JP2011191480A - Projector - Google Patents
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Abstract
【課題】光源から液晶パネルまでの距離を短くして照明光学系のサイズを小さくすることができるプロジェクターを提供すること。
【解決手段】色分離導光部40が、分離ミラーとしての第1ダイクロイックミラー41aで分離された第1色光としての赤色光LRを直接的に第1光変調装置としての第1液晶ライトバルブ50aに入射させるので、照明部10から第1液晶ライトバルブ50aまでの距離を短くすることができ、照明部10の小型化によってプロジェクター100のサイズを小さくすることができる。
【選択図】図1A projector capable of reducing the size of an illumination optical system by shortening the distance from a light source to a liquid crystal panel.
A color separation light-guiding unit 40 directly applies a red light LR as a first color light separated by a first dichroic mirror 41a as a separation mirror to a first liquid crystal light valve 50a as a first light modulation device. Therefore, the distance from the illumination unit 10 to the first liquid crystal light valve 50a can be shortened, and the size of the projector 100 can be reduced by downsizing the illumination unit 10.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光透過型の液晶パネル等を照明することによって形成した画像をスクリーン上に投射するプロジェクターに関する。 The present invention relates to a projector that projects an image formed by illuminating a light-transmissive liquid crystal panel or the like onto a screen.
プロジェクターとして、光源からの光束を2枚のダイクロイックミラーで順次3色に分岐するとともに、合成用のダイクロイックプリズムから射出させる3各色の光軸パスを互いに一致させることによってリレーレンズを不要とし、かつ、光束の反射回数を各色間で偶数差にすることによって、各色の合成後の上下左右を一致させたものが存在する(特許文献1参照)。 As a projector, the light beam from the light source is sequentially branched into three colors by two dichroic mirrors, and the relay lenses are made unnecessary by matching the optical axis paths of the three colors emitted from the dichroic prism for synthesis, and There is one in which the number of times of light beam reflection is made to be an even difference between the colors so that the top, bottom, left, and right after the synthesis of the colors are matched (see Patent Document 1).
別のプロジェクターとして、光源からの光束を2枚のダイクロイックミラーで順次3色に分岐するとともに、合成用のダイクロイックプリズムに入射させる2光束の光軸パスを一致させ、残りの1光束をリレーレンズによって2度反転させ、かつ、光束の反射回数を各色間で偶数差にすることによって、各色の合成後の上下左右を一致させるものが存在する(特許文献2参照)。 As another projector, the light beam from the light source is sequentially split into three colors by two dichroic mirrors, the optical axis paths of the two light beams incident on the dichroic prism for synthesis are matched, and the remaining one light beam is relayed by a relay lens. There is one that inverts twice and makes the number of reflections of light beams an even number difference between the colors so that the upper, lower, left, and right after the synthesis of the respective colors coincide with each other (see Patent Document 2).
しかし、上記特許文献1、2に記載のプロジェクターでは、視野角を確保しようとすると光源から液晶パネルまでの距離が長くなって、照明光学系のサイズが大きくなってしまう。
However, in the projectors described in
そこで、本発明は、光源から液晶パネルまでの距離を短くして照明光学系のサイズを小さくすることができるプロジェクターを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a projector that can reduce the size of an illumination optical system by shortening the distance from a light source to a liquid crystal panel.
上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、光源を含む照明部と、照明部から射出された光のうち、所定波長を有する第1色光を、透過によって他の波長を有する第2色光から分離する分離ミラーを有する色分離導光部と、分離された第1色光を変調する第1光変調装置と分離された第2色光を変調する第2光変調装置とを有する光変調部と、変調された第1色光と第2色光とを合成して画像光を形成する色合成部と、形成された画像光を投射する投射光学系とを備える。そして、色分離導光部は、分離ミラーで分離された第1色光を直接的に第1光変調装置に入射させるとともに、分離ミラーで分離された第2色光を2回投影することによって転送するダブルリレー光学系を有し、色合成部は、第1光変調装置を通過した第1色光が入射する第1光入射面と、第2光変調装置を通過した第2色光が入射する第2光入射面と、第1光入射面から入射した第1色光を反射する反射面と、投射光学系に対向する光射出面とを有し、色分離導光部から色合成部までにおいて、第1色光に関する反射による光路の折曲げ回数と、第2色光に関する反射による光路の折曲げ回数との差は、偶数である。ここで、第1色光を直接的に第1光変調装置に入射させるとは、ミラー等の反転を伴う光学素子を介在させないことを意味し、フィールドレンズ等の反転を伴わない光学素子を介在させてもよいものとする。 In order to solve the above-described problem, a projector according to the present invention includes a lighting unit including a light source, and a first color light having a predetermined wavelength among light emitted from the lighting unit, and a second color light having another wavelength by transmission. A color separation light-guiding unit having a separation mirror that separates the first color light, a light modulation unit having a first light modulation device that modulates the separated first color light, and a second light modulation device that modulates the separated second color light; A color combining unit that combines the modulated first color light and the second color light to form image light, and a projection optical system that projects the formed image light. The color separation light guide unit causes the first color light separated by the separation mirror to directly enter the first light modulation device and transfers the second color light separated by the separation mirror by projecting twice. The color combining unit has a double relay optical system, and the color combining unit includes a first light incident surface on which the first color light that has passed through the first light modulator is incident, and a second light on which the second color light that has passed through the second light modulator is incident. A light incident surface, a reflective surface that reflects the first color light incident from the first light incident surface, and a light exit surface that faces the projection optical system. The difference between the number of times the optical path is bent due to the reflection of the one color light and the number of times the optical path is bent due to the reflection of the second color light is an even number. Here, direct incidence of the first color light to the first light modulation device means that no optical element accompanied by inversion of a mirror or the like is interposed, and an optical element without inversion of a field lens or the like is interposed. It may be.
上記プロジェクターによれば、色分離導光部が、分離ミラーで分離された第1色光を直接的に第1光変調装置に入射させるとともに、分離ミラーで分離された第2色光を2回投影することによって転送するダブルリレー光学系を有するので、色合成部の光射出面において、ミラーによる左右反転(ここで、左右とはシステム光軸が存在する基準面における面内方向を意味する)の効果を無視すると、第2色光の像を第1色光の像に対して正立させることができる。さらに、第1色光に関する反射による光路の折曲げ回数と第2色光に関する反射による光路の折曲げ回数との差が、偶数であるので、第2色光の像が第1色光の像に対して鏡像反転されることを防止できる。つまり、第1光変調装置と第2光変調装置とを上下左右を一致させて照明することができるとともに、これらからの画像光を上下左右を一致させて合成することができる。これにより、投射画像の輝度ムラや色ムラを低減することができる。さらに、上記プロジェクターによれば、色分離導光部が、分離ミラーで分離された第1色光を直接的に第1光変調装置に入射させるので、照明部から第1光変調装置までの距離を短くすることができ、照明部の小型化によってプロジェクターのサイズを小さくすることができる。 According to the projector, the color separation light guide unit causes the first color light separated by the separation mirror to directly enter the first light modulation device, and projects the second color light separated by the separation mirror twice. Since the double relay optical system is transferred, the effect of the mirror reversal by the mirror (where left and right means the in-plane direction on the reference plane where the system optical axis is present) on the light exit surface of the color composition unit Is neglected, the second color light image can be erected with respect to the first color light image. Furthermore, since the difference between the number of times of bending of the optical path due to reflection relating to the first color light and the number of times of bending of the optical path due to reflection relating to the second color light is an even number, the image of the second color light is a mirror image with respect to the image of the first color light. Inversion can be prevented. That is, the first light modulation device and the second light modulation device can be illuminated with their upper, lower, left, and right aligned, and the image light from these can be combined with their upper, lower, left, and right aligned. As a result, luminance unevenness and color unevenness of the projected image can be reduced. Further, according to the projector, the color separation light guide unit directly causes the first color light separated by the separation mirror to enter the first light modulation device, so that the distance from the illumination unit to the first light modulation device is increased. The projector can be shortened, and the size of the projector can be reduced by downsizing the illumination unit.
また、本発明の具体的な態様又は側面によれば、上記プロジェクターにおいて、照明部が、光源と色分離導光部との間に配置されてシステム光軸に直交する面内における光源から射出された光の照度を均一化する均一化光学系を有し、色分離導光部が、色分離導光部と第1光変調装置との間に配置されて通過する第1色光の状態を調節する射出フィールドレンズを有し、均一化光学系の有効径が、射出フィールドレンズの有効径と略等しい。この場合、照明部が有効径方向に小型化するので、プロジェクターを薄型化することができる。 Further, according to a specific aspect or aspect of the present invention, in the projector, the illumination unit is disposed between the light source and the color separation light guide unit and emitted from the light source in a plane orthogonal to the system optical axis. A color-separating light-guiding unit disposed between the color-separating light-guiding unit and the first light modulator to adjust the state of the first color light passing therethrough The effective diameter of the uniformizing optical system is substantially equal to the effective diameter of the emission field lens. In this case, since the illumination unit is reduced in size in the effective diameter direction, the projector can be reduced in thickness.
本発明の別の側面によれば、ダブルリレー光学系が、第1光変調装置の位置に対応する第1共役位置の近傍に配置される第1中間フィールドレンズと、第1共役位置の像を第2共役位置に結像する第1集光レンズとを有する第1リレー系と、第2共役位置の近傍に配置される第2中間フィールドレンズと、第2共役位置の像を第2光変調装置の位置に結像する第2集光レンズとを有する第2リレー系とを有し、第1中間フィールドレンズと第2中間フィールドレンズとの有効径は、射出フィールドレンズの有効径と略等しい。この場合、第2色光による第2光変調装置の照明を第1色光による第1光変調装置の照明に対して等価的にでき、第2色光の損失を抑えることができる。 According to another aspect of the present invention, the double relay optical system includes a first intermediate field lens disposed in the vicinity of the first conjugate position corresponding to the position of the first light modulation device, and an image at the first conjugate position. A first relay system having a first condensing lens that forms an image at a second conjugate position, a second intermediate field lens disposed in the vicinity of the second conjugate position, and an image at the second conjugate position as a second light modulation And an effective diameter of the first intermediate field lens and the second intermediate field lens is substantially equal to the effective diameter of the exit field lens. . In this case, the illumination of the second light modulation device by the second color light can be equivalent to the illumination of the first light modulation device by the first color light, and the loss of the second color light can be suppressed.
本発明のさらに別の側面によれば、第1集光レンズと第2集光レンズとは、重フリント系の光学ガラスで形成されている。この場合、第1及び第2集光レンズの小型化が可能になり、色分離導光部のサイズを小さくすることができる。 According to still another aspect of the present invention, the first condenser lens and the second condenser lens are formed of heavy flint optical glass. In this case, the first and second condenser lenses can be reduced in size, and the size of the color separation light guide can be reduced.
本発明のさらに別の側面によれば、色分離導光部が、照明部から射出された光から第1色光及び第2色光とは異なる波長を有する第3色光を分離する第2の分離ミラーと、第2の分離ミラーで分離された第3色光を2回投影することによって転送する第2のダブルリレー光学系とをさらに有し、前記光変調部は、分離された前記第3色光を変調する第3光変調装置をさらに有し、色分離導光部から色合成部までにおいて、第1色光に関する反射による光路の折曲げ回数と、第3色光に関する反射による光路の折曲げ回数との差が、偶数である。この場合、第1光変調装置と第3光変調装置とを上下左右を一致させて照明することができるとともに、これらからの画像光を上下左右を一致させて合成することができる。 According to still another aspect of the present invention, the color separation light-guiding unit separates the third color light having a wavelength different from the first color light and the second color light from the light emitted from the illumination unit. And a second double relay optical system that transfers the third color light separated by the second separation mirror by projecting it twice, and the light modulation section outputs the separated third color light. A third light modulation device that modulates the light path; the number of times that the light path is bent due to reflection with respect to the first color light and the number of times that the light path is bent due to reflection with respect to the third color light; The difference is even. In this case, it is possible to illuminate the first light modulation device and the third light modulation device in the same direction, and to synthesize the image light from these in the same direction.
本発明のさらに別の側面によれば、第1色光が、光源から射出される光強度が相対的に弱い波長の光である。この場合、第1色光の損失を最も抑えた画像光を合成することができ、カラーバランスの調整が容易となる。 According to still another aspect of the present invention, the first color light is light having a wavelength with relatively weak light intensity emitted from the light source. In this case, it is possible to synthesize the image light that minimizes the loss of the first color light, and it is easy to adjust the color balance.
以下、図1を参照して、本発明の一実施形態に係るプロジェクター100について説明する。なお、図1等において、X、Y、及びZは、プロジェクター100における3次元直交座標系を構成する3つの座標軸を意味する。これらのうち2軸によって形成されるYZ面は、プロジェクター100を通過する光束の中心軸であるシステム光軸SAが2次元的に延びる基準面に平行になっている。
Hereinafter, a
図1に示すように、本実施形態に係るプロジェクター100は、照明部10と、色分離導光部40と、光変調部50と、色合成部60と、投射光学系70とを備える。
As shown in FIG. 1, the
まず、照明部10は、光源ランプユニット20と、均一化光学系30とを含む照明光学系である。
First, the
照明部10のうち、光源ランプユニット20は、光源として、ランプ部21aと、凹レンズ21bとを備える。このうち、ランプ部21aは、例えば高圧水銀ランプ等である発光管22aと、発光管22aから射出された光束を反射して前方に射出させる楕円面型の凹面鏡22bとを備える。凹レンズ21bは、ランプ部21aからの照明光LFをシステム光軸SAに略平行にする役割を有するが、例えば凹面鏡22bが放物面鏡である場合には、省略することもできる。
Among the
均一化光学系30は、第1及び第2レンズアレイ31,32と、偏光変換部材34と、重畳レンズ36とを備える。このうち、第1及び第2レンズアレイ31,32は、それぞれがX方向(すなわちx方向)とY方向(すなわちy方向)とに関してマトリクス状に配置された複数の要素レンズ31a,32aを備えるフライアイレンズである。このうち、第1レンズアレイ31を構成する複数の要素レンズ31aによって、光源ランプユニット20から射出された照明光LFが複数の部分光束に分割される。また、第2レンズアレイ32を構成する複数の要素レンズ32aによって、第1レンズアレイ31から入射した各部分光束が適当な発散角で偏光変換部材34側に射出される。偏光変換部材34は、全体としてXY面に平行な矩形の平板状の部材であり、X方向を長手方向として延びる複数の偏光変換素子34aをY方向に一列に並べて形成されている。各偏光変換素子34aは、PBS、ミラー、1/2波長板等で構成されたプリズム状の部材となっている。偏光変換部材34は、レンズアレイ32から射出された照明光LFを特定方向の直線偏光のみに変換して重畳レンズ36側に射出する。重畳レンズ36は、第2レンズアレイ32から射出され偏光変換部材34を経た照明光LFを全体として適宜収束させることにより、光変調部50に設けた各色の液晶ライトバルブ50a,50b,50cに対する重畳照明を可能にする。ここで、重畳レンズ36は、例えば屈折率1.7以上の高屈折率の材料で形成されており、その焦点距離の調節により、照明部10のFナンバーを2.0以下にしている。
The homogenizing
色分離導光部40は、第1ダイクロイックミラー41aと、第2ダイクロイックミラー41bと、4つの反射ミラー42a,42b,42c,42dと、3つの中間フィールドレンズ44a,45b,46bと、2つの第1集光レンズ45a,46aと、2つの第2集光レンズ45c,46cと、3つの射出フィールドレンズ43a,43b,43cとを備え、照明部10から射出された照明光LFを赤(R)色、緑(G)色、及び青(B)色の3色に分離するとともに、分離された各色光を略等価な状態で後段の液晶ライトバルブ50a,50b,50cへ導く。ここで、中間フィールドレンズ44a,45bと、第1及び第2集光レンズ45a,45cとは、全体として第1のダブルリレー光学系81を構成し、中間フィールドレンズ44a,46bと、第1及び第2集光レンズ46a,46cとは、全体として第2のダブルリレー光学系82を構成する。
The color
この色分離導光部40において、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bによって分離されたRGBの3色のうち、赤色光LRは、直進する第1光路OP1に導かれ、緑色光LGは、迂回する第2光路OP2に導かれ、青色光LBは、迂回する第3光路OP3に導かれる。より詳しく説明すると、まず、第1ダイクロイックミラー41aは、赤色光LRを他の光から分離するための分離ミラーであり、色分離導光部40に入射した照明光LFのうち赤色光LRを透過させ緑色光LG及び青色光LBを反射させる。また、第2ダイクロイックミラー41bは、緑色光LG及び青色光LBを分離するための第2の分離ミラーであり、第1ダイクロイックミラー41aで反射された緑色光LG及び青色光LBのうち緑色光LGを透過させ青色光LBを反射する。すなわち、第1ダイクロイックミラー41aを透過した赤色光LRは、最短の第1光路OP1において、+Z方向に直進する。一方、第1ダイクロイックミラー41aで−Y方向に反射されて第2ダイクロイックミラー41bを透過した緑色光LGは、比較的長い第2光路OP2において、反射ミラー42a,42bによって、一旦+Z方向に折り曲げられ最終的に+Y方向に逆進する。また、第1ダイクロイックミラー41aで−Y方向に反射されて第2ダイクロイックミラー41bで+Z方向に反射された青色光LBは、比較的長い第3光路OP3において、反射ミラー42c,42dによって、一旦+Z方向から+Y方向に折り曲げられ最終的に−Z方向に逆進する。
In the color
第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41b間、すなわち緑色光LG及び青色光LBが分岐される直前の第2及び第3光路OP2,OP3上には、後述するR色用の液晶パネル51aの位置に対応する第1共役位置C1が存在する。また、反射ミラー42bの光入射側、すなわち緑色光LGが単独で+Z方向に進む第2光路OP2上には、第1のダブルリレー光学系81を設けたことに対応して、上記第1共役位置C1の共役像が形成される第2共役位置C2が存在する。さらに、反射ミラー42cの光入射側、すなわち青色光LBが単独で+Z方向に進む第3光路OP3上にも、第2のダブルリレー光学系82を設けたことに対応して、上記第1共役位置C1の共役像が形成される第2共役位置C2が存在する。
On the second and third optical paths OP2 and OP3 between the first and second
緑色光LGの第2光路OP2には、中間フィールドレンズ44aと第1集光レンズ45aとで構成される第1のリレー系81aが配置され、中間フィールドレンズ45bと第2集光レンズ45cとで構成される第2のリレー系81bが配置されている。両リレー系81a,81bは、第1のダブルリレー光学系81として機能している。
In the second optical path OP2 of the green light LG, a
具体的には、緑色光LG及び青色光LBに共通の分岐前の第1及び第2光路OP2,OP3において、第1共役位置C1に対向して光路上流側の近傍には、第1のリレー系81aの1つの要素である中間フィールドレンズ44aが配置されている。また、緑色光LGが単独で通過する分岐後の第2光路OP2において、第1及び第2共役位置C1,C2の中間位置であって、第2ダイクロイックミラー41bと反射ミラー42aとの間には、第1のリレー系81aの他の要素である第1集光レンズ45aが配置されている。前者の中間フィールドレンズ44aは、第1共役位置C1上の各点からの光束(緑色光LG)について、主光線が互いに略平行になるようにする役割を有する。後者の第1集光レンズ45aは、屈折率1.7以上の高屈折率の材料(例えば重フリント系の光学ガラス等)で形成された非球面レンズであり、第1共役位置C1からの光束を第2共役位置C2に集光させて光の拡散等による光の利用効率の低下を防止する役割を有する。
Specifically, in the first and second optical paths OP2 and OP3 before branching common to the green light LG and the blue light LB, the first relay is located in the vicinity of the upstream side of the optical path facing the first conjugate position C1. An intermediate field lens 44a, which is one element of the
さらに、分岐後の第2光路OP2において、第2共役位置C2に対向して光路上流側の近傍には、第2のリレー系81bの1つの要素である中間フィールドレンズ45bが配置されている。また、分岐後の第2光路OP2において、第2共役位置C2と液晶パネル51bとの中間位置であって、反射ミラー42bの光射出側には、第2のリレー系81bの他の要素である第2集光レンズ45cが配置されている。前者の中間フィールドレンズ45bは、第2共役位置C2上の各点からの光束(緑色光LG)について、主光線が互いに略平行になるようにする役割を有する。また、第2集光レンズ45cは、屈折率1.7以上の高屈折率の材料(例えば重フリント系の光学ガラス等)で形成された非球面レンズであり、第2共役位置C2からの光束をG色用の液晶パネル51bの位置に集光させて光の拡散等による光の利用効率の低下を防止する役割を有する。
Further, in the branched second optical path OP2, an
同様に、青色光LBの第3光路OP3には、中間フィールドレンズ44aと第1集光レンズ46aとで構成される第1リレー系82aが配置され、中間フィールドレンズ46bと第2集光レンズ46cとで構成される第2リレー系82bが配置されている。両リレー系82a,82bは、第2のダブルリレー光学系82として機能している。
Similarly, a
具体的には、緑色光LG及び青色光LBに共通の分岐前の第1及び第2光路OP2,OP3において、上記した第1リレー系82aの1つの要素である中間フィールドレンズ44aが配置されている。また、青色光LBが単独で通過する分岐後の第3光路OP3において、第1及び第2共役位置C1,C2の中間位置であって、第2ダイクロイックミラー41bに光射出側には、第1リレー系82aの他の要素である第1集光レンズ46aが配置されている。前者の中間フィールドレンズ44aは、第1共役位置C1上の各点からの光束(青色光LB)について、主光線が互いに略平行になるようにする役割を有する。後者の第1集光レンズ46aは、屈折率1.7以上の高屈折率の材料(例えば重フリント系の光学ガラス等)で形成された非球面レンズであり、第1共役位置C1からの光束を第2共役位置C2に集光させて光の拡散等による光の利用効率の低下を防止する役割を有する。
Specifically, in the first and second optical paths OP2 and OP3 before branching common to the green light LG and the blue light LB, the intermediate field lens 44a that is one element of the
さらに、分岐後の第3光路OP3において、第2共役位置C2に対向して光路上流側の近傍には、第2リレー系82bの1つの要素である中間フィールドレンズ46bが配置されている。また、分岐後の第3光路OP3において、第2共役位置C2と液晶パネル51cとの中間位置であって、反射ミラー42cの光射出側には、第2リレー系82bの他の要素である第2集光レンズ46cが配置されている。前者の中間フィールドレンズ46bは、第2共役位置C2上の各点からの光束(青色光LB)について、主光線が互いに略平行になるようにする役割を有する。また、第2集光レンズ46cは、屈折率1.7以上の高屈折率の材料(例えば重フリント系の光学ガラス等)で形成された非球面レンズであり、第2共役位置C2からの光束をB色用の液晶パネル51cの位置に集光させて光の拡散等による光の利用効率の低下を防止する役割を有する。
Further, in the branched third optical path OP3, an
色分離導光部40の出口には、分岐された各色用の光路OP1,OP2,OP3に対応して各色用の射出フィールドレンズ43a,43b,43cが配置されている。各色用の射出フィールドレンズ43a,43b,43cは、第2レンズアレイ32から射出され重畳レンズ36等を通過して光変調部50に入射する各部分光束(各色光LR,LG,LB)が、各液晶ライトバルブ50a,50b,50cを構成する各液晶パネル51a,51b,51c被照射領域上において、システム光軸SAに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。なお、射出フィールドレンズ43a,43b,43cの有効径D1は、均一化光学系30の有効径D0と略等しくなっている。また、射出フィールドレンズ43a,43b,43cの有効径D1は、色分離導光部40における中間フィールドレンズ44a,45b,46bの有効径D2,D3,D4と略等しくなっている。
At the exit of the color
光変調部50は、照明光LFから分離された3色の照明光すなわち赤色光LR、緑色光LG、及び青色光LBによって照明される3つの光変調装置として、3色の照明光すなわち各色光LR,LG,LBがそれぞれ入射する3つの液晶ライトバルブ50a,50b,50cを備える。第1光変調装置である第1液晶ライトバルブ50aは、中央に配置される赤色光LR用の液晶パネル51aと、これを挟むように配置される光路上流側の入射側偏光フィルター52aと、光路下流側の射出側偏光フィルター53aとを備えている。第2光変調装置である第2液晶ライトバルブ50bは、中央に配置される緑色光LG用の液晶パネル51bと、これを挟むように配置される光路上流側の入射側偏光フィルター52bと、光路下流側の射出側偏光フィルター53bとを備えている。第3光変調装置である第3液晶ライトバルブ50cは、中央に配置される青色光LB用の液晶パネル51cと、これを挟むように配置される光路上流側の入射側偏光フィルター52cと、光路下流側の射出側偏光フィルター53cとを備えている。各液晶ライトバルブ50a,50b,50cにそれぞれ入射した各色光LR,LG,LBは、各液晶ライトバルブ50a,50b,50c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、画素単位で強度変調される。ここで、各液晶パネル51a,51b,51cは、いずれも透過型の液晶パネルであり、図示による説明を省略するが、透明電極等を有する光透過性の入射側基板と、画素電極等を有する光透過性の駆動基板と、入射側基板及び駆動基板間に密閉封入される液晶層とを備える。
The
色合成部60は、カラー画像を合成するためのクロスダイクロイックプリズムであり、その内部には、R光反射用の第1ダイクロイック膜61と、B光反射用の第2ダイクロイック膜62とが、平面視X字状に配置されている。この色合成部60は、液晶ライトバルブ50aからの赤色光LRを、第1光入射面60aから入射させて反斜面としての第1ダイクロイック膜61で反射して進行方向右側の光射出面60dから射出させる。また、色合成部60は、液晶ライトバルブ50bからの緑色光LGを、第2光入射面60bから入射させて両ダイクロイック膜61,62を介して直進させ光射出面60dから射出させる。さらに、色合成部60は、液晶ライトバルブ50cからの青色光LBを、第3光入射面60cから入射させて反斜面としての第2ダイクロイック膜62で反射して進行方向左側の光射出面60dから射出させる。
The
ここで、色分離導光部40から色合成部60までの各光路OP1,OP2,OP3における反射回数について考える。第1光路OP1において、赤色光LRは、第1ダイクロイック膜61によって計1回反射され、左右に鏡像反転される。第2光路OP2において、緑色光LGは、第1ダイクロイックミラー41aと反射ミラー42a,42bとによって計3回反射され、左右に鏡像反転される。第3光路OP3において、青色光LBは、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bと反射ミラー42c,42dと第2ダイクロイック膜62とによって計5回反射され、左右に鏡像反転される。よって、第1光路OP1における反射による光路の折曲げ回数と、第2光路OP2における光路の折曲げ回数との差は、偶数になっている。また、第1光路OP1における反射による光路の折曲げ回数と、第3光路OP3における光路の折曲げ回数との差も、偶数になっている。つまり、各光路OP1,OP2,OP3における鏡像反射の結果は、色合成部60の光射出面60dで一致しており、色相互間の反転が防止されている。
Here, the number of reflections in each of the optical paths OP1, OP2, and OP3 from the color separation
投射光学系70は、投射レンズとして、色合成部60で合成された画像光をスクリーン(不図示)上にカラー画像として投射する。
The projection
以上の説明から明らかなように、本実施形態のプロジェクター100によれば、色分離導光部40が、分離ミラーとしての第1ダイクロイックミラー41aで分離された第1色光としての赤色光LRを直接的に第1光変調装置としての第1液晶ライトバルブ50aに入射させるので、照明部10から第1液晶ライトバルブ50aまでの距離を短くすることができ、照明部10の小型化によってプロジェクター100のサイズを小さくすることができる。
As is clear from the above description, according to the
なお、本実施形態のプロジェクター100では、色分離導光部40が、分離ミラーとしての第1ダイクロイックミラー41aで分離された第2色光としての緑色光LGを2回投影することによって転送する第1のダブルリレー光学系81と、第3色光としての青色光LBを2回投影することによって転送する第2のダブルリレー光学系82とを有するので、色合成部60の光射出面60dにおいて、第1及び第2ダイクロイックミラー41a,41bと、反射ミラー42a,42b,42c,42dと、ダイクロイック膜61,62とによる効果を無視するならば、第2及び第3色光としての緑色光LG及び青色光LBの像を第1色光としての赤色光LRの像に対して正立させることができる。さらに、第1色光としての赤色光LRに関する反射による光路の折曲げ回数と、第2及び第3色光としての緑色光LG及び青色光LBに関する反射による光路の折曲げ回数との差が、偶数であるので、緑色光LG及び青色光LBの像が赤色光LRの像に対して鏡像反転されることを防止できる。つまり、3つの液晶ライトバルブ50a,50b,50cを上下左右を一致させて照明することができるとともに、これらからの画像光を上下左右を一致させて合成することができる。これにより、投射画像の輝度ムラや色ムラを低減することができる。
In the
さらに、上記プロジェクターによれば、赤色光LRを第1ダイクロイックミラー41aで透過によって分離するとともに、色合成部60の第1ダイクロイック膜61で折り曲げて合成するので、照明部10におけるシステム光軸SAと、投射光学系70におけるシステム光軸SAとが直交する。このため、投射光学系70の傾斜角度を調節して変化させても、照明部10におけるシステム光軸SAを水平に保つことができ、照明部10の動作を安定させて温度上昇等を防ぐことができる。
Furthermore, according to the projector described above, the red light LR is separated by being transmitted by the first
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 embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. Such modifications are also possible.
上記実施形態のプロジェクター100では、第1集光レンズ45a,46aと第2集光レンズ45c,46cとを1枚のレンズで構成したが、これら集光レンズを2枚以上のレンズで構成することもできる。この際、いずれかのレンズのいずれか1つ以上の面を非球面とすることもできるが、すべてを球面とすることもできる。
In the
上記実施形態のプロジェクター100では、光源としての光源ランプユニット20が高圧水銀ランプ等で形成されているため、光強度が最も弱い赤色光LRを、直進する損失の少ない第1光路OP1に導いているが、光源が異なり光強度が最も弱い色光が緑色光LGや青色光LBである場合、これらの色光を第1光路OP1に導くこともできる。
In the
上記実施形態のプロジェクター100では、射出フィールドレンズ43a,43b,43cの有効径D1を均一化光学系30の有効径D0と略等しくしているが、射出フィールドレンズ43a,43b,43cの有効径D1を均一化光学系30の有効径D0よりも大きくすることもできる。
In the
上記実施形態のプロジェクター100では、光源ランプユニット20からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のレンズアレイ31,32を用いていたが、このようなレンズアレイに代えてロッドインテグレーターを用いることができる。
In the
また、上記実施形態のプロジェクター100では、光源ランプユニット20等からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材34を用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材34を用いないプロジェクターにも適用可能である。
In the
また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクターとがあるが、図1に示すプロジェクター100の構成は、いずれにも適用可能である。
Moreover, as a projector, there are a front projection type projector that projects an image from the direction of observing the projection surface and a rear projection type projector that projects an image from the side opposite to the direction of observing the projection surface. The configuration of the
また、上記実施形態では、3つの液晶ライトバルブ50a,50b,50cを用いたプロジェクター100の例のみを挙げたが、本発明は、2つのライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。
In the above embodiment, only the example of the
10…照明部、 20…光源ランプユニット、 21a…ランプ部、 30…均一化光学系、 31,32…レンズアレイ、 34…偏光変換部材、 36…重畳レンズ、 40…色分離導光部、 41a,41b…ダイクロイックミラー、 42a,42b,42c,42d…反射ミラー、 43a,43b,43c…射出フィールドレンズ、 44a,45b,46b…中間フィールドレンズ、 45a,45c,46a,46c…集光レンズ、 50…光変調部、 50a,50b,50c…液晶ライトバルブ、 51a,51b,51c…液晶パネル、 52a,52b,52c…入射側偏光フィルター、 53a,53b,53c…射出側偏光フィルター、 60…色合成部、 60a…第1光入射面、 60b…第2光入射面、 60c…第3光入射面、 60d…光射出面、 61…第1ダイクロイック膜、 62…第2ダイクロイック膜、 70…投射光学系、 81…第2のダブルリレー光学系、 81a…第1リレー系、 81b…第2リレー系、 82…第1のダブルリレー光学系、 82a…第1リレー系、 82b…第2リレー系、 100…プロジェクター、 C1…第1共役位置、 C2…第2共役位置、 LF…照明光、 LB…青色光、 LG…緑色光、 LR…赤色光、 LR,LG,LB…色光,照明光、 OP1,OP2,OP3…光路、 SA…システム光軸
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記照明部から射出された光のうち、所定波長を有する第1色光を、他の波長を有する第2色光から透過によって分離する分離ミラーを有する色分離導光部と、
分離された前記第1色光を変調する第1光変調装置と、分離された前記第2色光を変調する第2光変調装置とを有する光変調部と、
変調された前記第1色光と前記第2色光とを合成して画像光を形成する色合成部と、
形成された前記画像光を投射する投射光学系とを備え、
前記色分離導光部は、前記分離ミラーで分離された前記第1色光を直接的に前記第1光変調装置に入射させるとともに、前記分離ミラーで分離された前記第2色光を2回投影することによって転送するダブルリレー光学系を有し、
前記色合成部は、前記第1光変調装置を通過した前記第1色光が入射する第1光入射面と、前記第2光変調装置を通過した前記第2色光が入射する第2光入射面と、前記第1光入射面から入射した前記第1色光を反射する反射面と、前記投射光学系に対向する光射出面とを有し、
前記色分離導光部から前記色合成部までにおいて、前記第1色光に関する反射による光路の折曲げ回数と、前記第2色光に関する反射による光路の折曲げ回数との差は、偶数である、プロジェクター。 An illumination unit including a light source;
A color separation light guide having a separation mirror that separates first color light having a predetermined wavelength from light emitted from the illumination unit from second color light having another wavelength by transmission;
A light modulation unit comprising: a first light modulation device that modulates the separated first color light; and a second light modulation device that modulates the separated second color light;
A color combining unit that combines the modulated first color light and the second color light to form image light;
A projection optical system that projects the formed image light,
The color separation light guide unit causes the first color light separated by the separation mirror to directly enter the first light modulation device, and projects the second color light separated by the separation mirror twice. Have double relay optics to transfer by
The color combining unit includes a first light incident surface on which the first color light that has passed through the first light modulation device is incident, and a second light incident surface on which the second color light that has passed through the second light modulation device is incident. And a reflecting surface that reflects the first color light incident from the first light incident surface, and a light exit surface that faces the projection optical system,
In the projector from the color separation light guide unit to the color synthesis unit, a difference between the number of times of bending of the optical path due to reflection regarding the first color light and the number of times of bending of the optical path due to reflection regarding the second color light is an even number. .
前記色分離導光部は、前記色分離導光部と前記第1光変調装置との間に配置されて通過する前記第1色光の状態を調節する射出フィールドレンズを有し、
前記均一化光学系の有効径は、前記射出フィールドレンズの有効径と略等しい、請求項1に記載のプロジェクター。 The illumination unit includes a homogenizing optical system that is disposed between the light source and the color separation light guide unit and uniformizes the illuminance of light emitted from the light source in a plane orthogonal to the system optical axis. ,
The color separation light guide unit includes an emission field lens that adjusts a state of the first color light that is disposed between the color separation light guide unit and the first light modulation device and passes therethrough,
The projector according to claim 1, wherein an effective diameter of the uniformizing optical system is substantially equal to an effective diameter of the emission field lens.
前記第1中間フィールドレンズと前記第2中間フィールドレンズとの有効径は、前記射出フィールドレンズの有効径と略等しい、請求項2に記載のプロジェクター。 The double relay optical system forms a first intermediate field lens disposed in the vicinity of a first conjugate position corresponding to the position of the first light modulator, and an image of the first conjugate position at a second conjugate position. A first relay system having a first condensing lens, a second intermediate field lens disposed in the vicinity of the second conjugate position, and an image of the second conjugate position at the position of the second light modulator. A second relay system having a second condenser lens for imaging,
The projector according to claim 2, wherein an effective diameter of the first intermediate field lens and the second intermediate field lens is substantially equal to an effective diameter of the emission field lens.
前記光変調部は、分離された前記第3色光を変調する第3光変調装置をさらに有し、
前記色分離導光部から前記色合成部までにおいて、前記第1色光に関する反射による光路の折曲げ回数と、前記第3色光に関する反射による光路の折曲げ回数との差は、偶数である、請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載のプロジェクター。 The color separation light guide unit includes a second separation mirror that separates third color light having a wavelength different from that of the first color light and the second color light from light emitted from the illumination unit, and the second separation. A second double relay optical system for transferring the third color light separated by the mirror by projecting it twice.
The light modulation unit further includes a third light modulation device that modulates the separated third color light,
The difference between the number of times the optical path is bent due to reflection relating to the first color light and the number of times the optical path is bent due to reflection relating to the third color light is an even number from the color separation light guide unit to the color combining unit. The projector according to any one of claims 1 to 4.
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