JP2002279823A - Lighting device and lighting system using spherical mirror, and lighting method - Google Patents
Lighting device and lighting system using spherical mirror, and lighting methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光源から照射され
る光学ビームを収束させて物体を照明する照明装置に関
し、より具体的には、光源と、前記光源によって放出さ
れた放射光を収束する球面鏡と、収束された放射光に配
列されるレンズ系とを備えた照明装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination device for illuminating an object by converging an optical beam emitted from a light source, and more specifically, to converge a light source and radiation emitted by the light source. The present invention relates to an illuminating device including a spherical mirror and a lens system arranged for converged radiation.
【0002】[0002]
【従来の技術】光源と凹面鏡とレンズ系とを備えた照明
システムは、各種形態のものが知られている。図14に
示す例は、特開平第3−111806号公報に開示され
た照明システムである。図において、照明システム10
0は、光源102から放射された放射光線を凹面反射器
103で反射させた後、集光レンズ104で平行ビーム
とする。この平行放射光線を、マトリックス状(例えば
縦6個×横8個)に配置された複数の各長方形状のレン
ズ113からなる第1のマクロレンズアレイ114を用
いて各レンズ113毎のサブビームに分割し、各サブビ
ームを、第1のマクロレンズアレイ114に対応してマ
トリックス状に配置された第2のマクロレンズアレイ1
16の各レンズ117に結像させる。各レンズ117
は、対応する第1のマクロレンズアレイ114の各レン
ズ113により形成された光点を表示パネル110上に
結像する。これらの再結像光点を表示パネル110の面
上で重畳させるため、レンズ119が第2のマクロレン
ズアレイ116の背後に配置されている。2. Description of the Related Art Various types of illumination systems including a light source, a concave mirror, and a lens system are known. The example shown in FIG. 14 is a lighting system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-111806. In the figure, the lighting system 10
In the case of 0, the light beam emitted from the light source 102 is reflected by the concave reflector 103, and is then converted into a parallel beam by the condenser lens 104. This parallel radiation is divided into sub-beams for each lens 113 using a first macro-lens array 114 composed of a plurality of rectangular lenses 113 arranged in a matrix (for example, 6 × 8). Then, each sub-beam is divided into a second macro lens array 1 arranged in a matrix corresponding to the first macro lens array 114.
An image is formed on each of the 16 lenses 117. Each lens 117
Forms an image of the light spot formed by each lens 113 of the corresponding first macro lens array 114 on the display panel 110. A lens 119 is arranged behind the second macro lens array 116 in order to superimpose these re-imaging light spots on the surface of the display panel 110.
【0003】前記の第1及び第2のマクロレンズアレイ
114、116は、表示パネル110と同じ縦:横比
(以下、「アスペクト比」という。)を有していること
から、表示パネル110面における照明光の強度分布
は、所望の均一性を有しており、この照明システムは高
い集光効率を備えている。The first and second macro lens arrays 114 and 116 have the same aspect ratio as that of the display panel 110 (hereinafter referred to as “aspect ratio”). Has a desired uniformity, and the illumination system has a high light collection efficiency.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
例に示すもののほか、従来技術による照明装置、及び照
明システムには未だ改善すべき課題が残されていた。ま
ず、光源からの放射光を反射させるために一般的に使用
される凹面鏡が放物面鏡や回転楕円面鏡である場合に
は、反射光を利用する上ではそれなりに効率が良いが、
直接前面に放射される光束を有効利用していない。この
ためランプが放出する全光束の60〜70%程度しか用
いられていない。すなわち、従来技術においては、光源
から発する光をより効率良く被投写体に照射するための
技術が望まれていた。However, in addition to those shown in the above-mentioned examples, there are still problems to be improved in the lighting devices and lighting systems according to the prior art. First, if the concave mirror that is generally used to reflect the light emitted from the light source is a parabolic mirror or a spheroidal mirror, it is reasonably efficient in using the reflected light,
The luminous flux emitted directly to the front is not effectively used. For this reason, only about 60 to 70% of the total luminous flux emitted by the lamp is used. That is, in the prior art, a technique for more efficiently irradiating the light from the light source to the projection target has been desired.
【0005】また、光源として例えばフィラメントなど
の光に非透過性の光源を用いている場合には、たとえ放
射光を反射させるための凹面鏡として球面鏡を使用して
いたとしても、反射光が非透過性の光源に結像される場
合には光源自身が反射光線を遮ることとなる。これを避
けるには、光源を球面鏡の球心から僅かでもずらして配
置する必要があり、これによって発射光を一点(球心)
に収束させることができずに照射効率を低下させるもの
となっていた。When a light source such as a filament that is impermeable to light is used as the light source, the reflected light is not transmitted even if a spherical mirror is used as the concave mirror for reflecting the radiated light. When an image is formed on a light source of an intense nature, the light source itself blocks the reflected light beam. In order to avoid this, it is necessary to dispose the light source at a slight offset from the spherical center of the spherical mirror, so that the emitted light is focused at one point (spherical center).
However, it was not possible to converge on the irradiation efficiency, and the irradiation efficiency was reduced.
【0006】次に、放物面鏡の場合も回転楕円面鏡の場
合も、焦点の位置と反射面との距離をあまり近くし過ぎ
ると反射膜を熱で劣化させ、反射効率を落とすこととな
る。このため、両者の間にはある程度の間隙が必要であ
る。しかし、この間隙を広く取った場合には、反射面の
開口が大きくなってしまい、これによって筐体の大き
さ、特に厚さを薄くすることが困難であった。したがっ
て、投射レンズ口径をより小さくすること、照明装置の
筐体のサイズをより小さくする技術が望まれていた。Next, in the case of both a parabolic mirror and a spheroidal mirror, if the distance between the focal point and the reflecting surface is too small, the reflecting film is deteriorated by heat and the reflection efficiency is reduced. Become. For this reason, a certain gap is required between the two. However, if this gap is widened, the opening of the reflection surface becomes large, which makes it difficult to reduce the size, particularly the thickness, of the housing. Therefore, there has been a demand for a technique for reducing the diameter of the projection lens and reducing the size of the housing of the lighting device.
【0007】さらに、従来技術による凹面鏡は、放物面
鏡であっても回転楕円面鏡であっても、開口の中心付近
と周辺部分では光束密度の差が激しく、スクリーン上で
の照度むらを発生させる原因となっていた。また、スク
リーン上の照度むらを少なくしようとしても、インテグ
レータの負担が大きくなるために困難であった。Further, the concave mirror according to the prior art, whether it is a parabolic mirror or a spheroidal mirror, has a large difference in luminous flux density near the center of the aperture and in the peripheral portion, and causes uneven illuminance on the screen. Was causing it to occur. Further, it is difficult to reduce the uneven illuminance on the screen because the burden on the integrator increases.
【0008】したがって本発明は、光の利用効率を向上
させた照明装置、及び照明システムを提供することを目
的としている。加えて、本発明は、光源から被照射部分
の空間的距離を短縮して、より小型の照明装置を得るこ
と、また、照射レンズの口径を小さくすることにより、
より小型の照明装置を得ること、さらにはスクリーン上
での照度むらをなくすことができる照明装置、及び照明
システムを提供することを目的としている。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a lighting device and a lighting system with improved light use efficiency. In addition, the present invention reduces the spatial distance of the irradiated portion from the light source to obtain a smaller illumination device, and by reducing the aperture of the irradiation lens,
It is an object of the present invention to obtain a smaller illumination device and to provide an illumination device and an illumination system capable of eliminating uneven illuminance on a screen.
【0009】本発明は、対象物を照明するための照明装
置として、例えば、液晶プロジェクター、オーバーヘッ
ドプロジェクター、スライドプロジェクター等の照明系
など、幅広い技術分野に適用することが可能である。The present invention can be applied to a wide range of technical fields as an illumination device for illuminating an object, for example, an illumination system such as a liquid crystal projector, an overhead projector, and a slide projector.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明では、発散光を反
射させる凹面鏡を球面の一部である球面鏡となし、前記
球面鏡の球心にアークランプのアーク電極間の間隙の中
心を配置することによって照明装置の照射効率の改善を
果たすもので、具体的には以下の内容を含む。According to the present invention, a concave mirror for reflecting divergent light is formed as a spherical mirror which is a part of a spherical surface, and a center of a gap between arc electrodes of an arc lamp is arranged at a spherical center of the spherical mirror. This improves the irradiation efficiency of the lighting device, and specifically includes the following contents.
【0011】すなわち、請求項1に記載の本発明は、光
反射面を形成した凹面鏡と、一対のアーク電極から構成
され、前記両アーク電極間にアークを発生させて発散光
を放射するアークランプと、前記アークランプから放射
された後、前記凹面鏡で反射された光線を集光させる集
光装置と、から構成される照明装置であって、前記凹面
鏡が、半球面あるいは半球以下の球面の内面に光反射面
を形成した球面鏡から構成され、前記球面鏡の球心と、
前記アークランプの一対のアーク電極間の間隙の中心と
をほぼ一致させて配置することにより、前記アークから
発散して前記球面鏡で反射した光線と、アークから発散
する直接光とを重畳させて前記集光装置に出射すること
を特徴とする照明装置に関する。球面鏡の球心とアーク
ランプの中心とをほぼ一致させることにより、照射効率
を高めるものである。That is, according to the present invention, there is provided an arc lamp comprising a concave mirror having a light reflecting surface and a pair of arc electrodes, wherein an arc is generated between the two arc electrodes to emit divergent light. And a condensing device for condensing light rays reflected by the concave mirror after being radiated from the arc lamp, wherein the concave mirror has a hemispherical surface or an inner surface of a spherical shape smaller than a hemisphere. A spherical mirror having a light reflecting surface formed thereon, and the spherical center of the spherical mirror,
By arranging the center of the gap between the pair of arc electrodes of the arc lamp substantially coincident with each other, the light beam diverging from the arc and reflected by the spherical mirror is superimposed on the direct light diverging from the arc. The present invention relates to a lighting device that emits light to a light collecting device. By making the center of the arc lamp substantially coincide with the center of the arc lamp, the irradiation efficiency is improved.
【0012】請求項2に記載の本発明に係る照明装置
は、前記集光装置を、非球面凸レンズで構成したことを
特徴としている。集光装置を簡単な構成で実施するもの
である。The illumination device according to the second aspect of the present invention is characterized in that the light condensing device is constituted by an aspherical convex lens. The light collecting device is implemented with a simple configuration.
【0013】請求項3に記載の本発明に係る照明装置
は、前記集光装置を、複数の凸レンズで構成したことを
特徴としている。複数の凸レンズに分割することによ
り、それぞれのレンズの負荷を軽減するものである。According to a third aspect of the present invention, in the illuminating device according to the present invention, the light collecting device is constituted by a plurality of convex lenses. By dividing the lens into a plurality of convex lenses, the load on each lens is reduced.
【0014】請求項4に記載の本発明に係る照明装置
は、前記集光装置を、複数の凸レンズと、少なくとも一
つの凹レンズとで構成し、単位面積当たりの光量を主光
軸の中心付近と周辺部とでほぼ均一になるよう、もしく
は中心部より周辺部の方が光量が少なくなるよう、前記
複数の凸レンズと少なくとも1つの凹レンズとのパワー
を調整したことを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the illuminating device according to the present invention, the light condensing device is constituted by a plurality of convex lenses and at least one concave lens, and a light amount per unit area is set to a value near the center of the main optical axis. The power of the plurality of convex lenses and the power of at least one concave lens are adjusted so that the light is substantially uniform at the peripheral portion or the light amount at the peripheral portion is smaller than at the central portion.
【0015】請求項5に記載の本発明に係る照明装置
は、前記集光装置の一部を構成するレンズの1つが、前
記アークランプの飛散を防止するフードを兼ねることを
特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the lighting device, one of the lenses constituting a part of the light collecting device also serves as a hood for preventing the arc lamp from scattering.
【0016】請求項6に記載の本発明に係る照明装置
は、前記球面鏡が、透明材料からなる中空球の半球面に
光反射膜をコーティングすることにより形成され、前記
中空球の残りの半球面が前記アークランプの飛散を防止
するフードを形成することを特徴としている。中空球を
有効活用して球面鏡とフードとを構成するものである。According to a sixth aspect of the present invention, the spherical mirror is formed by coating a light reflecting film on a hemispherical surface of a hollow sphere made of a transparent material, and the remaining hemispherical surface of the hollow sphere is formed. Form a hood for preventing the arc lamp from scattering. The spherical mirror and the hood are configured by effectively utilizing the hollow sphere.
【0017】請求項7に記載の本発明に係る照明装置
は、前記中空球の半球面で形成されるフードが、前記球
面鏡から反射される光線の主光軸に交わる位置、及びそ
の周辺が前記中空球の球心に接近した扁平状に形成され
ていることを特徴としている。照明装置と被照明物との
間の光軸の長さを短縮するものである。According to a seventh aspect of the present invention, in the illuminating device according to the present invention, the hood formed by the hemispherical surface of the hollow sphere has a position intersecting with a main optical axis of a light beam reflected from the spherical mirror and its periphery. It is characterized in that it is formed in a flat shape close to the center of the hollow sphere. This is to reduce the length of the optical axis between the lighting device and the object to be illuminated.
【0018】請求項8に記載の本発明に係る照明装置
は、前記フードが、前記集光装置の一部を構成する凸レ
ンズの1つを兼ねることを特徴としている。照明装置と
被照明物との間の光軸の長さをさらに短縮するものであ
る。The lighting device according to the present invention is characterized in that the hood also serves as one of the convex lenses constituting a part of the light collecting device. The length of the optical axis between the lighting device and the object to be illuminated is further reduced.
【0019】請求項9に記載の本発明に係る照明装置
は、前記球面鏡の光反射膜を、紫外線もしくは赤外線の
いずれか一方、もしくは双方は透過させ、少なくとも可
視光領域の光は反射させる光反射面として構成したこと
を特徴としている。可視光線を中心に反射させることに
よって被照明物の劣化を防ぐものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the illuminating device according to the present invention, the light reflecting film of the spherical mirror transmits one or both of ultraviolet light and infrared light and reflects at least light in a visible light region. It is characterized in that it is configured as a surface. The object to be illuminated is prevented from deteriorating by reflecting visible light around the center.
【0020】請求項10に記載の本発明は、以上の請求
項1から請求項9のいずれか一に記載の照明装置を、一
組のインテグレータに向けて光束を出射するように構成
したことを特徴とする照明システムに関する。照射効率
の高いシステムを実現するものである。According to a tenth aspect of the present invention, the lighting device according to any one of the first to ninth aspects is configured to emit a light beam toward a set of integrators. The present invention relates to a lighting system characterized by the following. This realizes a system with high irradiation efficiency.
【0021】請求項11に記載の本発明は、請求項1か
ら請求項9のいずれか一に記載の照明装置の複数個から
なる照射装置を、一組のインテグレータに向けて光束を
出射するように構成したことを特徴とする照明システム
に関する。照射効率の高いシステムを実現するものであ
る。According to a twelfth aspect of the present invention, an illuminating device comprising a plurality of the illuminating devices according to any one of the first to ninth aspects emits a light beam toward a set of integrators. The present invention relates to a lighting system characterized in that: This realizes a system with high irradiation efficiency.
【0022】請求項12に記載の本発明に係る照明シス
テムは、前記アークランプが発散するアークのランダム
な光を、P偏光、あるいはS偏光のいずれか一方の偏光
に揃える偏光機能をさらに含むことを特徴としている。
用途目的に応じて照射光線に必要な偏光を与えることを
可能にするものである。According to a twelfth aspect of the present invention, the illumination system according to the present invention further includes a polarizing function of aligning random light of the arc diverging from the arc lamp with one of P-polarized light and S-polarized light. It is characterized by.
This makes it possible to impart necessary polarized light to the irradiation light beam according to the purpose of use.
【0023】請求項13に記載の本発明に係る照明シス
テムは、前記偏光機能が、偏光整列プリズムアレイから
構成されることを特徴としている。The illumination system according to the present invention is characterized in that the polarization function comprises a polarization alignment prism array.
【0024】請求項14に記載の本発明に係る照明シス
テムは、前記偏光機能が、2個の偏光変換プリズムから
構成されることを特徴としている。The illumination system according to the present invention is characterized in that the polarization function is constituted by two polarization conversion prisms.
【0025】請求項15に記載の本発明は、半球面ある
いは半球以下の球面の内面に光反射面を形成した球面
鏡、前記球面鏡の球心に一対のアーク電極間の間隙のほ
ぼ中心を配置したアークランプ、前記アークランプから
発生する発散光を前記球面鏡で反射させた光線と前記ア
ークから発散する直接光とを重畳させて集光させる集光
装置から構成される照明装置と、前記一つの光束から複
数の光束に分割する、照明対象となる画面と相似形の要
素レンズを複数持つレンズ板と、前記分割されたそれぞ
れの光束を照明対象に重畳させるための凸レンズと、前
記複数の要素レンズを持つレンズ板で作成したアーク像
を前記凸レンズと共に照明対象上で結像するようにする
ための、互いに直交する一組のシリンドリカルレンズア
レイと、から構成されることを特徴とする照明システム
に関する。照射効率の高い照明システムを提供するもの
である。According to a fifteenth aspect of the present invention, a spherical mirror in which a light reflecting surface is formed on the inner surface of a hemisphere or a hemisphere or less, and the center of a gap between a pair of arc electrodes is arranged at the spherical center of the spherical mirror. An illumination device comprising an arc lamp, a light condensing device for superimposing and converging a light beam reflected by the spherical mirror on the divergent light generated from the arc lamp and a direct light divergent from the arc, and the one light beam A lens plate having a plurality of element lenses similar in shape to the screen to be illuminated, a convex lens for superimposing each of the divided luminous fluxes on the illumination target, and the plurality of element lenses. A set of cylindrical lens arrays orthogonal to each other to form an arc image created by a lens plate having the convex lens together with the convex lens on an object to be illuminated. An illumination system according to claim Rukoto. An object of the present invention is to provide a lighting system with high irradiation efficiency.
【0026】請求項16に記載の本発明に係る照明シス
テムは、前記照明システムが、前記アークランプで作成
されたランダムな光をS偏光ないしはP偏光のどちらか
一方の偏光に揃えて前記照明対象を照射する偏光機能を
さらに含むことを特徴としている。用途目的に応じて照
射光線に必要な偏光を与えることを可能にするものであ
る。According to a twelfth aspect of the present invention, in the illumination system according to the first aspect, the illumination system aligns the random light generated by the arc lamp with one of S-polarized light and P-polarized light. It is characterized by further including a polarization function of irradiating light. This makes it possible to impart necessary polarized light to the irradiation light beam according to the purpose of use.
【0027】そして、請求項17に記載の本発明は、ア
ークランプから発散された光線を凹面鏡で反射させ、こ
の反射された光線を集光させて照明対象物を照明するた
めに使用する照明方法であって、前記凹面鏡を、半球面
あるいは半球以下の球面の内面に光反射面を形成した球
面鏡により構成し、前記球面鏡の球心と前記アークを発
生させる電極間の間隙の中心とをほぼ一致させ、これに
より前記アークから発散して前記球面鏡で反射した光線
と、アークから発散する直接光とを重畳させて集光する
ことを特徴とする照明方法に関する。簡単な構造で照射
効率を高めることができる照明方法を提供するものであ
る。According to the present invention, there is provided an illumination method for reflecting a light beam diverged from an arc lamp with a concave mirror and condensing the reflected light beam to illuminate an object to be illuminated. Wherein the concave mirror is constituted by a spherical mirror in which a light reflecting surface is formed on the inner surface of a hemisphere or a hemisphere or less, and the spherical center of the spherical mirror substantially coincides with the center of the gap between the electrodes for generating the arc. Accordingly, the present invention relates to an illumination method characterized in that light rays diverging from the arc and reflected by the spherical mirror and direct light diverging from the arc are overlapped and condensed. It is an object of the present invention to provide an illumination method that can improve irradiation efficiency with a simple structure.
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】本発明に係る第1の実施の形態の
照明装置につき、図面を参照して説明する。以下、他の
実施の形態も含め、同一の構成要素に対しては同一の符
号を用いるものとする。図1は、高圧水銀ランプやメタ
ルハライドランプに代表されるアークランプ2を光源に
用い、このアークランプ2から発生する光線を有効に照
明対象に照射できるようにした本実施の形態に係る照明
装置1の基本原理を示している。図1(a)は照明装置
1の側面図、図1(b)は同じく正面図を示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A lighting device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components including the other embodiments. FIG. 1 shows an illumination device 1 according to the present embodiment in which an arc lamp 2 typified by a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp is used as a light source, and a light beam generated from the arc lamp 2 can be effectively applied to an illumination target. The basic principle of is shown. FIG. 1A is a side view of the lighting device 1, and FIG. 1B is a front view of the same.
【0029】両図において、照明装置1は、光源となる
アークランプ2と、アークランプ2が球心に位置するよ
う配置された半球面状の球面鏡3と、アークランプ2に
対して球面鏡3に対向する側に配置された集光装置であ
る非球面凸レンズ4と、から主に構成されている。な
お、ここでいう球面鏡3は、光源を反射する鏡面が半球
面の場合のほか、半球以下の球面である場合をも含むも
のとする。In both figures, an illumination device 1 includes an arc lamp 2 serving as a light source, a hemispherical spherical mirror 3 arranged such that the arc lamp 2 is located at a spherical center, and a spherical mirror 3 with respect to the arc lamp 2. And an aspheric convex lens 4 which is a condensing device disposed on the opposite side. In addition, the spherical mirror 3 here includes not only a case where the mirror surface reflecting the light source is a hemisphere, but also a case where the mirror surface is a hemisphere or less.
【0030】一般的にアークランプ2は横置きに用いら
れる。したがって、球面鏡3は、図1(b)に示すよう
にその球心Cにアークの両電極6の間隙の中心がほぼく
るようにし、両電極6が水平方向左右に延びた状態でア
ークランプ2が真横に配置されている。しかしながら、
この球面鏡3の球心Cとアークランプ2の両アーク電極
6間の中心をほぼ一致させているかぎり、球面鏡3はど
のように回転させて配置されてもよい。例えば、上向き
であっても下向きであっても、45°あるいは任意の角
度に傾いていても問題はない。Generally, the arc lamp 2 is used horizontally. Therefore, as shown in FIG. 1 (b), the spherical mirror 3 is arranged such that the center of the gap between the two electrodes 6 of the arc is almost at the spherical center C, and the arc lamp 2 is extended in a state where both the electrodes 6 extend horizontally right and left. Are arranged right beside. However,
As long as the center between the spherical center C of the spherical mirror 3 and the two arc electrodes 6 of the arc lamp 2 substantially coincides with each other, the spherical mirror 3 may be arranged in any rotation. For example, there is no problem even if it is upward, downward, or inclined at 45 ° or any angle.
【0031】図1(a)及び(b)に示すように、非球
面凸レンズ4の焦点を球面鏡3の球心Cに重なるように
配置すれば、その主光軸を中心に平行光を得ることがで
きる。すなわち、球心Cで発生する光のうち、球面鏡3
側へ向かうものは、立体角180°いずれの方向へ向か
う光も球面鏡3の反射面で反射した後、球心Cを通過し
て非球面凸レンズ4の方向へ向かう。一方、球心Cで発
生する光のうち、直接非球面凸レンズ4へ向かうもの
は、前記反射光と同じ光路をたどって非球面凸レンズ4
に達する。As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), if the focal point of the aspherical convex lens 4 is disposed so as to overlap the spherical center C of the spherical mirror 3, parallel light can be obtained about its main optical axis. Can be. That is, of the light generated at the spherical center C, the spherical mirror 3
In the direction toward the side, light traveling in any direction of the solid angle of 180 ° is reflected by the reflection surface of the spherical mirror 3, and then passes through the spherical center C toward the aspheric convex lens 4. On the other hand, of the light generated at the spherical center C, the light that directly goes to the aspherical convex lens 4 follows the same optical path as the reflected light, and
Reach
【0032】このように、原理的には、球心Cで発生す
る光はすべて非球面凸レンズ4を通過し、その後は平行
光として利用することが可能となる。実際上は、図1
(b)に示すアークランプ2の電極を支えるためのガラ
ス管7が影となったり、また、非球面凸レンズ4は立体
角度で160°程がカバーできる限界であるため、当然
ある程度のロスは生ずる。しかしながら、従来技術によ
る放物面鏡や回転楕円面鏡などのように、開口から直接
放射される光を捨てることからすれば、はるかにロスを
少なくすることができる。As described above, in principle, all the light generated at the spherical center C passes through the aspherical convex lens 4 and can be used as parallel light thereafter. In practice, Figure 1
The glass tube 7 for supporting the electrode of the arc lamp 2 shown in FIG. 2B becomes a shadow, and the aspherical convex lens 4 has a limit of covering a solid angle of about 160 °. . However, the loss can be significantly reduced by discarding the light radiated directly from the aperture, such as a parabolic mirror or a spheroid mirror according to the prior art.
【0033】最近のアークランプ2では電極6間の距離
が非常に短くなっており、2mm以下は普通であって、
さらには1mm程になってきている。いずれにせよ、ア
ークランプ2の電極6間に間隙がある限り、この間隙の
中心を球面鏡3の球心Cにほぼ配置することによってア
ークランプ2は自身の反射光に対して透過性となる。す
なわち、アークランプ2で発生するアークは、球面鏡3
の球心Cで発生することとなり、この発生したアークに
よる放射光は球面鏡3で反射した後、球心Cに収束し、
この球心Cが電極6間の間隙となっていることから、そ
の反射光の全てがその後非球面凸レンズ4に向かうこと
となる。In the recent arc lamp 2, the distance between the electrodes 6 is very short, and the distance between the electrodes 6 is usually less than 2 mm.
Furthermore, it is about 1 mm. In any case, as long as there is a gap between the electrodes 6 of the arc lamp 2, by arranging the center of the gap substantially at the spherical center C of the spherical mirror 3, the arc lamp 2 becomes transparent to its own reflected light. That is, the arc generated by the arc lamp 2 is
Is emitted at the spherical center C, and the emitted light from the generated arc is reflected by the spherical mirror 3 and then converges on the spherical center C.
Since the spherical center C forms a gap between the electrodes 6, all of the reflected light thereafter goes to the aspherical convex lens 4.
【0034】電極6間の距離が短くなるにしたがって、
アーク像の大きさも1〜1.5mm程度まで小さくなっ
ている。したがって、アークの揺らぎや偏在の影響は小
さくなってきてはいるものの、従来技術による放物面鏡
や回転楕円面鏡においては本質的にこのアークの揺らぎ
や偏在による影響を解消することはできない。すなわ
ち、時間的なアークの生成位置の変化は、照明対象物上
での時間的な照度むらの変化となって現れる。As the distance between the electrodes 6 becomes shorter,
The size of the arc image is also reduced to about 1 to 1.5 mm. Therefore, although the effects of arc fluctuations and uneven distribution are becoming smaller, the effects of arc fluctuations and uneven distribution cannot be essentially eliminated in the conventional parabolic mirror and spheroidal mirror. That is, a temporal change in the arc generation position appears as a temporal change in illuminance unevenness on the illumination target.
【0035】本実施の形態に係る構成によれば、例えば
図1(a)に示すように、アークが電極の中心から外れ
た上方の位置aに生成されたとしても(実際、このよう
な現象が発生する場合は多い)、球面鏡3で反射して戻
ってきた反射光は、球心Cに対してアークの発生位置a
と対称となる位置a’に像を形成する。したがって、見
かけ上は球心Cの近傍に2倍のアークがあるのと同じ状
態になる。このように、球面鏡3を使用し、アークラン
プ2の中心(すなわち両電極6間の間隙の中心)を球面
鏡3の球心Cにほぼ一致させることによって、実質的に
はアークの位置が多少移動しても常に球心Cを中心とし
た位置に光源があるのと同じ状態となる。これによっ
て、アークの位置が多少変動したとしても、照明対象物
上では時間的にほとんど変化のない照度分布を得ること
ができる。According to the configuration of the present embodiment, for example, as shown in FIG. 1A, even if an arc is generated at an upper position a off the center of the electrode (in fact, such a phenomenon Is generated in many cases), and the reflected light reflected back by the spherical mirror 3 returns to the spherical center C at the arc generation position a.
An image is formed at a position a ′ that is symmetric with respect to. Therefore, it is apparently in the same state that there is a double arc near the ball center C. Thus, by using the spherical mirror 3 and making the center of the arc lamp 2 (that is, the center of the gap between the two electrodes 6) substantially coincide with the spherical center C of the spherical mirror 3, the position of the arc is substantially shifted. However, the state is always the same as when the light source is located at a position centered on the spherical center C. As a result, even if the position of the arc fluctuates somewhat, it is possible to obtain an illuminance distribution that hardly changes over time on the illumination target.
【0036】図2は、図1(a)、(b)に示す本実施
の形態に係る照明装置1を用いた照明システムの第1の
態様を示している。図2において、上述のように球面鏡
3と非球面凸レンズ4とによって平行光を得た後に、照
明対象である3:4のアスペクト比を持つ液晶表示パネ
ル(以下、「LCD」という。)10と相似形の複数の
要素レンズ(この場合は凸レンズ)11を横と縦(ある
いは行と列)に並べて一枚のレンズ板としたレンズ板
(以下、「マクロレンズアレイ」という。)12を主光
軸に垂直に置く。FIG. 2 shows a first mode of a lighting system using the lighting apparatus 1 according to the present embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b). In FIG. 2, after the parallel light is obtained by the spherical mirror 3 and the aspherical convex lens 4 as described above, a liquid crystal display panel (hereinafter, referred to as “LCD”) 10 having an aspect ratio of 3: 4 to be illuminated. A lens plate (hereinafter, referred to as a “macro lens array”) 12 in which a plurality of similar element lenses (in this case, convex lenses) 11 are arranged horizontally and vertically (or in rows and columns) to form a single lens plate. Lay perpendicular to the axis.
【0037】このマクロレンズアレイ12で要素レンズ
11の数だけの光束を作り、その焦点付近に、マクロレ
ンズアレイ12の各要素レンズ11の横または縦に対応
する複数のシリンドリカル・レンズ13を並べた第1の
シリンドリカル・レンズアレイ14を配している。The macrolens array 12 produces light beams equal in number to the element lenses 11, and a plurality of cylindrical lenses 13 corresponding to the horizontal or vertical of each element lens 11 of the macro lens array 12 are arranged near the focal point. A first cylindrical lens array 14 is provided.
【0038】その後に、偏光整列プリズムアレイ16が
配置されているが、これは偏光を揃える必要のない場合
には省いても構わない。この偏光整列プリズムアレイ1
6の構成は、偏光分離面を45°にしたPBSのアレイ
を1つのシリンドリカルレンズ13に対して2つのPB
Sが対応するように配置し、また第1のシリンドリカル
・レンズアレイ14のシリンドリカルレンズ13と長手
方向を一致させて配置させ、そのPBSの1つおきの出
射側に1/2λ板15を置く。このように構成すること
によって偏光整列プリズムアレイ16からはP偏光もし
くはS偏光のどちらか一方の光を取り出すことができ
る。どちらの偏光を得るかはPBSの出口の一つおきに
置く1/2λ板15の置き方を奇数番毎とするか、偶数
番毎とするかによって決めることができる。Thereafter, a polarization alignment prism array 16 is arranged, but may be omitted if it is not necessary to align the polarization. This polarization alignment prism array 1
In the configuration of No. 6, an array of PBSs whose polarization separation plane is set at 45 ° is used for two cylindrical lenses 13 for one cylindrical lens 13.
S are arranged so as to correspond to each other, are arranged so as to have the same longitudinal direction as the cylindrical lens 13 of the first cylindrical lens array 14, and the 1 / 2λ plate 15 is placed on every other emission side of the PBS. With this configuration, either the P-polarized light or the S-polarized light can be extracted from the polarization alignment prism array 16. Which polarized light is to be obtained can be determined depending on whether the 1 / 2λ plate 15 placed at every other exit of the PBS is placed every odd number or every even number.
【0039】その後、第1のシリンドリカル・レンズア
レイ14とは直交する形で、マクロレンズアレイ12の
横または縦に対応する(第1のシリンドリカル・レンズ
アレイ14を横に対応させたなら縦に、縦に対応させた
なら横に対応させる)シリンドリカルレンズを並べた第
2のシリンドリカル・レンズアレイ17を配置する。Thereafter, in a form orthogonal to the first cylindrical lens array 14, it corresponds to the horizontal or vertical direction of the macro lens array 12 (or vertically if the first cylindrical lens array 14 corresponds to the horizontal direction, A second cylindrical lens array 17 in which cylindrical lenses are arranged horizontally (if they correspond vertically) is arranged.
【0040】最後にマクロレンズアレイ12の各要素レ
ンズ11が作った各光束の光軸を照明対象であるLCD
10の中心に向けるように焦点距離を設定したコンデン
サ・レンズ18を置き、各要素レンズ11が作った各光
束を照明対象であるLCD10上に重ねる。光源である
アークランプ2から放射され、非球面凸レンズ4によっ
て平行光線とされた後、照射対象となるLCD10に収
束するために中間に配置されるマクロレンズアレイ1
2、第1のシリンドリカル・レンズアレイ14、偏光整
列プリズムアレイ16、第2のシリンドリカル・レンズ
アレイ17、そしてコンデンサ・レンズ18を総称して
インテグレータ20と呼ぶ。但し、この内、偏光整列プ
リズムアレイ16は上述のように偏光を取り出す場合に
設置されるオプションである。Finally, the optical axis of each light beam formed by each element lens 11 of the macro lens array 12 is set to be an LCD to be illuminated.
The condenser lens 18 whose focal length is set so as to be directed toward the center of 10 is placed, and each light beam generated by each element lens 11 is superimposed on the LCD 10 to be illuminated. A macro lens array 1 radiated from an arc lamp 2 serving as a light source, converted into parallel rays by an aspheric convex lens 4, and then disposed in the middle to converge on an LCD 10 to be irradiated.
2. The first cylindrical lens array 14, the polarization alignment prism array 16, the second cylindrical lens array 17, and the condenser lens 18 are collectively called an integrator 20. However, among them, the polarization alignment prism array 16 is an option installed when extracting polarized light as described above.
【0041】コンデンサ・レンズ19は、LCD10を
照射した光束が全部照射レンズ(図示せず)を効率よく
通過できるように設置している。こうすることによっ
て、照明対象であるLCD10の面は一様な照度を得る
ことができる。The condenser lens 19 is installed so that the light beam illuminating the LCD 10 can pass through an illumination lens (not shown) efficiently. By doing so, the surface of the LCD 10 to be illuminated can obtain uniform illuminance.
【0042】図3は、図1(a)、(b)に示す本実施
の形態に係る照明装置1を使用し、図2に示す偏光整列
プリズムアレイ16の代わりに、偏光変換プリズム21
を2個使ってランダムな光を一方の偏光へ揃えるように
した本実施の形態に係る照明システムの第2の態様を示
す。図3に示す構成では、球面鏡3と非球面凸レンズ4
とで平行光を作った直後に偏光変換プリズム21を入れ
ることによって放射光線を偏光している。その他の構成
は前述の構成と同じである。但し、この構成では、球面
鏡3と非球面凸レンズ4の大きさを同じとした場合、こ
の照明装置の構成に対するインテグレータ20aの大き
さを、第1の態様で示す場合に比べて2倍にする必要が
生ずる。FIG. 3 uses the illumination device 1 according to the present embodiment shown in FIGS. 1A and 1B and uses a polarization conversion prism 21 instead of the polarization alignment prism array 16 shown in FIG.
2 shows a second mode of the illumination system according to the present embodiment in which two light beams are used to align random light into one polarized light beam. In the configuration shown in FIG. 3, the spherical mirror 3 and the aspherical convex lens 4
The polarized light is polarized by inserting the polarization conversion prism 21 immediately after the collimated light is generated by (1) and (2). Other configurations are the same as those described above. However, in this configuration, when the size of the spherical mirror 3 and the aspheric convex lens 4 is the same, the size of the integrator 20a for the configuration of the illumination device needs to be doubled as compared with the case shown in the first mode. Occurs.
【0043】図4は、図1(a)、(b)に示す本実施
の形態に係る照明装置1を使用した照明システムの第3
の態様を示している。この態様は、上述の第1の態様に
対して球面鏡3と非球面凸レンズ4の組み合わせによっ
て必ずしも平行光にしなくてもよいことを示すものであ
る。FIG. 4 shows a third example of a lighting system using the lighting device 1 according to the present embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b).
Is shown. This embodiment shows that the combination of the spherical mirror 3 and the aspherical convex lens 4 does not necessarily make the light parallel to the first embodiment.
【0044】すなわち、非球面凸レンズ4の出力光を平
行光とせずにある程度の発散光にし、マクロレンズアレ
イ12で複数の光束に分割する。このとき、分割された
それぞれの光軸は発散しているが、マクロレンズアレイ
12の各要素レンズ11は、コンデンサ・レンズ23を
介して第1のシリンドリカル・レンズアレイ14の近傍
で焦点を結ぶように設定してある。That is, the output light of the aspherical convex lens 4 is not converted into parallel light but is converted into a certain amount of divergent light, and is divided into a plurality of light beams by the macro lens array 12. At this time, each of the divided optical axes diverges, but each element lens 11 of the macro lens array 12 is focused through the condenser lens 23 near the first cylindrical lens array 14. Is set to
【0045】このとき、マクロレンズアレイ12で複数
の光束に分割されたそれぞれの光軸はコンデンサ・レン
ズ23で平行にされ、偏光整列プリズムアレイ16に入
射される。その後は第1の態様と同様である。At this time, the respective optical axes divided into a plurality of light beams by the macro lens array 12 are made parallel by the condenser lens 23 and are incident on the polarization alignment prism array 16. Subsequent steps are the same as in the first embodiment.
【0046】このようにインテグレータ20を構成する
ことによって、非球面凸レンズ4の焦点距離の設定を楽
にすることができ、ひいては当該凸レンズ4の厚みを薄
くすることができる。By configuring the integrator 20 in this manner, the focal length of the aspherical convex lens 4 can be easily set, and the thickness of the convex lens 4 can be reduced.
【0047】次に、本発明に係る第2の実施の形態の照
明装置、照明システムにつき、図面を参照して説明す
る。本実施の形態は、第1の実施の形態に示すアークラ
ンプ2と球面鏡3と非球面凸レンズ4とからなる照明装
置1を複数個使い、照射対象の照度を約倍増、あるいは
これ以上に増加させるものである。球面鏡3の球心Cに
アークランプ2の中心をほぼ一致させる点は、第1の実
施の形態と同様である。図5に本実施の形態に係る照明
システムの第1の態様を示す。Next, a lighting device and a lighting system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a plurality of illuminating devices 1 including the arc lamp 2, the spherical mirror 3, and the aspherical convex lens 4 shown in the first embodiment are used, and the illuminance of the irradiation target is approximately doubled or further increased. Things. The point that the center of the arc lamp 2 substantially coincides with the spherical center C of the spherical mirror 3 is the same as in the first embodiment. FIG. 5 shows a first mode of the lighting system according to the present embodiment.
【0048】図5に示す例は、コンデンサ・レンズ26
で一旦焦点Fを結び、コリメータレンズ27で再度平行
光に戻す方法である。インテグレータ20以降の機能は
前述の第1の実施の形態における第1の態様(図2参
照)と全く同じである。図5に示す例では、上下に2個
の照明装置1を使った場合を図示しているが、照明装置
1を3個、正三角形に配置することであっても、あるい
は4個を四角形に配置することであっても同じようにで
きる。個数を増やすことによって、当然照度も高くな
る。The example shown in FIG.
In this method, the focus F is once focused, and the collimator lens 27 returns to the parallel light again. The functions after the integrator 20 are exactly the same as those in the first mode (see FIG. 2) in the first embodiment. In the example shown in FIG. 5, a case where two lighting devices 1 are used vertically is shown, but three lighting devices 1 may be arranged in an equilateral triangle, or four lighting devices 1 may be formed into a square. The same can be applied to the arrangement. Increasing the number naturally increases the illuminance.
【0049】図6は、本実施の形態に係る第2の態様を
示しており、図6に示す例では、照明装置1で得られた
平行光を並べて、一旦焦点を結ぶことなく直接インテグ
レータ20へ結びつけるものである。この場合において
も、第1の態様と同様に、照明装置1の数は、3個使
い、4個使いなどとすることであってもよい。FIG. 6 shows a second mode according to the present embodiment. In the example shown in FIG. 6, the parallel light obtained by the illuminating device 1 is arranged, and the integrator 20 is not directly focused. It is what leads to. Also in this case, as in the first embodiment, the number of lighting devices 1 may be three, four, or the like.
【0050】図6に示す複数個の照明装置1を用いる場
合には、第1の実施の形態の第2の態様(図3参照)で
示した偏光変換プリズム21を使用することにより、横
もしくは縦の広がりをカバーすることができるため、照
明装置1を1個のみ使用する場合に比べて照明システム
をより効率よく構成することができる。具体的な照明装
置1の配置例を、図7(a)から(d)に示す。図7
(a)は照明装置1が縦に2つ並べられた配置例を示し
ており、図7(b)は、その際、偏光変換プリズム21
を通過した後に形成される放射光線の分布を示してい
る。偏光変換プリズム21は、図面に垂直な方向に2基
設けられている。When a plurality of illumination devices 1 shown in FIG. 6 are used, by using the polarization conversion prism 21 shown in the second mode of the first embodiment (see FIG. 3), the horizontal or horizontal direction can be obtained. Since the vertical spread can be covered, the lighting system can be configured more efficiently than when only one lighting device 1 is used. FIGS. 7A to 7D show specific examples of the arrangement of the lighting device 1. FIG.
FIG. 7A shows an arrangement example in which two illumination devices 1 are vertically arranged, and FIG. 7B shows a polarization conversion prism 21 at that time.
2 shows the distribution of the emitted light beam formed after passing through. Two polarization conversion prisms 21 are provided in a direction perpendicular to the drawing.
【0051】同じく図7(c)は、照明装置1が横に
(図面に垂直に)2つ並べられた例を示しており、図7
(d)は、その際、偏光変換プリズム21を通過した後
に形成される照射光線の分布を示している。図7
(b)、(d)の両図からも明らかなように、照明装置
1が縦並びであっても、横並びであっても、偏光変換プ
リズム21を適切に配置することによっていずれにして
も正面から見ると放射光線を正方形に分布させることが
できる。これによって、その後にこの平行光線を収束さ
せるインテグレータ20以降の光学系との相性をよくす
ることができる。FIG. 7C shows an example in which two lighting devices 1 are arranged side by side (perpendicularly to the drawing).
(D) shows the distribution of irradiation light rays formed after passing through the polarization conversion prism 21 at that time. FIG.
As is clear from both figures (b) and (d), regardless of whether the illuminating devices 1 are arranged vertically or horizontally, the front surface can be formed by appropriately arranging the polarization conversion prism 21 in any case. When viewed from above, the emitted light can be distributed in a square. Thereby, the compatibility with the optical system after the integrator 20 for converging the parallel rays can be improved.
【0052】次に、本発明に係る第3の実施の形態の照
明装置、照明システムにつき、図面を参照して説明す
る。本実施の形態に係る照明装置は、第1及び第2の実
施の形態に示す照明装置1に含まれる集光装置である非
球面凸レンズ4を、複数のレンズから構成するものであ
る。これまでの各実施の形態に示すように、アークラン
プ2から直接放射される放射光、及び球面鏡3で反射さ
れる反射光のいずれをも1つの非球面凸レンズ4で平行
光線、もしくはこれに近い光線にするには、非球面凸レ
ンズ4の形状加工が難しく、また重くなる。この問題を
解消するため、本実施の形態では、非球面凸レンズ4を
複数のレンズ群に分割している。球面鏡3の球心Cがア
ークランプ2の中心にほぼ一致することは、これまでの
各実施の形態と同様である。Next, a lighting device and a lighting system according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The illumination device according to the present embodiment is configured such that the aspheric convex lens 4 which is a light condensing device included in the illumination devices 1 according to the first and second embodiments includes a plurality of lenses. As described in each of the embodiments described above, both the radiation light directly radiated from the arc lamp 2 and the reflection light reflected by the spherical mirror 3 are converted into parallel rays by a single aspheric convex lens 4 or close to parallel rays. In order to form a light beam, it is difficult and difficult to shape the aspherical convex lens 4. In order to solve this problem, in the present embodiment, the aspherical convex lens 4 is divided into a plurality of lens groups. The fact that the spherical center C of the spherical mirror 3 substantially coincides with the center of the arc lamp 2 is the same as in the previous embodiments.
【0053】図8は、本実施の形態に係る照明装置の第
1の態様を示す。図において、本態様に係る照明装置3
0は、球面鏡3に対向する位置に第1の凸レンズ31と
第2の凸レンズ32とが主光軸に垂直に配置されてい
る。アークランプ2により放射された放射光線は、直
接、もしくは球面鏡3で反射された後、第1の凸レンズ
31で一旦屈折され、さらに第2の凸レンズ32で平行
光線となる。平行光線となった以降、インテグレータ2
0により収束されるのは、第1の実施の形態に係る照明
システム(図2参照)と同様であるため、図面上では照
明システム全体の表示は省略されている。なお、本態様
における照明装置30において、第1の凸レンズ31
は、後述するように設計次第では球面鏡3のフードとし
て兼用することもできる。FIG. 8 shows a first mode of the lighting apparatus according to the present embodiment. In the figure, the lighting device 3 according to the present embodiment
In the case of 0, the first convex lens 31 and the second convex lens 32 are arranged at a position facing the spherical mirror 3 perpendicular to the main optical axis. The radiation beam emitted by the arc lamp 2 is directly or after being reflected by the spherical mirror 3, is once refracted by the first convex lens 31, and further becomes a parallel beam by the second convex lens 32. After becoming a parallel ray, integrator 2
Since the convergence by 0 is the same as in the lighting system according to the first embodiment (see FIG. 2), the display of the entire lighting system is omitted in the drawing. In the lighting device 30 according to the present embodiment, the first convex lens 31
Can also be used as a hood for the spherical mirror 3 depending on the design as described later.
【0054】図9は、本実施の形態に係る照明装置の第
2の態様を示している。図9に示す例は、平行光の光束
密度を一定にすることを意図したものである。図におい
て、アークランプ2に対して球面鏡3と対向する位置に
は、主光軸と垂直に第1の凸レンズ35、凹レンズ3
6、第2の凸レンズ37が、この順番で配列されてい
る。アークランプ2で放射された放射光は、直接、もし
くは球面鏡3で反射された後、前記各レンズ35、3
6、37を通過した後に平行光線となる。FIG. 9 shows a second mode of the lighting apparatus according to the present embodiment. The example shown in FIG. 9 is intended to make the light flux density of the parallel light constant. In the figure, a first convex lens 35 and a concave lens 3 perpendicular to the main optical axis are provided at positions facing the spherical mirror 3 with respect to the arc lamp 2.
6, the second convex lenses 37 are arranged in this order. The radiation emitted by the arc lamp 2 is directly or after being reflected by the spherical mirror 3,
After passing through 6, 37, they become parallel rays.
【0055】従来技術による放物面鏡や回転楕円面鏡で
は、主光軸の周りの光は強度が強いが周辺の強度が極端
に弱いのが欠点であり、インテグレータ20でそれを補
っている。図1を用いて説明した本発明の基本原理から
も分かるように、本発明に係る照明装置の構造によれ
ば、アークランプ2の放射光を直接、もしくは球面鏡3
で反射させた後に非球面凸レンズ4で平行光を得ると、
放物面鏡や回転楕円面鏡とは逆に、周辺の方の光束密度
が高くなる。それを補正するためにインテグレータ20
を用いればよいのだが、マクロレンズアレイ12の周辺
の要素レンズ11から照射される光が強くなり、LCD
10への入射角が一番大きな光の強度が強くなってしま
う。これはLCD10の特性上、LCD10での光の利
用効率を低下させたり、ON, OFFの効果を低下させ
る等、あまり好ましいことではない。In the parabolic mirror and the spheroid mirror according to the prior art, the light around the main optical axis has a high intensity but the peripheral intensity is extremely weak, and the integrator 20 compensates for this. . As can be seen from the basic principle of the present invention described with reference to FIG. 1, according to the structure of the lighting device according to the present invention, the light emitted from the arc lamp 2 is directly or the spherical mirror 3.
When parallel light is obtained by the aspheric convex lens 4 after being reflected by
Contrary to a parabolic mirror or a spheroidal mirror, the luminous flux density at the periphery increases. Integrator 20 to correct it
However, the light emitted from the element lenses 11 around the macro lens array 12 becomes stronger,
The intensity of the light having the largest incident angle to 10 becomes strong. This is not very desirable due to the characteristics of the LCD 10, such as lowering the light use efficiency of the LCD 10 and lowering the ON / OFF effect.
【0056】この問題を解消するには、図9に示すよう
に、本実施の形態に係る複数のレンズから構成される集
光装置の内、2枚の凸レンズ35、37の間に凹レンズ
36を入れることにより、周辺部の光束も密度が拡散さ
れ、中心部と同じような密度とすることができる。ある
いは、さら必要であれば、周辺部の光束の密度の拡散の
度合いを大きくすることもできる。このように、集光装
置を構成するレンズ群の中に少なくとも1つの凹レンズ
を含ませることにより、上述したような弊害を軽減する
ことができる。In order to solve this problem, as shown in FIG. 9, a concave lens 36 is provided between two convex lenses 35 and 37 in the condensing device including a plurality of lenses according to the present embodiment. By inserting the light, the density of the luminous flux in the peripheral portion is also diffused, and the density can be made similar to that in the central portion. Alternatively, if necessary, the degree of diffusion of the luminous flux density in the peripheral portion can be increased. As described above, by including at least one concave lens in the lens group forming the light collecting device, the above-described adverse effects can be reduced.
【0057】また、中心部と周辺部の光束密度をほとん
ど同じとするように設定したときには、前述までのイン
テグレータ20を省いて、照射対象(この場合ではLC
D10)を直接照射することとしてもよい。勿論、照射
対処の画面に合わせるためのコンデンサ・レンズ19
(図2参照)などの挿入は本実施の形態の本質を逸脱す
るものではない。When the luminous flux densities of the central portion and the peripheral portion are set to be almost the same, the above-described integrator 20 is omitted, and the irradiation target (in this case, LC
D10) may be directly applied. Of course, the condenser lens 19 for adjusting to the screen of the irradiation countermeasure
(See FIG. 2) does not depart from the essence of the present embodiment.
【0058】次に、本発明に係る第4の実施の形態の照
明装置につき、図面を参照して説明する。一般に、球面
鏡にアークランプを取り付けただけである場合、アーク
ランプが破損することもあるので危険である。特に、ア
ークランプとして高圧水銀ランプを使用している場合な
どには、破損によって水銀が飛散するケースも考えられ
る。本実施の形態では、万一アークランプの破損があっ
た場合にも、ガラスや水銀などのアークランプ構成要素
の飛散を防止することができるフードを設けた照明装置
を提供する。Next, a lighting device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In general, if an arc lamp is simply attached to a spherical mirror, it is dangerous because the arc lamp may be damaged. In particular, when a high-pressure mercury lamp is used as an arc lamp, mercury may be scattered due to damage. The present embodiment provides a lighting device provided with a hood that can prevent scattering of arc lamp components such as glass and mercury even if the arc lamp is broken.
【0059】従来技術によれば、アークランプに対して
球面鏡と対向する位置に、球面鏡と同径の半球状のフー
ドが設けられることがある。この場合に、照明装置は外
見上、フードを含めて全体では球形になる。図10は、
このような構成に係る照明装置40を示したもので、球
面鏡3の前面に半球状のガラス製のフード41が配置さ
れている。According to the prior art, a hemispherical hood having the same diameter as the spherical mirror may be provided at a position facing the spherical mirror with respect to the arc lamp. In this case, the lighting device has a spherical shape as a whole including the hood. FIG.
This shows a lighting device 40 having such a configuration, in which a hemispherical glass hood 41 is arranged on the front surface of the spherical mirror 3.
【0060】しかし、このような構成とした場合には、
球面鏡3とフード41とを別々に製造して組み立てる手
間がかかる。また、全体が球形であることから、その外
側にレンズ群を設けるには設計が難しく、できたとして
もレンズ群、さらには筐体が相当大きなものになってし
まう。本実施の形態は、これらの問題を解消し、製造が
容易であり、あるいは小型化が可能な飛散防止フード付
きの照明装置、及びこれを利用する照明システムを提供
するものである。However, in the case of such a configuration,
It takes time and effort to manufacture and assemble the spherical mirror 3 and the hood 41 separately. In addition, since the lens is entirely spherical, it is difficult to design a lens group outside the lens group. Even if the lens group is formed, the lens group and the housing become considerably large. The present embodiment solves these problems, and provides a lighting device with a scattering prevention hood that is easy to manufacture or that can be miniaturized, and a lighting system using the same.
【0061】まず、本実施の形態に係る第1の態様は、
先の第3の実施の形態で図8を参照して説明した、球面
鏡3に対向して配置される凸レンズの1つをフードとし
て兼用するものである。すなわち、図8において、第1
の凸レンズ31の外径(光軸に対して垂直方向の外径)
を球面鏡3の外径と一致させ、この第1の凸レンズ31
がアークランプ2の前面を覆うようにする。照明装置3
0をこのように構成することにより、万一アークランプ
2が破損した場合においても、この第1の凸レンズ31
がアークランプ2の構成要素の飛散を防止することとな
る。First, a first mode according to the present embodiment is as follows.
One of the convex lenses arranged to face the spherical mirror 3 described in the third embodiment with reference to FIG. 8 is also used as a hood. That is, in FIG.
Outer diameter of the convex lens 31 (outer diameter in the direction perpendicular to the optical axis)
With the outer diameter of the spherical mirror 3 and this first convex lens 31
Cover the front surface of the arc lamp 2. Lighting device 3
With this configuration of the first convex lens 31 even if the arc lamp 2 is broken,
Prevents the components of the arc lamp 2 from scattering.
【0062】次に、従来技術においては、図10に示す
ように球面鏡3とフード41とは別物であった。図11
に示す本実施の形態に係る第2の態様では、照明装置4
5をガラスなどの透明材料の中空球46で形成し、その
球心にアークランプ2を収めている。そして、アークラ
ンプ2に対して中空球46の半分に当たる半球部分には
反射膜47をコーティングしてこれを球面鏡とする。そ
して中空球46の残りの半球部分をフードとして利用す
る。中空球46を使用することによって、別体のフード
を製造してこれを組み立てる手間が除かれ、生産の効率
化を高めることができる。Next, in the prior art, the spherical mirror 3 and the hood 41 are different from each other as shown in FIG. FIG.
In a second mode according to the present embodiment shown in FIG.
5 is formed of a hollow sphere 46 made of a transparent material such as glass, and the arc lamp 2 is accommodated in the center of the sphere. Then, a semi-spherical portion corresponding to half of the hollow sphere 46 with respect to the arc lamp 2 is coated with a reflective film 47 to form a spherical mirror. The remaining hemisphere portion of the hollow sphere 46 is used as a hood. The use of the hollow spheres 46 eliminates the need to manufacture and assemble a separate hood, thereby increasing the efficiency of production.
【0063】この態様によれば、反射鏡とフードとを一
体に成形するため、従来技術に比べて製造が容易となる
が、球体であることは従来技術(図10参照)と不変で
あり、照明装置45の前面にレンズ群を配した場合に
は、全体としては大きなものとなる。図12は、この大
きくなるという問題を解消する本実施の形態に係る第3
の態様の照明装置を示している。図において、球面鏡3
の側は球面状を保ちつつ、フード51は光軸と交わる部
分、及びその周辺部分(図の上側部分)でアークランプ
2に接近する扁平状に形成されている。According to this aspect, since the reflector and the hood are integrally formed, the manufacture is easier than in the prior art. However, the spherical shape is the same as the conventional technology (see FIG. 10). When the lens group is arranged on the front surface of the lighting device 45, the size becomes large as a whole. FIG. 12 shows a third embodiment according to the present embodiment for solving the problem of the increase.
3 shows the lighting device of the embodiment. In the figure, the spherical mirror 3
The hood 51 is formed in a flat shape approaching the arc lamp 2 at a portion intersecting with the optical axis and at a peripheral portion thereof (upper portion in the figure) while maintaining a spherical shape.
【0064】照明装置50をこのように変形球面体状に
形成することで、照明装置の前面に配置するレンズ群を
よりアークランプ2に接近した位置に配置できることと
なり、照明システム全体をより小型化することができ
る。なお、図示の例では、照明装置50を球面鏡3とフ
ード51とを組み合わせる形式としているが、図11を
参照して説明したものと同様に、これを光軸の前面が扁
平となった変形球面体状の中空球とし、球面鏡に当たる
部分に反射膜を設けるようにすれば、部品数が削減さ
れ、製造が容易となる。By forming the illumination device 50 in a deformed spherical shape in this manner, the lens group arranged on the front surface of the illumination device can be arranged at a position closer to the arc lamp 2, and the entire illumination system can be made more compact. can do. In the illustrated example, the illuminating device 50 is of a type in which the spherical mirror 3 and the hood 51 are combined. As in the case described with reference to FIG. If a hollow sphere having a body shape is used and a reflection film is provided at a portion corresponding to a spherical mirror, the number of components is reduced, and manufacturing is facilitated.
【0065】さらに図13は、これを発展させた本実施
の形態に係る第4の態様の照明装置60を示すもので、
扁平状に形成した球面を含む中空球61の内部にアーク
ランプ2を配している。そして、中空球61の一部であ
るフード部分が、集光装置の第1の凸レンズ62を構成
している。フード部分をこのように凸レンズ62とする
ことで、第3の態様に比較して第2の凸レンズ63以下
のレンズ群をアークランプ2により接近させることが可
能となり、照明システム全体をより小型化することがで
きる。なお、中空球61の一部に反射膜47を形成し、
球面鏡とする点は先の第2の態様と同様である。さら
に、図9に示すように、両凸レンズ62、63の間に凹
レンズを挿入することとすれば、光束密度の均等な平行
光を得ることも可能となる。FIG. 13 shows a fourth embodiment of a lighting device 60 according to the present embodiment, which is an extension of this embodiment.
The arc lamp 2 is disposed inside a hollow sphere 61 including a flat spherical surface. A hood portion that is a part of the hollow sphere 61 forms a first convex lens 62 of the light collecting device. By forming the hood portion as the convex lens 62 in this way, it becomes possible to make the lens group below the second convex lens 63 closer to the arc lamp 2 as compared with the third embodiment, and further downsize the entire lighting system. be able to. The reflection film 47 is formed on a part of the hollow sphere 61,
The point that a spherical mirror is used is the same as in the second embodiment. Furthermore, as shown in FIG. 9, if a concave lens is inserted between the biconvex lenses 62 and 63, it becomes possible to obtain parallel light having a uniform luminous flux density.
【0066】[0066]
【発明の効果】アークランプのアーク間隙の中心を半球
面状の球面鏡の球心に配置する本発明に係る照明装置に
よれば、光源から発する光を効率よく被投写体に照射す
ることが可能となる。すなわち、従来技術で一般的に使
われている放物面鏡や楕円面鏡を使用する照明装置が6
0〜70%程度の光利用効率であるのに対し、本発明に
よる照明装置ではこれを90%以上の効率とすることが
できる。したがって、照度を従来技術に係る照明装置と
同等にすれば、レンズ口径をより小さくすることが可能
となり、さらには照明装置の筐体の大きさを小さくする
ことが可能となる。According to the illumination device of the present invention in which the center of the arc gap of the arc lamp is disposed at the spherical center of the hemispherical spherical mirror, the light emitted from the light source can be efficiently applied to the projection object. Becomes That is, an illumination device using a parabolic mirror or an ellipsoidal mirror generally used in the prior art is known.
While the light use efficiency is about 0 to 70%, in the lighting device according to the present invention, the efficiency can be made 90% or more. Therefore, if the illuminance is made equal to that of the illumination device according to the related art, the lens diameter can be made smaller, and further, the size of the housing of the illumination device can be made smaller.
【0067】より具体的には、120〜150Wのアー
クランプの反射面として放物面鏡や楕円面鏡を用いた場
合には、照明装置の口径は小さくても直径が50mmが
限界であった。本発明に係る照明装置では開口を直径3
0mm程度まで小さくすることができ、集光用レンズま
で含めても直径40mmと小さくできるので、筐体の大
きさ、特に厚さを薄くすることが可能となる。More specifically, when a parabolic mirror or an elliptical mirror is used as a reflecting surface of an arc lamp of 120 to 150 W, the diameter of the illuminating device is limited to 50 mm even if the aperture is small. . In the lighting device according to the present invention, the opening has a diameter of 3
Since the diameter can be reduced to about 0 mm and the diameter including the condenser lens can be reduced to 40 mm, the size, particularly the thickness, of the housing can be reduced.
【0068】本発明に係る照明装置によれば、球面鏡の
反射膜にはほとんど垂直にアークから発生する光が照射
される。したがって、球面鏡のどの部分においても、例
えば紫外線と赤外線とを透過させ可視光のみを反射する
ような均質な反射膜を形成することも可能となり、これ
によって効率よく可視光のみを照射対象へ送ることがで
きるようになるため、照射対象や、あるいは途中にある
インテグレータなどの部材の劣化を防止できるようにも
なる。According to the illumination device of the present invention, the light generated from the arc is irradiated almost perpendicularly to the reflection film of the spherical mirror. Therefore, in any part of the spherical mirror, for example, it is possible to form a uniform reflective film that transmits ultraviolet light and infrared light and reflects only visible light, thereby efficiently transmitting only visible light to an irradiation target. Therefore, it is possible to prevent deterioration of an irradiation target or a member such as an integrator in the middle.
【0069】本発明に係る照明装置によれば、集光レン
ズの設定の仕方によって、スクリーン上の照度むらを少
なくするためのインテグレータの負担を小さくすること
が可能となる。また、球面鏡と集光レンズとインテグレ
ータとを組み合わせることにより、照明対象上の照度む
らを少なくすることができ、ひいてはスクリーン上の照
度むらを少なくすることができる。According to the illuminating device of the present invention, it is possible to reduce the burden on the integrator for reducing the illuminance unevenness on the screen by setting the condenser lens. Further, by combining the spherical mirror, the condenser lens, and the integrator, the illuminance unevenness on the illumination target can be reduced, and the illuminance unevenness on the screen can be reduced.
【0070】さらに、本発明に係る球面鏡と集光レンズ
とを一体化させる照明装置によれば、アークランプの破
損時のガラスなどの危険破片の飛散防止を兼ねた小型の
照明装置とすることができる。Further, according to the illumination device of the present invention in which the spherical mirror and the condenser lens are integrated, it is possible to provide a small illumination device which also prevents scattering of dangerous debris such as glass when the arc lamp is broken. it can.
【0071】そして、本発明に係る照明装置によれば、
偏光整列アレイや偏光変換プリズムを球面鏡、集光レン
ズ、インテグレータと共に用いることによって、より高
い照度のLCD用照明装置を得ることができる。According to the lighting device of the present invention,
By using a polarization alignment array and a polarization conversion prism together with a spherical mirror, a condensing lens, and an integrator, it is possible to obtain an LCD illumination device with higher illuminance.
【図1】 本発明に係る照明装置の原理を示す側面図、
正面図である。FIG. 1 is a side view showing the principle of a lighting device according to the present invention,
It is a front view.
【図2】 本発明に係る照明装置を使用する照明システ
ムを示す側面図である。FIG. 2 is a side view showing a lighting system using the lighting device according to the present invention.
【図3】 本発明に係る照明装置を使用する他の照明シ
ステムを示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing another lighting system using the lighting device according to the present invention.
【図4】 本発明に係る照明装置を使用するさらに他の
照明システムを示す側面図である。FIG. 4 is a side view showing still another lighting system using the lighting device according to the present invention.
【図5】 本発明に係る照明装置を複数個使用する照明
システムを示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing a lighting system using a plurality of lighting devices according to the present invention.
【図6】 本発明に係る照明装置を複数個使用する他の
照明システムを示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing another lighting system using a plurality of lighting devices according to the present invention.
【図7】 本発明に係る照明装置を複数個使用するさら
に他の照明システムを示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing still another lighting system using a plurality of lighting devices according to the present invention.
【図8】 本発明に係る照明装置の他の態様を示す側面
図である。FIG. 8 is a side view showing another embodiment of the lighting device according to the present invention.
【図9】 本発明に係る照明装置のさらに他の態様を示
す側面図である。FIG. 9 is a side view showing still another embodiment of the lighting device according to the present invention.
【図10】 フードを備えた従来技術による照明装置を
示す側面図である。FIG. 10 is a side view showing a conventional lighting device provided with a hood.
【図11】 フードを備えた本発明に係る照明装置を示
す側面図である。FIG. 11 is a side view showing a lighting device according to the present invention including a hood.
【図12】 フードを備えた本発明に係る照明装置の他
の態様を示す側面図である。FIG. 12 is a side view showing another embodiment of the illumination device according to the present invention having a hood.
【図13】 フードを備えた本発明に係る照明装置のさ
らに他の態様を示す側面図である。FIG. 13 is a side view showing still another embodiment of a lighting device according to the present invention including a hood.
【図14】 従来技術に係る照明装置の例を示す側面図
である。FIG. 14 is a side view illustrating an example of a lighting device according to the related art.
1.照明装置、 2.アークランプ、 3.球面鏡、
4.非球面凸レンズ、6.電極、 7.ガラス管、 1
0.液晶表示パネル、 11.要素レンズ、12.マク
ロレンズアレイ、 13.シリンドリカルレンズ、 1
4.第1のシリンドリカル・レンズアレイ、 15.1
/2λ板、 16.偏光整列プリズムアレイ、 17.
第2のシリンドリカル・レンズアレイ、 18.コンデ
ンサ・レンズ、 19.コンデンサ・レンズ、 20.
インテグレータ、 21.偏光変換プリズム、 30.
照明装置、 31.第1の凸レンズ、 32.第2の凸
レンズ、 36.凹レンズ、 40.照明装置、 4
1.ガラスフード、 45.照明装置、 46.中空
球、 47.反射膜、 50.照明装置、 55.照明
装置、 60.照明装置。1. Lighting device, 2. Arc lamp, 3. Spherical mirror,
4. Aspheric convex lens, 6. Electrodes, 7. Glass tube, 1
0. Liquid crystal display panel, 11. Element lens, 12. Macro lens array, 13. Cylindrical lens, 1
4. 1st cylindrical lens array, 15.1
/ 2λ plate; 17. polarization alignment prism array,
17. a second cylindrical lens array; Condenser lens, 19. Condenser lens, 20.
Integrator, 21. 30. polarization conversion prism,
Lighting device, 31. First convex lens, 32. 36. second convex lens, Concave lens, 40. Lighting equipment, 4
1. Glass hood, 45. Lighting device, 46. Hollow sphere, 47. Reflective film, 50. Lighting device, 55. Lighting device, 60. Lighting equipment.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F21V 7/22 G03B 21/14 A G02F 1/13 505 H04N 5/74 Z 1/13357 F21Y 101:00 G03B 21/14 F21M 1/00 R H04N 5/74 7/00 H // F21Y 101:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F21V 7/22 G03B 21/14 A G02F 1/13 505 H04N 5/74 Z 1/13357 F21Y 101: 00 G03B 21/14 F21M 1/00 R H04N 5/74 7/00 H // F21Y 101: 00
Claims (17)
アークを発生させて発散光を放射するアークランプと、 前記アークランプから放射された後、前記凹面鏡で反射
された光線を集光させる集光装置と、から構成される照
明装置において、 前記凹面鏡が、半球面あるいは半球以下の球面の内面に
光反射面を形成した球面鏡から構成され、 前記球面鏡の球心と、前記アークランプの一対のアーク
電極間の間隙の中心とをほぼ一致させて配置することに
より、前記アークから発散して前記球面鏡で反射した光
線と、アークから発散する直接光とを重畳させて前記集
光装置に出射することを特徴とする照明装置。1. An arc lamp which comprises a concave mirror having a light reflecting surface, a pair of arc electrodes, generates an arc between the two arc electrodes and emits divergent light, and after being radiated from the arc lamp A light condensing device that condenses the light beam reflected by the concave mirror, wherein the concave mirror is a hemispherical surface or a spherical mirror having a light reflecting surface formed on the inner surface of a spherical surface smaller than the hemispherical surface, By arranging the spherical center of the spherical mirror and the center of the gap between the pair of arc electrodes of the arc lamp substantially coincident with each other, light rays diverging from the arc and reflected by the spherical mirror and direct rays diverging from the arc are emitted. An illuminating device, wherein the illuminating device emits light to the light collecting device while superimposing the light.
したことを特徴とする、請求項1に記載の照明装置。2. The illumination device according to claim 1, wherein the light condensing device is formed by an aspheric convex lens.
したことを特徴とする、請求項1に記載の照明装置。3. The lighting device according to claim 1, wherein the light collecting device is constituted by a plurality of convex lenses.
なくとも一つの凹レンズとで構成し、単位面積当たりの
光量を、主光軸の中心付近と周辺部とでほぼ均一になる
よう、もしくは主光軸の中心付近より周辺部が少なくな
るよう、前記複数の凸レンズと少なくとも1つの凹レン
ズとのパワーを調整したことを特徴とする、請求項1に
記載の照明装置。4. The light-collecting device comprises a plurality of convex lenses and at least one concave lens, and a light amount per unit area is substantially uniform near a center of a main optical axis and a peripheral portion, or The lighting device according to claim 1, wherein the powers of the plurality of convex lenses and the at least one concave lens are adjusted so that the peripheral portion is smaller than the vicinity of the center of the main optical axis.
1つが、前記アークランプの飛散を防止するフードを兼
ねることを特徴とする、請求項2から請求項4のいずれ
か一に記載の照明装置。5. The apparatus according to claim 2, wherein one of the lenses constituting a part of the light-collecting device also functions as a hood for preventing the arc lamp from scattering. Lighting equipment.
の半球面に光反射膜をコーティングすることにより形成
され、前記中空球の残りの半球面が前記アークランプの
飛散を防止するフードを形成することを特徴とする、請
求項1から請求項4のいずれか一に記載の照明装置。6. The spherical mirror is formed by coating a light reflecting film on a hemisphere of a hollow sphere made of a transparent material, and the remaining hemisphere of the hollow sphere forms a hood for preventing the arc lamp from scattering. The lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the lighting device is used.
が、前記球面鏡から反射される光線の主光軸に交わる位
置、及びその周辺が前記中空球の球心に接近した扁平状
に形成されていることを特徴とする、請求項6に記載の
照明装置。7. A hood formed by a hemispherical surface of the hollow sphere, a position intersecting with a main optical axis of a light beam reflected from the spherical mirror, and its periphery formed in a flat shape close to the spherical center of the hollow sphere. The lighting device according to claim 6, wherein:
成する凸レンズの1つを兼ねることを特徴とする、請求
項6または請求項7に記載の照明装置。8. The lighting device according to claim 6, wherein the hood also serves as one of the convex lenses forming a part of the light collecting device.
は赤外線のいずれか一方、もしくは双方は透過させ、少
なくとも可視光領域の光は反射させる光反射面として構
成したことを特徴とする、請求項1から請求項8のいず
れか一に記載の照明装置。9. The light reflecting film of the spherical mirror is formed as a light reflecting surface that transmits one or both of ultraviolet light and infrared light and reflects at least light in a visible light region. The lighting device according to any one of claims 1 to 8.
記載の照明装置を、一組のインテグレータに向けて光束
を出射するように構成したことを特徴とする照明システ
ム。10. A lighting system, wherein the lighting device according to any one of claims 1 to 9 is configured to emit a light beam to a set of integrators.
記載の照明装置の複数個からなる照射装置を、一組のイ
ンテグレータに向けて光束を出射するように構成したこ
とを特徴とする照明システム。11. An illuminating device comprising a plurality of the illuminating devices according to claim 1, wherein the illuminating device is configured to emit a light beam toward a set of integrators. Lighting system.
ランダムな光を、P偏光、あるいはS偏光のいずれか一
方の偏光に揃える偏光機能をさらに含むことを特徴とす
る、請求項10または請求項11に記載の照明システ
ム。12. The apparatus according to claim 10, further comprising a polarization function for aligning random light of an arc diverging from the arc lamp to one of P-polarized light and S-polarized light. The lighting system according to claim 1.
レイから構成されることを特徴とする、請求項12に記
載の照明システム。13. The illumination system of claim 12, wherein the polarization function comprises a polarization-aligned prism array.
ズムから構成されることを特徴とする、請求項12に記
載の照明システム。14. The illumination system according to claim 12, wherein the polarization function includes two polarization conversion prisms.
に光反射面を形成した球面鏡、前記球面鏡の球心に一対
のアーク電極間の間隙のほぼ中心を配置したアークラン
プ、前記アークランプから発生する発散光を前記球面鏡
で反射させた光線と前記アークから発散する直接光とを
重畳させて集光させる集光装置、から構成される照明装
置と、 前記一つの光束から複数の光束に分割する、照明対象と
なる画面と相似形の要素レンズを複数持つレンズ板と、 前記分割されたそれぞれの光束を照明対象に重畳させる
ための凸レンズと、 前記複数の要素レンズを持つレンズ板で作成したアーク
像を前記凸レンズと共に照明対象上で結像するようにす
るための、互いに直交する一組のシリンドリカルレンズ
アレイと、から構成されることを特徴とする照明システ
ム。15. A spherical mirror in which a light reflecting surface is formed on the inner surface of a hemisphere or a hemisphere or less, a arc lamp in which a center of a gap between a pair of arc electrodes is arranged at a spherical center of the spherical mirror, and an arc lamp generated from the arc lamp. An illumination device comprising: a light condensing device that superimposes and converges the light beam reflected by the spherical mirror and the direct light divergent from the arc; and divides the one light beam into a plurality of light beams. A lens plate having a plurality of element lenses similar in shape to the screen to be illuminated, a convex lens for superimposing each of the divided light beams on the illumination target, and an arc created by a lens plate having the plurality of element lenses A pair of mutually orthogonal cylindrical lens arrays for forming an image together with the convex lens on an object to be illuminated. Ming system.
プで作成されたランダムな光をS偏光ないしはP偏光の
どちらか一方の偏光に揃えて前記照明対象を照射する偏
光機能をさらに含むことを特徴とする、請求項15に記
載の照明システム。16. The illumination system further includes a polarization function of irradiating the illumination target by aligning random light generated by the arc lamp with one of S-polarized light and P-polarized light. The lighting system according to claim 15, wherein:
面鏡で反射させ、この反射された光線を集光させて照明
対象物を照明するために使用する照明方法において、 前記凹面鏡を、半球面あるいは半球以下の球面の内面に
光反射面を形成した球面鏡により構成し、 前記球面鏡の球心と前記アークを発生させる電極間の間
隙の中心とをほぼ一致させ、これにより前記アークから
発散して前記球面鏡で反射した光線と、アークから発散
する直接光とを重畳させて集光することを特徴とする照
明方法。17. An illumination method in which a light beam diverged from an arc lamp is reflected by a concave mirror, and the reflected light beam is condensed and used to illuminate an object to be illuminated. A spherical mirror having a light reflecting surface formed on the inner surface of the following spherical surface, wherein the spherical center of the spherical mirror and the center of the gap between the electrodes for generating the arc substantially coincide with each other, whereby the spherical mirror diverges from the arc. A light beam reflected by the light source and a direct light beam diverging from the arc are converged and collected.
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