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JP6124653B2 - Illumination optical system and projection display device - Google Patents
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Description

本発明は、照明光学系及びそれを有する投射型表示装置に関する。   The present invention relates to an illumination optical system and a projection display device having the illumination optical system.

特許文献1は、その図1と図8において、インテグレータの後段近傍に配置されている折り曲げミラーを可動にすることによって画像変調素子に対する照明範囲を移動可能に構成した投射型表示装置を開示している。また、特許文献1は、集光レンズ系の一方のレンズ群(例えば、コンデンサーレンズ4)を折り曲げミラーの近傍に設け、他方のレンズ群(例えば、フィールドレンズ16)を画像変調素子(例えば、第2液晶パネル8)の近くに配置している。そして、色分離光学素子(第1ダイクロイックミラー5、第2ダイクロイックミラー6)を集光レンズ系の2つのレンズ群の間に配置している。   In FIG. 1 and FIG. 8, a patent document 1 discloses a projection display device configured so that an illumination range for an image modulation element can be moved by moving a folding mirror disposed in the vicinity of the subsequent stage of an integrator. Yes. In Patent Document 1, one lens group (for example, the condenser lens 4) of the condensing lens system is provided in the vicinity of the bending mirror, and the other lens group (for example, the field lens 16) is provided as an image modulation element (for example, the first lens group). 2 disposed near the liquid crystal panel 8). The color separation optical elements (first dichroic mirror 5 and second dichroic mirror 6) are arranged between the two lens groups of the condenser lens system.

特開平11−101965号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-101965

特許文献1のような構成は全長を短くすることができるという特長があるが、図1に示す構成では、折り曲げミラーはインテグレータから拡大光束を受光するために大型になるという問題がある。また、特許文献1の図8に示す構成では、画像変調素子の照明範囲を調整する際にミラーの移動量を大きくせねばならず、調整時間がかかる、調整機構が大型になる、色ムラが発生し易い、などの問題がある。   The configuration as in Patent Document 1 has a feature that the entire length can be shortened, but the configuration shown in FIG. 1 has a problem that the folding mirror becomes large in order to receive the expanded light flux from the integrator. Further, in the configuration shown in FIG. 8 of Patent Document 1, it is necessary to increase the amount of movement of the mirror when adjusting the illumination range of the image modulation element, which requires adjustment time, the adjustment mechanism becomes large, and color unevenness occurs. There are problems such as being likely to occur.

本発明は、画像変調素子の照明範囲を調整するミラーを小型にすることができ、照明範囲の移動敏感度が高い照明光学系および投射型表示装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide an illumination optical system and a projection display device that can reduce the size of a mirror that adjusts the illumination range of an image modulation element and has high movement sensitivity of the illumination range.

本発明の照明光学系は、光源からの光によって画像変調素子を照明する照明光学系あって、正のパワーを有する2つのレンズ群を有し、前記光源からの光束を前記画像変調素子に集光する集光レンズ系と、前記2つのレンズ群の間に配置され、前記画像変調素子に対する照明範囲を調整するミラーと、前記ミラーを回転駆動する駆動手段と、を有し、前記集光レンズ系の焦点距離をF、前記集光レンズ系の最も前記画像変調素子に近い面から前記画像変調素子までの光軸上の距離をBkとした時、以下の条件式が満足されることを特徴とする。   An illumination optical system according to the present invention is an illumination optical system that illuminates an image modulation element with light from a light source, has two lens groups having positive power, and collects light beams from the light source on the image modulation element. A condensing lens system that emits light, a mirror that is disposed between the two lens groups and adjusts an illumination range for the image modulation element, and a driving unit that rotationally drives the mirror, and the condensing lens When the focal length of the system is F and the distance on the optical axis from the surface closest to the image modulation element of the condenser lens system to the image modulation element is Bk, the following conditional expression is satisfied: And

0.8≦Bk/F   0.8 ≦ Bk / F

本発明によれば、画像変調素子の照明範囲を調整するミラーを小型にすることができ、照明範囲の移動敏感度が高い照明光学系および投射型表示装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mirror which adjusts the illumination range of an image modulation element can be reduced in size, and the illumination optical system and projection type display apparatus with high movement sensitivity of an illumination range can be provided.

本発明の投射型表示装置の断面図である。(実施例1)It is sectional drawing of the projection type display apparatus of this invention. Example 1 図1に示すミラーの傾きに対する照明範囲の移動を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the movement of the illumination range with respect to the inclination of the mirror shown in FIG. Example 1 図1に示す2つのコンデンサーレンズと像面の関係を示す図である。(実施例1)It is a figure which shows the relationship between two condenser lenses shown in FIG. 1, and an image surface. Example 1 本発明の投射型表示装置の断面図である。(実施例2)It is sectional drawing of the projection type display apparatus of this invention. (Example 2) 図4に示す合成プリズムの特性を示す図である。(実施例2)It is a figure which shows the characteristic of the synthetic | combination prism shown in FIG. (Example 2) 特許文献1の構成を説明するための図である。10 is a diagram for explaining a configuration of Patent Document 1. FIG.

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、実施例1の投射型表示装置(画像表示装置)の一例である液晶プロジェクタの光路図である。投射型表示装置は、光源部と、照明光学系と、反射型画像変調素子(画像変調素子)12、投射レンズ(投射光学系)13を有する。   FIG. 1 is an optical path diagram of a liquid crystal projector which is an example of a projection display device (image display device) according to the first embodiment. The projection display device includes a light source unit, an illumination optical system, a reflective image modulation element (image modulation element) 12, and a projection lens (projection optical system) 13.

光源部は、光源1と放物面リフレクタ2からなり、光源(ランプの発光部)1から全方向に射出した光束は放物面リフレクタ2によって略平行光となって射出される。本実施例の光源1は超高圧水銀ランプであるが、それに限られず、LEDやレーザー光源を用いてもよい。   The light source unit includes a light source 1 and a parabolic reflector 2, and a light beam emitted from the light source (light emitting unit of the lamp) 1 in all directions is emitted by the parabolic reflector 2 as substantially parallel light. The light source 1 of the present embodiment is an ultrahigh pressure mercury lamp, but is not limited thereto, and an LED or a laser light source may be used.

照明光学系は、光源部からの光で反射型画像変調素子12を照明し、第1のレンズアレイ3、第2のレンズアレイ4、偏光変換素子5、第1のコンデンサーレンズ6、ミラー7、第2のコンデンサーレンズ8などを有する。必要があれば、照明光学系は、(例えば、光源部と第1のレンズアレイ3の間に)UV−IR(紫外光・赤外光)カットフィルタを有してもよい。   The illumination optical system illuminates the reflective image modulation element 12 with light from the light source unit, and the first lens array 3, the second lens array 4, the polarization conversion element 5, the first condenser lens 6, the mirror 7, The second condenser lens 8 and the like are included. If necessary, the illumination optical system may include a UV-IR (ultraviolet / infrared light) cut filter (for example, between the light source unit and the first lens array 3).

放物面リフレクタ2からの平行光束は、第1のレンズアレイ3によって複数の部分光束に分割され、その各々の部分光束が集光される。各分割光束は第2のレンズアレイ4の近傍に集光され、各部分光束がそれぞれ光源像(2次光源像)を形成する。第2のレンズアレイ4を射出した分割光束は、偏光変換素子5で紙面垂直方向の偏光方向に揃えられる。   The parallel light beam from the paraboloid reflector 2 is divided into a plurality of partial light beams by the first lens array 3, and each partial light beam is condensed. Each divided light beam is condensed near the second lens array 4, and each partial light beam forms a light source image (secondary light source image). The split light beams emitted from the second lens array 4 are aligned in the polarization direction perpendicular to the paper surface by the polarization conversion element 5.

偏光変換素子5を射出した光は、正のパワーを有する第1のコンデンサーレンズ6および第2のコンデンサーレンズ8によって集光され、反射型液晶表示素子12を重畳的に照明する。第1のレンズアレイ3と第2のレンズアレイ4は、光源部からの光を均一にするインテグレータであるが、図1では一次元的なレンズアレイが形成されているが、二次元インテグレータなど構成は図1に示すものに限定されない。   The light emitted from the polarization conversion element 5 is collected by the first condenser lens 6 and the second condenser lens 8 having positive power, and illuminates the reflective liquid crystal display element 12 in a superimposed manner. The first lens array 3 and the second lens array 4 are integrators that make light from the light source unit uniform. In FIG. 1, a one-dimensional lens array is formed. Is not limited to that shown in FIG.

第1のコンデンサーレンズ(第1のレンズ群)6と第2のコンデンサーレンズ(第2のレンズ群)8は集光レンズ系を構成する。第1のコンデンサーレンズ6と第2のコンデンサーレンズ8は正のパワーを有する2つのレンズ群であり、各レンズ群は一または複数のレンズから構成されている。第1のコンデンサーレンズ6は凸面をミラー7側に向けた平凸レンズであり、第2のコンデンサーレンズ8は両凸レンズであるが、正のパワーを有する2つのレンズ群である限り、これらには限定されない。   The first condenser lens (first lens group) 6 and the second condenser lens (second lens group) 8 constitute a condenser lens system. The first condenser lens 6 and the second condenser lens 8 are two lens groups having positive power, and each lens group is composed of one or a plurality of lenses. The first condenser lens 6 is a plano-convex lens with the convex surface facing the mirror 7 side, and the second condenser lens 8 is a biconvex lens, but is limited to these as long as they are two lens groups having positive power. Not.

ミラー7は、集光レンズ系の2つのレンズ群の間に配置され、反射型液晶表示素子12に対する照明範囲を調整する。ミラー7は全反射ミラーであり、第1のコンデンサーレンズ6からの入射光束をほぼ90度折り曲げて第2のコンデンサーレンズ8に案内する。また、ミラー7は駆動手段7aによって回転駆動される。駆動手段7aの構成は特に限定されない。   The mirror 7 is disposed between the two lens groups of the condenser lens system, and adjusts the illumination range for the reflective liquid crystal display element 12. The mirror 7 is a total reflection mirror, and guides the incident light beam from the first condenser lens 6 to the second condenser lens 8 by bending it by approximately 90 degrees. The mirror 7 is rotationally driven by the driving means 7a. The structure of the drive means 7a is not specifically limited.

集光の途中で偏光板9、偏光ビームスプリッタ10、1/4波長板を介し、反射型液晶表示素子12を重畳的に照明する。   During the condensing, the reflective liquid crystal display element 12 is illuminated in a superimposed manner via the polarizing plate 9, the polarizing beam splitter 10, and the quarter wave plate.

特許文献1の図1の構成では、本実施例のように第1のコンデンサーレンズ6が設けられておらず、第2のフライアイレンズから出射する光束が広がる位置にミラーが配置されており、ミラーは大型になる。一方、本実施例では、ミラー7は正のパワーを有する第1のコンデンサーレンズ6の後に配置されて集光光束を受光するため、特許文献1よりもミラー7を小型にすることができる。   In the configuration of FIG. 1 of Patent Document 1, the first condenser lens 6 is not provided as in this embodiment, and a mirror is disposed at a position where the light beam emitted from the second fly-eye lens spreads, The mirror becomes large. On the other hand, in the present embodiment, the mirror 7 is disposed after the first condenser lens 6 having positive power and receives the condensed light beam, so that the mirror 7 can be made smaller than that in Patent Document 1.

また、図6は、特許文献1の図8のコンデンサーレンズ〜フィールドレンズの概略構成図である。図6においては、ミラーはコンデンサーレンズからフィールドレンズ間の距離の1/5〜1/4程度の位置に配置されなければならず、ミラーを傾けた際の敏感度が、特許文献1の図1に示す構成に対して小さくなる。ミラーを1°傾けた際の表示素子上での照明範囲の移動量は、レンズの合成焦点距離をFとすると、特許文献1の図1の構成ではF・tan(2°)、特許文献1の図8の構成では(0.75〜0.8)・F・tan(2°)となる。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram of the condenser lens to field lens of FIG. In FIG. 6, the mirror must be arranged at a position about 1/5 to 1/4 of the distance between the condenser lens and the field lens, and the sensitivity when the mirror is tilted is shown in FIG. It becomes smaller than the configuration shown in FIG. The amount of movement of the illumination range on the display element when the mirror is tilted by 1 ° is F · tan (2 °) in the configuration of FIG. In the configuration of FIG. 8, (0.75 to 0.8) · F · tan (2 °).

図2(a)と図2(b)は、ミラー7の傾きに対する反射型液晶表示素子12の照明範囲の移動を示す図1の部分拡大図である。図2(a)では、駆動手段7aは、第1のコンデンサーレンズ6と第2のコンデンサーレンズ8のそれぞれの光軸を含む平面(紙面)に垂直な軸の周りにミラー7を、矢印に示すように、回転駆動する。ミラー7は、反射型液晶表示素子12の照明範囲を矢印の方向に移動させる。図2(b)では、駆動手段7aは、第1のコンデンサーレンズ6と第2のコンデンサーレンズ8のそれぞれの光軸を含む平面(紙面)に平行で、かつ、ミラー7の反射面に平行な軸の周りにミラー7を、矢印に示すように、回転駆動する。ミラー7は、反射型液晶表示素子12の照明範囲を矢印の方向に移動させる。   2A and 2B are partial enlarged views of FIG. 1 showing movement of the illumination range of the reflective liquid crystal display element 12 with respect to the tilt of the mirror 7. In FIG. 2A, the drive means 7a shows the mirror 7 around an axis perpendicular to the plane (paper surface) including the optical axes of the first condenser lens 6 and the second condenser lens 8 as indicated by an arrow. And so on. The mirror 7 moves the illumination range of the reflective liquid crystal display element 12 in the direction of the arrow. In FIG. 2B, the driving means 7 a is parallel to the plane (paper surface) including the optical axes of the first condenser lens 6 and the second condenser lens 8 and parallel to the reflecting surface of the mirror 7. The mirror 7 is rotationally driven around the axis as indicated by the arrow. The mirror 7 moves the illumination range of the reflective liquid crystal display element 12 in the direction of the arrow.

また、第1のコンデンサーレンズ6と第2のコンデンサーレンズ8の合成焦点距離をF、第2のコンデンサーレンズ8の最も表示素子に近い面から反射型液晶表示素子12までの光軸上の距離をBkとした時、次式が満足されるように構成されている。   The combined focal length of the first condenser lens 6 and the second condenser lens 8 is F, and the distance on the optical axis from the surface closest to the display element of the second condenser lens 8 to the reflective liquid crystal display element 12 is shown. When Bk is set, the following equation is satisfied.

0.8≦Bk/F (1)
図3は、第1のコンデンサーレンズ6〜像面までの概略構成図である。図3において、第1のコンデンサーレンズ6は焦点距離f1、第2のコンデンサーレンズ8は焦点距離f2を有する。丸印はミラー7による光路折り曲げ位置を示している。ミラー7を1°傾けた際の照明範囲(像面上)の移動量は、
(d/2)×tan(2°)+Bk×(tan(2°-arctan((d/2×tan(2°)/f2)
で表わされる。なお、ミラー7の傾きは図2と図3のいずれの傾きであってもよい。これを展開すると、
(d/2)×tan(2°)+Bk×(tan(2°)-(d/2×tan(2°)/f2))/(1+(d/2f2)×(tan2°)^2)
で表わされる。第2項の分母において、(tan2°)^2≪1であるため、
(d/2)×tan(2°)+Bk×(tan(2°)-(d/2×tan(2°)/f2))=tan(2°)×(Bk+(d/2)×(1-Bk/f2))
のようになる。Bk<f2であるため、特許文献1の図8の構成に対し、照明範囲の移動敏感度を高めるためには、少なくとも0.8≦Bk/Fであればよい。参考例として、合成焦点距離Fを80mm、第2群のレンズの焦点距離f2を100mmとした場合の移動敏感度を表1に示す。Aはミラーが1°傾いた時の照明範囲の移動量、Bは合成焦点距離80mmの条件下における最大の移動量、A/Bは最大の移動量F・tan(2°)に対する敏感度の減少量である。特許文献1の図8の構成では、特許文献1の図1(移動量F・tan(2°))に対して、A/Bの値が0.75〜0.8の敏感度になってしまうが、本実施例のように、0.8≦Bk/F<1の条件式を満足する構成をとれば、それを上回ることがわかる。また、0.85≦Bk/F<1の条件式が更に満足されることが好ましい。
0.8 ≦ Bk / F (1)
FIG. 3 is a schematic configuration diagram from the first condenser lens 6 to the image plane. In FIG. 3, the first condenser lens 6 has a focal length f1, and the second condenser lens 8 has a focal length f2. A circle indicates the optical path bending position by the mirror 7. The amount of movement of the illumination range (on the image plane) when the mirror 7 is tilted by 1 ° is
(d / 2) × tan (2 °) + Bk × (tan (2 ° -arctan ((d / 2 × tan (2 °) / f2)
It is represented by Note that the inclination of the mirror 7 may be any of the inclinations shown in FIGS. If you expand this,
(d / 2) × tan (2 °) + Bk × (tan (2 °)-(d / 2 × tan (2 °) / f2)) / (1+ (d / 2f2) × (tan2 °) ^ 2)
It is represented by In the denominator of the second term, (tan2 °) ^ 2 << 1, so
(d / 2) × tan (2 °) + Bk × (tan (2 °)-(d / 2 × tan (2 °) / f2)) = tan (2 °) × (Bk + (d / 2) × (1-Bk / f2))
become that way. Since Bk <f2, it is sufficient that at least 0.8 ≦ Bk / F to increase the movement sensitivity of the illumination range with respect to the configuration of FIG. As a reference example, Table 1 shows the movement sensitivity when the combined focal length F is 80 mm and the focal length f2 of the second lens group is 100 mm. A is the amount of movement of the illumination range when the mirror is tilted by 1 °, B is the maximum amount of movement under the condition of the composite focal length of 80 mm, and A / B is the sensitivity to the maximum amount of movement F · tan (2 °). The amount of decrease. In the configuration of FIG. 8 of Patent Document 1, the sensitivity of A / B is 0.75 to 0.8 relative to FIG. 1 of Patent Document 1 (movement amount F · tan (2 °)). However, it can be seen that, when the configuration satisfying the conditional expression of 0.8 ≦ Bk / F <1 as in the present embodiment is taken, it is exceeded. Moreover, it is preferable that the conditional expression 0.85 ≦ Bk / F <1 is further satisfied.

表1において、Bk/Fが0.80未満の構成は本実施例では採用されない。Bk/Fの値は、第1のコンデンサーレンズ6と第2のコンデンサーレンズ8のそれぞれのパワー(屈折率)とBkを調整することによって調整される。   In Table 1, a configuration in which Bk / F is less than 0.80 is not adopted in this embodiment. The value of Bk / F is adjusted by adjusting the power (refractive index) and Bk of the first condenser lens 6 and the second condenser lens 8, respectively.

図4に実施例2の投射型表示装置の光路図を示す。投射型表示装置は、光源部と、照明光学系と、反射型画像表示素子33R、33G、33B、投射レンズ(投射光学系)36を有する。   FIG. 4 shows an optical path diagram of the projection display apparatus of the second embodiment. The projection display device includes a light source unit, an illumination optical system, reflective image display elements 33R, 33G, and 33B, and a projection lens (projection optical system) 36.

光源部は、光源1に対応する光源21と放物面リフレクタ2に対応する放物面リフレクタ22からなる。光源(ランプの発光部)21から全方向に射出した光束は放物面リフレクタ22によって略平行光となって射出される。   The light source unit includes a light source 21 corresponding to the light source 1 and a parabolic reflector 22 corresponding to the parabolic reflector 2. The light beam emitted from the light source (light emitting part of the lamp) 21 in all directions is emitted as substantially parallel light by the parabolic reflector 22.

照明光学系は、画像変調素子を照明し、第1のレンズアレイ23、第2のレンズアレイ24、偏光変換素子25、第1のコンデンサーレンズ26、ミラー27、第2のコンデンサーレンズ28、色分離を行う光学素子などを有する。これらの光学素子23〜28は、実施例1の光学素子3〜8に対応し、同様の作用効果を有する。ミラー27は駆動手段27aによって回転駆動され、ミラー27の傾きと表示素子の照明範囲の移動は実施例1と同じである。   The illumination optical system illuminates the image modulation element, and the first lens array 23, the second lens array 24, the polarization conversion element 25, the first condenser lens 26, the mirror 27, the second condenser lens 28, and color separation. An optical element for performing the above. These optical elements 23 to 28 correspond to the optical elements 3 to 8 of the first embodiment and have the same function and effect. The mirror 27 is rotationally driven by the driving means 27a, and the tilt of the mirror 27 and the movement of the illumination range of the display element are the same as in the first embodiment.

ミラー27は正のパワーを有する第1のコンデンサーレンズ26の後に配置されて集光光束を受光するため、特許文献1よりもミラー27を小型にすることができる。また、第1のコンデンサーレンズ26と第2のコンデンサーレンズ28の合成焦点距離をF、第2のコンデンサーレンズ28の最も表示素子に近い面から表示素子までの距離をBkとすると、0.8≦Bk/Fを満足するため、実施例1と同様な効果が得られる。   Since the mirror 27 is disposed after the first condenser lens 26 having a positive power and receives the condensed light flux, the mirror 27 can be made smaller than that in Patent Document 1. Further, when the combined focal length of the first condenser lens 26 and the second condenser lens 28 is F, and the distance from the surface of the second condenser lens 28 closest to the display element to the display element is Bk, 0.8 ≦≦ Since Bk / F is satisfied, the same effect as in Example 1 can be obtained.

本実施例では、集光レンズ系と表示素子との間に色分離光学素子を配置して色ムラを低減している。具体的には、第2のコンデンサーレンズ28を出射した光は、緑色光(Gの色光)を反射し、赤色光(Rの色光)、青色光(Bの色光)を透過するダイクロイックミラー29に入射する。ダイクロイックミラー29は色分離光学素子である。   In this embodiment, a color separation optical element is disposed between the condenser lens system and the display element to reduce color unevenness. Specifically, the light emitted from the second condenser lens 28 is reflected by a dichroic mirror 29 that reflects green light (G color light) and transmits red light (R color light) and blue light (B color light). Incident. The dichroic mirror 29 is a color separation optical element.

ダイクロイックミラー29を反射したGの色光は、偏光板30を透過し、第1の偏光ビームスプリッタ31に入射して偏光分離面でS偏光の光が反射し、G用の反射型液晶表示素子(液晶パネル)33Gへと至る。G用の反射型液晶表示素子33Gにおいては、Gの色光が画像変調されて反射される。画像変調されたGの反射光のうちS偏光成分は、再び第1の偏光ビームスプリッタ31の偏光分離面を反射し、光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたGの反射光のうちP偏光成分は、第1の偏光ビームスプリッタ31の偏光分離面で透過し、1/2波長板34で偏光方向がS偏光に変換され、合成プリズム35に向かう。   The G color light reflected from the dichroic mirror 29 is transmitted through the polarizing plate 30, enters the first polarizing beam splitter 31, and the S-polarized light is reflected by the polarization separation surface, so that a reflective liquid crystal display element for G ( Liquid crystal panel) 33G. In the reflective liquid crystal display element 33G for G, the G color light is image-modulated and reflected. Of the image-modulated G reflected light, the S-polarized light component is again reflected on the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 31, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the image-modulated G reflected light is transmitted through the polarization separation surface of the first polarization beam splitter 31, and the polarization direction is converted to S-polarized light by the half-wave plate 34. Head to 35.

合成プリズム35は、Gの色光(第1波長領域の光)を、Rの色光(第2波長領域の光)およびBの色光(第3波長領域の光)と合成し、合成手段として機能する。合成プリズム35は、図5に示す偏光分離特性も有する光学面を有し、B、Gの色光に対してはダイクロイックミラー、Rの色光に対してはP偏光を透過し、S偏光を反射する偏光ビームスプリッタの特性を有する。   The combining prism 35 combines the G color light (the light in the first wavelength region) with the R color light (the light in the second wavelength region) and the B color light (the light in the third wavelength region), and functions as a combining unit. . The combining prism 35 has an optical surface that also has polarization separation characteristics shown in FIG. 5, and transmits dichroic mirrors for B and G color light, transmits P polarization for R color light, and reflects S polarization. It has the characteristics of a polarizing beam splitter.

図5は、合成プリズム35に入射する光の波長(nm)(横軸)と透過率(%)(縦軸)の関係を示すグラフである。合成プリズム35は、Gの色光に対しては、そのP偏光とS偏光の両方を反射して投射レンズ36に導く。また、合成プリズム35は、Rの色光に対しては、そのP偏光を透過して投射レンズ36に導くが、S偏光は反射する。即ち、合成プリズム35は、Rの色光に対してはP偏光とS偏光の一方を投射レンズ36に導く。更に、合成プリズム35は、Bの色光に対しては、そのP偏光とS偏光の両方を透過して投射レンズ36に導く。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the wavelength (nm) (horizontal axis) and the transmittance (%) (vertical axis) of light incident on the combining prism 35. For the G color light, the combining prism 35 reflects both the P-polarized light and the S-polarized light and guides them to the projection lens 36. The combining prism 35 transmits the P-polarized light to the projection lens 36 for the R color light, but reflects the S-polarized light. That is, the combining prism 35 guides one of P-polarized light and S-polarized light to the projection lens 36 for the R color light. Further, the composite prism 35 transmits both the P-polarized light and the S-polarized light to the B color light and guides them to the projection lens 36.

すべての偏光成分をS偏光に変換した状態(黒を表示した状態)において、第1の偏光ビームスプリッタ31とG用の反射型液晶表示素子33Gとの間に設けられた1/4波長板32Gの遅相軸を所定の方向に調整する。これにより、第1の偏光ビームスプリッタ31とG用の反射型液晶表示素子33Gで発生する偏光状態の乱れの影響を小さく抑えることができる。第1の偏光ビームスプリッタ31から出射したGの色光は、合成プリズム35で反射して投射レンズ36へと至る。   A quarter-wave plate 32G provided between the first polarizing beam splitter 31 and the G-use reflective liquid crystal display element 33G in a state where all the polarization components are converted to S-polarized light (a state in which black is displayed). The slow axis is adjusted in a predetermined direction. Thereby, it is possible to suppress the influence of disturbance of the polarization state generated in the first polarizing beam splitter 31 and the reflective liquid crystal display element 33G for G. The G color light emitted from the first polarizing beam splitter 31 is reflected by the combining prism 35 and reaches the projection lens 36.

一方、ダイクロイックミラー29を透過したRとBの色光は、S偏光光を透過する偏光板41に入射し、次いで、色選択性位相差板42に入射する。色選択性位相差板42は、Rの色光のみ偏光方向を90度回転する作用を有し、これにより、Rの色光はP偏光として、Bの色光はS偏光として第2の偏光ビームスプリッタ43に入射する。P偏光として第2の偏光ビームスプリッタ43に入射したRの色光は、第2の偏光ビームスプリッタ43の偏光分離面を透過し、R用の反射型液晶表示素子33Rへと至る。また、S偏光として第2の偏光ビームスプリッタ43に入射したBの色光は、第2の偏光ビームスプリッタ43の偏光分離面を反射してB用の反射型液晶表示素子33Bへと至る。   On the other hand, the R and B color lights transmitted through the dichroic mirror 29 enter the polarizing plate 41 that transmits the S-polarized light, and then enter the color selective phase difference plate 42. The color-selective phase difference plate 42 has a function of rotating the polarization direction of only the R color light by 90 degrees, whereby the R color light is converted to P-polarized light, and the B color light is converted to S-polarized light. Is incident on. The R color light incident on the second polarization beam splitter 43 as P-polarized light is transmitted through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43 and reaches the R reflective liquid crystal display element 33R. The B color light incident on the second polarization beam splitter 43 as S-polarized light reflects the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43 and reaches the B-use reflective liquid crystal display element 33B.

R用の反射型液晶表示素子33Rに入射したRの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたRの反射光のうちP偏光成分は、再び第2の偏光ビームスプリッタ43の偏光分離面で透過し光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたRの反射光のうちS偏光成分は第2の偏光ビームスプリッタ43の偏光分離面を反射して投射光として1/2波長板44に向かい、P偏光に変換される。   The R color light incident on the R reflective liquid crystal display element 33R is image-modulated and reflected. The P-polarized component of the image-modulated R reflected light is transmitted again through the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the S-polarized light component of the image-modulated R reflected light is reflected from the polarization separation surface of the second polarizing beam splitter 43 and directed to the half-wave plate 44 as projection light and converted to P-polarized light.

また、B用の反射型液晶表示素子33Bに入射したBの色光は画像変調されて反射される。画像変調されたBの反射光のうちS偏光成分は、再び第2の偏光ビームスプリッタ43の偏光分離面を反射して光源側に戻され、投射光から除去される。一方、画像変調されたBの反射光のうちP偏光成分は第2の偏光ビームスプリッタ43の偏光分離面で反射して投射光として1/2波長板44に向かい、S偏光に変換される。   The B color light incident on the B reflective liquid crystal display element 33B is image-modulated and reflected. Of the image-modulated B reflected light, the S-polarized light component is again reflected on the polarization separation surface of the second polarization beam splitter 43, returned to the light source side, and removed from the projection light. On the other hand, the P-polarized component of the image-modulated B reflected light is reflected by the polarization separation surface of the second polarizing beam splitter 43 and is directed to the half-wave plate 44 as projection light and converted to S-polarized light.

このとき、第2の偏光ビームスプリッタ43とR用,B用の反射型液晶表示素子33R,33Bの間に設けられた1/4波長板32R,32Bの遅相軸を調整することにより、Gの場合と同じようにR,Bそれぞれの黒の表示の調整を行うことができる。   At this time, by adjusting the slow axis of the quarter wave plates 32R and 32B provided between the second polarizing beam splitter 43 and the reflective liquid crystal display elements 33R and 33B for R and B, G As in the case of, the black display of R and B can be adjusted.

こうして1つの光束に合成され、第2の偏光ビームスプリッタ43から出射したRとBの色光は、Rの色光はP偏光、Bの色光はS偏光で合成プリズム35に入射する。   In this way, the R and B color lights combined into one light beam and emitted from the second polarization beam splitter 43 are incident on the synthesis prism 35 as R color light P-polarized light and B color light S-polarized light.

そして、RとBの投射光は合成プリズム35を透過し、Gの色光と合成されて投射レンズ36に至る。投射レンズ36は、合成プリズム35によって合成された光を不図示の被投射面に投射する投射手段(投射光学系)である。合成されたR,G,Bの投射光は、投射レンズ36によってスクリーンなどの被投射面に拡大投影される。   The R and B projection light passes through the combining prism 35 and is combined with the G color light to reach the projection lens 36. The projection lens 36 is a projection unit (projection optical system) that projects the light synthesized by the synthesis prism 35 onto a projection surface (not shown). The combined R, G, and B projection light is enlarged and projected onto a projection surface such as a screen by the projection lens 36.

色分離光学素子(例えば、ダイクロイックミラー29、第1の偏光ビームスプリッタ31、第2の偏光ビームスプリッタ43)は集光レンズ系と表示素子の間に配置されている。このため、表示素子の各画角に入射する主光線が色分離光学素子に対し、略同角度で入射する構成になっている。そのため照明範囲調整による各画角に対する角度ずれも小さく、投影像における色むら等が低減できる。   The color separation optical elements (for example, the dichroic mirror 29, the first polarization beam splitter 31, and the second polarization beam splitter 43) are disposed between the condenser lens system and the display element. For this reason, the principal ray incident on each angle of view of the display element is configured to be incident on the color separation optical element at substantially the same angle. Therefore, the angle deviation with respect to each angle of view by adjusting the illumination range is small, and color unevenness in the projected image can be reduced.

実施例1、2のような反射型液晶表示素子の使用に限定されるものではなく、透過型の液晶表示素子、DMD(Digital Mirror Device)でも同様の効果が得られる。   The present invention is not limited to the use of the reflective liquid crystal display elements as in the first and second embodiments, and the same effect can be obtained by using a transmissive liquid crystal display element or DMD (Digital Mirror Device).

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

本発明は、液晶プロジェクタの用途に適用することができる。   The present invention can be applied to the use of a liquid crystal projector.

6…第1のコンデンサーレンズ(レンズ群)、8…第2のコンデンサーレンズ(レンズ群)、7…ミラー(可動ミラー)、7a…駆動手段 6 ... 1st condenser lens (lens group), 8 ... 2nd condenser lens (lens group), 7 ... Mirror (movable mirror), 7a ... Driving means

Claims (6)

光源からの光によって画像変調素子を照明する照明光学系あって、
正のパワーを有する2つのレンズ群を有し、前記光源からの光束を前記画像変調素子に集光する集光レンズ系と、
前記集光レンズ系の前記2つのレンズ群の間に配置され、前記画像変調素子に対する照明範囲を調整するミラーと、
前記ミラーを回転駆動する駆動手段と、
を有し、
前記集光レンズ系の焦点距離をF、前記集光レンズ系の最も前記画像変調素子に近い面から前記画像変調素子までの光軸上の距離をBkとした時、以下の条件式が満足されることを特徴とする照明光学系。
0.8≦Bk/F<1
There is an illumination optical system that illuminates the image modulation element with light from a light source,
A condensing lens system having two lens groups having positive power, and condensing a light beam from the light source onto the image modulation element;
A mirror that is arranged between the two lens groups of the condenser lens system and adjusts an illumination range for the image modulation element;
Drive means for rotationally driving the mirror;
Have
When the focal length of the condenser lens system is F, and the distance on the optical axis from the surface closest to the image modulation element of the condenser lens system to the image modulation element is Bk, the following conditional expression is satisfied: An illumination optical system.
0.8 ≦ Bk / F <1
以下の条件式が更に満足されることを特徴とする請求項1に記載の照明光学系。
0.85≦Bk/F<1
The illumination optical system according to claim 1, wherein the following conditional expression is further satisfied.
0.85 ≦ Bk / F <1
前記駆動手段は、前記2つのレンズ群のそれぞれの光軸を含む平面に垂直な軸の周りに前記ミラーを回転駆動することを特徴とする請求項1または2に記載の照明光学系。   The illumination optical system according to claim 1, wherein the driving unit rotationally drives the mirror around an axis perpendicular to a plane including the optical axes of the two lens groups. 前記駆動手段は、前記2つのレンズ群のそれぞれの光軸を含む平面に平行で、前記ミラーの反射面に平行な軸の周りに前記ミラーを回転駆動することを特徴とする請求項1または2に記載の照明光学系。   3. The driving means rotates the mirror around an axis parallel to a plane including the optical axes of the two lens groups and parallel to a reflecting surface of the mirror. 4. The illumination optical system described in 1. 前記集光レンズ系と前記画像変調素子の間に色分離を行う色分離光学素子を更に有することを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の照明光学系。   The illumination optical system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a color separation optical element that performs color separation between the condenser lens system and the image modulation element. 請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の照明光学系を有することを特徴とする投射型表示装置。   A projection display device comprising the illumination optical system according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3419431B2 (en) 1996-08-21 2003-06-23 日本電子株式会社 Washing device in biochemical automatic analyzer

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116546174A (en) * 2023-05-29 2023-08-04 北京京东方显示技术有限公司 Projection device and method, projector, display system and picture adjustment device

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3326373B2 (en) * 1997-10-29 2002-09-24 三洋電機株式会社 Projection device
JP3405171B2 (en) * 1998-01-14 2003-05-12 日本ビクター株式会社 Projector device
JP2000347153A (en) * 1999-06-08 2000-12-15 Hitachi Ltd Projection type video display
JP2001033873A (en) * 1999-07-16 2001-02-09 Chinontec Kk Position adjusting device for mirror body and projector device
WO2002069018A1 (en) * 2001-02-27 2002-09-06 Seiko Epson Corporation Lighting optical system, and projector using the same
JP2012155344A (en) * 2012-05-10 2012-08-16 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Illumination optical system for projector

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3419431B2 (en) 1996-08-21 2003-06-23 日本電子株式会社 Washing device in biochemical automatic analyzer

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