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JP2010078760A - Projector - Google Patents

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JP2010078760A
JP2010078760A JP2008245399A JP2008245399A JP2010078760A JP 2010078760 A JP2010078760 A JP 2010078760A JP 2008245399 A JP2008245399 A JP 2008245399A JP 2008245399 A JP2008245399 A JP 2008245399A JP 2010078760 A JP2010078760 A JP 2010078760A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
lens
color
color light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008245399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Yanagisawa
博隆 柳澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2008245399A priority Critical patent/JP2010078760A/en
Publication of JP2010078760A publication Critical patent/JP2010078760A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

【課題】各色間の照度分布のずれを防ぎ、色ムラを抑えることができるプロジェクタを提供すること。
【解決手段】第1光学系OP1より長い光路長の第2光学系OP2上に屈折力の弱い第1のレンズ44aと屈折力の強い第2のレンズ44bとを配置することにより、第2光学系OP2の光束が、緑色光LGと赤色光LRとが分岐する位置から液晶表示パネル61rの入射位置までの間に非反転の状態で液晶表示パネル61rを照明することができる。また、両レンズ44a,44bの屈折力の調整により、各光学系OP1,OP2,OP3の相対的な結像状態を予め調整することができ、各液晶表示パネル61g,61r,61bに照射される像の拡大倍率を等しくすることができる。これにより、プロジェクタ10の投射光のホワイトバランスの劣化や色ムラを低減することができる。
【選択図】図1
Disclosed is a projector capable of preventing deviation in illuminance distribution between colors and suppressing color unevenness.
A first optical system having an optical path length longer than that of the first optical system, and a second lens having a high refractive power and a second lens having a high refractive power are disposed on the second optical system. The light beam of the system OP2 can illuminate the liquid crystal display panel 61r in a non-inverted state between the position where the green light LG and the red light LR are branched and the incident position of the liquid crystal display panel 61r. Further, by adjusting the refractive power of both lenses 44a and 44b, the relative image formation state of each optical system OP1, OP2 and OP3 can be adjusted in advance, and the liquid crystal display panels 61g, 61r and 61b are irradiated. The magnification of the image can be made equal. Thereby, deterioration of white balance and color unevenness of the projection light of the projector 10 can be reduced.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、照明光を光変調装置によって変調し、変調された像光を投射するプロジェクタに関する。   The present invention relates to a projector that modulates illumination light by a light modulation device and projects modulated image light.

従来の一般的なプロジェクタとして、略白色光を発生する光源と、光源からの光を均一化するとともに偏光変換する分割偏光化光学系と、分割偏光化光学系を経た光を緑、青、赤の3色の光路に分離する色分離導光光学系と、3色の照明光によってそれぞれ照明される3つの液晶表示パネルと、これら3つの液晶ライトバルブからの像を合成するクロスダイクロイックプリズムと、合成後の拡大像を投射する投射レンズとを備えるものがある。   As a conventional general projector, a light source that generates substantially white light, a split polarization optical system that uniformizes and converts the light from the light source, and light that has passed through the split polarization optical system are green, blue, red A color separation light guide optical system that separates the three color light paths, three liquid crystal display panels that are respectively illuminated by the three colors of illumination light, a cross dichroic prism that synthesizes images from these three liquid crystal light valves, Some have a projection lens that projects a magnified image after synthesis.

上記のようなプロジェクタにおいて、各液晶ライトバルブを照明する光束の相対的な照度分布が異なると、それらを合成して得られる投射画面のホワイトバランスの劣化、色ムラ等が生じる。そのため、分離した緑色光と青色光の光路長を等しくし、相対的に光路長の長い赤色光路中にリレーレンズを挿入して照度分布を補正する方法がある(例えば、特許文献1参照)。また、各光路における反射回数を奇数回または偶数回に統一し、それぞれの光路長が略同一になるように構成し、照度分布を相対的に略等しくする方法がある(例えば、特許文献2参照)。
特開2005−345604号公報 特開平8−254678号公報
In the projector as described above, if the relative illuminance distribution of the light beams that illuminate the liquid crystal light valves is different, the white balance of the projection screen obtained by combining them, color unevenness, and the like occur. Therefore, there is a method of correcting the illuminance distribution by making the optical path lengths of the separated green light and blue light equal and inserting a relay lens in the red optical path having a relatively long optical path length (see, for example, Patent Document 1). Further, there is a method in which the number of reflections in each optical path is unified to an odd number or even number, and the respective optical path lengths are substantially the same, and the illuminance distribution is relatively substantially equal (see, for example, Patent Document 2). ).
JP 2005-345604 A JP-A-8-254678

しかしながら、特許文献1のようなプロジェクタでは、青色及び緑色光路の液晶ライトバルブと赤色光路の液晶ライトバルブとで照明される光が反転によって相対的にずれるため、照度分布を完全に補正することは困難である。そのため、光源の発光点の変動や、部品の位置ずれ等により照明の強度が変わると色ムラとなって現われる。   However, in a projector such as Patent Document 1, since the light illuminated by the liquid crystal light valves of the blue and green light paths and the liquid crystal light valve of the red light path are relatively shifted by inversion, it is impossible to completely correct the illuminance distribution. Have difficulty. For this reason, color irregularities appear when the intensity of illumination changes due to fluctuations in the light emitting point of the light source, displacement of parts, or the like.

また、特許文献2のようなプロジェクタでは、光路が複雑になり光の反射回数が増えることで、照度分布を相対的に等しくしても照度が減少するという問題がある。   In addition, the projector as in Patent Document 2 has a problem that the illuminance decreases even if the illuminance distribution is relatively equal because the optical path becomes complicated and the number of times of light reflection increases.

なお、分離される各色の光路を、照明光を反転させない光学系、すなわち非反転光学系で構成することが考えられるが、この場合、長い光路においてレンズの収差による特性劣化が出てくる。具体的には、長い光路中の重畳レンズサイズが大きくなることにより、球面収差が発生する。これにより、レンズアレイ(マルチレンズ)による分割光束の重ね合わせが悪くなり、有効に活用できる光量が低下し、長光路の光量が低下することによる色バランスの劣化を招くという問題が生じる。   In addition, although it can be considered that the optical path of each color to be separated is configured by an optical system that does not invert illumination light, that is, a non-inverted optical system, in this case, characteristic deterioration due to lens aberration occurs in a long optical path. Specifically, spherical aberration occurs due to an increase in the size of a superimposing lens in a long optical path. As a result, the overlapping of the divided light beams by the lens array (multi-lens) is deteriorated, the amount of light that can be effectively used is reduced, and the color balance is deteriorated due to the decrease in the amount of light in the long optical path.

そこで、本発明は、各色間の照度分布のずれを防ぎ、色ムラを抑えることができるプロジェクタを提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a projector that can prevent deviation in illuminance distribution between colors and suppress color unevenness.

上記課題を解決するため、本発明に係る第1のプロジェクタは、第1色光、第2色光、及び第3色光を含む光を射出する光源と、第1色光、第2色光、及び第3色光を分離する色分離導光光学系と、第1色光によって照明される第1光変調装置と、第2色光によって照明される第2光変調装置と、第3色光によって照明される第3光変調装置と、光源から第1光変調装置までの間に設けられて第1色光を通過させる第1光学系に配置される第1重畳レンズと、光源から第2光変調装置までの間に設けられて第2色光を通過させる第2光学系に配置される第2重畳レンズと、を備え、第2光学系の長さは、第1光学系の長さよりも長く、第2光学系の第2光変調装置の位置における照度分布と、第1光学系の第1光変調装置の位置における照度分布とは、画像合成後を基準として共通し、第2重畳レンズを構成する少なくとも1つのレンズのうち最も強い屈折力を有するレンズが非球面レンズである。なお、第1重畳レンズと第2重畳レンズとは一部レンズを共有することもあり得るが、実質的に独立している。また、レンズの屈折力とは、入射側のレンズ面と射出側のレンズ面とを合わせたパワーを意味し、肉薄レンズでは、両レンズ面のパワーの和に相当する。この際、入射側のレンズ面と射出側のレンズ面のいずれも非球面とすることができる。   In order to solve the above problems, a first projector according to the present invention includes a light source that emits light including first color light, second color light, and third color light, first color light, second color light, and third color light. A color separation light guide optical system for separating the first color light, a first light modulation device illuminated by the first color light, a second light modulation device illuminated by the second color light, and a third light modulation illuminated by the third color light Provided between the light source and the first light modulation device and provided between the light source and the second light modulation device. The first superimposing lens disposed in the first optical system that passes the first color light. And a second superimposing lens disposed in the second optical system that allows the second color light to pass therethrough, wherein the length of the second optical system is longer than the length of the first optical system, and the second optical system has a second length. Illuminance distribution at the position of the light modulator and illuminance at the position of the first light modulator of the first optical system The fabric, in common after the image synthesis based, a lens having the strongest refractive power of the at least one lens constituting the second superimposing lens is an aspherical lens. The first superimposing lens and the second superimposing lens may share some lenses, but are substantially independent. Further, the refractive power of the lens means a power obtained by combining the lens surface on the entrance side and the lens surface on the exit side. In a thin lens, it corresponds to the sum of the powers of both lens surfaces. At this time, both the incident-side lens surface and the exit-side lens surface can be aspherical.

上記第1のプロジェクタでは、第1光学系より長い光路長の第2光学系上に第2重畳レンズとして適当なパワー(屈折力)の集光用のレンズを1つ以上設けることにより、第1及び第2光学系の焦点距離を等価にして光源の投影像を略等倍にすることができる。これにより、第1及び第2光学系において第1及び第2光学系の各光変調装置の位置における照度分布を合成後を基準として互いに反転しない共通なものとすることができる。この結果、プロジェクタの投射光のホワイトバランスの劣化や色ムラを低減することができる。また、パワー(屈折力)が強くサイズが大きいレンズが非球面を有することにより、球面収差を抑えることができる。これにより、レンズサイズに関して余分なマージンを取る必要がなく、明るさを落とさずに各色間の照度分布のずれを低減することができる。また、第2光学系上の第2光変調装置において、照明光のセルごとの重なりがよくなるため、他の光学系上の光変調装置と周辺照度比もそろえやすくなり、第1色光、第2色光、及び第3色光間で照度分布の差がより低減され、色ムラを改善するこができる。   In the first projector, by providing one or more condensing lenses having appropriate power (refractive power) as the second superimposing lens on the second optical system having an optical path length longer than that of the first optical system, And the focal length of the second optical system can be made equivalent to make the projected image of the light source substantially equal. Thereby, in the first and second optical systems, the illuminance distributions at the positions of the respective light modulation devices of the first and second optical systems can be made common without being inverted with respect to each other after being synthesized. As a result, it is possible to reduce white balance deterioration and color unevenness of the projection light of the projector. In addition, since the lens having a strong power (refractive power) and a large size has an aspherical surface, spherical aberration can be suppressed. Thereby, it is not necessary to take an extra margin with respect to the lens size, and the deviation of the illuminance distribution between the respective colors can be reduced without reducing the brightness. Further, in the second light modulation device on the second optical system, the overlap of the illumination light for each cell is improved, so that it is easy to align the peripheral illuminance ratio with the light modulation device on the other optical system. The difference in illuminance distribution between the color light and the third color light is further reduced, and color unevenness can be improved.

また、上記課題を解決するため、本発明に係る第2のプロジェクタは、第1色光、第2色光、及び第3色光を含む光を射出する光源と、第1色光、第2色光、及び第3色光を分離する色分離導光光学系と、第1色光によって照明される第1光変調装置と、第2色光によって照明される第2光変調装置と、第3色光によって照明される第3光変調装置と、光源から第1光変調装置までの間に設けられて第1色光を通過させる第1光学系に配置される第1重畳レンズと、光源から第2光変調装置までの間に設けられて第2色光を通過させる第2光学系に配置される第2重畳レンズと、を備え、第2光学系の長さは、第1光学系の長さよりも長く、第2光学系に導かれた第2色光は、第1色光と第2色光とが分岐する位置から第2光変調装置の入射位置までの間に非反転の状態で第2光変調装置を照明し、第2重畳レンズを構成する少なくとも1つのレンズのうち最も強い屈折力を有するレンズが非球面レンズである。   In order to solve the above problems, a second projector according to the present invention includes a light source that emits light including first color light, second color light, and third color light, a first color light, a second color light, and a first color light. A color separation light guide optical system for separating three-color light, a first light modulation device illuminated by the first color light, a second light modulation device illuminated by the second color light, and a third illumination illuminated by the third color light. Between the light modulation device, the first superimposing lens provided between the light source and the first light modulation device and disposed in the first optical system that transmits the first color light, and between the light source and the second light modulation device And a second superimposing lens disposed in the second optical system that allows the second color light to pass therethrough, the length of the second optical system being longer than the length of the first optical system, The guided second color light is incident on the second light modulator from the position where the first color light and the second color light are branched. Illuminating the non-in-inverting state the second optical modulation device until location, the lens having the strongest refractive power of the at least one lens constituting the second superimposing lens is an aspherical lens.

上記第2のプロジェクタでは、第1光学系より長い光路長の第2光学系の光路上に第2重畳レンズとして適当なパワー(屈折力)の集光用のレンズを1つ以上設けることにより、第2光学系の光束が、第1色光と第2色光とが分岐する位置から第2光変調装置の入射位置までの間に光源像を形成することなく、すなわち非反転の状態で第2光変調装置を照明することができる。また、第1光学系と第2光学系の相対的な結像状態を予め調整することにより、各光変調装置に照射される像の拡大倍率を等しくすることができる。この結果、プロジェクタの投射光のホワイトバランスの劣化や色ムラを低減することができる。また、パワー(屈折力)が強くサイズが大きいレンズが非球面を有することにより、球面収差を抑えることができる。これにより、レンズサイズに関して余分なマージンを取る必要がなく、明るさを落とさずに非反転光学系を実現することができる。また、第2光学系上の第2光変調装置において、照明光のセルごとの重なりがよくなるため、他の光学系上の光変調装置と周辺照度比もそろえやすくなり、第1色光、第2色光、及び第3色光間で照度分布の差がより低減され、色ムラを改善するこができる。   In the second projector, by providing one or more condensing lenses of appropriate power (refractive power) as the second superimposing lens on the optical path of the second optical system having an optical path length longer than that of the first optical system, The light beam of the second optical system forms the second light without forming a light source image between the position where the first color light and the second color light are branched and the incident position of the second light modulation device, that is, in a non-inverted state. The modulator device can be illuminated. Further, by adjusting in advance the relative imaging state of the first optical system and the second optical system, the magnifications of the images irradiated on the respective light modulation devices can be made equal. As a result, it is possible to reduce white balance deterioration and color unevenness of the projection light of the projector. In addition, since the lens having a large power (refractive power) and a large size has an aspherical surface, spherical aberration can be suppressed. Thereby, it is not necessary to take an extra margin with respect to the lens size, and a non-inversion optical system can be realized without reducing the brightness. Further, in the second light modulation device on the second optical system, the overlap of the illumination light for each cell is improved, so that it is easy to align the peripheral illuminance ratio with the light modulation device on the other optical system. The difference in illuminance distribution between the color light and the third color light is further reduced, and color unevenness can be improved.

また、本発明の別の態様では、上記プロジェクタにおいて、第2重畳レンズが、前段側の第1のレンズと後段側の第2のレンズとで構成され、第2のレンズは、第1のレンズよりも強い屈折力を有する。この場合、第2のレンズが第2重畳レンズの中で最も強い屈折力を有することにより、照明光を効率よく集束することができる。また、第2光学系の長さを相対的に長くしつつも、重畳の投射倍率を簡易に第1光学系と等しくすることができる。   According to another aspect of the present invention, in the projector, the second superimposing lens includes a first lens on the front stage and a second lens on the rear stage, and the second lens is the first lens. It has a stronger refractive power. In this case, since the second lens has the strongest refractive power among the second superimposing lenses, the illumination light can be efficiently focused. Further, the overlapping projection magnification can be easily made equal to that of the first optical system while the length of the second optical system is relatively increased.

また、本発明のさらに別の態様では、光源から第3光変調装置までの間に第3色光を通過させる第3光学系が設けられている。ここで、第3光学系は、例えば第1光学系と等価な系とすることもできるが、例えば第2光学系と等価な系とすることもできる。   In yet another aspect of the present invention, a third optical system that allows the third color light to pass between the light source and the third light modulation device is provided. Here, the third optical system can be a system equivalent to the first optical system, for example, but can also be a system equivalent to the second optical system, for example.

また、本発明のさらに別の態様では、第1重畳レンズは、第1光学系に配置されつつ、第3光学系に配置され、第1光学系の長さと第3光学系の長さとは等しい。この場合、第1光学系の長さと第3光学系の長さとが等しく、照度分布が反転しない光学系の構成とすれば、第1〜第3光変調装置における照度分布を略等しくすることができる。   In yet another aspect of the present invention, the first superimposing lens is disposed in the third optical system while being disposed in the first optical system, and the length of the first optical system is equal to the length of the third optical system. . In this case, if the length of the first optical system is equal to the length of the third optical system and the illuminance distribution is not reversed, the illuminance distribution in the first to third light modulation devices can be made substantially equal. it can.

また、本発明のさらに別の態様では、第1重畳レンズ及び第2重畳レンズの光路上の前段に第2光学系を他の光学系から分岐するための第1分岐ミラーを有し、第1重畳レンズの光路上の後段に第1光学系及び第3光学系を分岐するための第2分岐ミラーを有する。この場合、第1重畳レンズの前後段及び第2重畳レンズの前段に各分岐ミラーを設けることにより、照明光を段階に分けて効率よく3つの光学系に分離することができる。   According to still another aspect of the present invention, a first branch mirror for branching the second optical system from another optical system is provided in the preceding stage on the optical path of the first superimposing lens and the second superimposing lens, A second branch mirror for branching the first optical system and the third optical system is provided at a subsequent stage on the optical path of the superimposing lens. In this case, by providing the respective branch mirrors at the front and rear stages of the first superimposing lens and the front stage of the second superimposing lens, the illumination light can be efficiently divided into three optical systems in stages.

また、本発明のさらに別の態様では、第1光学系、第2光学系、及び第3光学系の光束を合成するクロスプリズムをさらに備え、第1光学系はクロスプリズムを直進し、第2光学系及び第3光学系はクロスプリズムで反射される。この場合、第1及び第2分岐ミラーで分離された各光学系を統合することができ、各色光を合成した投射光を形成することができる。   In still another aspect of the present invention, the optical system further includes a cross prism that combines the light beams of the first optical system, the second optical system, and the third optical system, and the first optical system travels straight through the cross prism, The optical system and the third optical system are reflected by the cross prism. In this case, the optical systems separated by the first and second branch mirrors can be integrated, and projection light obtained by combining the color lights can be formed.

また、本発明のさらに別の態様では、第1光学系は、第1光変調装置の前段に第1重畳レンズと第1フィールドレンズとを有し、第2光学系は、第2光変調装置の前段に第2重畳レンズとしての第1のレンズ及び第2のレンズと、第2フィールドレンズとを有し、第3光学系は、第3光変調装置の前段に第1重畳レンズと第3フィールドレンズとを有する。この場合、第2光学系に第1のレンズと第2のレンズとを設け、両レンズを重畳レンズとして機能させることにより、第2光学系は第1及び第3光学系と略同等の焦点距離を実現することができる。   According to still another aspect of the present invention, the first optical system has a first superimposing lens and a first field lens upstream of the first light modulation device, and the second optical system is a second light modulation device. The first lens and the second lens as the second superimposing lens, and the second field lens, and the third optical system includes the first superimposing lens and the third lens in the front stage of the third light modulation device. And a field lens. In this case, the second optical system is provided with a first lens and a second lens, and both lenses function as a superimposing lens, whereby the second optical system has a focal length substantially equal to that of the first and third optical systems. Can be realized.

また、本発明のさらに別の態様では、第2色光は、赤色光である。この場合、第2光学系の長い光路を通す光を赤色の光にすることにより、第2光学系上のレンズにかかる光エネルギーを低下させることができ、材料の選択肢を増やすことができる。   In still another embodiment of the present invention, the second color light is red light. In this case, the light energy applied to the lens on the second optical system can be reduced by changing the light passing through the long optical path of the second optical system to red light, and the choice of materials can be increased.

また、本発明のさらに別の態様では、非球面レンズは、プラスチックで形成される。この場合、大きなサイズの非球面レンズが安価になり、コストを抑えることができる。   In still another aspect of the present invention, the aspheric lens is made of plastic. In this case, an aspherical lens having a large size becomes inexpensive and the cost can be suppressed.

また、本発明のさらに別の態様では、第1光学系と第2光学系とが分岐する前の位置に配置される2つのレンズアレイをさらに備え、第1重畳レンズ及び第2重畳レンズとは、2つのレンズアレイの後段に配置される。この場合、両レンズアレイと第1及び第2重畳レンズとを組み合わせることにより、入射光を分割と重ね合わせによって均一化する光インテグレータとして機能させることができる。   In still another aspect of the present invention, the optical system further includes two lens arrays arranged at positions before the first optical system and the second optical system are branched, and the first superimposing lens and the second superimposing lens are The two lens arrays are arranged downstream. In this case, by combining both lens arrays and the first and second superimposing lenses, it is possible to function as an optical integrator that equalizes incident light by dividing and superimposing.

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the optical system of the projector according to the first embodiment of the invention.

このプロジェクタ10は、光源から射出された光束を画像情報に応じて変調してカラーの光学像を形成し、この光学像をスクリーン上に拡大投射するための光学機器であり、光源ランプユニット20と、分割偏光化光学系30と、色分離導光光学系40と、光変調部60と、クロスダイクロイックプリズム70と、投射光学系80とを備えて構成される。ここで、光源ランプユニット20と分割偏光化光学系30とは、色分離導光光学系40等に入射させるための照明光を生成する照明装置を構成する。   The projector 10 is an optical device for modulating a light beam emitted from a light source according to image information to form a color optical image and enlarging and projecting the optical image on a screen. The split polarization optical system 30, the color separation light guide optical system 40, the light modulation unit 60, the cross dichroic prism 70, and the projection optical system 80 are configured. Here, the light source lamp unit 20 and the split polarization optical system 30 constitute an illumination device that generates illumination light to be incident on the color separation light guide optical system 40 and the like.

光源ランプユニット20は、ランプ本体21から周囲に放射された光束を集めて射出し、分割偏光化光学系30等を介して光変調部60を照明するための光源装置である。光源ランプユニット20は、放電発光管であるランプ本体21と、ランプ本体21から前方に射出された光源光を反射する球面状の副鏡22と、ランプ本体21から後方に射出された光源光を反射する楕円面状の主鏡23と、コリメート用の凹レンズ24とを備える。この光源ランプユニット20において、光源としてのランプ本体21から射出された光源光は、副鏡22を介して又は直接的に主鏡23に入射して前方側に反射され、凹レンズ24によって平行化された状態で分割偏光化光学系30側に射出される。   The light source lamp unit 20 is a light source device that collects and emits light beams emitted from the lamp body 21 to the surroundings and illuminates the light modulation unit 60 via the split polarization optical system 30 and the like. The light source lamp unit 20 includes a lamp body 21 that is a discharge arc tube, a spherical secondary mirror 22 that reflects light source light emitted forward from the lamp body 21, and light source light emitted backward from the lamp body 21. A reflecting ellipsoidal main mirror 23 and a collimating concave lens 24 are provided. In this light source lamp unit 20, the light source light emitted from the lamp body 21 as a light source is incident on the main mirror 23 via the secondary mirror 22 or directly and reflected to the front side, and is collimated by the concave lens 24. In this state, the light is emitted to the split polarization optical system 30 side.

分割偏光化光学系30は、光源ランプユニット20から射出された光束を複数の部分光束に分割するとともに、照明光を特定方向の偏光に変換する光学系であり、第1マルチレンズ31と、第2マルチレンズ32と、偏光変換装置34とを備えている。   The split polarization optical system 30 is an optical system that splits the light beam emitted from the light source lamp unit 20 into a plurality of partial light beams and converts the illumination light into polarized light in a specific direction. 2 a multi lens 32 and a polarization conversion device 34.

第1マルチレンズ31は、レンズアレイとも呼ばれ、ランプ本体21から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有し、システム光軸OAと直交する面内にマトリックス状に配列される複数の小レンズを備えて構成される。各小レンズの輪郭形状は、後述する光変調部60を構成する液晶表示パネル61g,61r,61bの画像形成領域の形状とほぼ相似形をなすように設定されている。第2マルチレンズ32は、前述した第1マルチレンズ31により分割された複数の部分光束の発散角を個別に調整する光束調整光学素子である。第2マルチレンズ32は、第1マルチレンズ31と同様にシステム光軸OAに直交する面内にマトリックス状に配列される複数の小レンズを備えるレンズアレイであるが、集光を目的としているため、各小レンズの輪郭形状が液晶表示パネル61g,61r,61bの画像形成領域の形状と正確に対応している必要はない。なお、以上の第1及び第2マルチレンズ31,32と、後述する第1及び第2重畳レンズ43,44とは、入射光を分割と重ね合わせによって均一化する光インテグレータとして機能する。   The first multi-lens 31 is also referred to as a lens array, and has a function as a light beam splitting optical element that splits a light beam emitted from the lamp body 21 into a plurality of partial light beams, and is in a plane orthogonal to the system optical axis OA. It comprises a plurality of small lenses arranged in a matrix. The contour shape of each small lens is set so as to be substantially similar to the shape of the image forming area of the liquid crystal display panels 61g, 61r, 61b constituting the light modulation unit 60 described later. The second multilens 32 is a light beam adjusting optical element that individually adjusts the divergence angles of a plurality of partial light beams divided by the first multilens 31 described above. The second multi-lens 32 is a lens array including a plurality of small lenses arranged in a matrix in a plane orthogonal to the system optical axis OA as with the first multi-lens 31, but is intended for condensing. The contour shape of each small lens does not need to correspond exactly to the shape of the image forming area of the liquid crystal display panels 61g, 61r, 61b. The first and second multi-lenses 31 and 32 and first and second superimposing lenses 43 and 44 described later function as an optical integrator that equalizes incident light by dividing and superimposing.

偏光変換装置34は、PBSアレイと位相差板とで形成されており、第1マルチレンズ31により分割された各部分光束の偏光方向を一方向の直線偏光に揃える役割を有する。この偏光変換装置34のPBSアレイは、詳細な図示を省略しているが、システム光軸OAに対して傾斜配置される偏光分離膜及び反射ミラーを交互に配列した構成を具備する。前者の偏光分離膜は、各部分光束に含まれるP偏光光束及びS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、後者の反射ミラーによって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわちシステム光軸OAに沿った方向に射出される。射出された偏光光束のいずれかは、偏光変換装置34の光束射出面にストライプ状に設けられる位相差板によって偏光変換され、すべての偏光光束の偏光方向が揃えられる。このような偏光変換装置34を用いることにより、ランプ本体21から射出される光束を、一方向の偏光光束に揃えることができるため、光変調部60で利用する光源光の利用率を向上させることができる。   The polarization conversion device 34 is formed of a PBS array and a phase difference plate, and has a role of aligning the polarization direction of each partial light beam divided by the first multi-lens 31 with one direction of linearly polarized light. Although not shown in detail, the PBS array of the polarization conversion device 34 has a configuration in which polarization separation films and reflection mirrors that are inclined with respect to the system optical axis OA are alternately arranged. The former polarization separation film transmits one polarized light beam among the P-polarized light beam and S-polarized light beam included in each partial light beam, and reflects the other polarized light beam. The reflected other polarized light beam is bent by the latter reflecting mirror, and is emitted in the emission direction of the one polarized light beam, that is, the direction along the system optical axis OA. One of the emitted polarized light beams is polarized and converted by a phase difference plate provided in a stripe shape on the light beam emission surface of the polarization conversion device 34, and the polarization directions of all the polarized light beams are aligned. By using such a polarization conversion device 34, the light beam emitted from the lamp body 21 can be aligned with a polarized light beam in one direction, so that the utilization factor of the light source light used in the light modulation unit 60 is improved. Can do.

色分離導光光学系40は、分割偏光化光学系30を経た複数の部分光束を3原色に分離し、対象とする照明領域に重畳して入射させることにより照度を均一化する光学系であり、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bと、緑色用反射ミラー42aと、赤色用反射ミラー42b,42cと、青色用反射ミラー42dと、第1及び第2重畳レンズ43,44と、第1、第2、及び第3フィールドレンズ46g,46r,46bとを備える。   The color separation light guide optical system 40 is an optical system that equalizes illuminance by separating a plurality of partial light fluxes that have passed through the split polarization optical system 30 into three primary colors and superimposing them on a target illumination area. The first and second dichroic mirrors 41a and 41b, the green reflection mirror 42a, the red reflection mirrors 42b and 42c, the blue reflection mirror 42d, the first and second superimposing lenses 43 and 44, and the first , Second and third field lenses 46g, 46r, 46b.

これらのうち、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bは、照明光を3原色に分離するための分岐ミラーであり、色分離光学系を構成する。各ダイクロイックミラー41a,41bは、透明基板上に、所定の波長領域の光束を反射し他の波長領域の光束を透過する波長選択作用を有する誘電体多層膜を形成することによって得た光学素子であり、システム光軸OAに対してともに傾斜した状態で配置される。第1ダイクロイックミラー41aは、緑・赤・青(G・R・B)の3色のうち赤色光LRを反射し、緑色光LGと青色光LBとを透過させる。また、第2ダイクロイックミラー41bは、入射した緑色光LG及び青色光LBのうち緑色光LGを反射し、青色光LBを透過させる。結果的に、光源ランプユニット20から分割偏光化光学系30を経て色分離導光光学系40に入射した照明光は、第1ダイクロイックミラー41aで反射されてその先に延びる液晶表示パネル61rまで第2光学系OP2に沿って導かれる赤色光LRと、第1ダイクロイックミラー41aを透過して第2ダイクロイックミラー41bで反射されてその先に延びる液晶表示パネル61gまで第1光学系OP1に導かれる緑色光LGと、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bを透過してその先に延びる液晶表示パネル61bまで第3光学系OP3に沿って導かれる青色光LBとに分離される。ここで、第1光学系OP1の長さと第3光学系OP3の長さは等しくなっている。一方、第2光学系OP2の長さは第1光学系OP1の長さよりも長くなっている。   Among these, the first and second dichroic mirrors 41a and 41b are branch mirrors for separating the illumination light into the three primary colors, and constitute a color separation optical system. Each dichroic mirror 41a, 41b is an optical element obtained by forming on a transparent substrate a dielectric multilayer film having a wavelength selection function of reflecting a light beam in a predetermined wavelength region and transmitting a light beam in another wavelength region. Yes, they are arranged in an inclined state with respect to the system optical axis OA. The first dichroic mirror 41a reflects the red light LR among the three colors of green, red, and blue (G, R, and B) and transmits the green light LG and the blue light LB. The second dichroic mirror 41b reflects the green light LG out of the incident green light LG and blue light LB and transmits the blue light LB. As a result, the illumination light that has entered the color separation light guide optical system 40 from the light source lamp unit 20 through the split polarization optical system 30 is reflected by the first dichroic mirror 41a and reaches the liquid crystal display panel 61r that extends beyond the first dichroic mirror 41a. The red light LR guided along the second optical system OP2, and the green light transmitted through the first dichroic mirror 41a, reflected by the second dichroic mirror 41b, and led to the first optical system OP1 up to the liquid crystal display panel 61g extending beyond the first dichroic mirror 41a. The light LG is separated into blue light LB that is transmitted along the third optical system OP3 to the liquid crystal display panel 61b that extends through the first and second dichroic mirrors 41a and 41b. Here, the length of the first optical system OP1 is equal to the length of the third optical system OP3. On the other hand, the length of the second optical system OP2 is longer than the length of the first optical system OP1.

第1重畳レンズ43は、第1ダイクロイックミラー41aを経た緑色光LG及び青色光LBの複数の部分光束を集光して、それぞれ後述する緑色光LG用及び青色光LB用の液晶表示パネル61g,61bの画像形成領域上に重畳させて入射させるための光学素子である。この第1重畳レンズ43から射出された緑色光LGの光束及び青色光LBの光束は、それぞれ均一化されつつ第1及び第3フィールドレンズ46g,46bに射出される。つまり、両マルチレンズ31,32と第1重畳レンズ43とを経た緑色光LG及び青色光LBは、それぞれ第1及び第3フィールドレンズ46g,46bを経て、後述する光変調部60の照明領域すなわち液晶表示パネル61g,61bの画像形成領域を均一に重畳照明する。   The first superimposing lens 43 condenses a plurality of partial light fluxes of the green light LG and the blue light LB that have passed through the first dichroic mirror 41a, and the liquid crystal display panels 61g for green light LG and blue light LB, which will be described later, respectively. It is an optical element for making it overlap and inject on the image formation area of 61b. The green light LG light beam and the blue light LB light beam emitted from the first superimposing lens 43 are emitted to the first and third field lenses 46g and 46b while being made uniform. That is, the green light LG and the blue light LB that have passed through both the multi-lenses 31 and 32 and the first superimposing lens 43 pass through the first and third field lenses 46g and 46b, respectively, that is, an illumination region of the light modulation unit 60 described later. The image forming areas of the liquid crystal display panels 61g and 61b are uniformly superimposed and illuminated.

第2重畳レンズ44は、第1のレンズ44aと第2のレンズ44bとで構成される。つまり、第2重畳レンズ44は、複数のレンズを有するレンズ群から構成されている。第2重畳レンズ44は、第1重畳レンズ43と同様に、第1ダイクロイックミラー41aを経た赤色光LRの複数の部分光束を集光して、後述する赤色光LR用の液晶表示パネル61rの画像形成領域上に重畳させて入射させるための複合的光学素子である。この第2重畳レンズ44を経た赤色光LRの光束は、均一化されつつ第2フィールドレンズ46rに射出される。つまり、上述した一対の両マルチレンズ31,32と第2重畳レンズ44とを経た赤色光LRは、第2フィールドレンズ46rを経て、後述する光変調部60の照明領域すなわち液晶表示パネル61rの画像形成領域を均一に重畳照明する。   The second superimposing lens 44 includes a first lens 44a and a second lens 44b. That is, the second superimposing lens 44 is composed of a lens group having a plurality of lenses. Similar to the first superimposing lens 43, the second superimposing lens 44 condenses a plurality of partial light beams of the red light LR that has passed through the first dichroic mirror 41a, and an image of a liquid crystal display panel 61r for red light LR described later. It is a composite optical element for making it enter and overlap on a formation area. The luminous flux of the red light LR that has passed through the second superimposing lens 44 is emitted to the second field lens 46r while being made uniform. In other words, the red light LR that has passed through the pair of multi-lenses 31 and 32 and the second superimposing lens 44 passes through the second field lens 46r, and then the illumination region of the light modulation unit 60 described later, that is, the image on the liquid crystal display panel 61r. Uniformly illuminate the formation area.

第2重畳レンズ44のうち第1のレンズ44aは、例えばガラス製の球面レンズであり、光線の入射側の入射面a1及び射出側の射出面a2がともに凸面状となっている。第1のレンズ44aは、第1ダイクロイックミラー41aで反射された赤色光LRをわずかに集光する作用を有する。   The first lens 44a of the second superimposing lens 44 is, for example, a spherical glass lens, and both the incident surface a1 on the light incident side and the exit surface a2 on the exit side are convex. The first lens 44a has a function of slightly condensing the red light LR reflected by the first dichroic mirror 41a.

第2重畳レンズ44のうち第2のレンズ44bは、プラスチック製の非球面レンズである。第2のレンズ44bは、光線の入射側に入射面b1を有し、射出側に射出面b2を有している。入射面b1及び射出面b2のいずれか一方又は双方が非球面に加工されている。第2のレンズ44bは、入射面b1及び射出面b2の曲率や屈折率の調整により、第2重畳レンズ44において、最も強い正の屈折力を有することで結果的に強い集光作用を有し、重畳レンズとしての主な機能を担う。ここで、第2のレンズ44bは、第1光学系OP1、すなわちG光路に比べて分割偏光化光学系30からの位置が遠ざかることによりレンズサイズが大きくなる。よって、第2のレンズ44bの大きさは、第1のレンズ44aの大きさよりも大きくなっている。第2のレンズ44bは、第1のレンズ44aで集光された赤色光LRをより強く集光するため、NAが大きくなる。よって、第2のレンズ44bを非球面レンズとすることで、球面収差の発生を抑えることができる。   Of the second superimposing lens 44, the second lens 44b is a plastic aspherical lens. The second lens 44b has an incident surface b1 on the light incident side and an exit surface b2 on the exit side. Either one or both of the incident surface b1 and the exit surface b2 are processed into an aspheric surface. The second lens 44b has a strong condensing effect as a result of having the strongest positive refractive power in the second superimposing lens 44 by adjusting the curvature and refractive index of the entrance surface b1 and the exit surface b2. , Responsible for the main function as a superposition lens. Here, the lens size of the second lens 44b increases as the position of the second lens 44b moves away from the first optical system OP1, that is, the G optical path. Therefore, the size of the second lens 44b is larger than the size of the first lens 44a. Since the second lens 44b condenses the red light LR collected by the first lens 44a more strongly, the NA is increased. Therefore, the occurrence of spherical aberration can be suppressed by making the second lens 44b an aspheric lens.

色分離導光光学系40において、緑色用反射ミラー42aは、第1ダイクロイックミラー41a及び第1重畳レンズ43を通過し、第2ダイクロイックミラー41bで直交方向に折り返された緑色光LGを、再度直交方向に折り返して液晶表示パネル61g側に導く。赤色用反射ミラー42b,42cは、第1ダイクロイックミラー41aで直交方向に折り返され、第1のレンズ44aや第2のレンズ44bを通過した赤色光LRを、それぞれ再度直交方向に折り返して液晶表示パネル61r側に導く。青色用反射ミラー42dは、第1ダイクロイックミラー41a、第1重畳レンズ43、及び第2ダイクロイックミラー41bを通過した青色光LBを、直交方向に折り返して液晶表示パネル61b側に導く。この場合、赤色光LRや青色光LBの第2及び第3光学系OP2,OP3は、緑色光LGの第1光学系OP1とともに紙面に平行になっている。つまり、各光学系OP1〜OP3に対応する各色のシステム光軸OAは、共通の平面内に収められて2次元的に配列されたものとなっている。   In the color separation light guide optical system 40, the green reflection mirror 42a passes through the first dichroic mirror 41a and the first superimposing lens 43, and the green light LG turned in the orthogonal direction by the second dichroic mirror 41b is orthogonalized again. Folded in the direction and led to the liquid crystal display panel 61g side. The red reflection mirrors 42b and 42c are folded back in the orthogonal direction by the first dichroic mirror 41a, and the red light LR that has passed through the first lens 44a and the second lens 44b is folded back in the orthogonal direction, respectively, to be a liquid crystal display panel. Lead to 61r side. The blue reflecting mirror 42d guides the blue light LB that has passed through the first dichroic mirror 41a, the first superimposing lens 43, and the second dichroic mirror 41b to the liquid crystal display panel 61b side by folding back in the orthogonal direction. In this case, the second and third optical systems OP2 and OP3 of the red light LR and the blue light LB are parallel to the paper surface together with the first optical system OP1 of the green light LG. That is, the system optical axes OA of the respective colors corresponding to the optical systems OP1 to OP3 are housed in a common plane and are two-dimensionally arranged.

色分離導光光学系40の射出側に設けられた各色用の各フィールドレンズ46g,46r,46bは、第2マルチレンズ32から射出され光変調部60に入射する各部分光束が、適当な収束度となるように設けられている。具体的には、図1に示すように、第1及び第3光学系OP1,OP3上の第1及び第3フィールドレンズ46g,46bは、正のパワーを有する凸レンズとなっており、第2光学系OP2上の第2フィールドレンズ46rは、負のパワーを有する凹レンズとなっている。   Each field lens 46g, 46r, 46b for each color provided on the emission side of the color separation light guide optical system 40 has an appropriate convergence of each partial light beam emitted from the second multi-lens 32 and incident on the light modulation unit 60. It is provided to be a degree. Specifically, as shown in FIG. 1, the first and third field lenses 46g and 46b on the first and third optical systems OP1 and OP3 are convex lenses having positive power, and the second optical system The second field lens 46r on the system OP2 is a concave lens having negative power.

以下、色分離導光光学系40における光線の状態について説明する。図2は、第1及び第3光学系OP1,OP3の光線の状態を表す図である。一方、図3は、第2光学系OP2の光線の状態を表す図である。ここで、実線は、各重畳レンズ43,44に入射する平行光線の状態を示す。また、2点鎖線は、システム光軸OA上の第2マルチレンズ32の位置から各液晶ライトバルブの一端側、すなわちA,C,E側に入射する光線の状態を示す。また、1点鎖線は、システム光軸OA上の第2マルチレンズ32の位置から各液晶ライトバルブの他端側、すなわちB,D,F側に入射する光線の状態を示す。   Hereinafter, the state of light rays in the color separation light guide optical system 40 will be described. FIG. 2 is a diagram illustrating the state of light rays of the first and third optical systems OP1 and OP3. On the other hand, FIG. 3 is a diagram illustrating a state of light rays of the second optical system OP2. Here, the solid line indicates the state of parallel rays incident on the superimposing lenses 43 and 44. A two-dot chain line indicates a state of light rays incident on one end side of each liquid crystal light valve from the position of the second multi-lens 32 on the system optical axis OA, that is, on the A, C, and E sides. A one-dot chain line indicates a state of light rays incident on the other end side of each liquid crystal light valve from the position of the second multi-lens 32 on the system optical axis OA, that is, on the B, D, F side.

図2に示すように、第1光学系OP1の光路上には、既に説明したように第1重畳レンズ43と第1フィールドレンズ46gとが配置されている。第1重畳レンズ43に入射した平行光線L1aは、第1フィールドレンズ46gを経て液晶表示パネル61gの画像形成領域上に個別の部分光束として重畳入射する。また、図3に示すように、第2光学系OP2の光路上には、第2重畳レンズを構成する第1のレンズ44a及び第2のレンズ44bと、第2フィールドレンズ46rとが配置されている。第2重畳レンズ44を構成する両レンズ44a,44bに入射した平行光線L2aは、第2フィールドレンズ46rを経て液晶表示パネル61rの画像形成領域上に個別の部分光束として重畳入射する。また、第3光学系OP3の光路上には、第1重畳レンズ43と第3フィールドレンズ46bとが配置されている。また、図2に示すように、第1重畳レンズ43に入射した平行光線L3aは、第3フィールドレンズ46bを経て液晶表示パネル61bの画像形成領域上に個別の部分光束として重畳入射する。   As shown in FIG. 2, the first superimposing lens 43 and the first field lens 46g are arranged on the optical path of the first optical system OP1 as already described. The parallel light beam L1a incident on the first superimposing lens 43 is superimposed on the image forming area of the liquid crystal display panel 61g via the first field lens 46g and superimposed as an individual partial light beam. Further, as shown in FIG. 3, on the optical path of the second optical system OP2, the first lens 44a and the second lens 44b constituting the second superimposing lens, and the second field lens 46r are arranged. Yes. The parallel light beam L2a incident on both lenses 44a and 44b constituting the second superimposing lens 44 is superimposed and incident as an individual partial light beam on the image forming area of the liquid crystal display panel 61r via the second field lens 46r. A first superimposing lens 43 and a third field lens 46b are disposed on the optical path of the third optical system OP3. Further, as shown in FIG. 2, the parallel light beam L3a incident on the first superimposing lens 43 is superimposed and incident as an individual partial light beam on the image forming area of the liquid crystal display panel 61b via the third field lens 46b.

図1において、分割偏光化光学系30から射出された同一の部分光束の一部である光線LTa,LTbは、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bを透過、反射することによって各色の光線に分離する。具体的には、一方の光線LTaは、緑色光線LGa、赤色光線LRa、青色光線LBaに分離する。また、他方の光線LTbは、緑色光線LGb、赤色光線LRb、青色光線LBbに分離する。   In FIG. 1, light rays LTa and LTb that are part of the same partial light beam emitted from the split polarization optical system 30 are transmitted and reflected by first and second dichroic mirrors 41a and 41b to be converted into light beams of respective colors. To separate. Specifically, one light beam LTa is separated into a green light beam LGa, a red light beam LRa, and a blue light beam LBa. The other light beam LTb is separated into a green light beam LGb, a red light beam LRb, and a blue light beam LBb.

図2に示すように、第1及び第3光学系OP1,OP3において、第1重畳レンズ43に入射した一方の緑色光線LGa、青色光線LBaは、各光学系OP1,OP3の途中で互いに反転せずにそれぞれ各光学系OP1,OP3の液晶表示パネル61g,61bのA,C側に入射する。他方の緑色光線LGb、青色光線LBbも同様に、各光学系OP1,OP3の途中で互いに反転せずにそれぞれ各光学系OP1,OP3の液晶表示パネル61g,61bのB,D側に入射する。   As shown in FIG. 2, in the first and third optical systems OP1 and OP3, one of the green light beam LGa and the blue light beam LBa incident on the first superimposing lens 43 are reversed with each other in the middle of the optical systems OP1 and OP3. Without incident on the A and C sides of the liquid crystal display panels 61g and 61b of the optical systems OP1 and OP3, respectively. Similarly, the other green light beam LGb and blue light beam LBb enter the B and D sides of the liquid crystal display panels 61g and 61b of the optical systems OP1 and OP3, respectively, without being inverted in the middle of the optical systems OP1 and OP3.

同様に、図3に示すように、第2光学系OP2において、第1のレンズ44a及び第2のレンズ44bに入射した一方の赤色光線LRaは、第2光学系OP2の途中で反転せずに第2光学系OP2の液晶表示パネル61rのE側に入射する。他方の赤色光線LRbも同様に、第2光学系OP2の途中で反転せずに第2光学系OP2の液晶表示パネル61rのF側に入射する。なお、液晶表示パネル61g,61r,61bで反転するか否かは、液晶表示パネル61g,61r,61bの像をクロスダイクロイックプリズム70によって合成した後が基準となっている。   Similarly, as shown in FIG. 3, in the second optical system OP2, one red light ray LRa incident on the first lens 44a and the second lens 44b is not reversed in the middle of the second optical system OP2. Incident on the E side of the liquid crystal display panel 61r of the second optical system OP2. Similarly, the other red light beam LRb enters the F side of the liquid crystal display panel 61r of the second optical system OP2 without being inverted in the middle of the second optical system OP2. Note that whether or not the liquid crystal display panels 61g, 61r, and 61b are inverted is based on the image after the images of the liquid crystal display panels 61g, 61r, and 61b are combined by the cross dichroic prism 70.

ここで、図3の第2光学系OP2の光線の状態をさらに詳しく説明する。図4は、第2光学系OP2の一部を拡大して光線の状態を表した概念図である。図5は、図4のうち第2のレンズ44aを非球面レンズでないレンズ44cに置換した光学系OPxの光線の状態を表した概念図である。また、図6(A)は、図4の第2光学系OP2の液晶表示パネル61r上での光線の収束度を示す拡大図であり、図6(B)は、図5の光学系OPxの液晶表示パネル61r上での光線の収束度を示す拡大図である。   Here, the state of the light beam of the second optical system OP2 in FIG. 3 will be described in more detail. FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state of light rays by enlarging a part of the second optical system OP2. FIG. 5 is a conceptual diagram showing the state of light rays of the optical system OPx in which the second lens 44a in FIG. 4 is replaced with a lens 44c that is not an aspheric lens. 6A is an enlarged view showing the degree of convergence of light rays on the liquid crystal display panel 61r of the second optical system OP2 in FIG. 4, and FIG. 6B is a diagram of the optical system OPx in FIG. It is an enlarged view which shows the convergence degree of the light ray on the liquid crystal display panel 61r.

第2光学系OP2において、第2のレンズ44bは、第2光学系OP2の中で最も屈折力を有するレンズである。そのため、図4に示すように、第2のレンズ44bの大きさは、第1のレンズ44a等よりも大きくなる。しかし、第2のレンズ44bが非球面レンズであるため、図6(A)に示すように、第2光学系OP2の液晶表示パネル61r上での光線の収束度(集光点での集中度)は、例えば0.5mmと小さくなり、球面収差の発生が抑えられる。よって、第2のレンズ44bにより重畳状態が悪化することを防ぐことができる。   In the second optical system OP2, the second lens 44b is a lens having the most refractive power in the second optical system OP2. Therefore, as shown in FIG. 4, the size of the second lens 44b is larger than that of the first lens 44a and the like. However, since the second lens 44b is an aspheric lens, as shown in FIG. 6A, the convergence degree of the light beam on the liquid crystal display panel 61r of the second optical system OP2 (the degree of concentration at the condensing point). ) Is as small as 0.5 mm, for example, and the occurrence of spherical aberration is suppressed. Therefore, it is possible to prevent the superposition state from being deteriorated by the second lens 44b.

一方、第2のレンズ44bに相当するレンズ44cが非球面レンズでない場合、図5及び図6(B)に示すように、光学系OPxの液晶表示パネル61r上での光線の収束度は、例えば6mmと大きくなり、球面収差が増大する。これにより、重畳状態が悪化し、光量が低下する。その結果、周辺照度比が変化してしまうという問題が生じる。   On the other hand, when the lens 44c corresponding to the second lens 44b is not an aspheric lens, as shown in FIGS. 5 and 6B, the convergence degree of the light beam on the liquid crystal display panel 61r of the optical system OPx is, for example, It becomes as large as 6 mm and the spherical aberration increases. As a result, the superposition state is deteriorated and the amount of light is reduced. As a result, there arises a problem that the ambient illumination ratio changes.

図1に戻って、光変調部60は、3色の照明光LG,LR,LBがそれぞれ入射する3つの液晶表示パネル61g,61r,61bを備える。ここで、緑色光LG用の液晶表示パネル61gと、これを挟む一対の偏光フィルタ62g,62gとは、照明光を画像情報に基づいて2次元的に輝度変調するための緑色用の液晶ライトバルブを構成する。また、赤色光LR用の液晶表示パネル61rと、これを挟む一対の偏光フィルタ62r,62rも、赤色用の液晶ライトバルブを構成し、同様に、青色光LB用の液晶表示パネル61bと、これを挟む一対の偏光フィルタ62b,62bも、青色用の液晶ライトバルブを構成する。各液晶表示パネル61g,61r,61bは、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶を密閉封入したものであり、例えば、ポリシリコンTFTをスイッチング素子として、与えられた画像信号に従って、それぞれに入射した偏光光束の偏光方向を変調する。   Returning to FIG. 1, the light modulation unit 60 includes three liquid crystal display panels 61g, 61r, and 61b on which the three colors of illumination lights LG, LR, and LB are respectively incident. Here, the green light LG liquid crystal display panel 61g and the pair of polarizing filters 62g and 62g sandwiching the green light LG liquid crystal light valve for two-dimensionally modulating the luminance of illumination light based on image information. Configure. The liquid crystal display panel 61r for red light LR and the pair of polarizing filters 62r and 62r sandwiching the liquid crystal display panel 61r also constitute a liquid crystal light valve for red light, and similarly, a liquid crystal display panel 61b for blue light LB and this A pair of polarizing filters 62b and 62b sandwiching the liquid crystal also constitutes a blue liquid crystal light valve. Each of the liquid crystal display panels 61g, 61r, 61b is a liquid crystal which is an electro-optical material sealed between a pair of transparent glass substrates. For example, a polysilicon TFT is used as a switching element according to a given image signal. The polarization direction of the polarized light beam incident on each of them is modulated.

第1光学系OP1を伝搬する緑色光LGは、第1重畳レンズ43と緑色用反射ミラー42aと第1フィールドレンズ46gとを介して液晶表示パネル61gの照明領域に入射し液晶表示パネル61g内の画像形成領域を照明する。第2光学系OP2を伝搬する赤色光LRは、第1のレンズ44aと赤色用反射ミラー42bと第2のレンズ44bと赤色用反射ミラー42cと第2フィールドレンズ46rとを介して液晶表示パネル61rの照明領域に入射し液晶表示パネル61r内の画像形成領域を照明する。第3光学系OP3を伝搬する青色光LBは、第1重畳レンズ43と第2ダイクロイックミラー41bと青色用反射ミラー42dと第3フィールドレンズ46bとを介して液晶表示パネル61bの照明領域に入射し液晶表示パネル61b内の画像形成領域を照明する。各液晶表示パネル61g,61r,61bは、入射した照明光の偏光方向の空間的分布を変化させるための非発光で透過型の光変調装置である。各液晶表示パネル61g,61r,61bにそれぞれ入射した照明光LG,LR,LBは、各液晶表示パネル61g,61r,61bに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ62g,62r,62bによって、各液晶表示パネル61g,61r,61bに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、偏光フィルタ62g,62r,62bによって、各液晶表示パネル61g,61r,61bから射出される光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。   The green light LG propagating through the first optical system OP1 enters the illumination area of the liquid crystal display panel 61g via the first superimposing lens 43, the green reflection mirror 42a, and the first field lens 46g, and enters the liquid crystal display panel 61g. Illuminate the image forming area. The red light LR propagating through the second optical system OP2 passes through the first lens 44a, the red reflection mirror 42b, the second lens 44b, the red reflection mirror 42c, and the second field lens 46r, and the liquid crystal display panel 61r. The image forming area in the liquid crystal display panel 61r is illuminated. The blue light LB propagating through the third optical system OP3 enters the illumination area of the liquid crystal display panel 61b through the first superimposing lens 43, the second dichroic mirror 41b, the blue reflecting mirror 42d, and the third field lens 46b. The image forming area in the liquid crystal display panel 61b is illuminated. Each of the liquid crystal display panels 61g, 61r, and 61b is a non-light-emitting transmissive light modulation device for changing the spatial distribution of the polarization direction of incident illumination light. Illumination lights LG, LR, and LB incident on the liquid crystal display panels 61g, 61r, and 61b, respectively, in pixel units according to drive signals or control signals input as electrical signals to the liquid crystal display panels 61g, 61r, and 61b. Is used to adjust the polarization state. At that time, the polarization direction of the illumination light incident on the liquid crystal display panels 61g, 61r, 61b is adjusted by the polarizing filters 62g, 62r, 62b, and the liquid crystal display panels 61g, 62r, 62b are adjusted by the polarizing filters 62g, 62r, 62b. Modulated light having a predetermined polarization direction is extracted from the light emitted from 61r and 61b.

クロスダイクロイックプリズム70は、偏光フィルタ62g,62r,62bから射出された各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光合成光学系である。このクロスダイクロイックプリズム70は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、X字状に交差する一対の誘電体多層膜71,72が形成されている。一方の第1誘電体多層膜71は青色光LBを反射し、他方の第2誘電体多層膜72は赤色光LRを反射する。このクロスダイクロイックプリズム70は、液晶表示パネル61bからの青色光LBを第1誘電体多層膜71で反射して進行方向右側に射出させ、液晶表示パネル61rからの赤色光LRを第2誘電体多層膜72で反射して進行方向左側に射出させ、液晶表示パネル61gからの緑色光LGを第1及び第2誘電体多層膜71,72を介して直進・射出させる。つまり、赤色光LRと青色光LBとは、クロスダイクロイックプリズム70内で折り曲げられる方向からクロスダイクロイックプリズム70に導かれ、緑色光LGは、クロスダイクロイックプリズム70内で直進するような方向からクロスダイクロイックプリズム70に導かれる。   The cross dichroic prism 70 is a light combining optical system that forms a color image by combining optical images modulated for the respective color lights emitted from the polarization filters 62g, 62r, and 62b. The cross dichroic prism 70 has a substantially square shape in plan view in which four right angle prisms are bonded together, and a pair of dielectric multilayer films 71 and 72 intersecting in an X shape are formed at the interface where the right angle prisms are bonded to each other. Is formed. One first dielectric multilayer film 71 reflects the blue light LB, and the other second dielectric multilayer film 72 reflects the red light LR. The cross dichroic prism 70 reflects the blue light LB from the liquid crystal display panel 61b by the first dielectric multilayer film 71 and emits the red light LR from the liquid crystal display panel 61r to the right in the traveling direction. The light is reflected by the film 72 and emitted to the left in the traveling direction, and the green light LG from the liquid crystal display panel 61g is caused to travel straight and emit through the first and second dielectric multilayer films 71 and 72. That is, the red light LR and the blue light LB are guided to the cross dichroic prism 70 from the direction in which they are bent in the cross dichroic prism 70, and the green light LG is crossed from the direction in which the green light LG travels straight in the cross dichroic prism 70. 70.

このようにクロスダイクロイックプリズム70で合成された像光は、拡大投影レンズとしての投射光学系80を経て、適当な拡大率でスクリーン(不図示)にカラー画像として投射される。   The image light combined by the cross dichroic prism 70 in this way is projected as a color image on a screen (not shown) at an appropriate magnification through a projection optical system 80 as a magnification projection lens.

以上説明したプロジェクタ10において、第1光学系OP1より長い光路長の第2光学系OP2上に屈折力の弱い第1のレンズ44aと屈折力の強い第2のレンズ44bとを配置することにより、第2光学系OP2の光束が、緑色光LGと赤色光LRとが分岐する位置から液晶表示パネル61rの入射位置までの間に非反転の状態で液晶表示パネル61rを照明することができる。また、両レンズ44a,44bの屈折力の調整により、各光学系OP1,OP2,OP3の相対的な結像状態を予め調整することができ、各液晶表示パネル61g,61r,61bに照射される像の拡大倍率を等しくすることができる。これにより、プロジェクタ10の投射光のホワイトバランスの劣化や色ムラを低減することができる。   In the projector 10 described above, the first lens 44a having a low refractive power and the second lens 44b having a high refractive power are disposed on the second optical system OP2 having an optical path length longer than that of the first optical system OP1. The light beam of the second optical system OP2 can illuminate the liquid crystal display panel 61r in a non-inverted state between the position where the green light LG and the red light LR are branched and the incident position of the liquid crystal display panel 61r. Further, by adjusting the refractive power of both lenses 44a and 44b, the relative image formation state of each optical system OP1, OP2 and OP3 can be adjusted in advance, and the liquid crystal display panels 61g, 61r and 61b are irradiated. The magnification of the image can be made equal. Thereby, deterioration of white balance and color unevenness of the projection light of the projector 10 can be reduced.

また、屈折力が強くサイズが大きい第2のレンズ44bが非球面を有することにより、液晶表示パネル61r上の球面収差を抑えることが可能になる。これにより、レンズサイズに関して余分なマージンを取る必要がなく、明るさを落とさずに非反転光学系である第2光学系OP2を実現することができる。   Further, since the second lens 44b having a large refractive power and a large size has an aspherical surface, it is possible to suppress spherical aberration on the liquid crystal display panel 61r. Accordingly, it is not necessary to take an extra margin with respect to the lens size, and the second optical system OP2 that is a non-inversion optical system can be realized without reducing the brightness.

また、第2光学系OP2上の液晶表示パネル61rにおいて、セルごとの光束の重なりがよくなるため、他の光学系OP1,OP3上の液晶表示パネル61g,61bと周辺照度比をそろえやすくなる。そのため、各液晶表示パネル61g,61r,61b間で照度分布の差がより低減され、プロジェクタ10の色ムラを改善することができる。   Further, in the liquid crystal display panel 61r on the second optical system OP2, the overlapping of the luminous flux for each cell is improved, so that it becomes easy to align the peripheral illumination ratio with the liquid crystal display panels 61g and 61b on the other optical systems OP1 and OP3. Therefore, the difference in illuminance distribution among the liquid crystal display panels 61g, 61r, 61b is further reduced, and the color unevenness of the projector 10 can be improved.

また、第2光学系OP2の長い光路を通す光を赤色光LRにすることにより、第2光学系OP2上のレンズにかかる光エネルギーが低下するので、比較的安価なプラスチックレンズを使用できるようになる。これにより、大きなサイズの非球面レンズが必要になっても、加工の自由度を確保することができ、コストを抑えることができる。   Moreover, since the light energy applied to the lens on the second optical system OP2 is reduced by changing the light passing through the long optical path of the second optical system OP2 to the red light LR, a relatively inexpensive plastic lens can be used. Become. Thereby, even if an aspherical lens having a large size is required, the degree of freedom in processing can be ensured and the cost can be suppressed.

〔第2実施形態〕
以下、本発明の第2実施形態に係るプロジェクタについて説明する。なお、第2実施形態のプロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタ10を一部変更したものであり、特に説明しない部分については第1実施形態と同様であるものとする。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a second embodiment of the invention will be described. Note that the projector according to the second embodiment is obtained by partially changing the projector 10 according to the first embodiment, and parts that are not particularly described are the same as those in the first embodiment.

図7は、第2実施形態に係るプロジェクタ110の光学系の構成を説明する概念図である。本実施形態のプロジェクタ110は、光源ランプユニット20と、分割偏光化光学系30と、色分離導光光学系140と、光変調部60と、クロスダイクロイックプリズム70と、投射光学系80とを備えて構成される。   FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating the configuration of the optical system of the projector 110 according to the second embodiment. The projector 110 of this embodiment includes a light source lamp unit 20, a split polarization optical system 30, a color separation light guide optical system 140, a light modulation unit 60, a cross dichroic prism 70, and a projection optical system 80. Configured.

色分離導光光学系140は、クロスダイクロイックミラー141と、赤色用反射ミラー42b,42cと、青色用反射ミラー42d,42eと、第1、第2、及び第3重畳レンズ43,44,45と、第1、第2、及び第3フィールドレンズ46g,46r,46bとを備える。   The color separation light guide optical system 140 includes a cross dichroic mirror 141, red reflection mirrors 42b and 42c, blue reflection mirrors 42d and 42e, first, second, and third superimposing lenses 43, 44, and 45. , First, second, and third field lenses 46g, 46r, and 46b.

これらのうち、クロスダイクロイックミラー141は、照明光を3原色に分離するための色分離光学系である。このクロスダイクロイックミラー141は、X字状に交差する一対のダイクロイックミラー141a,141bで形成されている。一方の第1ダイクロイックミラー141aは赤色光LRを反射し、他方の第2ダイクロイックミラー141bは青色光LBを反射する。また、第1及び第2ダイクロイックミラー141a,141bは、緑色光LGを透過させる。結果的に、光源ランプユニット20から分割偏光化光学系30を経て色分離導光光学系140に入射した照明光は、第1ダイクロイックミラー141aで反射されてその先に延びる第2光学系OP2に導かれる赤色光LRと、第2ダイクロイックミラー141bで反射されてその先に延びる第3光学系OP3に導かれる青色光LBと、第1及び第2ダイクロイックミラー141a,141bを透過しその先に延びる第1光学系OP1に導かれる緑色光LGとに分離される。   Among these, the cross dichroic mirror 141 is a color separation optical system for separating illumination light into three primary colors. The cross dichroic mirror 141 is formed of a pair of dichroic mirrors 141a and 141b that intersect in an X shape. One first dichroic mirror 141a reflects red light LR, and the other second dichroic mirror 141b reflects blue light LB. The first and second dichroic mirrors 141a and 141b transmit the green light LG. As a result, the illumination light that has entered the color separation light guide optical system 140 from the light source lamp unit 20 through the split polarization optical system 30 is reflected by the first dichroic mirror 141a and then travels to the second optical system OP2 that extends beyond it. The guided red light LR, the blue light LB that is reflected by the second dichroic mirror 141b and guided to the third optical system OP3, and the first and second dichroic mirrors 141a and 141b are transmitted therethrough and extend beyond them. The light is separated into green light LG guided to the first optical system OP1.

第1重畳レンズ43は、クロスダイクロイックミラー141を経た緑色光LGの複数の部分光束を集光して、液晶表示パネル61gの画像形成領域上に重畳させて入射させるための光学素子である。この第1重畳レンズ43から射出された緑色光LGの光束は、均一化されつつ第1フィールドレンズ46gに入射する。つまり、両マルチレンズ31,32と第1重畳レンズ43とを経た緑色光LGは、第1フィールドレンズ46gを経て、光変調部60の照明領域すなわち液晶表示パネル61gの画像形成領域を均一に重畳照明する。   The first superimposing lens 43 is an optical element that condenses a plurality of partial light beams of the green light LG that has passed through the cross dichroic mirror 141 and causes the light to overlap and enter the image forming region of the liquid crystal display panel 61g. The light beam of the green light LG emitted from the first superimposing lens 43 is incident on the first field lens 46g while being made uniform. That is, the green light LG that has passed through both the multi-lenses 31 and 32 and the first superimposing lens 43 is uniformly superimposed on the illumination area of the light modulator 60, that is, the image forming area of the liquid crystal display panel 61g, via the first field lens 46g. Illuminate.

第2重畳レンズ44は、第1のレンズ44aと第2のレンズ44bとで構成される。第2重畳レンズ44は、第1重畳レンズ43と同様に、クロスダイクロイックミラー141を経た赤色光LRの複数の部分光束を集光して、液晶表示パネル61rの画像形成領域上に重畳させて入射させるための光学素子である。この第2重畳レンズ44から射出された赤色光LRの光束は、均一化されつつ第2フィールドレンズ46rに入射する。つまり、両マルチレンズ31,32と第2重畳レンズ44とを経た赤色光LRは、第2フィールドレンズ46rを経て、光変調部60の照明領域すなわち液晶表示パネル61rの画像形成領域を均一に重畳照明する。   The second superimposing lens 44 includes a first lens 44a and a second lens 44b. Similar to the first superimposing lens 43, the second superimposing lens 44 collects a plurality of partial light beams of the red light LR that has passed through the cross dichroic mirror 141, and superimposes them on the image forming area of the liquid crystal display panel 61r. It is an optical element for making it. The light beam of the red light LR emitted from the second superimposing lens 44 is incident on the second field lens 46r while being made uniform. That is, the red light LR that has passed through both the multi-lenses 31 and 32 and the second superimposing lens 44 is uniformly superimposed on the illumination area of the light modulator 60, that is, the image forming area of the liquid crystal display panel 61r, via the second field lens 46r. Illuminate.

第2重畳レンズ44のうち第2のレンズ44bは、プラスチック製の非球面レンズであり、第2重畳レンズ44において最も強い正の屈折力を有し、重畳レンズとしての主な機能を担う。   The second lens 44b of the second superimposing lens 44 is a plastic aspheric lens, has the strongest positive refractive power in the second superimposing lens 44, and has a main function as a superimposing lens.

第3重畳レンズ45は、第2重畳レンズ44と同様に、第3のレンズ45aと第4のレンズ45bとで構成される。また、両マルチレンズ31,32と第3重畳レンズ45とを経た青色光LBは、第3フィールドレンズ46bを経て、光変調部60の照明領域すなわち液晶表示パネル61bの画像形成領域を均一に重畳照明する。   Similar to the second superimposing lens 44, the third superimposing lens 45 is composed of a third lens 45a and a fourth lens 45b. Further, the blue light LB that has passed through both the multi-lenses 31 and 32 and the third superimposing lens 45 is uniformly superimposed on the illumination area of the light modulator 60, that is, the image forming area of the liquid crystal display panel 61b, via the third field lens 46b. Illuminate.

第3重畳レンズ45のうち第4のレンズ45bは、プラスチック製の非球面レンズであり、第3重畳レンズ45において最も強い正の屈折力を有し、重畳レンズとしての主な機能を担う。   The fourth lens 45b of the third superimposing lens 45 is a plastic aspheric lens, has the strongest positive refractive power in the third superimposing lens 45, and has a main function as a superimposing lens.

なお、第2及び第4のレンズ44b,45bの大きさは、第1及び第3のレンズ44a,45aの大きさよりも大きくなっている。   The second and fourth lenses 44b and 45b are larger in size than the first and third lenses 44a and 45a.

赤色用反射ミラー42b,42cは、第1ダイクロイックミラー141aで直交方向に折り返され、第1のレンズ44aや第2のレンズ44bを通過した赤色光LRを、それぞれ再度直交方向に折り返して液晶表示パネル61r側に導く。青色用反射ミラー42d,42eは、第2ダイクロイックミラー141bで直交方向に折り返され、第3のレンズ45aや第4のレンズ45bを通過した青色光LBを、それぞれ再度直交方向に折り返して液晶表示パネル61b側に導く。   The red reflection mirrors 42b and 42c are folded back in the orthogonal direction by the first dichroic mirror 141a, and the red light LR that has passed through the first lens 44a and the second lens 44b is folded back again in the orthogonal direction, respectively, to be a liquid crystal display panel. Lead to 61r side. The blue reflection mirrors 42d and 42e are folded back in the orthogonal direction by the second dichroic mirror 141b, and the blue light LB that has passed through the third lens 45a and the fourth lens 45b is folded back in the orthogonal direction, respectively, to be a liquid crystal display panel. Lead to the 61b side.

色分離導光光学系140の射出側に設けられた各色用の各フィールドレンズ46g,46r,46bは、第2マルチレンズ32から射出され光変調部60に入射する各部分光束が、適当な収束度となるように設けられている。具体的には、図7に示すように、第1光学系OP1上の第1フィールドレンズ46gは、正のパワーを有する凸レンズ、第2及び第3光学系OP2,OP3上の第2フィールドレンズ46r,46bは、負のパワーを有する凹レンズとなっている。   Each field lens 46g, 46r, 46b for each color provided on the emission side of the color separation light guide optical system 140 has an appropriate convergence of each partial light beam emitted from the second multi-lens 32 and incident on the light modulation unit 60. It is provided to be a degree. Specifically, as shown in FIG. 7, the first field lens 46g on the first optical system OP1 is a convex lens having positive power, and the second field lens 46r on the second and third optical systems OP2 and OP3. , 46b are concave lenses having negative power.

光変調部60において、第1光学系OP1に導かれた緑色光LGは、第1重畳レンズ43と第1フィールドレンズ46gとを介して液晶表示パネル61gの照明領域に入射し液晶表示パネル61g内の画像形成領域を照明する。第2光学系OP2に導かれた赤色光LRは、第1のレンズ44aと赤色用反射ミラー42bと第2のレンズ44bと赤色用反射ミラー42cと第2フィールドレンズ46rとを介して液晶表示パネル61rの照明領域に入射し液晶表示パネル61r内の画像形成領域を照明する。第3光学系OP3に導かれた青色光LBは、第3のレンズ45aと青色用反射ミラー42dと第4のレンズ45bと青色用反射ミラー42eと第3フィールドレンズ46bとを介して液晶表示パネル61bの照明領域に入射し液晶表示パネル61b内の画像形成領域を照明する。   In the light modulation unit 60, the green light LG guided to the first optical system OP1 enters the illumination area of the liquid crystal display panel 61g via the first superimposing lens 43 and the first field lens 46g, and enters the liquid crystal display panel 61g. Illuminate the image forming area. The red light LR guided to the second optical system OP2 is transmitted through the first lens 44a, the red reflection mirror 42b, the second lens 44b, the red reflection mirror 42c, and the second field lens 46r. The light enters the illumination area 61r and illuminates the image forming area in the liquid crystal display panel 61r. The blue light LB guided to the third optical system OP3 is transmitted through the third lens 45a, the blue reflection mirror 42d, the fourth lens 45b, the blue reflection mirror 42e, and the third field lens 46b. The light enters the illumination area 61b and illuminates the image forming area in the liquid crystal display panel 61b.

以上説明したプロジェクタ110において、第1光学系OP1より長い光路長の第2及び第3光学系OP2,OP3上にそれぞれ屈折力の弱い第1及び第3のレンズ44a,45aと、屈折力の強い第2及び第4のレンズ44b,45bとを配置することにより、第2及び第3光学系OP2,OP3の光束が、各色光LG,LR,LBが分岐する位置から各液晶表示パネル61r,61bの入射位置までの間に非反転の状態で液晶表示パネル61r,61bを照明することができる。また、各レンズ44a,44b,45a,45bの屈折力の調整により、各光学系OP1,OP2,OP3の相対的な結像状態を予め調整することができ、各液晶表示パネル61g,61r,61bに照射される像の拡大倍率を等しくすることができる。これにより、プロジェクタ10の投射光のホワイトバランスの劣化や色ムラを低減することができる。   In the projector 110 described above, the first and third lenses 44a and 45a having a weak refractive power and the strong refractive power are respectively provided on the second and third optical systems OP2 and OP3 having an optical path length longer than that of the first optical system OP1. By disposing the second and fourth lenses 44b and 45b, the liquid crystal display panels 61r and 61b from the position where the light beams of the second and third optical systems OP2 and OP3 branch off the respective color lights LG, LR, and LB. It is possible to illuminate the liquid crystal display panels 61r and 61b in a non-inverted state until the incident position. Further, by adjusting the refractive power of each lens 44a, 44b, 45a, 45b, the relative image formation state of each optical system OP1, OP2, OP3 can be adjusted in advance, and each liquid crystal display panel 61g, 61r, 61b can be adjusted. It is possible to make the magnification of the image irradiated to the same. Thereby, deterioration of white balance and color unevenness of the projection light of the projector 10 can be reduced.

また、屈折力が強くサイズが大きい第2及び第4のレンズ44b,45bが非球面を有することにより、それぞれ液晶表示パネル61r,61b上の球面収差を抑えることが可能になる。これにより、レンズサイズに関して余分なマージンを取る必要がなく、明るさを落とさずに非反転光学系である第2及び第3光学系OP2,OP3を実現することができる。   In addition, since the second and fourth lenses 44b and 45b having a strong refractive power and a large size have aspherical surfaces, it is possible to suppress spherical aberration on the liquid crystal display panels 61r and 61b, respectively. Thereby, it is not necessary to take an extra margin with respect to the lens size, and the second and third optical systems OP2 and OP3 that are non-inversion optical systems can be realized without reducing the brightness.

また、第2及び第3光学系OP2,OP3上の液晶表示パネル61r,61bにおいて、セルごとの光束の重なりがよくなるため、他の光学系OP1上の液晶表示パネル61gと周辺照度比をそろえやすくなる。そのため、各液晶表示パネル61g,61r,61b間で照度分布の差がより低減され、プロジェクタ110の色ムラを改善することができる。   Further, in the liquid crystal display panels 61r and 61b on the second and third optical systems OP2 and OP3, the overlapping of the luminous flux for each cell is improved, so that it is easy to align the peripheral illuminance ratio with the liquid crystal display panel 61g on the other optical system OP1. Become. Therefore, the difference in illuminance distribution among the liquid crystal display panels 61g, 61r, 61b is further reduced, and the color unevenness of the projector 110 can be improved.

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。   Although the present invention has been described based on the above embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.

すなわち、上記実施形態では、緑色光LG、赤色光LR、及び青色光LBを、第1光学系OP1、第2光学系OP2、及び第3光学系OP3にそれぞれ導く場合について説明したが、色分離光学系である第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41b等の設計変更によって、これらの組み合わせを自在に変更することができる。例えば青色光LBや緑色光LGを長い第3光学系OP3に導くことができる。ただし、投射画像の照明強度を向上させる場合は、緑色光LGを第1光学系OP1に導くことが望ましい。   That is, in the above embodiment, the case where the green light LG, the red light LR, and the blue light LB are guided to the first optical system OP1, the second optical system OP2, and the third optical system OP3, respectively, is described. These combinations can be freely changed by changing the design of the first and second dichroic mirrors 41a and 41b, which are optical systems. For example, the blue light LB and the green light LG can be guided to the long third optical system OP3. However, when improving the illumination intensity of the projected image, it is desirable to guide the green light LG to the first optical system OP1.

また、上記実施形態において、照明光の合成にクロスダイクロイックプリズム70を用いたが、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。また、第2実施形態において、照明光の分離にクロスダイクロイックミラー141を用いたが、クロスダイクロイックプリズムを用いてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the cross dichroic prism 70 was used for the synthesis | combination of illumination light, you may use a cross dichroic mirror. In the second embodiment, the cross dichroic mirror 141 is used to separate illumination light, but a cross dichroic prism may be used.

また、上記実施形態のプロジェクタ10,110では、光源ランプユニット20のランプ本体21として各色の波長に亘って高輝度の光を射出することができる点で、高圧水銀ランプ等を用いているが、略白色の照明光を得ることができる各種ランプや、LED等の固体発光素子を用いることができる。また、主鏡23として、楕円面に限らず放物面等の各種リフレクタを用いることができる。放物面状の主鏡23を用いた場合、主鏡23の後段に凹レンズ24等を設けることなく、光源ランプユニット20から平行光束を射出させることができる。   In the projectors 10 and 110 of the above-described embodiment, a high-pressure mercury lamp or the like is used because the lamp body 21 of the light source lamp unit 20 can emit high-intensity light over the wavelengths of each color. Various lamps capable of obtaining substantially white illumination light and solid light emitting elements such as LEDs can be used. In addition, as the primary mirror 23, various reflectors such as a parabolic surface can be used without being limited to an elliptical surface. When the parabolic main mirror 23 is used, a parallel light beam can be emitted from the light source lamp unit 20 without providing the concave lens 24 or the like after the main mirror 23.

また、上記実施形態のプロジェクタ10,110では、分割偏光化光学系30を第1及び第2マルチレンズ31,32と偏光変換装置34とで構成したが、第1及び第2マルチレンズ31,32等についてはこれを省略することができ、或いはこれをロッドインテグレータに置き換えることができる。   In the projectors 10 and 110 according to the above-described embodiments, the split polarization optical system 30 includes the first and second multilenses 31 and 32 and the polarization conversion device 34. However, the first and second multilenses 31 and 32 are provided. Etc. can be omitted, or it can be replaced by a rod integrator.

また、本発明において、第1重畳レンズ44、第2重畳レンズ44等の位置は、光変調部60の照明領域すなわち各色の液晶表示パネル61g,61r,61bの画像形成領域を均一に重畳照明する位置であればよい。   In the present invention, the positions of the first superimposing lens 44, the second superimposing lens 44, and the like uniformly illuminate the illumination area of the light modulator 60, that is, the image forming areas of the liquid crystal display panels 61g, 61r, 61b of the respective colors. Any position is acceptable.

また、本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクタにも、投射画像を観察する側とは反対の側から投写するリア投射型プロジェクタにも適用可能である。   Further, the present invention can be applied to a front projection type projector that projects from the side that observes the projected image, and a rear projection type projector that projects from the side opposite to the side that observes the projected image.

第1実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of the optical system of the projector which concerns on 1st Embodiment. 第1及び第3光学系の光線の状態を表す図である。It is a figure showing the state of the light ray of a 1st and 3rd optical system. 第2光学系の光線の状態を表す図である。It is a figure showing the state of the light ray of a 2nd optical system. 第2光学系の光線の状態を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the state of the light ray of a 2nd optical system. 非球面レンズを有しない光学系の光線の状態を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the state of the light ray of the optical system which does not have an aspherical lens. (A)、(B)は、それぞれ図4及び図5の光学系の収束度を示す拡大図である。(A), (B) is an enlarged view which shows the convergence degree of the optical system of FIG.4 and FIG.5, respectively. 第2実施形態に係るプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the structure of the optical system of the projector which concerns on 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10,110…プロジェクタ、 20…光源ランプユニット、 30…分割偏光化光学系、 40,140…色分離導光光学系、 41a,141a…第1ダイクロイックミラー、 41b,141b…第2ダイクロイックミラー、 42a…緑色用反射ミラー、 42b,42c…赤色用反射ミラー、 42d,42e…青色用反射ミラー、 43,44,45…重畳レンズ、 46g,46r,46b…フィールドレンズ、 60…光変調部、 61g,61r,61b…液晶表示パネル、 62g,62r,62b…偏光フィルタ、 70…クロスダイクロイックプリズム、 141…クロスダイクロイックミラー、 71,72…誘電体多層膜、 80…投射光学系、 LB…青色光、 LG…緑色光、 LR…赤色光、 OA…システム光軸、 OP1〜OP3…第1〜第3光学系   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,110 ... Projector, 20 ... Light source lamp unit, 30 ... Split polarization optical system, 40, 140 ... Color separation light guide optical system, 41a, 141a ... First dichroic mirror, 41b, 141b ... Second dichroic mirror, 42a Reflective mirror for green, 42b, 42c ... Reflective mirror for red, 42d, 42e ... Reflective mirror for blue, 43, 44, 45 ... Superimposing lens, 46g, 46r, 46b ... Field lens, 60 ... Light modulator, 61g, 61r, 61b ... Liquid crystal display panel, 62g, 62r, 62b ... Polarizing filter, 70 ... Cross dichroic prism, 141 ... Cross dichroic mirror, 71, 72 ... Dielectric multilayer film, 80 ... Projection optical system, LB ... Blue light, LG ... green light, LR ... red light, OA ... system optical axis, P1~OP3 ... first to third optical system

Claims (11)

第1色光、第2色光、及び第3色光を含む光を射出する光源と、
前記第1色光、前記第2色光、及び前記第3色光を分離する色分離導光光学系と、
前記第1色光によって照明される第1光変調装置と、
前記第2色光によって照明される第2光変調装置と、
前記第3色光によって照明される第3光変調装置と、
前記光源から前記第1光変調装置までの間に設けられて前記第1色光を通過させる第1光学系に配置される第1重畳レンズと、
前記光源から前記第2光変調装置までの間に設けられて前記第2色光を通過させる第2光学系に配置される第2重畳レンズと、
を備え、
前記第2光学系の長さは、前記第1光学系の長さよりも長く、
前記第2光学系の前記第2光変調装置の位置における照度分布と、前記第1光学系の前記第1光変調装置の位置における照度分布とは、画像合成後を基準として共通し、
前記第2重畳レンズを構成する少なくとも1つのレンズのうち最も強い屈折力を有するレンズが非球面レンズである、プロジェクタ。
A light source that emits light including first color light, second color light, and third color light;
A color separation light guide optical system for separating the first color light, the second color light, and the third color light;
A first light modulation device illuminated by the first color light;
A second light modulation device illuminated by the second color light;
A third light modulation device illuminated by the third color light;
A first superimposing lens disposed in a first optical system that is provided between the light source and the first light modulation device and transmits the first color light;
A second superimposing lens disposed between the light source and the second light modulation device and disposed in a second optical system that transmits the second color light;
With
The length of the second optical system is longer than the length of the first optical system,
The illuminance distribution at the position of the second light modulation device of the second optical system and the illuminance distribution at the position of the first light modulation device of the first optical system are common on the basis of image synthesis,
A projector in which a lens having the strongest refractive power among at least one lens constituting the second superimposing lens is an aspherical lens.
第1色光、第2色光、及び第3色光を含む光を射出する光源と、
前記第1色光、前記第2色光、及び前記第3色光を分離する色分離導光光学系と、
前記第1色光によって照明される第1光変調装置と、
前記第2色光によって照明される第2光変調装置と、
前記第3色光によって照明される第3光変調装置と、
前記光源から前記第1光変調装置までの間に設けられて前記第1色光を通過させる第1光学系に配置される第1重畳レンズと、
前記光源から前記第2光変調装置までの間に設けられて前記第2色光を通過させる第2光学系に配置される第2重畳レンズと、
を備え、
前記第2光学系の長さは、前記第1光学系の長さよりも長く、
前記第2光学系に導かれた前記第2色光は、前記第1色光と前記第2色光とが分岐する位置から前記第2光変調装置の入射位置までの間に非反転の状態で前記第2光変調装置を照明し、
前記第2重畳レンズを構成する少なくとも1つのレンズのうち最も強い屈折力を有するレンズが非球面レンズである、プロジェクタ。
A light source that emits light including first color light, second color light, and third color light;
A color separation light guide optical system for separating the first color light, the second color light, and the third color light;
A first light modulation device illuminated by the first color light;
A second light modulation device illuminated by the second color light;
A third light modulation device illuminated by the third color light;
A first superimposing lens disposed in a first optical system that is provided between the light source and the first light modulation device and transmits the first color light;
A second superimposing lens disposed between the light source and the second light modulation device and disposed in a second optical system that transmits the second color light;
With
The length of the second optical system is longer than the length of the first optical system,
The second color light guided to the second optical system is non-inverted between a position where the first color light and the second color light are branched and an incident position of the second light modulation device. Illuminates the two-light modulator,
A projector in which a lens having the strongest refractive power among at least one lens constituting the second superimposing lens is an aspherical lens.
前記第2重畳レンズは、前段側の第1のレンズと後段側の第2のレンズとで構成され、
前記第2のレンズは、前記第1のレンズよりも強い屈折力を有する、請求項1及び請求項2のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
The second superimposing lens is composed of a first lens on the front stage side and a second lens on the rear stage side,
The projector according to claim 1, wherein the second lens has a refractive power stronger than that of the first lens.
前記光源から前記第3光変調装置までの間に前記第3色光を通過させる第3光学系が設けられている、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。   4. The projector according to claim 1, wherein a third optical system that passes the third color light is provided between the light source and the third light modulation device. 5. 前記第1重畳レンズは、前記第1光学系に配置されつつ、前記第3光学系に配置され、前記第1光学系の長さと前記第3光学系の長さとは等しい、請求項4に記載のプロジェクタ。   The first superimposing lens is disposed in the third optical system while being disposed in the first optical system, and the length of the first optical system is equal to the length of the third optical system. Projector. 前記第1重畳レンズ及び前記第2重畳レンズの光路上の前段に前記第2光学系を他の光学系から分岐するための第1分岐ミラーを有し、前記第1重畳レンズの光路上の後段に前記第1光学系及び前記第3光学系を分岐するための第2分岐ミラーを有する、請求項4及び請求項5のいずれか一項に記載のプロジェクタ。   A first stage mirror on the optical path of the first superimposing lens and the second superimposing lens having a first branching mirror for branching the second optical system from another optical system; The projector according to claim 4, further comprising a second branch mirror for branching the first optical system and the third optical system. 前記第1光学系、前記第2光学系、及び前記第3光学系の光束を合成するクロスプリズムをさらに備え、
前記第1光学系は前記クロスプリズムを直進し、前記第2光学系及び前記第3光学系は前記クロスプリズムで反射される、請求項4から請求項6までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
A cross prism for combining the light beams of the first optical system, the second optical system, and the third optical system;
The projector according to any one of claims 4 to 6, wherein the first optical system travels straight through the cross prism, and the second optical system and the third optical system are reflected by the cross prism. .
前記第1光学系は、前記第1光変調装置の前段に第1重畳レンズと第1フィールドレンズとを有し、
前記第2光学系は、前記第2光変調装置の前段に前記第2重畳レンズとしての第1のレンズ及び第2のレンズと、第2フィールドレンズとを有し、
前記第3光学系は、前記第3光変調装置の前段に第1重畳レンズと第3フィールドレンズとを有する、請求項4から請求項7までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
The first optical system includes a first superimposing lens and a first field lens before the first light modulation device,
The second optical system includes a first lens and a second lens as the second superimposing lens, and a second field lens in a stage preceding the second light modulation device,
The projector according to any one of claims 4 to 7, wherein the third optical system includes a first superimposing lens and a third field lens in a stage preceding the third light modulation device.
前記第2色光は、赤色光である、請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。   The projector according to any one of claims 1 to 8, wherein the second color light is red light. 前記非球面レンズは、プラスチックで形成される、請求項1から請求項9までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 1, wherein the aspheric lens is made of plastic. 前記第1光学系と前記第2光学系とが分岐する前の位置に配置される2つのレンズアレイをさらに備え、
前記第1重畳レンズ及び前記第2重畳レンズとは、前記2つのレンズアレイの後段に配置される、請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
Two lens arrays arranged at a position before the first optical system and the second optical system branch;
The projector according to any one of claims 1 to 10, wherein the first superimposing lens and the second superimposing lens are arranged at a subsequent stage of the two lens arrays.
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