JPH11326833A - Liquid crystal projector device - Google Patents
Liquid crystal projector deviceInfo
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- JPH11326833A JPH11326833A JP10132319A JP13231998A JPH11326833A JP H11326833 A JPH11326833 A JP H11326833A JP 10132319 A JP10132319 A JP 10132319A JP 13231998 A JP13231998 A JP 13231998A JP H11326833 A JPH11326833 A JP H11326833A
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- liquid crystal
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、直交する2種類の
偏光方向の光を有効に利用して画像を形成する液晶プロ
ジェクタ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal projector for forming an image by effectively utilizing light having two orthogonal polarization directions.
【0002】[0002]
【従来の技術】光源から出力された光を、例えば液晶パ
ネルによって光変調して画像光を形成し、この画像光を
スクリーンなどに投写する液晶プロジェクタ装置が知ら
れている。2. Description of the Related Art There is known a liquid crystal projector which modulates light output from a light source by, for example, a liquid crystal panel to form image light and projects the image light on a screen or the like.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、光源から出
射される光は無偏光とされるが、液晶パネルは液晶の性
質上、2つの直交する偏光方向の光のいずれか一方のみ
を使用するようにされている。つまり、液晶パネルの光
の入射側に偏光板を備え、一方の偏光方向の光を透過さ
せ、他方の偏光方向の光は前記偏光板によって遮断され
る。したがって、実際には液晶パネルによる画像形成に
は光源からの全光束の約半分程度しか利用できないこと
になる。これにより、光源からの光を有効に利用するこ
とができず、さらに効輝度の画像を投写することも困難
とされていた。By the way, the light emitted from the light source is unpolarized light. However, the liquid crystal panel uses only one of two orthogonal polarization directions due to the nature of the liquid crystal. Has been. That is, a polarizing plate is provided on the light incident side of the liquid crystal panel so that light in one polarization direction is transmitted and light in the other polarization direction is blocked by the polarizing plate. Therefore, in actuality, only about half of the total luminous flux from the light source can be used for image formation by the liquid crystal panel. As a result, the light from the light source cannot be used effectively, and it is also difficult to project an image with an effective luminance.
【0004】そこで、例えば偏光ビームスプリッタなど
を用いて偏光方向を揃える偏光変換ブロックが知られて
いる。図8に偏光変換ブロックの構成例を示す。なお、
この図においては、便宜上いずれか一方の偏光方向の光
がP偏光波、他方の偏光方向の光がS偏光波とされるこ
とを想定して説明する。この偏光変換ブロック40にお
いて、図示していないランプなどからの無偏光は、入射
部分を形成するプリズム素子41に入射する。プリズム
素子41に入射した光は、偏光分離膜(偏光ビームスプ
リッタ)42に到達し、ここで例えばP偏光波が透過し
て、S偏光波が反射することで、直交する2つの偏光波
に分離される。Therefore, a polarization conversion block for aligning the polarization direction using a polarization beam splitter or the like is known. FIG. 8 shows a configuration example of the polarization conversion block. In addition,
In this drawing, for the sake of convenience, description will be made on the assumption that light in one of the polarization directions is a P-polarized wave and light in the other polarization direction is an S-polarized wave. In the polarization conversion block 40, non-polarized light from a not-shown lamp or the like enters a prism element 41 forming an incident portion. The light that has entered the prism element 41 reaches a polarization splitting film (polarization beam splitter) 42 where, for example, a P-polarized wave is transmitted and an S-polarized wave is reflected, thereby separating the light into two orthogonal polarized waves. Is done.
【0005】偏光分離膜42を透過したP偏光波はその
まま進むことでプリズム素子43から出射する。また、
偏光分離膜42で反射したS偏光波はミラー44で反射
して、さらにプリズム素子41の出射側に配置されてい
る1/2波長板45によって、偏光方向が回転するよう
にされP偏光波に変換される。すなわち、無偏光は偏光
変換ブロック40を介することにより、一方の偏光方向
の光(例えばP偏光波)に変換される。[0005] The P-polarized wave transmitted through the polarization separation film 42 is emitted from the prism element 43 by proceeding as it is. Also,
The S-polarized wave reflected by the polarization separation film 42 is reflected by a mirror 44 and further rotated by a half-wave plate 45 disposed on the exit side of the prism element 41 into a P-polarized wave. Is converted. That is, non-polarized light is converted into light in one polarization direction (for example, a P-polarized wave) by passing through the polarization conversion block 40.
【0006】このような偏光変換ブロック40を用いる
ことで、光の有効利用を図ることが可能である。しか
し、偏光変換ブロック40の入射面において、実際に光
を入射することができるのはプリズム素子41とされ、
プリズム素子43は例えば偏光変換用として構成される
ものである。つまり、偏光変換ブロック40の入射部分
に制限が有り、例えばマルチレンズアレーを用いて集光
を行なう場合、マルチレンズアレーにおけるレンズセル
の位置とプリズム素子41の位置を精度良く合わせる必
要が生じてくる。したがって、精度良い位置合わせを行
なうために、生産効率が良いものではないという問題が
あった。By using such a polarization conversion block 40, it is possible to effectively use light. However, it is the prism element 41 that can actually enter the light on the incident surface of the polarization conversion block 40,
The prism element 43 is configured, for example, for polarization conversion. In other words, there is a limit on the incident portion of the polarization conversion block 40. For example, when light is condensed using a multi-lens array, it is necessary to precisely match the position of the lens cell and the position of the prism element 41 in the multi-lens array. . Therefore, there is a problem that the production efficiency is not good in order to perform accurate positioning.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点を解決するために、光源と、前記光源から出力された
光の集光手段として一対配置される第一、第二のマルチ
レンズアレーと、前記第二のマルチレンズアレーで集光
された光を入射して、光変調を行なう光変調素子を備え
た液晶プロジェクタ装置において、前記第一、第二のマ
ルチレンズアレーの間の所定の位置に、入射した光の偏
光分離を行なうとともに、それぞれの偏光光線を所定の
方向に出射することができる偏光分離ブロックを配置
し、さらに、前記第二のマルチレンズアレーの前段また
は後段に、前記偏光分離ブロックによって分離されたい
ずれか一方の偏光光線の光路に対応した位置に1/2波
長板を配置する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a light source and a pair of first and second multi-lenses arranged as light condensing means for the light output from the light source. In a liquid crystal projector device including an array and a light modulation element that performs light modulation by receiving light condensed by the second multi-lens array, a predetermined distance between the first and second multi-lens arrays In the position, while performing polarization separation of the incident light, a polarization separation block that can emit each polarized light beam in a predetermined direction is arranged, and further, at a stage before or after the second multi-lens array, A half-wave plate is arranged at a position corresponding to the optical path of one of the polarized light beams separated by the polarization separation block.
【0008】本発明によれば、偏光分離ブロックを複屈
折を有したプリズム素子で構成することにより、入射側
の全ての面で無偏光を入射することができ、ランプやマ
ルチレンズアレーなどの光学部品の光軸に垂直な方向に
対して、高い位置精度が要求されることがなくなる。こ
れにより、光学系の組み立てを容易にして、生産性を向
上することができる。また、2種類の偏光方向の光を効
率良く利用することができるようになるので、実質的に
輝度の高い照明光学系を構成することができる。According to the present invention, by constructing the polarization separation block with a prism element having birefringence, non-polarized light can be incident on all the surfaces on the incident side, and optical elements such as lamps and multi-lens arrays can be used. High positional accuracy is not required in the direction perpendicular to the optical axis of the component. Thereby, the assembly of the optical system can be facilitated, and the productivity can be improved. In addition, since light of two polarization directions can be used efficiently, an illumination optical system having substantially high luminance can be configured.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶プロジェクタ
装置の実施の形態を説明する。図1は、本実施の形態の
液晶プロジェクタ装置の一部として、本発明に関わる要
部の構成例を説明する図である。ランプ1はこの図に示
されている液晶プロジェクタ装置の光源として構成さ
れ、無偏光の光を出射することができるようにされてい
る。このランプ1は例えば放物面のリフレクタ1aを有
して構成され、主光線が平行とされる光を出射すること
ができるようにされている。ランプ1から、出射した光
はUV−IRカットフィルタ2を介して、第一のマルチ
レンズアレー3に入射する。このマルチレンズアレー3
で結像したランプ像は偏光分離ブロック4に入射する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a liquid crystal projector according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a main part according to the present invention as a part of the liquid crystal projector device of the present embodiment. The lamp 1 is configured as a light source of the liquid crystal projector device shown in this figure, and can emit unpolarized light. The lamp 1 includes, for example, a parabolic reflector 1a, and can emit light whose principal ray is parallel. The light emitted from the lamp 1 enters the first multi-lens array 3 via the UV-IR cut filter 2. This multi-lens array 3
Is incident on the polarization separation block 4.
【0010】偏光分離ブロック4は後で詳しく説明する
ように、一般的に知られている複屈折を有したウォラス
トンプリズムとして構成されている。すなわち、偏光分
離ブロック4はランプ1からの光を、複屈折によって偏
光方向が直交した常光線(ordinary ray)と、異常光線
(extraordinary ray)とされる2種類の偏光光線に分
離するとともに、それぞれを所定の方向に出射すること
ができるようにされている。As will be described in detail later, the polarization separating block 4 is configured as a generally known Wollaston prism having birefringence. That is, the polarization separation block 4 separates the light from the lamp 1 into two types of polarized light rays, which are an ordinary ray (ordinary ray) and an extraordinary ray whose polarization directions are orthogonal to each other due to birefringence, and respectively. Can be emitted in a predetermined direction.
【0011】1/2波長板5、5、5は、常光線または
異常光線のいずれか一方の光路に対応した位置に配置さ
れ、入射した光の偏光方向を回転させる。したがって、
第二のマルチレンズアレー6には、常光線または異常光
線とされる偏光方向が所定の方向に揃った光が入射す
る。また、この1/2波長板5はマルチレンズアレー6
の各レンズセルが形成される分割ピッチの半分となるよ
うに形成される。したがって、偏光分離ブロック4にお
いて常光線、異常光線それぞれに与えられる角度につい
ても、1/2波長板5のピッチに対応するように設定さ
れる。マルチレンズアレー6は、マルチレンズアレー3
で結像した光を集光するようにされている。さらに、本
例では、偏光分離ブロック4によって入射した光を、主
光線が平行な光となるように偏向することができるよう
に配置されている。The half-wave plates 5, 5, 5 are arranged at positions corresponding to either the ordinary light path or the extraordinary light path, and rotate the polarization direction of the incident light. Therefore,
The second multi-lens array 6 receives light whose polarization direction as an ordinary ray or an extraordinary ray is aligned in a predetermined direction. The half-wave plate 5 is a multi-lens array 6
Are formed so as to be half of the division pitch at which each lens cell is formed. Therefore, the angles given to the ordinary ray and the extraordinary ray in the polarization separation block 4 are also set so as to correspond to the pitch of the half-wave plate 5. The multi-lens array 6 is a multi-lens array 3
The light focused in the step is focused. Further, in this example, the light is arranged so that the light incident by the polarization separation block 4 can be deflected so that the principal ray becomes parallel light.
【0012】第一の集光レンズ7はマルチレンズアレー
6の各レンズセルから入射した光を、第二の集光レンズ
8に集光するようにされ、この集光レンズ8を介した光
は、例えば透過型の液晶パネル9の被照射領域で合成さ
れる。液晶パネル9には図示していない経路から供給さ
れる所要の駆動信号に基づいて、集光レンズ8からの光
に対して選択的に光変調を行なう。この光変調によって
透過した光が投写レンズ10によって拡大投影されるよ
うになる。The first condenser lens 7 condenses the light incident from each lens cell of the multi-lens array 6 on the second condenser lens 8, and the light passing through this condenser lens 8 is For example, they are synthesized in the irradiation area of the transmission type liquid crystal panel 9. The light from the condenser lens 8 is selectively modulated based on a required driving signal supplied from a path (not shown) to the liquid crystal panel 9. The light transmitted by this light modulation is enlarged and projected by the projection lens 10.
【0013】次に、偏光分離ブロック4による偏光分離
の原理を説明する。図2は偏光分離の原理を説明する摸
式図として、図1に示した偏光分離ブロック4において
破線で区切って半分を示している。すなわち、1個のウ
ォラストンプリズムに相当するものが示されている。な
お、ここでは、例えば常光線の屈折率noと異常光線の
屈折率neとの間に、no>neの関係が成り立つ場合
を例に挙げて説明する。Next, the principle of polarization separation by the polarization separation block 4 will be described. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of polarization separation, and shows a half of the polarization separation block 4 shown in FIG. That is, the one corresponding to one Wollaston prism is shown. Here, an example in which the relationship of no> ne holds between the refractive index no of the ordinary ray and the refractive index ne of the extraordinary ray will be described as an example.
【0014】偏光分離ブロック4(ウォラストンプリズ
ム)は、2個の一軸性結晶を組み合わせた構成とされる
が、入射側の結晶4aの光軸は紙面において矢印方向と
され、また出射側の結晶4bの光軸は紙面に対して垂直
な方向(+印)とされている。すなわち、光軸が互いに
直交して、かつそれぞれの光軸が入射する光線と直交す
るように接合されている。The polarization separation block 4 (Wollaston prism) is configured by combining two uniaxial crystals. The optical axis of the crystal 4a on the incident side is in the direction of the arrow on the paper, and the crystal on the output side is The optical axis of 4b is a direction (+ mark) perpendicular to the paper surface. That is, they are joined so that the optical axes are orthogonal to each other and each optical axis is orthogonal to the incident light beam.
【0015】結晶4aに入射した光(無偏光)は、まず
ここで常光線と異常光線に分離される。さらに常光線と
異常光線は屈折面(結晶4aと結晶4bの接合面)を介
して結晶4bに入射することになる。このとき、各結晶
の光軸は直交していることから、屈折面を通過すること
で、結晶4aでの常光線は結晶4bにおいては異常光線
として、また結晶4aでの異常光線は結晶4bにおいて
は常光線として振る舞うことになる。すなわち、常光線
(黒丸)と異常光線(二重線)は屈折面で異なった方向
に屈折して、結晶4bから入射光に対して同じ角度αw
の光線として出射される。The light (unpolarized light) incident on the crystal 4a is first separated into an ordinary ray and an extraordinary ray here. Further, the ordinary ray and the extraordinary ray enter the crystal 4b via the refraction surface (the junction surface between the crystal 4a and the crystal 4b). At this time, since the optical axes of the crystals are orthogonal to each other, by passing through the refraction surface, the ordinary ray in the crystal 4a becomes an extraordinary ray in the crystal 4b, and the extraordinary ray in the crystal 4a becomes the extraordinary ray in the crystal 4b. Will behave as an ordinary ray. That is, the ordinary ray (black circle) and the extraordinary ray (double ray) are refracted in different directions on the refraction surface, and the same angle αw with respect to the incident light from the crystal 4b.
Are emitted.
【0016】なお、結晶4a、4bが形成される角度を
θとした場合、一般的に知られているように、角度θが
それほど大きくない場合には、以下の式(1)が成り立
つ。Assuming that the angle at which the crystals 4a and 4b are formed is θ, as generally known, if the angle θ is not so large, the following equation (1) holds.
【数1】 (Equation 1)
【0017】次に、偏光分離ブロック4としてウォラス
トンプリズムを使用した場合の光路を説明する。図3は
図1に示したマルチレンズアレー3、偏光分離ブロック
4、1/2波長板5、マルチレンズアレー6を拡大して
示す図である。なお、この図に示す例は、液晶パネル9
に備えられている偏光板が、例えば常光線の偏光方向に
対応していることを想定している。この図に示していな
いランプ1から出射されマルチレンズアレー3のレンズ
セル3aを通過した光は、偏光分離ブロック4の結晶4
a、4bにおける複屈折によって、常光線(黒丸)と異
常光線(二重線)に分離される。そして、例えば常光線
はそのままマルチレンズアレー6のレンズセル6aに入
射し、また、異常光線は1/2波長板5によって偏光方
向が回転することにより、常光線としてレンズセル6a
に入射する。これは、各マルチレンズアレー3、6にお
ける全てのレンズセルにおいて同様である。このよう
に、ランプ1からの光を常光線と異常光線に分離した後
に、例えば異常光線の偏光方向を回転することによっ
て、液晶パネル9の偏光板に対応して偏光方向を揃える
ことができるようになる。Next, an optical path when a Wollaston prism is used as the polarization separation block 4 will be described. FIG. 3 is an enlarged view of the multi-lens array 3, the polarization separation block 4, the half-wave plate 5, and the multi-lens array 6 shown in FIG. The example shown in FIG.
Is assumed to correspond to, for example, the polarization direction of ordinary light. Light emitted from a lamp 1 (not shown) and passing through a lens cell 3a of a multi-lens array 3 is
Due to the birefringence at a and 4b, it is separated into an ordinary ray (black circle) and an extraordinary ray (double ray). Then, for example, the ordinary ray directly enters the lens cell 6a of the multi-lens array 6, and the extraordinary ray is rotated as a normal ray by rotating the polarization direction by the half-wave plate 5.
Incident on. This is the same for all the lens cells in each of the multi-lens arrays 3 and 6. As described above, after the light from the lamp 1 is separated into an ordinary ray and an extraordinary ray, for example, by rotating the polarization direction of the extraordinary ray, the polarization direction can be made uniform according to the polarizing plate of the liquid crystal panel 9. become.
【0018】マルチレンズアレー6に対しては偏光分離
ブロック4からの常光線、及び1/2波長板5によって
変換された常光線がそれぞれ所定の角度で入射する。し
たがってマルチレンズアレー6は、各光線がレンズセル
の中心からずれた位置に入射することができるように配
置することにより、入射した光線はレンズセルの屈折力
によって、マルチレンズアレー3に入射したとき同様の
主光線が平行な光となるように偏向される。そして、図
示していない集光レンズ7に入射する。The ordinary ray from the polarization separation block 4 and the ordinary ray converted by the half-wave plate 5 enter the multi-lens array 6 at a predetermined angle. Therefore, by arranging the multi-lens array 6 so that each light beam can be incident on a position shifted from the center of the lens cell, the incident light beam is incident on the multi-lens array 3 by the refractive power of the lens cell. Similar chief rays are deflected to be parallel light. Then, the light enters a condenser lens 7 (not shown).
【0019】偏光分離ブロック4はマルチレンズアレー
3、6の間において、常光線と異常光線がそれぞれレン
ズセルまたは1/2波長板5に入射することができる位
置に配置される。したがって、例えば偏光分離ブロック
4の出射角度αwに対応して配置位置を設定するか、ま
たは予め配置位置を設定した状態でレンズセルのピッチ
に対応した出射角度αwを設定することになる。The polarization separation block 4 is arranged between the multi-lens arrays 3 and 6 at a position where ordinary rays and extraordinary rays can enter the lens cell or the half-wave plate 5, respectively. Therefore, for example, the arrangement position is set corresponding to the emission angle αw of the polarization separation block 4, or the emission angle αw corresponding to the pitch of the lens cells is set in a state where the arrangement position is set in advance.
【0020】なお、例えば偏光板が異常光線の偏光方向
に対応したものとされている場合は、偏光分離ブロック
4からの常光線の光路に対応した位置に1/2波長板5
を配置して、常光線を異常光線に変換した状態でマルチ
レンズアレー6に入射させるようにすればよい。If, for example, the polarizing plate corresponds to the polarization direction of the extraordinary ray, the half-wave plate 5 is placed at a position corresponding to the optical path of the ordinary ray from the polarization separation block 4.
May be arranged so as to be incident on the multi-lens array 6 in a state where ordinary rays are converted into extraordinary rays.
【0021】また、図1、図3に示した例では、2個の
ウォラストンプリズムを例えばランプ1の光軸付近で対
象となるように配置する例を挙げたが、偏光分離ブロッ
ク4としては、入射側に結晶4a、出射側に結晶4bに
相当する結晶が配置されていれば良いので、図2に示し
た1個のウォラストンプリズムを偏光分離ブロック4と
して適用することも可能である。さらに、例えばマルチ
レンズアレー3、6の各レンズセルそれぞれに対応した
小型のウォラストンプリズムを複数配置した場合、屈折
面(接合面)の角度が同じであれば、偏光分離ブロック
4をより薄型にの形成することが可能である。In the examples shown in FIGS. 1 and 3, two Wollaston prisms are arranged so as to be symmetrical around the optical axis of the lamp 1, for example. It is only necessary to dispose a crystal corresponding to the crystal 4a on the incident side and the crystal 4b on the output side, so that one Wollaston prism shown in FIG. Furthermore, for example, when a plurality of small Wollaston prisms corresponding to each lens cell of the multi-lens arrays 3 and 6 are arranged, and the angle of the refraction surface (joining surface) is the same, the polarization separation block 4 can be made thinner. Can be formed.
【0022】ところで、図3では、マルチレンズアレー
6を偏向手段として入射した光を平行な光に戻す構成を
説明したが、図4、図5に示されているように、別体の
偏向手段を備えることも可能である。図4に示されてい
る例では、例えば偏光板5の直前に入射側が凸形状とさ
れる楔型のプリズム15を配置する。これにより、偏光
分離ブロック4によって分離した常光線、異常光線はそ
れぞれ、プリズム15の傾斜面に入射することによって
屈折し、出射面からは主光線が平行な光として出射す
る。そして、例えば異常光線はそれぞれ1/2波長板5
に入射することで偏光方向が回転して、常光線としてマ
ルチレンズアレー16に入射する。マルチレンズアレー
16は偏光分離ブロック4によって分離される光線の光
路に対応して分割された構成とされ、各レンズセルの中
心部分に主光線が入射することができるようにされてい
る。したがって、マルチレンズアレー16からは、偏光
方向が揃い、かつ主光線が平行とされる光線が出射され
る。In FIG. 3, a configuration has been described in which the multi-lens array 6 is used as deflecting means to return incident light to parallel light. However, as shown in FIGS. 4 and 5, separate deflecting means are used. It is also possible to provide. In the example shown in FIG. 4, for example, a wedge-shaped prism 15 having a convex incident side is disposed immediately before the polarizing plate 5. Thereby, the ordinary ray and the extraordinary ray separated by the polarization separation block 4 are respectively refracted by being incident on the inclined surface of the prism 15, and the principal ray is emitted from the exit surface as parallel light. Then, for example, each of the extraordinary rays
Is incident on the multi-lens array 16 as an ordinary ray. The multi-lens array 16 is divided so as to correspond to the optical path of the light beam separated by the polarization separation block 4, so that the main light beam can enter the central portion of each lens cell. Therefore, the multi-lens array 16 emits light beams whose polarization directions are uniform and whose main light beams are parallel.
【0023】また、図5に示されているように、例えば
偏光板5の直前にウォラストンプリズムからなる偏向ブ
ロック17を配置する。この偏向ブロック17の構成と
しては、入射側の結晶17aが偏光分離ブロック4の出
射側の結晶4bと同じ光軸を有し、また出射側の結晶1
7bが偏光分離ブロック4の入射側の結晶4aと同じ光
軸を有した構成とされる。つまり偏向ブロック17に入
射した光線は、偏光分離ブロック4と逆方向に屈折する
ことになるので、常光線、異常光線はそれぞれ主光線が
平行となる光に偏向されて出射する。そして、例えば異
常光線はそれぞれ1/2波長板5に入射することで偏光
方向が回転して、常光線として図4と同様に構成されて
いるマルチレンズアレー16に入射する。Further, as shown in FIG. 5, for example, a deflection block 17 composed of a Wollaston prism is disposed immediately before the polarizing plate 5. The configuration of the deflection block 17 is such that the crystal 17a on the incident side has the same optical axis as the crystal 4b on the output side of the polarization separation block 4, and the crystal 1a on the output side
7b has the same optical axis as the crystal 4a on the incident side of the polarization separation block 4. That is, the light beam incident on the deflecting block 17 is refracted in the opposite direction to the polarization separating block 4, so that the ordinary light beam and the extraordinary light beam are deflected to light beams whose main light beams are parallel to each other. Then, for example, the extraordinary rays are respectively incident on the half-wavelength plate 5, whereby the polarization direction is rotated, and are incident on the multi-lens array 16 configured as in FIG. 4 as ordinary rays.
【0024】なお、図4、図5に示した例では、1/2
波長板5をマルチレンズアレー16の直前に配置した例
を説明したが、1/2波長板5の配置位置としてはマル
チレンズアレー16の直後とした場合でも同様の偏光回
転を行なうことができる。また、図示していない液晶パ
ネル9の偏光板が異常光線に対応したものとされていた
場合、1/2波長板5を常光線の光路に対応している位
置に配置すれば良い。In the examples shown in FIG. 4 and FIG.
Although the example in which the wave plate 5 is disposed immediately before the multi-lens array 16 has been described, the same polarization rotation can be performed even when the half-wave plate 5 is disposed immediately after the multi-lens array 16. If the polarizing plate of the liquid crystal panel 9 (not shown) is adapted to handle an extraordinary ray, the half-wave plate 5 may be arranged at a position corresponding to the optical path of the ordinary ray.
【0025】このように、偏光分離ブロック4を例えば
ウォラストンプリズムで構成することにより、入射側の
全ての面で無偏光を入射することができる。これによ
り、ランプ1やマルチレンズアレー3などの光学部品の
光軸に垂直な方向に対して、高い位置精度が要求される
ことはなく、光学系の組み立てを容易にして生産性を向
上することができる。As described above, by forming the polarization separation block 4 with, for example, a Wollaston prism, non-polarized light can be incident on all surfaces on the incident side. As a result, high positional accuracy is not required in the direction perpendicular to the optical axis of the optical components such as the lamp 1 and the multi-lens array 3, and the assembly of the optical system is facilitated to improve the productivity. Can be.
【0026】ところで、図1乃至図5ではランプ1を放
物面のリフレクタ1aを備えた構成として説明したが、
本発明は楕円面のリフレクタを備えたランプを用いた液
晶プロジェクタ装置にも適用することができる。In FIGS. 1 to 5, the lamp 1 is described as having a parabolic reflector 1a.
The present invention can also be applied to a liquid crystal projector using a lamp having an elliptical reflector.
【0027】図6は、他の実施の形態の液晶プロジェク
タ装置の要部の構成を説明する図である。ランプ20は
楕円面のリフレクタ20aを備えて構成され、無偏光の
光を所定の方向に収束させるように出射することができ
るようにされている。ランプ20から、出射した光はU
V−IRカットフィルタ21を介して、第一のマルチレ
ンズアレー22に入射する。このマルチレンズアレー2
2で結像したランプ像は、偏光分離ブロック4と同様に
例えばウォラストンプリズムを組み合わせて構成されて
いる偏光分離ブロック23に入射する。FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of a main part of a liquid crystal projector according to another embodiment. The lamp 20 is provided with an elliptical reflector 20a, and can emit non-polarized light so as to converge in a predetermined direction. The light emitted from the lamp 20 is U
The light enters a first multi-lens array 22 via a V-IR cut filter 21. This multi-lens array 2
The lamp image formed in 2 is incident on a polarization separation block 23 configured by combining a Wollaston prism, for example, like the polarization separation block 4.
【0028】この図に示されている例では、ランプ20
からの光線が収束するようにされているので、1/2波
長板24、24、24は、その光路に対応した位置に配
置される。さらに、第二のマルチレンズアレー25につ
いても、光線の収束方向に対応してマルチレンズアレー
22よりも小型の構成とされる。In the example shown in FIG.
Are converged, the half-wave plates 24, 24, 24 are arranged at positions corresponding to the optical paths. Further, the second multi-lens array 25 is also configured to be smaller than the multi-lens array 22 corresponding to the convergence direction of the light beam.
【0029】マルチレンズアレー25を通過した光は集
光レンズ26に集光するように構成され、この集光レン
ズ26を介することにより、液晶パネル27の被照射領
域で合成される。そして、所要の光変調によって透過し
た光が投写レンズ28によって拡大投影されるようにな
る。The light that has passed through the multi-lens array 25 is configured to be condensed on a condenser lens 26, and is combined in an irradiated area of a liquid crystal panel 27 through the condenser lens 26. Then, the light transmitted by the required light modulation is enlarged and projected by the projection lens 28.
【0030】図6に示す例では、楕円面のリフレクタ2
0aによって、偏光分離ブロック23に入射する光線が
所要の入射角度を有している。このため、図1に示した
偏光分離ブロック4と比較した場合、その配置位置や出
射角度αwの調整を行なう必要がある。したがって、偏
光分離ブロック23の配置位置を固定した状態で例えば
結晶23a、24aの角度θによって、常光線、異常光
線の出射角度αw(図2に示した角度θ、角度αwに相
当する)を調整したり、また、マルチレンズアレー2
2、25の間において偏光分離ブロック23の配置位置
を光の進行方向に沿って移動させることで各光線の間隔
を設定し、分離した光線を有効に利用することができる
ようになる。In the example shown in FIG. 6, an elliptical reflector 2
Due to Oa, the light beam incident on the polarization separation block 23 has a required incident angle. Therefore, when compared with the polarization separation block 4 shown in FIG. 1, it is necessary to adjust the arrangement position and the emission angle αw. Therefore, the output angles αw (corresponding to the angles θ and αw shown in FIG. 2) of the ordinary ray and the extraordinary ray are adjusted by, for example, the angle θ of the crystals 23a and 24a with the arrangement position of the polarization separation block 23 fixed. Or multi-lens array 2
By moving the position of the polarization separation block 23 between 2 and 25 along the traveling direction of the light, the interval between the light beams is set, and the separated light beams can be used effectively.
【0031】なお、図1、図6に示した液晶プロジェク
タ装置は、例えば透過型の液晶パネル9、27を用いて
構成した例を挙げているが、本発明は、反射型の液晶パ
ネルを用いて構成した液晶プロジェクタ装置に対しても
適用することができる。Although the liquid crystal projector shown in FIGS. 1 and 6 is exemplified by using, for example, transmissive liquid crystal panels 9 and 27, the present invention uses a reflective liquid crystal panel. The present invention can also be applied to a liquid crystal projector configured as described above.
【0032】以上、図1乃至図6では偏光分離ブロック
4、偏光分離ブロック23をウォラストンプリズムで構
成する例を説明したが、偏光分離ブロック4、23とし
ては他の光学素子によっても構成することが可能であ
る。図7(a)(b)(c)(d)乃至図10は、偏光
分離ブロック4、23として構成することができる光学
素子の一例を示し、その構成例及び分離された光線の光
路を説明する図である。なお、この場合も、一例として
常光線の屈折率noと異常光線の屈折率neとの間に、
no>neの関係が成り立つ場合を例に挙げて説明す
る。In the above, FIGS. 1 to 6 show an example in which the polarization separation block 4 and the polarization separation block 23 are constituted by Wollaston prisms. However, the polarization separation blocks 4 and 23 may be constituted by other optical elements. Is possible. FIGS. 7 (a), 7 (b), 7 (c), 7 (d) to 10 show an example of an optical element that can be configured as the polarization separation blocks 4 and 23, and explain the configuration example and the optical path of the separated light beam. FIG. In this case, also, as an example, between the refractive index no of the ordinary ray and the refractive index ne of the extraordinary ray,
A case where the relationship of no> ne holds will be described as an example.
【0033】図7(a)に示されているロションプリズ
ム30は、2個の一軸性結晶を組み合わせた構成とされ
る、入射側の結晶30aの光軸は紙面において矢印(左
右)方向とされ、また出射側の結晶30bの光軸は紙面
に対して垂直な方向(+印)とされている。すなわち、
光軸が互いに直交するとともに、結晶30aの光軸が入
射する光線と直交するように接合されている。ロション
プリズム30における、常光線(黒丸)はそのまま直進
して、異常光線(二重線)は常光線に対して角度αrの
光線として出射される。The Lochon prism 30 shown in FIG. 7A has a configuration in which two uniaxial crystals are combined. The optical axis of the incident side crystal 30a is in the direction of the arrow (left and right) on the paper. The optical axis of the crystal 30b on the emission side is set to a direction (+ sign) perpendicular to the paper surface. That is,
The optical axes are orthogonal to each other, and the crystal 30a is joined so that the optical axis is orthogonal to the incident light beam. The ordinary ray (black circle) in the Rochon prism 30 goes straight as it is, and the extraordinary ray (double line) is emitted as a ray having an angle αr with respect to the ordinary ray.
【0034】なお、結晶30a、30bが形成される角
度をθとした場合、一般的に知られているように、角度
θがそれほど大きくない場合には、以下の式(2)が成
り立つ。Assuming that the angle at which the crystals 30a and 30b are formed is θ, as generally known, if the angle θ is not so large, the following equation (2) is established.
【数2】 (Equation 2)
【0035】また、図7(b)に示されているセナルモ
ンプリズム31は、入射側の結晶31aの光軸は紙面に
おいて矢印(左右)方向とされ、また出射側の結晶31
bの光軸は紙面において矢印(上下)方向とされてい
る。このセナルモンプリズム31における、常光線(黒
丸)はそのまま直進して、異常光線(二重線)は常光線
に対して角度αsの光線として出射される。In the Senarmont prism 31 shown in FIG. 7B, the optical axis of the crystal 31a on the incident side is set to the direction of the arrow (left and right) on the paper surface, and the crystal 31a on the output side is changed.
The optical axis b is in the direction of the arrow (up and down) on the paper. The ordinary ray (black circle) in the Senarmont prism 31 goes straight as it is, and the extraordinary ray (double line) is emitted as a ray having an angle αs with respect to the ordinary ray.
【0036】なお、結晶30a、30bが形成される角
度をθとした場合、上述の場合と同様に、以下の式
(3)が成り立つ。When the angle at which the crystals 30a and 30b are formed is θ, the following equation (3) is established as in the case described above.
【数3】 (Equation 3)
【0037】さらに、図7(c)に示されているよう
に、2個の結晶を組み合わせずに、1個の楔型の結晶3
2としても同様に効果を得ることができる。この場合結
晶32の光軸は紙面において矢印(上下)方向とされて
いる。この結晶32では、常光線(黒丸)は入射光に対
して角度αoの光線として、また、異常光線(二重線)
は入射光に対して角度αeの光線として出射される。Furthermore, as shown in FIG. 7C, one wedge-shaped crystal 3 is used without combining two crystals.
The same effect can be obtained with the use of 2. In this case, the optical axis of the crystal 32 is in the direction of the arrow (up and down) on the paper. In the crystal 32, the ordinary ray (black circle) is a ray having an angle αo with respect to the incident light, and an extraordinary ray (double ray).
Are emitted as light rays having an angle αe with respect to the incident light.
【0038】なお、結晶32が形成される角度をθとし
た場合、上述の場合と同様に、以下の式(4)(5)が
成り立つ。When the angle at which the crystal 32 is formed is θ, the following equations (4) and (5) hold as in the case described above.
【数4】 (Equation 4)
【数5】 (Equation 5)
【0039】またさらに、図7(d)に示されているサ
ヴァール板としての機能を有している光学素子33は、
例えば1枚の板状とされ、その光軸は紙面において矢印
(斜め)方向とされている。そして、この光学素子33
に無偏光の光線が入射すると、常光線が直進するように
出射し、異常光線は常光線と所定の間隔で平行な光線と
して出射するようにされている。ここで、入射光に対す
る光軸の角度をθ、板厚をd、常光線と異常光線の間隔
をhとした場合、上述の場合と同様に、以下の式(6)
が成り立つ。Further, the optical element 33 having a function as a Savart plate shown in FIG.
For example, it is a single plate, and its optical axis is in the direction of the arrow (oblique) on the paper. And this optical element 33
When an unpolarized light beam enters the device, the ordinary light beam is emitted so as to go straight, and the extraordinary light beam is emitted as a light beam parallel to the ordinary light beam at a predetermined interval. Here, assuming that the angle of the optical axis with respect to the incident light is θ, the plate thickness is d, and the interval between the ordinary ray and the extraordinary ray is h, the following equation (6) is used, as in the above case.
Holds.
【数6】 (Equation 6)
【0040】なお、光学素子33を例えば図1に示した
液晶プロジェクタ装置に適用した場合、常光線と異常光
線を平行な光線として得ることができることから、偏向
手段を備える必要が無い。つまり、光学素子33とマル
チレンズアレー6の配置関係としては、常光線、異常光
線がそれぞれレンズセルまたは1/2波長板5に対して
入射するように配置すれば良い。さらに、この状態で配
置されていれば、例えばマルチレンズアレー3の近傍に
限定されるものではない。When the optical element 33 is applied to, for example, the liquid crystal projector shown in FIG. 1, it is possible to obtain an ordinary ray and an extraordinary ray as parallel rays. In other words, the arrangement relationship between the optical element 33 and the multi-lens array 6 may be such that the ordinary ray and the extraordinary ray enter the lens cell or the half-wave plate 5, respectively. Furthermore, the arrangement in this state is not limited to, for example, the vicinity of the multi-lens array 3.
【0041】このように、本発明は図2、または図7乃
至図10に示す光学素子を偏光素子として利用すること
で、入射側の面全体で無偏光を入射することができるよ
うになる。As described above, according to the present invention, by using the optical element shown in FIG. 2 or FIG. 7 to FIG. 10 as a polarizing element, non-polarized light can be incident on the entire surface on the incident side.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、偏光分
離ブロックを例えばウォラストンプリズム、ロションプ
リズム、セナルモンプリズムなどのプリズム素子で構成
することにより、入射側の全ての面で無偏光を入射する
ことができる。これにより、ランプやマルチレンズアレ
ーなどの光学部品の光軸に垂直な方向に対して、高い位
置精度が要求されることはなく、光学系の組み立てを容
易にして、生産性を向上することができる。また、2種
類の偏光方向の光を効率良く利用することができるよう
になるので、実質的に輝度の高い照明光学系を実現する
ことができるという利点がある。As described above, according to the present invention, the polarization separation block is constituted by a prism element such as a Wollaston prism, a Rochon prism, a Senarmont prism, etc., so that all surfaces on the incident side are non-polarized. Can be incident. This eliminates the need for high positional accuracy in the direction perpendicular to the optical axis of optical components such as lamps and multi-lens arrays, making it easier to assemble the optical system and improving productivity. it can. Further, since light of two polarization directions can be used efficiently, there is an advantage that an illumination optical system having substantially high luminance can be realized.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の実施の形態の液晶プロジェクタ装置の
要部を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a main part of a liquid crystal projector device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す偏光分離ブロックを構成するウォラ
ストンプリズムを説明する図である。FIG. 2 is a view for explaining a Wollaston prism constituting the polarization separation block shown in FIG. 1;
【図3】図1に示す偏光分離ブロックを用いた場合の常
光線、異常光線の光路を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating optical paths of an ordinary ray and an extraordinary ray when the polarization separation block shown in FIG. 1 is used.
【図4】分離された常光線、異常光線を平行な光に戻す
偏向ブロックの構成例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a deflection block that returns separated ordinary and extraordinary rays to parallel rays.
【図5】分離された常光線、異常光線を平行な光に戻す
偏向ブロックの構成例を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a deflection block that returns separated ordinary and extraordinary rays to parallel rays.
【図6】楕円型のリフレクタを備えたランプによって液
晶プロジェクタ装置に本発明を適用した例を説明する図
である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the present invention is applied to a liquid crystal projector using a lamp having an elliptical reflector.
【図7】偏光分離ブロックの変形例を説明する図であ
る。FIG. 7 is a diagram illustrating a modification of the polarization separation block.
【図8】従来例としての偏光変換ブロックの構成例を説
明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a polarization conversion block as a conventional example.
1,20 ランプ、1a,20a リフレクタ、3,
6,16,22,25マルチレンズアレー、4 偏光分
離ブロック、4a,4b,17a,17b,32 結
晶、5 1/2波長板、15 楔型プリズム、17 偏
向ブロック、17a、17b 結晶、30 ロションプ
リズム、31 セナルモンプリズム、33光学素子1,20 lamp, 1a, 20a reflector, 3,
6, 16, 22, 25 multi-lens array, 4 polarization separation block, 4a, 4b, 17a, 17b, 32 crystal, 5 1/2 wavelength plate, 15 wedge prism, 17 deflection block, 17a, 17b crystal, 30b Prism, 31 Senarmont prism, 33 optical elements
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G03B 33/12 G03B 33/12 G09F 9/00 337 G09F 9/00 337E H04N 5/74 H04N 5/74 A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI G03B 33/12 G03B 33/12 G09F 9/00 337 G09F 9/00 337E H04N 5/74 H04N 5/74 A
Claims (4)
れる第一、第二のマルチレンズアレーと、 前記第二のマルチレンズアレーで集光された光を入射し
て、光変調を行なう光変調素子と、 を備えた液晶プロジェクタ装置において、 前記第一、第二のマルチレンズアレーの間の所定の位置
に、入射した光の偏光分離を行なうとともに、分離され
たそれぞれの偏光光線を所定の方向に出射することがで
きる偏光分離ブロックを配置し、さらに、前記第二のマ
ルチレンズアレーの前段または後段において、前記偏光
分離ブロックによって分離されたいずれか一方の偏光光
線の光路に対応した位置に1/2波長板を配置したこと
を特徴とする液晶プロジェクタ装置。1. A light source, first and second multi-lens arrays arranged as a pair of light condensing means for light output from the light source, and light condensed by the second multi-lens array is incident thereon. A light modulation element for performing light modulation; and a liquid crystal projector device comprising: a first and second multi-lens array; A polarized light separating block capable of emitting each polarized light beam in a predetermined direction, and further, at a stage before or after the second multi-lens array, one of the polarized lights separated by the polarized light separating block. A liquid crystal projector device comprising a half-wave plate disposed at a position corresponding to an optical path of a light beam.
プリズム素子で構成されていることを特徴とする請求項
1に記載の液晶プロジェクタ装置。2. The liquid crystal projector according to claim 1, wherein said polarization separation block is constituted by a prism element having birefringence.
偏光分離ブロックから出射した光を所定の方向に偏向す
ることができるように配置されていることを特徴とする
請求項1に記載の液晶プロジェクタ装置。3. The liquid crystal according to claim 1, wherein the second multi-lens array is arranged so that light emitted from the polarization separation block can be deflected in a predetermined direction. Projector device.
光線を所定の方向に偏向することができる偏向手段を備
えたことを特徴とする請求項1に記載の液晶プロジェク
タ装置。4. The liquid crystal projector device according to claim 1, further comprising a deflecting unit capable of deflecting a polarized light beam emitted from the polarized light separating block in a predetermined direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10132319A JPH11326833A (en) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | Liquid crystal projector device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10132319A JPH11326833A (en) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | Liquid crystal projector device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11326833A true JPH11326833A (en) | 1999-11-26 |
Family
ID=15078543
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10132319A Withdrawn JPH11326833A (en) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | Liquid crystal projector device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11326833A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002228840A (en) * | 2000-10-13 | 2002-08-14 | Sharp Corp | Polarization separation element, polarization converting system, optical element and projection display system |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP10132319A patent/JPH11326833A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002228840A (en) * | 2000-10-13 | 2002-08-14 | Sharp Corp | Polarization separation element, polarization converting system, optical element and projection display system |
EP1197766A3 (en) * | 2000-10-13 | 2004-02-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | A polarisation separation element, a polarisation conversion system, an optical element, and a projection display system |
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