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JP2002031845A - Projector - Google Patents

Projector

Info

Publication number
JP2002031845A
JP2002031845A JP2000218358A JP2000218358A JP2002031845A JP 2002031845 A JP2002031845 A JP 2002031845A JP 2000218358 A JP2000218358 A JP 2000218358A JP 2000218358 A JP2000218358 A JP 2000218358A JP 2002031845 A JP2002031845 A JP 2002031845A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
color
lens
optical system
projector
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.)
Withdrawn
Application number
JP2000218358A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Akiyama
光一 秋山
Toshiaki Hashizume
俊明 橋爪
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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 Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2000218358A priority Critical patent/JP2002031845A/en
Publication of JP2002031845A publication Critical patent/JP2002031845A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a projection lens for a projector. SOLUTION: This projector is provided with plural liquid crystal panels 410R, 410G and 410B to respectively modulate plural color light beams, a cross dichroic prism 420 to synthesize a color light beam modulated by an optical modulating device and the projection lens 40 to project a synthesized light beam synthesized by the cross dichroic prism, and field lenses 411, 412 and 413 to condense the synthesized light beam of the color light beam on the entrance pupil of the projection lens 40 are arranged between the liquid crystal panels 410R, 410G and 410B and the cross dichroic prism 420, and color light beam selecting films 421 and 422 of the cross dichroic prism 420 is provided with shading.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクタ(投
写型表示装置)、特にその光学系に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a projector (projection display device), and particularly to an optical system thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は、一般的なプロジェクタの外観
を示す斜視図である。ここで、プロジェクタ501は、
その上面を規定し操作ボタン502が配置されたアッパ
ケース503、その下面を規定するロアーケース50
4、その前面を規定するフロントケース505を備えた
直方体形状をなし、フロントケース505からは、投写
レンズ506の先端側部分が突出している。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is a perspective view showing the appearance of a general projector. Here, the projector 501
An upper case 503 defining its upper surface and having operation buttons 502 disposed thereon, and a lower case 50 defining its lower surface.
4. A rectangular parallelepiped shape having a front case 505 defining the front surface thereof is formed, and a front end portion of the projection lens 506 protrudes from the front case 505.

【0003】このようなプロジェクタにおける、公知の
光学系は、例えば、図11のような構成となっている。
すなわち、光源510からの光の照度分布を均一化し、
かつ、偏光方向が揃った状態で液晶パネル550R,5
50G,550Bに入射させるための、第1レンズアレ
イ521、第2レンズアレイ522、偏光変換素子52
3及び重畳レンズ524からなる照明光学系520と、
この照明光学系520から出射される光束Wを、赤、
緑、青の各色光束R、G、Bに分離する色光分離光学系
530と、色光分離光学系530によって分離された各
色光束のうち、青色光束Bを対応する液晶パネル550
Bに導くリレー光学系540と、各色光束を与えられた
画像情報に従って変調する光変調手段としての3枚の液
晶パネル550R,550G,550Bと、変調された
各色光束を合成する色光合成光学系としてのクロスダイ
クロイックプリズム560と、合成された光束を投写面
上に拡大投写する投写レンズ506とを備える。なお、
各液晶パネルの手前には、発散光を平行化する平行化レ
ンズ534,535,545が配置されている。
A known optical system in such a projector has, for example, a configuration as shown in FIG.
That is, the illuminance distribution of the light from the light source 510 is made uniform,
The liquid crystal panels 550R, 550R, 5
A first lens array 521, a second lens array 522, and a polarization conversion element 52 for allowing the light to be incident on 50G and 550B.
3 and an illumination optical system 520 including a superimposing lens 524;
The light beam W emitted from the illumination optical system 520 is red,
A color light separation optical system 530 that separates the green and blue light beams R, G, and B, and a liquid crystal panel 550 that corresponds to the blue light beam B among the color light beams separated by the color light separation optical system 530.
B, a relay optical system 540, three liquid crystal panels 550R, 550G and 550B as light modulating means for modulating each color light beam according to given image information, and a color light combining optical system for combining the modulated color light beams. And a projection lens 506 for enlarging and projecting the combined light beam on a projection surface. In addition,
In front of each liquid crystal panel, parallelizing lenses 534, 535, 545 for parallelizing divergent light are arranged.

【0004】ここにおいて、上記照明光学系520は、
各液晶パネルを均一に照明し、プロジェクタによる画像
表示時に、隅々まで明るくし、全域でハイコントラスト
の鮮明な画像を提供するのに寄与している。
[0004] Here, the illumination optical system 520 includes:
Each liquid crystal panel is uniformly illuminated and brightened to every corner when an image is displayed by the projector, which contributes to providing a clear image with high contrast over the entire area.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図12に示
すように、照明光学系520から射出された光は、平行
化レンズ534,535,545によって平行化されて
おり、そのような光がプリズム560を通過し、投写レ
ンズ506に導びかれるため、照明光学系の大きさ、集
光特性等の特性を決めると、それによって投写レンズを
構成する複数のレンズのうち、投写面から最も遠い位置
に配置されるレンズ(後玉)506Aの径が決まってし
まい、投写レンズをより小さくすることができないとい
う問題や、投写レンズの設計上の自由度が制限されると
いった問題があった。特に、均一照明光学系を用いた照
明光学系では、投写レンズに入射する光が様々な方向に
発散し易いため、投写レンズの設計の自由度が制限され
易い。本発明は、上記課題を解決するためになされたも
ので、照明光学系の特性にとらわれないで、投写レンズ
の大きさをより小さくすることが可能なプロジェクタを
提供することを目的とする。
As shown in FIG. 12, the light emitted from the illumination optical system 520 is collimated by collimating lenses 534, 535, and 545. Since the light passes through the projection lens 560 and is guided to the projection lens 506, when the size of the illumination optical system and the characteristics such as the light collection characteristics are determined, the position farthest from the projection surface among the plurality of lenses constituting the projection lens is determined. There is a problem that the diameter of the lens (rear lens) 506A disposed in the lens is determined, and the projection lens cannot be made smaller, and the degree of freedom in designing the projection lens is limited. In particular, in an illumination optical system using a uniform illumination optical system, light incident on the projection lens tends to diverge in various directions, so that the degree of freedom in designing the projection lens is likely to be limited. SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a projector that can reduce the size of a projection lens without being influenced by the characteristics of an illumination optical system.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のプロジェクタ
は、照明光を射出する照明光学系と、前記照明光学系か
ら射出される光を複数の色光に分離する色分離光学系
と、前記色分離光学系から射出された色光を各々平行化
する複数の平行化レンズと、前記平行化レンズから射出
された複数の色光を各々変調する複数の光変調装置と、
これらの光変調装置によって変調された色光を合成する
色光合成プリズムと、該色光合成プリズムで合成された
光を投写する投写レンズとを備えたプロジェクタであっ
て、前記複数の光変調装置の各々と前記色光合成プリズ
ムとの間に、前記合成された光を前記投写レンズの入射
瞳に向けて集光させる光進行方向調整手段を配置したこ
とを特徴とする。なお、光進行方向調整手段は、凸レン
ズ、あるいはレンズを組み合わせたもので構成すること
が可能である。
According to the present invention, there is provided a projector comprising: an illumination optical system for emitting illumination light; a color separation optical system for separating light emitted from the illumination optical system into a plurality of color lights; A plurality of collimating lenses for respectively collimating the color lights emitted from the optical system, and a plurality of light modulators for respectively modulating the plurality of color lights emitted from the collimating lens,
A color light combining prism that combines the color lights modulated by these light modulation devices, and a projector that includes a projection lens that projects the light combined by the color light combination prism, and each of the plurality of light modulation devices A light traveling direction adjusting means for condensing the combined light toward an entrance pupil of the projection lens is arranged between the color light combining prism. In addition, the light traveling direction adjusting means can be configured by a convex lens or a combination of lenses.

【0007】このように、凸レンズ等などの光進行方向
調整手段を用いて、色光合成プリズムを出た合成光を投
写レンズの入射瞳に向けて効率よく集光させることで、
照明光学系の特性にかかわらず、投写レンズの大きさを
選択することができ、従って、投写レンズひいてはプロ
ジェクタそのものを小さくすることが可能となる。
As described above, by using the light traveling direction adjusting means such as a convex lens or the like, the combined light exiting the color light combining prism is efficiently condensed toward the entrance pupil of the projection lens.
Regardless of the characteristics of the illumination optical system, the size of the projection lens can be selected, so that the size of the projection lens and thus the projector itself can be reduced.

【0008】さらに、光進行方向調整手段を設けたこと
に起因して発生する色むらを補正するために、前記色合
成プリズムは、誘電体多層膜を備え、前記光進行方向調
整手段に起因する光の入射角度の変化によって前記誘電
体多層膜で発生する波長シフトを補正する色むら補正手
段を備えることが好ましい。
Further, in order to correct color unevenness caused by the provision of the light traveling direction adjusting means, the color synthesizing prism includes a dielectric multilayer film and is caused by the light traveling direction adjusting means. It is preferable to include a color non-uniformity correction unit that corrects a wavelength shift generated in the dielectric multilayer film due to a change in a light incident angle.

【0009】色むら補正手段をとして、例えば、クロス
ダイクロイックプリズム420内に形成された誘電体多
層膜にシェーディングを持たせることで、これらの誘電
体多層膜への光の入射角度の変化に応じて膜の特性を位
置に応じて変化させて、フィールドレンズの設置に起因
して生じた波長のシフトをキャンセルさせることができ
る。
As a means for correcting color unevenness, for example, by giving shading to a dielectric multilayer film formed in the cross dichroic prism 420, it is possible to respond to a change in the incident angle of light on these dielectric multilayer films. By changing the characteristics of the film according to the position, it is possible to cancel the wavelength shift caused by the installation of the field lens.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例に基づき説明する。なお、以下の説明では、特に説明
のない限り、光の進行方向をz方向、このz方向からみ
て12時の方向をy方向、3時の方向をx方向とする。
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. In the following description, unless otherwise specified, the traveling direction of light is the z direction, and the direction at 12 o'clock as viewed from the z direction is the y direction, and the direction at 3 o'clock is the x direction.

【0011】図1は、本発明の一実施例であるプロジェ
クタ(投写型表示装置)の光学系構成を示す概略平面図
である。この光学系は、光源ユニット20、光学ユニッ
ト30、投写レンズ40の3つの主要な部分を備えてな
る。
FIG. 1 is a schematic plan view showing an optical system configuration of a projector (projection display device) according to one embodiment of the present invention. This optical system includes three main parts: a light source unit 20, an optical unit 30, and a projection lens 40.

【0012】光学ユニット30は、後述するインテグレ
ータ光学系300と、ダイクロイックミラー382,3
86、反射ミラー384を有する色光分離光学系380
と、入射側レンズ392、リレーレンズ396、反射ミ
ラー394,398を有するリレー光学系390とを備
え、さらに、3枚の平行化レンズ400,402,40
4と、光変調装置としての3枚の液晶パネル(液晶ライ
トバルブ)410R,410G,410Bと、光進行方
向調整手段としてのフィールドレンズ411,412,
413と、色光合成プリズムであるクロスダイクロイッ
クプリズム420とを備えている。
The optical unit 30 includes an integrator optical system 300, which will be described later, and dichroic mirrors 382, 3
86, color light separation optical system 380 having reflection mirror 384
And a relay optical system 390 having an incident side lens 392, a relay lens 396, and reflection mirrors 394, 398, and three parallelizing lenses 400, 402, and 40.
4, three liquid crystal panels (liquid crystal light valves) 410R, 410G, 410B as light modulation devices, and field lenses 411, 412, as light traveling direction adjusting means.
413 and a cross dichroic prism 420 as a color light combining prism.

【0013】また、光源ユニット20は、光学ユニット
30の第1レンズアレイ320の入射面側に配置され、
投写レンズ40は、光学ユニット30のクロスダイクロ
イックプリズム420の射出面側に配置される。
The light source unit 20 is disposed on the incident surface side of the first lens array 320 of the optical unit 30,
The projection lens 40 is arranged on the exit surface side of the cross dichroic prism 420 of the optical unit 30.

【0014】図2は、図1に示すプロジェクタの照明領
域である3枚の液晶パネルを照明する照明光学系を示す
説明図である。この照明光学系は、光源ユニット20に
備えられた光源200と、光学ユニット30に備えられ
たインテグレータ光学系300とを備える。インテグレ
ータ光学系300は、第1レンズアレイ320と、第2
レンズアレイ340、遮光板350および偏光変換素子
アレイ360と、重畳レンズ370とを有している。な
お、図2では、説明を容易にするため、照明光学系の機
能を説明するための主要な構成要素のみを示している。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an illumination optical system for illuminating three liquid crystal panels which are illumination areas of the projector shown in FIG. The illumination optical system includes a light source 200 provided in the light source unit 20 and an integrator optical system 300 provided in the optical unit 30. The integrator optical system 300 includes a first lens array 320 and a second lens array 320.
It has a lens array 340, a light blocking plate 350, a polarization conversion element array 360, and a superimposing lens 370. In FIG. 2, for the sake of simplicity, only the main components for explaining the function of the illumination optical system are shown.

【0015】光源200は、光源ランプ210と凹面鏡
212とを備える。光源ランプ210から射出された放
射状の光線(放射光)は、凹面鏡212によって反射さ
れて略平行な光線束として第1レンズアレイ320の方
向に射出される。ここで、光源ランプ210としては、
ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ラン
プが用いられることができ、凹面鏡212としては、放
物面鏡を用いることが好ましい。
The light source 200 includes a light source lamp 210 and a concave mirror 212. Radial light rays (radiated light) emitted from the light source lamp 210 are reflected by the concave mirror 212 and emitted in the direction of the first lens array 320 as substantially parallel light beams. Here, as the light source lamp 210,
A halogen lamp, a metal halide lamp, or a high-pressure mercury lamp can be used. As the concave mirror 212, a parabolic mirror is preferably used.

【0016】図3は、第1レンズアレイ320の外観を
示す正面図(A)および側面図(B)である。この第1
レンズアレイ320は、矩形状の輪郭を有する微小な小
レンズ321が、縦方向にN×2列(ここではN=
4)、横方向にM行(ここではM=10)のマトリック
ス状に配列されたもので、各小レンズ321をz方向か
ら見た外形形状は、各液晶パネル410R,410G,
410Bの形状とほぼ相似形をなすように設定されてい
る。例えば、液晶パネルの画像形成領域のアスペクト比
(横と縦の寸法の比率)が4:3であるならば、各小レ
ンズ321のアスペクト比も4:3に設定される。
FIG. 3 is a front view (A) and a side view (B) showing the appearance of the first lens array 320. This first
In the lens array 320, small small lenses 321 having a rectangular outline are arranged in N × 2 rows (here, N = 2).
4), which are arranged in a matrix of M rows (here, M = 10) in the horizontal direction, and the external shape of each small lens 321 viewed from the z direction is each of the liquid crystal panels 410R, 410G,
The shape is set to be substantially similar to the shape of 410B. For example, if the aspect ratio (the ratio between the horizontal and vertical dimensions) of the image forming area of the liquid crystal panel is 4: 3, the aspect ratio of each small lens 321 is also set to 4: 3.

【0017】第2レンズアレイ340は、第1レンズア
レイ320から射出された複数の部分光束が、2つの偏
光変換素子アレイ361,362の偏光分離膜366を
介して液晶パネルに重なるように導く機能を有し、第1
レンズアレイ320を構成するレンズ数と同数の小レン
ズ341から構成される。なお、第1レンズアレイ32
0および第2レンズアレイ340のレンズの向きは、+
z方向あるいは−z方向のどちらを向いても良く、ま
た、図2に示すように互いに異なる方向を向いていても
良い。
The second lens array 340 has a function of guiding a plurality of partial light beams emitted from the first lens array 320 so as to overlap the liquid crystal panel via the polarization separation films 366 of the two polarization conversion element arrays 361 and 362. And the first
The lens array 320 includes the same number of small lenses 341 as the number of lenses. The first lens array 32
0 and the lens orientation of the second lens array 340 are +
They may face either the z direction or the −z direction, or they may face different directions as shown in FIG.

【0018】偏光変換素子アレイ360は、図2に示す
ように2つの偏光変換素子アレイ361,362が光軸
を挟んで対称な向きに配置されている。図4は、一方の
偏光変換素子アレイ361の外観を示す斜視図である。
偏光変換素子アレイ361は、複数の偏光ビームスプリ
ッタからなる偏光ビームスプリッタアレイ363と、偏
光ビームスプリッタアレイ363の光射出面の一部に選
択的に配置されたλ/2位相差板364(λは光の波
長)とを備えている。偏光ビームスプリッタアレイ36
3は、それぞれ断面が平行四辺形の柱状の複数の透光性
部材365が、順次貼り合わされた形状を有している。
透光性部材365の界面には、偏光分離膜366と反射
膜367とが交互に形成されている。λ/2位相差板3
64は、偏光分離膜366あるいは反射膜367の光の
射出面のx方向の写像部分に、選択的に貼り付けられ
る。この例では、偏光分離膜366の光の射出面のx方
向の写像部分にλ/2位相差板364を貼り付けてい
る。
As shown in FIG. 2, the polarization conversion element array 360 has two polarization conversion element arrays 361 and 362 arranged symmetrically with respect to the optical axis. FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of one polarization conversion element array 361.
The polarization conversion element array 361 includes a polarization beam splitter array 363 composed of a plurality of polarization beam splitters and a λ / 2 phase difference plate 364 (λ is selectively disposed on a part of the light exit surface of the polarization beam splitter array 363. Light wavelength). Polarizing beam splitter array 36
3 has a shape in which a plurality of columnar translucent members 365 each having a parallelogram cross section are sequentially bonded.
Polarized light separating films 366 and reflective films 367 are alternately formed on the interface of the light transmitting member 365. λ / 2 phase difference plate 3
Reference numeral 64 is selectively affixed to the x-direction mapped portion of the light exit surface of the polarization separation film 366 or the reflection film 367. In this example, a λ / 2 retardation plate 364 is attached to the x-direction mapped portion of the light exit surface of the polarization separation film 366.

【0019】偏光変換素子アレイ361は、入射された
光束を1種類の直線偏光光(例えば、s偏光光やp偏光
光)に変換して射出する機能を有する。図5は、偏光変
換素子アレイ361の作用を示す模式図である。偏光変
換素子アレイ361の入射面に、s偏光成分とp偏光成
分とを含む非偏光光(ランダムな偏光方向を有する入射
光)が入射すると、この入射光は、まず、偏光分離膜3
66によってs偏光光とp偏光光に分離される。s偏光
光は、偏光分離膜366によってほほ垂直に反射され、
反射膜367によってさらに反射されてから射出され
る。一方、p偏光光は、偏光分離膜366をそのまま透
過する。偏光分離膜366を透過したp偏光光の射出面
には、λ/2位相差板364が配置されており、このp
偏光光がs偏光光に変換されて射出する。従って、偏光
変換素子アレイ361を通過した光は、そのほとんどが
s偏光光となって射出される。なお、偏光変換素子アレ
イ361から射出される光をp偏光光としたい場合に
は、λ/2位相差板364を、反射膜367によって反
射されたs偏光光が射出する射出面に配置すればよい。
また、偏光方向を揃えられる限り、λ/4位相差板を用
いたり、所望の位相差板をP偏光光とS偏光光の射出面
の双方に設けたりしても良い。
The polarization conversion element array 361 has a function of converting an incident light beam into one type of linearly polarized light (for example, s-polarized light or p-polarized light) and emitting the same. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the operation of the polarization conversion element array 361. When non-polarized light (incident light having a random polarization direction) including an s-polarized component and a p-polarized component is incident on the incident surface of the polarization conversion element array 361, the incident light is
66 separates the light into s-polarized light and p-polarized light. The s-polarized light is reflected almost vertically by the polarization splitting film 366,
The light is emitted after being further reflected by the reflection film 367. On the other hand, the p-polarized light passes through the polarization separation film 366 as it is. A λ / 2 retardation plate 364 is disposed on the exit surface of the p-polarized light transmitted through the polarization separation film 366.
The polarized light is converted into s-polarized light and emitted. Therefore, most of the light that has passed through the polarization conversion element array 361 is emitted as s-polarized light. When light emitted from the polarization conversion element array 361 is desired to be p-polarized light, the λ / 2 retardation plate 364 may be disposed on the emission surface from which the s-polarized light reflected by the reflection film 367 is emitted. Good.
Further, as long as the polarization directions can be aligned, a λ / 4 retardation plate may be used, or a desired retardation plate may be provided on both the exit surfaces of the P-polarized light and the S-polarized light.

【0020】上記偏光変換素子アレイ361のうち、隣
り合う1つの偏光分離膜366および1つの反射膜36
7を含み、さらに1つのλ/2位相差板364で構成さ
れる1つのブロックを、1つの偏光変換素子368とみ
なすことができる。偏光変換素子アレイ361は、この
ような偏光変換素子368が、x方向に複数列配列され
たものである。なお、偏光変換素子アレイ362も偏光
変換素子アレイ361と全く同様の構成であるので、そ
の説明は省略する。
In the polarization conversion element array 361, one adjacent polarization separation film 366 and one reflection film 36
7, and one block composed of one λ / 2 retardation plate 364 can be regarded as one polarization conversion element 368. In the polarization conversion element array 361, such polarization conversion elements 368 are arranged in a plurality of rows in the x direction. Note that the polarization conversion element array 362 has exactly the same configuration as the polarization conversion element array 361, and a description thereof will be omitted.

【0021】図6は、遮光板350を示す正面図であ
る。遮光板350は、2つの偏光変換素子アレイ36
1,362の光入射面のうち、偏光分離膜366に対応
する光入射面にのみ光が入射するように用いるもので、
略矩形状の板状体に複数の開口部351を設けた構成を
有している。
FIG. 6 is a front view showing the light shielding plate 350. The light shielding plate 350 includes two polarization conversion element arrays 36.
Of the 1,362 light incident surfaces, the light incident surface is used so that light is incident only on the light incident surface corresponding to the polarization separation film 366.
It has a configuration in which a plurality of openings 351 are provided in a substantially rectangular plate.

【0022】図2に示す光源200から射出された非偏
光光は、インテグレータ光学系300を構成する第1レ
ンズアレイ320の複数の小レンズ321によって複数
の部分光束202に分割されるとともに、第2レンズア
レイ340を介して2つの偏光変換素子アレイ361,
362の偏光分離膜366の近傍に集光される。2つの
偏光変換素子アレイ361,362に入射した複数の部
分光束は、1種類の直線偏光光に変換され射出される。
そして、2つの偏光変換素子アレイ361,362から
射出された複数の部分光束は、重畳レンズ370によっ
て後述する液晶パネル410R,410G,410B上
で重畳される。
The unpolarized light emitted from the light source 200 shown in FIG. 2 is divided into a plurality of partial light beams 202 by a plurality of small lenses 321 of a first lens array 320 constituting an integrator optical system 300, The two polarization conversion element arrays 361, 361 are provided via the lens array 340.
The light is condensed near the polarization separation film 366. The plurality of partial light beams incident on the two polarization conversion element arrays 361 and 362 are converted into one type of linearly polarized light and emitted.
The plurality of partial light beams emitted from the two polarization conversion element arrays 361 and 362 are superimposed on liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B described later by the superimposing lens 370.

【0023】なお、図1に示した反射ミラー372は、
重畳レンズ370から射出された光束を色光分離光学系
380の方向に導くために設けられており、従って、そ
れは光学系の構成によっては、必ずしも必要なものでは
ない。
The reflection mirror 372 shown in FIG.
The light beam emitted from the superimposing lens 370 is provided to guide the light beam toward the color light separation optical system 380. Therefore, it is not always necessary depending on the configuration of the optical system.

【0024】色光分離光学系380は、第1および第2
ダイクロイックミラー382,386を備え、照明光学
系から射出される光を、赤、緑、青の3色の色光に分離
する機能を有している。第1ダイクロイックミラー38
2は、重畳レンズ370から射出される光のうち赤色光
成分を透過させるとともに、青色光成分と緑色光成分と
を反射する。第1ダイクロイックミラー382を透過し
た赤色光は、反射ミラー384で反射され、平行化レン
ズ400を通って赤色光用の液晶パネル410Rに達す
る。この平行化レンズ400は、重畳レンズ370から
射出された各部分光束をその中心軸(主光線)に対して
平行な光束に変換する。他の液晶パネル410G,41
0Bの前に設けられた平行化レンズ402,404も同
様に作用する。
The color light separation optical system 380 includes first and second
It has dichroic mirrors 382 and 386 and has a function of separating light emitted from the illumination optical system into three color lights of red, green, and blue. First dichroic mirror 38
2 transmits the red light component of the light emitted from the superimposing lens 370 and reflects the blue light component and the green light component. The red light transmitted through the first dichroic mirror 382 is reflected by the reflection mirror 384 and passes through the collimating lens 400 to reach the liquid crystal panel 410R for red light. The parallelizing lens 400 converts each partial light beam emitted from the superimposing lens 370 into a light beam parallel to the central axis (principal ray). Other liquid crystal panels 410G, 41
The collimating lenses 402 and 404 provided before 0B operate similarly.

【0025】さらに、第1ダイクロイックミラー382
で反射された青色光と緑色光のうち、緑色光は第2ダイ
クロイックミラー386によって反射され、平行化レン
ズ402を通って緑色光用の液晶パネル410Gに達す
る。一方、青色光は、第2ダイクロイックミラー386
を透過し、リレー光学系390、すなわち、入射側レン
ズ392、反射ミラー394、リレーレンズ396、お
よび反射ミラー398を通り、さらに平行化レンズ40
4を通って青色光用の液晶パネル410Bに達する。な
お、青色光にリレー光学系390が用いられているの
は、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも
長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止
するためである。すなわち、入射側レンズ392に入射
した部分光束をそのまま、平行化レンズ404に伝える
ためである。
Further, the first dichroic mirror 382
Of the blue light and the green light reflected by the green light, the green light is reflected by the second dichroic mirror 386, passes through the collimating lens 402, and reaches the liquid crystal panel 410G for green light. On the other hand, the blue light is transmitted to the second dichroic mirror 386.
Through the relay optical system 390, that is, the incident side lens 392, the reflection mirror 394, the relay lens 396, and the reflection mirror 398, and further to the collimating lens 40
4 and reaches the liquid crystal panel 410B for blue light. The reason why the relay optical system 390 is used for blue light is that the optical path length of blue light is longer than the optical path lengths of other color lights, so that a reduction in light use efficiency due to light diffusion or the like is prevented. To do that. That is, it is for transmitting the partial light beam incident on the incident side lens 392 to the parallelizing lens 404 as it is.

【0026】3つの液晶パネル410R,410G,4
10Bは、入射した光を、与えられた画像情報(画像信
号)に従って変調する電気光学装置としての機能を有し
ている。これにより、3つの液晶パネル410R,41
0G,410Bに入射した各色光は、与えられた画像情
報に従って変調されて各色光の画像を形成する。なお、
3つの液晶パネル410R,410G,410Bの光入
射面側および光出射面側には、図示しない偏光板が設け
られている。
The three liquid crystal panels 410R, 410G, 4
10B has a function as an electro-optical device that modulates incident light in accordance with given image information (image signal). Thereby, the three liquid crystal panels 410R, 41
Each color light incident on 0G and 410B is modulated in accordance with given image information to form an image of each color light. In addition,
Polarizing plates (not shown) are provided on the light incident surface side and the light emitting surface side of the three liquid crystal panels 410R, 410G, and 410B.

【0027】3つの液晶パネル410R,410G,4
10Bから射出された3色の変調光は、フィールドレン
ズ411,412,413を透過して集光方向が狭めら
れクロスダイクロイックプリズム420に入射し、ここ
で3色の変調光が合成されて、カラー画像を投写するた
めの合成光が形成される。さらに、クロスダイクロイッ
クプリズム420で生成された合成光は投写レンズ40
の入射瞳の方向に射出され、投写レンズ40はこの合成
光を投写スクリーン上に投写する機能を有し、投写スク
リーン上にカラー画像を表示する。
The three liquid crystal panels 410R, 410G, 4
The modulated light of three colors emitted from 10B is transmitted through the field lenses 411, 412, and 413, the focusing direction is narrowed, and is incident on the cross dichroic prism 420. Here, the modulated lights of three colors are combined to form a color. Synthetic light for projecting an image is formed. Further, the combined light generated by the cross dichroic prism 420 is
The projection lens 40 has a function of projecting the combined light on a projection screen, and displays a color image on the projection screen.

【0028】次に、フィールドレンズ411,412,
413について説明する。図7に示すように、これらの
フィールドレンズ411,412,413は、クロスダ
イクロイックプリズム420から射出される合成光を投
写レンズ40の入射瞳43に効率よく集光させるため
に、3枚の液晶パネル(液晶ライトバルブ)410R,
410G,410Bと、クロスダイクロイックプリズム
420との間にそれぞれ配置されたものである。これら
のフィールドレンズ411,412,413は光進行方
向調整手段として作用する。すなわち、これらのフィー
ルドレンズ411,412,413によって、平行化レ
ンズ400,402,404で平行化された光の進光方
向が調整され、投写レンズ40の瞳の中心の方向に向け
られる。従って、照明光学系の特性にかかわらず、投写
レンズの大きさを選択することが可能となる。フィール
ドレンズ411,412,413としては、一般的には
本実施例のように凸レンズが使用されるとともに、その
詳細な形状は投写レンズ40の入射瞳43との関係で決
定される。なお、図7中、符号41,42は、それぞれ
投写レンズ40を構成する複数のレンズのうち、最も投
写面から遠い位置に配置されているレンズ(後玉)と、
最も投写面に近い位置に配置されているレンズ(前玉)
とを示している。
Next, the field lenses 411, 412,
413 will be described. As shown in FIG. 7, these field lenses 411, 412, and 413 are provided with three liquid crystal panels for efficiently condensing the combined light emitted from the cross dichroic prism 420 to the entrance pupil 43 of the projection lens 40. (Liquid crystal light valve) 410R,
It is arranged between each of 410G and 410B and the cross dichroic prism 420. These field lenses 411, 412, 413 function as light traveling direction adjusting means. That is, the direction of the light collimated by the collimating lenses 400, 402, and 404 is adjusted by the field lenses 411, 412, and 413, and the light is directed toward the center of the pupil of the projection lens 40. Therefore, the size of the projection lens can be selected regardless of the characteristics of the illumination optical system. In general, convex lenses are used as the field lenses 411, 412, and 413 as in the present embodiment, and the detailed shape is determined by the relationship with the entrance pupil 43 of the projection lens 40. In FIG. 7, reference numerals 41 and 42 denote a lens (rear ball) disposed at a position farthest from the projection surface among a plurality of lenses constituting the projection lens 40, respectively.
Lens (front lens) located closest to the projection surface
Are shown.

【0029】なお、フィールドレンズとしては、上記の
ような単体の凸レンズの他に、図8に示すように、複数
のレンズを組み合わせて構成することもできる。
The field lens may be constructed by combining a plurality of lenses as shown in FIG. 8 in addition to the single convex lens as described above.

【0030】ところで、このようなフィールドレンズ4
11,412,413はクロスダイクロイックプリズム
420への光の入射角度を変えるものであるため、クロ
スダイクロイックプリズム420でテレセントリック系
が崩れ、波長のシフトを生じさせる原因となる。すなわ
ち、クロスダイクロイックプリズム420は、赤、緑、
青の3色の変調光を合成してカラー画像を形成する色光
合成光学系としての機能を果たすもので、赤色光を反射
する誘電体多層膜(光選択膜)と、青色光を反射する誘
電体多層膜(光選択膜)とが、4つの直角プリズムの界
面に略X字状に形成される。これらの誘導体多層膜は、
入射する光の角度によって波長選択特性(色選択特性)
が変化する。このように、光の入射角度の変化によって
所定の設定波長から選択特性がずれることを波長のシフ
トといっている。この波長のシフトが生じると、誘電体
多層膜で選択される光の波長が部分的に変化してしまう
ため、投写画像に色むらが生じる。
By the way, such a field lens 4
Since 11, 412, and 413 change the incident angle of light to the cross dichroic prism 420, the telecentric system collapses in the cross dichroic prism 420, causing a wavelength shift. That is, the cross dichroic prism 420 has red, green,
It functions as a color light combining optical system for forming a color image by combining modulated light of three colors of blue, and includes a dielectric multilayer film (light selective film) that reflects red light and a dielectric film that reflects blue light. A body multilayer film (light selective film) is formed in an approximately X-shape at the interface between the four right-angle prisms. These derivative multilayer films
Wavelength selection characteristics (color selection characteristics) depending on the angle of incident light
Changes. In this manner, the shift of the selection characteristic from a predetermined set wavelength due to a change in the incident angle of light is called a wavelength shift. When this wavelength shift occurs, the wavelength of the light selected by the dielectric multilayer film partially changes, so that color unevenness occurs in the projected image.

【0031】本実施形態では、そのような波長のシフト
をキャンセルさせる補正手段を設けている。すなわち、
本実施形態では、クロスダイクロイックプリズム420
内に形成された誘電体多層膜にシェーディングを持たせ
ることで、これらの誘電体多層膜への光の入射角度の変
化に応じて膜の特性を位置に応じて変化させて、フィー
ルドレンズ411,412,413の設置に起因して生
じた波長のシフトをキャンセルさせるようにしたもので
ある。
In this embodiment, a correction means for canceling such a wavelength shift is provided. That is,
In the present embodiment, the cross dichroic prism 420
By giving shading to the dielectric multilayer film formed therein, the characteristics of the film are changed according to the position according to the change of the incident angle of light to these dielectric multilayer films, and the field lens 411, The shift in wavelength caused by the installation of 412 and 413 is canceled.

【0032】このシェーディングは、例えば、フィール
ドレンズ411,412,413に起因して生じた波長
のシフトに応じて、誘電体多層膜の厚さを変化させるこ
とによって実現できる。そして、その誘電体多層膜の厚
さは、クロスダイクロイックプリズム420が図9
(a)の平面図に示すように配置されている場合に、図
9(b)のクロスダイクロイックプリズム420平面図
に示した斜線部のように、投写レンズから離れるに従っ
て、赤色光反射誘電体多層膜421と青色光反射誘電体
多層膜422とを、一定の割合で増加させるように変化
させる。なお、このようにシェーディングを行うための
成膜方法や、クロスダイクロイックプリズムの製造方法
については周知であるため、これらの方法に関する詳細
な説明は省略する。
This shading can be realized, for example, by changing the thickness of the dielectric multilayer film in accordance with the wavelength shift caused by the field lenses 411, 412, 413. The thickness of the dielectric multilayer film is determined by the cross dichroic prism 420 shown in FIG.
When arranged as shown in the plan view of FIG. 9A, the red light-reflecting dielectric multilayer increases as the distance from the projection lens increases, as indicated by the hatched portion shown in the cross-dichroic prism 420 plan view of FIG. The film 421 and the blue light reflecting dielectric multilayer film 422 are changed so as to increase at a fixed rate. Since a method of forming a film for performing shading and a method of manufacturing a cross dichroic prism are well known, a detailed description of these methods will be omitted.

【0033】以上のような本実施例のプロジェクタで
は、液晶パネル410R,410G,410Bとクロス
ダイクロイックプリズム420との間に配置したフィー
ルドレンズ411,412,413により、照明光学系
の特性にかかわらず投写レンズ40を構成することが可
能となり、しかも、クロスダイクロイックプリズム42
0が備える色光選択膜に適切なシェーディングを持たせ
ることで、色むらの発生も防止される。
In the projector of this embodiment described above, the field lenses 411, 412, 413 disposed between the liquid crystal panels 410R, 410G, 410B and the cross dichroic prism 420 project regardless of the characteristics of the illumination optical system. The lens 40 can be formed, and the cross dichroic prism 42
By providing appropriate shading to the color light selection film included in 0, generation of color unevenness is also prevented.

【0034】なお、上記実施形態では、透過型の液晶パ
ネルを用いた投写型表示装置に本発明を適用した場合の
例について説明したが、本発明は、反射型の液晶パネル
を用いた投写型表示装置にも適用することが可能であ
る。また、後述のように、電気光学装置は液晶パネルに
限定されない。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等
の電気光学装置が光を透過するタイプであることを意味
しており、「反射型」とは液晶パネル等の電気光学装置
が光を反射するタイプであることを意味している。反射
型の電気光学装置を採用した投写型表示装置では、ダイ
クロイックプリズムが、光を赤、緑、青の3色の光に分
離する色光分離手段として利用されるとともに、変調さ
れた3色の光を合成して同一の方向に出射する色光合成
手段としても利用されることがある。
In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to a projection display device using a transmissive liquid crystal panel has been described. However, the present invention relates to a projection type display device using a reflective liquid crystal panel. The present invention can be applied to a display device. Further, as described later, the electro-optical device is not limited to a liquid crystal panel. Here, “transmissive” means that an electro-optical device such as a liquid crystal panel transmits light, and “reflective” means that an electro-optical device such as a liquid crystal panel reflects light. It is a type. In a projection display device employing a reflection type electro-optical device, a dichroic prism is used as color light separating means for separating light into three colors of red, green, and blue, and modulated light of three colors is used. May be used also as a color light combining unit that combines and emits in the same direction.

【0035】また、光変調用電気光学装置は液晶パネル
(例えば液晶ライトバルブ)に限られるものではなく、
例えば、マイクロミラーを用いた装置であっても良い。
また、色光合成光学系であるプリズムも、4つの三角柱
状プリズムの接着面に沿って二種類の色選択面が形成さ
れたダイクロイックプリズムに限られず、色選択面が一
種類のダイクロイックプリズムや、偏光ビームスプリッ
タであっても良い。その他、プリズムは、略六面体状の
光透過性の箱の中に光選択面を配置し、そこに液体を充
填したようなものであっても良い。
The electro-optical device for light modulation is not limited to a liquid crystal panel (eg, a liquid crystal light valve).
For example, an apparatus using a micro mirror may be used.
Also, the prism that is a color light combining optical system is not limited to a dichroic prism in which two types of color selection surfaces are formed along the bonding surface of the four triangular prisms, but a dichroic prism with one type of color selection surface and a polarization type. It may be a beam splitter. Alternatively, the prism may be such that a light-selecting surface is arranged in a substantially hexahedral light-transmitting box and a liquid is filled therein.

【0036】さらに、投写型表示装置としては、投写像
を観察する方向から投写を行う前面投写型表示装置と、
投写像を観察する方向とは反対側から投写を行う背面投
写型表示装置とがあるが、上記実施の形態で示した構成
は、そのいずれにも適用可能である。
Further, as the projection type display device, a front projection type display device for projecting from a direction in which a projected image is observed,
There is a rear-projection display device that performs projection from the side opposite to the direction in which a projected image is observed, but the configuration described in the above embodiment can be applied to any of them.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、照明光学系の特性にと
らわれないで、投写レンズの大きさをより小さくするこ
とが可能なプロジェクタを得ることが可能となる。な
お、その際、色むらの補正もまた可能である。
According to the present invention, it is possible to obtain a projector capable of further reducing the size of the projection lens, regardless of the characteristics of the illumination optical system. At this time, color unevenness can be corrected.

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

【図1】本発明の実施の形態に係るプロジェクタの光学
系を示す平面図。
FIG. 1 is a plan view showing an optical system of a projector according to an embodiment of the invention.

【図2】図1の光学系を構成する照明光学系の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of an illumination optical system constituting the optical system of FIG. 1;

【図3】照明光学系を構成する第1レンズアレイの正面
図(A)および側面図(B)。
FIGS. 3A and 3B are a front view (A) and a side view (B) of a first lens array constituting an illumination optical system. FIGS.

【図4】照明光学系を構成する偏光変換素子アレイの外
観を示す斜視図。
FIG. 4 is a perspective view showing an appearance of a polarization conversion element array constituting the illumination optical system.

【図5】図4の偏光変換素子アレイの作用を示す模式
図。
FIG. 5 is a schematic view showing the operation of the polarization conversion element array of FIG.

【図6】照明光学系を構成する遮光板の一例を示す正面
図。
FIG. 6 is a front view showing an example of a light shielding plate constituting the illumination optical system.

【図7】フィールドレンズ(凸レンズ)の作用を示す模
式図。
FIG. 7 is a schematic view showing the operation of a field lens (convex lens).

【図8】フィールドレンズの他の構成を示す例示図。FIG. 8 is an exemplary view showing another configuration of the field lens.

【図9】クロスダイクロイックプリズム周辺の配置を示
す平面図(a)と、色光選択膜のシェーディングの状態
を示すクロスダイクロイックプリズムの平面図(b)。
9A is a plan view showing an arrangement around the cross dichroic prism, and FIG. 9B is a plan view of the cross dichroic prism showing a shading state of the color light selection film.

【図10】一般的なプロジェクタの外観を示す斜視図。FIG. 10 is a perspective view showing the appearance of a general projector.

【図11】公知のプロジェクタの光学系を示す構成図。FIG. 11 is a configuration diagram showing an optical system of a known projector.

【図12】図11の光学系におけるテレセントリック系
を示す模式図。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a telecentric system in the optical system shown in FIG. 11;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 光源ユニット 30 光学ユニット 40 投写レンズ 200 光源 202 部分光束 210 光源ランプ 212 凹面鏡 300 インテグレータ光学系 320 第1レンズアレイ 321 第1レンズアレイを構成する小レンズ 340 第2レンズアレイ 341 第2レンズアレイを構成する小レンズ 350 遮光板 360,361,362 偏光変換素子アレイ 363 偏光ビームスプリッタアレイ 364 λ/2位相差板 365 透光性部材 366 偏光分離膜 367 反射膜 368 偏光変換素子 370 重畳レンズ 380 色光分離光学系 382 第1ダイクロイックミラー 384 反射ミラー 386 第2ダイクロイックミラー 390 リレー光学系 394,398 反射ミラー 400,402,404 平行化レンズ 410R,410G,410B 液晶パネル 411,412,413 フィールドレンズ(凸レン
ズ) 420 クロスダイクロイックプリズム 421 赤色光反射誘電体多層膜 422 青色光反射誘電体多層膜
Reference Signs List 20 light source unit 30 optical unit 40 projection lens 200 light source 202 partial light beam 210 light source lamp 212 concave mirror 300 integrator optical system 320 first lens array 321 small lens forming first lens array 340 second lens array 341 forming second lens array Small lens 350 Light shield plate 360, 361, 362 Polarization conversion element array 363 Polarization beam splitter array 364 λ / 2 phase difference plate 365 Translucent member 366 Polarization separation film 367 Reflection film 368 Polarization conversion element 370 Superposition lens 380 Color light separation optics System 382 First dichroic mirror 384 Reflecting mirror 386 Second dichroic mirror 390 Relay optical system 394,398 Reflecting mirror 400,402,404 Parallelizing lens 410R, 410G, 410B Liquid crystal panel 411, 412, 413 Field lens (convex lens) 420 Cross dichroic prism 421 Red light reflecting dielectric multilayer 422 Blue light reflecting dielectric multilayer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/74 H04N 5/74 A 9/31 9/31 A C Fターム(参考) 2H088 EA15 HA13 HA14 HA16 HA18 HA20 HA21 HA24 HA25 HA28 MA04 MA20 2H091 FA05X FA26X FB02 LA11 LA16 5C058 AA06 AB06 BA06 BA23 BA35 5C060 BA04 BA07 BB13 BC05 BD02 DA05 GA02 GB06 GB10 HC01 HC12 HC24 HC25 JA19 JB06──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/74 H04N 5/74 A 9/31 9/31 A CF term (Reference) 2H088 EA15 HA13 HA14 HA16 HA18 HA20 HA21 HA24 HA25 HA28 MA04 MA20 2H091 FA05X FA26X FB02 LA11 LA16 5C058 AA06 AB06 BA06 BA23 BA35 5C060 BA04 BA07 BB13 BC05 BD02 DA05 GA02 GB06 GB10 HC01 HC12 HC24 HC25 JA19 JB06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明光を射出する照明光学系と、 前記照明光学系から射出される光を複数の色光に分離す
る色分離光学系と、 前記色分離光学系から出射された色光を各々平行化する
複数の平行化レンズと、前記平行化レンズから射出され
た複数の色光を各々変調する複数の光変調装置と、これ
らの光変調装置によって変調された色光を合成する色光
合成プリズムと、該色光合成プリズムで合成された光を
投写する投写レンズとを備えたプロジェクタであって、 前記複数の光変調装置の各々と前記色光合成プリズムと
の間に、前記合成された光を前記投写レンズの入射瞳に
向けて集光させる光進行方向調整手段を配置したことを
特徴とするプロジェクタ。
An illumination optical system for emitting illumination light; a color separation optical system for separating light emitted from the illumination optical system into a plurality of color lights; and a color light emitted from the color separation optical system being parallel to each other. A plurality of collimating lenses to be converted, a plurality of light modulators respectively modulating a plurality of color lights emitted from the collimating lens, a color light combining prism for combining the color lights modulated by these light modulators, A projector lens for projecting the light combined by the color light combining prism, wherein the combined light passes through the projection lens between each of the plurality of light modulators and the color light combining prism. A projector, comprising a light traveling direction adjusting means for converging light toward an entrance pupil.
【請求項2】 前記光進行方向調整手段は凸レンズから
なることを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。
2. The projector according to claim 1, wherein said light traveling direction adjusting means comprises a convex lens.
【請求項3】 前記光進行方向調整手段は複数のレンズ
を組み合わせてなることを特徴とする請求項1記載のプ
ロジェクタ。
3. The projector according to claim 1, wherein said light traveling direction adjusting means comprises a combination of a plurality of lenses.
【請求項4】 前記色合成プリズムは、誘電体多層膜を
備え、前記光進行方向調整手段に起因する光の入射角度
の変化によって前記誘電体多層膜で発生する波長シフト
を補正する色むら補正手段を備えたことを特徴とする請
求項1乃至3のいずれかに記載のプロジェクタ。
4. The color combining prism includes a dielectric multilayer film, and corrects a color shift that is generated in the dielectric multilayer film by a change in an incident angle of light caused by the light traveling direction adjusting means. The projector according to claim 1, further comprising a unit.
【請求項5】 前記色むらを補正手段として、前記誘電
体多層膜にシェーディングを持たせたことを特徴とする
請求項4記載のプロジェクタ。
5. The projector according to claim 4, wherein the dielectric multilayer film is provided with shading as a means for correcting the color unevenness.
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