JPH0968667A - Illumination optical system - Google Patents
Illumination optical systemInfo
- Publication number
- JPH0968667A JPH0968667A JP7248634A JP24863495A JPH0968667A JP H0968667 A JPH0968667 A JP H0968667A JP 7248634 A JP7248634 A JP 7248634A JP 24863495 A JP24863495 A JP 24863495A JP H0968667 A JPH0968667 A JP H0968667A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens array
- lens
- array plate
- shape
- illuminated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばライトバル
ブ等を照明するために用いられる照明光学系に関し、詳
しくはレンズアレイ板を用いたインテグレータ方式の照
明光学系に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system used for illuminating, for example, a light valve, and more particularly to an integrator type illumination optical system using a lens array plate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、一種のケーラー照明法である
リレーコンデンサ方式と称される照明法が知られてい
る。この照明法は、光源の像をリレーして投影レンズの
瞳近傍に結像させ、コンデンサによる光源の像を無限遠
に形成するようにしたもので、これにより発光部の輝度
ムラの影響による照明ムラを除くようにしたものであ
る。しかしこの方法は、メタルハライドランプ、キセノ
ンランプ、あるいはハロゲンランプ等のように配光特性
にバラツキを有する光源を用いた場合、その影響による
照明ムラが生じ大きな問題となる。2. Description of the Related Art Conventionally, an illumination method called a relay capacitor method, which is a kind of Kohler illumination method, has been known. In this illumination method, the image of the light source is relayed and imaged near the pupil of the projection lens, and the image of the light source is formed at infinity by the condenser. This is to eliminate unevenness. However, in this method, when a light source having a light distribution characteristic such as a metal halide lamp, a xenon lamp, or a halogen lamp is used, uneven illumination occurs due to the influence, which is a serious problem.
【０００３】これに対し、この光源の配光特性によるム
ラを除去し得る、インテグレータと称される、レンズア
レイやレンチキュラー板を用いた方法が知られており、
その光束分割手法としても種々提案されている（例えば
特開平３−１１１８０６号公報）。On the other hand, a method using a lens array or a lenticular plate called an integrator capable of removing unevenness due to the light distribution characteristic of the light source is known,
Various methods have been proposed as a method of dividing the light flux (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-111806).
【０００４】すなわち、このような照明光学装置は凹面
鏡式照明光学装置の後段に、第１レンズアレイ板、第２
レンズアレイ板および第３レンズをこの順に付加してな
る。第１レンズアレイ板は、複数のレンズを二次元状に
配列して構成する。第２レンズアレイ板も同様に、複数
のレンズを二次元状に配列して構成する。第１レンズア
レイ板は、凹面鏡から射出される明るさムラの大きな単
一光束を、第１レンズアレイ板のレンズの数と同数の部
分光束に分割する。分割後の部分光束の明るさムラは、
分割前の単一光束に比較して小さい。この各部分光束
は、第２レンズアレイ板により各々被照明領域方向に射
出され、第３レンズが被照明領域上でこれら各部分光束
を重畳させるので、明るさムラの小さな照明を実現する
ことができる。That is, such an illumination optical device has a first lens array plate, a second
A lens array plate and a third lens are added in this order. The first lens array plate is formed by arranging a plurality of lenses two-dimensionally. Similarly, the second lens array plate is also configured by arranging a plurality of lenses two-dimensionally. The first lens array plate splits a single light beam emitted from the concave mirror and having large brightness unevenness into the same number of partial light beams as the number of lenses of the first lens array plate. The brightness unevenness of the partial luminous flux after division is
It is smaller than the single light flux before division. The respective partial light fluxes are respectively emitted by the second lens array plate in the direction of the illuminated area, and the third lens superimposes these respective partial light fluxes on the illuminated area, so that it is possible to realize illumination with small uneven brightness. it can.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなインテグレ−タ方式を用いた従来技術においても、
２つのレンズアレイ板や被照明領域の前段に配されたレ
ンズの配設位置やレンズアレイ板の各レンズの開口形状
によっては、光利用効率の点で問題があったり、かえっ
て照明ムラが大きくなることも多く、これまではその状
況に応じてその都度実験や試行を繰り返し、カットアン
ドトライ方式で各部材の配置やサイズを決定していたた
め、所望する効果が得られるとは限られず、装置の製造
効率が悪く製造コストも高いものとなっていた。However, even in the prior art using such an integrator system,
Depending on the arrangement positions of the two lens array plates and the lenses arranged in the preceding stage of the illuminated area and the aperture shape of each lens of the lens array plate, there may be a problem in terms of light utilization efficiency or rather uneven illumination may occur. In many cases, experiments and trials were repeated each time according to the situation, and the arrangement and size of each member were determined by the cut-and-try method, so the desired effect was not always obtained, and the device The manufacturing efficiency was poor and the manufacturing cost was high.
【０００６】本発明の目的は、インテグレ−タ方式を用
いた照明光学系において、光利用効率の向上および明る
さムラの軽減を確実に図り、さらに装置の製造効率の向
上および製造コストの低減を図ることにある。An object of the present invention is to reliably improve light utilization efficiency and reduce uneven brightness in an illumination optical system using an integrator system, and further improve manufacturing efficiency of the device and reduce manufacturing cost. It is to plan.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の第１の照明光学
系は、発光体、およびこの発光体の位置と被照明体の位
置とを略共焦点位置とする楕円面鏡からなる光源部と、
略同一の開口形状のレンズを２次元的に配列して形成さ
れる第１レンズアレイ板と、略同一の開口形状のレンズ
を２次元的に配列して形成される第２レンズアレイ板と
をこの順に配設してなり、該第１レンズアレイ板および
該第２レンズアレイ板における個々のレンズの開口形状
が被照明領域の形状と略相似形であり、下記条件式
（１）〜（４）を満足することを特徴とするとするもの
である。A first illumination optical system of the present invention is a light source section comprising a light emitter and an ellipsoidal mirror whose positions of this light emitter and an object to be illuminated are substantially confocal positions. When,
A first lens array plate formed by two-dimensionally arranging lenses having substantially the same aperture shape and a second lens array plate formed by two-dimensionally arranging lenses having substantially the same aperture shape. The first lens array plate and the second lens array plate are arranged in this order, and the aperture shape of each lens in the first lens array plate and the second lens array plate is substantially similar to the shape of the illuminated region, and the following conditional expressions (1) to (4) are used. ) Is satisfied.
【０００８】 １．０＜ｋ１×ｓ２／ｓ１＜１．８ ・・・・・（１） １．０＜ｋ２×（ｓ１＋ｓ２）／ｓ１＜１．８ ・・・・・（２） ０．８＜ｆ１×ｓ２／（ｓ１×（ｓ１＋ｓ２））＜２．０ ・・（３） ０．８＜ｆ２×（ｓ１＋ｓ２）／（ｓ１×ｓ２）＜２．０ ・・（４） ここで、 ｓ１：第１レンズアレイ板と第２レンズアレイ板の距離 ｓ２：第２レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｋ２：第２レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｆ１：第１レンズアレイ板の焦点距離 ｆ２：第２レンズアレイ板の焦点距離1.0 <k1 × s2 / s1 <1.8 (1) 1.0 <k2 × (s1 + s2) / s1 <1.8 (2) 0.8 <F1 × s2 / (s1 × (s1 + s2)) <2.0 (3) 0.8 <f2 × (s1 + s2) / (s1 × s2) <2.0 (4) where s1: Distance between first lens array plate and second lens array plate s2: Distance between second lens array plate and object to be illuminated k1: Similarity ratio between aperture shape of each lens in first lens array plate and shape of illuminated region k2 : Similarity ratio between the aperture shape of each lens and the shape of the illuminated area in the second lens array plate f1: Focal length of the first lens array plate f2: Focal length of the second lens array plate
【０００９】また、本発明の第２の照明光学系は、発光
体、およびこの発光体の位置を略焦点位置とする放物面
鏡と、略同一の開口形状のレンズを２次元的に配列して
形成される第１レンズアレイ板と、略同一の開口形状の
レンズを２次元的に配列して形成される第２レンズアレ
イ板とをこの順に配設してなり、該第１レンズアレイ板
および該第２レンズアレイ板における個々のレンズの開
口形状が被照明領域の形状と略相似形であり、かつ該第
１レンズアレイ板と該第２レンズアレイ板の、互いに対
応するレンズの光軸が一致するように構成され、下記条
件式（５）〜（８）を満足することを特徴とするもので
ある。The second illumination optical system of the present invention is a two-dimensional array of a light emitter, a parabolic mirror having the position of the light emitter as a substantially focal position, and lenses having substantially the same aperture shape. And a second lens array plate formed by arranging lenses having substantially the same aperture shape two-dimensionally in this order. The aperture shape of each lens in the plate and the second lens array plate is substantially similar to the shape of the illuminated area, and the light of the lenses of the first lens array plate and the second lens array plate corresponding to each other It is characterized in that the axes are configured to coincide with each other and satisfy the following conditional expressions (5) to (8).
【００１０】 １．０＜ｋ１×ｓ２／ｓ１＜１．８ ・・・・・（５） １．０＜ｋ２×（ｓ１＋ｓ２）／ｓ１＜１．８ ・・・・・（６） ０．７＜ｆ１／ｓ１＜１．７ ・・ ・・（７） ０．８＜ｆ２×（ｓ１＋ｓ２）／（ｓ１×ｓ２）＜２．０ ・・（８） ここで、 ｓ１：第１レンズアレイ板と第２レンズアレイ板の距離 ｓ２：第２レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｋ２：第２レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｆ１：第１レンズアレイ板の焦点距離 ｆ２：第２レンズアレイ板の焦点距離1.0 <k1 × s2 / s1 <1.8 (5) 1.0 <k2 × (s1 + s2) / s1 <1.8 (6) 0.7 <F1 / s1 <1.7 ··· (7) 0.8 <f2 × (s1 + s2) / (s1 × s2) <2.0 ··· (8) where s1: the first lens array plate Distance between second lens array plate s2: Distance between second lens array plate and object to be illuminated k1: Similarity ratio between aperture shape of each lens in first lens array plate and shape of illuminated region k2: Second lens array plate Similarity ratio between the aperture shape of each lens and the shape of the illuminated area at f1: focal length of the first lens array plate f2: focal length of the second lens array plate
【００１１】さらに、本発明の第３の照明光学系は、発
光体、および発光***置と被照明体の位置とを略共焦点
とする楕円面鏡からなる光源部と、略同一の開口形状の
レンズを２次元的に配列して形成される第１および第２
レンズアレイ面を有し、該第１レンズアレイ面が前記発
光体側を向くように配設されたレンズアレイ板とからな
り、該２つのレンズアレイ面における個々のレンズの開
口形状が被照明領域の形状と略相似形であり、下記条件
式（９）〜（１２）を満足するように構成されてなるこ
とを特徴とするものである。Furthermore, the third illumination optical system of the present invention has substantially the same aperture shape as that of the light source, which comprises the light emitter and the ellipsoidal mirror whose confocal point is the light emitter position and the position of the object to be illuminated. First and second formed by arranging two lenses in a two-dimensional manner
A lens array plate having a lens array surface, the first lens array surface being arranged so that the first lens array surface faces the light emitter side, and the opening shape of each lens on the two lens array surfaces corresponds to the illuminated area. It is substantially similar to the shape, and is characterized by being configured so as to satisfy the following conditional expressions (9) to (12).
【００１２】 ０．６＜ｋ１×ｓ／ｄ＜１．２ ・・・・・・・（９） ０．６＜ｋ２×ｓ／ｄ＜１．２ ・・・・・・（１０） ０．２５＜Ｒ１／ｄ＜０．４５ ・・・・・・（１１） ０．２５＜Ｒ２／ｄ＜０．４５ ・・・・・・（１２） ここで、 ｄ ：レンズアレイ板の厚さ ｓ ：レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ面（光源部側のレンズアレイ
面）における各レンズの開口と被照明領域との相似比 ｋ２：第２レンズアレイ面（被照明体側のレンズアレイ
面）における各レンズの開口と被照明領域との相似比 Ｒ１：第１レンズアレイ面の各レンズの曲率半径 Ｒ２：第２レンズアレイ面の各レンズの曲率半径0.6 <k1 × s / d <1.2 (9) 0.6 <k2 × s / d <1.2 (10) 0. 25 <R1 / d <0.45 (11) 0.25 <R2 / d <0.45 (12) where, d: thickness of lens array plate s : Distance between lens array plate and illuminated object k1: Similarity ratio between aperture of each lens and illuminated area on first lens array surface (lens array surface on light source section side) k2: Second lens array surface (illuminated object side) Ratio of the aperture of each lens and the illuminated area in the lens array surface of R1) R1: radius of curvature of each lens of the first lens array surface R2: radius of curvature of each lens of the second lens array surface
【００１３】さらに、上述した各照明光学系において、
前記第２レンズアレイ板または前記第２レンズアレイ面
からの照明光を前記被照明体の後方の所定位置に指向せ
しめるレンズを該被照明体の前段に設けることも可能で
ある。Further, in each of the above-mentioned illumination optical systems,
It is possible to provide a lens for directing the illumination light from the second lens array plate or the second lens array surface to a predetermined position behind the object to be illuminated, in a front stage of the object to be illuminated.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しつつ説明する。 （第１の実施例）図１は本発明の第１の実施例に係る照
明光学系を示す概略図である。すなわち、この照明光学
系は、発光体１とこの発光体１から射出される光束２を
光軸Ｘ方向に反射するリフレクタ３とからなる光源部、
光源部からの光束２に対して作用する第１レンズアレイ
板４、第１レンズアレイ板４からの各光束を被照明体で
ある液晶パネル７上に重畳せしめる第２レンズアレイ板
５、および凸レンズ６を備えてなる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic view showing an illumination optical system according to the first embodiment of the present invention. That is, the illumination optical system includes a light source unit including a light emitter 1 and a reflector 3 that reflects a light beam 2 emitted from the light emitter 1 in the optical axis X direction,
A first lens array plate 4 that acts on a light beam 2 from a light source unit, a second lens array plate 5 that superimposes each light beam from the first lens array plate 4 on a liquid crystal panel 7 that is an illuminated object, and a convex lens 6 is provided.
【００１５】上記リフレクタ３は、発光体１の配設位置
と被照明体７の配設位置とを略共焦点位置とする楕円面
鏡により形成されており、その一方の共焦点位置付近よ
り発した光束２を反射して、第１レンズアレイ板４にお
ける個々のレンズの開口中心、第２レンズアレイ板５に
おける個々のレンズの開口中心を通過せしめて、他方の
共焦点位置付近に位置する被照明領域（液晶パネル７の
前面に略対応する）の略中心に向かわせることができる
ようにしており、これにより照明の光利用効率を高める
ことができるようになっている。また、第１レンズアレ
イ板４と第２レンズアレイ板５とは、図２（ａ）、
（Ｂ）に示すように、互いに同数のレンズを２次元的に
配列して形成され、各レンズアレイ板４、５のレンズア
レイ面４ａ，５ａにおけるレンズは各々が略同一形状の
開口部とされており、これら第１レンズアレイ板４、第
２レンズアレイ板５における個々のレンズの開口形状お
よび液晶パネル７の前面形状は互いに略相似形とされて
おり、下記条件式（１）〜（４）を満足するように設定
されている。The reflector 3 is formed by an ellipsoidal mirror having the positions of the light emitter 1 and the object 7 to be illuminated as substantially confocal positions, and the reflector 3 emits light from the vicinity of one of the confocal positions. The reflected light beam 2 is reflected to pass through the aperture center of each lens in the first lens array plate 4 and the aperture center of each lens in the second lens array plate 5, and is positioned near the other confocal position. The illumination area (corresponding to the front surface of the liquid crystal panel 7) can be directed substantially to the center, and thus the light utilization efficiency of illumination can be improved. Further, the first lens array plate 4 and the second lens array plate 5 are as shown in FIG.
As shown in (B), the same number of lenses are two-dimensionally arrayed and formed, and the lenses on the lens array surfaces 4a and 5a of the lens array plates 4 and 5 have openings of substantially the same shape. The aperture shape of each lens in the first lens array plate 4 and the second lens array plate 5 and the front surface shape of the liquid crystal panel 7 are substantially similar to each other, and the following conditional expressions (1) to (4) are used. ) Is set to satisfy.
【００１６】 １．０＜ｋ１×ｓ２／ｓ１＜１．８ ・・・・・（１） １．０＜ｋ２×（ｓ１＋ｓ２）／ｓ１＜１．８ ・・・・・（２） ０．８＜ｆ１×ｓ２／（ｓ１×（ｓ１＋ｓ２））＜２．０ ・・（３） ０．８＜ｆ２×（ｓ１＋ｓ２）／（ｓ１×ｓ２）＜２．０ ・・（４） ここで、 ｓ１：第１レンズアレイ板と第２レンズアレイ板の距離 ｓ２：第２レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｋ２：第２レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｆ１：第１レンズアレイ板の焦点距離 ｆ２：第２レンズアレイ板の焦点距離 ここで、本実施例において設定されている上記各変数の
値および上記各条件式の値を下記表１に示す。1.0 <k1 × s2 / s1 <1.8 (1) 1.0 <k2 × (s1 + s2) / s1 <1.8 (2) 0.8 <F1 × s2 / (s1 × (s1 + s2)) <2.0 (3) 0.8 <f2 × (s1 + s2) / (s1 × s2) <2.0 (4) where s1: Distance between first lens array plate and second lens array plate s2: Distance between second lens array plate and object to be illuminated k1: Similarity ratio between aperture shape of each lens in first lens array plate and shape of illuminated region k2 : Similarity ratio between the aperture shape of each lens in the second lens array plate and the shape of the illuminated area f1: Focal length of the first lens array plate f2: Focal length of the second lens array plate Here, set in this embodiment. The values of the respective variables and the values of the conditional expressions described above are shown in Table 1 below.
【００１７】[0017]
【表１】 [Table 1]
【００１８】本実施例においては、上記第１レンズアレ
イ板４が、発光体１の像をその構成レンズの数だけ第２
レンズアレイ板５の近傍に結像させ、そのマルチ像によ
って液晶パネル７を照明するので、発光体の輝度ムラの
影響を取り除くことができる。すなわち、第１レンズア
レイ板４を透過する各光束の光量分布は、発光体１の発
光特性のバラツキによる影響を受けて濃淡が残存する
が、第２レンズアレイ板５により、第１レンズアレイ板
４の個々のレンズの開口部分の像を液晶パネル７を充分
カバーする倍率で投影し、液晶パネル７上にその開口部
分の数だけ重畳させるので、発光体１の発光特性の影響
による照明ムラを小さくして均一な照明を実現すること
ができる。In the present embodiment, the first lens array plate 4 forms the image of the light-emitting body 1 by the number of second lenses.
An image is formed in the vicinity of the lens array plate 5, and the liquid crystal panel 7 is illuminated by the multi-image, so that it is possible to remove the influence of the uneven brightness of the light emitting body. That is, the light amount distribution of each light flux passing through the first lens array plate 4 is affected by the variation in the light emission characteristics of the light emitting body 1, and the light and shade remains, but the second lens array plate 5 causes the first lens array plate 5 The images of the apertures of the individual lenses of No. 4 are projected at a magnification sufficient to cover the liquid crystal panel 7 and are superimposed on the liquid crystal panel 7 by the number of the apertures. It can be made smaller and uniform illumination can be realized.
【００１９】さらに、第１レンズアレイ板４および第２
レンズアレイ板５における個々のレンズの開口形状が、
被照明領域（液晶パネル７の前面）の形状と略相似形と
なるようにしており、これにより照明光のロスを少なく
し照明の光利用効率を高くすることができる。なお、本
実施例においては、第１レンズアレイ板４の発光体１側
にレンズ面４ａが形成されており、これにより球面収差
や正弦条件を小さくすることができるので光利用効率の
点で有利となる。もちろん、両側の面を共にレンズ面と
することが可能であり、さらには、このレンズ面を非球
面形状とすることや、フレネル面とすることも可能であ
る。Further, the first lens array plate 4 and the second lens array plate 4
The aperture shape of each lens in the lens array plate 5 is
The shape of the illuminated area (the front surface of the liquid crystal panel 7) is substantially similar to that of the illuminated area, thereby reducing the loss of illumination light and increasing the light utilization efficiency of illumination. In the present embodiment, the lens surface 4a is formed on the light emitting body 1 side of the first lens array plate 4, so that spherical aberration and sine conditions can be reduced, which is advantageous in terms of light utilization efficiency. Becomes Of course, both surfaces can be lens surfaces, and the lens surfaces can be aspherical surfaces or Fresnel surfaces.
【００２０】また、上記第２レンズアレイ板５は、液晶
パネル７側にレンズ面５ａが形成されており、これによ
り球面収差や正弦条件を小さくすることができるので照
明の均一性の点で有利となる。もちろん、両側の面を共
にレンズ面とすることが可能であり、さらには、このレ
ンズ面を非球面形状とすることや、フレネル面とするこ
とも可能である。また、液晶パネル７の直前に配置され
たレンズ６は、照明光を適切な方向に指向させる作用を
有する。すなわち被照明体が、本実施例のように液晶パ
ネルの如き透過型素子であり、投影レンズによってさら
に他の被照明体に投影されるような場合においては、そ
の投影レンズの入射瞳位置近傍に光を指向させるように
このレンズ６の形状および位置を設定する。Further, the second lens array plate 5 has a lens surface 5a formed on the liquid crystal panel 7 side, which can reduce spherical aberration and sine conditions, which is advantageous in terms of illumination uniformity. Becomes Of course, both surfaces can be lens surfaces, and the lens surfaces can be aspherical surfaces or Fresnel surfaces. Further, the lens 6 arranged immediately in front of the liquid crystal panel 7 has a function of directing the illumination light in an appropriate direction. That is, in the case where the illuminated object is a transmissive element such as a liquid crystal panel as in the present embodiment, and is projected onto another illuminated object by the projection lens, it is located near the entrance pupil position of the projection lens. The shape and position of this lens 6 are set so as to direct the light.
【００２１】また、上記条件式（１）において、その上
限を超えると、第１レンズアレイ板４に達した光の相当
量をロスし、光利用効率が低下するため問題となり、一
方その下限を下回ると、被照明領域の周辺部に光が回ら
なくなり、照明ムラが生じるため問題となるが、本実施
例においては、この条件式を満足するように設定されて
いるので光利用効率および照明ムラの両者を良好なもの
とすることができる。また、上記条件式（２）におい
て、その上限または下限のいずれの外側にはずれても、
発光体からの光を被照明領域に効率的に伝達できなくな
るため、照明ムラや光利用効率が不良となり問題となる
が、本実施例においては、この条件式を満足するように
設定されているので光利用効率および照明ムラの両者を
良好なものとすることができる。When the upper limit of the conditional expression (1) is exceeded, a considerable amount of light reaching the first lens array plate 4 is lost and the light utilization efficiency is reduced, which is a problem. If it is less than this, light does not circulate in the peripheral portion of the illuminated area, which causes a problem of uneven illumination. However, in the present embodiment, since the condition is set to satisfy this condition, the light utilization efficiency and the uneven illumination are provided. Both of them can be made good. Further, in the conditional expression (2), even if the upper limit or the lower limit is outside,
Since the light from the light-emitting body cannot be efficiently transmitted to the illuminated area, uneven illumination and light utilization efficiency become poor, which is a problem. However, in the present embodiment, it is set to satisfy this conditional expression. Therefore, both the light utilization efficiency and the uneven illumination can be improved.
【００２２】また、上記条件式（３）,(４）において、
その上限または下限のいずれの外側にはずれても、第１
レンズアレイ板４に達した光を被照明領域に効率的に伝
達できなくなるため、光利用効率が不良となり問題とな
るが、本実施例においては、この条件式を満足するよう
に設定されているので光利用効率を良好なものとするこ
とができる。次に、第１の実施例に係る照明光学系の各
部材の曲率半径ｒ（ｍｍ）、各部材の中心厚および各部
材間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔と
いう）ｄ（ｍｍ）、各部材のｄ線における屈折率Ｎの値
を表２に示す。さらに、この表２に発光体とリフレクタ
の距離、被照明体とレンズの距離、被照明領域のサイ
ズ、第１および第２のレンズアレイ板の各レンズの開口
サイズ、およびリフレクタの形状を示す。In the above conditional expressions (3) and (4),
Even if it is outside either the upper limit or the lower limit, the first
Since the light reaching the lens array plate 4 cannot be efficiently transmitted to the illuminated area, the light utilization efficiency becomes poor, which causes a problem. However, in the present embodiment, it is set to satisfy this conditional expression. Therefore, the light utilization efficiency can be improved. Next, the radius of curvature r (mm) of each member of the illumination optical system according to the first example, the center thickness of each member, and the air gap between the members (hereinafter, these are collectively referred to as axial upper face gaps) d. (Mm) and the value of the refractive index N of each member at the d-line are shown in Table 2. Further, Table 2 shows the distance between the light emitter and the reflector, the distance between the illuminated body and the lens, the size of the illuminated area, the aperture size of each lens of the first and second lens array plates, and the shape of the reflector.
【００２３】[0023]
【表２】 [Table 2]
【００２４】（第２の実施例）図３は、本発明の第１の
実施例に係る照明光学系を示す概略図である。この照明
光学系は、上記第２の実施例に係る照明光学系と略同様
の構成とされているが、液晶パネル１７の前段のレンズ
が通常の凸レンズ６ではなく凸のフレネルレンズ16とさ
れている点で異なっている。このようにフレネルレンズ
16を用いることによりその厚みを薄くすることができ、
レンズ配設スペ−スの点で有利となる。なお、上記第１
の実施例における部材と同様の機能を有する部材につい
ては、第１の実施例における各部材に付した数字に10を
加えた数字を付し、その説明は省略する。(Second Embodiment) FIG. 3 is a schematic view showing an illumination optical system according to the first embodiment of the present invention. This illumination optical system has substantially the same configuration as the illumination optical system according to the second embodiment, but the lens in the front stage of the liquid crystal panel 17 is a convex Fresnel lens 16 instead of the normal convex lens 6. They are different. Fresnel lens like this
By using 16, the thickness can be reduced,
This is advantageous in terms of the lens disposing space. In addition, the first
For members having the same functions as those of the member of the above embodiment, the numeral added to each member of the first embodiment is added with 10, and the description thereof is omitted.
【００２５】なお、本実施例において設定されている上
記各変数の値および上記各条件式の値を上記表１に示
す。また、図３における、第１レンズアレイ板14のレン
ズアレイ面14aおよび第２レンズアレイ板15のレンズア
レイ面15aの形状を,各々図４（ａ）および図４（ｂ）に
示す。Table 1 shows the values of the variables and the conditional expressions set in this embodiment. The shapes of the lens array surface 14a of the first lens array plate 14 and the lens array surface 15a of the second lens array plate 15 in FIG. 3 are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), respectively.
【００２６】次に、第２の実施例に係る照明光学系の各
部材の曲率半径ｒ（ｍｍ）、各部材の中心厚および各部
材間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔と
いう）ｄ（ｍｍ）、各部材のｄ線における屈折率Ｎの値
を表３に示す。さらに、この表３に発光体とリフレクタ
の距離、被照明体とレンズの距離、被照明領域のサイ
ズ、第１および第２のレンズアレイ板の各レンズの開口
サイズ、リフレクタの形状およびフレネルレンズの形状
を示す。Next, the radius of curvature r (mm) of each member of the illumination optical system according to the second embodiment, the center thickness of each member, and the air gap between the members (hereinafter, these are collectively referred to as the axial upper surface gap). Table 3 shows the value of the refractive index N of each member at d-line. Further, in Table 3, the distance between the light emitter and the reflector, the distance between the illuminated body and the lens, the size of the illuminated area, the aperture size of each lens of the first and second lens array plates, the shape of the reflector, and the Fresnel lens The shape is shown.
【００２７】[0027]
【表３】 [Table 3]
【００２８】（第３の実施例）図５は本発明の第３の実
施例に係る照明光学系を示す概略図である。この第３の
実施例は上記第１の実施例と比べてリフレクタ23の形状
が異なっており、これに伴い各レンズアレイ板24、25の
レンズ形状も異なっている。すなわち、この照明光学系
は、発光体21とこの発光体21から射出される光束22を光
軸Ｘ方向に反射するリフレクタ23とからなる光源部、光
源部からの光束22に対して作用する第１レンズアレイ板
24、第１レンズアレイ板24からの各光束22を被照明体で
ある液晶パネル27上に重畳せしめる第２レンズアレイ板
25、および凸レンズ26を備えてなる。(Third Embodiment) FIG. 5 is a schematic view showing an illumination optical system according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the shape of the reflector 23 is different from that in the first embodiment, and accordingly, the lens shapes of the lens array plates 24 and 25 are also different. That is, this illumination optical system acts on the light source section including the light emitter 21 and the reflector 23 that reflects the light flux 22 emitted from the light emitter 21 in the optical axis X direction, and the light flux 22 from the light source section. 1 lens array plate
24, a second lens array plate that superimposes each light beam 22 from the first lens array plate 24 on a liquid crystal panel 27 that is an object to be illuminated.
25 and a convex lens 26.
【００２９】上記リフレクタ23は、発光体21の配設位置
を略焦点位置とする放物面鏡により形成されており、そ
の焦点位置付近より種々の方向に放射された光束22を反
射して光軸と平行に射出する。また、第１レンズアレイ
板24と第２レンズアレイ板25における対応するレンズは
その光軸が一致するように構成され、第１レンズアレイ
板24における個々のレンズの開口中心、第２レンズアレ
イ板25における個々のレンズの開口中心を通過せしめ
て、焦点位置付近に位置する被照明領域（液晶パネル７
の前面に略対応する）の略中心に向かわせることができ
るようにしており、これにより照明の光利用効率を高め
ることができるようになっている。The reflector 23 is formed by a parabolic mirror whose light-emitting body 21 is arranged at a substantially focal position, and reflects the light beam 22 emitted in various directions from the vicinity of the focal position. Eject parallel to the axis. Further, the corresponding lenses in the first lens array plate 24 and the second lens array plate 25 are configured so that their optical axes coincide with each other, and the center of the aperture of each lens in the first lens array plate 24, the second lens array plate The illuminated area (liquid crystal panel 7) located near the focal position is passed through the center of the aperture of each lens in 25.
(Corresponding to approximately the front surface of the)) can be directed to the approximate center, thereby increasing the light utilization efficiency of the illumination.
【００３０】なお、本実施例において設定されている上
記各変数の値および上記各条件式の値を上記表１に示
す。また、第１レンズアレイ板24と第２レンズアレイ板
25とは、図６に示すように、互いに同数のレンズを２次
元的に配列して形成され、各アレイ板24、25のレンズ面
24a、24bにおけるレンズは各々が略同一形状の開口部と
されている。さらに、これら第１レンズアレイ板24、第
２レンズアレイ板25における個々のレンズの開口形状お
よび液晶パネル27の前面形状は互いに略相似形とされて
おり、この点は上記第１の実施例と略同様である。ま
た、この第３の実施例は下記条件式（５）〜（８）を満
足するように設定されている。The values of the variables and the conditional expressions set in this embodiment are shown in Table 1 above. In addition, the first lens array plate 24 and the second lens array plate
As shown in FIG. 6, 25 is formed by arranging the same number of lenses two-dimensionally, and the lens surface of each array plate 24, 25.
The lenses in 24a and 24b have openings of substantially the same shape. Further, the opening shape of each lens in the first lens array plate 24 and the second lens array plate 25 and the front surface shape of the liquid crystal panel 27 are substantially similar to each other, and this point is the same as the first embodiment. It is almost the same. The third embodiment is set so as to satisfy the following conditional expressions (5) to (8).
【００３１】 １．０＜ｋ１×ｓ２／ｓ１＜１．８ ・・・・・（５） １．０＜ｋ２×（ｓ１＋ｓ２）／ｓ１＜１．８ ・・・・・（６） ０．７＜ｆ１／ｓ１＜１．７ ・・ ・・（７） ０．８＜ｆ２×（ｓ１＋ｓ２）／（ｓ１×ｓ２）＜２．０ ・・（８） ここで、 ｓ１：第１レンズアレイ板と第２レンズアレイ板の距離 ｓ２：第２レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｋ２：第２レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｆ１：第１レンズアレイ板の焦点距離 ｆ２：第２レンズアレイ板の焦点距離1.0 <k1 × s2 / s1 <1.8 (5) 1.0 <k2 × (s1 + s2) / s1 <1.8 (6) 0.7 <F1 / s1 <1.7 ··· (7) 0.8 <f2 × (s1 + s2) / (s1 × s2) <2.0 ··· (8) where s1: the first lens array plate Distance between second lens array plate s2: Distance between second lens array plate and object to be illuminated k1: Similarity ratio between aperture shape of each lens in first lens array plate and shape of illuminated region k2: Second lens array plate Similarity ratio between the aperture shape of each lens and the shape of the illuminated area at f1: focal length of the first lens array plate f2: focal length of the second lens array plate
【００３２】その他の各光学部材の機能および態様の変
更については上記第１の実施例と略同様であるのでその
詳細な説明は省略する。なお、上記条件式（５）、
（６）、（７）、（８）による作用は、各々上記条件式
（１）、（２）、（３）、（４）と略同様である。The other functions and changes of the modes of the optical members are substantially the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted. In addition, the conditional expression (5),
The actions of (6), (7) and (8) are substantially the same as those of the conditional expressions (1), (2), (3) and (4).
【００３３】次に、第３の実施例に係る照明光学系の各
部材の曲率半径ｒ（ｍｍ）、各部材の中心厚および各レ
ンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔
という）ｄ（ｍｍ）、各部材のｄ線における屈折率Ｎの
値を表４に示す。さらに、この表４に発光体とリフレク
タの距離、被照明体とレンズの距離、被照明領域のサイ
ズ、第１および第２のレンズアレイ板の各レンズの開口
サイズ、およびリフレクタの形状を示す。Next, the radius of curvature r (mm) of each member of the illumination optical system according to the third embodiment, the center thickness of each member, and the air gap between the lenses (hereinafter, these are collectively referred to as the axial upper face gap). Table 4 shows the values of the refractive index N of each member at d-line. Further, Table 4 shows the distance between the light emitter and the reflector, the distance between the illuminated body and the lens, the size of the illuminated area, the aperture size of each lens of the first and second lens array plates, and the shape of the reflector.
【００３４】[0034]
【表４】 [Table 4]
【００３５】（第４の実施例）図７は本発明の第４の実
施例に係る照明光学系を示す概略図である。この第４の
実施例は上記第１の実施例と比べ、２つのレンズアレイ
板４、５の代わりに２つのレンズアレイ面34a、35aを有
するレンズアレイ板34を備えている点で異なっている。
すなわち、この照明光学系は、発光体31とこの発光体31
から射出される光束32を光軸Ｘ方向に反射するリフレク
タ33とからなる光源部、光源部からの光束32に対して作
用する第１レンズアレイ面34aおよびこの第１レンズア
レイ面34aからの各光束32を被照明体である液晶パネル3
7上に重畳せしめる第２レンズアレイ面35aを有するレン
ズアレイ板34、および凸レンズ36を備えてなる。(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a schematic view showing an illumination optical system according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment differs from the first embodiment in that a lens array plate 34 having two lens array surfaces 34a and 35a is provided instead of the two lens array plates 4 and 5. .
That is, the illumination optical system includes the light emitter 31 and the light emitter 31.
A light source section consisting of a reflector 33 that reflects the light beam 32 emitted from the optical axis X direction, a first lens array surface 34a that acts on the light beam 32 from the light source section, and each of the first lens array surface 34a. Liquid crystal panel 3 which is the illuminated object
The lens array plate 34 has a second lens array surface 35a to be superimposed on the lens 7, and a convex lens 36.
【００３６】上記リフレクタ33は、発光体31の配設位置
と被照明体37の配設位置とを略共焦点位置とする楕円面
鏡により形成されており、その一方の共焦点位置付近よ
り発した光束32を反射して、第１レンズアレイ面34にお
ける個々のレンズの開口中心、第２レンズアレイ面35に
おける個々のレンズの開口中心を通過せしめて、他方の
共焦点位置付近に位置する被照明領域（液晶パネル37の
前面に略対応する）の略中心に向かわせることができる
ようにしており、これにより照明の光利用効率を高める
ことができるようになっている。The reflector 33 is formed by an ellipsoidal mirror whose positions where the light-emitting body 31 and the illuminated body 37 are arranged are substantially confocal. The reflector 33 emits light near one of the confocal positions. The reflected light flux 32 is reflected to pass through the center of the aperture of each lens on the first lens array surface 34 and the center of the aperture of each lens on the second lens array surface 35, and to be positioned near the other confocal position. The illumination area (corresponding to the front surface of the liquid crystal panel 37) can be directed substantially to the center, and thereby the light utilization efficiency of illumination can be improved.
【００３７】また、第１レンズアレイ面34aと第２レン
ズアレイ面35aは、各々マイクロレンズを２次元的に配
列して形成され、図８（ａ）に示すように、第２レンズ
アレイ面35aのレンズピッチが第１レンズアレイ面34aの
レンズピッチよりも所定の割合で小さくなるように形成
されている。ただし、光軸Ｘにおいて各レンズ面34a、3
5aのレンズの中心軸が一致するようになっている。この
ようにレンズピッチを所定の値に設定することにより、
リフレクタ33の周辺で反射された光束32を被照明領域に
向かわせる際に、２つのレンズアレイ面34a、35aの対応
する２つのレンズの開口中心を通過させることが可能と
なる。なお、図８（b）には、レンズアレイ板34を第１
レンズアレイ面34a側からみた概略図を示す。このよう
に、本実施例では１つの部材に２つのレンズアレイ面34
a、35aを形成することにより、部品点数を減らすことが
でき、光学系の組み立て、調整が容易となる。The first lens array surface 34a and the second lens array surface 35a are each formed by arranging microlenses two-dimensionally. As shown in FIG. 8A, the second lens array surface 35a is formed. Is formed to be smaller than the lens pitch of the first lens array surface 34a by a predetermined ratio. However, in the optical axis X, each lens surface 34a, 3a
The central axes of the lenses of 5a are aligned. By setting the lens pitch to a predetermined value in this way,
When the light flux 32 reflected by the periphery of the reflector 33 is directed to the illuminated area, it becomes possible to pass through the aperture centers of the two lenses corresponding to the two lens array surfaces 34a, 35a. It should be noted that the lens array plate 34 is shown in FIG.
A schematic view seen from the lens array surface 34a side is shown. As described above, in this embodiment, one member has two lens array surfaces 34.
By forming a and 35a, the number of parts can be reduced, and the optical system can be easily assembled and adjusted.
【００３８】なお、これらの図からも明らかなように、
レンズアレイ板34の各レンズ面34a，35aにおけるレンズ
は各々が略同一形状の開口部とされている。また、これ
ら第１レンズアレイ面34a、第２レンズアレイ面35aにお
ける個々のレンズの開口形状および液晶パネル37の前面
形状は互いに略相似形とされており、下記条件式（９）
〜（12）を満足するように設定されている。As is clear from these figures,
The lenses on the lens surfaces 34a and 35a of the lens array plate 34 are openings having substantially the same shape. The aperture shape of each lens on the first lens array surface 34a and the second lens array surface 35a and the front surface shape of the liquid crystal panel 37 are substantially similar to each other, and the following conditional expression (9) is satisfied.
It is set to satisfy ~ (12).
【００３９】 ０．６＜ｋ１×ｓ／ｄ＜１．２ ・・・・・・・（９） ０．６＜ｋ２×ｓ／ｄ＜１．２ ・・・・・・（１０） ０．２５＜Ｒ１／ｄ＜０．４５ ・・・・・・（１１） ０．２５＜Ｒ２／ｄ＜０．４５ ・・・・・・（１２） ここで、 ｄ ：レンズアレイ板の厚さ ｓ ：レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ面（光源部側のレンズアレイ
面）における各レンズの開口と被照明領域との相似比 ｋ２：第２レンズアレイ面（被照明体側のレンズアレイ
面）における各レンズの開口と被照明領域との相似比 Ｒ１：第１レンズアレイ面の各レンズの曲率半径 Ｒ２：第２レンズアレイ面の各レンズの曲率半径0.6 <k1 × s / d <1.2 (9) 0.6 <k2 × s / d <1.2 (10) 0. 25 <R1 / d <0.45 (11) 0.25 <R2 / d <0.45 (12) where, d: thickness of lens array plate s : Distance between lens array plate and illuminated object k1: Similarity ratio between aperture of each lens and illuminated area on first lens array surface (lens array surface on light source section side) k2: Second lens array surface (illuminated object side) Ratio of the aperture of each lens and the illuminated area in the lens array surface of R1) R1: radius of curvature of each lens of the first lens array surface R2: radius of curvature of each lens of the second lens array surface
【００４０】なお、本実施例において設定されている上
記各変数の値および上記各条件式の値を上記表１に示
す。本実施例においては、上記レンズアレイ板34の第１
レンズアレイ面34aのレンズが、発光体31の像をその構
成レンズの数だけ第２レンズアレイ面35aの近傍に結像
させ、そのマルチ像によって液晶パネル37を照明するの
で、発光体の輝度ムラの影響を取り除くことができる。
すなわち、第１レンズアレイ面34aを透過する各光束32
の光量分布は、発光体31の発光特性のバラツキによる影
響を受けて濃淡が残存するが、第２レンズアレイ面35a
により、第１レンズアレイ面34aの個々のレンズの開口
部分の像を液晶パネル37を充分カバーする倍率で投影
し、液晶パネル37上にその開口部分の数だけ重畳させる
ので、発光体31の発光特性の影響による照明ムラを小さ
くして均一な照明を実現することができる。The values of the variables and the conditional expressions set in this embodiment are shown in Table 1 above. In this embodiment, the first lens array plate 34
The lenses of the lens array surface 34a form images of the light emitter 31 in the vicinity of the second lens array surface 35a by the number of the constituent lenses, and illuminate the liquid crystal panel 37 with the multiple images, so that the brightness of the light emitter is uneven. The effect of can be removed.
That is, each light flux 32 that passes through the first lens array surface 34a
Of the light amount distribution of the light-emitting body 31 is affected by the variation of the light-emitting characteristics of the light-emitting body 31, and the shade remains, but the second lens array surface 35a
As a result, the images of the apertures of the individual lenses on the first lens array surface 34a are projected at a magnification sufficient to cover the liquid crystal panel 37, and the images are superimposed on the liquid crystal panel 37 by the number of the apertures. Uniform illumination can be realized by reducing illumination unevenness due to the influence of characteristics.
【００４１】また、液晶パネル37の直前に配置されたレ
ンズ36は、照明光を適切な方向に指向させる作用を有す
る。すなわち、上記第１の実施例と同様に、被照明体が
液晶パネルの如き透過型素子であり、その像が投影レン
ズによってさらに他の被照明体に投影されるような場合
においては、その投影レンズの入射瞳位置近傍に光を指
向させるようにこのレンズ36の形状および位置を設定す
る。なお、上記条件式（９）、（10）、（11）、（12）
による作用は各々上記条件式（１）、（２）、（３）、
（４）と略同様である。Further, the lens 36 arranged immediately in front of the liquid crystal panel 37 has a function of directing the illumination light in an appropriate direction. That is, similarly to the first embodiment, when the illuminated object is a transmissive element such as a liquid crystal panel, and the image thereof is projected onto another illuminated object by the projection lens, the projection is performed. The shape and position of this lens 36 are set so that the light is directed near the entrance pupil position of the lens. The above conditional expressions (9), (10), (11), (12)
The respective actions of the conditional expressions (1), (2), (3), and
It is substantially the same as (4).
【００４２】次に、第４の実施例に係る照明光学系の各
部材の曲率半径ｒ（ｍｍ）、各部材の中心厚および各部
材間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔と
いう）ｄ（ｍｍ）、各部材のｄ線における屈折率Ｎの値
を表５に示す。さらに、この表５に発光体とリフレクタ
の距離、被照明体とレンズの距離、被照明領域のサイ
ズ、第１および第２のレンズアレイ面の各レンズの開口
サイズ、およびリフレクタの形状を示す。Next, the radius of curvature r (mm) of each member of the illumination optical system according to the fourth embodiment, the center thickness of each member, and the air gap between the members (hereinafter, these are collectively referred to as the axial upper surface gap). Table 5 shows the values of the refractive index N of each member at the d-line. Further, Table 5 shows the distance between the light emitter and the reflector, the distance between the illuminated body and the lens, the size of the illuminated area, the aperture size of each lens on the first and second lens array surfaces, and the shape of the reflector.
【００４３】[0043]
【表５】 [Table 5]
【００４４】なお、本発明の照明光学系としては上述し
たような実施例のものに限られるものではなく、その他
の種々の態様の変更が可能である。例えば、リフレクタ
の開口サイズや発光体の配設位置としては適宜変更する
ことが可能である。なお、該サイズや位置を決定する場
合において、発光体の発光特性を考慮して、その大きな
発光部分が利用されるようにすることが望ましい。The illumination optical system of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various other modifications can be made. For example, the opening size of the reflector and the position where the light emitter is arranged can be appropriately changed. When determining the size and position, it is desirable to consider the light emitting characteristics of the light emitting body so that the large light emitting portion is used.
【００４５】また、被照明体の前段に配されたレンズ
を、複数のレンズで構成したり、非球面レンズやフレネ
ルレンズで構成することも可能である。また、上記被照
明体が最終的に照明されるものである場合等、照明光を
特に指向させる必要がない場合には、この被照明体の前
段に配されたレンズを省略することも可能である。Further, the lens arranged in front of the object to be illuminated may be composed of a plurality of lenses, or may be composed of an aspherical lens or a Fresnel lens. Further, when it is not necessary to direct the illumination light, such as when the illuminated body is finally illuminated, it is possible to omit the lens arranged in front of the illuminated body. is there.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明光学
系によれば、２つのレンズアレイ板（もしくは２つのレ
ンズアレイ面）と被照明体との三者間の距離およびこれ
らのサイズを決定する際に、これらのレンズアレイ板
（もしくはレンズアレイ面）のレンズ開口形状と被照明
領域の形状の相似比という概念をとりいれ、各レンズの
焦点距離も加味して上記距離を規定しているから、比較
的簡単な条件式によりインテグレ−タ照明方式における
各光学部材の配設位置やサイズを得ることができ、発光
部の輝度ムラや配光特性のバラツキによる影響を確実に
取り除いた均一な照明を、極めて高い光利用効率の下に
達成することができる。As described above, according to the illumination optical system of the present invention, the distance between the three lens array plates (or the two lens array surfaces) and the object to be illuminated and their sizes can be determined. When deciding, the concept of the similarity ratio between the lens aperture shape of these lens array plates (or lens array surface) and the shape of the illuminated area is taken into consideration, and the above distances are specified by taking into consideration the focal length of each lens. From the above, it is possible to obtain the arrangement position and size of each optical member in the integrator illumination system by a relatively simple conditional expression, and to uniformly remove the influences of uneven brightness of the light emitting part and variations in light distribution characteristics. Lighting can be achieved with extremely high light utilization efficiency.
【００４７】また、本発明の照明光学系によれば、この
ように各光学部材の配設位置やサイズを簡単に、かつ確
実に決定して作製することができるから、装置の製造効
率の向上および製造コストの低減を図ることができる。Further, according to the illumination optical system of the present invention, since the arrangement position and size of each optical member can be easily and surely determined and manufactured, the manufacturing efficiency of the apparatus is improved. Also, the manufacturing cost can be reduced.
【図１】本発明の実施例１に係る照明光学系を示す断面
図FIG. 1 is a sectional view showing an illumination optical system according to Example 1 of the present invention.
【図２】図１に示すレンズアレイ板を詳しく示す平面図FIG. 2 is a plan view showing in detail the lens array plate shown in FIG.
【図３】本発明の実施例２に係る照明光学系を示す断面
図FIG. 3 is a sectional view showing an illumination optical system according to Example 2 of the present invention.
【図４】図３に示すレンズアレイ板を詳しく示す平面図FIG. 4 is a plan view showing the lens array plate shown in FIG. 3 in detail.
【図５】本発明の実施例３に係る照明光学系を示す断面
図FIG. 5 is a sectional view showing an illumination optical system according to Example 3 of the present invention.
【図６】図５に示すレンズアレイ板を詳しく示す平面図FIG. 6 is a plan view showing in detail the lens array plate shown in FIG.
【図７】本発明の実施例４に係る照明光学系を示す断面
図FIG. 7 is a sectional view showing an illumination optical system according to Example 4 of the present invention.
【図８】図７に示すレンズアレイ板を詳しく示す平面図FIG. 8 is a plan view showing the lens array plate shown in FIG. 7 in detail.
【符号の説明】 １,１１,２１,３１ 発光体 ２,１２,２２,３２ 光束 ３,１３,２３,３３ リフレクタ ４,１４,２４ 第１レンズ
アレイ板 ４ａ,５ａ,１４ａ,１５ａ,２４ａ,２５ａ レンズアレ
イ面 ５,１５,２５ 第２レンズ
アレイ板 ６,２６,３６ 凸レンズ ７,１７,２７,３７ 被照明体
（液晶パネル） １６ 凸のフレネ
ルレンズ ３４ レンズアレ
イ板 ３４ａ 第１レンズ
アレイ面 ３５ａ 第２レンズ
アレイ面[Explanation of reference numerals] 1,11,21,31 light-emitting body 2,12,22,32 luminous flux 3,13,23,33 reflector 4,14,24 first lens array plate 4a, 5a, 14a, 15a, 24a, 25a Lens array surface 5,15,25 Second lens array plate 6,26,36 Convex lens 7,17,27,37 Illuminated object (liquid crystal panel) 16 Convex Fresnel lens 34 Lens array plate 34a First lens array surface 35a Second lens array surface
Claims (4)
明体の位置とを略共焦点位置とする楕円面鏡からなる光
源部と、略同一の開口形状のレンズを２次元的に配列し
て形成される第１レンズアレイ板と、略同一の開口形状
のレンズを２次元的に配列して形成される第２レンズア
レイ板とをこの順に配設してなり、 該第１レンズアレイ板および該第２レンズアレイ板にお
ける個々のレンズの開口形状が被照明領域の形状と略相
似形であり、下記条件式（１）〜（４）を満足すること
を特徴とする照明光学系。 １．０＜ｋ１×ｓ２／ｓ１＜１．８ ・・・・・（１） １．０＜ｋ２×（ｓ１＋ｓ２）／ｓ１＜１．８ ・・・・・（２） ０．８＜ｆ１×ｓ２／（ｓ１×（ｓ１＋ｓ２））＜２．０ ・・（３） ０．８＜ｆ２×（ｓ１＋ｓ２）／（ｓ１×ｓ２）＜２．０ ・・（４） ここで、 ｓ１：第１レンズアレイ板と第２レンズアレイ板の距離 ｓ２：第２レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｋ２：第２レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｆ１：第１レンズアレイ板の焦点距離 ｆ２：第２レンズアレイ板の焦点距離1. A two-dimensional array of a light-emitting body, a light source section made of an ellipsoidal mirror having a position of the light-emitting body and a position of an illuminated body as a substantially confocal position, and a lens having substantially the same aperture shape. And a second lens array plate formed by arranging lenses having substantially the same aperture shape two-dimensionally in this order. The first lens array plate An illumination optical system characterized in that the aperture shape of each lens in the plate and the second lens array plate is substantially similar to the shape of the illuminated region, and satisfies the following conditional expressions (1) to (4). 1.0 <k1 × s2 / s1 <1.8 (1) 1.0 <k2 × (s1 + s2) / s1 <1.8 (2) 0.8 <f1 × s2 / (s1 × (s1 + s2)) <2.0 (3) 0.8 <f2 × (s1 + s2) / (s1 × s2) <2.0 (4) where s1: the first lens Distance between array plate and second lens array plate s2: Distance between second lens array plate and object to be illuminated k1: Similarity ratio between opening shape of each lens in first lens array plate and shape of illuminated area k2: Second Similarity ratio between the aperture shape of each lens in the lens array plate and the shape of the illuminated area f1: Focal length of first lens array plate f2: Focal length of second lens array plate
位置とする放物面鏡と、略同一の開口形状のレンズを２
次元的に配列して形成される第１レンズアレイ板と、略
同一の開口形状のレンズを２次元的に配列して形成され
る第２レンズアレイ板とをこの順に配設してなり、 該第１レンズアレイ板および該第２レンズアレイ板にお
ける個々のレンズの開口形状が被照明領域の形状と略相
似形であり、かつ該第１レンズアレイ板と該第２レンズ
アレイ板の、互いに対応するレンズの光軸が一致するよ
うに構成され、下記条件式（５）〜（８）を満足するこ
とを特徴とする照明光学系。 １．０＜ｋ１×ｓ２／ｓ１＜１．８ ・・・・・（５） １．０＜ｋ２×（ｓ１＋ｓ２）／ｓ１＜１．８ ・・・・・（６） ０．７＜ｆ１／ｓ１＜１．７ ・・ ・・（７） ０．８＜ｆ２×（ｓ１＋ｓ２）／（ｓ１×ｓ２）＜２．０ ・・（８） ここで、 ｓ１：第１レンズアレイ板と第２レンズアレイ板の距離 ｓ２：第２レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｋ２：第２レンズアレイ板における各レンズの開口形状
と被照明領域の形状との相似比 ｆ１：第１レンズアレイ板の焦点距離 ｆ２：第２レンズアレイ板の焦点距離2. A light emitter, and a parabolic mirror having a position of the light emitter as a substantially focal position, and a lens having substantially the same aperture shape.
A first lens array plate formed in a two-dimensional array and a second lens array plate formed in a two-dimensional array of lenses having substantially the same aperture shape are arranged in this order; The aperture shape of each lens in the first lens array plate and the second lens array plate is substantially similar to the shape of the illuminated area, and the first lens array plate and the second lens array plate correspond to each other. An illuminating optical system characterized in that the optical axes of the lenses satisfy the following conditional expressions (5) to (8). 1.0 <k1 × s2 / s1 <1.8 (5) 1.0 <k2 × (s1 + s2) / s1 <1.8 (6) 0.7 <f1 / s1 <1.7 ···· (7) 0.8 <f2 × (s1 + s2) / (s1 × s2) <2.0 · (8) where s1: the first lens array plate and the second lens Array plate distance s2: Distance between second lens array plate and illuminated object k1: Similarity ratio between aperture shape of each lens in first lens array plate and shape of illuminated area k2: Each lens in second lens array plate Similarity ratio between the aperture shape of and the shape of the illuminated area f1: Focal length of the first lens array plate f2: Focal length of the second lens array plate
置とを略共焦点とする楕円面鏡からなる光源部と、 略同一の開口形状のレンズを２次元的に配列して形成さ
れる第１および第２レンズアレイ面を有し、該第１レン
ズアレイ面が前記発光体側を向くように配設されたレン
ズアレイ板とからなり、 該２つのレンズアレイ面における個々のレンズの開口形
状が被照明領域の形状と略相似形であり、下記条件式
（９）〜（１２）を満足するように構成されてなること
を特徴とする照明光学系。 ０．６＜ｋ１×ｓ／ｄ＜１．２ ・・・・・・・（９） ０．６＜ｋ２×ｓ／ｄ＜１．２ ・・・・・・（１０） ０．２５＜Ｒ１／ｄ＜０．４５ ・・・・・・（１１） ０．２５＜Ｒ２／ｄ＜０．４５ ・・・・・・（１２） ここで、 ｄ ：レンズアレイ板の厚さ ｓ ：レンズアレイ板と被照明体の距離 ｋ１：第１レンズアレイ面（光源部側のレンズアレイ
面）における各レンズの開口形状と被照明領域の形状と
の相似比 ｋ２：第２レンズアレイ面（被照明体側のレンズアレイ
面）における各レンズの開口形状と被照明領域の形状と
の相似比 Ｒ１：第１レンズアレイ面の各レンズの曲率半径 Ｒ２：第２レンズアレイ面の各レンズの曲率半径3. A light source, which comprises an illuminator and an ellipsoidal mirror whose confocal point is the illuminant position and the position of the illuminated object, and a lens having substantially the same aperture shape are two-dimensionally arranged. A lens array plate having first and second lens array surfaces that are arranged so that the first lens array surface faces the light emitter side. An illumination optical system characterized in that the aperture shape is substantially similar to the shape of the illuminated area and is configured to satisfy the following conditional expressions (9) to (12). 0.6 <k1 × s / d <1.2 (9) 0.6 <k2 × s / d <1.2 (10) 0.25 <R1 /D<0.45 (11) 0.25 <R2 / d <0.45 (12) where, d: thickness of lens array plate s: lens array Distance between plate and illuminated object k1: Similarity ratio between aperture shape of each lens on the first lens array surface (lens array surface on the light source side) and illuminated area shape k2: Second lens array surface (illuminated object side) Ratio of the aperture shape of each lens and the shape of the illuminated area on the lens array surface of R1) R1: radius of curvature of each lens on the first lens array surface R2: radius of curvature of each lens on the second lens array surface
ンズアレイ面からの照明光を前記被照明体の後方の所定
位置に指向せしめるレンズを該被照明体の前段に設けて
なることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項
記載の照明光学系。4. A lens for directing illumination light from the second lens array plate or the second lens array surface to a predetermined position behind the object to be illuminated is provided in a front stage of the object to be illuminated. The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7248634A JPH0968667A (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Illumination optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7248634A JPH0968667A (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Illumination optical system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0968667A true JPH0968667A (en) | 1997-03-11 |
Family
ID=17181035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7248634A Pending JPH0968667A (en) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Illumination optical system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0968667A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0864909A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-16 | THOMSON multimedia | Illumination device |
| FR2773223A1 (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-02 | Thomson Multimedia Sa | IMAGE PROJECTION OR VIEWING SYSTEM |
| US6958867B2 (en) | 2002-09-30 | 2005-10-25 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Illumination optical system, exposure device using the illumination optical system, and exposure method |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP7248634A patent/JPH0968667A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0864909A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-16 | THOMSON multimedia | Illumination device |
| FR2760856A1 (en) * | 1997-03-13 | 1998-09-18 | Thomson Multimedia Sa | LIGHTING DEVICE |
| FR2773223A1 (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-02 | Thomson Multimedia Sa | IMAGE PROJECTION OR VIEWING SYSTEM |
| EP0927893A1 (en) * | 1997-12-29 | 1999-07-07 | THOMSON multimedia | System for projecting or displaying images |
| US6958867B2 (en) | 2002-09-30 | 2005-10-25 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Illumination optical system, exposure device using the illumination optical system, and exposure method |
| US7289276B2 (en) | 2002-09-30 | 2007-10-30 | Fujifilm Corporation | Illumination optical system, exposure device using the illumination optical system, and exposure method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5786939A (en) | Illumination optical system | |
| US5755503A (en) | Optical illumination system having improved efficiency and uniformity and projection instrument comprising such a system | |
| US4498742A (en) | Illumination optical arrangement | |
| US6231193B1 (en) | Light source device, illuminating system and image projecting apparatus | |
| US5966250A (en) | Method and light collection system for producing uniform arc image size | |
| JPH043528B2 (en) | ||
| JP3972680B2 (en) | Lighting optical unit, liquid crystal projector | |
| JPWO2002031592A1 (en) | Illumination optical device and projection display device using the same | |
| EP0603583B1 (en) | Image projection apparatus | |
| JP3722547B2 (en) | Illumination optics | |
| US20070047092A1 (en) | LED light converging system | |
| JPS633288B2 (en) | ||
| JPH0545605A (en) | Lighting optical device | |
| JP3955597B2 (en) | Illumination device and illumination method | |
| EP2154567B1 (en) | Light source device and projection display device using the same | |
| US7614751B2 (en) | Illumination optical system and image display apparatus including the same | |
| US20020030795A1 (en) | Illumination apparatus and projection type display apparatus using the same | |
| JPH09222581A (en) | Lighting optical device | |
| JPH0968667A (en) | Illumination optical system | |
| JPH10133143A (en) | Liquid crystal projector | |
| CN115079499A (en) | Dynamic projection module applied to car lamp and design method thereof | |
| US7177078B2 (en) | Projection type display apparatus | |
| JPH09171150A (en) | Illuminating optical device and projection display device using same | |
| JPH10241437A (en) | Light source device, illumination system, and image projection device | |
| JP3879142B2 (en) | Exposure equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040715 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041125 |