JP2002268000A - Lighting equipment - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏光性のある照明光を、偏光度を低下させる
ことなく、光強度を均一化することができ、かつ、安価
で小型化可能な照明装置を提供する。
【解決手段】 半導体レーザ光源1からの偏光性を有す
る照明光を、光学素子を通過させて空間光変調素子5に
照明する照明装置において、該照明光が、該照明光の偏
光面と略平行(または、垂直)な方向に対して平行光で
はない照明光であり、該照明光が、該照明光の偏光面と
略垂直(または、平行)な方向に対して略平行光である
照明光であり、該光学素子として該照明光を入射せしめ
るロッドレンズ4を空間光変調素子5の前段に設ける。
あるいは、ロッドレンズ4の出射端面に、該照明光の偏
光面と略垂直な方向に複数に分割された後、複数に分割
された該照明光を1つに合成せしめるプリズム面アレイ
を配置する。
(57) [Problem] To provide an inexpensive and compact illumination device that can make the illumination intensity of polarized illumination light uniform without lowering the degree of polarization. SOLUTION: In an illumination device for illuminating a spatial light modulation element 5 with illumination light having polarization property from a semiconductor laser light source 1 passing through an optical element, the illumination light is substantially parallel to a polarization plane of the illumination light. Illumination light that is not parallel to a (or perpendicular) direction, and that is substantially parallel to a direction substantially perpendicular (or parallel) to the polarization plane of the illumination light. In addition, a rod lens 4 for allowing the illumination light to enter as the optical element is provided in front of the spatial light modulator 5.
Alternatively, a prism surface array that divides the illumination light into a plurality of parts in a direction substantially perpendicular to the polarization plane of the illumination light and then combines the plurality of divided illumination lights into one is disposed on the emission end face of the rod lens 4.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光性を有する光
源から放出された照明光を用いて面形状被照明物体に均
一に照明する照明装置に関し、特に、室内照明装置,建
築物照明装置,フォトリソグラフィー装置,拡大観察装
置,拡大投影装置等の映像装置にも適用可能な照明装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination device for uniformly illuminating a surface-shaped object to be illuminated using illumination light emitted from a light source having a polarizing property, and more particularly to an interior illumination device, a building illumination device, The present invention relates to an illumination device that can be applied to a video device such as a photolithography device, a magnification observation device, and a magnification projection device.
【0002】[0002]
【従来の技術】偏光性を有する照明光を用いた照明装置
として、ほぼ平行な光であるレーザ光を収束光にした後
に、ロッドレンズに入射して照明光を均一化することを
特徴とする照明装置が、特開平11−237601号公
報「液晶プロジェクタ装置」にて開示された映像装置の
一部として記述されている。この従来の照明装置につい
て、図6に示す。図6において、1は半導体レーザであ
り、2′は拡散レンズであり、4′はロッドレンズ(ガ
ラスロッド)であり、5′は書き込みパネル(透過型空
間光変調素子)であり、24は結像レンズであり、25
はスクリーン(投射パネル)である。書き込みパネル
5′は、電圧書き込み型のTFTタイプの液晶板によっ
て構成されており、スクリーン25は、書き込み型の光
感応型導電膜を有する液晶板により構成されている。2. Description of the Related Art An illumination apparatus using illumination light having a polarization property is characterized in that laser light, which is substantially parallel light, is converged and then incident on a rod lens to make the illumination light uniform. A lighting device is described as a part of a video device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-237601, entitled “Liquid Crystal Projector Device”. FIG. 6 shows this conventional lighting device. In FIG. 6, 1 is a semiconductor laser, 2 'is a diffusion lens, 4' is a rod lens (glass rod), 5 'is a writing panel (transmission type spatial light modulator), and 24 is a connection lens. Image lens, 25
Is a screen (projection panel). The writing panel 5 'is constituted by a voltage-writing type TFT type liquid crystal plate, and the screen 25 is constituted by a writing type light-sensitive type conductive film.
【0003】かかる構成において、拡散レンズ2′を透
過したレーザ光は、拡散レンズ2′の透過部位に応じて
異なった発散角が付与され、該発散角に対応して内部で
反射を繰り返しながら書き込みパネル(透過型空間光変
調素子)5′に入力される。したがって、レーザスポッ
ト内で光の強度分布がガウス分布となっている場合で
も、ロッドレンズ4′の出口側では、均一の強度の光分
布を持った光束に変換され、書き込みパネル5′に対し
て均質な光を供給することができる。これは、単純な形
状のロッドレンズ4′を用いることにより、簡単に照明
光を均一化できるという点で優れている。In such a configuration, the laser beam transmitted through the diffusion lens 2 'is given a different divergence angle depending on the transmitting portion of the diffusion lens 2', and the laser beam is repeatedly reflected and written inside according to the divergence angle. It is input to a panel (transmission type spatial light modulator) 5 '. Therefore, even if the light intensity distribution is Gaussian in the laser spot, the light is converted into a light beam having a uniform intensity light distribution on the exit side of the rod lens 4 ', and the light beam is applied to the writing panel 5'. A uniform light can be supplied. This is excellent in that the illumination light can be easily made uniform by using the rod lens 4 ′ having a simple shape.
【0004】このように、ロッドレンズを用いて、光の
強度分布を均一化する手段は、ステッパ装置におけるエ
キシマレーザ等に、照明装置例が多数あり、また、映像
装置としても、LED光を用いた照明装置が、特開平1
0−29802号公報に記述されている。しかしなが
ら、このようなロッドレンズを用いた照明装置の問題と
しては、レーザ光のような偏光性のある光源に対して、
ロッドレンズ壁面への斜入射成分に偏光回転が生じ、反
射回数を大きくして均一化するほど偏光度が小さくなっ
てしまうことがある。このため、液晶版のような偏光に
よって空間光変調するような場合には、コントラストが
大幅に低下してしまう。また、偏光板を用いて偏光度を
大きくするような場合には、光の利用効率が大きく低下
してしまう。[0004] As described above, there are many examples of an illumination device such as an excimer laser in a stepper device, and a device using LED light as an image device is used to make the light intensity distribution uniform using a rod lens. The illuminating device was
0-29802. However, as a problem of the lighting device using such a rod lens, a polarizing light source such as a laser beam,
The polarization rotation may occur in the oblique incidence component on the rod lens wall surface, and the degree of polarization may decrease as the number of reflections is increased and made uniform. Therefore, when spatial light modulation is performed by polarized light as in a liquid crystal plate, the contrast is greatly reduced. In addition, when the degree of polarization is increased by using a polarizing plate, the light use efficiency is greatly reduced.
【0005】これに対して、レーザ光に対して2枚のプ
リズム面アレイからなるホモジナイザを用いて照明光を
均一化することを特徴とする照明装置が、特開平7−3
07273号公報「オプチカル・ホモジナイザ」に記述
されている。この従来の照明装置の一部を図7に示す。
図7において、26と27とはそれぞれ互いに直交する
方向に配置された1次元の2枚のオプチカル・ホモジナ
イザであり、1次元オプチカル・ホモジナイザ26,2
7を組み合わせることにより、2次元のオプチカル・ホ
モジナイザと同一効果を得るものであり、28は2次元
オプチカル・ホモジナイザであり、29は被照明領域
(たとえば、透過型空間光変調素子を配置する被照明領
域)である。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-3 discloses an illuminating device characterized in that the illuminating light is made uniform by using a homogenizer comprising two prism surface arrays for the laser light.
No. 07273, "Optical homogenizer". FIG. 7 shows a part of this conventional lighting device.
In FIG. 7, two one-dimensional optical homogenizers 26 and 27 are arranged in directions orthogonal to each other, and are one-dimensional optical homogenizers 26 and 2.
7, the same effect as that of the two-dimensional optical homogenizer is obtained. Reference numeral 28 denotes a two-dimensional optical homogenizer, and reference numeral 29 denotes an illuminated area (for example, an illuminated area in which a transmissive spatial light modulator is disposed. Area).
【0006】このとき、レーザ光は、1次元オプチカル
・ホモジナイザ26,27、あるいは、2次元オプチカ
ル・ホモジナイザ28のプリズム面で分割、偏向されて
被照明領域29で重畳合成されることにより、照明光が
均一化される。これは、1枚のプリズム面で分割、偏向
した場合と比較して、偏向方向の回転を低減できるとい
う点で優れているが、プリズム面の製作が複雑であり、
また、1次元オプチカル・ホモジナイザ26,27の組
み合わせの場合には、2枚の1次元オプチカル・ホモジ
ナイザ26,27の位置調整が必要であるので、組み立
て時の工程が複雑となり、高コストとなる問題がある。At this time, the laser light is divided and deflected by the prism surfaces of the one-dimensional optical homogenizers 26 and 27 or the two-dimensional optical homogenizer 28 and is superimposed and synthesized in the illuminated area 29, thereby obtaining illumination light. Is made uniform. This is excellent in that the rotation in the deflection direction can be reduced as compared with the case where the light is split and deflected by one prism surface, but the manufacturing of the prism surface is complicated,
Further, in the case of a combination of the one-dimensional optical homogenizers 26 and 27, since the position adjustment of the two one-dimensional optical homogenizers 26 and 27 is required, the process of assembling becomes complicated and the cost increases. There is.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述のごと
き従来の問題点を鑑みてなされたものであり、本発明の
第1の課題は、偏光性のある照明光を、偏光度を低下さ
せることなく、偏光性の大きい方向の光強度を均一化す
ることができ、かつ、安価で小型化可能な照明装置を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a first object of the present invention is to reduce the degree of polarization of illumination light having polarization. It is an object of the present invention to provide an inexpensive and compact illumination device that can make the light intensity in a direction having a large polarization property uniform without performing the above operation.
【0008】また、本発明の第2の課題は、偏光性のあ
る照明光を、偏光度を低下させることなく、偏光性の大
きい方向と、これと直交する方向との光強度を均一化す
ることができ、かつ、安価で小型化可能な照明装置を提
供することにある。A second object of the present invention is to equalize the light intensity of polarized illumination light in a direction having a large polarization and in a direction orthogonal to the polarization without reducing the degree of polarization. It is an object of the present invention to provide an inexpensive and miniaturizable lighting device.
【0009】また、本発明の第3の課題は、偏光性のあ
る照明光を、偏光度を低下させることなく、偏光性の小
さい方向の光強度を均一化することができ、かつ、安価
で小型化可能な照明装置を提供することにある。A third object of the present invention is to provide an illumination light having a polarization property in which the light intensity in a direction having a small polarization property can be made uniform without lowering the degree of polarization, and at a low cost. An object of the present invention is to provide a lighting device that can be reduced in size.
【0010】また、本発明の第4の課題は、偏光性のあ
る照明光を、偏光性の方向にかかわらず、偏光度を低下
させることなく、2次元方向で光強度を均一化すること
ができ、かつ、安価で小型化可能な照明装置を提供する
ことにある。A fourth object of the present invention is to make uniform the light intensity of illumination light having polarization in two-dimensional directions without reducing the degree of polarization regardless of the polarization direction. It is an object of the present invention to provide an inexpensive and miniaturizable lighting device.
【0011】また、本発明の第5の課題は、レーザアレ
イから放出された照明光を、アレイ方向に長い光束を整
形すると同時に、その偏光度を低下することなく、光強
度を均一化することができ、かつ、安価で小型化可能な
照明装置を提供することにある。A fifth object of the present invention is to shape illumination light emitted from a laser array into a long light beam in the direction of the array, and at the same time, to make the light intensity uniform without lowering the degree of polarization. It is another object of the present invention to provide an inexpensive and miniaturizable lighting device.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討の
結果、偏光性のある照明光に対して、ロッドレンズを用
いて、偏光性の大きい方向と小さい方向との2つの方向
に着目して、別々の方法を用いて、光強度を均一化する
ことにより、前記課題を達成しうることを見い出した。
より詳細には、解決手段として以下の各発明により構成
されている。As a result of diligent studies, the present inventor has focused on two directions, i.e., a large polarization direction and a small polarization direction, for a polarized illumination light using a rod lens. Then, it has been found that the above problem can be achieved by making the light intensity uniform using different methods.
More specifically, the present invention is constituted by the following inventions as a solution.
【0013】請求項1に記載の発明は、偏光性を有する
照明光を、光学素子を通過させて被照明物体に照明する
照明装置において、該照明光が、該照明光の偏光面と略
平行な方向に対して平行光ではない照明光であり、該照
明光が、該照明光の偏光面と略垂直な方向に対して略平
行光である照明光であり、該光学素子として該照明光を
入射せしめるロッドレンズを設けている照明装置とする
ことを特徴とするものである。而して、本発明の前記第
1の課題が達成される。According to a first aspect of the present invention, there is provided an illumination device for illuminating an object to be illuminated by passing illumination light having a polarization property through an optical element, wherein the illumination light is substantially parallel to a polarization plane of the illumination light. Illumination light that is not parallel to any direction, the illumination light is illumination light that is substantially parallel to a direction substantially perpendicular to the polarization plane of the illumination light, and the illumination light is used as the optical element. The illumination device is provided with a rod lens that allows the light to enter. Thus, the first object of the present invention is achieved.
【0014】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の照明装置において、前記ロッドレンズを通過した前記
照明光に関して、該照明光が、該照明光の偏光面と略垂
直な方向に複数に分割された後、複数に分割された該照
明光を1つに合成せしめる光学素子を設けている照明装
置とすることを特徴とするものである。而して、本発明
の前記第2の課題が達成される。According to a second aspect of the present invention, in the illumination device according to the first aspect, with respect to the illumination light passing through the rod lens, the illumination light is directed in a direction substantially perpendicular to a polarization plane of the illumination light. The illumination device is characterized in that the illumination device is provided with an optical element that combines the illumination light, which has been divided into a plurality of pieces, into one. Thus, the second object of the present invention is achieved.
【0015】請求項3に記載の発明は、偏光性を有する
照明光を、光学素子を通過させて被照明物体に照明する
照明装置において、該照明光が、該照明光の偏光面と略
垂直な方向に対して平行光ではない照明光であり、該照
明光が、該照明光の偏光面と略平行な方向に対して略平
行光である照明光であり、該光学素子として該照明光を
入射せしめるロッドレンズを設けている照明装置とする
ことを特徴とするものである。而して、本発明の前記第
3の課題が達成される。According to a third aspect of the present invention, there is provided an illumination device for illuminating an object to be illuminated by passing illumination light having a polarization property through an optical element, wherein the illumination light is substantially perpendicular to a polarization plane of the illumination light. Illumination light that is not parallel light to any direction, the illumination light is illumination light that is substantially parallel to a direction substantially parallel to the polarization plane of the illumination light, and the illumination light is used as the optical element. The illumination device is provided with a rod lens that allows the light to enter. Thus, the third object of the present invention is achieved.
【0016】請求項4に記載の発明は、請求項3に記載
の照明装置において、前記ロッドレンズを通過した前記
照明光に関して、該照明光が、該照明光の偏光面と略平
行な方向に複数に分割された後、複数に分割された該照
明光を1つに合成せしめる光学素子を設けている照明装
置とすることを特徴とするものである。而して、本発明
の前記第4の課題が達成される。According to a fourth aspect of the present invention, in the illumination device according to the third aspect, with respect to the illumination light passing through the rod lens, the illumination light is directed in a direction substantially parallel to a polarization plane of the illumination light. The illumination device is characterized in that the illumination device is provided with an optical element that combines the illumination light, which has been divided into a plurality of pieces, into one. Thus, the fourth object of the present invention is achieved.
【0017】請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4
のいずれかに記載の照明装置において、前記照明光が、
レーザアレイから放出された照明光である照明装置とす
ることを特徴とするものである。而して、本発明の前記
第5の課題が達成される。The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4
In the illumination device according to any one of the above, the illumination light,
The illumination device is an illumination device that is illumination light emitted from a laser array. Thus, the fifth object of the present invention is achieved.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下に、詳細に本発明に係る照明
装置を説明する。図1は、請求項1に記載の発明に係わ
る照明装置の構成の1例を示す模式図である。図1にお
いて、1は半導体LD(レーザダイオード)であり、2
はコリメータレンズであり、3はシリンドリカルレンズ
であり、4はロッドレンズであり、5は透過型空間光変
調素子であり、21は照明光の光軸であり、22a,2
2bは、それぞれ、レーザ光からなる照明光に関し、紙
面に対して最上部と最下部とを示す光線であり、23
a,23bは、それぞれ、レーザ光からなる照明光に関
し、紙面に対して最奥部と最手前部とを示す光線であ
る。透過型空間光変調素子5は、偏光子、p−si素子
付TN液晶板、検光子により構成される。図示はしてい
ないが、透過型空間光変調素子5の像は、図1に示す透
過型空間光変調素子5の紙面の更に右側に設けられた投
射レンズにより、同じく図示はしていないスクリーンに
結像投射され、映像表示装置が構成されることになる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a lighting device according to the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a lighting device according to the first aspect of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor LD (laser diode);
Is a collimator lens, 3 is a cylindrical lens, 4 is a rod lens, 5 is a transmissive spatial light modulator, 21 is an optical axis of illumination light, and 22a, 2
Numeral 2b denotes light beams indicating the uppermost portion and the lowermost portion with respect to the paper surface with respect to the illumination light composed of laser light, respectively.
Reference numerals a and 23b denote light beams indicating the innermost portion and the foremost portion with respect to the paper surface of the illumination light composed of laser light, respectively. The transmission type spatial light modulator 5 includes a polarizer, a TN liquid crystal plate with a p-si element, and an analyzer. Although not shown, the image of the transmissive spatial light modulator 5 is projected onto a screen (not shown) by a projection lens provided on the right side of the paper of the transmissive spatial light modulator 5 shown in FIG. Image formation and projection are performed to form a video display device.
【0019】図1において、半導体LD1から放出され
たレーザ光からなる照明光は、光強度分布がほぼガウシ
アン分布であり、中心のピーク強度に対して、1/(e
^2)となる光束として、上下方向に約30度(すなわ
ち、光線22aと光線22bとの角度)、紙面に対して
垂直方向に約10度(すなわち、光線23aと光線23
bとの角度)で発散される。該発散光を、コリメータレ
ンズ2でコリメートして、進行方向に対する断面が楕円
形状の平行光とする。該楕円形状の平行光である照明光
をシリンドリカルレンズ3で紙面の垂直方向にのみ収束
させた後、両端面の曲率が0のロッドレンズ4に入射さ
せる。ロッドレンズ4内で、照明光が紙面の垂直方向に
は多重反射を繰り返すことにより、仮想光源位置が複数
にシフトし、このため紙面の垂直方向に光強度が均一化
される。光強度の均一化の度合いは、半導体LD1の照
明光の光強度分布とシリンドリカルレンズ3による収束
状態とロッドレンズ4の断面形状とロッドレンズ長によ
って、主に決定される。In FIG. 1, the illumination light composed of the laser light emitted from the semiconductor LD1 has a light intensity distribution substantially Gaussian distribution, and is 1 / (e) with respect to the central peak intensity.
光 2) is about 30 degrees in the vertical direction (that is, the angle between the rays 22a and 22b) and about 10 degrees in the direction perpendicular to the plane of the paper (that is, the rays 23a and 23).
(angle with b). The divergent light is collimated by the collimator lens 2 to be a parallel light having an elliptical cross section in the traveling direction. After the illumination light, which is the elliptical parallel light, is converged only in the direction perpendicular to the plane of the paper by the cylindrical lens 3, the light is made incident on the rod lens 4 having a curvature of 0 at both end surfaces. In the rod lens 4, the illumination light repeats multiple reflections in the direction perpendicular to the plane of the paper, thereby shifting the position of the virtual light source to a plurality of positions, thereby making the light intensity uniform in the direction perpendicular to the plane of the paper. The degree of uniformity of the light intensity is mainly determined by the light intensity distribution of the illumination light of the semiconductor LD 1, the convergence state of the cylindrical lens 3, the cross-sectional shape of the rod lens 4, and the rod lens length.
【0020】図1の場合においては、半導体LD1の照
明光の光強度分布はガウシアン分布であるので、一定値
であり、ロッドレンズ4の断面形状は、図1に示すよう
に、被照明物体である透過型空間光変調素子5の形状と
大きくは違わず、主に、シリンドリカルレンズ3による
収束状態とロッドレンズ4の長さにより、光強度の均一
性が決定される。シリンドリカルレンズ3のパワーを大
きくするほど、光強度の均一性は向上するが、照明光の
NAが増加して実効的な光利用効率が低減する場合があ
る。ロッドレンズ4の長さを大きくするほど、光強度の
均一性は向上するが、照明装置としての大きさが大きく
なってしまう。また、上下方向の光は平行光のままであ
るので、光強度のガウシアン分布が保持される。In the case of FIG. 1, since the light intensity distribution of the illumination light of the semiconductor LD 1 is a Gaussian distribution, it has a constant value, and the cross-sectional shape of the rod lens 4 is, as shown in FIG. The uniformity of the light intensity is not largely different from the shape of a certain transmissive spatial light modulator 5, and is mainly determined by the convergence state of the cylindrical lens 3 and the length of the rod lens 4. As the power of the cylindrical lens 3 is increased, the uniformity of the light intensity is improved, but the NA of the illumination light is increased and the effective light use efficiency may be reduced. As the length of the rod lens 4 is increased, the uniformity of the light intensity is improved, but the size of the illumination device is increased. In addition, since the light in the vertical direction remains parallel light, the Gaussian distribution of the light intensity is maintained.
【0021】このとき、ロッドレンズ4に入射された照
明光は、紙面の垂直方向に大きい偏光性を有しており、
また、ロッドレンズ4の紙面に垂直な2面に対してのみ
全反射されているので、反射面に対しては、常にP偏光
の状態であり、このロッドレンズ4内での複数回の反射
により偏光面が回転することはない。このため、ロッド
レンズ4から放出され、紙面の垂直方向に均一化された
照明光は、偏光度が同じまま保持された状態となり、ロ
ッドレンズ4の端面に近接された透過型空間光変調素子
5を照明することができる。コリメータレンズ2の収差
や組み付け誤差により照明光のコリメートがきちんとな
されていない場合や、ロッドレンズ4の組み付け誤差に
より光学系の光軸がずれている場合には、ロッドレンズ
4内で斜入射の状態となり、P偏光とS偏光とが存在す
る形となり、若干、照明光の偏光度が低下し、偏光子を
用いない場合には、透過型空間光変調素子5のコントラ
ストの低下となるが、偏光子を設けている場合には、照
明光としては光利用効率が重要となるが、かかる場合に
おいても、P偏光の率を95%以上とする照明光とする
ことは簡単にでき、偏光子の透過率を考えても80%以
上の光利用効率とすることは容易に達成できる。At this time, the illumination light incident on the rod lens 4 has a large polarization in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
Further, since the light is totally reflected only on two surfaces perpendicular to the paper surface of the rod lens 4, the light is always in a P-polarized state with respect to the reflection surface. The plane of polarization does not rotate. For this reason, the illumination light emitted from the rod lens 4 and made uniform in the vertical direction of the paper surface is kept in the same polarization degree, and the transmissive spatial light modulator 5 close to the end face of the rod lens 4. Can be illuminated. When the collimation of the illumination light is not properly performed due to the aberration or assembling error of the collimator lens 2, or when the optical axis of the optical system is displaced due to the assembling error of the rod lens 4, the oblique incidence state in the rod lens 4. In the case where the P-polarized light and the S-polarized light are present, the degree of polarization of the illumination light is slightly reduced, and when the polarizer is not used, the contrast of the transmissive spatial light modulator 5 is reduced. When a polarizer is provided, the light use efficiency is important as the illumination light. However, in such a case, the illumination light having a P-polarized light rate of 95% or more can be easily obtained. Considering the transmittance, it is easy to achieve a light use efficiency of 80% or more.
【0022】図1に示すように、特定の方向で、かつ、
偏光性の小さい方向にのみ平行な照明光に制御し、か
つ、該照明光を、ロッドレンズ4を透過させることによ
り、偏光性を保持しながら、特定の方向と垂直な方向に
光強度を均一化することができる。ロッドレンズ4は、
直方体のガラスブロックの1種であり、大きなプリズム
面アレイと比較して作製が非常に簡単であり、安価な照
明装置とすることができ、かつ、スリムな小型な形状か
らなっており、照明装置をスリム化できる。As shown in FIG. 1, in a specific direction and
By controlling the illumination light to be parallel to only the direction having a small polarization property and transmitting the illumination light through the rod lens 4, the light intensity is made uniform in a direction perpendicular to a specific direction while maintaining the polarization property. Can be The rod lens 4
It is a kind of rectangular parallelepiped glass block, which is very easy to manufacture as compared with a large prism surface array, can be an inexpensive lighting device, and has a slim and small shape. Can be streamlined.
【0023】コリメータレンズ2やシリンドリカルレン
ズ3は、図1に示すごとき単レンズに限定されるわけで
はなく、複数枚用いる方がより偏光性を保持することが
でき、また、モールドや研削の非球面レンズであっても
よい。これらのレンズやロッドレンズ4の硝材は、通常
の光学硝子以外に、プラスチックや空中空間でもよく、
回折格子やホログラム素子やバイナリ素子であってもよ
い。また、空間光変調素子は、図1においては、透過型
空間変調素子5としているが、液晶板からなる透過型の
ものである必要はなく、反射型液晶素子、マイクロメカ
トロニクスによる反射ミラーアレイ等であってもよい。
また、空間光変調素子を観察する手段としては、前述し
たような投影レンズとスクリーンを用いた方式である必
要はなく、虚像レンズを用いたHMDであってもよい。The collimator lens 2 and the cylindrical lens 3 are not limited to a single lens as shown in FIG. It may be a lens. The glass material of these lenses and the rod lens 4 may be plastic or aerial space in addition to ordinary optical glass.
It may be a diffraction grating, a hologram element, or a binary element. Although the spatial light modulating element is a transmissive spatial modulating element 5 in FIG. 1, it need not be a transmissive spatial modulating element formed of a liquid crystal plate, but may be a reflective liquid crystal element, a reflective mirror array using micromechatronics, or the like. There may be.
Further, the means for observing the spatial light modulator need not be a method using the projection lens and the screen as described above, but may be an HMD using a virtual image lens.
【0024】シリンドリカルレンズ3のパワーは、ロッ
ドレンズ4の形状と要求される光強度の均一性の仕様に
もよるが、2回以上全反射する照明光の成分があること
が好ましく、さらに好ましくは、3回以上全反射する照
明光の成分があることが好ましい。3回以上の全反射の
場合には、NAが0.1程度で光強度の均一性を35%
以内にすることが容易にできる。ロッドレンズ4による
照明の均一化のために、ガウシアン分布からなる元の平
行光である照明光の光軸21に対して、ロッドレンズ4
の光軸を少し傾けることも、均一化のために効果的であ
る。光軸の傾斜角度は、好ましくは、1度から10度ま
でであり、さらに好ましくは、1度から4度までであ
る。この光軸を傾けた場合には、照明光のNAがその分
増加することに留意して、設計する必要がある。The power of the cylindrical lens 3 depends on the shape of the rod lens 4 and the required uniformity of the light intensity. However, it is preferable that the power of the cylindrical lens 3 includes a component of the illumination light totally reflected twice or more, and more preferably. Preferably, there is a component of the illumination light that is totally reflected three or more times. For three or more total reflections, NA is about 0.1 and uniformity of light intensity is 35%.
Can easily be within. In order to make the illumination by the rod lens 4 uniform, the rod lens 4 is moved with respect to the optical axis 21 of the original parallel light having a Gaussian distribution.
A slight tilt of the optical axis is also effective for uniformity. The inclination angle of the optical axis is preferably from 1 degree to 10 degrees, and more preferably from 1 degree to 4 degrees. When the optical axis is tilted, it is necessary to design in consideration that the NA of the illumination light increases accordingly.
【0025】図2は、請求項2に記載の発明に係わる照
明装置の構成の1例を示す模式図である。図2におい
て、1は半導体LD(レーザダイオード)であり、2は
コリメータレンズであり、3はシリンドリカルレンズで
あり、6は変形ロッドレンズであり、7a,7b,7c
はロッドレンズ出射端に形成した1次元プリズム面アレ
イであり、8はシリンドリカルレンズであり、9は透過
型空間光変調素子であり、21は照明光の光軸であり、
22a,22bは、それぞれ、レーザ光からなる照明光
に関し、紙面に対して最上部と最下部とを示す光線であ
り、23a,23bは、それぞれ、レーザ光からなる照
明光に関し、紙面に対して最奥部と最手前部とを示す光
線である。図1と同様に、図示はしていない結像レンズ
とスクリーンにより映像装置を構成することができる。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a lighting device according to the second aspect of the present invention. In FIG. 2, 1 is a semiconductor LD (laser diode), 2 is a collimator lens, 3 is a cylindrical lens, 6 is a deformed rod lens, and 7a, 7b, 7c.
Is a one-dimensional prism surface array formed at the exit end of the rod lens, 8 is a cylindrical lens, 9 is a transmission type spatial light modulator, 21 is an optical axis of illumination light,
Reference numerals 22a and 22b denote light beams indicating an uppermost portion and a lowermost portion with respect to the paper surface with respect to the illumination light composed of the laser light, respectively. It is a ray showing the innermost part and the foremost part. As in FIG. 1, an image device can be configured by an imaging lens (not shown) and a screen.
【0026】図2において、半導体LD1から放出され
たレーザ光からなる照明光は、光強度分布がほぼガウシ
アン分布であり、中心のピーク強度に対して1/(e^
2)となる光束として、紙面に対して上下方向に約30
度(すなわち、光線22aと光線22bとの角度)、紙
面に対して垂直方向に約10度(すなわち、光線23a
と光線23bとの角度)で発散される。これをコリメー
タレンズ2でコリメートして進行方向に対する断面が楕
円形状の平行光とする。該楕円形状の平行光である照明
光をシリンドリカルレンズ3により紙面の垂直方向にの
み収束させた後、入射端面の曲率が0の変形ロッドレン
ズ6に入射させる。変形ロッドレンズ6内で、照明光は
紙面の垂直方向に多重反射を繰り返すことにより仮想光
源位置が複数にシフトし、このため紙面の垂直方向に光
強度が均一化される。光強度の均一化の度合いは、半導
体LD1の照明光の光強度分布とシリンドリカルレンズ
3による収束状態と変形ロッドレンズ6の断面形状とロ
ッドレンズ長により、主に決定される。また、上下方向
は平行光のままであるので、光強度のガウシアン分布が
保持される。In FIG. 2, the illumination light composed of laser light emitted from the semiconductor LD1 has a light intensity distribution substantially Gaussian distribution, and is 1 / (e ^) with respect to the central peak intensity.
The light flux to be 2) is about 30 in the vertical direction with respect to the paper surface.
Degrees (ie, the angle between rays 22a and 22b), approximately 10 degrees perpendicular to the plane of the paper (ie, rays 23a
(The angle between the light and the light 23b). This is collimated by the collimator lens 2 to be parallel light having an elliptical cross section in the traveling direction. The illumination light, which is the elliptical parallel light, is converged only by the cylindrical lens 3 in the direction perpendicular to the plane of the paper, and then is incident on the deformed rod lens 6 having a zero curvature at the incident end face. In the deformed rod lens 6, the illumination light repeats multiple reflections in the direction perpendicular to the plane of the paper, thereby shifting the position of the virtual light source to a plurality of positions, thereby making the light intensity uniform in the direction perpendicular to the plane of the paper. The degree of uniformity of the light intensity is mainly determined by the light intensity distribution of the illumination light of the semiconductor LD 1, the convergence state of the cylindrical lens 3, the sectional shape of the deformed rod lens 6, and the rod lens length. Further, since the vertical direction remains parallel light, the Gaussian distribution of light intensity is maintained.
【0027】このとき、変形ロッドレンズ6に入射され
た照明光は、紙面の垂直方向に大きい偏光性を有してお
り、また、変形ロッドレンズ6の紙面に垂直な2面に対
してのみ全反射されているので、反射面に対しては、常
にP偏光の状態であり、この変形ロッドレンズ6内での
複数回の反射により、偏光面が回転することはない。こ
のため、変形ロッドレンズ6のプリズム面アレイからな
る出射端面7a,7b,7cから放出され、紙面の垂直
方向に均一化の照明光は、偏光度が同じまま保持された
状態となる。さらに、このプリズム面アレイからなる出
射端面7a,7b,7cから放出された照明光は、それ
ぞれの界面入射角と硝材の屈折率に応じて上下方向に偏
向され、出射端面7a,7b,7cに対応する3つの照
明光が、透過型空間光変調素子9で紙面の上下方向に重
畳合成され、紙面の上下方向に光強度が均一化された照
明光となる。このとき、出射端面7a,7b,7cでの
照明光の界面入射状態は、偏光性が保持されたS偏光状
態であるので、偏光が回転することがなく、透過率も一
定に偏向することができる。また、出射端面7a,7
b,7cから紙面に垂直な方向に発散した照明光はシリ
ンドリカルレンズ8により、透過型空間光変調素子9上
に紙面に垂直な方向にのみ結像することができる。At this time, the illuminating light incident on the deformed rod lens 6 has a large polarization property in the direction perpendicular to the plane of the drawing, and the entirety of the illuminating light is directed only to two planes perpendicular to the plane of the drawing. Since the light is reflected, it is always in a P-polarized state with respect to the reflection surface, and the polarization surface does not rotate due to a plurality of reflections in the deformed rod lens 6. For this reason, the illumination light emitted from the emission end faces 7a, 7b, and 7c formed of the prism surface array of the deformed rod lens 6 and made uniform in the vertical direction of the paper is in a state where the polarization degree is kept the same. Further, the illumination light emitted from the emission end faces 7a, 7b, 7c composed of the prism surface array is deflected vertically according to the respective interface incident angles and the refractive index of the glass material, and is deflected to the emission end faces 7a, 7b, 7c. The three corresponding illumination lights are superimposed and synthesized in the vertical direction on the paper surface by the transmissive spatial light modulator 9, and become illumination light having a uniform light intensity in the vertical direction on the paper surface. At this time, since the interface incident state of the illumination light on the output end faces 7a, 7b, 7c is an S-polarized state in which the polarization is maintained, the polarized light does not rotate and the transmittance can be constantly deflected. it can. In addition, the emission end faces 7a, 7
Illumination light diverging from directions b and 7c in the direction perpendicular to the plane of the drawing can be imaged by the cylindrical lens 8 on the transmission type spatial light modulator 9 only in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
【0028】図2に示すように、特定の方向で、かつ、
偏光性の小さい方向にのみ平行な照明光に制御し、か
つ、この照明光を、変形ロッドレンズ6を透過させるこ
とにより、偏光性を保持しながら、2次元方向に光強度
を均一化させることができる。変形ロッドレンズ6は、
直方体のガラスブロックの1種であり、大きなプリズム
面アレイと比較して、作製が非常に簡単であり、安価な
照明装置とすることができ、かつ、スリムな小型な形状
からなっており、照明装置をスリム化できる。また、こ
こで用いるプリズムアレイすなわち1次元プリズム面ア
レイ7a,7b,7cは、紙面の垂直方向に対して薄型
でよく、かつ、小型であり、かつ、作製も容易であり、
低コストとなる。As shown in FIG. 2, in a specific direction and
By controlling the illumination light parallel to only the direction having a small polarization property and transmitting this illumination light through the deformed rod lens 6, the light intensity is made uniform in the two-dimensional direction while maintaining the polarization property. Can be. The deformed rod lens 6
It is a kind of rectangular parallelepiped glass block, and is very simple to produce as compared with a large prism surface array, can be used as an inexpensive lighting device, and has a slim and small shape. The device can be made slim. Further, the prism arrays used here, that is, the one-dimensional prism surface arrays 7a, 7b, 7c may be thin and small in the direction perpendicular to the paper surface, and are easy to manufacture.
Lower cost.
【0029】1次元プリズム面アレイ7a,7b,7c
は、変形ロッドレンズ6と一体である必要はなく、ま
た、ハエの目レンズアレイやレンチキュラレンズアレイ
とコンデサレンズとを組み合わせたものであってもよ
い。また、1次元プリズム面アレイの数は、図2に示す
ごとく1次元プリズム面アレイ7a,7b,7cの3つ
に限定されることはなく、ガウシアン分布の場合には、
好ましくは5分割以上、さらに好ましくは、7分割以上
であり、7分割以上の場合には、上下方向の光強度の均
一性を20%以内とすることが容易にできる。また、1
次元プリズム面アレイ7a,7b,7cのプリズム面の
傾斜角は、照明系のNAに対応して設計すればよく、傾
斜角が小さいほど、NAが小さくなり、光利用効率が増
加しやすいが、照明装置が大きくなる。半導体LD1の
光源から放出された照明光の光軸に対する断面形状は、
楕円に限定されるものではなく、円形、矩形、自由曲線
面であってもよいが、1次元プリズム面アレイ方向つま
りは偏光性の大きい方向が長手方向である方が、正方形
またはNTSC基準の水平:垂直=4:3の形状を有す
る空間光変調素子の場合には好ましい。One-dimensional prism surface arrays 7a, 7b, 7c
Need not be integral with the deformed rod lens 6 and may be a combination of a fly-eye lens array or a lenticular lens array and a condenser lens. Further, the number of one-dimensional prism surface arrays is not limited to three one-dimensional prism surface arrays 7a, 7b, and 7c as shown in FIG. 2, and in the case of Gaussian distribution,
It is preferably at least 5 divisions, more preferably at least 7 divisions. In the case of 7 divisions or more, it is easy to make the uniformity of the light intensity in the vertical direction within 20%. Also, 1
The angle of inclination of the prism surfaces of the three-dimensional prism surface arrays 7a, 7b, 7c may be designed in accordance with the NA of the illumination system. The smaller the angle of inclination, the smaller the NA and the higher the light use efficiency. The lighting device becomes large. The sectional shape of the illumination light emitted from the light source of the semiconductor LD1 with respect to the optical axis is as follows:
The shape is not limited to an ellipse, and may be a circle, a rectangle, or a free-curved surface. : Vertical = 4: 3 is preferable in the case of a spatial light modulator.
【0030】図3は、請求項3に記載の発明に係わる照
明装置の構成の1例を示す模式図である。図3におい
て、1は半導体LD(レーザダイオード)であり、2は
コリメータレンズであり、10はシリンドリカルレンズ
であり、11はロッドレンズであり、12は透過型空間
光変調素子であり、21は照明光の光軸であり、22
a,22bは、それぞれ、レーザ光からなる照明光に関
し、紙面に対して最上部と最下部を示す光線であり、2
3a,23bは、それぞれ、レーザ光からなる照明光に
関し、紙面に対して最奥部と最手前部を示す光線であ
る。図1と同様に、図示はしていない結像レンズとスク
リーンにより映像装置を構成することができる。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lighting device according to the third aspect of the present invention. In FIG. 3, 1 is a semiconductor LD (laser diode), 2 is a collimator lens, 10 is a cylindrical lens, 11 is a rod lens, 12 is a transmissive spatial light modulator, and 21 is illumination. The optical axis of the light, 22
Reference numerals a and 22b denote light beams indicating the uppermost portion and the lowermost portion with respect to the paper surface with respect to the illumination light composed of laser light, respectively.
Reference numerals 3a and 23b denote light beams indicating the innermost part and the foremost part with respect to the paper surface with respect to the illumination light composed of laser light, respectively. As in FIG. 1, an image device can be configured by an imaging lens (not shown) and a screen.
【0031】図3において、半導体LD1から放出され
たレーザ光からなる照明光は、光強度分布がほぼガウシ
アン分布であり、中心のピーク強度に対して、1/(e
^2)となる光束として、上下方向に約30度(すなわ
ち、光線22aと光線22bとの角度)、紙面に対して
垂直方向に約10度(すなわち、光線23aと光線23
bとの角度)で発散される。該発散光を、コリメータレ
ンズ2でコリメートして、進行方向に対する断面が楕円
形状の平行光とする。該楕円形状の平行光である照明光
の一部をシリンドリカルレンズ10により上下方向にの
み収束させた後、両端面の曲率が0のロッドレンズ11
に入射させる。ロッドレンズ11内で、照明光は上下方
向には多重反射を繰り返すことにより、仮想光源位置が
複数にシフトし、このため上下方向に光強度が均一化さ
れる。光強度の均一化の度合いは、半導体LD1の照明
光の光強度分布とシリンドリカルレンズ10による収束
状態とロッドレンズ11の断面形状とロッドレンズ長に
より、主に決定される。In FIG. 3, the illumination light composed of the laser light emitted from the semiconductor LD1 has a light intensity distribution substantially Gaussian distribution, and is 1 / (e) with respect to the central peak intensity.
光 2) is about 30 degrees in the vertical direction (that is, the angle between the rays 22a and 22b) and about 10 degrees in the direction perpendicular to the plane of the paper (that is, the rays 23a and 23).
(angle with b). The divergent light is collimated by the collimator lens 2 to be a parallel light having an elliptical cross section in the traveling direction. After a part of the illumination light, which is the elliptical parallel light, is converged only in the vertical direction by the cylindrical lens 10, the rod lens 11 having the curvature of both end surfaces of 0 is obtained.
Incident on In the rod lens 11, the illumination light repeats multiple reflections in the vertical direction, so that the position of the virtual light source shifts to a plurality of positions, so that the light intensity is made uniform in the vertical direction. The degree of uniformity of the light intensity is mainly determined by the light intensity distribution of the illumination light of the semiconductor LD1, the convergence state of the cylindrical lens 10, the cross-sectional shape of the rod lens 11, and the rod lens length.
【0032】図3の場合においては、照明光の光強度分
布はガウシアン分布がレンズ端開口でケラれて若干均一
化された一定値であり、ロッドレンズ11の断面形状
は、図3の被照明物体である透過型空間光変調素子12
の形状と大きくは違わず、主にシリンドリカルレンズ1
0による収束状態とロッドレンズ11の長さとにより光
強度の均一性が決定される。シリンドリカルレンズ10
のパワーを大きくするほど、光強度の均一性は向上する
が、照明光のNAが増加して実効的な光利用効率が低減
する場合がある。ロッドレンズ11の長さを大きくする
ほど、光強度の均一性は向上するが、照明装置としての
大きさが大きくなってしまう。また、紙面に垂直な方向
は平行光のままであるので、光強度はガウシアン分布が
保持される。In the case of FIG. 3, the light intensity distribution of the illumination light has a constant value in which the Gaussian distribution is slightly uniformed by vignetting at the lens end opening, and the cross-sectional shape of the rod lens 11 is the same as that of FIG. Transmission type spatial light modulator 12 as an object
Not much different from the shape of
The uniformity of the light intensity is determined by the convergence state by 0 and the length of the rod lens 11. Cylindrical lens 10
As the power of the light is increased, the uniformity of the light intensity is improved, but the NA of the illumination light may increase and the effective light use efficiency may decrease. As the length of the rod lens 11 increases, the uniformity of the light intensity improves, but the size of the illumination device increases. Also, since the direction perpendicular to the paper surface remains parallel light, the light intensity maintains a Gaussian distribution.
【0033】このとき、ロッドレンズ11に入射された
照明光は、紙面に垂直な方向に大きい偏光性を有してお
り、また、ロッドレンズ11の紙面に垂直な2面に対し
てのみ全反射されているので、反射面に対しては、常に
P偏光の状態であり、このロッドレンズ11内での複数
回の反射により、偏光面が回転することはない。このた
め、ロッドレンズ11から放出され、紙面の上下方向に
均一化された照明光は、偏光度が同じまま保持された状
態となり、ロッドレンズ11の端面に近接された空間光
変調素子12を照明することができる。At this time, the illumination light incident on the rod lens 11 has a large polarization in a direction perpendicular to the plane of the paper, and is totally reflected only on two surfaces perpendicular to the plane of the rod lens 11. Therefore, the reflection surface is always in the state of P-polarized light, and the polarization surface does not rotate due to the plurality of reflections in the rod lens 11. For this reason, the illumination light emitted from the rod lens 11 and made uniform in the up-down direction of the paper surface is maintained in the same polarization degree, and illuminates the spatial light modulation element 12 close to the end face of the rod lens 11. can do.
【0034】図3に示すように、特定の方向で、かつ、
偏光性の大きい方向にのみ平行な照明光に制御し、か
つ、この照明光を、ロッドレンズ11を透過させること
により、偏光性を保持しながら、特定の方向と垂直な方
向に光強度を均一化することができる。ロッドレンズ1
1は、直方体のガラスブロックの1種であり、大きなプ
リズム面アレイと比較して、作製が非常に簡単であり、
安価な照明装置とすることができ、かつ、スリムな小型
な形状からなっており、照明装置をスリム化できる。As shown in FIG. 3, in a specific direction and
By controlling the illumination light to be parallel to only the direction having a large polarization property and transmitting the illumination light through the rod lens 11, the light intensity is made uniform in the direction perpendicular to the specific direction while maintaining the polarization property. Can be Rod lens 1
Numeral 1 is a kind of a rectangular parallelepiped glass block, which is very simple to manufacture as compared with a large prism surface array.
The lighting device can be inexpensive and has a slim and small shape, so that the lighting device can be made slim.
【0035】コリメータレンズ2やシリンドリカルレン
ズ10は、図3に示す単レンズに限定されるわけではな
く、複数枚用いる方がより偏光性を保持することがで
き、また、モールドや研削の非球面レンズであってもよ
い。これらのレンズやロッドレンズ11の硝材は、通常
の光学硝子以外にプラスチックや空中空間でもよく、回
折格子やホログラム素子やバイナリ素子であってもよ
い。空間光変調素子は、図3においては、透過型空間変
調素子12としているが、液晶板からなる透過型のもの
である必要はなく、反射型液晶素子、マイクロメカトロ
ニクスによる反射ミラーアレイ等であってもよい。ま
た、空間光変調素子を観察する手段としては、投影レン
ズとスクリーンを用いた方式である必要はなく、虚像レ
ンズを用いたHMDであってもよい。The collimator lens 2 and the cylindrical lens 10 are not limited to the single lens shown in FIG. 3, but the use of a plurality of lenses can maintain the polarization property more. It may be. The glass material of these lenses and the rod lens 11 may be plastic or air space other than ordinary optical glass, and may be a diffraction grating, a hologram element, or a binary element. Although the spatial light modulator is a transmissive spatial modulator 12 in FIG. 3, it need not be a transmissive spatial modulator composed of a liquid crystal plate, but may be a reflective liquid crystal device, a reflective mirror array using micromechatronics, or the like. Is also good. Also, the means for observing the spatial light modulator need not be a method using a projection lens and a screen, but may be an HMD using a virtual image lens.
【0036】シリンドリカルレンズ10の照明光のパワ
ーは、レンズ端開口によるケラレ、ロッドレンズ11の
形状と要求される光強度の均一性の仕様にもよるが、2
回以上全反射する照明光の成分があることが好ましく、
さらに好ましくは、3回以上全反射する照明光の成分が
あることが好ましい。3回以上の全反射の場合には、レ
ンズ端開口によるケラレが、ガウシアン分布の約1/3
で、かつ、NAが0.1程度で、光強度の均一性を10
%以内にすることが容易にできる。ロッドレンズ11に
よる照明の均一化のために、レンズ端開口によりケラレ
たガウシアン分布からなる元の平行光である照明光の光
軸21に対して、ロッドレンズ11の光軸を少し傾ける
ことも、均一化のために効果的である。光軸の傾斜角度
は、好ましくは1度から10度までであり、さらに好ま
しくは、1度から4度までである。この光軸を傾けた場
合には、照明光のNAがその分増加することに留意し
て、設計する必要がある。The power of the illumination light of the cylindrical lens 10 depends on the vignetting due to the lens end opening, the shape of the rod lens 11 and the required uniformity of the light intensity.
There is preferably a component of the illumination light that is totally reflected at least once,
More preferably, there is a component of the illumination light that is totally reflected three or more times. In the case of three or more total reflections, the vignetting due to the lens end opening is about 1/3 of the Gaussian distribution.
And the NA is about 0.1, and the uniformity of the light intensity is 10
%. In order to make the illumination by the rod lens 11 uniform, the optical axis of the rod lens 11 may be slightly tilted with respect to the optical axis 21 of the original parallel light having the Gaussian distribution vignetted by the lens end opening. It is effective for uniformity. The inclination angle of the optical axis is preferably from 1 degree to 10 degrees, and more preferably from 1 degree to 4 degrees. When the optical axis is tilted, it is necessary to design in consideration that the NA of the illumination light increases accordingly.
【0037】図4は、請求項4に記載の発明に係わる照
明装置の構成の1例を示す模式図である。図4におい
て、1は半導体LD(レーザダイオード)であり、2は
コリメータレンズであり、10はシリンドリカルレンズ
であり、13は変形ロッドレンズであり、14a,14
bはロッドレンズ出射端に形成した1次元プリズム面ア
レイであり、15はシリンドリカルレンズであり、16
は透過型空間光変調素子であり、21は照明光の光軸で
あり、22a,22bは、それぞれ、レーザ光からなる
照明光に関し、紙面に対して最上部と最下部を示す光線
であり、23a,23bは、それぞれ、レーザ光からな
る照明光に関し、紙面に対して最奥部と最手前部を示す
光線である。図1と同様に、図示はしていない結像レン
ズとスクリーンにより映像装置を構成することができ
る。FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a lighting device according to the present invention. In FIG. 4, 1 is a semiconductor LD (laser diode), 2 is a collimator lens, 10 is a cylindrical lens, 13 is a deformed rod lens, and 14a, 14
b is a one-dimensional prism surface array formed at the exit end of the rod lens, 15 is a cylindrical lens, 16
Is a transmissive spatial light modulator, 21 is an optical axis of the illumination light, 22a and 22b are light rays indicating the uppermost and lowermost parts with respect to the paper surface with respect to the illumination light composed of laser light, respectively. Reference numerals 23a and 23b denote light beams indicating the innermost part and the foremost part with respect to the paper surface with respect to the illumination light composed of laser light, respectively. As in FIG. 1, an image device can be configured by an imaging lens (not shown) and a screen.
【0038】図4において、半導体LD1から放出され
たレーザ光からなる照明光は、光強度分布がほぼガウシ
アン分布であり、中心のピーク強度に対して、1/(e
^2)となる光束として、上下方向に約30度(すなわ
ち、光線22aと光線22bとの角度)、紙面に対して
垂直方向に約10度(すなわち、光線23aと光線23
bとの角度)で発散される。該発散光を、コリメータレ
ンズ2でコリメートして、進行方向に対する断面が楕円
形状の平行光とする。該楕円形状の平行光である照明光
をシリンドリカルレンズ10で紙面の上下方向にのみ収
束させた後、入射端面の曲率が0の変形ロッドレンズ1
3に入射させる。変形ロッドレンズ13内で、照明光は
紙面の垂直方向に多重反射を繰り返すことにより、仮想
光源位置が複数にシフトし、このため紙面の上下方向に
光強度が均一化される。光強度の均一化の度合いは、半
導体LD1の照明光の光強度分布とシリンドリカルレン
ズ10による収束状態およびレンズ開口ケラレと変形ロ
ッドレンズ13の断面形状とロッドレンズ長によって、
主に決定される。また、紙面の垂直方向は平行光のまま
であるので、光強度はガウシアン分布が保持される。In FIG. 4, the illumination light composed of the laser light emitted from the semiconductor LD1 has a light intensity distribution substantially Gaussian distribution, and is 1 / (e) with respect to the central peak intensity.
光 2) is about 30 degrees in the vertical direction (that is, the angle between the rays 22a and 22b) and about 10 degrees in the direction perpendicular to the plane of the paper (that is, the rays 23a and 23).
(angle with b). The divergent light is collimated by the collimator lens 2 to be a parallel light having an elliptical cross section in the traveling direction. After the illumination light, which is the parallel light of the elliptical shape, is converged only in the vertical direction of the paper surface by the cylindrical lens 10, the deformed rod lens 1 having the curvature of the incident end face of 0 is formed.
3 In the deformed rod lens 13, the illumination light repeats multiple reflections in the vertical direction of the paper surface, thereby shifting the position of the virtual light source to a plurality of positions, thereby making the light intensity uniform in the vertical direction of the paper surface. The degree of uniformity of the light intensity depends on the light intensity distribution of the illumination light of the semiconductor LD1, the convergence state by the cylindrical lens 10, the lens opening vignetting, the cross-sectional shape of the deformed rod lens 13, and the rod lens length.
Mainly determined. In addition, since the direction perpendicular to the paper surface remains parallel light, the light intensity maintains a Gaussian distribution.
【0039】このとき、変形ロッドレンズ13に入射さ
れた照明光は、紙面の垂直方向に大きい偏光性を有して
おり、また、変形ロッドレンズ13の紙面に垂直な2面
に対してのみ全反射されているので、反射面に対しては
常にS偏光の状態であり、この変形ロッドレンズ13内
での複数回の反射により偏光面が回転することはない。
このため、変形ロッドレンズ13のプリズム面アレイか
らなる出射端面14a,14bから放出され、紙面の上
下方向に均一化の照明光は、偏光度が同じまま保持され
た状態となる。さらに、このプリズム面アレイからなる
出射端面14a,14bから放出された照明光は、それ
ぞれの界面入射角と硝材の屈折率に応じて紙面の垂直方
向に偏向され、出射端面14a,14bに対応する2つ
の照明光が、透過型空間光変調素子16により紙面の垂
直方向に重畳合成され、紙面の垂直方向に光強度が均一
化された照明光となる。このとき、出射端面14a,1
4bでの照明光の界面入射状態は、偏光性が保持された
P偏光状態であるので、偏光が回転することがなく、透
過率も一定に偏向することができる。また、出射端面1
4a,14bから紙面の上下方向に発散した照明光は、
シリンドリカルレンズ15により透過型空間光変調素子
16上に紙面に上下の方向にのみ結像することができ
る。At this time, the illuminating light incident on the deformed rod lens 13 has a large polarization in the direction perpendicular to the plane of the drawing, and the entirety of the illuminating light is reflected only on two planes perpendicular to the plane of the drawing rod lens 13. Since the light is reflected, the light is always in the S-polarized state with respect to the reflection surface, and the polarization surface does not rotate due to the plurality of reflections in the deformed rod lens 13.
For this reason, the illumination light emitted from the emission end surfaces 14a and 14b formed of the prism surface array of the deformed rod lens 13 and made uniform in the vertical direction on the paper surface is maintained in the same polarization degree. Further, the illumination light emitted from the emission end faces 14a and 14b formed of the prism surface array is deflected in the vertical direction of the paper according to the respective interface incident angles and the refractive index of the glass material, and corresponds to the emission end faces 14a and 14b. The two illumination lights are superimposed and synthesized in the vertical direction on the paper by the transmissive spatial light modulator 16 to provide illumination light having a uniform light intensity in the vertical direction on the paper. At this time, the emission end faces 14a, 1
Since the interface incident state of the illumination light at 4b is a P-polarized state in which the polarization property is maintained, the polarized light does not rotate and the transmittance can be constantly deflected. Also, the emission end face 1
Illumination light diverging from 4a, 14b in the vertical direction of the paper surface is
By the cylindrical lens 15, an image can be formed on the transmission type spatial light modulation element 16 only on the paper surface in the vertical direction.
【0040】図4に示すように、特定の方向で、かつ、
偏光性の大きい方向にのみ平行な照明光に制御し、か
つ、この照明光を、変形ロッドレンズ13を透過させる
ことにより、偏光性を保持しながら、2次元方向に光強
度を均一化させることができる。変形ロッドレンズ13
は、直方体のガラスブロックの1種であり、大きなプリ
ズム面アレイと比較して、作製が非常に簡単であり、安
価な照明装置とすることができ、かつ、スリムな小型な
形状からなっており、照明装置をスリム化できる。ま
た、ここで用いるプリズムアレイすなわち1次元プリズ
ム面アレイ14a,14bは、紙面の垂直方向に対して
薄型でよく、かつ、小型であり、かつ、作製も容易であ
り、低コストとなる。また、偏光性の大きい方向と小さ
い方向のどちらの方向に対しても平行な照明光に適用で
きるようになることから、照明光の適用範囲や照明光学
系の設計範囲を広げることができる。As shown in FIG. 4, in a specific direction,
By controlling the illumination light parallel to only the direction having a large polarization property and transmitting the illumination light through the deformed rod lens 13, the light intensity is made uniform in the two-dimensional direction while maintaining the polarization property. Can be. Deformed rod lens 13
Is a kind of rectangular parallelepiped glass block, which is very simple to manufacture compared to a large prism surface array, can be used as an inexpensive lighting device, and has a slim and small shape. In addition, the lighting device can be made slimmer. In addition, the prism arrays used here, that is, the one-dimensional prism surface arrays 14a and 14b, may be thin in the direction perpendicular to the paper surface, are small, are easy to manufacture, and are low in cost. In addition, since the present invention can be applied to illumination light parallel to both directions of large and small polarizabilities, the applicable range of the illumination light and the design range of the illumination optical system can be expanded.
【0041】1次元プリズム面アレイ14a,14b
は、変形ロッドレンズ13と一体である必要はなく、ま
た、ハエの目レンズアレイやレンチキュラレンズアレイ
とコンデサレンズとを組み合わせたものであってもよ
い。また、1次元プリズム面アレイの数は、図4に示す
ごとく1次元プリズム面アレイ14a,14bの2つに
限定されることはなく、1/3ほどケラれたガウシアン
分布の場合には、好ましくは3分割以上、さらに好まし
くは、5分割以上であり、5分割以上の場合には、上下
方向の光強度の均一性を15%以内とすることが容易に
できる。また、1次元プリズム面アレイ14a,14b
のプリズム面の傾斜角は、照明系のNAに対応して設計
すればよく、傾斜角が小さいほど、NAが小さくなり、
光利用効率が増加しやすいが、照明装置が大きくなる。
半導体LD1の光源から放出された照明光の光軸に対す
る断面形状は、楕円に限定されるものではなく、円形、
矩形、自由曲線面であってもよいが、1次元プリズム面
アレイ方向つまりは偏光性の小さい方向が長手方向であ
る方が、正方形またはNTSC基準の水平:垂直=4:
3の形状を有する空間光変調素子の場合には好ましい。One-dimensional prism surface arrays 14a, 14b
Does not need to be integrated with the deformed rod lens 13, and may be a combination of a fly-eye lens array or a lenticular lens array and a condenser lens. Further, the number of one-dimensional prism surface arrays is not limited to two one-dimensional prism surface arrays 14a and 14b as shown in FIG. 4, and is preferably used in the case of a Gaussian distribution with a vignetting of about 1/3. Is not less than 3 divisions, more preferably not less than 5 divisions. In the case of 5 divisions or more, the uniformity of the light intensity in the vertical direction can be easily made within 15%. Also, the one-dimensional prism surface arrays 14a, 14b
The inclination angle of the prism surface may be designed in accordance with the NA of the illumination system. The smaller the inclination angle, the smaller the NA.
Although the light use efficiency tends to increase, the size of the lighting device increases.
The cross-sectional shape of the illumination light emitted from the light source of the semiconductor LD1 with respect to the optical axis is not limited to an ellipse, but may be a circle,
A rectangular or free curved surface may be used, but the direction of the one-dimensional prism surface array, that is, the direction in which the polarization is small is the longitudinal direction, and the horizontal or vertical according to the square or NTSC standard: 4:
This is preferable in the case of a spatial light modulator having the shape of No. 3.
【0042】図5は、請求項5に記載の発明に係わる照
明装置の構成の1例を示す模式図である。図5におい
て、17は基板であり、18a,b,c,d,e,fは
半導体LD(レーザダイオード)アレイであり、19
a,b,c,d,e,fはシリンドリカルコリメータレ
ンズアレイであり、20はシリンドリカルコリメータレ
ンズであり、3はシリンドリカルレンズであり、6は変
形ロッドレンズであり、7a,7b,7cはロッドレン
ズ出射端に形成した1次元プリズム面アレイであり、8
はシリンドリカルレンズであり、9は透過型空間光変調
素子である。図1と同様に、図示はしていない結像レン
ズとスクリーンとにより映像装置を構成することができ
る。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lighting device according to the fifth aspect of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 17 denotes a substrate, 18a, b, c, d, e, and f denote semiconductor LD (laser diode) arrays;
a, b, c, d, e, and f are cylindrical collimator lens arrays, 20 is a cylindrical collimator lens, 3 is a cylindrical lens, 6 is a deformed rod lens, and 7a, 7b, and 7c are rod lenses. This is a one-dimensional prism surface array formed at the exit end.
Is a cylindrical lens, and 9 is a transmissive spatial light modulator. As in FIG. 1, an image device can be configured by an imaging lens (not shown) and a screen.
【0043】図5において、基板17に設けられた半導
体LDアレイ18a,b,c,d,e,fのうち、いず
れか一つの半導体LD18aから放出されたレーザ光か
らなる照明光は、光強度分布がほぼガウシアン分布であ
り、中心のピーク強度に対して、1/(e^2)となる光
束として、紙面に対して上下方向に約10度、紙面に対
して垂直方向に約30度で発散される。該発散光を、シ
リンドリカルコリメータレンズアレイ19aで紙面の上
下方向にのみコリメートされ、さらに、シリンドリカル
コリメートレンズ20により紙面の垂直方向にコリメー
トされ、進行方向に対する断面が楕円形状をなす平行光
となる照明光に制御される。かかる照明光は、半導体L
Dアレイ18a,b,c,d,e,fのうち、他のいず
れの一つの半導体LD18b,c,d,e,fについて
も、それぞれ同様に制御され、進行方向に対して複数の
楕円形状を有する平行光からなる照明光となる。該楕円
形状の平行光であるそれぞれの照明光をシリンドリカル
レンズ20により、紙面の垂直方向にのみ収束させた
後、入射端面の曲率が0の変形ロッドレンズ6に入射さ
せる。変形ロッドレンズ6内で、照明光は紙面の垂直方
向に多重反射を繰り返すことにより仮想光源位置が複数
にシフトし、このため、紙面の垂直方向に光強度が均一
化される。光強度の均一化の度合いは、半導体LDアレ
イ18a,b,c,d,e,fの照明光の光強度分布と
シリンドリカルレンズ20による収束状態と変形ロッド
レンズ6の断面形状とロッドレンズ長により、主に決定
される。また、上下方向は平行光のままであるので、光
強度のガウシアン分布が保持される。In FIG. 5, among the semiconductor LD arrays 18a, b, c, d, e, and f provided on the substrate 17, the illumination light composed of the laser light emitted from any one of the semiconductor LDs 18a has a light intensity. The distribution is almost Gaussian distribution, and as a light flux that is 1 / (e ^ 2) with respect to the center peak intensity, the light flux is about 10 degrees in the vertical direction with respect to the paper surface and about 30 degrees in the vertical direction with respect to the paper surface. Be diverged. The divergent light is collimated by the cylindrical collimator lens array 19a only in the vertical direction of the paper surface, and further collimated by the cylindrical collimating lens 20 in the vertical direction of the paper surface, and becomes parallel light having a cross section in the traveling direction having an elliptical shape. Is controlled. Such illumination light is applied to the semiconductor L
Of the D arrays 18a, b, c, d, e, and f, any one of the other semiconductor LDs 18b, c, d, e, and f is similarly controlled, and has a plurality of elliptical shapes in the traveling direction. It becomes illumination light which consists of parallel light which has. The respective illumination light, which is the parallel light of the elliptical shape, is converged by the cylindrical lens 20 only in the direction perpendicular to the plane of the paper, and then is incident on the deformed rod lens 6 having the curvature of the incident end face of zero. In the deformed rod lens 6, the illumination light repeats multiple reflections in the direction perpendicular to the plane of the paper, thereby shifting the position of the virtual light source to a plurality of positions, so that the light intensity becomes uniform in the direction perpendicular to the plane of the paper. The degree of uniformity of the light intensity depends on the light intensity distribution of the illumination light of the semiconductor LD arrays 18a, b, c, d, e, and f, the convergence state by the cylindrical lens 20, the cross-sectional shape of the deformed rod lens 6, and the rod lens length. , Mainly determined. Further, since the vertical direction remains parallel light, the Gaussian distribution of light intensity is maintained.
【0044】このとき、変形ロッドレンズ6に入射され
た照明光は、紙面の垂直方向に小さい偏光性を有してお
り、また、変形ロッドレンズ6の紙面に垂直な2面に対
してのみ全反射されているので、反射面に対しては、常
にS偏光の状態であり、この変形ロッドレンズ6内での
複数回の反射により、偏光面が回転することはない。こ
のため、変形ロッドレンズ6のプリズム面アレイからな
る出射端面7a,7b,7cから放出され、紙面の垂直
方向に均一化された照明光は偏光度が同じまま保持され
た状態となる。さらに、このプリズム面アレイからなる
出射端面7a,7b,7cから放出された照明光は、そ
れぞれの界面入射角と硝材の屈折率に応じて上下方向に
偏向され、出射端面7a,7b,7cに対応する3つの
照明光が、透過型空間光変調素子9で紙面の上下方向に
重畳合成され、紙面の上下方向に光強度が均一化された
照明光となる。このとき、出射端面7a,7b,7cで
の照明光の界面入射状態は、偏光性が保持されたP偏光
状態であるので、偏光が回転することがなく、透過率も
一定に偏向することができる。また、出射端面7a,7
b,7cから紙面に垂直な方向に発散した照明光はシリ
ンドリカルレンズ8により、透過型空間光変調素子9上
に紙面に垂直な方向にのみ結像することができる。At this time, the illuminating light incident on the deformed rod lens 6 has a small polarization in the direction perpendicular to the plane of the drawing, and the entirety of the illuminating light is directed only to the two planes perpendicular to the plane of the drawing rod lens 6. Since the light is reflected, the light is always in the S-polarized state with respect to the reflection surface, and the polarization surface does not rotate due to the plurality of reflections in the deformed rod lens 6. For this reason, the illumination light emitted from the emission end faces 7a, 7b, 7c formed of the prism surface array of the deformed rod lens 6 and made uniform in the vertical direction of the paper is in a state where the degree of polarization is kept the same. Further, the illumination light emitted from the emission end faces 7a, 7b, 7c composed of the prism surface array is deflected vertically according to the respective interface incident angles and the refractive index of the glass material, and is deflected to the emission end faces 7a, 7b, 7c. The three corresponding illumination lights are superimposed and synthesized in the vertical direction on the paper surface by the transmissive spatial light modulator 9, and become illumination light having a uniform light intensity in the vertical direction on the paper surface. At this time, since the interface incident state of the illumination light on the emission end faces 7a, 7b, 7c is a P-polarized state in which the polarization property is maintained, the polarized light does not rotate and the transmittance can be constantly deflected. it can. In addition, the emission end faces 7a, 7
Illumination light diverging from directions b and 7c in the direction perpendicular to the plane of the drawing can be imaged by the cylindrical lens 8 on the transmission type spatial light modulator 9 only in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
【0045】図5に示すように、半導体LDアレイ18
a,b,c,d,e,fから放出される偏光性の大きい
方向に長い形状を有する照明光に対して、偏光性の小さ
い方向に対しては、変形ロッドレンズ6を透過させるこ
とにより、光束の大きさを増加させることなく、偏光性
を保持しながら、光強度を均一化でき、偏光性の大きい
方向に対しては、細長い1次元プリズム面アレイ7a,
7b,7cを用いることにより、光束の大きさを小さく
し、かつ、偏光性を保持しながら、光強度を均一化で
き、これにより、偏光性を保持しながら、2次元方向に
光強度を均一化することができる。また、シリンドリカ
ルコリメータレンズアレイ19a,b,c,d,e,f
を用いることにより、半導体LDアレイ18a,b,
c,d,e,fから放出され、発散する照明光を容易に
平行化することができる。変形ロッドレンズ6は、直方
体のガラスブロックの1種であり、大きなプリズム面ア
レイと比較して、作製が非常に簡単であり、安価な照明
装置とすることができ、かつ、スリムな小型な形状から
なっており、照明装置をスリム化できる。また、ここで
用いるプリズムアレイすなわち1次元プリズム面アレイ
7a,7b,7cは、紙面の垂直方向に対して薄型でよ
く、かつ、小型であり、かつ、作製も容易であり低コス
トとなる。As shown in FIG. 5, the semiconductor LD array 18
a, b, c, d, e, and f, the illumination light having a long shape in the direction with large polarization is transmitted through the deformed rod lens 6 in the direction with small polarization. The light intensity can be made uniform while maintaining the polarization without increasing the size of the luminous flux, and the elongated one-dimensional prism surface array 7a,
By using 7b and 7c, it is possible to reduce the size of the light flux and to make the light intensity uniform while maintaining the polarization, thereby making the light intensity uniform in the two-dimensional direction while maintaining the polarization. Can be Further, the cylindrical collimator lens arrays 19a, b, c, d, e, f
Is used, the semiconductor LD arrays 18a, 18b,
Illumination light emitted and diverging from c, d, e, and f can be easily collimated. The deformed rod lens 6 is a kind of a rectangular parallelepiped glass block, is very simple to produce, can be an inexpensive lighting device, and has a slim, small shape compared to a large prism surface array. The lighting device can be made slim. Further, the prism arrays used here, that is, the one-dimensional prism surface arrays 7a, 7b, 7c, can be thin in the direction perpendicular to the paper surface, can be small, can be easily manufactured, and have low cost.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上の詳細、かつ、具体的な説明によ
り、明らかなように、本発明に係わる照明装置によれ
ば、以下のごとき、効果が得られる。請求項1に記載の
照明装置に係る発明においては、偏光性を有する照明光
を、光学素子を通過させて被照明物体に照明する照明装
置において、該照明光が該照明光の偏光面と略平行な方
向に対して平行光ではない照明光であり、該照明光が該
照明光の偏光面と略垂直な方向に対して略平行光である
照明光であり、該光学素子として該照明光を入射せしめ
るロッドレンズを設けていることを特徴としているの
で、偏光性のある照明光を、偏光度を低下させることな
く、偏光性の大きい方向の光強度を均一化させることを
可能とする、安価で、かつ、小型の照明装置を提供する
ことができる。As is apparent from the above detailed and specific description, according to the lighting device of the present invention, the following effects can be obtained. In the illumination device according to the first aspect of the present invention, in the illumination device for illuminating an object to be illuminated by passing illumination light having a polarization property through an optical element, the illumination light is substantially equal to a polarization plane of the illumination light. Illumination light that is not parallel to the parallel direction, the illumination light is substantially parallel to a direction substantially perpendicular to the polarization plane of the illumination light, and the illumination light is used as the optical element. Since it is characterized by having a rod lens that allows the light to enter, it is possible to uniform the light intensity in the direction of large polarization without reducing the polarization illumination light, the degree of polarization. An inexpensive and compact lighting device can be provided.
【0047】請求項2に記載の照明装置に係る発明にお
いては、請求項1に記載の照明装置において、前記ロッ
ドレンズを通過した前記照明光に関して、該照明光が偏
光面と略垂直な方向に複数に分割された後に、この複数
の照明光を1つに合成せしめる光学素子を設けたことを
特徴としているので、偏光性のある照明光を、偏光度を
低下させることなく、偏光性の大きい方向と、これと直
交する方向との光強度を均一化させることを可能とす
る、安価で、かつ、小型の照明装置を提供することがで
きる。In the illumination device according to the second aspect, in the illumination device according to the first aspect, with respect to the illumination light having passed through the rod lens, the illumination light is directed in a direction substantially perpendicular to a polarization plane. An optical element for combining the plurality of illumination lights into one after being divided into a plurality of pieces is provided, so that the illumination light having a polarization can be converted into a large polarization light without lowering the degree of polarization. It is possible to provide an inexpensive and small-sized lighting device capable of equalizing the light intensity in the direction and the direction perpendicular to the direction.
【0048】請求項3に記載の照明装置に係る発明にお
いては、偏光性を有する照明光を、光学素子を通過させ
て被照明物体に照明する照明装置において、該照明光が
該照明光の偏光面と略垂直な方向に対して平行光ではな
い照明光であり、該照明光が該照明光の偏光面と略平行
な方向に対して略平行光である照明光であり、該光学素
子として該照明光を入射せしめるロッドレンズを設けて
いることを特徴としているので、偏光性のある照明光
を、偏光度を低下させることなく、偏光性の小さい方向
の光強度を均一化させることを可能とする、安価で、か
つ、小型の照明装置を提供することができる。According to a third aspect of the present invention, in the illumination apparatus for illuminating an object to be illuminated by passing illumination light having a polarization property through an optical element, the illumination light has a polarization of the illumination light. The illumination light is not parallel light to a direction substantially perpendicular to the surface, and the illumination light is illumination light that is substantially parallel to a direction substantially parallel to the polarization plane of the illumination light. It is characterized by having a rod lens that allows the illumination light to enter, so that the illumination light having polarization can be made uniform in the direction of small polarization without decreasing the degree of polarization. Thus, an inexpensive and small-sized lighting device can be provided.
【0049】請求項4に記載の照明装置に係る発明にお
いては、請求項3に記載の照明装置において、前記ロッ
ドレンズを通過した前記照明光に関して、該照明光が偏
光面と略平行な方向に複数に分割された後に、この複数
の照明光を1つに合成せしめる光学素子を設けたことを
特徴としているので、偏光性のある照明光を、偏光性の
方向にかかわらず、偏光度を低下させることなく、2次
元方向で光強度を均一化させることを可能とする、安価
で、かつ、小型の照明装置を提供することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the illuminating device according to the third aspect, with respect to the illuminating light passing through the rod lens, the illuminating light is directed in a direction substantially parallel to a polarization plane. An optical element for combining the plurality of illumination lights into one after being divided is provided, so that the degree of polarization of illumination light having polarization is reduced regardless of the direction of polarization. It is possible to provide an inexpensive and small-sized lighting device that can make the light intensity uniform in the two-dimensional direction without causing the lighting device to perform the same.
【0050】請求項5に記載の照明装置に係る発明にお
いては、該照明光が、レーザアレイから放出された照明
光であることを特徴としているので、レーザアレイから
放出された照明光を、アレイ方向に長い光束を整形する
と同時に、その偏光度を低下することなく、光強度を均
一化させることを可能とする、安価で、かつ、小型の照
明装置を提供することができる。In the illumination device according to the fifth aspect, the illumination light is illumination light emitted from a laser array, and therefore, the illumination light emitted from the laser array is It is possible to provide an inexpensive and compact illuminating device capable of shaping a light beam that is long in the direction and at the same time uniforming the light intensity without lowering the degree of polarization.
【図1】 請求項1に記載の発明に係わる照明装置の構
成の1例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a configuration of a lighting device according to the first aspect of the present invention.
【図2】 請求項2に記載の発明に係わる照明装置の構
成の1例を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a lighting device according to the invention described in claim 2;
【図3】 請求項3に記載の発明に係わる照明装置の構
成の1例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a configuration of a lighting device according to the third aspect of the present invention.
【図4】 請求項4に記載の発明に係わる照明装置の構
成の1例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing one example of a configuration of a lighting device according to the invention described in claim 4;
【図5】 請求項5に記載の発明に係わる照明装置の構
成の1例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing an example of the configuration of a lighting device according to the invention described in claim 5;
【図6】 従来の照明装置の構成を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional lighting device.
【図7】 従来の照明装置の別の構成を示す模式図であ
る。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating another configuration of a conventional lighting device.
1…半導体LD(レーザダイオード)、2…コリメータ
レンズ、2′…拡散レンズ、3…シリンドリカルレン
ズ、4,4′…ロッドレンズ(ガラスロッド)、5,
5′…透過型空間光変調素子(書き込みパネル)、6…
変形ロッドレンズ、7a,7b,7c…1次元プリズム
面アレイ(出射端面)、8…シリンドリカルレンズ、9
…透過型空間光変調素子、10…シリンドリカルレン
ズ、11…ロッドレンズ、12…透過型空間光変調素
子、13…変形ロッドレンズ、14a,14b…1次元
プリズム面アレイ(出射端面)、15…シリンドリカル
レンズ、16…透過型空間光変調素子、17…基板、1
8a,18b,18c,18d,18e,18f…半導
体LD(レーザダイオード)アレイ、19a,19b,
19c,19d,19e,19f…シリンドリカルコリ
メータレンズアレイ、20…シリンドリカルコリメータ
レンズ、21…照明光の光軸、22a…照明光の最上部
光線、22b…照明光の最下部光線、23a…照明光の
最奥部光線、23b…照明光の最手前部光線、24…結
像レンズ、25…スクリーン(投射パネル)、26,2
7…1次元オプチカル・ホモジナイザ、28…2次元オ
プチカル・ホモジナイザ、29…被照明領域。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor LD (laser diode), 2 ... Collimator lens, 2 '... Diffusion lens, 3 ... Cylindrical lens, 4, 4' ... Rod lens (glass rod), 5,
5 ': transmissive spatial light modulator (writing panel), 6 ...
Deformed rod lenses, 7a, 7b, 7c: one-dimensional prism surface array (emission end surface), 8: cylindrical lenses, 9
... Transmissive spatial light modulator, 10 ... Cylindrical lens, 11 ... Rod lens, 12 ... Transmissive spatial light modulator, 13 ... Deformed rod lens, 14a, 14b ... One-dimensional prism surface array (exit end face), 15 ... Cylindrical Lens, 16: transmissive spatial light modulator, 17: substrate, 1
8a, 18b, 18c, 18d, 18e, 18f ... semiconductor LD (laser diode) array, 19a, 19b,
19c, 19d, 19e, 19f: cylindrical collimator lens array, 20: cylindrical collimator lens, 21: optical axis of illumination light, 22a: uppermost ray of illumination light, 22b: lowermost ray of illumination light, 23a: illumination light Innermost ray, 23b: Foremost ray of illumination light, 24: Imaging lens, 25: Screen (projection panel), 26, 2
7: one-dimensional optical homogenizer, 28: two-dimensional optical homogenizer, 29: illuminated area.
フロントページの続き (72)発明者 亀山 健司 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 宮垣 一也 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 (72)発明者 逢坂 敬信 東京都大田区中馬込1丁目3番6号 株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2H091 FA26Z FA41Z FA46Z FD01 MA07 Continued on the front page (72) Inventor Kenji Kameyama 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Inside Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Kazuya Miyagaki 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Ricoh Co., Ltd. (72) Inventor Takanobu Osaka 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. (Reference) 2H091 FA26Z FA41Z FA46Z FD01 MA07
Claims (5)
過させて被照明物体に照明する照明装置において、該照
明光が、該照明光の偏光面と略平行な方向に対して平行
光ではない照明光であり、該照明光が、該照明光の偏光
面と略垂直な方向に対して略平行光である照明光であ
り、該光学素子として該照明光を入射せしめるロッドレ
ンズを設けていることを特徴とする照明装置。1. An illumination device for illuminating an object to be illuminated by passing illumination light having a polarization property through an optical element, wherein the illumination light is parallel to a direction substantially parallel to a polarization plane of the illumination light. Not illumination light, the illumination light is illumination light that is substantially parallel to a direction substantially perpendicular to the polarization plane of the illumination light, and a rod lens that allows the illumination light to be incident is provided as the optical element. A lighting device, comprising:
記ロッドレンズを通過した前記照明光に関して、該照明
光が、該照明光の偏光面と略垂直な方向に複数に分割さ
れた後、複数に分割された該照明光を1つに合成せしめ
る光学素子を設けていることを特徴とする照明装置。2. The illumination device according to claim 1, wherein, with respect to the illumination light that has passed through the rod lens, after the illumination light is divided into a plurality of directions in a direction substantially perpendicular to a polarization plane of the illumination light, An illumination device comprising an optical element for combining the plurality of divided illumination lights into one.
過させて被照明物体に照明する照明装置において、該照
明光が、該照明光の偏光面と略垂直な方向に対して平行
光ではない照明光であり、該照明光が、該照明光の偏光
面と略平行な方向に対して略平行光である照明光であ
り、該光学素子として該照明光を入射せしめるロッドレ
ンズを設けていることを特徴とする照明装置。3. An illumination device for illuminating an object to be illuminated by passing illumination light having a polarization property through an optical element, wherein the illumination light is parallel to a direction substantially perpendicular to a polarization plane of the illumination light. The illumination light is not illumination light, and the illumination light is illumination light that is substantially parallel to a direction substantially parallel to the polarization plane of the illumination light, and a rod lens that allows the illumination light to enter is provided as the optical element. A lighting device, comprising:
記ロッドレンズを通過した前記照明光に関して、該照明
光が、該照明光の偏光面と略平行な方向に複数に分割さ
れた後、複数に分割された該照明光を1つに合成せしめ
る光学素子を設けていることを特徴とする照明装置。4. The illumination device according to claim 3, wherein, with respect to the illumination light passing through the rod lens, after the illumination light is divided into a plurality of directions in a direction substantially parallel to a polarization plane of the illumination light, An illumination device comprising an optical element for combining the plurality of divided illumination lights into one.
装置において、前記照明光が、レーザアレイから放出さ
れた照明光であることを特徴とする照明装置。5. The illumination device according to claim 1, wherein the illumination light is illumination light emitted from a laser array.
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|---|---|---|---|
| JP2001067705A JP2002268000A (en) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | Lighting equipment |
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| JP2001067705A JP2002268000A (en) | 2001-03-09 | 2001-03-09 | Lighting equipment |
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|---|---|
| JP2002268000A true JP2002268000A (en) | 2002-09-18 |
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