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JP2005258179A - Projection lens and projector - Google Patents

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JP2005258179A
JP2005258179A JP2004071028A JP2004071028A JP2005258179A JP 2005258179 A JP2005258179 A JP 2005258179A JP 2004071028 A JP2004071028 A JP 2004071028A JP 2004071028 A JP2004071028 A JP 2004071028A JP 2005258179 A JP2005258179 A JP 2005258179A
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JP
Japan
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light
projection lens
color
projector
image
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Withdrawn
Application number
JP2004071028A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhisa Mizusako
和久 水迫
Masatoshi Yonekubo
政敏 米窪
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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.)
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2004071028A priority Critical patent/JP2005258179A/en
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Abstract

【課題】容易に製造、加工でき、低価格で、スムーズでざらつき感の低減された投写像を得られる投写レンズ、及びこの投写レンズを備えるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】プロジェクタ100が備える投写レンズ114であって、投写レンズ114の瞳位置、瞳位置に共役な位置、瞳位置の近傍、又は共役な位置の近傍に設けられているローパスフィルタであるプリズム群210を有する。
【選択図】 図2

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection lens that can be easily manufactured and processed, obtain a projection image with a low cost, smoothness, and a feeling of roughness, and a projector including the projection lens.
A projection lens 114 included in a projector 100, which is a prism that is a low-pass filter provided at a pupil position of the projection lens 114, a position conjugate to the pupil position, a vicinity of the pupil position, or a vicinity of the conjugate position. It has a group 210.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、投写レンズ及びこれを備えるプロジェクタ、特に、液晶空間光変調装置を用いるプロジェクタに関するものである。   The present invention relates to a projection lens and a projector including the same, and more particularly to a projector using a liquid crystal spatial light modulator.

画像表示装置として、液晶パネル(液晶表示装置)、CRT表示装置、プラズマディスプレイ装置等のドットマトリックス画像表示装置が多く用いられている。ドットマトリックス画像表示装置においては、画素と画素との間の領域には、不要光を低減するためにブラックマトリックスと呼ばれる遮光部が設けられている。近年、画像表示装置の使用態様として、大画面を比較的近距離から観察する場合が多くなってきている。このため、観察者がブラックマトリックスの像を認識してしまう場合がある。このように、従来のドットマトリックス画像表示装置は、ブラックマトリックスの像のため、スムーズさの少ない画像、又はざらつきを有する画像等のように画質が劣化してしまう。   As an image display device, a dot matrix image display device such as a liquid crystal panel (liquid crystal display device), a CRT display device, or a plasma display device is often used. In the dot matrix image display device, a light blocking portion called a black matrix is provided in a region between pixels in order to reduce unnecessary light. In recent years, as a usage mode of an image display device, a large screen is often observed from a relatively short distance. For this reason, the observer may recognize the black matrix image. As described above, since the conventional dot matrix image display device is a black matrix image, the image quality is deteriorated such as an image with less smoothness or an image having roughness.

そして、画質を向上させるために、ドットマトリックス画像表示装置と、ローパスフィルタ機能を有する光学素子、例えば、回折格子、拡散板、水晶板等とを組み合わせる構成が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3)。   In order to improve image quality, a configuration in which a dot matrix image display device and an optical element having a low-pass filter function, such as a diffraction grating, a diffusion plate, and a crystal plate are combined is proposed (for example, Patent Document 1). Patent Document 2, Patent Document 3).

特開平7−28046公報JP 7-28046 A 特開平8−122709号公報JP-A-8-122709 特開平10−288954号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-288754

上述の特許文献1、特許文献2、特許文献3に提案された構成において、ローパスフィルタ機能を有する光学素子は、ダイクロイックミラーと投写レンズとの間、又は液晶パネルと投写レンズとの間に配置されている。   In the configurations proposed in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 described above, an optical element having a low-pass filter function is disposed between the dichroic mirror and the projection lens, or between the liquid crystal panel and the projection lens. ing.

ダイクロイックミラーと投写レンズとの間に光学素子を配置する場合、光学素子の面積が大型化する。ローパスフィルタ機能を有する光学素子は、高い加工精度で、所定の表面粗さとなるように形成する必要がある。このため、光学素子が大型化してしまうと、製造、加工することが困難となってしまい問題である。また、液晶パネルと投写レンズとの間に光学素子を配置する場合、3板式のプロジェクタでは、3つの光学素子が必要となる。このため、製造コストが高くなってしまい問題である。さらに、上述したように、光学素子を容易に製造、加工することが困難になってしまうという問題も生ずる。   When an optical element is disposed between the dichroic mirror and the projection lens, the area of the optical element increases. An optical element having a low-pass filter function needs to be formed with high processing accuracy and a predetermined surface roughness. For this reason, if the optical element is enlarged, it becomes difficult to manufacture and process. When an optical element is disposed between the liquid crystal panel and the projection lens, a three-plate projector requires three optical elements. For this reason, a manufacturing cost becomes high and is a problem. Further, as described above, there is a problem that it becomes difficult to easily manufacture and process the optical element.

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであり、容易に製造、加工でき、低価格で、スムーズでざらつき感の低減された投写像を得られる投写レンズ、及びこの投写レンズを備えるプロジェクタを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and can be easily manufactured and processed, and can provide a projection image that can be obtained at a low cost with a smooth and reduced feeling of roughness, and the projection lens. It aims at providing a projector provided with.

上記課題を解決し、目的を達成するために、第1の本発明によれば、プロジェクタが備える投写レンズであって、投写レンズの瞳位置、瞳位置に共役な位置、瞳位置の近傍、又は共役な位置の近傍に設けられているローパスフィルタを有することを特徴とする投写レンズを提供できる。ここで、ローパスフィルタとは、回折格子、拡散板、水晶板、屈折面を有するプリズム素子等の光学素子をいう。投写レンズの瞳位置とその近傍位置は、又はこれらの位置に共役な位置は、光線密度が最も大きくなる。換言すると、瞳位置では、光束径が最も小さくなる。従って、瞳位置に配置するローパスフィルタの寸法を小さくできる。このため、ローパスフィルタを高い加工精度で、容易に製造、加工できる。この結果、ローパスフィルタを備える投写レンズ自体も高い加工精度で、容易に製造、加工できる。また、瞳位置での光束径は、他の位置での光束径に比較して小さい。このため、小さなローパスフィルタによる小型な投写レンズを得られる。さらに、空間光変調装置の数量に関わり無く、投写レンズは一つのローパスフィルタを備えていればよい。このため、低価格な投写レンズを得られる。   In order to solve the above problems and achieve the object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a projection lens provided in the projector, the pupil position of the projection lens, a position conjugate to the pupil position, the vicinity of the pupil position, or A projection lens having a low-pass filter provided in the vicinity of a conjugate position can be provided. Here, the low-pass filter refers to an optical element such as a diffraction grating, a diffusion plate, a crystal plate, and a prism element having a refractive surface. The pupil density of the projection lens and the vicinity thereof, or a position conjugate to these positions has the highest light density. In other words, the light beam diameter is smallest at the pupil position. Accordingly, the size of the low-pass filter disposed at the pupil position can be reduced. For this reason, a low-pass filter can be easily manufactured and processed with high processing accuracy. As a result, the projection lens itself provided with the low-pass filter can be easily manufactured and processed with high processing accuracy. In addition, the light beam diameter at the pupil position is smaller than the light beam diameter at other positions. For this reason, a small projection lens with a small low-pass filter can be obtained. Further, the projection lens only needs to have one low-pass filter regardless of the number of spatial light modulators. For this reason, an inexpensive projection lens can be obtained.

また、上述したように、瞳位置では、光線の密度が最大となる。このため、瞳位置にローパスフィルタを配置すると、ローパスフィルタの機能を効率的に発揮できる。この結果、観察者は、例えば、ブラックマトリックスが低減された良好な投写像を認識できる。さらに、投写レンズの瞳位置又はその近傍位置にローパスフィルタを配置することで、ごみ等の異物による投写像の局所的な不均一性を低減できる。   Further, as described above, the light beam density is maximized at the pupil position. For this reason, when a low-pass filter is disposed at the pupil position, the function of the low-pass filter can be efficiently exhibited. As a result, the observer can recognize a good projected image with a reduced black matrix, for example. Furthermore, by arranging a low-pass filter at or near the pupil position of the projection lens, it is possible to reduce local non-uniformity of the projected image due to foreign matters such as dust.

また、第2の本発明によれば、照明光を供給する光源と、照明光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、上述の投写レンズとを有することを特徴とするプロジェクタを提供できる。上述したように、ブラックマトリックスの低減された高品質な投写像を得られる。また、投写レンズを低価格で、容易に高精度に加工できる。この結果、この投写レンズを備えるプロジェクタ本体を低価格で製造できる。本発明は、特に液晶型の空間光変調装置を有するプロジェクタに好適である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a projector comprising: a light source that supplies illumination light; a spatial light modulation device that modulates illumination light according to an image signal; and the projection lens described above. it can. As described above, a high-quality projected image with a reduced black matrix can be obtained. Further, the projection lens can be easily processed with high accuracy at a low price. As a result, a projector body equipped with this projection lens can be manufactured at a low price. The present invention is particularly suitable for a projector having a liquid crystal type spatial light modulation device.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(プロジェクタ全体説明)
初めに図1を参照して、本発明の実施例1に係るプロジェクタの概略構成を説明する。次に、図2以降を参照して、本実施例の特徴的な構成を説明する。まず、図1において、光源部である超高圧水銀ランプ101は、第1色光である赤色光(以下、「R光」という。)、第2色光である緑色光(以下、「G光」という。)、及び第3色光である青色光(以下、「B光」という。)を含む光を供給する。インテグレータ104は、超高圧水銀ランプ101からの光の照度分布を均一化する。照度分布を均一化された光は、偏光変換素子105にて特定の振動方向を有する偏光光、例えばs偏光光に変換される。s偏光光に変換された光は、色分離光学系を構成するR光透過ダイクロイックミラー106Rに入射する。以下、R光について説明する。R光透過ダイクロイックミラー106Rは、R光を透過し、G光、B光を反射する。R光透過ダイクロイックミラー106Rを透過したR光は、反射ミラー107に入射する。反射ミラー107は、R光の光路を90度折り曲げる。光路を折り曲げられたR光は、第1色光であるR光を画像信号に応じて変調する第1色光用空間光変調装置110Rに入射する。第1色光用空間光変調装置110Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。なお、ダイクロイックミラーを透過しても、光の偏光方向は変化しないため、第1色光用空間光変調装置110Rに入射するR光は、s偏光光のままの状態である。
(Explanation of the entire projector)
First, a schematic configuration of a projector according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. Next, a characteristic configuration of the present embodiment will be described with reference to FIG. First, in FIG. 1, an ultra-high pressure mercury lamp 101 as a light source unit includes red light (hereinafter referred to as “R light”) as first color light and green light (hereinafter referred to as “G light”) as second color light. And blue light (hereinafter referred to as “B light”) which is the third color light. The integrator 104 uniformizes the illuminance distribution of the light from the ultrahigh pressure mercury lamp 101. The light whose illuminance distribution is made uniform is converted into polarized light having a specific vibration direction, for example, s-polarized light by the polarization conversion element 105. The light converted into the s-polarized light is incident on the R light transmitting dichroic mirror 106R constituting the color separation optical system. Hereinafter, the R light will be described. The R light transmitting dichroic mirror 106R transmits R light and reflects G light and B light. The R light transmitted through the R light transmitting dichroic mirror 106 </ b> R enters the reflection mirror 107. The reflection mirror 107 bends the optical path of the R light by 90 degrees. The R light whose optical path is bent enters the spatial light modulator for first color light 110R that modulates the R light as the first color light according to the image signal. The spatial light modulator for first color light 110R is a transmissive liquid crystal display device that modulates R light according to an image signal. Since the polarization direction of the light does not change even if it passes through the dichroic mirror, the R light incident on the first color light spatial light modulator 110R remains as s-polarized light.

第1色光用空間光変調装置110Rは、λ/2位相差板123R、ガラス板124R、第1偏光板121R、液晶パネル120R、及び第2偏光板122Rを有する。液晶パネル120Rの詳細な構成については後述する。λ/2位相差板123R及び第1偏光板121Rは、偏光方向を変換させない透光性のガラス板124Rに接する状態で配置される。これにより、第1偏光板121R及びλ/2位相差板123Rが、発熱により歪んでしまうという問題を回避できる。なお、図1において、第2偏光板122Rは独立して設けられているが、液晶パネル120Rの射出面や、クロスダイクロイックプリズム112の入射面に接する状態で配置しても良い。   The first color light spatial light modulator 110R includes a λ / 2 phase difference plate 123R, a glass plate 124R, a first polarizing plate 121R, a liquid crystal panel 120R, and a second polarizing plate 122R. The detailed configuration of the liquid crystal panel 120R will be described later. The λ / 2 phase difference plate 123R and the first polarizing plate 121R are arranged in contact with a light-transmitting glass plate 124R that does not change the polarization direction. Thereby, the problem that the first polarizing plate 121R and the λ / 2 phase difference plate 123R are distorted by heat generation can be avoided. In FIG. 1, the second polarizing plate 122R is provided independently. However, the second polarizing plate 122R may be disposed in contact with the exit surface of the liquid crystal panel 120R or the entrance surface of the cross dichroic prism 112.

第1色光用空間光変調装置110Rに入射したs偏光光は、λ/2位相差板123Rによりp偏光光に変換される。p偏光光に変換されたR光は、ガラス板124R及び第1偏光板121Rをそのまま透過し、液晶パネル120Rに入射する。液晶パネル120Rに入射したp偏光光は、画像信号に応じた変調により、R光がs偏光光に変換される。液晶パネル120Rの変調により、s偏光光に変換されたR光が、第2偏光板122Rから射出される。このようにして、第1色光用空間光変調装置110Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。   The s-polarized light incident on the first color light spatial light modulator 110R is converted into p-polarized light by the λ / 2 phase difference plate 123R. The R light converted into p-polarized light passes through the glass plate 124R and the first polarizing plate 121R as it is and enters the liquid crystal panel 120R. The p-polarized light incident on the liquid crystal panel 120R is converted into s-polarized light by modulation according to the image signal. The R light converted into s-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120R is emitted from the second polarizing plate 122R. In this way, the R light modulated by the first color light spatial light modulator 110R is incident on the cross dichroic prism 112 which is a color synthesis optical system.

次に、G光について説明する。R光透過ダイクロイックミラー106Rで反射された、G光とB光とは光路を90度折り曲げられる。光路を折り曲げられたG光とB光とは、B光透過ダイクロイックミラー106Gに入射する。B光透過ダイクロイックミラー106Gは、G光を反射し、B光を透過する。B光透過ダイクロイックミラー106Gで反射されたG光は、第2色光であるG光を画像信号に応じて変調する第2色光用空間光変調装置110Gに入射する。第2色光用空間光変調装置110GはG光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。第2色光用空間光変調装置110Gは、液晶パネル120G、第1偏光板121G及び第2偏光板122Gを有する。液晶パネル120Gの詳細に関しては後述する。   Next, the G light will be described. The light paths of the G light and the B light reflected by the R light transmitting dichroic mirror 106R are bent by 90 degrees. The G light and the B light whose optical paths are bent enter the B light transmitting dichroic mirror 106G. The B light transmitting dichroic mirror 106G reflects the G light and transmits the B light. The G light reflected by the B light transmitting dichroic mirror 106G is incident on the second color light spatial light modulator 110G that modulates the G light, which is the second color light, according to the image signal. The spatial light modulator for second color light 110G is a transmissive liquid crystal display device that modulates G light according to an image signal. The second color light spatial light modulator 110G includes a liquid crystal panel 120G, a first polarizing plate 121G, and a second polarizing plate 122G. Details of the liquid crystal panel 120G will be described later.

第2色光用空間光変調装置110Gに入射するG光は、s偏光光に変換されている。第2色光用空間光変調装置110Gに入射したs偏光光は、第1偏光板121Gをそのまま透過し、液晶パネル120Gに入射する。液晶パネル120Gに入射したs偏光光は、画像信号に応じた変調により、G光がp偏光光に変換される。液晶パネル120Gの変調により、p偏光光に変換されたG光が、第2偏光板122Gから射出される。このようにして、第2色光用空間光変調装置110Gで変調されたG光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。   The G light incident on the second color light spatial light modulator 110G is converted into s-polarized light. The s-polarized light incident on the second color light spatial light modulator 110G passes through the first polarizing plate 121G as it is and enters the liquid crystal panel 120G. The s-polarized light incident on the liquid crystal panel 120G is converted into p-polarized light by modulation according to the image signal. The G light converted into p-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120G is emitted from the second polarizing plate 122G. Thus, the G light modulated by the second color light spatial light modulator 110G enters the cross dichroic prism 112, which is a color synthesis optical system.

次に、B光について説明する。B光透過ダイクロイックミラー106Gを透過したB光は、2枚のリレーレンズ108と、2枚の反射ミラー107とを経由して、第3色光であるB光を画像信号に応じて変調する第3色光用空間光変調装置110Bに入射する。第3色光用空間光変調装置110Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。   Next, the B light will be described. The B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 106G passes through the two relay lenses 108 and the two reflection mirrors 107, and the third light that modulates the B light as the third color light in accordance with the image signal. The light enters the color light spatial light modulator 110B. The spatial light modulator for third color light 110B is a transmissive liquid crystal display device that modulates B light according to an image signal.

なお、B光にリレーレンズ108を経由させるのは、B光の光路の長さがR光及びG光の光路の長さよりも長いためである。リレーレンズ108を用いることにより、B光透過ダイクロイックミラー106Gを透過したB光を、そのまま第3色光用空間光変調装置110Bに導くことができる。第3色光用空間光変調装置110Bは、λ/2位相差板123B、ガラス板124B、第1偏光板121B、液晶パネル120B、及び第2偏光板122Bを有する。なお、第3色光用空間光変調装置110Bの構成は、上述した第1色光用空間光変調装置110Rの構成と同様なので、詳細な説明は省略する。   The reason why the B light passes through the relay lens 108 is that the optical path length of the B light is longer than the optical path lengths of the R light and the G light. By using the relay lens 108, it is possible to guide the B light transmitted through the B light transmitting dichroic mirror 106G directly to the third color light spatial light modulator 110B. The spatial light modulator for third color light 110B includes a λ / 2 phase difference plate 123B, a glass plate 124B, a first polarizing plate 121B, a liquid crystal panel 120B, and a second polarizing plate 122B. Note that the configuration of the spatial light modulation device 110B for the third color light is the same as the configuration of the spatial light modulation device 110R for the first color light described above, and thus detailed description thereof is omitted.

第3色光用空間光変調装置110Bに入射するB光は、s偏光光に変換されている。第3色光用空間光変調装置110Bに入射したs偏光光は、λ/2位相差板123Bによりp偏光光に変換される。p偏光光に変換されたB光は、ガラス板124B及び第1偏光板121Bをそのまま透過し、液晶パネル120Bに入射する。液晶パネル120Bに入射したp偏光光は、画像信号に応じた変調により、B光がs偏光光に変換される。液晶パネル120Bの変調により、s偏光光に変換されたB光が、第2偏光板122Bから射出される。第3色光用空間光変調装置110Bで変調されたB光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112に入射する。このように、色分離光学系を構成するR光透過ダイクロイックミラー106RとB光透過ダイクロイックミラー106Gとは、超高圧水銀ランプ101から供給される光を、第1色光であるR光と、第2色光であるG光と、第3色光であるB光とに分離する。   The B light incident on the spatial light modulator for third color light 110B is converted into s-polarized light. The s-polarized light incident on the third color light spatial light modulator 110B is converted into p-polarized light by the λ / 2 phase difference plate 123B. The B light converted into p-polarized light passes through the glass plate 124B and the first polarizing plate 121B as it is, and enters the liquid crystal panel 120B. The p-polarized light incident on the liquid crystal panel 120B is converted into s-polarized light by modulation according to the image signal. The B light converted into the s-polarized light by the modulation of the liquid crystal panel 120B is emitted from the second polarizing plate 122B. The B light modulated by the third color light spatial light modulator 110B is incident on the cross dichroic prism 112 which is a color synthesis optical system. As described above, the R light transmitting dichroic mirror 106R and the B light transmitting dichroic mirror 106G constituting the color separation optical system convert the light supplied from the ultrahigh pressure mercury lamp 101 into the R light that is the first color light, the second light, and the second light. The light is separated into G light, which is colored light, and B light, which is third color light.

色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム112は、2つのダイクロイック膜112a、112bをX字型に直交して配置して構成されている。ダイクロイック膜112aは、B光を反射し、R光、G光を透過する。ダイクロイック膜112bは、R光を反射し、B光、G光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム112は、第1色光用空間光変調装置110R、第2色光用空間光変調装置110G、及び第3色光用空間光変調装置110Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写レンズ114は、クロスダイクロイックプリズム112で合成された光をスクリーン116に投写する。これにより、スクリーン116上でフルカラー画像を得ることができる。   The cross dichroic prism 112, which is a color synthesis optical system, is configured by arranging two dichroic films 112a and 112b perpendicularly to an X shape. The dichroic film 112a reflects B light and transmits R light and G light. The dichroic film 112b reflects R light and transmits B light and G light. As described above, the cross dichroic prism 112 has the R light and G light modulated by the first color light spatial light modulation device 110R, the second color light spatial light modulation device 110G, and the third color light spatial light modulation device 110B, respectively. And B light. The projection lens 114 projects the light combined by the cross dichroic prism 112 onto the screen 116. Thereby, a full color image can be obtained on the screen 116.

なお、上述のように、第1色光用空間光変調装置110R及び第3色光用空間光変調装置110Bからクロスダイクロイックプリズム112に入射される光は、s偏光光となるように設定される。また、第2色光用空間光変調装置110Gからクロスダイクロイックプリズム112に入射される光は、p偏光光となるように設定される。このようにクロスダイクロイックプリズム112に入射される光の偏光方向を異ならせることで、クロスダイクロイックプリズム112において各色光用空間光変調装置から射出される光を有効に合成できる。ダイクロイック膜112a、112bは、通常、s偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜112a、112bで反射されるR光及びB光をs偏光光とし、ダイクロイック膜112a、112bを透過するG光をp偏光光としている。   As described above, the light incident on the cross dichroic prism 112 from the first color light spatial light modulator 110R and the third color light spatial light modulator 110B is set to be s-polarized light. The light incident on the cross dichroic prism 112 from the second color light spatial light modulator 110G is set to be p-polarized light. In this way, by changing the polarization direction of the light incident on the cross dichroic prism 112, the light emitted from the spatial light modulators for the respective color lights in the cross dichroic prism 112 can be effectively combined. The dichroic films 112a and 112b are usually excellent in the reflection characteristics of s-polarized light. For this reason, R light and B light reflected by the dichroic films 112a and 112b are s-polarized light, and G light transmitted through the dichroic films 112a and 112b is p-polarized light.

(ローパスフィルタの構成)
次に、図2を用いて投写レンズ114の概略構成を説明する。投写レンズ114は、各色光用空間光変調装置110R、110G、110Bからの変調光を、スクリーン116へ拡大して投写する。そして、絞りの共役位置である瞳位置にローパスフィルタであるプリズム群210が配置されている。図3−1は、プリズム群210の斜視構成を示す。硝子又は透明樹脂からなる透明プレート206の射出側表面には複数のプリズム素子211からなるプリズム群210が形成されている。
(Configuration of low-pass filter)
Next, a schematic configuration of the projection lens 114 will be described with reference to FIG. The projection lens 114 magnifies and projects the modulated light from the spatial light modulators 110R, 110G, and 110B for each color light onto the screen 116. A prism group 210, which is a low-pass filter, is disposed at the pupil position, which is the conjugate position of the stop. FIG. 3A shows a perspective configuration of the prism group 210. A prism group 210 made up of a plurality of prism elements 211 is formed on the exit side surface of the transparent plate 206 made of glass or transparent resin.

図3−2は、例えばR色光用空間光変調装置110R内のブラックマトリックス形成層203と、投写レンズ114内のプリズム群210との関係を示す。ここで、理解を容易にするため、ブラックマトリックス形成層203と、プリズム群210とを除く他の構成部の図示を省略する。一の画素部に対応する開口部230を透過したR光は、円錐形状の発散光となって進行する。そして、このR光は、プリズム群210のうち、少なくとも一部のプリズム群210に入射する。プリズム群210は、少なくとも屈折面212と、平坦部213とを備えるプリズム素子211から構成されている。平坦部213は、画素部に対応する開口部230が形成されている面230aに略平行な面である。複数のプリズム素子211が一定周期で規則的に配列されてプリズム群210を構成する。   FIG. 3B illustrates a relationship between the black matrix forming layer 203 in the R-color light spatial light modulator 110R and the prism group 210 in the projection lens 114, for example. Here, in order to facilitate understanding, the illustration of other components other than the black matrix forming layer 203 and the prism group 210 is omitted. The R light transmitted through the opening 230 corresponding to one pixel portion travels as a conical divergent light. The R light is incident on at least some of the prism groups 210. The prism group 210 includes a prism element 211 having at least a refractive surface 212 and a flat portion 213. The flat portion 213 is a surface substantially parallel to the surface 230a where the opening 230 corresponding to the pixel portion is formed. A plurality of prism elements 211 are regularly arranged at a constant period to constitute a prism group 210.

これにより、平坦部213は、開口部230からのR光をそのまま透過させる。また、屈折面212は、開口部230からのR光を屈折させて透過させる。屈折面212は、屈折部であるプリズム群210から所定距離だけ離れた投写面であるスクリーン116において、画素部に対応する開口部230の開口部像を遮光部であるブラックマトリックス部220の投写像であるブラックマトリックス部像上へ導くような屈折面212の向き、及び傾斜角度を有する。この結果、スクリーン116において、ブラックマトリックス部像の領域に重畳的に開口部像が形成される。従って、観察者は、スクリーン116において、ブラックマトリックス部像を認識することを低減できる。これにより、観察者は、スムーズでざらつき感の低減された画像を観察できる。   Thereby, the flat part 213 transmits the R light from the opening 230 as it is. The refraction surface 212 refracts and transmits the R light from the opening 230. The refracting surface 212 is a projection image of the black matrix portion 220 that is a light shielding portion on the screen 116 that is a projection surface that is a predetermined distance away from the prism group 210 that is a refracting portion. The direction of the refracting surface 212 that leads to the black matrix image, and the tilt angle. As a result, an aperture image is formed on the screen 116 in a superimposed manner on the black matrix image region. Therefore, the observer can reduce the recognition of the black matrix image on the screen 116. Thereby, the observer can observe a smooth image with a reduced feeling of roughness.

図4は、ローパスフィルタが有する機能の概念を示す。CCDのような撮像装置では、撮像した画像信号に対してローパスフィルタによる電気的な処理を施している。これに対して、プロジェクタでは、投写像のブラックマトリックス像を低減するために、電気的な処理の代わりに、上述したように、空間光変調装置から射出した後の光を光学的に処理する。図4は、スクリーン116における投写画像の強度分布を示す。図4の横軸は任意の位置x、縦軸は投写画像の強度I(単位:任意)をそれぞれ示す。例えば、階調の無い均一な白色画像を投写する場合を考える。図4において、ローパスフィルタを用いないときは、実線で示す波形aのように、強度が強い開口部像と強度が弱いブラックマトリックス像とが矩形形状に繰り返される。波形aの状態では、観察者はブラックマトリックス像を認識してしまう。   FIG. 4 shows the concept of functions of the low-pass filter. In an imaging apparatus such as a CCD, electrical processing is performed on a captured image signal using a low-pass filter. On the other hand, in the projector, in order to reduce the black matrix image of the projected image, instead of electrical processing, the light emitted from the spatial light modulator is optically processed as described above. FIG. 4 shows the intensity distribution of the projected image on the screen 116. The horizontal axis in FIG. 4 indicates an arbitrary position x, and the vertical axis indicates the intensity I (unit: arbitrary) of the projected image. For example, consider a case where a uniform white image without gradation is projected. In FIG. 4, when the low-pass filter is not used, an opening image having a high intensity and a black matrix image having a low intensity are repeated in a rectangular shape as indicated by a waveform a indicated by a solid line. In the state of the waveform a, the observer recognizes the black matrix image.

そして、上述したプリズム群210のようなローパスフィルタを、投写レンズ114の瞳位置に配置することで、投写像の強度分布が、破線で示す曲線b、又は一点鎖線で示す曲線cのように変化する。曲線b、又は曲線cは、共に正弦波形状であり、最大振幅値が異なっている。曲線cの最大振幅値は、曲線bの最大振幅値よりも小さい。このとき、曲線cのような強度分布のほうが、曲線bの強度分布に比較して、観察者はよりスムーズでシームレスな投写像を観察できる。そして、最も好ましくは、実線で示す直線dのように、開口部像の強度分布と、ブラックマトリックス像の強度分布とが、略同一となることが望ましい。   Then, by arranging a low-pass filter such as the above-described prism group 210 at the pupil position of the projection lens 114, the intensity distribution of the projected image changes like a curve b indicated by a broken line or a curve c indicated by a one-dot chain line. To do. Both the curve b and the curve c are sinusoidal and have different maximum amplitude values. The maximum amplitude value of the curve c is smaller than the maximum amplitude value of the curve b. At this time, the observer can observe a smoother and more seamless projected image in the intensity distribution like the curve c than in the intensity distribution of the curve b. Most preferably, the intensity distribution of the aperture image and the intensity distribution of the black matrix image are substantially the same as the straight line d shown by the solid line.

上記実施例では、プリズム群210を投写レンズ114の瞳位置に配置している。しかしながら、これに限られず、ローパスフィルタであるプリズム群210を配置する位置は、瞳位置に共役な位置、瞳位置の近傍、又は共役な位置の近傍でもよい。さらに、ローパスフィルタは、上述のプリズム群に限られない。例えば、ローパスフィルタとして、回折格子、拡散板、水晶板等を用いることができる。   In the above embodiment, the prism group 210 is arranged at the pupil position of the projection lens 114. However, the present invention is not limited to this, and the position where the prism group 210 that is a low-pass filter is disposed may be a position conjugate to the pupil position, a vicinity of the pupil position, or a vicinity of the conjugate position. Furthermore, the low-pass filter is not limited to the above-described prism group. For example, a diffraction grating, a diffusion plate, a crystal plate, or the like can be used as the low-pass filter.

本発明の実施例1に係るプロジェクタの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a projector according to a first embodiment of the invention. 実施例1の投写レンズの概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a projection lens of Example 1. FIG. 実施例1のプリズム群の斜視図。FIG. 3 is a perspective view of a prism group according to the first embodiment. 実施例1のプリズム群の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the prism group according to the first embodiment. ローパスフィルタの機能の説明図。Explanatory drawing of the function of a low-pass filter.

符号の説明Explanation of symbols

100 プロジェクタ、101 超高圧水銀ランプ、104 インテグレータ、105 偏光変換素子、106R R光透過ダイクロイックミラー、106G B光透過ダイクロイックミラー、107 反射ミラー、108 リレーレンズ、110R 第1色光用空間光変調装置、110G 第2色光用空間光変調装置、110B 第3色光用空間光変調装置、112 クロスダイクロイックプリズム、112a、112b ダイクロイック膜、114 投写レンズ、116 スクリーン、120R、120G、120B 液晶パネル、121R、121G、121B 第1偏光板、123R、123B λ/2位相差板、124R、124B ガラス板、210 プリズム群、211 プリズム素子、212 屈折面、213 平坦部、220 ブラックマトリックス部、230 開口部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Projector, 101 Super high pressure mercury lamp, 104 Integrator, 105 Polarization conversion element, 106R R light transmission dichroic mirror, 106GB B light transmission dichroic mirror, 107 Reflection mirror, 108 Relay lens, 110R Spatial light modulation device for 1st color light, 110G Spatial light modulator for second color light, 110B Spatial light modulator for third color light, 112 Cross dichroic prism, 112a, 112b Dichroic film, 114 Projection lens, 116 Screen, 120R, 120G, 120B Liquid crystal panel, 121R, 121G, 121B First polarizing plate, 123R, 123B λ / 2 phase difference plate, 124R, 124B glass plate, 210 prism group, 211 prism element, 212 refracting surface, 213 flat portion, 220 black mask Helix portion, 230 opening

Claims (2)

プロジェクタが備える投写レンズであって、
前記投写レンズの瞳位置、前記瞳位置に共役な位置、前記瞳位置の近傍、又は前記共役な位置の近傍に設けられているローパスフィルタを有することを特徴とする投写レンズ。
A projection lens provided in the projector,
A projection lens comprising a pupil position of the projection lens, a position conjugate to the pupil position, a vicinity of the pupil position, or a vicinity of the conjugate position.
照明光を供給する光源と、
前記照明光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
請求項1に記載の投写レンズとを有することを特徴とするプロジェクタ。
A light source for supplying illumination light;
A spatial light modulator that modulates the illumination light in accordance with an image signal;
A projector comprising the projection lens according to claim 1.
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