic mirror 58 enter the incident side polarizing plate 64. Note that the R and B light remains S-polarized light after being decomposed by the dichroic mirror 58. The R and B lights are emitted from the incident-side polarizing plate 64 and then incident on the first color-selective retardation plate 65. The first color-selective retardation plate 65 has an effect of rotating the polarization direction of only B light by 90 degrees, so that the B light becomes P-polarized light and the R light becomes S-polarized light. The light enters the beam splitter 66. The R light incident on the second polarization beam splitter 66 as S-polarized light is reflected by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 66 and reaches the R reflective liquid crystal display element 61R. The B light incident on the second polarization beam splitter 66 as P-polarized light passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 66 and reaches the B-use reflective liquid crystal display element 61B.

R用の反射型液晶表示素子61Rに入射したRの光は画像変調されて反射される。画像変調されたRの反射光のうちS偏光成分は、再び第2の偏光ビームスプリッター66の偏光分離面で反射されて光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたRの反射光のうちP偏光成分は第2の偏光ビームスプリッター66の偏光分離面を透過して投射光として第2の色選択性位相板67に向かう。   The R light incident on the R reflective liquid crystal display element 61R is image-modulated and reflected. The S-polarized light component of the image-modulated R reflected light is reflected again by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 66, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the R light reflected by the image modulation passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 66 and travels to the second color selective phase plate 67 as projection light.

また、B用の反射型液晶表示素子61Bに入射したBの光は画像変調されて反射される。画像変調されたBの反射光のうちP偏光成分は、再び第2の偏光ビームスプリッター66の偏光分離面を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたBの反射光のうちS偏光成分は第2の偏光ビームスプリッター66の偏光分離面で反射して投射光として第2の色選択性位相板67に向かう。   The B light incident on the B reflective liquid crystal display element 61B is image-modulated and reflected. The P-polarized component of the image-modulated B reflected light is again transmitted through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 66, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the S-polarized light component of the image-modulated B reflected light is reflected by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 66 and travels toward the second color selective phase plate 67 as projection light.

このとき、第2の偏光ビームスプリッター66とR用,B用の反射型液晶表示素子61R,61Bの間に設けられた1/4波長板62R,62Bの遅相軸を調整することにより、Gの場合と同じようにR,Bそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。   At this time, by adjusting the slow axes of the quarter-wave plates 62R and 62B provided between the second polarizing beam splitter 66 and the reflective liquid crystal display elements 61R and 61B for R and B, G As in the case of, the black display of R and B can be adjusted.

こうして1つの光束に合成され、第2の偏光ビームスプリッター66から出射したRとBの投射光のうちRの光は、第2の色選択性位相板67によって偏光方向が90度回転されてS偏光成分となる。さらに出射側偏光板68で検光されて第3の偏光ビームスプリッター69に入射する。また、Bの光はS偏光のまま第2の色選択性位相板67をそのまま透過し、さらに出射側偏光板68で検光されて第3の偏光ビームスプリッター69に入射する。尚、出射側偏光板68で検光されることにより、RとBの投射光は第2の偏光ビームスプリッター66とR用,B用の反射型液晶表示素子61R,61B、1/4波長板62R、62Bを通ることによって生じた無効な成分をカットされた光となる。   The R light of the R and B projection lights that are combined into one light flux and emitted from the second polarization beam splitter 66 is rotated by 90 degrees in the polarization direction by the second color selective phase plate 67, and the light S It becomes a polarization component. Further, the light is analyzed by the exit-side polarizing plate 68 and enters the third polarizing beam splitter 69. The B light passes through the second color-selective phase plate 67 as it is as S-polarized light, is further analyzed by the exit-side polarizing plate 68, and enters the third polarizing beam splitter 69. The R- and B-projection lights are analyzed by the exit-side polarizing plate 68, so that the R and B reflective liquid crystal display elements 61R and 61B, and the quarter-wave plate are reflected by the second polarizing beam splitter 66. Ineffective components generated by passing through 62R and 62B are cut light.

そして、第3の偏光ビームスプリッター69に入射したRとBの投射光は第3の偏光ビームスプリッター69の偏光分離面を反射し、前述した該偏光分離面にて反射したGの光と合成されて投射レンズ70に至る。   The R and B projection light incident on the third polarization beam splitter 69 reflects the polarization separation surface of the third polarization beam splitter 69 and is combined with the G light reflected on the polarization separation surface described above. To the projection lens 70.

そして、合成されたR,G,Bの投射光は、投射レンズ70によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。   The combined R, G, B projection light is enlarged and projected onto a projection surface such as a screen by the projection lens 70.

以上説明した光路は反射型液晶表示素子が白表示の場合である為、以下に反射型液晶表示素子が黒表示の場合での光路を説明する。   Since the optical path described above is for the case where the reflective liquid crystal display element displays white, the optical path for the case where the reflective liquid crystal display element displays black will be described below.

まず、Gの光路について説明する。   First, the G optical path will be described.

ダイクロイックミラー58を透過したGの光のS偏光光は入射側偏光板59に入射し、その後、第1の偏光ビームスプリッター60に入射して偏光分離面で反射され、G用の反射型液晶表示素子61Gへと至る。しかし、反射型液晶表示素子61Gが黒表示の為、Gの光は画像変調されないまま反射される。従って、反射型液晶表示素子61Gで反射された後もGの光はS偏光光のままである為、再び第1の偏光ビームスプリッター60の偏光分離面で反射し、入射側偏光板59を透過して光源側に戻され、投射光から除去される。   The S-polarized light of the G light that has passed through the dichroic mirror 58 enters the incident-side polarizing plate 59, and then enters the first polarizing beam splitter 60 and is reflected by the polarization separation surface. It reaches the element 61G. However, since the reflective liquid crystal display element 61G displays black, the G light is reflected without being image-modulated. Accordingly, even after being reflected by the reflective liquid crystal display element 61G, the G light remains as S-polarized light, so that it is reflected again by the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 60 and transmitted through the incident-side polarizing plate 59. Then, it is returned to the light source side and removed from the projection light.

次に、RとBの光路について説明する。   Next, the R and B optical paths will be described.

ダイクロイックミラー58を反射したRとBの光のS偏光光は、入射側偏光板64に入射する。そしてRとBの光は、入射側偏光板64から出射した後、第1の色選択性位相差板65に入射する。第1の色選択性位相差板65は、Bの光のみ偏光方向を90度回転する作用を持っており、これによりBの光はP偏光として、Rの光はS偏光として第2の偏光ビームスプリッター66に入射する。S偏光として第2の偏光ビームスプリッター66に入射したRの光は、第2の偏光ビームスプリッター66の偏光分離面で反射され、R用の反射型液晶表示素子61Rへと至る。また、P偏光として第2の偏光ビームスプリッター66に入射したBの光は、第2の偏光ビームスプリッター66の偏光分離面を透過してB用の反射型液晶表示素子61Bへと至る。ここでR用の反射型液晶表示素子61Rは黒表示の為、R用の反射型液晶表示素子61Rに入射したRの光は画像変調されないまま反射される。従って、R用の反射型液晶表示素子61Rで反射された後もRの光はS偏光光のままである為、再び第1の偏光ビームスプリッター60の偏光分離面で反射し、入射側偏光板64を通過して光源側に戻され、投射光から除去される為、黒表示となる。一方、B用の反射型液晶表示素子61Bに入射したBの光はB用の反射型液晶表示素子61Bが黒表示の為、画像変調されないまま反射される。従って、B用の反射型液晶表示素子61Bで反射された後もBの光はP偏光光のままである為、再び第1の偏光ビームスプリッター60の偏光分離面を透過する。そして、第1の色選択性位相差板65により、S偏光に変換され、入射側偏光板64を透過して光源側に戻されて投射光から除去される。   S-polarized light of R and B light reflected from the dichroic mirror 58 enters the incident-side polarizing plate 64. The R and B lights are emitted from the incident-side polarizing plate 64 and then incident on the first color-selective retardation plate 65. The first color-selective retardation plate 65 has an effect of rotating the polarization direction of only B light by 90 degrees, so that the B light becomes P-polarized light and the R light becomes S-polarized light. The light enters the beam splitter 66. The R light incident on the second polarization beam splitter 66 as S-polarized light is reflected by the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 66 and reaches the R reflective liquid crystal display element 61R. The B light incident on the second polarization beam splitter 66 as P-polarized light passes through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 66 and reaches the B-use reflective liquid crystal display element 61B. Here, since the R reflective liquid crystal display element 61R displays black, the R light incident on the R reflective liquid crystal display element 61R is reflected without being image-modulated. Therefore, even after being reflected by the reflective liquid crystal display element 61R for R, the R light remains as S-polarized light, and is reflected again by the polarization separation surface of the first polarizing beam splitter 60, and is incident on the incident side polarizing plate. 64 is returned to the light source side and is removed from the projection light, so that a black display is obtained. On the other hand, the B light incident on the B reflective liquid crystal display element 61B is reflected without being image-modulated because the B reflective liquid crystal display element 61B displays black. Accordingly, since the B light remains P-polarized light even after being reflected by the B-type reflective liquid crystal display element 61B, it again passes through the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 60. Then, the light is converted into S-polarized light by the first color-selective phase difference plate 65, passes through the incident-side polarizing plate 64, returns to the light source side, and is removed from the projection light.

以上が、反射型液晶表示素子(反射型液晶パネル)を使用した投射型画像表示装置での光学構成である。   The above is the optical configuration in the projection type image display apparatus using the reflective liquid crystal display element (reflective liquid crystal panel).

この実施例3においては、色分解合成系200において、波長選択性位相差板等を用いたが、これに限られない。この色分解合成系200内に配置された偏光ビームスプリッターが、可視領域内の特定の波長領域に対して偏光ビームスプリッターとして機能し、他の波長領域に対しては偏光方向に関わらず透過或いは反射するような特性を有する偏光分離膜として構成としてもよい。こうすれば、波長選択性位相差板は不要となることも考えられる。また、色分解合成系200と投射レンズ70との間に1/4位相差板を配置して、投射レンズ70内のレンズ面で反射されて戻って来た光が再反射されて再びスクリーン方向(被投射面の方向)に戻るのを防ぐように構成しても構わない。   In the third embodiment, a wavelength selective phase difference plate or the like is used in the color separation / synthesis system 200, but the present invention is not limited to this. The polarization beam splitter disposed in the color separation / synthesis system 200 functions as a polarization beam splitter for a specific wavelength region in the visible region, and transmits or reflects the other wavelength regions regardless of the polarization direction. It is good also as a structure as a polarization separation film which has such a characteristic. In this case, it is considered that the wavelength selective phase difference plate is not necessary. Further, a ¼ phase difference plate is disposed between the color separation / synthesis system 200 and the projection lens 70, and the light reflected and returned from the lens surface in the projection lens 70 is re-reflected and again in the screen direction. You may comprise so that it may prevent returning to (direction of a projection surface).

また、この実施例3においては、液晶表示素子が3枚ある実施例を示したが、この数は3枚に限らず、2枚でも4枚でも構わないし、勿論1枚でも構わない。   In the third embodiment, an example in which three liquid crystal display elements are provided has been described. However, the number is not limited to three, and may be two, four, or of course one.

1 光源
2 リフレクタ
3 第1シリンドリカルレンズアレイ
4 第2シリンドリカルレンズアレイ
5 アフォーカル光学系
6 第3シリンドリカルレンズアレイ
7 第4シリンドリカルレンズアレイ
8 コンデンサーレンズ
9 シリンドリカルレンズ
10 色分解光学系
11 液晶パネル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Reflector 3 1st cylindrical lens array 4 2nd cylindrical lens array 5 Afocal optical system 6 3rd cylindrical lens array 7 4th cylindrical lens array 8 Condenser lens 9 Cylindrical lens 10 Color separation optical system 11 Liquid crystal panel

Claims (11)

光源からの光束を用いて、反射型の光変調素子を照明する照明光学系であって、
前記光源からの光束を圧縮する圧縮手段と、
前記圧縮手段と前記反射型の光変調素子との間に設けられた偏光分離面と、を備え、
前記偏光分離面の法線と前記照明光学系の光軸に平行な断面を第2断面、前記照明光学系の光軸を含み、前記第2断面に垂直な断面を第1断面とするとき、
前記圧縮手段は、前記第2断面内で前記光源と共役な位置における、光源像が形成される領域の前記第2断面内での幅が、前記第1断面内で前記光源と共役な位置における、光源像が形成される領域の前記第1断面内での幅よりも狭くなるように、前記光源からの光束の前記第2断面における幅を圧縮する
ことを特徴とする照明光学系。
An illumination optical system that illuminates a reflective light modulation element using a light beam from a light source,
Compression means for compressing the light flux from the light source;
A polarization separation surface provided between the compression means and the reflective light modulation element,
When the cross section parallel to the normal line of the polarization separation surface and the optical axis of the illumination optical system is a second cross section, the optical axis of the illumination optical system is a first cross section perpendicular to the second cross section,
The compression means has a width in the second cross section of a region where a light source image is formed at a position conjugate with the light source in the second cross section at a position conjugate with the light source in the first cross section. , Compressing the width of the light beam from the light source in the second cross section so as to be narrower than the width in the first cross section of the region where the light source image is formed ,
An illumination optical system characterized by that.
前記圧縮手段は、The compression means includes
複数のレンズセルを備えるとともに、前記第2断面において前記光源からの光束を圧縮する第1のレンズアレイと、A first lens array comprising a plurality of lens cells and compressing a light beam from the light source in the second section;
複数のレンズセルを備えるとともに、前記第1のレンズアレイからの光束を前記偏光分離面の方向へ導く第2のレンズアレイと、を備える、A second lens array that includes a plurality of lens cells and guides a light beam from the first lens array toward the polarization separation surface.
ことを特徴とする請求項1に記載の照明光学系。The illumination optical system according to claim 1.
前記光源は、発光管と、前記発光管からの光束を前記照明光学系に導くリフレクタと、を備え、The light source includes an arc tube and a reflector for guiding a light beam from the arc tube to the illumination optical system,
前記第2断面において、前記第2のレンズアレイの前記照明光学系の光軸と直交する方向の幅は、前記リフレクタの開口端の前記照明光学系の光軸と直交する方向の幅よりも小さい、In the second cross section, the width of the second lens array in the direction orthogonal to the optical axis of the illumination optical system is smaller than the width of the opening end of the reflector in the direction orthogonal to the optical axis of the illumination optical system. ,
ことを特徴とする請求項2に記載の照明光学系。The illumination optical system according to claim 2.
前記圧縮手段は、アフォーカル系であり、
前記アフォーカル系を構成する光学素子のうち、最も光変調素子側の光学素子から射出する光束の前記第2断面における光束径は、前記第1断面における光束径よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の照明光学系。
The compression means is an afocal system,
The light beam diameter in the second cross section of the light beam emitted from the optical element closest to the light modulation element among the optical elements constituting the afocal system is smaller than the light beam diameter in the first cross section. Item 2. The illumination optical system according to Item 1.
前記アフォーカル系は、光源側から順に、
正の屈折力を有する光学素子、
負の屈折力を有する光学素子
であることを特徴とする請求項に記載の照明光学系。
The afocal system is in order from the light source side.
An optical element having a positive refractive power,
The illumination optical system according to claim 4 , wherein the illumination optical system is an optical element having a negative refractive power.
前記アフォーカル系は、光源側から順に、
正の屈折力を有する光学素子、
正の屈折力を有する光学素子、
であることを特徴とする請求項に記載の照明光学系。
The afocal system is in order from the light source side.
An optical element having a positive refractive power,
An optical element having a positive refractive power,
The illumination optical system according to claim 4 , wherein
前記アフォーカル系は、光源側から順に、
前記第1断面においては放物面の形状、前記第2断面においては楕円の形状を有する反射面と、
負あるいは正の屈折力を有する光学素子、
であることを特徴とする請求項に記載の照明光学系。
The afocal system is in order from the light source side.
A reflecting surface having a parabolic shape in the first cross section and an elliptical shape in the second cross section;
An optical element having negative or positive refractive power,
The illumination optical system according to claim 4 , wherein
前記アフォーカル系は、光源側から順に、
前記第1断面、及び前記第2断面において楕円の形状を有する反射面と、
前記第1断面において負の屈折力を有する光学素子、
前記第2断面において負の屈折力を有する光学素子、
であることを特徴とする請求項に記載の照明光学系。
The afocal system is in order from the light source side.
A reflective surface having an elliptical shape in the first cross section and the second cross section;
An optical element having negative refractive power in the first cross section;
An optical element having negative refractive power in the second cross section;
The illumination optical system according to claim 4 , wherein
前記光変調素子に入射する光束の前記第2断面における拡がり角が、前記光変調素子を照明する光束の前記第1断面における拡がり角よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至いずれか1項に記載の照明光学系。 Spread angle in the second section of the light beam incident on the optical modulation element, any one of claims 1 to 8, characterized in that less than the spread angle in the first section of the light beam illuminating the optical modulation element 1 The illumination optical system according to Item 少なくとも1つの前記光変調素子と、
前記光源からの光で前記少なくとも1つの光変調素子を照明する、請求項1乃至いずれか1項に記載の照明光学系とを有することを特徴とする画像表示装置。
At least one light modulation element;
Illuminating the at least one light modulating element with light from said light source, an image display device characterized by having an illumination optical system according to any one of claims 1 to 9.
前記少なくとも1つの光変調素子は、第1の光変調素子と、第2の光変調素子と、第3の光変調素子を有し、The at least one light modulation element includes a first light modulation element, a second light modulation element, and a third light modulation element,
前記照明光学系からの光を前記少なくとも1つの光変調素子に導くとともに、前記少なくとも1つの光変調素子からの光束を投射光学系に導く色分離合成系をさらに備え、A color separation / synthesis system that guides light from the illumination optical system to the at least one light modulation element and guides light flux from the at least one light modulation element to a projection optical system;
前記色分離合成系は、The color separation / synthesis system is:
前記光源からの光束に含まれ、互いに波長が異なる第1色光と第2色光と第3色光のうち、第1色光を第2色光及び第3色光とは異なる方向に導くダイクロイックミラーと、A dichroic mirror that guides the first color light in a direction different from the second color light and the third color light among the first color light, the second color light, and the third color light that are included in the light flux from the light source and have different wavelengths from each other;
前記ダイクロイックミラーからの第1色光を前記第1の光変調素子に導くとともに、前記第1の光変調素子によって変調された第1色光を受光する第1の偏光ビームスプリッターと、A first polarization beam splitter for guiding the first color light from the dichroic mirror to the first light modulation element and receiving the first color light modulated by the first light modulation element;
前記ダイクロイックミラーからの第2色光及び第3色光を前記第2の光変調素子及び前記第3の光変調素子に導くとともに、前記第2の光変調素子及び前記第3の光変調素子からの光を受光する第2の偏光ビームスプリッターと、The second color light and the third color light from the dichroic mirror are guided to the second light modulation element and the third light modulation element, and light from the second light modulation element and the third light modulation element. A second polarizing beam splitter for receiving the light;
前記第1の偏光ビームスプリッターからの光束と、前記第2の偏光ビームスプリッターからの光束を前記投射光学系に導く色合成手段と、を備える、A color combining unit that guides the light beam from the first polarization beam splitter and the light beam from the second polarization beam splitter to the projection optical system,
ことを特徴とする請求項10に記載の画像表示装置。The image display device according to claim 10.
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