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JP2000347293A - Light source device, illumination optical system and projector including the same - Google Patents

Light source device, illumination optical system and projector including the same

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Publication number
JP2000347293A
JP2000347293A JP2000097211A JP2000097211A JP2000347293A JP 2000347293 A JP2000347293 A JP 2000347293A JP 2000097211 A JP2000097211 A JP 2000097211A JP 2000097211 A JP2000097211 A JP 2000097211A JP 2000347293 A JP2000347293 A JP 2000347293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
source device
light
lens
aspheric
Prior art date
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Application number
JP2000097211A
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Japanese (ja)
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JP2000347293A5 (en
JP4023066B2 (en
Inventor
Koichi Akiyama
光一 秋山
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Priority to EP04077148A priority patent/EP1469252A3/en
Priority to EP00308500A priority patent/EP1139014A3/en
Priority to US09/671,256 priority patent/US6688756B1/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for improving the parallelism of light emitted from a light source device. SOLUTION: This light source device 150A is equipped with a light source lamp 25 constituted of a discharge lamp 22 and an elliptical reflector 24 and an aspherical lens 30A. The lens 30A is constituted so that its incident surface 30Ai is a plane and its emitting surface 30Ao is an aspherical concave. By making the shape of the aspherical surface a paraboloid of revolution decided on the basis of a specified formula, the light having the high parallelism is emitted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源装置、およ
び、光源装置を備えた照明光学系ならびにプロジェクタ
に関する。
The present invention relates to a light source device, an illumination optical system having the light source device, and a projector.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロジェクタでは、照明光学系から射出
された照明光を、液晶パネルなどの変調装置を用いて画
像情報に応じて変調し、変調された照明光をスクリーン
上に投写することにより画像表示を実現している。
2. Description of the Related Art In a projector, an illumination light emitted from an illumination optical system is modulated according to image information using a modulator such as a liquid crystal panel, and the modulated illumination light is projected on a screen. Display is realized.

【0003】このようなプロジェクタでは、変調装置を
照明する照明光の面内照度分布を均一化するために、光
源ランプから射出された光を複数の部分光線束に分割し
て、変調装置の付近で重畳させるインテグレータ照明光
学系が用いられる。このようなインテグレータ照明光学
系のうち、楕円リフレクタを備えた光源ランプとレンズ
アレイとを用いたインテグレ−タ照明光学系(均一照明
光学系)では、通常、楕円リフレクターから射出される
光を平行化してレンズアレイに入射させるために、光源
ランプとレンズアレイとの間に球面の凹レンズが設けら
れている。すなわち、光源ランプと球面の凹レンズとの
組み合わせにより、平行光を射出する光源装置を構成し
ている。
In such a projector, in order to make the in-plane illuminance distribution of illumination light illuminating the modulation device uniform, the light emitted from the light source lamp is divided into a plurality of partial light beams, and the vicinity of the modulation device is divided. An integrator illumination optical system for superimposing is used. In such an integrator illumination optical system, an integrator illumination optical system (uniform illumination optical system) using a light source lamp having an elliptical reflector and a lens array usually collimates light emitted from the elliptical reflector. In order to make the light incident on the lens array, a spherical concave lens is provided between the light source lamp and the lens array. That is, a light source device that emits parallel light is constituted by a combination of a light source lamp and a spherical concave lens.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような光
源ランプから射出される光線束は、実際には、中心部の
平行度は高いものの、周辺部の平行度がよくない。これ
は、凹レンズにおいて、球面収差が生じることに起因す
る。平行度の悪い光線は、照明光学系において、あるい
は、このような照明光学系を用いたプロジェクタなどの
装置において、レンズアレイをうまく通過できず、無駄
になる場合が多い。このため、従来の照明光学系では、
光源ランプから射出される光を効率よく利用することが
困難であった。
However, the light beam emitted from such a light source lamp has a high degree of parallelism at the center but a poor degree of parallelism at the periphery. This is because spherical aberration occurs in the concave lens. Light rays having poor parallelism cannot be passed through a lens array well in an illumination optical system or in an apparatus such as a projector using such an illumination optical system, and are often wasted. For this reason, in the conventional illumination optical system,
It has been difficult to efficiently use the light emitted from the light source lamp.

【0005】この発明は、従来技術における上述の課題
を解決するためになされたものであり、光源装置から射
出される光の平行度を向上させるための技術を提供する
ことを目的とする。
[0005] The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art, and has as its object to provide a technique for improving the parallelism of light emitted from a light source device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の光
源装置は、放電灯と、前記放電灯から射出された光を反
射する反射面を備えた楕円リフレクタと、前記反射面に
よって反射された光を平行化するレンズと、を有し、前
記レンズは、入射面と射出面とのうち、いずれか一方に
回転二次曲面形状の非球面を有する非球面レンズであ
る、ことを特徴とする。
In order to solve at least a part of the above-mentioned problems, a light source device according to the present invention comprises a discharge lamp and a reflecting surface for reflecting light emitted from the discharge lamp. And a lens for collimating the light reflected by the reflection surface, wherein the lens has a rotational quadratic curved surface on one of the entrance surface and the exit surface. It is an aspheric lens having a spherical surface.

【0007】本発明の光源装置は、入射面と射出面との
うちのいずれか一方に回転二次曲面形状の非球面を有す
る非球面レンズを備えているので、射出される光の平行
度を向上させることが可能となる。
The light source device of the present invention has an aspheric lens having an aspheric surface of a quadratic curved surface on one of the incident surface and the exit surface, so that the parallelism of emitted light can be reduced. It can be improved.

【0008】上記光源装置において、前記非球面は、前
記非球面と光源光軸との交点を原点とした光軸に軸対称
なrθZ円柱座標系における座標値をrおよびZとし、
近軸曲率をcとし、円錐定数をKとしたとき、
In the above light source device, the aspheric surface is represented by r and Z in an rθZ cylindrical coordinate system axially symmetric with respect to an optical axis having an origin at an intersection of the aspheric surface and the light source optical axis;
When the paraxial curvature is c and the conic constant is K,

【数6】 によってあらわされる形状であることが好ましい。(Equation 6) Is preferred.

【0009】こうすれば、非球面の形状を容易に決定す
ることができる。また、この式に基づいて決定された非
球面を有するレンズを用いれば、球面収差をかなり小さ
くすることができるので、光源装置から射出される光の
平行度をかなり向上させることができる。
In this case, the shape of the aspherical surface can be easily determined. Also, if a lens having an aspheric surface determined based on this equation is used, the spherical aberration can be considerably reduced, so that the parallelism of the light emitted from the light source device can be significantly improved.

【0010】上記光源装置において、前記非球面は凹面
であることが好ましい。この場合、レンズを楕円リフレ
クタの第1焦点と第2焦点の間に配置することができる
ため、光源装置を小型化することが可能である。
In the above light source device, it is preferable that the aspheric surface is a concave surface. In this case, since the lens can be disposed between the first focus and the second focus of the elliptical reflector, the size of the light source device can be reduced.

【0011】このとき、前記非球面レンズは、前記楕円
リフレクタの開口面に接合されているようにしてもよ
い。こうすれば、光源装置をさらに小型化することがで
きるとともに、非球面レンズを光源装置の前面ガラスと
して機能させることが可能となる。
At this time, the aspheric lens may be joined to an opening surface of the elliptical reflector. In this case, the size of the light source device can be further reduced, and the aspheric lens can function as a front glass of the light source device.

【0012】しかしながら、上記光源装置において、前
記非球面は凸面としても構わない。
However, in the above light source device, the aspheric surface may be a convex surface.

【0013】上記光源装置において、レンズの非球面を
凹面または凸面とし、かつ、前記射出面が非球面である
場合、前記非球面は回転楕円面形状を有することが好ま
しい。
In the above light source device, when the lens has an aspheric surface that is concave or convex and the exit surface is an aspheric surface, the aspheric surface preferably has a spheroidal shape.

【0014】射出面を非球面とした場合、射出される光
線束の直径を小さくすることができる。従って、光源装
置を照明光学系やプロジェクタに用いる場合において、
光源装置より光路下流側に配置される光学素子の大きさ
を小さくすることができるため、照明光学系やプロジェ
クタを小型化できるという効果がある。さらに、射出面
を非球面とした場合、射出される光線束の面内照度のば
らつきを比較的小さくすることができるという効果もあ
る。
When the exit surface is aspheric, the diameter of the emitted light beam can be reduced. Therefore, when the light source device is used for an illumination optical system or a projector,
Since the size of the optical element disposed downstream of the light path from the light source device can be reduced, there is an effect that the illumination optical system and the projector can be reduced in size. Furthermore, when the exit surface is made aspherical, there is also an effect that the variation in the in-plane illuminance of the emitted light beam can be made relatively small.

【0015】また、このとき、回転楕円面は、前記非球
面と光源光軸との交点を原点、前記光源光軸をZ軸、前
記光源光軸と直交する軸をr軸としたrθZ円柱座標系
における座標値をrおよびZとし、近軸曲率をcとし、
円錐定数をKとしたとき、
At this time, the spheroidal surface is an rθZ cylindrical coordinate having the origin at the intersection of the aspheric surface and the light source optical axis, the Z-axis of the light source optical axis, and the r-axis perpendicular to the light source optical axis. The coordinate values in the system are r and Z, the paraxial curvature is c,
When the conic constant is K,

【数7】 によってあらわされる形状であり、前記楕円リフレクタ
は、前記反射面と前記光源光軸との交点を原点、前記光
源光軸をZ軸、前記光源光軸と直交する軸をr軸とした
rθZ円柱座標系における座標値をrR、ZRとし、近軸
曲率をcRとし、円錐定数をKRとしたとき、
(Equation 7) The elliptical reflector has an origin at an intersection of the reflection surface and the optical axis of the light source, a z-axis of the optical axis of the light source, and an rθZ cylindrical coordinate with an axis orthogonal to the optical axis of the light source as an r-axis. When the coordinate values in the system are r R and Z R , the paraxial curvature is c R , and the conic constant is K R ,

【数8】 によって表される形状であり、−0.8<KR<−0.
5であることが好ましい。
(Equation 8) Where −0.8 <K R <−0.
It is preferably 5.

【0016】このようにすれば、回転楕円面の形状を容
易に決定することができる。また、この式に基づいて決
定された非球面を有するレンズを用いれば、球面収差を
かなり小さくすることができるので、光源装置から射出
される光の平行度をかなり向上させることができる。
This makes it possible to easily determine the shape of the spheroid. Also, if a lens having an aspheric surface determined based on this equation is used, the spherical aberration can be considerably reduced, so that the parallelism of the light emitted from the light source device can be significantly improved.

【0017】上記光源装置において、レンズの非球面を
凹面または凸面とし、かつ、前記射出面が回転楕円面で
ある場合、レンズの入射面は球面とすることが好まし
い。
In the above light source device, when the aspherical surface of the lens is a concave surface or a convex surface, and the exit surface is a spheroidal surface, it is preferable that the entrance surface of the lens is a spherical surface.

【0018】このようにすれば、レンズの入射面におい
て光が屈折を受けないようにすることができ、従って、
さらに平行度の高い射出光を得ることが可能となる。
尚、入射面が平面である場合は、入射面を球面とした場
合に比べると射出光の平行度がやや悪くなるが、非球面
レンズの一方を平面とすることにより、非球面レンズを
比較的安価に制作することができるという利点がある。
In this way, it is possible to prevent light from being refracted at the entrance surface of the lens.
It is possible to obtain emission light with higher parallelism.
Note that when the incident surface is flat, the parallelism of the emitted light is slightly worse than when the incident surface is spherical, but by making one of the aspheric lenses flat, the aspheric lens can be relatively There is an advantage that it can be produced at low cost.

【0019】また、レンズの非球面を凹面または凸面と
し、射出面を回転楕円面とし、入射面を球面とした場合
の当該回転楕円面は、前記非球面と光源光軸との交点を
原点、前記光源光軸をZ軸、前記光源光軸と直交する軸
をr軸としたrθZ円柱座標系における座標値をrおよ
びZとし、近軸曲率をcとし、円錐定数をKとし、前記
レンズの屈折率をnとしたとき、
When the aspherical surface of the lens is a concave or convex surface, the exit surface is a spheroidal surface, and the entrance surface is a spherical surface, the spheroidal surface has an origin at the intersection of the aspherical surface and the optical axis of the light source. The light source optical axis is the Z axis, the coordinate values in the rθZ cylindrical coordinate system with the axis orthogonal to the light source optical axis as the r axis are r and Z, the paraxial curvature is c, the conic constant is K, and the conic constant is K. When the refractive index is n,

【数9】 によって表される形状とすることが好ましい。このよう
にすれば、回転楕円面の形状を容易に決定することがで
きる。
(Equation 9) Preferably, the shape is represented by This makes it possible to easily determine the shape of the spheroid.

【0020】この光源装置において、前記非球面レンズ
の前記入射面に、紫外線反射膜が形成されているように
してもよい。こうすれば、紫外光が光源装置から射出さ
れないようにすることができる。また、放電灯から射出
された紫外光が反射されて、再度、放電灯に戻ることに
より、光源装置から射出される可視光の強度を向上させ
ることができる。
In this light source device, an ultraviolet reflective film may be formed on the incident surface of the aspheric lens. This can prevent the ultraviolet light from being emitted from the light source device. Further, the intensity of the visible light emitted from the light source device can be improved by reflecting the ultraviolet light emitted from the discharge lamp and returning to the discharge lamp again.

【0021】上記光源装置において、レンズの非球面を
凹面または凸面とし、かつ、前記入射面が非球面である
場合、前記非球面は回転双曲面形状を有することが好ま
しい。
In the above light source device, when the aspherical surface of the lens is a concave surface or a convex surface and the incident surface is an aspherical surface, it is preferable that the aspherical surface has a shape of a rotating hyperboloid.

【0022】入射面を非球面とした場合、楕円リフレク
タの反射面で反射された光は、レンズの入射面で平行化
され、射出面では屈折作用を受けないようにすることが
できる。従って、より平行度の高い射出光を得ることが
可能となる。
When the entrance surface is aspheric, the light reflected on the reflection surface of the elliptical reflector is collimated on the entrance surface of the lens, and can be prevented from being refracted on the exit surface. Therefore, it is possible to obtain emission light with higher parallelism.

【0023】また、このとき、回転双曲面は、前記非球
面と光源光軸との交点を原点、前記光源光軸をZ軸、前
記光源光軸と直交する軸をr軸としたrθZ円柱座標系
における座標値をrおよびZとし、近軸曲率をcとし、
円錐定数をKとし、前記レンズの屈折率をnとしたと
き、
At this time, the rotational hyperboloid is an rθZ cylindrical coordinate having an origin at an intersection of the aspheric surface and the optical axis of the light source, a Z-axis at the optical axis of the light source, and an r-axis orthogonal to the optical axis of the light source. The coordinate values in the system are r and Z, the paraxial curvature is c,
When the conic constant is K and the refractive index of the lens is n,

【数10】 によってあらわされる形状であることが好ましい。(Equation 10) Is preferred.

【0024】このようにすれば、回転双曲面の形状を容
易に決定することができる。また、この式に基づいて決
定された非球面を有するレンズを用いれば、球面収差を
かなり小さくすることができるので、光源装置から射出
される光の平行度をかなり向上させることができる。
In this manner, the shape of the hyperboloid of revolution can be easily determined. Also, if a lens having an aspheric surface determined based on this equation is used, the spherical aberration can be considerably reduced, so that the parallelism of the light emitted from the light source device can be significantly improved.

【0025】この光源装置において、前記非球面レンズ
の前記射出面は平面であり、前記非球面レンズの前記射
出面に、紫外線反射膜が形成されているようにしてもよ
い。こうすれば、紫外光が光源装置から射出されないよ
うにすることができる。また、放電灯から射出された紫
外光が反射されて、再度、放電灯に戻ることにより、光
源装置から射出される可視光の強度を向上させることが
できる。
In this light source device, the emission surface of the aspheric lens may be flat, and an ultraviolet reflection film may be formed on the emission surface of the aspheric lens. This can prevent the ultraviolet light from being emitted from the light source device. Further, the intensity of the visible light emitted from the light source device can be improved by reflecting the ultraviolet light emitted from the discharge lamp and returning to the discharge lamp again.

【0026】上述の光源装置は、光源装置から射出され
た光を複数の部分光線束に分割するレンズアレイと、前
記レンズアレイによって分割された前記部分光線束を照
明領域上で重畳させる重畳レンズと、を備える照明光学
系において、光源装置として用いることが可能である。
The above-described light source device has a lens array that divides the light emitted from the light source device into a plurality of partial light beams, and a superposition lens that superimposes the partial light beams divided by the lens array on an illumination area. , Can be used as a light source device.

【0027】また、照明光学系において、非球面レンズ
の入射面を回転双曲面形状とし、射出面を平面とする光
源装置を用いる場合には、レンズアレイは、非球面レン
ズの射出面に設けられていてもよい。こうすれば、照明
光学系を小型化することが可能となる。
In a case where the illumination optical system uses a light source device having an aspheric lens having a hyperboloid-shaped entrance surface and a flat exit surface, the lens array is provided on the exit surface of the aspheric lens. May be. This makes it possible to reduce the size of the illumination optical system.

【0028】また、上述の光源装置は、光源装置が照明
する照明領域としての光入射面を有し、前記光源装置か
らの入射光を画像情報に応じて変調する電気光学装置
と、前記電気光学装置によって変調された光を投写する
投写光学系と、を備えたプロジェクタにおいて、光源装
置として用いることが可能である。
Further, the above light source device has a light incident surface as an illumination area illuminated by the light source device, and modulates incident light from the light source device in accordance with image information; And a projection optical system that projects the light modulated by the device, the projector can be used as a light source device.

【0029】上述の光源装置を照明光学系やプロジェク
タの光源として用いることにより、光の利用効率を向上
させて、投写される画像の明るさを向上させることが可
能である。
By using the above light source device as a light source of an illumination optical system or a projector, it is possible to improve the light use efficiency and to improve the brightness of a projected image.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】A.光源装置150A:図1は、
本発明の第1の実施形態にかかる光源装置150Aを示
す説明図である。光源装置150Aは、放電灯22とリ
フレクタ24とからなる光源ランプ25と、非球面レン
ズ30Aとを備えている。リフレクタ24は、光源光軸
20axに軸対称な回転楕円体からなる反射面24Rを
有する楕円リフレクタである。回転楕円体は、例えば、
ガラスを用いて形成されている。反射面24Rには誘電
体多層膜が形成されている。なお、反射面24Rには、
アルミニウム膜や銀膜などの金属反射膜を形成するよう
にしてもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Light source device 150A: FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a light source device 150A according to the first embodiment of the present invention. The light source device 150A includes a light source lamp 25 including a discharge lamp 22 and a reflector 24, and an aspheric lens 30A. The reflector 24 is an elliptical reflector having a reflection surface 24R formed of a spheroid symmetrical with respect to the light source optical axis 20ax. A spheroid, for example,
It is formed using glass. A dielectric multilayer film is formed on the reflection surface 24R. In addition, on the reflection surface 24R,
A metal reflection film such as an aluminum film or a silver film may be formed.

【0031】放電灯22は、放射状に光を射出する。放
電灯22の中心22cは、楕円リフレクタ24の光源光
軸20ax上における2つの焦点のうち、楕円リフレク
タ24により近い方の焦点(第1焦点)の位置に配置さ
れている。ここで、放電灯の中心とは、放電灯22のア
ークの中心を意味している。放電灯22から射出された
放射光は、楕円リフレクタ24によって反射され、反射
光は楕円リフレクタ24の他方の焦点(第2焦点)に向
かう。放電灯22としては、メタルハライドランプや高
圧水銀灯などが用いられる。なお、光源光軸20ax
は、光源装置150Aから射出される光線束の中心軸で
ある。
The discharge lamp 22 emits light radially. The center 22c of the discharge lamp 22 is located at a position (first focal point) closer to the elliptical reflector 24 among the two focal points on the light source optical axis 20ax of the elliptical reflector 24. Here, the center of the discharge lamp means the center of the arc of the discharge lamp 22. The emitted light emitted from the discharge lamp 22 is reflected by the elliptical reflector 24, and the reflected light goes to the other focal point (second focal point) of the elliptical reflector 24. As the discharge lamp 22, a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, or the like is used. The light source optical axis 20ax
Is the central axis of the light beam emitted from the light source device 150A.

【0032】非球面レンズ30Aは、楕円リフレクタ2
4によって反射された反射光をほぼ平行な光に変換する
機能を有している。図1に示す非球面レンズ30Aは、
入射面30Aiが平面であり、射出面30Aoが非球面
の凹面となっている。
The aspheric lens 30A includes an elliptical reflector 2
4 has a function of converting the light reflected by the light 4 into substantially parallel light. The aspheric lens 30A shown in FIG.
The entrance surface 30Ai is a flat surface, and the exit surface 30Ao is an aspheric concave surface.

【0033】図2は、本実施形態に係る光源装置150
Aにおいて、放電灯22の中心から放射状に射出される
光線の軌跡を図示したものである。図2において、放電
灯22(図1)の図示は省略されている。また、図3
は、図2に示す光源装置150Aの楕円リフレクタの反
射面24Rと非球面レンズ30Aとの関係を示す説明図
である。反射面24Rの第1焦点FR1から射出され、
反射面24Rで反射された光線は、反射面24Rの第2
焦点FR2の方向に進み、非球面レンズ30Aによって
平行化される。なお、図3中、Fe1、Fe2は、それ
ぞれ、非球面レンズ30Aの非球面の第1焦点、第2焦
点である。本実施形態に係る光源装置150Aでは、非
球面レンズ30Aの射出面30Aoの非球面の形状を、
式(1)の関係をほぼ満足する形状とすることにより、
すなわち回転二次曲面形状とすることにより、従来の光
源装置と異なり、平行度の高い光を射出することが可能
となっている。
FIG. 2 shows a light source device 150 according to this embodiment.
3A illustrates the trajectory of light rays radially emitted from the center of the discharge lamp 22. 2, the illustration of the discharge lamp 22 (FIG. 1) is omitted. FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a reflection surface 24R of an elliptical reflector of the light source device 150A shown in FIG. 2 and the aspheric lens 30A. Emitted from the first focal point FR1 of the reflection surface 24R,
The light beam reflected by the reflecting surface 24R is reflected on the second surface of the reflecting surface 24R.
It proceeds in the direction of the focal point FR2, and is collimated by the aspherical lens 30A. In FIG. 3, Fe1 and Fe2 are the first focal point and the second focal point of the aspheric surface of the aspheric lens 30A, respectively. In the light source device 150A according to this embodiment, the shape of the aspheric surface of the exit surface 30Ao of the aspheric lens 30A is
By making the shape almost satisfying the relationship of the expression (1),
That is, unlike a conventional light source device, light having a high degree of parallelism can be emitted by adopting a rotation quadric surface shape.

【0034】[0034]

【数11】 [Equation 11]

【0035】ここで、r,Zは、図3に示すように、非
球面レンズ30Aの非球面と光源光軸20axとの交点
を原点L0とし、光源光軸20axに軸対象なrθZ円
柱座標系における座標値である。なお、図3において、
Z方向は、反射面24Rの第1焦点FR1から第2焦点
FR2へ向かう方向を正としている。rは、原点L0か
らの光源光軸20axに直交する方向への距離を示して
いる。θは、所定のr方向からの角度を示しているが、
式(1)から分かるように、非球面の形状は角度θに依
存しない。
Here, as shown in FIG. 3, r and Z are the intersections of the aspherical surface of the aspherical lens 30A and the light source optical axis 20ax as the origin L0, and the rθZ cylindrical coordinate system is symmetrical with the light source optical axis 20ax. Is the coordinate value at. In FIG. 3,
In the Z direction, the direction from the first focal point FR1 to the second focal point FR2 of the reflection surface 24R is defined as positive. r indicates a distance from the origin L0 in a direction orthogonal to the light source optical axis 20ax. θ indicates an angle from a predetermined r direction,
As can be seen from equation (1), the shape of the aspheric surface does not depend on the angle θ.

【0036】また、式(1)中、近軸曲率cは、反射面
24Rで反射された光線を、従来技術のように、球面の
凹レンズを用いて平行光に変換すると仮定した場合の、
当該球面の曲率を示している。すなわち、近軸領域(回
転軸付近の領域)では、この曲率cを有する凹レンズを
用いることにより、反射面24Rで反射された光線を平
行光に変換することができることになる。
In the equation (1), the paraxial curvature c is obtained by assuming that the light beam reflected by the reflecting surface 24R is converted into parallel light using a spherical concave lens as in the prior art.
The curvature of the spherical surface is shown. That is, in the paraxial region (region near the rotation axis), by using the concave lens having the curvature c, the light beam reflected by the reflection surface 24R can be converted into parallel light.

【0037】Kは、円錐定数と呼ばれる値である。この
円錐定数Kの値によって、回転二次曲面形状は特定の形
状に限定される。すなわち、円錐定数Kの値が−1<K
<0である場合には、非球面は回転楕円面となる。ま
た、円錐定数Kの値がK=−1である場合には、非球面
は回転放物面となる。さらに、円錐定数Kの値が、K<
−1である場合には、非球面は回転双曲面となる。
K is a value called a conical constant. By the value of the conic constant K, the shape of the rotational quadric surface is limited to a specific shape. That is, the value of the conic constant K is −1 <K
If <0, the aspheric surface is a spheroid. When the value of the conical constant K is K = -1, the aspheric surface becomes a paraboloid of revolution. Furthermore, when the value of the conic constant K is K <
If it is -1, the aspheric surface becomes a hyperboloid of revolution.

【0038】また、左辺第3項は、一般非球面項と呼ば
れる距離rに依存する関数であるが、十分に小さな値で
あるため、本実施形態では無視することとしている。
The third term on the left side is a function called a general aspheric term and depends on the distance r. However, since it is a sufficiently small value, it is ignored in this embodiment.

【0039】本実施形態における非球面レンズ30Aの
非球面の回転二次曲面形状は、式(1)の左辺第3項を
無視した下式(2)に基づき、次のような方法によって
決定される。
The rotational quadratic surface shape of the aspherical surface of the aspherical lens 30A in this embodiment is determined by the following method based on the following equation (2) ignoring the third term on the left side of equation (1). You.

【0040】[0040]

【数12】 (Equation 12)

【0041】まず、楕円リフレクタの反射面24Rの形
状と、非球面レンズ30Aの入射面30Aiの曲率と、
非球面レンズ30Aの屈折率nと、非球面レンズ30A
の中心部の厚みと、非球面レンズ30Aの設置位置とを
考慮して、近似曲率cの値を求める。具体的には、反射
面24Rの形状と、非球面レンズ30Aの入射面30A
iの曲率と、非球面レンズ30Aの屈折率nと、非球面
レンズ30Aの中心部の厚みと、非球面レンズ30Aの
設置位置とを予め決めておく。そして、予め決定された
反射面24Rの形状と同じ形状の反射面を有する楕円リ
フレクタに対し、予め決定された位置に、入射面の曲
率、屈折率、中心部の厚みが同じ球面の凹レンズを用い
た場合に、近軸領域(回転軸付近の領域)で平行光に変
換できるような曲率を求める。このようにして求めた曲
率の値が近似曲率cとなる。ここで、本実施形態の光源
装置150Aのように、非球面レンズ30Aの入射面3
0Aiを平面とする場合には、入射面30Aiの曲率を
0とする。
First, the shape of the reflection surface 24R of the elliptical reflector, the curvature of the entrance surface 30Ai of the aspherical lens 30A, and
The refractive index n of the aspherical lens 30A and the aspherical lens 30A
The value of the approximate curvature c is determined in consideration of the thickness of the central portion of the above and the installation position of the aspherical lens 30A. Specifically, the shape of the reflecting surface 24R and the incident surface 30A of the aspherical lens 30A
The curvature of i, the refractive index n of the aspherical lens 30A, the thickness at the center of the aspherical lens 30A, and the installation position of the aspherical lens 30A are determined in advance. Then, for an elliptical reflector having a reflection surface of the same shape as the predetermined reflection surface 24R, a spherical concave lens having the same curvature, refractive index, and center thickness of the incident surface is used at a predetermined position. In this case, a curvature that can be converted into parallel light in a paraxial region (a region near the rotation axis) is obtained. The value of the curvature obtained in this manner becomes the approximate curvature c. Here, like the light source device 150A of the present embodiment, the entrance surface 3 of the aspherical lens 30A
When 0Ai is a plane, the curvature of the incident surface 30Ai is set to 0.

【0042】次に、円錐定数Kを求める。本実施形態の
光源装置150Aにおいて、円錐定数Kは、その値を変
更しながら、繰り返し式(2)を用いてシミュレーショ
ンを行うことにより、平行光が射出される条件に設定さ
れる。このシミュレーションでは、光源装置150Aか
ら射出される光線束を収差のない理想レンズで集光した
ときに、集光点での光スポット径が最も小さくなる場合
を、ほぼ平行な光が射出される条件とすることが考えら
れる。実用上は、集光点での光スポット径が約100μ
m以内となる場合を、ほぼ平行な光が射出される条件と
みなしても問題ない。
Next, a cone constant K is obtained. In the light source device 150A of the present embodiment, the conical constant K is set to a condition under which parallel light is emitted by performing a simulation using the repetition formula (2) while changing its value. In this simulation, when the light beam emitted from the light source device 150A is condensed by an ideal lens having no aberration, the condition where the light spot diameter at the light condensing point becomes the smallest is the condition under which substantially parallel light is emitted. It is conceivable that In practice, the light spot diameter at the focal point is about 100μ
There is no problem even if the case where the distance is within m is considered as a condition under which substantially parallel light is emitted.

【0043】図4は、このようにしてシミュレーション
を行った結果求められた円錐定数Kと、非球面レンズ3
0Aの屈折率nとの関係を示すグラフである。図4にお
いては、非球面レンズのレンズ材料として一般的な屈折
率nの範囲1.45〜1.95での円錐定数Kの値が示
されている。曲線CA1〜CA6では、それぞれ、反射
面24Rの形状が異なる。楕円リフレクタの反射面24
Rの形状は、前述した式(2)と同様の式(3)を用い
て表すことができる。
FIG. 4 shows the conic constant K obtained as a result of the simulation and the aspherical lens 3.
It is a graph which shows the relationship with the refractive index n of 0A. FIG. 4 shows the value of the conical constant K in a range of a refractive index n of 1.45 to 1.95, which is a general lens material of an aspherical lens. Each of the curves CA1 to CA6 has a different shape of the reflection surface 24R. Reflective surface 24 of elliptical reflector
The shape of R can be expressed using the same equation (3) as the above-mentioned equation (2).

【0044】[0044]

【数13】 (Equation 13)

【0045】ここで、rR、ZRは、反射面24Rと光源
光軸20axとの交点を原点とし、光源光軸20axに
軸対象なrθZ円柱座標系における座標値である。ま
た、c Rは楕円リフレクタの近軸曲率、KRは円錐定数で
ある。曲線CA1〜CA6は、それぞれ、式(3)にお
いて、反射面24Rの円錐定数KRが−0.50,−
0.54,−0.66,−0.70,−0.80,−
0.89である場合の値を示す。
Where rR, ZRIs the reflection surface 24R and the light source
The point of intersection with the optical axis 20ax is the origin, and the light source optical axis 20ax is
It is a coordinate value in the rθZ cylindrical coordinate system that is an axis target. Ma
C RIs the paraxial curvature of the elliptical reflector, KRIs the conic constant
is there. The curves CA1 to CA6 respectively correspond to the equations (3).
And the conical constant K of the reflecting surface 24RRIs -0.50,-
0.54, -0.66, -0.70, -0.80,-
It shows the value when it is 0.89.

【0046】図4からわかるように、本実施形態の光源
装置150Aにおいて、円錐定数K Rが−0.8<KR
−0.5の範囲の反射面24Rを有する楕円リフレクタ
を用いる場合には、非球面レンズ30Aの非球面の円錐
定数Kは、−0.55<K<−1の範囲、すなわち、回
転楕円面形状とすることが好ましい。
As can be seen from FIG. 4, the light source of the present embodiment
In the device 150A, the conic constant K RIs -0.8 <KR<
Elliptical reflector having a reflective surface 24R in the range of -0.5
Is used, the aspherical cone of the aspherical lens 30A is used.
The constant K is in the range of −0.55 <K <−1, that is,
It is preferable to have a spheroidal shape.

【0047】また、図4中の曲線CA6で示されるよう
に、式(3)において、反射面24Rの円錐定数KR
−0.89である場合には、非球面レンズ30Aの屈折
率nが1.45≦n<1.84のとき円錐定数KはK<
−1となり、n=1.84のときK=1となり、n>
1.84のときK<−1となる。すなわち、この場合に
は、非球面レンズの非球面は、n<1.84の領域では
回転楕円面、n=1.84の場合には回転放物面形状、
n>1.84の領域では回転双曲面形状となる。なお、
このとき、KRは1に近くなっており、すなわち、楕円
リフレクタの反射面24Rの形状は放物面に近い形状と
なっている。この場合、反射面24Rによって反射され
た光は、レンズによって平行化しなくても、ほぼ平行光
に近い状態となる。したがって、非球面レンズを用いて
平行化する必要性に乏しい。また、この場合、非球面レ
ンズの直径が比較的大きくなってしまうことから、非球
面レンズから射出される光線束の直径も比較的大きくな
ってしまう。したがって、光源装置以降の光学系を小型
化するという効果はあまり期待できない。このようなこ
とから、KRが1に近い場合はあまり実用的でないと考
えられる。しかしながら、平行度の高い光線束得ること
が必要な場合は、KRが1に近い場合であっても、本実
施形態のように非球面レンズ30Aを用いることが考え
られる。
As shown by the curve CA6 in FIG. 4, when the conical constant K R of the reflecting surface 24R is −0.89 in the equation (3), the refractive index n of the aspherical lens 30A is Is 1.45 ≦ n <1.84, the conic constant K is K <
−1, and when n = 1.84, K = 1, and n>
When 1.84, K <-1. That is, in this case, the aspherical surface of the aspherical lens has a spheroidal surface in a region of n <1.84, a paraboloid of revolution when n = 1.84,
In a region where n> 1.84, a rotational hyperboloid is formed. In addition,
At this time, K R is close to 1, that is, the shape of the reflection surface 24R of the elliptical reflector is close to a paraboloid. In this case, the light reflected by the reflection surface 24R is almost a parallel light state without being parallelized by the lens. Therefore, it is not necessary to use an aspherical lens for parallelization. In this case, since the diameter of the aspherical lens becomes relatively large, the diameter of the light beam emitted from the aspherical lens also becomes relatively large. Therefore, the effect of reducing the size of the optical system after the light source device cannot be expected much. From this, it is considered that when K R is close to 1, it is not very practical. However, when it is necessary to obtain a light beam with a high degree of parallelism, it is conceivable to use the aspheric lens 30A as in the present embodiment even when K R is close to 1.

【0048】なお、本実施形態に係る光源装置150A
では、図3に示すように、非球面レンズ30Aの非球面
の第2焦点Fe2が楕円リフレクタの反射面24Rの第
2焦点FR2と一致しない。これは、楕円リフレクタの
第2焦点FR2に向かう光が、非球面レンズ30Aの入
射面30Aiで屈折作用を受けるためである。後述する
他の実施形態に係る光源装置150Bのように、楕円リ
フレクタの第2焦点FR2に向かう光が、非球面レンズ
の非球面部分のみで屈折作用を受ける場合には、非球面
の第2焦点Fe2と楕円リフレクタの反射面の第2焦点
FR2とが一致する。
The light source device 150A according to this embodiment
In this case, as shown in FIG. 3, the second focal point Fe2 of the aspheric surface of the aspheric lens 30A does not coincide with the second focal point FR2 of the reflection surface 24R of the elliptical reflector. This is because the light traveling toward the second focal point FR2 of the elliptical reflector undergoes a refraction action on the incident surface 30Ai of the aspheric lens 30A. As in a light source device 150B according to another embodiment described later, when light traveling toward the second focal point FR2 of the elliptical reflector undergoes a refraction effect only at the aspherical portion of the aspherical lens, the aspherical second focal point is used. Fe2 coincides with the second focal point FR2 of the reflection surface of the elliptical reflector.

【0049】以上のように、本実施形態に係る光源装置
150Aでは、非球面レンズ30Aの射出面30Aoの
非球面の形状を、式(1)の左辺第3項を無視した式
(2)の関係を満足する形状とすることにより、すなわ
ち回転二次曲面形状とすることにより、従来の光源装置
と異なり、平行度の高い光を射出することができる。ま
た、本実施形態の光源装置150Aにおいて、非球面レ
ンズ30Aの非球面の円錐定数Kは、回転楕円面形状と
することが好ましい。
As described above, in the light source device 150A according to the present embodiment, the shape of the aspherical surface of the exit surface 30Ao of the aspherical lens 30A is calculated by using the expression (2) of the expression (1) ignoring the third term on the left side. By adopting a shape satisfying the relationship, that is, by adopting a quadratic curved surface shape, unlike the conventional light source device, light with high parallelism can be emitted. In the light source device 150A of the present embodiment, the aspherical conical constant K of the aspherical lens 30A is preferably a spheroidal shape.

【0050】B.光源装置150B:図5は、図2並び
に図3に示す第1の実施形態に係る光源装置150Aの
変形例を示す説明図である。光源装置150Aでは、非
球面レンズ30Aの入射面30Aiが平面であったが、
本実施形態では、非球面レンズ30Bの入射面30Bi
が球面となっている。非球面レンズ30B以外の構成に
つては、第1の実施形態に係る光源装置150Aと同様
であるため、図1〜図3で用いたものと同様の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。
B. Light source device 150B: FIG. 5 is an explanatory view showing a modification of the light source device 150A according to the first embodiment shown in FIGS. In the light source device 150A, the incident surface 30Ai of the aspheric lens 30A is a flat surface.
In the present embodiment, the incident surface 30Bi of the aspherical lens 30B
Is a spherical surface. Since the configuration other than the aspheric lens 30B is the same as that of the light source device 150A according to the first embodiment, the same reference numerals as those used in FIGS. 1 to 3 are assigned, and the detailed description is omitted. I do.

【0051】本実施形態に係る光源装置150Bにおい
て、楕円リフレクタの反射面24Rの第1焦点FR1か
ら射出され、反射面24Rで反射された光線は、反射面
24Rの第2焦点FR2の方向に進み、非球面レンズ3
0Bによって平行化される。なお、図5中、Fe1、F
e2は、それぞれ、非球面レンズ30Bの非球面の第1
焦点、第2焦点である。
In the light source device 150B according to the present embodiment, light rays emitted from the first focal point FR1 of the reflecting surface 24R of the elliptical reflector and reflected by the reflecting surface 24R travel in the direction of the second focal point FR2 of the reflecting surface 24R. , Aspheric lens 3
It is parallelized by 0B. In FIG. 5, Fe1, F
e2 is the first aspherical surface of the aspherical lens 30B.
Focus, second focus.

【0052】非球面レンズ30Bの入射面30Biの球
面は、楕円リフレクタの反射面24Rの第2焦点FR2
を中心とする球面である。また、非球面レンズ30Bの
射出面30Boは、式(2)の関係を満足する回転二次
曲面形状とされており、第1の実施形態にかかる光源装
置150Aの場合と同様、平行度の高い光を射出するこ
とが可能となっている。本実施形態のように、入射面3
0Biと射出面30Boにそれぞれ形状の異なる曲面を
有する非球面レンズ30Bを用いると、レンズの製造コ
ストが大きくなってしまう。しかしながら、本実施形態
の光源装置150Bにおいて、楕円リフレクタの反射面
24Rからの反射光は、非球面レンズ30Bの入射面3
0Biに垂直に入射するため、非球面レンズ30Bで
は、楕円リフレクタの反射面24Rからの反射光は、射
出面30Boにおいて進行方向を1回変更するのみであ
る。したがって、本実施形態の光源装置150Bは、よ
り平行度の高い光線束を得られるという点で有利であ
る。
The spherical surface of the entrance surface 30Bi of the aspheric lens 30B is the second focal point FR2 of the reflection surface 24R of the elliptical reflector.
. The exit surface 30Bo of the aspheric lens 30B has a quadratic curved surface shape that satisfies the relationship of Expression (2), and has a high degree of parallelism as in the case of the light source device 150A according to the first embodiment. It is possible to emit light. As in the present embodiment, the incident surface 3
If an aspheric lens 30B having curved surfaces having different shapes is used for 0Bi and the exit surface 30Bo, the manufacturing cost of the lens increases. However, in the light source device 150B of the present embodiment, the light reflected from the reflection surface 24R of the elliptical reflector is incident on the entrance surface 3A of the aspheric lens 30B.
In the aspheric lens 30B, the reflected light from the reflecting surface 24R of the elliptical reflector only changes the traveling direction once at the exit surface 30Bo in the aspheric lens 30B because the light is incident perpendicular to 0Bi. Therefore, the light source device 150B of the present embodiment is advantageous in that a light beam with higher parallelism can be obtained.

【0053】本実施形態における非球面レンズ30Bの
非球面の回転二次曲面形状は、式(2)に基づき、次の
ような方法によって決定される。
The shape of the rotational quadratic surface of the aspherical surface of the aspherical lens 30B in this embodiment is determined by the following method based on the equation (2).

【0054】まず、楕円リフレクタの反射面24Rの形
状と、非球面レンズ30Bの入射面30Biの曲率と、
非球面レンズ30Bの屈折率nと、非球面レンズ30B
の中心部の厚みと、非球面レンズ30Bの設置位置とを
考慮して、近似曲率cの値を求める。具体的には、反射
面24Rの形状と、非球面レンズ30Bの入射面30B
iの曲率と、非球面レンズ30Bの屈折率nと、非球面
レンズ30Bの中心部の厚みと、非球面レンズ30Bの
設置位置とを予め決めておく。そして、予め決定された
反射面24Rの形状と同じ形状を有する楕円リフレクタ
に対し、予め決定された位置に、入射面の曲率、屈折
率、中心部の厚みが同じ球面の凹レンズを用いた場合
に、近軸領域(回転軸付近の領域)で平行光に変換でき
る曲率を求める。このようにして求めた曲率の値が近似
曲率cとなる。
First, the shape of the reflecting surface 24R of the elliptical reflector, the curvature of the entrance surface 30Bi of the aspherical lens 30B, and
The refractive index n of the aspherical lens 30B and the aspherical lens 30B
The value of the approximate curvature c is determined in consideration of the thickness of the central portion of the above and the installation position of the aspherical lens 30B. Specifically, the shape of the reflecting surface 24R and the incident surface 30B of the aspherical lens 30B
The curvature of i, the refractive index n of the aspherical lens 30B, the thickness of the central part of the aspherical lens 30B, and the installation position of the aspherical lens 30B are determined in advance. Then, for the elliptical reflector having the same shape as the predetermined shape of the reflecting surface 24R, the curvature of the incident surface, the refractive index, and the thickness of the central portion using a spherical concave lens at the predetermined position are used. , A curvature that can be converted into parallel light in a paraxial region (region near the rotation axis) is obtained. The value of the curvature obtained in this manner becomes the approximate curvature c.

【0055】次に、円錐定数Kを求める。ここで、図6
に曲線CBで示すように、本実施形態の光源装置150
Bにおいては、第1の実施形態にかかる光源装置150
Aの場合と異なり、楕円リフレクタの反射面24Rの形
状を変更しても、非球面レンズ30Bの屈折率nと円錐
定数Kとの関係が変化しない。これは、図3に示す非球
面レンズ30Aの入射面30Aiの形状(平面)と、図
5に示す非球面レンズ30Bの入射面30Biの形状
(球面)との相違に起因する。すなわち、図3に示す非
球面レンズ30Aでは、入射面30Aiが平面であるた
め、反射面24Rからの反射光は、入射面30Aiでの
屈折により進行方向が変えられる。一方、図5に示す非
球面レンズ30Bでは、入射面30Biが球面であるた
め、反射面24Rからの反射光は、入射面30Biにほ
ぼ垂直に交わるように入射し、進行方向は変わらない。
この結果、曲線CBでは、楕円リフレクタの反射面24
Rの形状を変更しても、非球面レンズ30Bの屈折率n
と円錐定数Kとの関係は一定となる。なお、図6に示す
非球面レンズ30Bの反射面形状の非球面の円錐定数K
は、ほぼK=−1/n2で決定されている。
Next, a conical constant K is obtained. Here, FIG.
As shown by a curve CB in FIG.
In B, the light source device 150 according to the first embodiment
Unlike the case A, even if the shape of the reflection surface 24R of the elliptical reflector is changed, the relationship between the refractive index n and the conical constant K of the aspheric lens 30B does not change. This is due to the difference between the shape (plane) of the incident surface 30Ai of the aspheric lens 30A shown in FIG. 3 and the shape (spherical surface) of the incident surface 30Bi of the aspheric lens 30B shown in FIG. That is, in the aspheric lens 30A shown in FIG. 3, since the incident surface 30Ai is a flat surface, the traveling direction of the reflected light from the reflecting surface 24R is changed by refraction at the incident surface 30Ai. On the other hand, in the aspheric lens 30B shown in FIG. 5, since the incident surface 30Bi is a spherical surface, the reflected light from the reflecting surface 24R enters the incident surface 30Bi so as to intersect substantially perpendicularly, and the traveling direction does not change.
As a result, in the curve CB, the reflection surface 24 of the elliptical reflector
Even if the shape of R is changed, the refractive index n of the aspherical lens 30B
And the conic constant K is constant. The conical constant K of the aspherical surface of the reflecting surface of the aspherical lens 30B shown in FIG.
Is substantially determined by K = −1 / n 2 .

【0056】したがって、本実施形態において、円錐定
数KはK=−1/n2で求めることができ、第1の実施
形態のようなシミュレーションを行う必要はない。
Therefore, in the present embodiment, the conic constant K can be obtained by K = −1 / n 2 , and it is not necessary to perform the simulation as in the first embodiment.

【0057】さらに、図6からわかるように、本実施形
態の光源装置150Bにおいては、非球面レンズ30B
の非球面の円錐定数Kは、−0.55<K<−0.3の
範囲である。したがって、本実施形態の光源装置150
Bのように、非球面レンズ30Bの入射面30Biを球
面、射出面30Boを非球面とする場合には、非球面を
回転楕円面形状とすることが好ましい。
Further, as can be seen from FIG. 6, in the light source device 150B of the present embodiment, the aspherical lens 30B
Has an aspherical conic constant K in the range of -0.55 <K <-0.3. Therefore, the light source device 150 of the present embodiment
When the entrance surface 30Bi of the aspheric lens 30B is a spherical surface and the exit surface 30Bo is an aspheric surface as in B, it is preferable that the aspheric surface has a spheroidal shape.

【0058】なお、本実施形態に係る光源装置150B
では、楕円リフレクタの第2焦点FR2に向かう光が、
非球面レンズ30Bの入射面30Biで屈折作用を受け
ないため、非球面レンズ30Bの非球面の第2焦点Fe
2が楕円リフレクタの反射面24Rの第2焦点FR2と
ほぼ一致する。
The light source device 150B according to this embodiment
Then, the light heading for the second focal point FR2 of the elliptical reflector is
The second focal point Fe of the aspherical surface of the aspherical lens 30B is not affected by the refraction at the entrance surface 30Bi of the aspherical lens 30B.
2 substantially coincides with the second focal point FR2 of the reflection surface 24R of the elliptical reflector.

【0059】以上のように、本実施形態に係る光源装置
150Bでは、非球面レンズ30Bの射出面30Boの
非球面の形状を、式(1)の左辺第3項を無視した式
(2)の関係を満足する形状とすることにより、すなわ
ち回転二次曲面形状とすることにより、従来の光源装置
と異なり、平行度の高い光を射出することができる。ま
た、本実施形態の光源装置150Bにおいて、楕円リフ
レクタの反射面24Rからの反射光は、非球面レンズ3
0Bの入射面30Biに垂直に入射するため、より平行
度の高い光線束を得ることが可能である。また、本実施
形態の光源装置150Bにおいて、非球面レンズ30B
の非球面の円錐定数Kは、回転楕円面形状とすることが
好ましい。
As described above, in the light source device 150B according to the present embodiment, the shape of the aspherical surface of the exit surface 30Bo of the aspherical lens 30B is determined by using the expression (2) in which the third term on the left side of the expression (1) is ignored. By adopting a shape satisfying the relationship, that is, by adopting a quadratic curved surface shape, unlike the conventional light source device, light with high parallelism can be emitted. In the light source device 150B of the present embodiment, the light reflected from the reflecting surface 24R of the elliptical reflector is
Since the light is perpendicularly incident on the 0B incidence surface 30Bi, a light beam with higher parallelism can be obtained. Further, in the light source device 150B of the present embodiment, the aspherical lens 30B
Is preferably a spheroidal shape.

【0060】C.光源装置150C:図7は、本発明の
第3の実施形態に係る光源装置150Cを示す説明図で
ある。また、図8は、図7に示す光源装置150Cの楕
円リフレクタの反射面24Rと非球面レンズ30Cとの
関係を示す説明図である。第1の実施形態に係る光源装
置150Aでは、非球面レンズ30Aの入射面30Ai
が平面、射出面30Aoが非球面であったが、本実施形
態では、非球面レンズ30Cの入射面30Ciが非球
面、射出面30Coが平面となっている。非球面レンズ
30C以外の構成につては、第1の実施形態に係る光源
装置150Aと同様であるため、図1〜図3で用いたの
と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
C. Light source device 150C: FIG. 7 is an explanatory diagram showing a light source device 150C according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between the reflection surface 24R of the elliptical reflector of the light source device 150C shown in FIG. 7 and the aspherical lens 30C. In the light source device 150A according to the first embodiment, the incident surface 30Ai of the aspheric lens 30A.
Are planes and the exit surface 30Ao is aspherical, but in the present embodiment, the entrance surface 30Ci of the aspherical lens 30C is aspherical, and the exit surface 30Co is planar. Since the configuration other than the aspheric lens 30C is the same as that of the light source device 150A according to the first embodiment, the same reference numerals as those used in FIGS. 1 to 3 are assigned, and the detailed description is omitted. I do.

【0061】本実施形態に係る光源装置150Cにおい
て、楕円リフレクタの反射面24Rの第1焦点FR1か
ら射出され、反射面24Rで反射された光線は、反射面
24Rの第2焦点FR2の方向に進み、非球面レンズ3
0Cによって平行化される。なお、図8中、Fh1、F
h2は、それぞれ、非球面レンズ30Cの非球面の第1
焦点、第2焦点である。
In the light source device 150C according to the present embodiment, light rays emitted from the first focal point FR1 of the reflecting surface 24R of the elliptical reflector and reflected by the reflecting surface 24R travel in the direction of the second focal point FR2 of the reflecting surface 24R. , Aspheric lens 3
It is parallelized by 0C. In FIG. 8, Fh1 and Fh1
h2 is the first aspherical surface of the aspherical lens 30C, respectively.
Focus, second focus.

【0062】本実施形態の光源装置150Cにおいて、
非球面レンズ30Cの入射面30Ciは、式(2)の関
係を満足する回転二次曲面形状とされており、第1の実
施形態にかかる光源装置150Aの場合と同様、平行度
の高い光を射出することが可能となっている。
In the light source device 150C of the present embodiment,
The incident surface 30Ci of the aspheric lens 30C has a rotational quadratic curved surface shape that satisfies the relationship of Expression (2), and emits light with high parallelism as in the case of the light source device 150A according to the first embodiment. It is possible to inject.

【0063】図7と図2との比較からわかるように、第
1の実施形態にかかる光源装置150Aでは、本実施形
態にかかる光源装置150Cよりも、射出される光線束
の直径を小さくすることができるという点で有利であ
る。すなわち、非球面レンズ30Aの射出面30Aoか
ら射出される光線束の直径30ALDは、入射面30A
iに入射する光線束の直径よりも小さくなる。これは、
楕円リフレクタと非球面レンズ30Aとの間隔、およ
び、楕円リフレクタと非球面レンズ30Cとの間隔をほ
ぼ同じ程度に設定する際には、図7の非球面レンズ30
Cの入射面30Ciにおける反射光の光線束よりも、図
2の非球面レンズ30Aの射出面30Aoにおける反射
光の光線束の方が集光されて小さくなっているからであ
る。したがって、第1の実施形態に係る光源装置150
Aを後述するような照明光学系やプロジェクタに利用す
れば、光源装置以降の各部の構成を、全体的に小さくす
ることが可能である。
As can be seen from a comparison between FIG. 7 and FIG. 2, the light source device 150A according to the first embodiment requires a smaller diameter of the emitted light beam than the light source device 150C according to the present embodiment. This is advantageous in that it can be performed. That is, the diameter 30ALD of the light beam emitted from the exit surface 30Ao of the aspheric lens 30A is equal to the incident surface 30Ao.
It becomes smaller than the diameter of the light beam incident on i. this is,
When the distance between the elliptical reflector and the aspherical lens 30A and the distance between the elliptical reflector and the aspherical lens 30C are set to be substantially the same, the aspherical lens 30 in FIG.
This is because the ray bundle of the reflected light on the exit surface 30Ao of the aspheric lens 30A in FIG. 2 is condensed and smaller than the ray bundle of the reflected light on the incident surface 30Ci of C. Therefore, the light source device 150 according to the first embodiment
If A is used for an illumination optical system or a projector as described later, the configuration of each part after the light source device can be reduced as a whole.

【0064】また、第1の実施形態にかかる光源装置1
50Aは、図7と図2にそれぞれ示す光線の軌跡の分布
から分かるように、本実施形態にかかる光源装置150
Cよりも、面内の照度分布がより均一な光線束となって
射出されるという点で有利である。これは、図2の非球
面レンズ30Aでは、射出面30Aoが凹面となってお
り、図7の非球面レンズ30Cでは、入射面30Ciが
凹面となっているからである。すなわち、図2に示す第
1の実施形態に係る光源装置150Aでは、非球面レン
ズ30Aに入射する光線の入射角は、非球面レンズ30
Aの中央でも周辺でも、あまり大きな差がない。一方、
図7に示す第2の実施形態に係る光源装置150Cで
は、非球面レンズ30Cに入射する光線の入射角は、非
球面レンズ30Cの中央と周辺とで、かなり大きな差が
生じている。このため、光源装置150Cでは、射出さ
れる光線束に強度分布が発生しやすくなっている。
Further, the light source device 1 according to the first embodiment
50A is a light source device 150 according to the present embodiment, as can be seen from the distributions of the trajectories of the light rays shown in FIGS.
This is advantageous over C in that the illuminance distribution in the plane is emitted as a more uniform light beam. This is because the exit surface 30Ao is concave in the aspheric lens 30A in FIG. 2, and the incident surface 30Ci is concave in the aspheric lens 30C in FIG. That is, in the light source device 150A according to the first embodiment shown in FIG. 2, the incident angle of the light beam incident on the aspherical lens 30A is
There is not much difference between the center and the periphery of A. on the other hand,
In the light source device 150C according to the second embodiment shown in FIG. 7, the incident angle of the light beam incident on the aspherical lens 30C has a considerably large difference between the center and the periphery of the aspherical lens 30C. Therefore, in the light source device 150C, an intensity distribution is easily generated in the emitted light beam.

【0065】さらに、第1の実施形態にかかる光源装置
150Aは、製造コストを小さくできる点においても、
本実施形態の光源装置150Cより有利である。一般
に、非球面レンズの非球面部分の制作には、かなりの精
度が要求され、非球面部分が小さいほど安価に制作する
ことができる。このため、非球面部分が小さい非球面レ
ンズ30Aを用いた光源装置150Aの方が、安価に制
作できるため、より実用的と言える。
Further, the light source device 150A according to the first embodiment can reduce the manufacturing cost.
This is more advantageous than the light source device 150C of the present embodiment. In general, the production of the aspherical portion of an aspherical lens requires considerable precision, and the smaller the aspherical portion, the lower the cost of production. For this reason, the light source device 150A using the aspherical lens 30A having a small aspherical portion can be produced at lower cost, and can be said to be more practical.

【0066】しかしながら、本実施形態の光源装置15
0Cは、第1の実施形態にかかる光源装置150Aを用
いる場合と比較して、より平行度の高い光線束を得やす
いという利点がある。すなわち、光源装置150Aから
射出される光線束は、非球面レンズ30Aの入射面30
Aiと射出面30Aoとにおける屈折により、2回の進
行方向の変更を経て射出される。一方、光源装置150
Cから射出される光線束は、非球面レンズ30Cの入射
面30Ciにおける屈折により、1回のみの進行方向の
変更を経て射出される。したがって、光源装置150C
を用いれば、かなり平行度の高い光線束を得ることが可
能となる。よって、より平行度の高い光線束を得る必要
がある場合には、本実施形態の光源装置150Cを用い
た方が良い。なお、より平行度の高い光線束を得られる
点では、第2の実施形態にかかる光源装置150Bも同
様であるが、本実施形態の光源装置150Cの非球面レ
ンズ30Cは一方の面が平面であるため、本実施形態の
光源装置150Cの方が、製造コスト面では有利であ
る。
However, the light source device 15 of this embodiment
0C has an advantage that a light beam with higher parallelism can be easily obtained as compared with the case where the light source device 150A according to the first embodiment is used. That is, the light beam emitted from the light source device 150A is incident on the incident surface 30 of the aspherical lens 30A.
Due to refraction between Ai and the exit surface 30Ao, the light is emitted through two changes in the traveling direction. On the other hand, the light source device 150
The light beam emitted from C is emitted only once by changing the traveling direction due to refraction at the entrance surface 30Ci of the aspheric lens 30C. Therefore, the light source device 150C
Is used, it becomes possible to obtain a light beam having a considerably high degree of parallelism. Therefore, when it is necessary to obtain a light beam with higher parallelism, it is better to use the light source device 150C of the present embodiment. The light source device 150B according to the second embodiment is the same in that a light beam with higher parallelism can be obtained, but the aspheric lens 30C of the light source device 150C according to the present embodiment has one surface which is flat. Therefore, the light source device 150C of the present embodiment is more advantageous in terms of manufacturing cost.

【0067】本実施形態における非球面レンズ30Cの
非球面の回転二次曲面形状は、式(2)に基づき、次の
ような方法によって決定される。
The shape of the rotational quadratic surface of the aspherical surface of the aspherical lens 30C in this embodiment is determined by the following method based on the equation (2).

【0068】まず、楕円リフレクタの反射面24Rの形
状と、非球面レンズ30Cの屈折率nと、非球面レンズ
30Cの中心部の厚みと、非球面レンズ30Cの設置位
置とを考慮して、近似曲率cの値を求める。具体的に
は、反射面24Rの形状と、非球面レンズ30Cの屈折
率nと、非球面レンズ30Cの中心部の厚みと、非球面
レンズ30Cの設置位置とを予め決めておく。そして、
予め決定された反射面24Rの形状と同じ形状を有する
楕円リフレクタに対し、予め決定された位置に、屈折
率、中心部の厚みが同じ球面の凹レンズを用いた場合
に、球面収差がなければ平行光に変換できる曲率を求め
る。このようにして求めた曲率の値が近似曲率cとな
る。
First, the shape of the reflecting surface 24R of the elliptical reflector, the refractive index n of the aspherical lens 30C, the thickness of the central part of the aspherical lens 30C, and the installation position of the aspherical lens 30C are taken into consideration. Find the value of the curvature c. Specifically, the shape of the reflecting surface 24R, the refractive index n of the aspherical lens 30C, the thickness of the central part of the aspherical lens 30C, and the installation position of the aspherical lens 30C are determined in advance. And
When a concave lens having a spherical surface with the same refractive index and the same thickness at the center is used at a predetermined position with respect to an elliptical reflector having the same shape as the predetermined shape of the reflecting surface 24R, if there is no spherical aberration, it is parallel. Find the curvature that can be converted to light. The value of the curvature obtained in this manner becomes the approximate curvature c.

【0069】次に、円錐定数Kを求める。ここで、図9
に曲線CCで示すように、本実施形態の光源装置150
Cにおいては、第1の実施形態にかかる光源装置150
Aの場合と異なり、楕円リフレクタの反射面24Rの形
状を変更しても、非球面レンズ30Cの屈折率nと円錐
定数Kとの関係が変化しない。これは、図3に示す非球
面レンズ30Aの入射面30Aiの形状(平面)と、図
8に示す非球面レンズ30Cの入射面30Ciの形状
(非球面)との相違に起因する。すなわち、図3に示す
非球面レンズ30Aでは、入射面30Aiが平面である
ため、反射面24Rからの反射光は、入射面30Aiで
の屈折により進行方向が光軸20axに対して非平行な
方向に変えられ、さらに射出面30Aoで屈折する。一
方、図8に示す非球面レンズ30Cでは、入射面30C
iが式(2)に基づいて設定された非球面であるため、
反射面24Rからの反射光は、入射面30Ciでの屈折
により進行方向がほぼ平行な方向に変えられ、射出面3
0Coではほとんど屈折作用を受けない。この結果、曲
線CCでは、楕円リフレクタの反射面24Rの形状を変
更しても、非球面レンズ30Cの屈折率nと円錐定数K
との関係が一定となる。なお、図9に示す非球面レンズ
30Cの反射面形状の非球面の円錐定数Kは、ほぼK=
−n2で決定されている。
Next, a conical constant K is obtained. Here, FIG.
As shown by a curve CC in FIG.
In C, the light source device 150 according to the first embodiment
Unlike the case A, even if the shape of the reflecting surface 24R of the elliptical reflector is changed, the relationship between the refractive index n and the conical constant K of the aspheric lens 30C does not change. This is due to the difference between the shape (plane) of the incident surface 30Ai of the aspheric lens 30A shown in FIG. 3 and the shape (aspheric surface) of the incident surface 30Ci of the aspheric lens 30C shown in FIG. That is, in the aspherical lens 30A shown in FIG. 3, since the incident surface 30Ai is a flat surface, the reflected light from the reflecting surface 24R is refracted by the incident surface 30Ai so that the traveling direction is non-parallel to the optical axis 20ax. And further refracted at the exit surface 30Ao. On the other hand, in the aspheric lens 30C shown in FIG.
Since i is an aspheric surface set based on equation (2),
The reflected light from the reflecting surface 24R is changed in its traveling direction to a substantially parallel direction by refraction at the incident surface 30Ci, and
At 0Co, there is almost no refraction effect. As a result, in the curve CC, even if the shape of the reflecting surface 24R of the elliptical reflector is changed, the refractive index n and the conical constant K of the aspheric lens 30C are changed.
Is constant. The conical constant K of the aspherical surface of the reflecting surface of the aspherical lens 30C shown in FIG.
−n 2 .

【0070】したがって、本実施形態において、円錐定
数Kは、K=−n2で求めることができ、第1の実施形
態のようなシミュレーションを行う必要はない。
Therefore, in this embodiment, the conic constant K can be obtained by K = −n 2 , and it is not necessary to perform the simulation as in the first embodiment.

【0071】さらに、図9からわかるように、本実施形
態の光源装置150Cにおいては、非球面レンズ30C
の非球面の円錐定数Kは、−2.1<K<−3.8の範
囲である。したがって、本実施形態の光源装置150C
のように、入射面30Ciを非球面とする場合には、非
球面を回転双曲面形状とすることが好ましい。図8中の
直線P、直線Qは、回転双曲線(非球面レンズ30Cの
入射面30Ciの一部を構成する回転双曲線)の漸近
線、曲線Rは、もう一方の回転双曲線を示したものであ
り、いずれも非球面が回転双曲面形状であることを理解
し易くするために図示されているものである。
Further, as can be seen from FIG. 9, in the light source device 150C of the present embodiment, the aspherical lens 30C
Has a range of −2.1 <K <−3.8. Therefore, the light source device 150C of the present embodiment
When the incident surface 30Ci is an aspherical surface as described above, it is preferable that the aspherical surface has a rotating hyperboloidal shape. 8, straight lines P and Q are asymptote of a rotational hyperbola (a rotational hyperbola constituting a part of the entrance surface 30Ci of the aspherical lens 30C), and a curve R shows another rotational hyperbola. Are all illustrated in order to make it easy to understand that the aspherical surface has the shape of a rotating hyperboloid.

【0072】なお、本実施形態に係る光源装置150C
では、楕円リフレクタの第2焦点FR2に向かう光が、
非球面レンズ30Cの入射面30Ciで光源光軸20a
xに平行な光とされ、射出面30Coでは屈折作用を受
けないため、非球面レンズ30Cの非球面の第2焦点F
h2が、楕円リフレクタの反射面24Rの第2焦点FR
2とほぼ一致する。
The light source device 150C according to this embodiment
Then, the light heading for the second focal point FR2 of the elliptical reflector is
The light source optical axis 20a is formed on the incident surface 30Ci of the aspherical lens 30C.
x, and is not refracted by the exit surface 30Co, so that the second focal point F of the aspherical surface of the aspherical lens 30C.
h2 is the second focal point FR of the reflection surface 24R of the elliptical reflector.
Almost coincides with 2.

【0073】以上のように、本実施形態に係る光源装置
150Cでは、非球面レンズ30Cの入射面30Ciの
非球面の形状を、式(1)の左辺第3項を無視した式
(2)の関係を満足する形状とすることにより、すなわ
ち回転二次曲面形状とすることにより、従来の光源装置
と異なり、平行度の高い光を射出することができる。ま
た、本実施形態の光源装置150Cにおいて、楕円リフ
レクタの反射面24Rからの反射光は、非球面レンズ3
0Cの入射面30Ciによって光源光軸20axに平行
な光とされ、射出面30Coでは屈折作用を受けないた
め、より平行度の高い光線束を得ることが可能である。
また、本実施形態の光源装置150Cにおいて、非球面
レンズ30Cの非球面の円錐定数Kは、回転双曲面形状
とすることが好ましい。
As described above, in the light source device 150C according to the present embodiment, the shape of the aspherical surface of the incident surface 30Ci of the aspherical lens 30C is determined by the expression (2) of the expression (1) ignoring the third term on the left side. By adopting a shape satisfying the relationship, that is, by adopting a quadratic curved surface shape, unlike the conventional light source device, light with high parallelism can be emitted. Further, in the light source device 150C of the present embodiment, the reflected light from the reflecting surface 24R of the elliptical reflector is
The light is made parallel to the light source optical axis 20ax by the incident surface 30Ci of 0C, and the light is not refracted by the exit surface 30Co, so that a light beam with higher parallelism can be obtained.
Further, in the light source device 150C of the present embodiment, the aspherical conical constant K of the aspherical lens 30C is preferably a rotational hyperboloid.

【0074】D.光源装置150D:図10は、図7並
びに図8に示す本発明の第3の実施形態に係る光源装置
150Cの変形例を示す説明図である。本実施形態に係
る光源装置150Dでは、非球面レンズ30Dは、楕円
リフレクタの反射面24Rで反射された反射光が第2焦
点FR2で一旦集光して、発散する位置に設置されてい
る。なお、本実施形態の光源装置150Dにおいて、非
球面レンズ30D以外の構成は、第1の実施形態に係る
光源装置150Aと同様であるため、図1〜図3で用い
たのと同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
D. Light source device 150D: FIG. 10 is an explanatory view showing a modified example of the light source device 150C according to the third embodiment of the present invention shown in FIGS. In the light source device 150D according to the present embodiment, the aspheric lens 30D is provided at a position where the light reflected by the reflection surface 24R of the elliptical reflector is once collected at the second focal point FR2 and diverges. In the light source device 150D of the present embodiment, since the configuration other than the aspherical lens 30D is the same as the light source device 150A according to the first embodiment, the same reference numerals as those used in FIGS. And a detailed description thereof will be omitted.

【0075】本実施形態に係る光源装置150Dにおい
て、楕円リフレクタの反射面24Rの第1焦点FR1か
ら射出され、反射面24Rで反射された光線は、反射面
24Rの第2焦点FR2で集光された後、非球面レンズ
30Dによって平行化される。非球面レンズ30Dは、
入射面30Diが非球面の凸面であり、射出面30Do
が平面となっている。なお、図10中、Fh1、Fh2
は、それぞれ、非球面レンズ30Dの非球面の第1焦
点、第2焦点である。
In the light source device 150D according to the present embodiment, light rays emitted from the first focal point FR1 of the reflecting surface 24R of the elliptical reflector and reflected by the reflecting surface 24R are collected at the second focal point FR2 of the reflecting surface 24R. After that, the light is collimated by the aspheric lens 30D. The aspheric lens 30D is
The entrance surface 30Di is an aspheric convex surface, and the exit surface 30Do
Is a plane. In FIG. 10, Fh1, Fh2
Are the first focal point and the second focal point of the aspheric surface of the aspheric lens 30D, respectively.

【0076】本実施形態の光源装置150Dにおいて、
非球面レンズ30Dの入射面30Diは、式(2)の関
係を満足する回転二次曲面形状とされており、第3の実
施形態にかかる光源装置150Cの場合と同様、平行度
の高い光を射出することが可能となっている。
In the light source device 150D of the present embodiment,
The entrance surface 30Di of the aspheric lens 30D has a rotational quadratic curved surface shape that satisfies the relationship of Expression (2), and emits light with high parallelism as in the case of the light source device 150C according to the third embodiment. It is possible to inject.

【0077】図10と図8との比較からわかるように、
本実施形態にかかる光源装置150Dでは、第3の実施
形態にかかる光源装置150Cよりも、射出される光線
束の直径を小さくすることができるという点で有利であ
る。これは、焦点FR2で集光した光が反射面24Rの
開口面積よりも大きく発散しないような位置に非球面レ
ンズ30Dを配置できるからである。したがって、光源
装置150Dを後述するような照明光学系やプロジェク
タに利用すれば、光源装置以降に配置される光学素子
を、小さくすることが可能である。さらに、本実施形態
にかかる光源装置150Dは、非球面部分が小さいた
め、製造コストを小さくできる点においても、第3の実
施形態にかかる光源装置150Cより有利である。ただ
し、楕円リフレクタと非球面レンズ30Dとの間隔は、
第3の実施形態にかかる光源装置150Cの場合よりも
大きくなってしまう。
As can be seen from a comparison between FIG. 10 and FIG.
The light source device 150D according to the present embodiment is advantageous over the light source device 150C according to the third embodiment in that the diameter of the emitted light beam can be reduced. This is because the aspheric lens 30D can be arranged at a position where the light collected at the focal point FR2 does not diverge more than the opening area of the reflection surface 24R. Therefore, if the light source device 150D is used for an illumination optical system or a projector as described later, it is possible to reduce the size of the optical elements disposed after the light source device. Further, the light source device 150D according to the present embodiment is more advantageous than the light source device 150C according to the third embodiment in that the manufacturing cost can be reduced because the aspherical portion is small. However, the distance between the elliptical reflector and the aspherical lens 30D is
It becomes larger than the case of the light source device 150C according to the third embodiment.

【0078】また、第1の実施形態にかかる光源装置1
50Aと比較した場合、本実施形態の光源装置150D
では、射出される光線束に強度分布が発生しやすくなっ
ている点で不利なこと、一方、第1の実施形態にかかる
光源装置150Aよりも平行度の高い光線束を得やすい
という点で有利なことは、第3の実施形態にかかる光源
装置150Cの場合と同様である。また、第2の実施形
態にかかる光源装置150Bと比較した場合、本実施形
態の光源装置150Dの方が製造コスト面で有利である
ことも、第3の実施形態にかかる光源装置150Cの場
合と同様である。
The light source device 1 according to the first embodiment
When compared with 50A, the light source device 150D of the present embodiment
Is disadvantageous in that an intensity distribution is easily generated in the emitted light beam, and is advantageous in that it is easier to obtain a light beam with higher parallelism than the light source device 150A according to the first embodiment. What is the same as in the case of the light source device 150C according to the third embodiment. In addition, when compared with the light source device 150B according to the second embodiment, the light source device 150D according to the present embodiment is more advantageous in terms of manufacturing cost, and is different from the light source device 150C according to the third embodiment. The same is true.

【0079】本実施形態における非球面レンズ30Dの
非球面の回転二次曲面形状は、式(2)に基づき、第3
の実施形態にかかる光源装置150Cの非球面レンズ3
0Cの非球面の形状と同様の方法によって決定される。
The rotational quadratic surface shape of the aspherical surface of the aspherical lens 30D in the present embodiment is expressed by a third quadratic shape based on the equation (2).
Aspherical lens 3 of light source device 150C according to the embodiment of the present invention
It is determined by the same method as the shape of the aspherical surface of OC.

【0080】本実施形態の光源装置150Dにおいて
も、光源装置150Cの場合と同様、非球面レンズ30
Dの非球面の円錐定数Kは、回転双曲面形状とすること
が好ましい。図10中の直線P、直線Qは、回転双曲線
(非球面レンズ30Dの入射面30Diの一部を構成す
る回転双曲線)の漸近線、曲線Rは、もう一方の回転双
曲線を示したものであり、いずれも非球面が回転双曲面
形状であることを理解し易くするために図示されている
ものである。
In the light source device 150D of this embodiment, as in the case of the light source device 150C, the aspherical lens 30
It is preferable that the conical constant K of the aspherical surface of D be a hyperboloid of revolution. Straight lines P and Q in FIG. 10 are asymptote of a rotation hyperbola (a rotation hyperbola constituting a part of the entrance surface 30Di of the aspherical lens 30D), and a curve R shows another rotation hyperbola. Are all illustrated in order to make it easy to understand that the aspherical surface has the shape of a rotating hyperboloid.

【0081】なお、本実施形態に係る光源装置150D
では、楕円リフレクタの第2焦点FR2に向かう光が、
非球面レンズ30Dによって屈折作用を受けないため、
非球面レンズ30Dの非球面の第2焦点Fh2が、楕円
リフレクタの反射面24Rの第2焦点FR2とほぼ一致
する。
The light source device 150D according to the present embodiment
Then, the light heading for the second focal point FR2 of the elliptical reflector is
Because it is not refracted by the aspheric lens 30D,
The second focal point Fh2 of the aspheric surface of the aspheric lens 30D substantially coincides with the second focal point FR2 of the reflection surface 24R of the elliptical reflector.

【0082】以上のように、本実施形態に係る光源装置
150Dでは、非球面レンズ30Dの入射面30Diの
非球面の形状を、式(1)の左辺第3項を無視した式
(2)の関係を満足する形状とすることにより、すなわ
ち回転二次曲面形状とすることにより、従来の光源装置
と異なり、平行度の高い光を射出することができる。ま
た、本実施形態の光源装置150Dにおいて、楕円リフ
レクタの反射面24Rからの反射光は、非球面レンズ3
0Dの入射面30Diによって光源光軸20axに平行
な光とされ、射出面30Doでは屈折作用を受けないた
め、第3の実施形態にかかる光源装置150Cの場合と
同様、より平行度の高い光線束を得ることが可能であ
る。また、本実施形態の光源装置150Dにおいて、非
球面レンズ30Dの非球面の円錐定数Kは、回転双曲面
形状とすることが好ましい。
As described above, in the light source device 150D according to the present embodiment, the shape of the aspherical surface of the entrance surface 30Di of the aspherical lens 30D is determined by the expression (2) of the expression (1) ignoring the third term on the left side. By adopting a shape satisfying the relationship, that is, by adopting a quadratic curved surface shape, unlike the conventional light source device, light with high parallelism can be emitted. Further, in the light source device 150D of the present embodiment, the reflected light from the reflecting surface 24R of the elliptical reflector is
Since the light is made parallel to the light source optical axis 20ax by the 0D incidence surface 30Di and is not refracted by the emission surface 30Do, the light beam with higher parallelism is similar to the light source device 150C according to the third embodiment. It is possible to obtain Further, in the light source device 150D of the present embodiment, the aspherical conical constant K of the aspherical lens 30D is preferably a rotational hyperboloid.

【0083】なお、本実施形態では非球面レンズの入射
面30Diを凸面、射出面30Doを平面としている
が、逆に、非球面レンズの入射面を平面として射出面を
凸面とした非球面レンズを用いることもできる。この場
合は、第1の実施形態にかかる光源装置150Aの非球
面レンズ30Aの非球面の形状と同様の方法によって決
定される。このとき、非球面の焦点は、第1の実施形態
の場合と同様、楕円リフレクタの反射面24Rの第2焦
点FR2とは一致しない。また、第2の実施形態にかか
る光源装置150Bの場合と同様に、非球面レンズの入
射面を球面状の凹面とし、射出面を非球面の凸面とする
こともできる。このようにすれば、第2の実施形態の場
合と同様、より高い平行度を有する光線束を得ることが
できる。この場合、凹面の形状は、楕円リフレクタ24
の第2焦点FR2を中心とする球面とすればよい。
In this embodiment, the entrance surface 30Di of the aspherical lens is a convex surface, and the exit surface 30Do is a flat surface. Conversely, an aspherical lens having the entrance surface of the aspherical lens as a plane and the exit surface as a convex surface is used. It can also be used. In this case, the shape is determined by a method similar to the shape of the aspherical surface of the aspherical lens 30A of the light source device 150A according to the first embodiment. At this time, the focal point of the aspheric surface does not coincide with the second focal point FR2 of the reflection surface 24R of the elliptical reflector, as in the case of the first embodiment. Further, similarly to the case of the light source device 150B according to the second embodiment, the entrance surface of the aspheric lens may be a spherical concave surface, and the exit surface may be an aspheric convex surface. In this way, a light beam having higher parallelism can be obtained as in the case of the second embodiment. In this case, the shape of the concave surface is the elliptical reflector 24.
Should be a spherical surface centered on the second focal point FR2.

【0084】E.照明光学系:図11は、本発明の第1
の実施形態にかかる光源装置150Aを適用した照明光
学系の要部を平面的に見た概略構成図である。なお、図
11に示す照明光学系100は、後述する液晶パネルな
どの照明領域LAを備えるプロジェクタに適した照明光
学系である。
E. Illumination optical system: FIG.
It is the schematic block diagram which looked at the principal part of the illumination optical system which applied the light source device 150A which concerns on 1st Embodiment in planar view. The illumination optical system 100 shown in FIG. 11 is an illumination optical system suitable for a projector including an illumination area LA such as a liquid crystal panel described later.

【0085】この照明光学系100は、光源装置150
Aと、第1のレンズアレイ40と、第2のレンズアレイ
50と、偏光発生光学系60と、重畳レンズ70とを備
えている。各光学要素は、システム光軸100axに沿
ってこの順に配置されている。但し、これらの光学要素
のうち、光源装置150Aと、第1のレンズアレイ40
と、第2のレンズアレイ50とは、光源光軸20axを
基準として配置されている。光源光軸20axは、偏光
発生光学系60以降の光学素子から射出される光線束の
中心軸であるシステム光軸100axに対し、図中x方
向に所定のずれ量Dpだけほぼ平行にずれている。この
ずれ量Dpについては後述する。
The illumination optical system 100 includes a light source device 150
A, a first lens array 40, a second lens array 50, a polarization generating optical system 60, and a superimposing lens 70. Each optical element is arranged in this order along the system optical axis 100ax. However, among these optical elements, the light source device 150A and the first lens array 40
And the second lens array 50 are arranged with reference to the light source optical axis 20ax. The light source optical axis 20ax is shifted substantially parallel to the system optical axis 100ax, which is the central axis of the light beam emitted from the optical element after the polarization generating optical system 60, by a predetermined shift amount Dp in the x direction in the drawing. . This shift amount Dp will be described later.

【0086】第1のレンズアレイ40は、非球面レンズ
30Aから射出された略平行光を複数の部分光線束に分
割するとともに、各部分光線束をそれぞれ第2のレンズ
アレイ50の近傍で集光する機能を有している。また、
第2のレンズアレイ50は、第1のレンズアレイ40か
ら射出された部分光線束のそれぞれの中心軸がシステム
光軸100axにほぼ平行となるように揃える機能を有
している。
The first lens array 40 divides the substantially parallel light emitted from the aspherical lens 30A into a plurality of partial light beams, and condenses each partial light beam in the vicinity of the second lens array 50. It has the function to do. Also,
The second lens array 50 has a function of aligning the central axes of the partial light beams emitted from the first lens array 40 so as to be substantially parallel to the system optical axis 100ax.

【0087】図12は、第1のレンズアレイ40の外観
を示す斜視図である。第1のレンズアレイ40は、略矩
形の輪郭を有する第1の小レンズ42がM行N列のマト
リクス状に配列された構成を有している。なお、図12
は、M=5,N=4の例を示している。各第1の小レン
ズ42をz方向から見た外形形状は、通常、照明領域L
Aの形状とほぼ相似形をなすように設定される。例え
ば、照明領域LAとして液晶パネルを想定し、画像の有
効領域のアスペクト比(横と縦の寸法の比率)が4:3
であるならば、第1の小レンズ42のアスペクト比も
4:3に設定する。なお、図11の第2のレンズアレイ
50は、第1のレンズアレイ40の第1の小レンズ42
に対応するように、第2の小レンズ52がM行N列のマ
トリクス状に配列された構成を有している。
FIG. 12 is a perspective view showing the appearance of the first lens array 40. The first lens array 40 has a configuration in which first small lenses 42 having a substantially rectangular outline are arranged in a matrix of M rows and N columns. FIG.
Shows an example where M = 5 and N = 4. The outer shape of each first small lens 42 viewed from the z direction is usually the illumination area L
The shape is set to be substantially similar to the shape of A. For example, assuming a liquid crystal panel as the illumination area LA, the aspect ratio (the ratio between the horizontal and vertical dimensions) of the effective area of the image is 4: 3.
If so, the aspect ratio of the first small lens 42 is also set to 4: 3. The second lens array 50 in FIG. 11 is the same as the first small lens 42 of the first lens array 40.
, The second small lenses 52 are arranged in a matrix of M rows and N columns.

【0088】第1のレンズアレイ40の各第1の小レン
ズ42によって分割された複数(M×N個)の部分光線
束は、図11に示すように、第2のレンズアレイ50の
近傍位置、すなわち、偏光発生光学系60内において集
光される。
A plurality of (M × N) partial light beams divided by the first small lenses 42 of the first lens array 40 are positioned close to the second lens array 50 as shown in FIG. That is, the light is focused in the polarization generating optical system 60.

【0089】図13は、偏光発生光学系60を示す説明
図である。図13(A)は、偏光発生光学系60の斜視
図を示しており、図13(B)は、その平面図の一部を
示している。偏光発生光学系60は、遮光板62と、偏
光ビームスプリッタアレイ64と、選択位相差板66と
を備えている。
FIG. 13 is an explanatory view showing the polarization generating optical system 60. FIG. 13A is a perspective view of the polarization generating optical system 60, and FIG. 13B is a partial plan view thereof. The polarization generation optical system 60 includes a light shielding plate 62, a polarization beam splitter array 64, and a selective phase difference plate 66.

【0090】偏光ビームスプリッタアレイ64は、図1
3(A)に示すように、略平行四辺形の断面を有する柱
状の透光性板材64cが複数貼り合わされて構成されて
いる。各透光性板材64cの界面には、偏光分離膜64
aと反射膜64bとが交互に形成されている。なお、偏
光分離膜64aとしては、誘電体多層膜が用いられる。
また、反射膜64bとしては、誘電体多層膜、あるい
は、アルミニウム等の金属膜が用いられる。
The polarization beam splitter array 64 corresponds to FIG.
As shown in FIG. 3A, a plurality of columnar light-transmitting plate members 64c each having a substantially parallelogram cross section are bonded to each other. The polarization separating film 64 is provided at the interface between the transparent plates 64c.
a and the reflective films 64b are formed alternately. Note that a dielectric multilayer film is used as the polarization separation film 64a.
Further, as the reflection film 64b, a dielectric multilayer film or a metal film such as aluminum is used.

【0091】遮光板62は、遮光面62bと開口面62
aとがストライプ状に配列されて構成されている。遮光
板62は、遮光面62bに入射する光線束を遮り、開口
面62aに入射する光線束を通過させる機能を有してい
る。遮光面62bと開口面62aとは、第2のレンズア
レイ50(図11)から射出された部分光線束が偏光ビ
ームスプリッタアレイ64の偏光分離膜64aのみに入
射し、反射膜64bには入射しないように配列されてい
る。具体的には、図13(B)に示すように、遮光板6
2の開口面62aの中心は、偏光ビームスプリッタアレ
イ64の偏光分離膜64aの中心とほぼ一致するように
配置されている。また、開口面62aのx方向の開口幅
は、偏光分離膜64aのx方向の大きさWpとほぼ等し
く設定されている。このとき、遮光板62の開口面62
aを通過した光線束は、そのほとんど全てが偏光分離膜
64aのみに入射し、反射膜64bには入射しないこと
となる。なお、遮光板62としては、平板状の透明体
(例えばガラス板)に遮光性の膜(例えばクロム膜や、
アルミニウム膜、誘電体多層膜など)を部分的に形成し
たものを用いることができる。また、アルミニウム板の
ような遮光性の平板に開口部を設けたものを用いてもよ
い。
The light shielding plate 62 includes a light shielding surface 62 b and an opening surface 62.
a are arranged in a stripe pattern. The light shielding plate 62 has a function of blocking a light beam incident on the light shielding surface 62b and passing the light beam incident on the opening surface 62a. The light-shielding surface 62b and the aperture surface 62a allow the partial light beam emitted from the second lens array 50 (FIG. 11) to enter only the polarization splitting film 64a of the polarization beam splitter array 64 and not to the reflection film 64b. It is arranged as follows. Specifically, as shown in FIG.
The center of the second aperture surface 62a is disposed so as to substantially coincide with the center of the polarization splitting film 64a of the polarization beam splitter array 64. The opening width of the opening surface 62a in the x direction is set substantially equal to the size Wp of the polarization separation film 64a in the x direction. At this time, the opening surface 62 of the light shielding plate 62
Almost all of the light beam that has passed through a enters only the polarization splitting film 64a and does not enter the reflection film 64b. In addition, as the light-shielding plate 62, a light-shielding film (for example, a chromium film,
An aluminum film, a dielectric multilayer film, or the like can be used. Further, a light-shielding flat plate such as an aluminum plate provided with an opening may be used.

【0092】第2のレンズアレイ50(図11)から射
出された各部分光線束は、図13(B)に実線で示すよ
うに、その主光線(中心軸)がシステム光軸100ax
にほぼ平行に遮光板62の開口面62aに入射する。開
口面62aを通過した部分光線束は、偏光分離膜64a
に入射する。偏光分離膜64aは、入射した部分光線束
をs偏光の部分光線束とp偏光の部分光線束とに分離す
る。このとき、p偏光の部分光線束は偏光分離膜64a
を透過し、s偏光の部分光線束は偏光分離膜64aで反
射される。偏光分離膜64aで反射されたs偏光の部分
光線束は、反射膜64bに向かい、反射膜64bにおい
てさらに反射される。このとき、偏光分離膜64aを透
過したp偏光の部分光線束と、反射膜64bで反射され
たs偏光の部分光線束とは、互いにほぼ平行な状態とな
っている。
Each partial light beam emitted from the second lens array 50 (FIG. 11) has its principal ray (center axis) as shown by a solid line in FIG.
Incident on the opening surface 62a of the light shielding plate 62 almost in parallel with The partial light beam that has passed through the aperture surface 62a is
Incident on. The polarization splitting film 64a separates the incident partial light beam into an s-polarized light beam and a p-polarized light beam. At this time, the partial light beam of the p-polarized light is
, And the s-polarized partial light beam is reflected by the polarization splitting film 64a. The s-polarized partial light beam reflected by the polarization separation film 64a is directed to the reflection film 64b, and is further reflected by the reflection film 64b. At this time, the p-polarized partial light beam transmitted through the polarization splitting film 64a and the s-polarized partial light beam reflected by the reflective film 64b are substantially parallel to each other.

【0093】選択位相差板66は、開口層66aとλ/
2位相差層66bとによって構成されている。なお、開
口層66aは、λ/2位相差層66bが形成されていな
い部分である。開口層66aは、入射する直線偏光光を
そのまま透過する機能を有している。一方、λ/2位相
差層66bは、入射する直線偏光光を、偏光方向が直交
する直線偏光光に変換する偏光変換素子としての機能を
有している。本実施例においては、図13(B)に示す
ように、偏光分離膜64aを透過したp偏光の部分光線
束は、λ/2位相差層66bに入射する。したがって、
p偏光の部分光線束は、λ/2位相差層66bにおい
て、s偏光の部分光線束に変換されて射出される。一
方、反射膜64bで反射されたs偏光の部分光線束は、
開口層66aに入射するので、s偏光の部分光線束のま
ま射出される。すなわち、偏光発生光学系60に入射し
た非偏光な部分光線束は、そのほとんどがs偏光の部分
光線束に変換されて射出されることとなる。なお、反射
膜64bで反射されるs偏光の部分光線束の射出面だけ
にλ/2位相差層66bを配置することにより、偏光発
生光学系60に入射するほとんどの部分光線束をp偏光
の部分光線束に変換して射出することもできる。また、
選択位相差板66は、開口層66aの部分に何も設け
ず、単に、λ/2位相差層66bをp偏光の部分光線束
またはs偏光の部分光線束の射出面に貼りつけるような
ものであっても良い。
The selective phase difference plate 66 is provided between the opening layer 66a and the λ /
It is composed of two retardation layers 66b. The opening layer 66a is a portion where the λ / 2 retardation layer 66b is not formed. The aperture layer 66a has a function of transmitting incident linearly polarized light as it is. On the other hand, the λ / 2 retardation layer 66b has a function as a polarization conversion element that converts incident linearly polarized light into linearly polarized light having a polarization direction orthogonal to the polarization direction. In the present embodiment, as shown in FIG. 13B, the p-polarized partial light beam transmitted through the polarization separation film 64a enters the λ / 2 phase difference layer 66b. Therefore,
The p-polarized partial light beam is converted into an s-polarized partial light beam in the λ / 2 retardation layer 66b and emitted. On the other hand, the s-polarized partial light beam reflected by the reflection film 64b is
Since it is incident on the aperture layer 66a, it is emitted as a s-polarized partial light beam. That is, most of the non-polarized partial light beam incident on the polarization generating optical system 60 is converted into an s-polarized partial light beam and emitted. By arranging the λ / 2 phase difference layer 66b only on the exit surface of the s-polarized partial light beam reflected by the reflection film 64b, most of the partial light beam incident on the polarization generation optical system 60 can be converted into p-polarized light. It can also be converted into a partial light beam and emitted. Also,
The selective retardation plate 66 is such that nothing is provided in the portion of the opening layer 66a, and the λ / 2 retardation layer 66b is simply attached to the exit surface of the p-polarized partial light beam or the s-polarized partial light beam. It may be.

【0094】なお、図13(B)から分かるように、偏
光発生光学系60から射出する2つのs偏光光の中心
は、入射する非偏光な光(s偏光光+p偏光光)の中心
よりもx方向にずれている。このずれ量は、λ/2位相
差層66bの幅Wp(すなわち、偏光分離膜64aのx
方向の大きさ)の半分に等しい。このため、図11に示
すように、光源光軸20axとシステム光軸100ax
とは、Wp/2に等しい距離Dpだけずれた位置に設定
されている。
As can be seen from FIG. 13B, the center of the two s-polarized lights emitted from the polarization generating optical system 60 is larger than the center of the incident non-polarized light (s-polarized light + p-polarized light). It is shifted in the x direction. This shift amount is determined by the width Wp of the λ / 2 retardation layer 66b (ie, x of the polarization separation film 64a).
Direction size). Therefore, as shown in FIG. 11, the light source optical axis 20ax and the system optical axis 100ax
Is set at a position shifted by a distance Dp equal to Wp / 2.

【0095】第2のレンズアレイ50から射出された複
数の部分光線束は、上記のように、偏光発生光学系60
によって各部分光線束ごとに2つの部分光線束に分離さ
れるとともに、それぞれ偏光方向の揃ったほぼ1種類の
直線偏光光に変換される。
As described above, the plurality of partial light beams emitted from the second lens array 50 are
As a result, each partial light beam is separated into two partial light beams, and is converted into almost one type of linearly polarized light having the same polarization direction.

【0096】偏光方向のほぼ揃った複数の部分光線束
は、図11に示す重畳レンズ70によって照明領域LA
上で重畳される。上記の説明から分かるように、第1の
レンズアレイ40と、第2のレンズアレイ50と、重畳
レンズ70とは、いわゆるインテグレータ光学系を構成
している。これにより、照明領域LAに照射される光の
強度分布をほぼ均一にすることが可能である。
A plurality of partial light beams having substantially the same polarization direction are applied to the illumination area LA by the superposition lens 70 shown in FIG.
Superimposed on As can be understood from the above description, the first lens array 40, the second lens array 50, and the superimposing lens 70 constitute a so-called integrator optical system. Thereby, it is possible to make the intensity distribution of the light applied to the illumination area LA substantially uniform.

【0097】なお、本実施例の光源装置150Aは、以
下に説明するように、ほぼ平行な光を射出することが可
能である。したがって、図11の照明光学系100にお
いて、平行度の悪い光を補正、あるいは、除去する機能
を有する第2のレンズアレイ50や遮光板62は、省略
してもよい。
The light source device 150A of this embodiment can emit substantially parallel light, as described below. Therefore, in the illumination optical system 100 of FIG. 11, the second lens array 50 and the light shielding plate 62 having the function of correcting or removing light with poor parallelism may be omitted.

【0098】先に説明したように、光源装置150A
は、平行度の高い光を射出することができる。従って、
本実施形態の照明光学系100においては、光の利用効
率を向上させることが可能である。上述したような照明
光学系100に、光源装置150Aの代わりに光源装置
150B〜150Dを用いた場合にも同様の効果を得る
ことができる。
As described above, the light source device 150A
Can emit light with high parallelism. Therefore,
In the illumination optical system 100 of the present embodiment, it is possible to improve the light use efficiency. The same effect can be obtained when the light source devices 150B to 150D are used in place of the light source device 150A in the illumination optical system 100 as described above.

【0099】なお、本実施形態の照明光学系100はレ
ンズアレイ40、50及び重畳レンズ70によって構成
される均一照明光学系や、偏光発生光学系60を備えて
いるが、光源装置150A〜150Dは、均一照明光学
系や偏光発生光学系と組み合わせることなく、それぞれ
単独で用いても良い。また、光源装置150A〜150
Dは、均一照明光学系のみと組み合わせて照明光学系を
構成することもできる。すなわち、光源装置150A〜
150Dは偏光発生光学系60を備えない照明光学系に
も適用することができる。
The illumination optical system 100 of the present embodiment includes a uniform illumination optical system constituted by the lens arrays 40 and 50 and the superimposing lens 70, and a polarization generating optical system 60. However, the light source devices 150A to 150D Alternatively, they may be used alone without being combined with a uniform illumination optical system or a polarization generating optical system. Also, the light source devices 150A to 150A
D can form an illumination optical system in combination with only the uniform illumination optical system. That is, the light source devices 150A-
150D can also be applied to an illumination optical system that does not include the polarization generation optical system 60.

【0100】F.プロジェクタ:図14は、図11の照
明光学系100を用いたプロジェクタの要部を平面的に
見た概略構成図である。プロジェクタ1000は、照明
光学系100と、色光分離光学系200と、リレー光学
系220と、3枚の液晶ライトバルブ300R,300
G,300Bと、クロスダイクロイックプリズム320
と、投写光学系340とを備えている。照明光学系10
0から射出された光は、色光分離光学系200において
赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離され
る。分離された各色光は、液晶ライトバルブ300R,
300G,300Bにおいて画像情報に対応して変調さ
れる。変調された各色光は、クロスダイクロイックプリ
ズム320で合成され、投写光学系340によってスク
リーンSC上に画像が投写表示されることとなる。
F. Projector: FIG. 14 is a schematic configuration diagram of a main part of a projector using the illumination optical system 100 of FIG. The projector 1000 includes an illumination optical system 100, a color light separation optical system 200, a relay optical system 220, and three liquid crystal light valves 300R and 300.
G, 300B, cross dichroic prism 320
And a projection optical system 340. Illumination optical system 10
The light emitted from 0 is separated by the color light separation optical system 200 into three color lights of red (R), green (G), and blue (B). Each of the separated color lights is a liquid crystal light valve 300R,
In 300G and 300B, modulation is performed in accordance with image information. The modulated color lights are combined by the cross dichroic prism 320, and an image is projected and displayed on the screen SC by the projection optical system 340.

【0101】照明光学系100は、図1で説明したよう
に、偏光方向の揃えられた直線偏光光(s偏光光)の照
明光を射出し、図1の照明領域LAに対応する液晶ライ
トバルブ300R,300G,300Bを照明する。本
実施例の液晶ライトバルブ300R,300G,300
Bは、それぞれ、本発明における電気光学装置に相当す
る液晶パネルと、その光入射面側および光射出面側に配
置された偏光板とによって構成されている。液晶パネル
の各光入射面側に配置されている偏光板は、照明光の偏
光度を高めるためのものであり、照明光学系100から
射出される直線偏光光の偏光方向が、偏光板の透過軸方
向と一致するように配置されている。
As described with reference to FIG. 1, the illumination optical system 100 emits linearly-polarized light (s-polarized light) whose polarization direction is aligned, and outputs the liquid crystal light valve corresponding to the illumination area LA in FIG. Illuminate 300R, 300G, 300B. Liquid crystal light valves 300R, 300G, 300 of the present embodiment
B includes a liquid crystal panel corresponding to the electro-optical device of the present invention, and polarizing plates disposed on the light incident surface side and the light exit surface side, respectively. The polarizing plate disposed on each light incident surface side of the liquid crystal panel is for increasing the degree of polarization of the illumination light, and the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the illumination optical system 100 is transmitted through the polarizing plate. It is arranged so as to coincide with the axial direction.

【0102】色光分離光学系200は、2枚のダイクロ
イックミラー202,204と、反射ミラー208とを
備えており、照明光学系100から射出される光線束
を、赤、緑、青の3色の色光に分離する機能を有する。
第1のダイクロイックミラー202は、照明光学系10
0から射出された光の赤色光成分を透過させるととも
に、青色光成分と緑色光成分とを反射する。第1のダイ
クロイックミラー202を透過した赤色光Rは、反射ミ
ラー208で反射されて、クロスダイクロイックプリズ
ム320へ向けて射出される。色光分離光学系200か
ら射出された赤色光Rは、フィールドレンズ232を通
って赤色光用の液晶ライトバルブ300Rに達する。こ
のフィールドレンズ232は、照明光学系100から射
出された各部分光線束をその中心軸に対して平行な光線
束に変換する。他の液晶ライトバルブの前に設けられた
フィールドレンズ234,230も同様である。
The color light separation optical system 200 includes two dichroic mirrors 202 and 204 and a reflection mirror 208, and converts a light beam emitted from the illumination optical system 100 into three colors of red, green and blue. It has the function of separating into color light.
The first dichroic mirror 202 is connected to the illumination optical system 10.
While transmitting the red light component of the light emitted from 0, it reflects the blue light component and the green light component. The red light R transmitted through the first dichroic mirror 202 is reflected by the reflection mirror 208 and emitted toward the cross dichroic prism 320. The red light R emitted from the color light separation optical system 200 reaches the liquid crystal light valve 300R for red light through the field lens 232. The field lens 232 converts each partial light beam emitted from the illumination optical system 100 into a light beam parallel to its central axis. The same applies to the field lenses 234 and 230 provided in front of the other liquid crystal light valves.

【0103】第1のダイクロイックミラー202で反射
された青色光Bと緑色光Gのうち、緑色光Gは第2のダ
イクロイックミラー204によって反射されて、色光分
離光学系200からクロスダイクロイックプリズム32
0へ向けて射出される。色光分離光学系200から射出
された緑色光Gは、フィールドレンズ234を通って緑
色光用の液晶ライトバルブ300Gに達する。一方、第
2のダイクロイックミラー204を透過した青色光B
は、色光分離光学系200から射出されて、リレー光学
系220に入射する。
Of the blue light B and the green light G reflected by the first dichroic mirror 202, the green light G is reflected by the second dichroic mirror 204 and passes from the color light separation optical system 200 to the cross dichroic prism 32.
Injected toward zero. The green light G emitted from the color light separation optical system 200 reaches the liquid crystal light valve 300G for green light through the field lens 234. On the other hand, the blue light B transmitted through the second dichroic mirror 204
Are emitted from the color light separation optical system 200 and enter the relay optical system 220.

【0104】リレー光学系220に入射した青色光B
は、リレー光学系220に備えられる入射側レンズ22
2、リレーレンズ226および反射ミラー224,22
8および射出側レンズ(フィールドレンズ)230を通
って青色光用の液晶ライトバルブ300Bに達する。な
お、青色光Bにリレー光学系220が用いられているの
は、青色光Bの光路の長さが他の色光の光路の長さより
も大きいためであり、リレー光学系220を用いること
により入射側レンズ222に入射した青色光Bをそのま
ま、射出側レンズ230に伝えることができる。
The blue light B incident on the relay optical system 220
Is the incident side lens 22 provided in the relay optical system 220.
2. Relay lens 226 and reflection mirrors 224, 22
8 and the exit side lens (field lens) 230 to reach the liquid crystal light valve 300B for blue light. The reason why the relay optical system 220 is used for the blue light B is that the optical path length of the blue light B is longer than the optical path lengths of the other color lights. The blue light B incident on the side lens 222 can be transmitted to the emission side lens 230 as it is.

【0105】3枚の液晶ライトバルブ300R,300
G,300Bは、与えられた画像情報(画像信号)に従
って、3色の色光をそれぞれ変調して画像を形成する光
変調手段としての機能を有する。クロスダイクロイック
プリズム320は、液晶ライトバルブ300R,300
G,300Bを通って変調された3色の色光を合成して
カラー画像を形成する色光合成光学系としての機能を有
する。なお、クロスダイクロイックプリズム320に
は、赤色光反射ダイクロイック面321と、青色光反射
ダイクロイック面322とが、4つの直角プリズムの界
面に略X字状に形成されている。赤色光反射ダイクロイ
ック面321には、赤色光を反射する誘電体多層膜が形
成されている。青色光反射ダイクロイック面322に
は、青色光を反射する誘電体多層膜が形成されている。
これらの赤色光反射ダイクロイック面321と青色光反
射ダイクロイック面322によって3つの色光が合成さ
れて、カラー画像を投写するための合成光が形成され
る。
Three liquid crystal light valves 300R, 300
G and 300B have a function as light modulating means for forming an image by modulating the three color lights in accordance with the given image information (image signal). The cross dichroic prism 320 includes the liquid crystal light valves 300R, 300
It has a function as a color light combining optical system for forming a color image by combining three color lights modulated through G and 300B. In the cross dichroic prism 320, a red light reflecting dichroic surface 321 and a blue light reflecting dichroic surface 322 are formed in an approximately X-shape at the interface between the four right-angle prisms. A dielectric multilayer film that reflects red light is formed on the red light reflecting dichroic surface 321. On the blue light reflecting dichroic surface 322, a dielectric multilayer film that reflects blue light is formed.
The three color lights are combined by the red light reflecting dichroic surface 321 and the blue light reflecting dichroic surface 322 to form combined light for projecting a color image.

【0106】クロスダイクロイックプリズム320で生
成された合成光は、投写光学系340の方向に射出され
る。投写光学系340は、クロスダイクロイックプリズ
ム320から射出された合成光を投写して、スクリーン
SC上にカラー画像を表示する。なお、投写光学系34
0としてはテレセントリックレンズを用いることができ
る。
The synthesized light generated by the cross dichroic prism 320 is emitted in the direction of the projection optical system 340. The projection optical system 340 projects the combined light emitted from the cross dichroic prism 320 and displays a color image on the screen SC. The projection optical system 34
As 0, a telecentric lens can be used.

【0107】このプロジェクタ1000では、照明光学
系100において、平行度の高い光線束を射出すること
のできる光源装置150Aが用いられている。これによ
り、プロジェクタ1000における光の利用効率を向上
させることができるので、より明るい画像を表示させる
ことが可能となる。なお、光源装置150Aの代わり
に、光源装置150B〜150Dを用いた場合も同様の
効果を得ることができる。
In the projector 1000, the illumination optical system 100 uses a light source device 150A that can emit a light beam with high parallelism. Thus, the light use efficiency of the projector 1000 can be improved, so that a brighter image can be displayed. The same effect can be obtained when the light source devices 150B to 150D are used instead of the light source device 150A.

【0108】なお、本実施形態のプロジェクタ1000
において、照明光学系100はレンズアレイ40、50
及び重畳レンズ70によって構成される均一照明光学系
や、偏光発生光学系60を備えているが、光源装置15
0A〜150Dは、均一照明光学系や偏光発生光学系と
組み合わせることなく、それぞれ単独で用いても良い。
また、光源装置150A〜150Dは、均一照明光学系
のみと組み合わせて照明光学系を構成することもでき
る。すなわち、偏光発生光学系60を備えない照明光学
系を本実施形態のプロジェクタ1000に適用すること
もできる。
Note that the projector 1000 of the present embodiment
In the illumination optical system 100, the lens arrays 40 and 50
And a uniform illumination optical system constituted by a superimposing lens 70 and a polarization generating optical system 60.
0A to 150D may be used alone without being combined with a uniform illumination optical system or a polarization generation optical system.
In addition, the light source devices 150A to 150D can constitute an illumination optical system in combination with only the uniform illumination optical system. That is, an illumination optical system that does not include the polarization generation optical system 60 can be applied to the projector 1000 of the present embodiment.

【0109】なお、本発明は上記の実施例や実施形態に
限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様において実施することが可能であり、例
えば次のような変形も可能である。
The present invention is not limited to the above examples and embodiments, but can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible. is there.

【0110】(1)上記の光源装置150A〜150D
では、各非球面レンズ30A〜30Dは、楕円リフレク
タ24の開口面から離れた位置に配置されているが、開
口面に接合するようにしてもよい。図15は、非球面レ
ンズを楕円リフレクタの開口面に接合した光源装置15
0C’を示す説明図である。光源装置150C’は、放
電灯22と楕円リフレクタ24と非球面レンズ30C’
とを備えている。なお、この光源装置150C’は、第
3の実施形態に係る光源装置150C(図7,図8)の
非球面レンズ30Cの非球面形状を調整し、また、周辺
部を変形して、楕円リフレクタの開口面に接合したもの
である。このように、非球面レンズ30C’を楕円リフ
レクタ24の開口面に接合して配置することにより、光
源装置150C’を小型化することができるとともに、
非球面レンズ30C’を光源装置150C’の前面ガラ
スとして機能させることが可能となる。
(1) The above light source devices 150A to 150D
In the embodiment, each of the aspheric lenses 30A to 30D is arranged at a position away from the opening surface of the elliptical reflector 24, but may be joined to the opening surface. FIG. 15 shows a light source device 15 in which an aspheric lens is joined to an opening surface of an elliptical reflector.
It is explanatory drawing which shows OC '. The light source device 150C ′ includes a discharge lamp 22, an elliptical reflector 24, and an aspheric lens 30C ′.
And Note that this light source device 150C ′ adjusts the aspherical shape of the aspherical lens 30C of the light source device 150C (FIGS. 7 and 8) according to the third embodiment, and deforms the peripheral portion to form an elliptical reflector. Are joined to the opening surface of the slab. By arranging the aspherical lens 30C ′ on the opening surface of the elliptical reflector 24 as described above, the light source device 150C ′ can be downsized,
The aspheric lens 30C ′ can function as a front glass of the light source device 150C ′.

【0111】なお、同様に、第1および第2の実施形態
に係る光源装置150A,150Bについても、楕円リ
フレクタ24の開口面に非球面レンズ30A,30Bを
接合するようにしてもよい。ただし、第4の実施形態に
係る光源装置150Dにおいて、楕円リフレクタ24の
開口面に非球面レンズ30Dを接合する場合には、光源
装置が大型化してしまい、あまり実用的でない。すなわ
ち、一般には、非球面レンズの非球面が凹面である場合
には、非球面レンズを楕円リフレクタ24の開口面に接
合することができる。
Similarly, in the light source devices 150A and 150B according to the first and second embodiments, the aspheric lenses 30A and 30B may be joined to the opening surface of the elliptical reflector 24. However, in the case of joining the aspherical lens 30D to the opening surface of the elliptical reflector 24 in the light source device 150D according to the fourth embodiment, the size of the light source device becomes large, which is not very practical. That is, in general, when the aspherical surface of the aspherical lens is concave, the aspherical lens can be joined to the opening surface of the elliptical reflector 24.

【0112】(2)また、図15の光源装置150C’
では、非球面レンズ30C’の射出面30C’oに、紫
外線反射膜URが形成されている。このとき、放電灯2
2から射出された紫外光は、紫外線反射膜URで反射さ
れて楕円リフレクタ24内部に戻るので、光源装置15
0C’から紫外光が射出されてしまうことを防止でき
る。この結果、例えば、光源装置150C’をプロジェ
クタ1000に適用した場合に、液晶ライトバルブが紫
外線によって劣化してしまうことを防止できる。また、
光源装置150C’において、放電灯22から射出され
た紫外光は、非球面レンズ30C’の射出面30C’o
に形成された紫外線反射膜URに垂直に入射している。
このとき、紫外線反射膜URで反射された紫外光は、同
じ経路を辿って放電灯22に入射する。紫外光が放電灯
22の中心22cに入射すると、放電灯22は入射した
紫外光より長波長の光を射出する。これにより、光源装
置150C’から射出される可視光の強度を向上させる
ことが可能となる。
(2) Further, the light source device 150C 'shown in FIG.
In this example, an ultraviolet reflecting film UR is formed on the exit surface 30C'o of the aspherical lens 30C '. At this time, the discharge lamp 2
2 is reflected by the ultraviolet reflection film UR and returns to the inside of the elliptical reflector 24.
It is possible to prevent ultraviolet light from being emitted from 0C '. As a result, for example, when the light source device 150C ′ is applied to the projector 1000, it is possible to prevent the liquid crystal light valve from being deteriorated by ultraviolet rays. Also,
In the light source device 150C ′, the ultraviolet light emitted from the discharge lamp 22 is emitted from the emission surface 30C′o of the aspheric lens 30C ′.
At a right angle to the ultraviolet reflective film UR formed on the substrate.
At this time, the ultraviolet light reflected by the ultraviolet reflection film UR enters the discharge lamp 22 along the same path. When the ultraviolet light enters the center 22c of the discharge lamp 22, the discharge lamp 22 emits light having a longer wavelength than the incident ultraviolet light. This makes it possible to improve the intensity of visible light emitted from the light source device 150C ′.

【0113】なお、図15においては、楕円リフレクタ
24の開口面に接合された非球面レンズ30C’に紫外
線反射膜URが形成されているが、図7,図8に示すよ
うに、楕円リフレクタ24の開口面から離れた位置に非
球面レンズ30Cが設けられている場合にも同様に適用
可能である。
In FIG. 15, the ultraviolet reflecting film UR is formed on the aspherical lens 30C 'joined to the opening surface of the elliptical reflector 24. However, as shown in FIGS. The same applies to the case where the aspheric lens 30C is provided at a position distant from the opening surface of the lens.

【0114】同様に、第2,第4の実施形態に係る光源
装置150B,150Dにおいても、非球面レンズ30
B,30Dに紫外線反射膜を形成するようにしてもよ
い。光源装置150Bにおいては、非球面レンズ30B
の入射面30Biに紫外線反射膜を形成すればよい。ま
た、光源装置150Dにおいては、非球面レンズ30D
の射出面30Doに紫外線反射膜を形成すればよい。こ
のとき、図15の光源装置150C’と同様に、紫外線
反射膜で反射された紫外光は、同じ経路を辿って放電灯
22内に入射するので、可視光の強度を向上させること
が可能である。一般には、非球面レンズの入射面または
射出面のうち、放電灯から射出された紫外光が、ほぼ法
線方向から入射する面に紫外線反射膜が形成されていれ
ばよい。
Similarly, in the light source devices 150B and 150D according to the second and fourth embodiments, the aspherical lens 30
An ultraviolet reflective film may be formed on B and 30D. In the light source device 150B, the aspherical lens 30B
An ultraviolet reflection film may be formed on the incident surface 30Bi. In the light source device 150D, the aspheric lens 30D
An ultraviolet reflection film may be formed on the exit surface 30Do. At this time, as in the case of the light source device 150C ′ of FIG. 15, the ultraviolet light reflected by the ultraviolet reflection film enters the discharge lamp 22 along the same path, so that the intensity of visible light can be improved. is there. In general, it is sufficient that an ultraviolet reflecting film is formed on a surface of the entrance surface or the exit surface of the aspherical lens, on which the ultraviolet light emitted from the discharge lamp is incident substantially from the normal direction.

【0115】(3)上記照明光学系100(図11)で
は、第1のレンズアレイ40は独立して設けられている
が、第1のレンズアレイは、非球面レンズの射出面に設
けられていてもよい。すなわち、照明光学系100の光
源装置として、第3または第4の実施形態に係る光源装
置150C,150Dを用いる場合には、非球面レンズ
30C,30Dの射出面30Co,30Doは平面とな
っているので、第1のレンズアレイを非球面レンズの射
出面上に設けることが可能である。このとき、図11に
示す第1のレンズアレイ40の各小レンズ42として、
非球面レンズ側に平面を有する平凸レンズを用いればよ
い。
(3) In the illumination optical system 100 (FIG. 11), the first lens array 40 is provided independently, but the first lens array is provided on the exit surface of the aspherical lens. You may. That is, when the light source devices 150C and 150D according to the third or fourth embodiment are used as the light source device of the illumination optical system 100, the exit surfaces 30Co and 30Do of the aspheric lenses 30C and 30D are flat. Therefore, it is possible to provide the first lens array on the exit surface of the aspherical lens. At this time, as each small lens 42 of the first lens array 40 shown in FIG.
A plano-convex lens having a flat surface on the aspherical lens side may be used.

【0116】なお、図15に示す光源装置150C’の
ように、非球面レンズが楕円リフレクタの開口面に接合
されている場合にも同様に適用可能である。このよう
に、非球面レンズの射出面にレンズアレイを設ければ、
照明光学系100を小型化することが可能となる。な
お、レンズアレイは、非球面レンズの射出面に直接形成
されていてもよいし、射出面と接合されていてもよい。
レンズアレイを非球面レンズの射出面に直接形成する場
合には、部品点数を低減させることができるという利点
がある。
Note that the present invention can be similarly applied to a case where an aspheric lens is joined to an opening surface of an elliptical reflector as in a light source device 150C ′ shown in FIG. Thus, by providing a lens array on the exit surface of the aspherical lens,
The illumination optical system 100 can be reduced in size. The lens array may be formed directly on the exit surface of the aspherical lens, or may be joined to the exit surface.
When the lens array is formed directly on the exit surface of the aspherical lens, there is an advantage that the number of parts can be reduced.

【0117】(4)上記プロジェクタは、透過型のプロ
ジェクタに本発明の照明光学系を適用した場合を例に説
明しているが、本発明は反射型のプロジェクタにも適用
することが可能である。ここで、「透過型」とは、透過
型液晶パネル等のように光変調手段としての電気光学装
置が光を透過するタイプであることを意味しており、
「反射型」とは、反射型液晶パネルのように光変調手段
としての電気光学装置が光を反射するタイプであること
を意味している。反射型のプロジェクタでは、クロスダ
イクロイックプリズムは、光を赤、緑、青の3色の光に
分離する色光分離手段として利用されると共に、変調さ
れた3色の光を再度合成して同一の方向に射出する色光
合成手段としても利用される。反射型のプロジェクタに
この発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクタと
ほぼ同様の効果を得ることができる。
(4) In the above projector, the case where the illumination optical system of the present invention is applied to a transmission type projector is described as an example, but the present invention can also be applied to a reflection type projector. . Here, the “transmission type” means that an electro-optical device as a light modulation unit is a type that transmits light, such as a transmission type liquid crystal panel,
The “reflection type” means that an electro-optical device as a light modulation unit, such as a reflection type liquid crystal panel, reflects light. In a reflection type projector, the cross dichroic prism is used as a color light separating means for separating light into three colors of red, green, and blue, and combines the modulated three colors of light again in the same direction. It is also used as a color light combining means that emits light to When the present invention is applied to a reflection type projector, almost the same effects as those of a transmission type projector can be obtained.

【0118】(5)また、上記実施例においては、カラ
ー画像を表示するプロジェクタ1000を例に説明して
いるが、モノクロ画像を表示するプロジェクタに本発明
の照明光学系を適用することも可能である。この場合に
も、上記プロジェクタと同様の効果を得ることができ
る。
(5) In the above embodiment, the projector 1000 for displaying a color image is described as an example. However, the illumination optical system of the present invention can be applied to a projector for displaying a monochrome image. is there. In this case, the same effects as those of the projector can be obtained.

【0119】(6)上記実施例において、プロジェクタ
1000は、電気光学装置として液晶パネルを用いた例
を示しているが、これに限られない。電気光学装置とし
ては、一般に、入射光を画像情報に応じて変調するもの
であればよく、マイクロミラー型光変調装置などを利用
してもよい。なお、マイクロミラー型光変調装置として
は、例えば、DMD(デジタルマイクロミラーデバイ
ス)(TI社の商標)を用いることができる。
(6) In the above embodiment, the projector 1000 uses the liquid crystal panel as the electro-optical device, but is not limited to this. As the electro-optical device, generally, any device that modulates incident light in accordance with image information may be used, and a micromirror-type light modulator may be used. As the micromirror-type light modulation device, for example, a DMD (digital micromirror device) (a trademark of TI Corporation) can be used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る光源装置150
Aを示す説明図である。
FIG. 1 is a light source device 150 according to a first embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing which shows A.

【図2】光源装置150Aにおいて、放電灯22の中心
から放射状に射出される光線の軌跡を示す説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a trajectory of light rays radially emitted from the center of a discharge lamp 22 in a light source device 150A.

【図3】光源装置150Aにおいて、楕円リフレクタの
反射面24Rと非球面レンズ30Aとの関係を示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a reflection surface 24R of an elliptical reflector and an aspheric lens 30A in the light source device 150A.

【図4】光源装置150Aについて、非球面レンズ30
Aの屈折率nと円錐定数Kとの関係を示すグラフであ
る。
FIG. 4 shows an aspherical lens 30 of the light source device 150A.
5 is a graph showing the relationship between the refractive index n of A and the conical constant K.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る光源装置150
Bにおいて、楕円リフレクタの反射面24Rと非球面レ
ンズ30Bとの関係を示す説明図である。
FIG. 5 shows a light source device 150 according to a second embodiment of the present invention.
13B is an explanatory diagram showing a relationship between the reflection surface 24R of the elliptical reflector and the aspherical lens 30B in B. FIG.

【図6】光源装置150Bについて、非球面レンズ30
Bの屈折率nと円錐定数Kとの関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 shows an aspheric lens 30 of the light source device 150B.
5 is a graph showing a relationship between a refractive index n of B and a conical constant K.

【図7】本発明の第3の実施形態に係る光源装置150
Cにおいて、放電灯22の中心から放射状に射出される
光線の軌跡を示す説明図である。
FIG. 7 shows a light source device 150 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 3C is an explanatory diagram showing a trajectory of light rays radially emitted from the center of the discharge lamp 22 in C.

【図8】光源装置150Cにおいて、楕円リフレクタの
反射面24Rと非球面レンズ30Cとの関係を示す説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between a reflection surface 24R of an elliptical reflector and an aspheric lens 30C in the light source device 150C.

【図9】光源装置150Cについて、非球面レンズ30
Cの屈折率nと円錐定数Kとの関係を示すグラフであ
る。
FIG. 9 shows an aspheric lens 30 of the light source device 150C.
6 is a graph showing the relationship between the refractive index n of C and the conical constant K.

【図10】本発明の第4の実施形態に係る光源装置15
0Dにおいて、楕円リフレクタの反射面24Rと非球面
レンズ30Dとの関係を示す説明図である。
FIG. 10 shows a light source device 15 according to a fourth embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing which shows the relationship between the reflection surface 24R of the elliptical reflector and the aspherical lens 30D in 0D.

【図11】光源装置150Aを適用した照明光学系10
0の要部を平面的に見た概略構成図である。
FIG. 11 shows an illumination optical system 10 to which a light source device 150A is applied.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a main part of the No. 0 seen in plan.

【図12】第1のレンズアレイ40の外観を示す斜視図
である。
FIG. 12 is a perspective view showing the appearance of the first lens array 40.

【図13】偏光発生光学系60を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a polarization generation optical system 60.

【図14】図11の照明光学系100を用いたプロジェ
クタ1000の要部を平面的に見た概略構成図である。
14 is a schematic configuration diagram of a main part of a projector 1000 using the illumination optical system 100 of FIG. 11 as viewed in plan.

【図15】非球面レンズを楕円リフレクタの開口面に接
合した光源装置150C’を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a light source device 150C ′ in which an aspheric lens is joined to an opening surface of an elliptical reflector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20ax…光源光軸 22…放電灯 22c…放電灯の中心 24…楕円リフレクタ 24R…反射面 25…光源ランプ 30A,30B,30C,30C’,30D…非球面レ
ンズ 40…第1のレンズアレイ 42…小レンズ 50…第2のレンズアレイ 52…小レンズ 60…偏光発生光学系 62…遮光板 62a…開口面 62b…遮光面 64…偏光ビームスプリッタアレイ 64a…偏光分離膜 64b…反射膜 64c…透光性板材 66…選択位相差板 66a…開口層 66b…λ/2位相差層 70…重畳レンズ 100…照明光学系 100ax…システム光軸 150A,150B,150C,150C’,150D
…光源装置 200…色光分離光学系 202,204…ダイクロイックミラー 208…反射ミラー 220…リレー光学系 222…入射側レンズ 224,228…反射ミラー 226…リレーレンズ 230…射出側レンズ 230,232,234…フィールドレンズ 300R,300G,300B…液晶ライトバルブ 320…クロスダイクロイックプリズム 321…赤色光反射ダイクロイック面 322…青色光反射ダイクロイック面 340…投写光学系 1000…プロジェクタ LA…照明領域 SC…スクリーン UR…紫外線反射膜
20ax: Light source optical axis 22: Discharge lamp 22c: Center of discharge lamp 24: Elliptical reflector 24R: Reflective surface 25: Light source lamp 30A, 30B, 30C, 30C ', 30D: Aspheric lens 40: First lens array 42: Small lens 50 ... Second lens array 52 ... Small lens 60 ... Polarization generating optical system 62 ... Light shielding plate 62a ... Opening surface 62b ... Light shielding surface 64 ... Polarization beam splitter array 64a ... Polarization separation film 64b ... Reflection film 64c ... Light transmission Plate material 66 ... Selection retardation plate 66a ... Opening layer 66b ... λ / 2 retardation layer 70 ... Superimposing lens 100 ... Illumination optical system 100ax ... System optical axis 150A, 150B, 150C, 150C ', 150D
... Light source device 200 ... Color light separation optical system 202,204 ... Dichroic mirror 208 ... Reflection mirror 220 ... Relay optical system 222 ... Incoming side lens 224,228 ... Reflection mirror 226 ... Relay lens 230 ... Outgoing side lens 230,232,234 ... Field lens 300R, 300G, 300B ... Liquid crystal light valve 320 ... Cross dichroic prism 321 ... Red light reflecting dichroic surface 322 ... Blue light reflecting dichroic surface 340 ... Projection optical system 1000 ... Projector LA ... Illumination area SC ... Screen UR ... Ultraviolet reflecting film

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Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電灯と、 前記放電灯から射出された光を反射する反射面を備えた
楕円リフレクタと、 前記反射面によって反射された光を平行化するレンズ
と、を有し、 前記レンズは、入射面と射出面とのうち、いずれか一方
に回転二次曲面形状の非球面を有する非球面レンズであ
る、ことを特徴とする光源装置。
1. A lens comprising: a discharge lamp; an elliptical reflector having a reflection surface for reflecting light emitted from the discharge lamp; and a lens for collimating the light reflected by the reflection surface. Is an aspheric lens having an aspheric surface having a quadratic curved surface on one of the incident surface and the exit surface.
【請求項2】 請求項1に記載の光源装置であって、 前記非球面は、前記非球面と光源光軸との交点を原点と
した光軸に軸対称なrθZ円柱座標系における座標値を
rおよびZとし、近軸曲率をcとし、円錐定数をKとし
たとき、 【数1】 によってあらわされる形状であることを特徴とする、光
源装置。
2. The light source device according to claim 1, wherein the aspheric surface represents a coordinate value in an rθZ cylindrical coordinate system axially symmetric with respect to an optical axis having an origin at an intersection of the aspheric surface and the light source optical axis. When r and Z are set, paraxial curvature is set as c, and conic constant is set as K, A light source device characterized by having a shape represented by:
【請求項3】 請求項1に記載の光源装置であって、 前記非球面は凹面である、光源装置。3. The light source device according to claim 1, wherein the aspheric surface is a concave surface. 【請求項4】 請求項3に記載の光源装置であって、 前記非球面レンズは、前記楕円リフレクタの開口面に接
合されている、光源装置。
4. The light source device according to claim 3, wherein the aspheric lens is joined to an opening surface of the elliptical reflector.
【請求項5】 請求項1に記載の光源装置であって、 前記非球面は凸面である、光源装置。5. The light source device according to claim 1, wherein the aspheric surface is a convex surface. 【請求項6】 請求項3ないし5のいずれかに記載の光
源装置であって、 前記射出面が前記非球面であり、前記非球面は回転楕円
面形状を有する、光源装置。
6. The light source device according to claim 3, wherein the emission surface is the aspheric surface, and the aspheric surface has a spheroidal shape.
【請求項7】 請求項6に記載の光源装置であって、 前記非球面は、前記非球面と光源光軸との交点を原点、
前記光源光軸をZ軸、前記光源光軸と直交する軸をr軸
としたrθZ円柱座標系における座標値をrおよびZと
し、近軸曲率をcとし、円錐定数をKとしたとき、 【数2】 によってあらわされる形状であり、 前記楕円リフレクタは、前記反射面と前記光源光軸との
交点を原点、前記光源光軸をZ軸、前記光源光軸と直交
する軸をr軸としたrθZ円柱座標系における座標値を
R、ZRとし、近軸曲率をcRとし、円錐定数をKRとし
たとき、 【数3】 によって表される形状であり、 −0.8<KR<−0.5である、光源装置。
7. The light source device according to claim 6, wherein the aspheric surface has an origin at a point of intersection of the aspheric surface and a light source optical axis.
When the coordinate values in the rθZ cylindrical coordinate system with the light source optical axis being the Z axis and the axis orthogonal to the light source optical axis being the r axis are r and Z, the paraxial curvature is c, and the conic constant is K, Equation 2 The elliptical reflector has an rθZ cylindrical coordinate with an intersection at the intersection of the reflection surface and the light source optical axis as an origin, the light source optical axis as a Z axis, and an axis orthogonal to the light source optical axis as an r axis. When the coordinate values in the system are r R and Z R , the paraxial curvature is c R , and the conic constant is K R , A shape represented by a -0.8 <K R <-0.5, the light source device.
【請求項8】 請求項6に記載の光源装置であって、 前記入射面は球面である、光源装置。8. The light source device according to claim 6, wherein the incident surface is a spherical surface. 【請求項9】 請求項8記載の光源装置であって、 前記非球面は、前記非球面と光源光軸との交点を原点、
前記光源光軸をZ軸、前記光源光軸と直交する軸をr軸
としたrθZ円柱座標系における座標値をrおよびZと
し、近軸曲率をcとし、円錐定数をKとし、前記レンズ
の屈折率をnとしたとき、 【数4】 によって表される形状である、光源装置。
9. The light source device according to claim 8, wherein the aspheric surface has an origin at an intersection of the aspheric surface and a light source optical axis.
The light source optical axis is the Z axis, the coordinate values in the rθZ cylindrical coordinate system with the axis orthogonal to the light source optical axis as the r axis are r and Z, the paraxial curvature is c, the conic constant is K, and the conic constant is K. Assuming that the refractive index is n, Light source device having a shape represented by
【請求項10】 請求項8または9に記載の光源装置で
あって、 前記非球面レンズの前記入射面に、紫外線反射膜が形成
されている、光源装置。
10. The light source device according to claim 8, wherein an ultraviolet reflecting film is formed on the incident surface of the aspherical lens.
【請求項11】 請求項3ないし5のいずれかに記載の
光源装置であって、 前記入射面が前記非球面であり、前記非球面は回転双曲
面形状を有する、光源装置。
11. The light source device according to claim 3, wherein the incident surface is the aspheric surface, and the aspheric surface has a shape of a rotating hyperboloid.
【請求項12】 請求項11記載の光源装置であって、 前記非球面は、前記非球面と光源光軸との交点を原点、
前記光源光軸をZ軸、前記光源光軸と直交する軸をr軸
としたrθZ円柱座標系における座標値をrおよびZと
し、近軸曲率をcとし、円錐定数をKとし、前記レンズ
の屈折率をnとしたとき、 【数5】 によって表される形状である、光源装置。
12. The light source device according to claim 11, wherein the aspheric surface has an origin at an intersection of the aspheric surface and a light source optical axis.
The light source optical axis is the Z axis, the coordinate values in the rθZ cylindrical coordinate system with the axis orthogonal to the light source optical axis as the r axis are r and Z, the paraxial curvature is c, the conic constant is K, and the conic constant is K. Assuming that the refractive index is n, Light source device having a shape represented by
【請求項13】 請求項11または12に記載の光源装
置であって、 前記非球面レンズの前記射出面は平面であり、 前記非球面レンズの前記射出面に、紫外線反射膜が形成
されている、光源装置。
13. The light source device according to claim 11, wherein the emission surface of the aspherical lens is a flat surface, and an ultraviolet reflective film is formed on the emission surface of the aspherical lens. , Light source device.
【請求項14】 請求項1ないし13のいずれかに記載
の光源装置と、 前記光源装置から射出された光を複数の部分光線束に分
割するレンズアレイと、 前記レンズアレイによって分割された前記部分光線束を
照明領域上で重畳させる重畳レンズと、を備えることを
特徴とする照明光学系。
14. The light source device according to claim 1, a lens array that divides light emitted from the light source device into a plurality of partial light beams, and the part that is divided by the lens array. An illumination optical system, comprising: a superimposing lens that superimposes a light beam on an illumination area.
【請求項15】 請求項11または12に記載の光源装
置と、 前記光源装置から射出された光を複数の部分光線束に分
割するレンズアレイと、 前記レンズアレイによって分割された前記部分光線束を
照明領域上で重畳させる重畳レンズと、を備え、前記光
源装置の前記非球面レンズの前記射出面は平面であり、 前記レンズアレイは、前記非球面レンズの前記射出面に
設けられていることを特徴とする照明光学系。
15. The light source device according to claim 11, wherein: a lens array that divides light emitted from the light source device into a plurality of partial light beams; and a light beam that is split by the lens array. A superimposing lens for superimposing on an illumination area, wherein the exit surface of the aspheric lens of the light source device is a flat surface, and the lens array is provided on the exit surface of the aspheric lens. Characteristic illumination optical system.
【請求項16】 請求項1ないし13のいずれかに記載
の光源装置と、 前記光源装置が照明する照明領域としての光入射面を有
し、前記光源装置からの入射光を画像情報に応じて変調
する電気光学装置と、 前記電気光学装置によって変調された光を投写する投写
光学系と、を備えることを特徴とするプロジェクタ。
16. A light source device according to claim 1, further comprising: a light incident surface as an illumination area illuminated by the light source device, wherein incident light from the light source device is changed according to image information. A projector, comprising: an electro-optical device that performs modulation; and a projection optical system that projects light modulated by the electro-optical device.
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