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JP2010008748A - Image projection device - Google Patents

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Publication number
JP2010008748A
JP2010008748A JP2008168338A JP2008168338A JP2010008748A JP 2010008748 A JP2010008748 A JP 2010008748A JP 2008168338 A JP2008168338 A JP 2008168338A JP 2008168338 A JP2008168338 A JP 2008168338A JP 2010008748 A JP2010008748 A JP 2010008748A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
incident
incident end
optical system
illumination optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008168338A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetaka Hoshino
秀隆 星野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brother Industries Ltd
Original Assignee
Brother Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brother Industries Ltd filed Critical Brother Industries Ltd
Priority to JP2008168338A priority Critical patent/JP2010008748A/en
Publication of JP2010008748A publication Critical patent/JP2010008748A/en
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  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

【課題】ライトパイプ1を用いた照明光学系10において、出射端4から射出する光強度を増大し、かつ、コンパクトに構成する。
【解決手段】入射端3から入射された光が光路の外周2において繰り返し反射されて出射端4から射出されるライトパイプ1を含む照明光学系10において、ライトパイプ1の側面には側面入射端5を設け、ライトパイプ1の光路中には、側面入射端5から入射された光が出射端4の方向へ反射される反射面6と設けた照明光学系10。
【選択図】図1
An illumination optical system 10 using a light pipe 1 is configured to increase the light intensity emitted from an emission end 4 and to be compact.
In an illumination optical system 10 including a light pipe 1 in which light incident from an incident end 3 is repeatedly reflected on the outer periphery 2 of the optical path and emitted from the exit end 4, a side incident end is provided on the side surface of the light pipe 1. 5, and an illumination optical system 10 provided with a reflecting surface 6 in which light incident from the side incident end 5 is reflected in the direction of the exit end 4 in the optical path of the light pipe 1.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、投影装置等に用いられるライトパイプを有する照明装置に関する。特に、複数の光源の夫々に対応する複数の入射端から光を入射して、混合された光を一つの出射端から出射する照明装置に関する。   The present invention relates to an illumination device having a light pipe used for a projection device or the like. In particular, the present invention relates to an illuminating device that receives light from a plurality of incident ends corresponding to each of a plurality of light sources, and emits mixed light from one emission end.

液晶パネルやDMD(Digital Micromirror Device)の光変調素子を用いて、光源からの光を変調して投影レンズにより拡大投射するプロジェクタが実用化されている。この種の投影装置は、手軽に持ち運んで、壁やスクリーンに投影像を簡便に投影できる利便性を備えている。この利便性を更に向上させるため、近年、特に小型化、軽量化の要請が強い。これに伴い、光変調素子や光源、照明光学系が小型化、軽量化されてきおり、投影像の拡大率も増大し、小型で高輝度の照明装置が求められている。   A projector that modulates light from a light source using a light modulation element such as a liquid crystal panel or a DMD (Digital Micromirror Device) and performs an enlarged projection with a projection lens has been put into practical use. This type of projection apparatus is convenient to carry and easily project a projected image on a wall or screen. In order to further improve this convenience, there has been a strong demand for reduction in size and weight in recent years. Along with this, light modulation elements, light sources, and illumination optical systems have been reduced in size and weight, and the magnification ratio of projected images has increased, and there is a demand for small and high-luminance illumination devices.

また、近年、高精細な液晶パネルやDMDが開発され、大きなスクリーンに高精細な投影像を拡大投影することができるようになってきている。そのため、発光光の輝度分布の均一性が高く、かつ高輝度の照明装置が求められている。   In recent years, high-definition liquid crystal panels and DMDs have been developed, and a high-definition projection image can be enlarged and projected on a large screen. Therefore, there is a need for a lighting device that has a high uniformity in the luminance distribution of emitted light and that has a high luminance.

特許文献1には、この種の投影装置に用いられる光源装置が記載されている。図8は、特許文献1の図2に記載されている光源装置50の模式図である。光源装置50は、ケース本体58の一辺に設置された3つの発光素子51R、51G、51Bと、各発光素子51R、51G、51Bから発光された光を反射する反射面52R、52G、52Bと、各発光素子51R、51Bからの光を反射するミラー53、54と、各発光素子51R、51G、51Bから発光された光を合成するクロスダイクロイックプリズム55と、クロスダイクロイックプリズム55から射出される光を集光するコンデンサレンズ56と、コンデンサレンズ56から集光された光を導入して伝送するライトトンネル57から構成されている。この構成によって、発光素子51Rの赤色の光、発光素子51Gの緑色の光、発光素子51Bの青色の光の各光を混合して、ライトトンネル57の出射端から混色光を射出することができる、というものである。
特開2006−10741号公報
Patent Document 1 describes a light source device used in this type of projection apparatus. FIG. 8 is a schematic diagram of the light source device 50 described in FIG. The light source device 50 includes three light emitting elements 51R, 51G, and 51B installed on one side of the case body 58, reflecting surfaces 52R, 52G, and 52B that reflect light emitted from the light emitting elements 51R, 51G, and 51B, Mirrors 53 and 54 that reflect light from the light emitting elements 51R and 51B, a cross dichroic prism 55 that combines light emitted from the light emitting elements 51R, 51G, and 51B, and light emitted from the cross dichroic prism 55 A condenser lens 56 that collects light and a light tunnel 57 that introduces and transmits light collected from the condenser lens 56 are configured. With this configuration, the red light of the light emitting element 51R, the green light of the light emitting element 51G, and the blue light of the light emitting element 51B can be mixed, and mixed color light can be emitted from the emission end of the light tunnel 57. That's it.
JP 2006-10741 A

しかしながら、上記特許文献1の光源装置50では、ライトトンネル57の外部(ケース本体58の一辺)に3つ発光素子を設置し、ライトトンネル57の外部に2つのミラー53、54を設置し、更に、各発光素子51R、51G、51Bからの光を混合するためのクロスダイクロイックプリズム55を設置する必要がある。そのために、光源装置50の体積が増大するとともに、各発光素子51R、51G、51Bからライトトンネル57の射出端までの距離も長くなる。   However, in the light source device 50 disclosed in Patent Document 1, three light emitting elements are installed outside the light tunnel 57 (one side of the case body 58), two mirrors 53 and 54 are installed outside the light tunnel 57, and It is necessary to install a cross dichroic prism 55 for mixing the light from each light emitting element 51R, 51G, 51B. Therefore, the volume of the light source device 50 increases and the distance from each light emitting element 51R, 51G, 51B to the exit end of the light tunnel 57 also increases.

本発明においては上記課題を解決するために以下の手段を講じた。   In the present invention, the following means have been taken in order to solve the above problems.

請求項1に係る発明においては、入射端から入射された光が光路の外周において繰り返し反射されて伝送され、出射端から射出されるライトパイプを含む照明光学系において、
前記ライトパイプの側面には側面入射端が設けられており、前記ライトパイプの光路中には、前記側面入射端から入射された光が前記出射端の方向へ反射される反射面が設けられていることを特徴とする照明光学系とした。
In the invention according to claim 1, in the illumination optical system including the light pipe, the light incident from the incident end is repeatedly reflected and transmitted on the outer periphery of the optical path, and is emitted from the exit end.
A side incident end is provided on the side surface of the light pipe, and a reflection surface is provided in the optical path of the light pipe to reflect light incident from the side incident end in the direction of the emission end. It was set as the illumination optical system characterized by being.

請求項2に係る発明においては、前記側面入射端には集光手段が設けられており、前記反射面は、前記光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小反射部により構成されており、前記集光手段により集光された光が前記小反射部により前記出射端の方向へ反射されることを特徴とする請求項1に記載の照明光学系とした。   In the invention according to claim 2, a condensing means is provided at the side surface incident end, and the reflection surface is configured by a small reflection portion smaller than a cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path. 2. The illumination optical system according to claim 1, wherein the light collected by the light collecting unit is reflected by the small reflecting portion toward the emission end.

請求項3に係る発明においては、前記入射端には集光手段が設けられており、前記反射面には、前記光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小透過部が設けられており、前記集光手段により集光された光が前記小透過部を透過して前記出射端の方向へ射出されることを特徴とする請求項1又は2に記載の照明光学系とした。   In the invention according to claim 3, a condensing means is provided at the incident end, and a small transmission part smaller than a cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path is provided on the reflection surface. 3. The illumination optical system according to claim 1, wherein the light condensed by the condensing unit is transmitted through the small transmission part and emitted toward the emission end.

請求項4に係る発明においては、前記ライトパイプは中実部材からなる中実型であり、前記側面入射端の光路は前記中実部材の屈折率よりも小さい領域により構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明光学系とした。   In the invention according to claim 4, the light pipe is a solid type made of a solid member, and the optical path of the side surface incident end is constituted by an area smaller than the refractive index of the solid member. The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3.

請求項5に係る発明においては、前記側面入射端の口径は前記ライトパイプの入射端の口径よりも小さく、前記小反射部は前記側面入射端の近傍に設けられていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の照明光学系とした。   According to a fifth aspect of the present invention, the diameter of the side incident end is smaller than the diameter of the incident end of the light pipe, and the small reflecting portion is provided in the vicinity of the side incident end. The illumination optical system according to any one of Items 2 to 4.

請求項6に係る発明においては、前記反射面は、凹面からなる反射面であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の照明光学系とした。   According to a sixth aspect of the present invention, the illumination optical system according to any one of the first to fifth aspects is characterized in that the reflective surface is a concave reflective surface.

請求項7に係る発明においては、前記側面入射端は前記ライトパイプの側面に複数設けられており、前記反射面は前記複数の側面入射端の夫々に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の照明光学系とした。   The invention according to claim 7 is characterized in that a plurality of the side surface incident ends are provided on a side surface of the light pipe, and a plurality of the reflection surfaces are provided corresponding to each of the plurality of side surface incidence ends. The illumination optical system according to any one of claims 1 to 6.

請求項1に係る照明光学系においては、入射端から入射した光を光路の外周において繰り返し反射して伝送し、出射端から射出するライトパイプを含み、ライトパイプの側面には側面入射端を設け、ライトパイプの光路中には、側面入射端から入射した光を出射端の方向に反射する反射面を設けた照明光学系とした。この構成により、ライトパイプの外部に反射面や光混合素子を設置することなく、複数光源から入射した光を合成して出射端から射出させることができる。   The illumination optical system according to claim 1 includes a light pipe that repeatedly reflects and transmits light incident from the incident end on the outer periphery of the optical path, and includes a side incident end on a side surface of the light pipe. In the optical path of the light pipe, an illumination optical system is provided in which a reflecting surface is provided that reflects light incident from the side incident end toward the exit end. With this configuration, light incident from a plurality of light sources can be combined and emitted from the emission end without installing a reflecting surface or a light mixing element outside the light pipe.

また、請求項2に係る照明光学系においては、側面入射端には集光手段を設け、反射面は、光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小反射部により構成し、上記集光手段により集光された光が小反射部により出射端の方向へ反射するようにした。その結果、側面入射端から入射した光の損失を低減して出射端側へ反射させることができるとともに、入射端から入射した光が小反射部により遮蔽される損失も低減できるので、側面入射端及び入射端の両方から入射した光を効率よく合成することができる。   Further, in the illumination optical system according to claim 2, a condensing means is provided at the side incident end, and the reflecting surface is constituted by a small reflecting portion smaller than a cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path, The light collected by the light means is reflected by the small reflecting portion toward the emission end. As a result, the loss of light incident from the side incident end can be reduced and reflected to the exit end side, and the loss of light incident from the incident end can be reduced by the small reflecting portion. In addition, light incident from both the incident end and the incident end can be efficiently synthesized.

また、請求項3に係る照明光学系においては、入射端には集光手段を設け、反射面には、光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小透過部を設け、集光手段により集光された光が小透過部を通過して出射端の方向へ反射されるようにした。その結果、入射端から入射した光の損失を低減して出射端側へ透過させることができるとともに、側面入射端から入射した光は反射部により損失を低減して出射端側へ反射させることができるので、側面入射端及び入射端の両方から入射した光を効率よく合成することができる。   In the illumination optical system according to claim 3, a condensing unit is provided at the incident end, and a small transmission part smaller than a cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path is provided on the reflecting surface. The light collected by the light passes through the small transmission part and is reflected in the direction of the emission end. As a result, the loss of light incident from the incident end can be reduced and transmitted to the exit end side, and the light incident from the side incident end can be reflected by the reflection portion to the exit end side. Therefore, the light incident from both the side incident end and the incident end can be efficiently synthesized.

また、請求項4に係る照明光学系においては、ライトパイプは中実部材を用いた中実型であり、側面入射端の光路はその中実部材よりも屈折率よりも小さい領域により構成した。その結果、入射端から入射した光は、側面入射端の領域と接する界面において全反射するので、側面入射端からの漏れ出しによる損失を低減させることができる。   In the illumination optical system according to the fourth aspect, the light pipe is a solid type using a solid member, and the optical path at the side surface incident end is configured by an area smaller than the refractive index than the solid member. As a result, the light incident from the incident end is totally reflected at the interface in contact with the side incident end region, so that loss due to leakage from the side incident end can be reduced.

また、請求項5に係る照明光学系においては、側面入射端の口径はライトパイプの入射端の口径よりも小さく、小反射部は側面入射端の近傍に設けた。この構成により、側壁入射端から光が漏れ出す損失を減少させて、光の利用効率を向上させることができる。   In the illumination optical system according to the fifth aspect, the diameter of the side incident end is smaller than the diameter of the incident end of the light pipe, and the small reflecting portion is provided in the vicinity of the side incident end. With this configuration, it is possible to reduce the loss of light leaking from the side wall incident end and improve the light utilization efficiency.

また、請求項6に係る照明光学系においては、上記反射面は凹面からなる反射面とした。これにより、側面入射端から入射した光のライトパイプの外周における反射角を調整することが可能となり、出射端から射出する光の射出角度を調整することができる。   In the illumination optical system according to a sixth aspect, the reflecting surface is a concave reflecting surface. Thereby, it becomes possible to adjust the reflection angle of the light incident from the side incident end on the outer periphery of the light pipe, and the emission angle of the light emitted from the emission end can be adjusted.

また、請求項7に係る照明光学系においては、側面入射端をライトパイプの側面に複数設け、この複数の側面入射端の夫々に対応して複数の反射面を設けた。これにより、光強度の高い射出光を得ることができる。   In the illumination optical system according to the seventh aspect, a plurality of side surface incident ends are provided on the side surface of the light pipe, and a plurality of reflection surfaces are provided corresponding to the plurality of side surface incidence ends. Thereby, the emitted light with high light intensity can be obtained.

以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る照明光学系の基本的な構成を表す縦断面図である。図1に示すように、照明光学系は、ライトパイプ1から構成されている。ライトパイプ1は、光を反射する光路の外周2と、光路に光を入射する入射端3と、光路から光を射出する出射端4と、光路の側面に設置され、光を入射する側面入射端5と、光路中に設置され、側面入射端5から入射した光を出射端4側に反射する反射面6から構成されている。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a basic configuration of an illumination optical system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the illumination optical system includes a light pipe 1. The light pipe 1 includes an outer periphery 2 of an optical path that reflects light, an incident end 3 that emits light into the optical path, an exit end 4 that emits light from the optical path, and a side incident that is installed on the side of the optical path and enters the light. It is comprised from the end 5 and the reflective surface 6 which is installed in the optical path and reflects the light incident from the side incident end 5 to the exit end 4 side.

これにより、入射端3から入射する光と、側面入射端5から入射する光が合成されて、光路の外周により繰り返して反射され、出射端4方向へ伝送される。光路の外周において繰り返し反射されるので、2つの入射端から入射した光がライトパイプ1の内部で混合され、光強度の高い射出光を得ることができる。このように、ライトパイプ1の光路中において光の合成及び混合を行うようにしたので、ライトパイプ1の外に光合成用の反射面やプリズムを設置する必要がなく、ライトパイプ1からなる照明光学系をコンパクトに構成することができる。   As a result, the light incident from the incident end 3 and the light incident from the side surface incident end 5 are combined, repeatedly reflected by the outer periphery of the optical path, and transmitted in the direction of the exit end 4. Since the light is repeatedly reflected on the outer periphery of the optical path, the light incident from the two incident ends is mixed inside the light pipe 1, and the emitted light with high light intensity can be obtained. As described above, since light is synthesized and mixed in the optical path of the light pipe 1, it is not necessary to install a reflecting surface or a prism for photosynthesis outside the light pipe 1, and illumination optics including the light pipe 1. The system can be made compact.

後に詳述するが、ライトパイプ1として、内部が空洞の円筒形、或いは、多角形の筒状体とし、内面に金属からなる反射面を形成した中空型とすることができる。また、ライトパイプ1として、内部が透明材料により構成される中実型の円柱或いは多角柱とし、外周面における全反射を利用した中実型とすることができる。反射面6として、透明部材の上に反射面を構成してもよいし、プリズム等を利用することができる。反射面6は、半透過型でもよいし、金属表面などからなる高反射率の表面とすることができる。側面入射端5はライトパイプ1の側面に複数形成することができる。その場合も、各側面入射端に対応して反射面を設ける。このように複数の入射端を構成すれば、出射光の光強度をより高くすることができる。以下、本発明による実施形態を詳細に説明する。   As will be described in detail later, the light pipe 1 can be a hollow cylinder having a hollow cylindrical shape or a polygonal cylindrical body and having a reflective surface made of metal on the inner surface. Further, the light pipe 1 can be a solid cylinder or polygonal column whose interior is made of a transparent material, and can be a solid type utilizing total reflection on the outer peripheral surface. As the reflecting surface 6, a reflecting surface may be formed on a transparent member, or a prism or the like can be used. The reflective surface 6 may be a semi-transmissive type or a highly reflective surface made of a metal surface or the like. A plurality of side incident ends 5 can be formed on the side surface of the light pipe 1. Also in this case, a reflecting surface is provided corresponding to each side incident end. If a plurality of incident ends are configured in this manner, the light intensity of the emitted light can be further increased. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail.

(実施形態1)
図2は、本発明の実施形態1に係る照明光学系10を表す模式的な断面図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。図2に示すように、照明光学系10は、内部が中空の筒状体からなるライトパイプ1を含んでいる。ライトパイプ1は、光を入射する入射端3と、ライトパイプ1の側面から光を入射する側面入射端5と、光を射出する出射端4と、側面入射端5に光を導く側面入射部17と、側面入射端5から入射した光を出射端4側に反射する小反射部18とから構成されている。照明光学系10は、更に、入射端3に設けた光源12及び反射部13と、側面入射部17に設けた光源14、反射部15及び集光手段16とを含んでいる。
(Embodiment 1)
FIG. 2 is a schematic sectional view showing the illumination optical system 10 according to the first embodiment of the present invention. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 2, the illumination optical system 10 includes a light pipe 1 made of a cylindrical body having a hollow inside. The light pipe 1 includes an incident end 3 for incident light, a side incident end 5 for incident light from the side surface of the light pipe 1, an exit end 4 for emitting light, and a side incident portion for guiding light to the side incident end 5. 17 and a small reflecting portion 18 that reflects the light incident from the side incident end 5 to the exit end 4 side. The illumination optical system 10 further includes a light source 12 and a reflection unit 13 provided at the incident end 3, and a light source 14, a reflection unit 15 and a condensing unit 16 provided at the side incident unit 17.

ライトパイプ1の内壁面11は反射面を構成し、光路の外周となる。ライトパイプ1を、例えば金属により構成した場合には、内壁面11が反射面となる。ライトパイプ1をガラスやセラミックス、或いはプラスチック材料により構成する場合には、内壁面11に金属膜を堆積して、反射面を形成する。光源12及び光源14は、固体発光素子を使用している。反射部13及び反射部15は、内面に鏡面処理が施されており、光源12及び光源14から発光した光をライトパイプ1内に導入する。ライトパイプ1内の光路中に設置した小反射部18は、内壁面11により規定される光路の外周、即ち光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな形状を有している。側面入射部17の内部に設置した集光手段16は、光源14から発光した光を小反射部18に集光する。小反射部18は、透明基板の中央部に反射面を形成し、ライトパイプ1の光路に斜めに挿入して構成することができる。この反射面により、集光された光を出射端4の方向へ反射する。   The inner wall surface 11 of the light pipe 1 constitutes a reflecting surface and becomes the outer periphery of the optical path. When the light pipe 1 is made of, for example, metal, the inner wall surface 11 becomes a reflecting surface. When the light pipe 1 is made of glass, ceramics, or plastic material, a metal film is deposited on the inner wall surface 11 to form a reflecting surface. The light source 12 and the light source 14 use solid light emitting elements. The reflecting portion 13 and the reflecting portion 15 are mirror-finished on the inner surface and introduce light emitted from the light source 12 and the light source 14 into the light pipe 1. The small reflecting portion 18 installed in the optical path in the light pipe 1 has a shape smaller than the outer periphery of the optical path defined by the inner wall surface 11, that is, the cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path. The condensing means 16 installed inside the side incident part 17 condenses the light emitted from the light source 14 on the small reflection part 18. The small reflection portion 18 can be configured by forming a reflection surface at the center of the transparent substrate and inserting it obliquely into the light path of the light pipe 1. The reflected light is reflected toward the exit end 4 by this reflecting surface.

小反射部18は、光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さい形状としている。この小さい小反射部18の反射面6に光源14からの光を集光するようにすれば、光源14から入射した光の損失を低減して、出射端4方向に導くことができる。また、小反射部18の外形が小さいので、光源12から入射した光が小反射部18によって遮蔽されることによる光の損失も低減することができる。例えば、小反射部18の光軸8方向に対する外形をdとし、ライトパイプ1の光路の外形をLとして、d/Lを略1/2とすれば、光路が小反射部18により遮蔽される面積の割合は概ね25%である。即ち、入射端3から入射する光の損失は概ね25%である。また、d/Lを略1/4とすれば、遮蔽される面積の割合は6%、即ち入射端3から入射する光の損失は概ね6%となる。これに対して、例えば、特許文献1に記載されるようなダイクロイックプリズムを使用して2光源からの光を合成する場合に、夫々の光の損失は略50%となる。従って、本実施形態1による照明光学系10は、光源からの光の利用効率が大幅に向上していることが理解できる。   The small reflection portion 18 has a shape smaller than a cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path. If the light from the light source 14 is condensed on the reflection surface 6 of the small small reflection portion 18, the loss of the light incident from the light source 14 can be reduced and guided in the direction of the emission end 4. In addition, since the external shape of the small reflection portion 18 is small, it is possible to reduce light loss due to light incident from the light source 12 being blocked by the small reflection portion 18. For example, if the outer shape of the small reflecting portion 18 in the direction of the optical axis 8 is d, the outer shape of the light path of the light pipe 1 is L, and d / L is approximately ½, the optical path is shielded by the small reflecting portion 18. The area ratio is approximately 25%. That is, the loss of light incident from the incident end 3 is approximately 25%. If d / L is approximately 1/4, the ratio of the shielded area is 6%, that is, the loss of light incident from the incident end 3 is approximately 6%. On the other hand, for example, when the light from the two light sources is synthesized using a dichroic prism as described in Patent Document 1, the loss of each light is approximately 50%. Therefore, it can be understood that the illumination optical system 10 according to the first embodiment greatly improves the light use efficiency from the light source.

また、入射端3から入射する光の角度分布と、小反射部18の反射面から反射される光の角度分布とを略等しくする。これにより、出射端4から射出される光源12と光源14の光の混合率を向上させることができる。ライトパイプ1内を進行する光は、反射面となる内壁面11において繰り返して反射されるが、その反射角は維持される。つまり、入射端3から入射した光の角度分布は維持されて出射端4から射出され、小反射部18の反射面で反射した光の角度分布も維持されて出射端4から射出されるので、入射端3から入射する光の角度分布と反射面6から反射される光の角度分布とを略等しくすることにより、出射端4から射出される光の混合率を向上させることができる。また、この理由により、小反射部18は、ライトパイプ1の光路の中心の位置に設置するのが好ましい。また、小反射部18の反射面6を凹部とし、反射面の曲率を調整して反射光の角度分布を調整することができる。   In addition, the angular distribution of the light incident from the incident end 3 and the angular distribution of the light reflected from the reflecting surface of the small reflecting portion 18 are made substantially equal. Thereby, the mixing ratio of the light of the light source 12 and the light source 14 emitted from the emission end 4 can be improved. The light traveling in the light pipe 1 is repeatedly reflected on the inner wall surface 11 serving as a reflection surface, but the reflection angle is maintained. That is, the angular distribution of the light incident from the incident end 3 is maintained and emitted from the outgoing end 4, and the angular distribution of the light reflected by the reflecting surface of the small reflecting portion 18 is also maintained and emitted from the outgoing end 4. By making the angular distribution of the light incident from the incident end 3 and the angular distribution of the light reflected from the reflecting surface 6 substantially equal, the mixing ratio of the light emitted from the emitting end 4 can be improved. For this reason, it is preferable that the small reflecting portion 18 is installed at the center of the optical path of the light pipe 1. Further, the reflection surface 6 of the small reflection portion 18 can be a recess, and the angle distribution of the reflected light can be adjusted by adjusting the curvature of the reflection surface.

なお、入射端3及び側面入射端5に、光源12、14と反射部13、15を設けているが、これに変えて、LED(Light Emitting Diode)を設置してもよい。LEDを設置する場合は、照明光学系10をよりコンパクトに構成することができる。また、光源12,14と反射部13、15に変えて、水銀ランプやハロゲンランプからの光を集光して、入射端3及び側面入射端5から入射するようにしてもよい。   In addition, although the light sources 12 and 14 and the reflection parts 13 and 15 are provided in the incident end 3 and the side surface incident end 5, it may replace with this and may install LED (Light Emitting Diode). When the LED is installed, the illumination optical system 10 can be configured more compactly. Further, instead of the light sources 12 and 14 and the reflecting portions 13 and 15, light from a mercury lamp or a halogen lamp may be collected and incident from the incident end 3 and the side incident end 5.

(実施形態2)
図3は、本発明の他の実施形態2に係る照明光学系10を表す模式的な断面図である。本実施形態においては中実型のライトパイプ1を使用している。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an illumination optical system 10 according to another embodiment 2 of the present invention. In the present embodiment, a solid light pipe 1 is used. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

図2に示すように、照明光学系10は、円柱体又は多角柱体からなるライトパイプ1を含んでいる。ライトパイプ1は、光を入射する入射端3と、ライトパイプ1の側面から光を入射する側面入射端5と、光を射出する出射端4と、側面入射端5に光を導く側面入射部17と、側面入射端5から入射した光を出射端4側に反射する小反射部18とから構成されている。照明光学系10は、更に、入射端3に設けた光源12及び反射部13と、側面入射部17に設けた光源14、反射部15及び集光手段16とを含んでいる。   As shown in FIG. 2, the illumination optical system 10 includes a light pipe 1 made of a cylindrical body or a polygonal column. The light pipe 1 includes an incident end 3 for incident light, a side incident end 5 for incident light from the side surface of the light pipe 1, an exit end 4 for emitting light, and a side incident portion for guiding light to the side incident end 5. 17 and a small reflecting portion 18 that reflects the light incident from the side incident end 5 to the exit end 4 side. The illumination optical system 10 further includes a light source 12 and a reflection unit 13 provided at the incident end 3, and a light source 14, a reflection unit 15 and a condensing unit 16 provided at the side incident unit 17.

更に、ライトパイプ1は、透明ガラスや透明樹脂等から形成される中実部19と、中実部19の外周を覆い保護する保護部20とから構成されている。中実部19の外壁面21は光を反射する反射面を構成し、光路の外周となる。中実部19の屈折率が1以上であるために、外壁面に臨界角以上の入射角で入射した光はその表面で全反射する。また、外壁面21に反射膜を形成すれば入射角に依存しない反射面を構成することができる。光源12及び光源14は、固体発光素子を使用している。反射部13及び反射部15は、内面に鏡面処理が施されており、光源12及び光源14において発光した光をライトパイプ1内に導入する。   Further, the light pipe 1 includes a solid portion 19 formed of transparent glass, transparent resin, or the like, and a protection portion 20 that covers and protects the outer periphery of the solid portion 19. The outer wall surface 21 of the solid part 19 constitutes a reflection surface that reflects light, and is the outer periphery of the optical path. Since the solid portion 19 has a refractive index of 1 or more, light incident on the outer wall surface at an incident angle greater than the critical angle is totally reflected on the surface. Further, if a reflective film is formed on the outer wall surface 21, a reflective surface that does not depend on the incident angle can be formed. The light source 12 and the light source 14 use solid light emitting elements. The reflecting portion 13 and the reflecting portion 15 are mirror-finished on the inner surface, and introduce light emitted from the light source 12 and the light source 14 into the light pipe 1.

小反射部18は、中実部19を斜めに切断し、その切断面の少領域に金属反射膜を形成し、分割した中実部19を透明接着剤により張り合わせて、形成することができる。小反射部18は、外壁面21により規定される光路の外周、即ち光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな形状を有している。側面入射部17の内部に設置した集光手段16は、光源14から発光した光を小反射部18に集光する。集光された光を出射端4の方向へ反射される。その他の構成は、実施形態1と同様なので、説明を省略する。   The small reflection portion 18 can be formed by cutting the solid portion 19 obliquely, forming a metal reflection film in a small region of the cut surface, and pasting the divided solid portion 19 with a transparent adhesive. The small reflection portion 18 has a shape smaller than the outer periphery of the optical path defined by the outer wall surface 21, that is, the cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path. The condensing means 16 installed inside the side incident part 17 condenses the light emitted from the light source 14 on the small reflection part 18. The condensed light is reflected in the direction of the emission end 4. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.

このように構成することにより、入射端3から外壁面21に臨界角以上の傾斜角で入射した光は、側面入射端5において全反射される。そのために、側面入射端5から漏れ出す光を低減させることができ、入射光に対する出射光の出射効率を向上させることができる。   With this configuration, light incident from the incident end 3 onto the outer wall surface 21 at an inclination angle greater than the critical angle is totally reflected at the side incident end 5. Therefore, the light leaking from the side incident end 5 can be reduced, and the emission efficiency of the emitted light with respect to the incident light can be improved.

(実施形態3)
図4は、本発明の他の実施形態3に係る照明光学系10を表す模式的な断面図である。本実施形態3においては、入射端3の近傍に集光手段16を設け、入射端3からの入射光が、光路中に設けた反射面6の中央部の小透過部22を通過するようにした。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an illumination optical system 10 according to another embodiment 3 of the present invention. In this Embodiment 3, the condensing means 16 is provided in the vicinity of the incident end 3 so that the incident light from the incident end 3 passes through the small transmission part 22 at the center of the reflecting surface 6 provided in the optical path. did. The same reference numerals are assigned to the same parts or parts having the same function.

図4に示すように、照明光学系10は、内部が中空の筒状体からなるライトパイプ1を含んでいる。ライトパイプ1は、光を入射する入射端3と、ライトパイプ1の側面から光を入射する側面入射端5と、光を射出する出射端4と、側面入射端5に光を導く側面入射部17と、側面入射端5から入射した光を出射端4側に反射する内反射部23とから構成されている。照明光学系10は、更に、入射端3に設けた光源12及び反射部13と、入射端3近傍に設けた集光手段16と、側面入射部17に設けた光源14及び反射部15とを含んでいる。   As shown in FIG. 4, the illumination optical system 10 includes a light pipe 1 made of a cylindrical body having a hollow inside. The light pipe 1 includes an incident end 3 for incident light, a side incident end 5 for incident light from the side surface of the light pipe 1, an exit end 4 for emitting light, and a side incident portion for guiding light to the side incident end 5. 17 and an internal reflection portion 23 that reflects the light incident from the side incident end 5 to the exit end 4 side. The illumination optical system 10 further includes a light source 12 and a reflection unit 13 provided at the incident end 3, a condensing means 16 provided near the incident end 3, and a light source 14 and a reflection unit 15 provided at the side incident unit 17. Contains.

ライトパイプ1の内壁面11は反射面を構成し、光路の外周となる。ライトパイプ1を、例えば金属により構成した場合には、内壁面11が反射面となる。ライトパイプ1をガラスやセラミックス、或いはプラスチック材料により構成する場合には、内壁面11の表面に金属膜を堆積して、反射面を形成する。光源12及び光源14は、固体発光素子を使用している。反射部13及び反射部15は、内面に鏡面処理が施されており、光源12及び光源14から発光した光をライトパイプ1内に導入する。ライトパイプ1内の光路中に設置した内反射部23は、ライトパイプ1の光路を塞ぐように設置され、中央部に小透過部22が形成されている。内反射部23の表面は鏡面処理が施され、反射面を構成し、側面入射部17から入射した光を出射端4に向けて反射する。中央部に形成される小透過部22は、集光手段16により集光された光を出射端4方向へ透過する。   The inner wall surface 11 of the light pipe 1 constitutes a reflecting surface and becomes the outer periphery of the optical path. When the light pipe 1 is made of, for example, metal, the inner wall surface 11 becomes a reflecting surface. When the light pipe 1 is made of glass, ceramics, or plastic material, a metal film is deposited on the surface of the inner wall surface 11 to form a reflective surface. The light source 12 and the light source 14 use solid light emitting elements. The reflecting portion 13 and the reflecting portion 15 are mirror-finished on the inner surface and introduce light emitted from the light source 12 and the light source 14 into the light pipe 1. The internal reflection part 23 installed in the optical path in the light pipe 1 is installed so as to block the optical path of the light pipe 1, and a small transmission part 22 is formed in the center part. The surface of the inner reflection portion 23 is subjected to a mirror surface treatment, constitutes a reflection surface, and reflects the light incident from the side surface incident portion 17 toward the emission end 4. The small transmission part 22 formed in the central part transmits the light collected by the light collecting means 16 in the direction of the emission end 4.

小透過部22の口径は、光路の外形よりも小さい形状としている。この小さい小透過部22に光源12からの光を集光するようにすれば、光源12からの光の損失を低減して、出射端4方向に導くことができる。また、小透過部22の口径が小さいので、光源14からの光が小透過部22を通過することによって生ずる損失も低減させることができる。例えば、小透過部22の側面入射部17の光路方向に対する口径をhとし、側面入射部17の光路の外形をPとして、h/Pを略1/2とすれば、側面入射端5から入射する光が小透過部22を透過する割合は概ね25%である。即ち、側面入射端5から入射する光の損失は概ね25%である。また、h/Pを略1/4とすれば、小透過部22を通過する光の割合は6%、即ち側面入射端5から入射する光の損失は概ね6%となる。これに対して、例えば、特許文献1に記載されるようなダイクロイックプリズムを使用して2光源からの光を合成する場合に、夫々の光の損失は略50%となる。従って、本実施形態1による照明光学系10は、光源からの光の利用効率が大幅に向上していることが理解できる。   The aperture of the small transmission portion 22 is smaller than the outer shape of the optical path. If the light from the light source 12 is condensed on the small small transmission part 22, the loss of light from the light source 12 can be reduced and guided toward the emission end 4. Moreover, since the aperture of the small transmission part 22 is small, the loss which arises when the light from the light source 14 passes the small transmission part 22 can also be reduced. For example, if the aperture of the small transmission part 22 in the optical path direction of the side incident part 17 is h, the outer shape of the optical path of the side incident part 17 is P, and h / P is approximately ½, the incident from the side incident end 5 The ratio of the transmitted light through the small transmission part 22 is approximately 25%. That is, the loss of light incident from the side incident end 5 is approximately 25%. If h / P is approximately 1/4, the ratio of light passing through the small transmission part 22 is 6%, that is, the loss of light incident from the side incident end 5 is approximately 6%. On the other hand, for example, when the light from the two light sources is synthesized using a dichroic prism as described in Patent Document 1, the loss of each light is approximately 50%. Therefore, it can be understood that the illumination optical system 10 according to the first embodiment greatly improves the light use efficiency from the light source.

また、小透過部22を通過する光の角度分布と、内反射部23の反射面から反射される光の角度分布とを略等しくする。これにより、出射端4から射出される光源12と光源14の光の混合率を向上させることができる。ライトパイプ1内を進行する光は、反射面となる内壁面11において繰り返して反射されるが、その反射角は維持される。つまり、入射端3から入射した光の角度分布は維持されて出射端4から射出され、内反射部23の反射面から反射した光の角度分布も維持されて出射端4から射出されるので、入射端3から入射する光の角度分布と内反射部23の反射面から反射される光の角度分布とを略等しくすることにより、出射端4から射出される光の混合率を向上させることができる。また、この理由により、小透過部22は、ライトパイプ1の光路の中心の位置に設置するのが好ましい。また、内反射部23の反射面を凹面又は凸面とし、その曲率を調整して反射光の角度分布を調整してもよい。   Further, the angular distribution of the light passing through the small transmission part 22 and the angular distribution of the light reflected from the reflection surface of the inner reflection part 23 are made substantially equal. Thereby, the mixing ratio of the light of the light source 12 and the light source 14 emitted from the emission end 4 can be improved. The light traveling in the light pipe 1 is repeatedly reflected on the inner wall surface 11 serving as a reflection surface, but the reflection angle is maintained. That is, the angular distribution of the light incident from the incident end 3 is maintained and emitted from the outgoing end 4, and the angular distribution of the light reflected from the reflection surface of the inner reflection portion 23 is also maintained and emitted from the outgoing end 4. By making the angular distribution of the light incident from the incident end 3 substantially equal to the angular distribution of the light reflected from the reflection surface of the inner reflection portion 23, the mixing ratio of the light emitted from the emission end 4 can be improved. it can. For this reason, the small transmission part 22 is preferably installed at the center of the optical path of the light pipe 1. Further, the angle distribution of reflected light may be adjusted by adjusting the curvature of the reflection surface of the inner reflection portion 23 as a concave surface or a convex surface.

(実施形態4)
図5は、本発明の他の実施形態4に係る照明光学系10を表す模式的な断面図である。本実施形態4においては、中空型のライトパイプ1の側面に入射端3よりも口径の小さい側面入射端5を形成して、この側面入射端5から光を入射する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an illumination optical system 10 according to another embodiment 4 of the present invention. In the fourth embodiment, a side incident end 5 having a smaller diameter than the incident end 3 is formed on the side surface of the hollow light pipe 1, and light enters from the side incident end 5. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

図5に示すように、照明光学系10は、筒状体からなる中空型のライトパイプ1を含んでいる。ライトパイプ1は、入射端3と、入射端3の口径よりも小さな口径を有する側面入射端5と、光を射出する出射端4と、側面入射端5の近傍に設置され、側面入射端5から入射した光を出射端4方向に反射する小反射部18とから構成されている。照明光学系10は、更に、入射端3に設けた光源12及び反射部13と、側面入射端5の外部近傍に設置される光源14と、光源14からの光を集光して側面入射端5に集光する集光手段16を備えている。   As shown in FIG. 5, the illumination optical system 10 includes a hollow light pipe 1 made of a cylindrical body. The light pipe 1 is installed in the vicinity of the incident end 3, the side incident end 5 having a diameter smaller than the diameter of the incident end 3, the exit end 4 for emitting light, and the side incident end 5. The small reflection part 18 which reflects the light which injects from the output end 4 direction is comprised. The illumination optical system 10 further includes a light source 12 and a reflection unit 13 provided at the incident end 3, a light source 14 installed near the outside of the side incident end 5, and light from the light source 14 to condense the side incident end. 5 is provided with a light condensing means 16 for condensing light.

小反射部18は、側面入射端5の近傍に設けている。光源14において発光した光は、集光手段16により集光され、側面入射端5からライトパイプ1内に導入される。集光手段16により入射光が絞られているので、側面入射端5の口径を十分小さくすることができる。小反射部18は、側面入射端5に近接して配置することにより、十分小さく形成することができる。これにより、入射端3から入射した光が側面入射端5から漏れ出す光の損失を低減することができる。また、小反射部18の形状を小さくできるので、小反射部18により光が遮蔽されることによる損失も低減することができる。   The small reflection portion 18 is provided in the vicinity of the side incident end 5. The light emitted from the light source 14 is collected by the light collecting means 16 and introduced into the light pipe 1 from the side incident end 5. Since the incident light is narrowed by the condensing means 16, the diameter of the side incident end 5 can be made sufficiently small. The small reflection portion 18 can be formed sufficiently small by being disposed close to the side surface incident end 5. Thereby, the loss of the light which the light which injected from the incident end 3 leaks out from the side surface incident end 5 can be reduced. Moreover, since the shape of the small reflection part 18 can be made small, the loss by light being shielded by the small reflection part 18 can also be reduced.

また、ライトパイプ1を中空型に代えて中実型としてもよい。この場合の小反射部18は、中実部を斜めに切断し、その切断面の側面入射端5近傍の小領域に金属反射膜を形成し、分割した中実部を透明接着剤により張り合わせて、構成することができる。その他の構成は、実施形態1又は実施形態2と同様なので、説明を省略する。   The light pipe 1 may be a solid type instead of the hollow type. In this case, the small reflection portion 18 is obtained by cutting the solid portion obliquely, forming a metal reflection film in a small region near the side surface incident end 5 of the cut surface, and pasting the divided solid portion with a transparent adhesive. Can be configured. Other configurations are the same as those in the first or second embodiment, and thus the description thereof is omitted.

(実施形態5)
図6は、本発明の他の実施形態5に係る照明光学系10を表す模式的な断面図である。本実施形態5においては、ライトパイプ1の側面に複数の入射端を備えている。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。
(Embodiment 5)
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an illumination optical system 10 according to another embodiment 5 of the present invention. In the fifth embodiment, a plurality of incident ends are provided on the side surface of the light pipe 1. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals.

図6において、照明光学系10は、ライトパイプ1を含んでいる。ライトパイプ1は、の光を導入する入射端3と、ライトパイプ1の側面に設けた第1側面入射端5a及び第2側面入射端5bと、光を射出する出射端4と、第1側面入射端5a及び第2側面入射端5bの夫々に対応して設けた、光を導入するための第1側面入射部17a及び第2側面入射部17bと、第1側面入射端5a及び第2側面入射端5bの夫々に対応し、入射した光を出射端4方向に反射する第1小反射部18a及び第2小反射部18bとから構成されている。照明光学系10は、更に、入射端3に光を照射するための光源12及び反射部13と、第1側面入射部17aに設けた、第1側面入射端5aに光を照射するための第1光源14a、第1反射部15a及び第1集光手段16aと、第2側面入射部17bに設けた、第2側面入射端5bに光を照射するための第2光源14b、第2反射部15b及び第2集光手段16bとを備えている。   In FIG. 6, the illumination optical system 10 includes a light pipe 1. The light pipe 1 includes an incident end 3 for introducing light, a first side surface incident end 5a and a second side surface incident end 5b provided on a side surface of the light pipe 1, an output end 4 for emitting light, and a first side surface. A first side surface incident portion 17a and a second side surface incident portion 17b for introducing light, a first side surface incident end 5a and a second side surface, which are provided corresponding to the incident end 5a and the second side surface incident end 5b, respectively. Corresponding to each of the incident ends 5b, the first small reflection portion 18a and the second small reflection portion 18b that reflect incident light in the direction of the emission end 4 are configured. The illumination optical system 10 further includes a light source 12 and a reflection unit 13 for irradiating light to the incident end 3, and a first side for irradiating the first side incident end 5a provided in the first side incident unit 17a. 1st light source 14a, the 1st reflection part 15a, the 1st condensing means 16a, the 2nd light source 14b for irradiating light to the 2nd side surface incident end 5b provided in the 2nd side surface incident part 17b, the 2nd reflection part 15b and second condensing means 16b.

第1小反射部18a及び第2小反射部18bの夫々は、光軸8方向に対する外形が光路の外形の1/2以下である。そして、第1光源14a及び第2光源14bから照射された光は夫々は、第1小反射部18a及び第2小反射部18bの夫々の反射面に集光される。そのために、3つの光源12、14a、14bから照射される光の損失を低減して高輝度の光を出射端4から射出させることができる。   Each of the first small reflection portion 18a and the second small reflection portion 18b has an outer shape with respect to the direction of the optical axis 8 that is 1/2 or less of the outer shape of the optical path. And the light irradiated from the 1st light source 14a and the 2nd light source 14b is condensed on each reflective surface of the 1st small reflection part 18a and the 2nd small reflection part 18b, respectively. Therefore, it is possible to reduce the loss of light emitted from the three light sources 12, 14 a, and 14 b and to emit high-luminance light from the emission end 4.

なお、本実施形態5において、ライトパイプ1を中空型に代えて中実型とすることができる。また、ライトパイプ1の側面に、更に多数の側面入射端を設けることができる。また、小反射部18a、18bを凹面鏡とすることができる。また、入射端3から入射する光の角度分布と、第1小反射部18a及び第2小反射部18bにより反射される反射光の角度分布と略一致させることにより、各光源からの光を均等に混合することができる。   In the fifth embodiment, the light pipe 1 can be a solid type instead of a hollow type. In addition, a large number of side surface incident ends can be provided on the side surface of the light pipe 1. Further, the small reflecting portions 18a and 18b can be concave mirrors. In addition, by making the angular distribution of the light incident from the incident end 3 substantially coincide with the angular distribution of the reflected light reflected by the first small reflection portion 18a and the second small reflection portion 18b, the light from each light source is evenly distributed. Can be mixed.

(実施形態6)
図7は、本発明の実施形態6に係る照明光学系10を用いた投影装置30を表す模式的な構成図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。図7に示すように、投影装置30は、本発明に係る照明光学系10と、この照明光学系10から照射される光を平行光に変換するリレーレンズ31と、平行光を入射して画像光に変調する液晶表示素子32と、液晶表示素子32から出射される画像光をスクリーン34に拡大投射する結像光学系33とから構成されている。
(Embodiment 6)
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a projection device 30 using the illumination optical system 10 according to the sixth embodiment of the present invention. The same portions or portions having the same function are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 7, the projection device 30 includes an illumination optical system 10 according to the present invention, a relay lens 31 that converts light emitted from the illumination optical system 10 into parallel light, and enters parallel light to form an image. A liquid crystal display element 32 that modulates light and an imaging optical system 33 that enlarges and projects image light emitted from the liquid crystal display element 32 onto a screen 34 are configured.

照明光学系10は、光を導入する入射端3と、側面から光を導入する側面入射端5と、側面入射端5から入射した光を出射端4方向に反射する小反射部18を備えるライトパイプ1と、光源12と、光源12からの光を入射端3に集光する反射部13と、光源14と、光源14からの光を側面入射端5に集光する反射部15とを備えている。これにより、出射端4から射出される光は、光源12及び光源14の光を合成するので、高強度の光を射出させることができる。そのために、投影像の拡大率を大きくしても、スクリーン34上に高輝度の投影像を形成することができる。また、ライトパイプ1の外形を例えば数mm以下とすれば、点光源に近い光を出射端4から射出することができる。その結果、歪の少ない投影像をスクリーン34上に結像させることができる。   The illumination optical system 10 includes a light incident end 3 that introduces light, a side incident end 5 that introduces light from a side surface, and a small reflector 18 that reflects light incident from the side incident end 5 in the direction of the emission end 4. A pipe 1, a light source 12, a reflection unit 13 that condenses the light from the light source 12 at the incident end 3, a light source 14, and a reflection unit 15 that condenses the light from the light source 14 at the side incident end 5. ing. Thereby, since the light inject | emitted from the output end 4 synthesize | combines the light of the light source 12 and the light source 14, high intensity | strength light can be inject | emitted. Therefore, even if the enlargement ratio of the projection image is increased, a high-luminance projection image can be formed on the screen 34. Further, if the outer shape of the light pipe 1 is, for example, several mm or less, light close to a point light source can be emitted from the emission end 4. As a result, a projection image with little distortion can be formed on the screen 34.

投影装置30は上記の構成に限定されず、例えば、反射型液晶表示を用いてもよいし、液晶表示素子に代えてDMDを利用することができることは言うまでもない。また、以上説明した照明光学系10に使用する複数の光源は、同一の波長特性を有するものであってもよいし、補色関係の波長特性を有するものであってもよいし、3つの光源を用いる場合は、赤、青、黄の各色の光源を使用してもよい。   The projection device 30 is not limited to the above-described configuration. For example, a reflective liquid crystal display may be used, and it is needless to say that a DMD can be used instead of the liquid crystal display element. Further, the plurality of light sources used in the illumination optical system 10 described above may have the same wavelength characteristics, may have complementary color-related wavelength characteristics, or may include three light sources. When used, light sources of red, blue, and yellow may be used.

本発明の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing showing the illumination optical system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing showing the illumination optical system which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing showing the illumination optical system which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing showing the illumination optical system which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing showing the illumination optical system which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態に係る照明光学系を表す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing showing the illumination optical system which concerns on other embodiment of this invention. 本発明に係る照明光学系を用いた投影装置の模式的な構成図である。It is a typical block diagram of the projection apparatus using the illumination optical system which concerns on this invention. 従来公知の光源装置の模式図である。It is a schematic diagram of a conventionally well-known light source device.

符号の説明Explanation of symbols

1 ライトパイプ
2 外周
3 入射端
4 出射端
5 側面入射端
6 反射面
10 照明光学系
11 内壁面
12、14 光源
13、15 反射面
16 集光手段
17 側面入射部
18 小反射部
22 小透過部
30 投影装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light pipe 2 Outer periphery 3 Incident end 4 Outlet end 5 Side incident end 6 Reflective surface 10 Illumination optical system 11 Inner wall surface 12, 14 Light source 13, 15 Reflective surface 16 Condensing means 17 Side incident part 18 Small reflection part 22 Small transmission part 30 Projector

Claims (7)

入射端から入射された光が光路の外周において繰り返し反射されて伝送され、出射端から射出されるライトパイプを含む照明光学系において、
前記ライトパイプの側面には側面入射端が設けられており、
前記ライトパイプの光路中には、前記側面入射端から入射された光が前記出射端の方向へ反射される反射面が設けられていることを特徴とする照明光学系。
In the illumination optical system including the light pipe, the light incident from the incident end is repeatedly reflected and transmitted at the outer periphery of the optical path, and is emitted from the exit end.
A side incident end is provided on the side surface of the light pipe,
In the optical path of the light pipe, an illumination optical system is provided, in which a reflection surface is provided on which light incident from the side surface incident end is reflected in the direction of the emission end.
前記側面入射端には集光手段が設けられており、
前記反射面は、前記光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小反射部により構成されており、
前記集光手段により集光された光が前記小反射部により前記出射端の方向へ反射されることを特徴とする請求項1に記載の照明光学系。
Condensing means is provided at the side incident end,
The reflection surface is constituted by a small reflection portion smaller than a cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path,
2. The illumination optical system according to claim 1, wherein the light collected by the light collecting unit is reflected by the small reflecting portion toward the emission end.
前記入射端には集光手段が設けられており、
前記反射面には、前記光路の光の伝送方向に垂直な断面よりも小さな小透過部が設けられており、
前記集光手段により集光された光が前記小透過部を透過して前記出射端の方向へ射出されることを特徴とする請求項1又は2に記載の照明光学系。
Condensing means is provided at the incident end,
The reflection surface is provided with a small transmission part smaller than a cross section perpendicular to the light transmission direction of the optical path,
3. The illumination optical system according to claim 1, wherein the light condensed by the condensing unit is transmitted through the small transmission part and emitted toward the emission end. 4.
前記ライトパイプは中実部材からなる中実型であり、前記側面入射端の光路は前記中実部材の屈折率よりも小さい領域により構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明光学系。   The said light pipe is a solid type which consists of a solid member, The optical path of the said side incident end is comprised by the area | region smaller than the refractive index of the said solid member, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The illumination optical system according to claim 1. 前記側面入射端の口径は前記ライトパイプの入射端の口径よりも小さく、前記小反射部は前記側面入射端の近傍に設けられていることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の照明光学系。   The diameter of the side incident end is smaller than the diameter of the incident end of the light pipe, and the small reflection portion is provided in the vicinity of the side incident end. The illumination optical system described in 1. 前記反射面は、凹面からなる反射面であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の照明光学系。   The illumination optical system according to claim 1, wherein the reflecting surface is a reflecting surface made of a concave surface. 前記側面入射端は前記ライトパイプの側面に複数設けられており、前記反射面は前記複数の側面入射端の夫々に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の照明光学系。   The said side surface incident end is provided with two or more by the side surface of the said light pipe, The said reflecting surface is provided with two or more corresponding to each of these side surface incidence ends. The illumination optical system according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012008409A (en) * 2010-06-25 2012-01-12 Casio Comput Co Ltd Illuminating optical system, light source device, and projector

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