JP2000111838A - Illumination device of projector and projector - Google Patents

Illumination device of projector and projector

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JP2000111838A
JP2000111838A JP10279171A JP27917198A JP2000111838A JP 2000111838 A JP2000111838 A JP 2000111838A JP 10279171 A JP10279171 A JP 10279171A JP 27917198 A JP27917198 A JP 27917198A JP 2000111838 A JP2000111838 A JP 2000111838A
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JP
Japan
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light
lens
lens array
emitted
component
Prior art date
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Application number
JP10279171A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutae Asakura
伝 浅倉
Riyuusaku Takahashi
竜作 高橋
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.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the degradation in the contrast of a liquid crystal light valve by increasing the components near a zero degree as a cone angle distribution of an illumination region and to obtain high diffraction efficiency when a liquid crystal display element having a hologram color filter is used. SOLUTION: This illumination device has a light source 1, a polarization beam splitter 5 which splits light to P wave light and S wave light of two optical paths, total reflection mirrors 8a, 8b, a half-wave plate 6 and a superposition lens 11 which emits the luminous flux of the optical path transmitted through the polarization beam splitter 5 with substantially no refraction of the central part thereof and condenses the exit light of the entire luminous flux in the form of superposing the same on the irradiation region 12. A first lens array 4 is arranged between the light source 1 and the polarization beam splitter 5 and a second lens array 7 and two third lens arrays 9 and 10 are arranged between the polarization beam splitter 5 and the superposition lens 11 to parallel the main rays emitted from the respective ommatidium lenses of the second lens array 7 and the third lens arrays 9 and 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から射出した
不定偏光の光を1種類の直線偏光の光束に変換して照明
光とする投影装置の照明装置、及び、これを用いた投影
装置に関し、特に、ライトバルブとして液晶表示素子を
用いた場合に好適な技術に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illuminating device for a projection device, which converts non-constantly polarized light emitted from a light source into one kind of linearly polarized light beam to produce illumination light, and a projection device using the same. In particular, the present invention relates to a technique suitable for using a liquid crystal display element as a light valve.

【0002】[0002]

【先行の技術】この種の投影装置の照明装置として、本
出願人は先に特願平9−361630号出願書類に開示
したものを提案し、図4はかかる投影装置の照明装置の
概略構成図である。
2. Description of the Related Art As an illumination device for a projection device of this type, the present applicant has proposed a device disclosed in Japanese Patent Application No. Hei 9-361630, and FIG. FIG.

【0003】図4において、光源21は不定偏光の光を
発し、この光束はコンデンサレンズ22を介してコリメ
ータレンズ23に入射される。コレメータレンズ23は
入射光を平行光として射出し、この射出光は第1レンズ
アレイ24を介して偏光ビームスプリッタ25に導かれ
る。偏光ビームスプリッタ25は入射光に対して45度
の角度を有する1枚の偏光分離面25aを有し、この偏
光分離面25aを透過するP偏光成分光と偏光分離面2
5aで反射するS偏光成分光に分割される。
[0003] In FIG. 4, a light source 21 emits light of indeterminate polarization, and this light flux enters a collimator lens 23 via a condenser lens 22. The collimator lens 23 emits the incident light as parallel light, and the emitted light is guided to the polarization beam splitter 25 via the first lens array 24. The polarization beam splitter 25 has one polarization splitting surface 25a having an angle of 45 degrees with respect to the incident light, and the P-polarized component light transmitted through the polarization splitting surface 25a and the polarization splitting surface 2a.
It is split into S-polarized component light reflected at 5a.

【0004】偏光分離面25aを透過したP偏光成分光
は1/2波長板26に導かれ、ここでS偏光成分光に変
換されて第2レンズアレイ27に射出される。偏光分離
面25aで反射したS偏光成分光は全反射鏡28で光路
を変更され、偏光分離面25aの透過光の光路と略平行
な光路にされる。この光路変更されたS偏光成分光は第
3レンズアレイ29に射出される。
The P-polarized component light transmitted through the polarization splitting surface 25a is guided to a half-wave plate 26, where it is converted into S-polarized component light and emitted to a second lens array 27. The optical path of the S-polarized component light reflected by the polarization splitting surface 25a is changed by the total reflection mirror 28 to be an optical path substantially parallel to the optical path of the transmitted light of the polarization splitting surface 25a. The S-polarized component light whose optical path has been changed is emitted to the third lens array 29.

【0005】第1〜第3レンズアレイ24,27,29
は、それぞれいわゆる蠅の目レンズ板であって、複数の
個眼レンズが所定の配列態様で配置されることによって
構成されている。一般的には、各個眼レンズはライトバ
ルブの照明領域と同一のアスペクト比を有する形状に構
成される。第3レンズアレイ29は第1レンズアレイ2
4と第2レンズアレイ27との光学的距離にほぼ等しい
光学的位置に配置され、第1レンズアレイ24と第2レ
ンズアレイ27とはオプティカル・インテグレータを、
又、第1レンズアレイ24と第3レンズアレイ29とは
別のオプティカル・インテグレータをそれぞれ構成して
いる。そして、第1レンズアレイ24の各個眼レンズ
は、第2レンズアレイ27の対応する各個眼レンズに対
して、又、第3レンズアレイ29の対応する各個眼レン
ズに対してそれぞれ光束を集光させ、さらに、第2レン
ズアレイ27及び第3レンズアレイ29の各個眼レンズ
から射出される各光束の主光線は平行な状態とされる。
[0005] First to third lens arrays 24, 27, 29
Are fly-eye lens plates, each of which is configured by arranging a plurality of single-lenses in a predetermined arrangement. Generally, each monocular lens is configured to have the same aspect ratio as the illumination area of the light valve. The third lens array 29 is the first lens array 2
The first lens array 24 and the second lens array 27 are arranged at an optical position substantially equal to the optical distance between the fourth lens array 27 and the second lens array 27.
In addition, the first lens array 24 and the third lens array 29 constitute different optical integrators. Each single lens of the first lens array 24 condenses a light beam on each corresponding single lens of the second lens array 27 and on each corresponding single lens of the third lens array 29. Further, the principal rays of each light beam emitted from each single lens of the second lens array 27 and the third lens array 29 are in a parallel state.

【0006】この第2レンズアレイ27及び第3レンズ
アレイ29からのS偏光成分の射出光は、重畳レンズ3
0に導かれ、この重畳レンズ30で第2レンズアレイ2
7からの射出光と第3レンズアレイ29からの射出光と
が共に屈折されて照射位置としての照明領域31に集光
される。ここで、第2レンズアレイ27及び第3レンズ
アレイ29の各個眼レンズから射出された各光束は照明
領域31に重ね合わさる状態で集光される。
The emitted light of the S-polarized light component from the second lens array 27 and the third lens array 29 is
0, and the second lens array 2
The light emitted from 7 and the light emitted from the third lens array 29 are both refracted and condensed on the illumination area 31 as the irradiation position. Here, each light beam emitted from each single lens of the second lens array 27 and the third lens array 29 is collected while being superimposed on the illumination area 31.

【0007】このように投影装置の照明装置を構成する
ことによって、液晶ライトバルブとしてホログラムカラ
ーフィルタを有する液晶表示素子を用いた場合には、第
2レンズアレイ27及び第3レンズアレイ29の各個眼
レンズから射出される全ての光束が照明領域31に重ね
合わされるため、ホログラムカラーフィルタによる回折
・分光方向については大きなコーンアングルを有する照
明光を、上記回折・分光方向と直交する方向については
小さなコーンアングルを有する照明光をそれぞれ射出さ
せることができ、良好なコントラスト比の表示画像を得
ることができるものである。
By configuring the illuminating device of the projection apparatus in this way, when a liquid crystal display element having a hologram color filter is used as a liquid crystal light valve, each of the second lens array 27 and the third lens array 29 Since all the light beams emitted from the lens are superimposed on the illumination area 31, the illumination light having a large cone angle in the diffraction / spectral direction by the hologram color filter and a small cone angle in the direction orthogonal to the diffraction / spectral direction. An illumination light having an angle can be emitted, and a display image with a good contrast ratio can be obtained.

【0008】ところで、ライトバルブに用いられる液晶
は、例えば垂直配向型の液晶にあっては、液晶分子の長
軸を基板に垂直な方向に配列させ、電界印加に対応させ
て配向を制御し、光の複屈折状態を変化させることで光
変調を行う。即ち、図5(a)に示すように、無電界時
の液晶分子40は基板41に対し垂直に配列されてお
り、液晶に入った光に複屈折は発生せず、S偏光面の光
が入射すればS偏光面のまま出射し、投影方向に光は漏
れない。この時の画像は黒の情報を表示することにな
る。
By the way, the liquid crystal used in the light valve is, for example, a liquid crystal of a vertical alignment type, in which the major axes of the liquid crystal molecules are arranged in a direction perpendicular to the substrate, and the alignment is controlled in response to the application of an electric field. Light modulation is performed by changing the birefringence state of light. That is, as shown in FIG. 5 (a), the liquid crystal molecules 40 in the absence of an electric field are arranged perpendicular to the substrate 41, so that birefringence does not occur in the light entering the liquid crystal, and the light in the S-polarized plane is If it enters, it exits with the S-polarized plane, and does not leak light in the projection direction. The image at this time displays black information.

【0009】図5(b)に示すように、電界印加時は液
晶分子40の長軸が基板41に対し平行な方向に倒れ、
複屈折が生じS偏光面の光は回転して楕円偏光となり、
投影方向にP偏光面の光が漏れる。そして、液晶分子4
0が基板41に平行になるまで倒れたときが最も倒れた
状態であり、この時は液晶に入った光に最も大きな複屈
折が生じ光変調される。この時の画像は白の情報を表示
することになる。
As shown in FIG. 5B, when an electric field is applied, the long axis of the liquid crystal molecules 40 falls in a direction parallel to the substrate 41,
Birefringence occurs and the light on the S-polarized plane rotates to elliptically polarized light,
Light in the P-polarized plane leaks in the projection direction. And the liquid crystal molecules 4
When 0 is tilted until it becomes parallel to the substrate 41, it is the most tilted state. At this time, the largest birefringence occurs in the light entering the liquid crystal, and the light is modulated. The image at this time displays white information.

【0010】つまり、液晶分子40の長軸と入射光の光
軸が平行ならば複屈折は生じず、液晶分子40の長軸と
入射光の光軸に角度が付くと複屈折が生じる。従って、
図5(c)に示すように、無電界印加時であっても入射
光が液晶分子40に平行でなくある角度を持って入射す
ると、電界印加時と等価な作用をして複屈折が発生し、
投影方向に光が漏れ、投影された画像は黒レベルの浮い
たコントラスト比の低い画像になってしまう。
That is, if the major axis of the liquid crystal molecules 40 is parallel to the optical axis of the incident light, no birefringence occurs. If the major axis of the liquid crystal molecules 40 and the optical axis of the incident light are at an angle, birefringence occurs. Therefore,
As shown in FIG. 5C, even when no electric field is applied, if the incident light is incident on the liquid crystal molecules 40 at an angle instead of being parallel, birefringence occurs due to the action equivalent to that when the electric field is applied. And
Light leaks in the projection direction, and the projected image becomes an image with a low black level and a low contrast ratio.

【0011】以上より、ライトバルブとして液晶表示素
子を用いる場合には照明装置からの照明光は、照明領域
におけるコーンアングル分布が重要であることが分か
る。
From the above, it can be seen that when a liquid crystal display element is used as a light valve, the illumination light from the illumination device has a cone angle distribution in the illumination area that is important.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記先
行例においては、第2レンズアレイ27からの光束と第
3レンズアレイ29からの光束が重畳レンズ30によっ
て略同様な割合で中心軸C方向に屈折されて集光されて
いるため、照明領域31における光のコーンアングル分
布は、おおむね図6に示すような分布となる。つまり、
このコーンアングル分布の特徴は、ゼロ度近傍の成分が
少なく、このようなコーンアングル分布を持った光束を
液晶表示素子に照射すると、図5(c)に示したよう
に、無電界印加時であっても複屈折が生じる角度成分が
多く、コントラスト比の低い画像になるという問題があ
る。
However, in the above prior art, the light beam from the second lens array 27 and the light beam from the third lens array 29 are refracted in the direction of the central axis C by the superimposing lens 30 at substantially the same ratio. Since the light is condensed and condensed, the cone angle distribution of the light in the illumination region 31 is substantially as shown in FIG. That is,
The characteristic of the cone angle distribution is that there are few components near zero degree, and when a light beam having such a cone angle distribution is irradiated on the liquid crystal display element, as shown in FIG. Even if there is, there is a problem that an image having a low contrast ratio has many angle components in which birefringence occurs.

【0013】また、液晶ライトバルブとしてホログラム
カラーフィルタを有する液晶表示素子を用いた場合に
は、次のような問題がある。つまり、ホログラムカラー
フィルタの入射角に対する回折効率は、図7に示すよう
な特性を有し、所定の入射角φで最も高い回折効率を示
し、入射角が変化すると回折効率が下がっていく。従っ
て、図6に示すようなコーンアングル分布を持った光束
をホログラムカラーフィルタに照射すると、十分な回折
効率が得られず、画像が暗くなる。
Further, when a liquid crystal display device having a hologram color filter is used as a liquid crystal light valve, there are the following problems. That is, the diffraction efficiency with respect to the incident angle of the hologram color filter has characteristics as shown in FIG. 7, and shows the highest diffraction efficiency at a predetermined incident angle φ, and the diffraction efficiency decreases as the incident angle changes. Therefore, when the hologram color filter is irradiated with a light beam having a cone angle distribution as shown in FIG. 6, sufficient diffraction efficiency cannot be obtained, and the image becomes dark.

【0014】そこで、本発明は、前記した課題を解決す
べくなされたものであり、液晶ライトバルブとしてホロ
グラムカラーフィルタを有する液晶表示素子を用いた場
合には、ホログラムカラーフィルタによる回折・分光方
向については大きなコーンアングルを有する照明光を、
上記回折・分光方向と直交する方向については小さなコ
ーンアングルを有する照明光をそれぞれ射出させること
ができると共に、照明領域のコーンアングル分布として
ゼロ度近傍の成分を多くして液晶ライトバルブのコント
ラスト比の低下を防止し、又、ホログラムカラーフィル
タを有する液晶表示素子を用いたときには高い回折効率
が得られる投影装置の照明装置及び投影装置を提供する
ことを目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and when a liquid crystal display element having a hologram color filter is used as a liquid crystal light valve, the direction of diffraction and spectral distribution by the hologram color filter is reduced. Is an illumination light with a large cone angle,
In the direction orthogonal to the diffraction / spectral direction, illumination light having a small cone angle can be emitted, and the component near zero degree is increased as the cone angle distribution of the illumination area to increase the contrast ratio of the liquid crystal light valve. It is an object of the present invention to provide an illuminating device and a projection device of a projection device which prevent a decrease and use a liquid crystal display device having a hologram color filter and obtain a high diffraction efficiency.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、光束
を発する光源と、この光源から発した光束のP偏光成分
光とS偏光成分光のうち、いずれか一方の成分光を透過
し、他方の成分光を偏光分離面で反射させ、且つ、この
反射光を2光路に分割する偏光分離手段と、2光路に分
割された他方の成分光であって、各光束の主光線を前記
一方の成分光の光束に対しほぼ平行になるようそれぞれ
折り曲げる2つの光路折り曲げ手段と、前記偏光分離手
段より射出された一方の成分光の光路上と他方の成分光
の2光路上とのいずれか一方に配置され、2種類の成分
光をいずれか1種類の直線偏光に揃える1/2波長板
と、偏光面が揃えられた全ての光束が入射され、且つ、
前記偏光分離手段を透過した光路の光束の中心部がほと
んど屈折することなく射出され、全ての光束の出射光を
照射領域に重ね合わせる状態で集光する重畳レンズとを
有すると共に、前記光源と前記偏光分離手段との間に配
置され、複数の個眼レンズから成る第1レンズアレイ
と、前記偏光分離手段と重畳レンズとの間であって、且
つ、前記偏光分離手段の透過光の光路上に配置され、複
数の個眼レンズから成る第2レンズアレイと、前記偏光
分離手段と重畳レンズとの間であって、且つ、前記偏光
分離手段の反射光の2光路上にそれぞれ配置されると共
に、前記第1レンズアレイと第2レンズアレイとの光学
的距離にほぼ等しい位置にそれぞれ配置され、複数の個
眼レンズから成る2つの第3レンズアレイとを有し、前
記第2レンズアレイと2つの前記第3レンズアレイとを
構成する各個眼レンズから射出される光束の主光線がほ
ぼ平行になるように構成したことを特徴とする投影装置
の照明装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light source that emits a light beam, and transmits one of the P-polarized component light and the S-polarized component light of the light beam emitted from the light source. A polarization splitting means for reflecting the other component light on the polarization splitting surface, and splitting the reflected light into two light paths, and the other component light split into two light paths, wherein the principal ray of each light beam is One of two optical path bending means for bending each of the two light paths so as to be substantially parallel to the light flux of one of the component lights, and one of the two light paths of the one component light and the other component light emitted from the polarization splitting means. A 波長 wavelength plate that is arranged on one side and aligns two types of component light into any one type of linearly polarized light, and all light beams whose polarization planes are aligned are incident, and
A central portion of a light beam in an optical path that has passed through the polarization splitting unit is emitted with little refraction, and has a superimposing lens that collects outgoing light of all the light beams in a superimposed state on an irradiation area, and the light source and the light source. A first lens array arranged between the polarization splitting means and the plurality of monocular lenses, and between the polarization splitting means and the superimposing lens, and on an optical path of light transmitted by the polarization splitting means; A second lens array comprising a plurality of single-lenses, and between the polarized light separating means and the superimposing lens, and disposed on two optical paths of reflected light of the polarized light separating means, respectively. A second lens array including two third lens arrays, each of which is disposed at a position substantially equal to an optical distance between the first lens array and the second lens array and includes a plurality of single-lenses. Principal ray of the light beam emitted from the ommatidium lenses constituting the two of the third lens array is a lighting device of a projection apparatus characterized by being configured to be substantially parallel.

【0016】請求項2の発明は、前記請求項1に記載の
投影装置の照明装置において、前記第1レンズアレイと
前記第2レンズアレイ及び2つの前記第3レンズアレイ
とを同じ構成としたことを特徴とする投影装置の照明装
置である。
According to a second aspect of the present invention, in the illumination device of the projection device according to the first aspect, the first lens array, the second lens array, and the two third lens arrays have the same configuration. An illumination device for a projection device characterized by the above.

【0017】請求項3の発明は、光束を発する光源と、
この光源から発した光束のP偏光成分光とS偏光成分光
のうち、いずれか一方の成分光を透過し、他方の成分光
を偏光分離面で反射させ、且つ、この反射光を2光路に
分割する偏光分離手段と、2光路に分割された他方の成
分光であって、各光束の主光線を前記一方の成分光の光
束に対しほぼ平行になるようそれぞれ折り曲げる2つの
光路折り曲げ手段と、前記偏光分離手段より射出された
一方の成分光の光路上と他方の成分光の2光路上とのい
ずれか一方に配置され、2種類の成分光をいずれか1種
類の直線偏光に揃える1/2波長板と、偏光面が揃えら
れた全ての光束が入射され、且つ、前記偏光分離手段を
透過した光路の光束の中心部がほとんど屈折することな
く射出され、全ての光束の出射光を照射領域に重ね合わ
せる状態で集光する重畳レンズとを有すると共に、前記
光源と前記偏光分離手段との間に配置され、複数の個眼
レンズから成る第1レンズアレイと、前記偏光分離手段
と重畳レンズとの間であって、且つ、前記偏光分離手段
の透過光の光路上に配置され、複数の個眼レンズから成
る第2レンズアレイと、前記偏光分離手段と重畳レンズ
との間であって、且つ、前記偏光分離手段の反射光の2
光路上にそれぞれ配置されると共に、前記第1レンズア
レイと第2レンズアレイとの光学的距離にほぼ等しい位
置にそれぞれ配置され、複数の個眼レンズから成る2つ
の第3レンズアレイとを有し、前記第2レンズアレイと
2つの前記第3レンズアレイとを構成する各個眼レンズ
から射出される光束の主光線がほぼ平行になるように構
成した照明装置と、この照明装置から射出された照明光
を、加法混色の3原色光を回折・分光させるホログラム
カラーフィルタに入射し、このホログラムカラーフィル
タからの射出光を表示画像情報に基づいて変調するアク
ティブ・マトリックス型の液晶表示素子を備え、この液
晶表示素子から射出された光束をスクリーンに投射した
ことを特徴とする投影装置である。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a light source for emitting a light beam;
One of the P-polarized component light and the S-polarized component light of the light beam emitted from this light source is transmitted, the other component light is reflected by the polarization splitting surface, and the reflected light is transmitted to two optical paths. Polarization splitting means for splitting, and two optical path bending means for bending the principal ray of each light flux, which is the other component light split into two optical paths, so as to be substantially parallel to the light flux of the one component light, It is arranged on one of the optical path of one component light and the other optical path of the other component light emitted from the polarization separation means, and aligns the two types of component light into any one type of linearly polarized light. The two-wavelength plate and all the luminous fluxes whose polarization planes are aligned are incident, and the central part of the luminous flux in the optical path that has passed through the polarization splitting means is emitted with almost no refraction, thereby irradiating outgoing light of all the luminous fluxes. Focus on the area Having a superimposing lens, disposed between the light source and the polarization splitting means, a first lens array consisting of a plurality of single lenses, between the polarization splitting means and the superposition lens, and A second lens array comprising a plurality of single-lenses arranged on the optical path of the transmitted light of the polarized light separating means, between the polarized light separating means and the superimposing lens, and reflected light of the polarized light separating means 2
And two third lens arrays each including a plurality of single-lenses, each being disposed on an optical path, each being disposed at a position substantially equal to an optical distance between the first lens array and the second lens array. An illuminating device configured such that principal rays of light beams emitted from the single-lenses constituting the second lens array and the two third lens arrays are substantially parallel, and illumination emitted from the illuminating device. An active matrix type liquid crystal display element is provided, in which light is incident on a hologram color filter that diffracts and disperses the three primary color lights of the additive color mixture, and modulates light emitted from the hologram color filter based on display image information. A projection device characterized by projecting a light beam emitted from a liquid crystal display element onto a screen.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は本発明の実施形態に係る投影装置の
照明装置の概略構成図である。図1において、光源1は
不定偏光の光を発し、この光束はコンデンサレンズ2を
介してコリメータレンズ3に入射される。コリメータレ
ンズ3は入射光を平行光として射出し、この射出光は第
1レンズアレイ4を介して偏光分離手段である偏光ビー
ムスプリッタ5に導かれる。偏光ビームスプリッタ5は
入射光に対して±45度の角度を有する2枚の偏光分離
面5a,5bを有し、この2枚の偏光分離面5a,5b
を透過するP偏光成分光と2枚の偏光分離面5a,5b
でそれぞれ反射する2光路のS偏光成分光に分割され
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an illumination device of a projection device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a light source 1 emits light of indeterminate polarization, and this light flux enters a collimator lens 3 via a condenser lens 2. The collimator lens 3 emits the incident light as parallel light, and the emitted light is guided via the first lens array 4 to a polarization beam splitter 5 which is a polarization separation unit. The polarization beam splitter 5 has two polarization separation surfaces 5a and 5b having an angle of ± 45 degrees with respect to the incident light, and the two polarization separation surfaces 5a and 5b.
P-polarized component light passing through and two polarization separation surfaces 5a and 5b
Are split into S-polarized component lights of two optical paths, each of which is reflected.

【0020】偏光分離面5a,5bを透過したP偏光成
分光は1/2波長板6に導かれ、ここでS偏光成分光に
変換されて第2レンズアレイ7に射出される。各偏光分
離面5a,5bで反射した各S偏光成分光は光路折り曲
げ手段である各全反射鏡8a,8bで光路をそれぞれ変
更され、偏光分離面5aの透過光の光路と略平行な光路
にされる。この光路変更された各S偏光成分光は2つの
第3レンズアレイ9,10にそれぞれ射出される。な
お,S偏光成分光をP偏光成分に変換して第2レンズア
レイ9,10に射出する場合,1/2波長板6を第2レ
ンズアレイ9,10の手前に配置する。
The P-polarized component light transmitted through the polarization splitting surfaces 5a and 5b is guided to the half-wave plate 6, where it is converted into S-polarized component light and emitted to the second lens array 7. The optical paths of the respective S-polarized component lights reflected by the polarization splitting surfaces 5a and 5b are respectively changed by the total reflection mirrors 8a and 8b, which are optical path bending means, to form an optical path substantially parallel to the optical path of the transmitted light of the polarization splitting surface 5a. Is done. Each S-polarized component light whose optical path has been changed is emitted to two third lens arrays 9 and 10, respectively. When the S-polarized component light is converted into the P-polarized component and emitted to the second lens arrays 9 and 10, the half-wave plate 6 is arranged in front of the second lens arrays 9 and 10.

【0021】第1〜第3レンズアレイ4,7,9,10
は、それぞれいわゆる蠅の目レンズ板であって、複数の
個眼レンズが所定の配列態様で配置されることによって
構成されている。一般的には、各個眼レンズはライトバ
ルブの照明領域と同一のアスペクト比を有する形状に構
成される。この実施形態では、第1〜第3レンズアレイ
4,7,9,10は、それぞれ同じ構成(個眼レンズの
個数、大きさ、配列等)のものが使用されている。従っ
て、製造が容易で、コストの低減になる。
First to third lens arrays 4, 7, 9, 10
Are fly-eye lens plates, each of which is configured by arranging a plurality of single-lenses in a predetermined arrangement. Generally, each monocular lens is configured to have the same aspect ratio as the illumination area of the light valve. In this embodiment, the first to third lens arrays 4, 7, 9, 10 each have the same configuration (number, size, arrangement, etc. of single-lenses). Therefore, the manufacturing is easy and the cost is reduced.

【0022】各第3レンズアレイ9,10は第1レンズ
アレイ4と第2レンズアレイ7との光学的距離にほぼ等
しい光学的位置にそれぞれ配置され、第1レンズアレイ
4と第2レンズアレイ7とはオプティカル・インテグレ
ータを、又、第1レンズアレイ4と2つの第3レンズア
レイ9,10とは別のオプティカル・インテグレータを
それぞれ構成している。そして、第1レンズアレイ4の
各個眼レンズは、第2レンズアレイ7の対応する各個眼
レンズに対して、又、第3レンズアレイ9,10の対応
する各個眼レンズに対してそれぞれ光束を集光させ、さ
らに、第2レンズアレイ7と2つの第3レンズアレイ
9,10との各個眼レンズから射出される各光束の主光
線は平行な状態とされる。
The third lens arrays 9 and 10 are arranged at optical positions substantially equal to the optical distance between the first lens array 4 and the second lens array 7, respectively. 1 and 2 constitute an optical integrator, and the first lens array 4 and the two third lens arrays 9 and 10 constitute another optical integrator. Each single lens of the first lens array 4 collects a light beam with respect to each corresponding single lens of the second lens array 7 and each corresponding single lens of the third lens arrays 9 and 10. The main rays of each light beam emitted from each single lens of the second lens array 7 and the two third lens arrays 9 and 10 are made parallel.

【0023】この第2レンズアレイ7と2つの第3レン
ズアレイ9,10とからのS偏光成分の射出光は、重畳
レンズ11に導かれ、この重畳レンズ11で第2レンズ
アレイ7からの射出光と第3レンズアレイ9,10とか
らの射出光とが屈折されて照明領域(照射位置)12に
集光される。ここで、第2レンズアレイ7からの射出光
の光路(偏光分離面5a,5bの透過光の光路)を中心
とし、その両側に2つの第3レンズアレイ9,10から
の射出光の2光路(偏光分離面5a,5bの反射光の2
光路)が配置され、重畳レンズ11では第2レンズアレ
イ7からの射出光の光束の中心部をほとんど屈折させる
ことなく射出し、両側の第3レンズアレイ9,10から
の射出光は中心軸C方向に向かって同程度に屈折して射
出するように構成されている。又、第2レンズアレイ7
と第3レンズアレイ9,10の各個眼レンズから射出さ
れた各光束は照明領域12に重ね合わさる状態で集光さ
れる。
The outgoing light of the S-polarized light component from the second lens array 7 and the two third lens arrays 9 and 10 is guided to the superimposing lens 11, and is emitted from the second lens array 7 by the superimposing lens 11. The light and the light emitted from the third lens arrays 9 and 10 are refracted and condensed on the illumination area (irradiation position) 12. Here, the optical path of the light emitted from the second lens array 7 (the optical path of the light transmitted through the polarization separation surfaces 5a and 5b) is the center, and the two optical paths of the light emitted from the two third lens arrays 9 and 10 are located on both sides. (2 of the reflected light from the polarization separation surfaces 5a and 5b)
The superimposing lens 11 emits the light beam from the second lens array 7 without substantially refracting the central portion of the light beam, and the light beams emitted from the third lens arrays 9 and 10 on both sides are transmitted along the central axis C. It is configured to be refracted and emitted to the same extent in the direction. Also, the second lens array 7
Each light beam emitted from each single lens of the third lens arrays 9 and 10 is condensed in a state of being superimposed on the illumination area 12.

【0024】照明領域12には液晶ライトバルブとして
の液晶表示素子(図示せず)が配置され、例えばホログ
ラムカラーフィルタを有する液晶表示素子が配置され
る。反射型のアクティブ・マトリックス型の液晶表示素
子の場合には、照明装置から射出された照明光を、加法
混色の3原色光を回折・分光させるホログラムカラーフ
ィルタに入射し、このホログラムカラーフィルタからの
射出光を表示画像情報に基づいて変調してスクリーン
(図示せず)に投射するように構成される。
A liquid crystal display element (not shown) as a liquid crystal light valve is arranged in the illumination area 12, and for example, a liquid crystal display element having a hologram color filter is arranged. In the case of a reflection type active matrix type liquid crystal display device, illumination light emitted from an illumination device is incident on a hologram color filter that diffracts and disperses the three primary colors of additive color mixture. The emitted light is modulated based on the display image information and projected onto a screen (not shown).

【0025】上記構成において、第1〜第3レンズアレ
イ4,7,9,10の各個眼レンズは同一構成であり、
第1レンズアレイ4の各個眼レンズからの射出光を、同
じ構成の第2及び第3レンズアレイ7,9,10の各個
眼レンズに入射させ、この各個眼レンズから射出された
全ての光束を照明領域12に重ね合わせているから、照
明領域12における図1の上下方向の明るさ(Fナンバ
ー)と、図1の紙面に垂直な方向の明るさ(Fナンバ
ー)とを比較すると、上下方向の明るさの方が垂直な方
向の明るさより明るくなる。
In the above configuration, each single lens of the first to third lens arrays 4, 7, 9, and 10 has the same configuration.
Light emitted from each monocular lens of the first lens array 4 is made incident on each monocular lens of the second and third lens arrays 7, 9, and 10 having the same configuration, and all light beams emitted from each monocular lens are output. When the brightness (F-number) in the vertical direction in FIG. 1 in the illumination area 12 is compared with the brightness (F-number) in the direction perpendicular to the plane of FIG. Is brighter than the brightness in the vertical direction.

【0026】従って、液晶ライトバルブとしてホログラ
ムカラーフィルタを有する液晶表示素子を用いた場合に
は、第2レンズアレイ7及び2つの第3レンズアレイ
9,10の各個眼レンズから射出される全ての光束が照
明領域12に重ね合わされるため、ホログラムカラーフ
ィルタによる回折・分光方向については大きなコーンア
ングルを有する照明光を、上記回折・分光方向と直交す
る方向については小さなコーンアングルを有する照明光
をそれぞれ射出させることができ、良好なコントラスト
比の表示画像を得ることができる。
Therefore, when a liquid crystal display element having a hologram color filter is used as the liquid crystal light valve, all the light beams emitted from each single lens of the second lens array 7 and the two third lens arrays 9 and 10 are used. Are superimposed on the illumination area 12, so that illumination light having a large cone angle is emitted in the diffraction / spectral direction by the hologram color filter, and illumination light having a small cone angle is emitted in the direction orthogonal to the diffraction / spectral direction. And a display image with a good contrast ratio can be obtained.

【0027】また、ランプ等の光源1から出射される光
束の光量は一般に中心部が最も多く、重畳レンズ11か
ら偏光ビームスプリッタ5を透過した光路の光束の中心
部がほとんど屈折することなく射出されるため、この照
明装置の照明領域12における光のコーンアングル分布
特性は図2に示すような特性となる。
The light quantity of the light beam emitted from the light source 1 such as a lamp is generally the largest at the central portion, and the central portion of the light beam in the optical path transmitted through the polarizing beam splitter 5 from the superimposing lens 11 is emitted with almost no refraction. Accordingly, the cone angle distribution characteristics of light in the illumination area 12 of the illumination device are as shown in FIG.

【0028】つまり、照明領域12のコーンアングル分
布としてゼロ度近傍の成分の光が多くなり、その結果、
液晶ライトバルブのコントラスト比の低下が防止され、
又、液晶ライトバルブとしてホログラムカラーフィルタ
を有する液晶表示素子を用いた場合には、高い回折効率
が得られ、輝度の高い画像となる。
That is, as the cone angle distribution of the illumination area 12, the light of the component near zero degree increases, and as a result,
A decrease in the contrast ratio of the liquid crystal light valve is prevented,
Further, when a liquid crystal display element having a hologram color filter is used as a liquid crystal light valve, high diffraction efficiency is obtained, and an image with high luminance is obtained.

【0029】さらに、この実施形態では、2枚の偏光分
離面5a,5bの境界を入射光の光束を丁度2分割する
位置に配置されているため、上下の分割光量がほぼ同じ
量となり、図2に示すようにコーンアングル分布が左右
対称になる。
Further, in this embodiment, since the boundary between the two polarization splitting surfaces 5a and 5b is located at a position where the luminous flux of the incident light is just split into two, the upper and lower split light amounts are almost the same. As shown in FIG. 2, the cone angle distribution becomes bilaterally symmetric.

【0030】ところで、前記第2、第3レンズアレイ
7、9,10を構成している各個眼レンズから射出され
る各光束が入射される重畳レンズ11が球面収差を有し
ていると、上記各光束の主光線が互いに平行な状態にな
っていたとしても、重畳レンズ11から射出された各光
束は非平行な状態となり、第2、第3レンズアレイ7、
9,10の各個眼レンズの結像点が照明領域12からず
れる、いわゆる結像ずれの問題が生じる。
By the way, if the superimposing lens 11 on which each light beam emitted from each single lens constituting the second and third lens arrays 7, 9, 10 has a spherical aberration, Even if the principal rays of the light beams are parallel to each other, the light beams emitted from the superimposing lens 11 are non-parallel, and the second and third lens arrays 7,
The so-called image shift problem that the image forming points of the individual eye lenses 9 and 10 deviate from the illumination area 12 occurs.

【0031】このような結像ずれがある場合には、第
2、第3レンズアレイ7、9,10を構成している各個
眼レンズの光軸をシフトさせたり、或いは第2、第3レ
ンズアレイ7、9,10と、重畳レンズ11との距離を
大きくする等の手段によって解決できる。また、重畳レ
ンズ11として球面収差のないフレネルレンズを使用す
れば上記のような問題自体生じない。
When there is such an image shift, the optical axis of each single lens constituting the second and third lens arrays 7, 9, and 10 is shifted, or the second and third lenses are shifted. The problem can be solved by, for example, increasing the distance between the arrays 7, 9, 10 and the superimposing lens 11. If a Fresnel lens having no spherical aberration is used as the superimposing lens 11, the above-described problem itself does not occur.

【0032】図3は本発明の他の実施形態に係る投影装
置の照明装置の概略構成図である。図3において、この
他の実施形態にあって前記実施形態と同一構成箇所は図
面に同一符号を付してその説明を省略し、異なる構成箇
所のみを説明する。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an illumination device of a projection device according to another embodiment of the present invention. In FIG. 3, in the other embodiments, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will be omitted. Only different components will be described.

【0033】つまり、この他の実施形態では、偏光ビー
ムスプリッタ5が板状の部材で構成されている。従っ
て、前記実施形態のようにガラス材等で作った場合に比
較して材料費、加工費等がコスト安になる利点がある。
この他の実施形態においても、前記実施形態と同様の作
用・効果がある。
That is, in the other embodiment, the polarization beam splitter 5 is formed of a plate-like member. Therefore, there is an advantage that the material cost, the processing cost, and the like are reduced as compared with the case of the glass material or the like as in the above embodiment.
The other embodiments also have the same operation and effects as those of the above embodiment.

【0034】尚、前記各実施形態によれば、コリメータ
レンズ3からの入射光が平行光の場合を前提条件とし
て、第1レンズアレイ〜第3レンズアレイ4,7,9,
10を全て同じ構成とすることができ、第2レンズアレ
イ7及び第3レンズアレイ9,10の各個眼レンズから
射出される各光束は、それらの主光線がほぼ平行な状態
となる。しかし、コリメータレンズ3からの入射光が、
集束状態の光束、又は発散状態の光束の場合には第1レ
ンズアレイ4の各個眼レンズの大きさと第2及び第3レ
ンズアレイ7,9,10の各個眼レンズの大きさとは異
なるものとされる。ただし、それ以外の条件、個眼レン
ズの個数、配列態様は同じとされる。
According to each of the above-described embodiments, the first to third lens arrays 4, 7, 9, and 9 are provided on the assumption that incident light from the collimator lens 3 is parallel light.
10 can have the same configuration, and each light beam emitted from each single lens of the second lens array 7 and the third lens arrays 9 and 10 has a principal ray substantially parallel to each other. However, the incident light from the collimator lens 3 is
In the case of a converged light beam or a divergent light beam, the size of each monocular lens of the first lens array 4 is different from the size of each monocular lens of the second and third lens arrays 7, 9, 10. You. However, the other conditions, the number of single-lenses, and the arrangement are the same.

【0035】また、前記各実施形態によれば、偏光ビー
ムスプリッタ5の透過光の光路に1/2波長板6を配置
してS偏光面の光束を照射するように構成したが、偏光
ビームスプリッタ5の反射光の2光路に1/2波長板6
を配置してP偏光面の光束を照射するように構成しても
良い。しかし、前記各実施形態のように、偏光ビームス
プリッタ5の透過光の光路に1/2波長板6を配置した
場合には1/2波長板6を1カ所に配置すれば良いた
め、構成の単純化、コスト安等になる。
Further, according to each of the above embodiments, the half-wave plate 6 is arranged on the optical path of the transmitted light of the polarization beam splitter 5 so as to irradiate the luminous flux of the S polarization plane. 1 / wavelength plate 6 in two optical paths of reflected light 5
May be arranged to irradiate a light beam of the P polarization plane. However, when the half-wave plate 6 is arranged in the optical path of the transmitted light of the polarization beam splitter 5 as in each of the above-described embodiments, the half-wave plate 6 may be arranged at one place. Simplification, cost reduction, etc.

【0036】さらに、前記各実施形態によれば、光路折
り曲げ手段は全反射鏡8a,8bにて構成したが、光路
折り曲げ手段は光路を変更できる手段であれば良い。
Further, according to the above embodiments, the optical path bending means is constituted by the total reflection mirrors 8a and 8b. However, the optical path bending means may be any means capable of changing the optical path.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、光束を発する光源と、この光源から発した光束
のP偏光成分光とS偏光成分光のうち、いずれか一方の
成分光を透過し、他方の成分光を偏光分離面で反射さ
せ、且つ、この反射光を2光路に分割する偏光分離手段
と、2光路に分割された他方の成分光であって、各光束
の主光線を前記一方の成分光の光束に対しほぼ平行にな
るようそれぞれ折り曲げる2つの光路折り曲げ手段と、
前記偏光分離手段より射出された一方の成分光の光路上
と他方の成分光の2光路上とのいずれか一方に配置さ
れ、2種類の成分光をいずれか1種類の直線偏光に揃え
る1/2波長板と、偏光面が揃えられた全ての光束が入
射され、且つ、前記偏光分離手段を透過した光路の光束
の中心部がほとんど屈折することなく射出され、全ての
光束の出射光を照射領域に重ね合わせる状態で集光する
重畳レンズとを有すると共に、前記光源と前記偏光分離
手段との間に配置され、複数の個眼レンズから成る第1
レンズアレイと、前記偏光分離手段と重畳レンズとの間
であって、且つ、前記偏光分離手段の透過光の光路上に
配置され、複数の個眼レンズから成る第2レンズアレイ
と、前記偏光分離手段と重畳レンズとの間であって、且
つ、前記偏光分離手段の反射光の2光路上にそれぞれ配
置されると共に、前記第1レンズアレイと第2レンズア
レイとの光学的距離にほぼ等しい位置にそれぞれ配置さ
れ、複数の個眼レンズから成る2つの第3レンズアレイ
とを有し、前記第2レンズアレイと2つの前記第3レン
ズアレイとを構成する各個眼レンズから射出される光束
の主光線がほぼ平行になるように構成したので、液晶ラ
イトバルブとしてホログラムカラーフィルタを有する液
晶表示素子を用いた場合には、第2レンズアレイ及び2
つの第3レンズアレイの各個眼レンズから射出される全
ての光束が照明領域に重ね合わされるため、ホログラム
カラーフィルタによる回折・分光方向については大きな
コーンアングルを有する照明光を、上記回折・分光方向
と直交する方向については小さなコーンアングルを有す
る照明光をそれぞれ射出させることができ、良好なコン
トラスト比の表示画像を得ることができると共に、ラン
プ等の光源から出射される光束の光量は一般に中心部が
最も多く、重畳レンズから偏光分離手段を透過した光路
の光束の中心部がほとんど屈折することなく射出される
ため、照明領域のコーンアングル分布としてゼロ度近傍
の成分の光が多くなり、その結果、液晶ライトバルブの
コントラスト比の低下が防止され、又、液晶ライトバル
ブとしてホログラムカラーフィルタを有する液晶表示素
子を用いた場合には、高い回折効率が得られる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a light source that emits a light beam and one of the P-polarized component light and the S-polarized component light of the light beam emitted from the light source A polarization splitting unit that transmits light, reflects the other component light on the polarization splitting surface, and splits the reflected light into two light paths, and the other component light split into two light paths, Two optical path bending means for bending the principal ray so as to be substantially parallel to the light flux of the one component light,
It is arranged on one of the optical path of one component light and the other optical path of the other component light emitted from the polarization separation means, and aligns the two types of component light into any one type of linearly polarized light. The two-wavelength plate and all the luminous fluxes whose polarization planes are aligned are incident, and the central part of the luminous flux in the optical path that has passed through the polarization splitting means is emitted with almost no refraction, thereby irradiating outgoing light of all the luminous fluxes. A first lens comprising a plurality of single-lenses disposed between the light source and the polarization splitting means and having a superimposing lens for condensing light in a state of being superimposed on the region;
A second lens array including a plurality of single-lenses disposed between the lens array, the polarization separating unit and the superimposing lens, and on an optical path of light transmitted by the polarization separating unit; A position between the first lens array and the second lens array between the first lens array and the second lens array, between the first lens array and the superimposing lens, on the two optical paths of the reflected light of the polarization splitting means. , Each of which has two third lens arrays composed of a plurality of single-lenses, and mainly emits a light beam emitted from each single lens constituting the second lens array and the two third lens arrays. Since the light beams are configured to be substantially parallel, when a liquid crystal display element having a hologram color filter is used as the liquid crystal light valve, the second lens array and the second lens array are used.
Since all the light beams emitted from each single lens of the three third lens arrays are superimposed on the illumination area, the illumination light having a large cone angle with respect to the diffraction / spectral direction by the hologram color filter is combined with the above-described diffraction / spectral direction. In the orthogonal direction, illumination light having a small cone angle can be respectively emitted, and a display image with a good contrast ratio can be obtained. In addition, the amount of light flux emitted from a light source such as a lamp generally has a central portion. Mostly, since the central portion of the light beam in the optical path that has passed through the polarization splitting means from the superimposing lens is emitted with little refraction, the component near the zero degree increases as the cone angle distribution of the illumination area, and as a result, The contrast ratio of the liquid crystal light valve is prevented from lowering, and the hologram is used as a liquid crystal light valve. When using a liquid crystal display device having a color filter, high diffraction efficiency can be obtained.

【0038】請求項2の発明によれば、前記請求項1に
記載の投影装置の照明装置において、前記第1レンズア
レイと前記第2レンズアレイ及び2つの前記第3レンズ
アレイとを同じ構成としたので、請求項1の発明の効果
に加え、各レンズアレイとして同一のものが使用できる
ため、製造が容易で、コストの低減になる。
According to a second aspect of the present invention, in the illumination device of the projection apparatus according to the first aspect, the first lens array, the second lens array, and the two third lens arrays have the same configuration. Therefore, in addition to the effects of the first aspect of the present invention, the same lens array can be used, so that the manufacture is easy and the cost is reduced.

【0039】請求項3の発明によれば、光束を発する光
源と、この光源から発した光束のP偏光成分光とS偏光
成分光のうち、いずれか一方の成分光を透過し、他方の
成分光を偏光分離面で反射させ、且つ、この反射光を2
光路に分割する偏光分離手段と、2光路に分割された他
方の成分光であって、各光束の主光線を前記一方の成分
光の光束に対しほぼ平行になるようそれぞれ折り曲げる
2つの光路折り曲げ手段と、前記偏光分離手段より射出
された一方の成分光の光路上と他方の成分光の2光路上
とのいずれか一方に配置され、2種類の成分光をいずれ
か1種類の直線偏光に揃える1/2波長板と、偏光面が
揃えられた全ての光束が入射され、且つ、前記偏光分離
手段を透過した光路の光束の中心部がほとんど屈折する
ことなく射出され、全ての光束の出射光を照射領域に重
ね合わせる状態で集光する重畳レンズとを有すると共
に、前記光源と前記偏光分離手段との間に配置され、複
数の個眼レンズから成る第1レンズアレイと、前記偏光
分離手段と重畳レンズとの間であって、且つ、前記偏光
分離手段の透過光の光路上に配置され、複数の個眼レン
ズから成る第2レンズアレイと、前記偏光分離手段と重
畳レンズとの間であって、且つ、前記偏光分離手段の反
射光の2光路上にそれぞれ配置されると共に、前記第1
レンズアレイと第2レンズアレイとの光学的距離にほぼ
等しい位置にそれぞれ配置され、複数の個眼レンズから
成る2つの第3レンズアレイとを有し、前記第2レンズ
アレイと2つの前記第3レンズアレイとを構成する各個
眼レンズから射出される光束の主光線がほぼ平行になる
ように構成した照明装置と、この照明装置から射出され
た照明光を、加法混色の3原色光を回折・分光させるホ
ログラムカラーフィルタに入射し、このホログラムカラ
ーフィルタからの射出光を表示画像情報に基づいて変調
するアクティブ・マトリックス型の液晶表示素子を備
え、この液晶表示素子から射出された光束をスクリーン
に投射したので、第2レンズアレイ及び2つの第3レン
ズアレイの各個眼レンズから射出される全ての光束が照
明領域に重ね合わされるため、ホログラムカラーフィル
タによる回折・分光方向については大きなコーンアング
ルを有する照明光を、上記回折・分光方向と直交する方
向については小さなコーンアングルを有する照明光をそ
れぞれ射出させることができ、良好なコントラスト比の
表示画像を得ることができると共に、ランプ等の光源か
ら出射される光束の光量は一般に中心部が最も多く、重
畳レンズから偏光分離手段を透過した光路の光束の中心
部がほとんど屈折することなく射出されるため、照明領
域のコーンアングル分布としてゼロ度近傍の成分の光が
多くなり、高い回折効率が得られる。
According to the third aspect of the present invention, a light source for emitting a light beam, and one of the P-polarized component light and the S-polarized component light of the light beam emitted from the light source is transmitted, and the other component is transmitted. The light is reflected by the polarization separation surface, and the reflected light
Polarization splitting means for splitting the light into two light paths, and two optical path bending means for bending the principal ray of each light flux so as to be substantially parallel to the light flux of the one component light. And one of the two component light beams emitted from the polarization splitting means on the optical path of one component light beam and the other component light beam, and aligns the two types of component light into any one type of linearly polarized light. The half-wave plate and all the luminous fluxes whose polarization planes are aligned are made incident, and the central part of the luminous flux in the optical path that has passed through the polarization splitting means is emitted with almost no refraction. A first lens array comprising a plurality of single-lens lenses disposed between the light source and the polarization splitting means, and a polarization splitting means. Superimposed ren And, disposed on the optical path of the transmitted light of the polarized light separating means, a second lens array consisting of a plurality of single-lens, and between the polarized light separating means and the superposition lens, In addition, each of the first and second light sources is arranged on two optical paths of the reflected light of the polarization splitting means, and
It has two third lens arrays, each of which is disposed at a position substantially equal to the optical distance between the lens array and the second lens array, and includes a plurality of single-lenses, wherein the second lens array and the two third lens arrays are provided. An illuminating device configured such that principal rays of a light beam emitted from each of the single-lens lenses constituting the lens array are substantially parallel to each other; and an illuminating light emitted from the illuminating device is diffracted into three primary color lights of additive color mixture. It has an active matrix type liquid crystal display element that enters the hologram color filter to be split and modulates the light emitted from the hologram color filter based on the display image information, and projects the light beam emitted from the liquid crystal display element onto the screen. Therefore, all the light beams emitted from each single lens of the second lens array and the two third lens arrays are superimposed on the illumination area. Therefore, it is possible to emit illumination light having a large cone angle in the diffraction / spectral direction by the hologram color filter, and to emit illumination light having a small cone angle in the direction orthogonal to the diffraction / spectral direction. A display image having a contrast ratio can be obtained, and the amount of light flux emitted from a light source such as a lamp is generally the largest at the central portion, and the central portion of the light beam in the optical path transmitted from the superimposing lens through the polarization separating means is almost refracted. Since the light is emitted without incident, the light of the component near zero degree as the cone angle distribution of the illumination area increases, and high diffraction efficiency can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係る投影装置の照明装置の
概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an illumination device of a projection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】上記照明装置の照明領域における光のコーンア
ングル分布特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating cone angle distribution characteristics of light in an illumination area of the illumination device.

【図3】本発明の他の実施形態に係る投影装置の照明装
置の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an illumination device of a projection device according to another embodiment of the present invention.

【図4】先行技術に係る投影装置の照明装置の概略構成
図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an illumination device of the projection device according to the prior art.

【図5】(a)〜(c)は上記先行技術に係る照明装置
の液晶分子の長軸の方向と入射光との関係をそれぞれ示
す図である。
FIGS. 5A to 5C are diagrams respectively showing the relationship between the direction of the long axis of the liquid crystal molecules and the incident light in the illumination device according to the prior art.

【図6】上記先行技術に係る照明装置の照明領域におけ
る光のコーンアングル分布特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing cone angle distribution characteristics of light in an illumination area of the illumination device according to the prior art.

【図7】上記先行技術に係る照明装置のホログラムカラ
ーフィルタの入射角に対する回折効率の特性を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing a characteristic of diffraction efficiency with respect to an incident angle of a hologram color filter of the illumination device according to the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 光源 4 第1レンズアレイ 5 偏光ビームスプリッタ(偏光分離手段) 5a,5b 偏光分離面 6 1/2波長板 7 第2レンズアレイ 8a,8b 全反射鏡(光路折り曲げ手段) 9,10 第3レンズアレイ 11 重畳レンズ 12 照明領域 Reference Signs List 1 light source 4 first lens array 5 polarization beam splitter (polarization separation means) 5a, 5b polarization separation surface 6 1/2 wavelength plate 7 second lens array 8a, 8b total reflection mirror (optical path bending means) 9, 10 third lens Array 11 Superimposed lens 12 Illumination area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H088 EA12 HA12 HA15 HA20 HA21 HA23 HA24 HA25 HA28 MA02 2H091 FA02Z FA10Z FA11Z FA14Z FA19Z FA21Z FA26Z FA29Z FA41Z FD06 LA17 MA07 2H099 AA12 BA09 CA01 DA05  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H088 EA12 HA12 HA15 HA20 HA21 HA23 HA24 HA25 HA28 MA02 2H091 FA02Z FA10Z FA11Z FA14Z FA19Z FA21Z FA26Z FA29Z FA41Z FD06 LA17 MA07 2H099 AA12 BA09 CA01 DA05

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光束を発する光源と、この光源から発し
た光束のP偏光成分光とS偏光成分光のうち、いずれか
一方の成分光を透過し、他方の成分光を偏光分離面で反
射させ、且つ、この反射光を2光路に分割する偏光分離
手段と、2光路に分割された他方の成分光であって、各
光束の主光線を前記一方の成分光の光束に対しほぼ平行
になるようそれぞれ折り曲げる2つの光路折り曲げ手段
と、前記偏光分離手段より射出された一方の成分光の光
路上と他方の成分光の2光路上とのいずれか一方に配置
され、2種類の成分光をいずれか1種類の直線偏光に揃
える1/2波長板と、偏光面が揃えられた全ての光束が
入射され、且つ、前記偏光分離手段を透過した光路の光
束の中心部がほとんど屈折することなく射出され、全て
の光束の出射光を照射領域に重ね合わせる状態で集光す
る重畳レンズとを有すると共に、 前記光源と前記偏光分離手段との間に配置され、複数の
個眼レンズから成る第1レンズアレイと、前記偏光分離
手段と重畳レンズとの間であって、且つ、前記偏光分離
手段の透過光の光路上に配置され、複数の個眼レンズか
ら成る第2レンズアレイと、前記偏光分離手段と重畳レ
ンズとの間であって、且つ、前記偏光分離手段の反射光
の2光路上にそれぞれ配置されると共に、前記第1レン
ズアレイと第2レンズアレイとの光学的距離にほぼ等し
い位置にそれぞれ配置され、複数の個眼レンズから成る
2つの第3レンズアレイとを有し、前記第2レンズアレ
イと2つの前記第3レンズアレイとを構成する各個眼レ
ンズから射出される光束の主光線がほぼ平行になるよう
に構成したことを特徴とする投影装置の照明装置。
1. A light source that emits a light beam, and transmits one of the P-polarized light component light and the S-polarized light component light of the light beam emitted from the light source, and reflects the other light component on a polarization separation surface. Polarization splitting means for splitting the reflected light into two light paths, and the other of the two component light paths, wherein the principal ray of each light beam is substantially parallel to the one component light beam. Two optical path bending means for bending each of them, and one of two optical paths of one component light and the other component light emitted from the polarization splitting means. A half-wave plate for aligning with any one type of linearly polarized light, and all light beams whose polarization planes are aligned are incident thereon, and the central portion of the light beam on the optical path transmitted through the polarization separation unit is hardly refracted. Emitted and illuminates the emitted light of all luminous fluxes A first lens array including a plurality of single-lenses disposed between the light source and the polarization splitting unit, and a superimposed lens that is arranged between the light source and the polarization splitting unit. A second lens array comprising a plurality of single-lenses disposed between the lens and the polarized light separating means and on the optical path of the transmitted light of the polarized light separating means; and A plurality of single-lenses arranged respectively on two optical paths of reflected light of the polarization splitting means and arranged at positions substantially equal to an optical distance between the first lens array and the second lens array; And two third lens arrays composed of the first lens array and the third lens array. The principal rays of the light beams emitted from the single lenses constituting the second lens array and the two third lens arrays are substantially parallel to each other. An illumination device for a projection device, comprising:
【請求項2】 前記請求項1に記載の投影装置の照明装
置において、 前記第1レンズアレイと前記第2レンズアレイ及び2つ
の前記第3レンズアレイとを同じ構成としたことを特徴
とする投影装置の照明装置。
2. The illumination device of the projection device according to claim 1, wherein the first lens array, the second lens array, and the two third lens arrays have the same configuration. The lighting device of the device.
【請求項3】 光束を発する光源と、この光源から発し
た光束のP偏光成分光とS偏光成分光のうち、いずれか
一方の成分光を透過し、他方の成分光を偏光分離面で反
射させ、且つ、この反射光を2光路に分割する偏光分離
手段と、2光路に分割された他方の成分光であって、各
光束の主光線を前記一方の成分光の光束に対しほぼ平行
になるようそれぞれ折り曲げる2つの光路折り曲げ手段
と、前記偏光分離手段より射出された一方の成分光の光
路上と他方の成分光の2光路上とのいずれか一方に配置
され、2種類の成分光をいずれか1種類の直線偏光に揃
える1/2波長板と、偏光面が揃えられた全ての光束が
入射され、且つ、前記偏光分離手段を透過した光路の光
束の中心部がほとんど屈折することなく射出され、全て
の光束の出射光を照射領域に重ね合わせる状態で集光す
る重畳レンズとを有すると共に、 前記光源と前記偏光分離手段との間に配置され、複数の
個眼レンズから成る第1レンズアレイと、前記偏光分離
手段と重畳レンズとの間であって、且つ、前記偏光分離
手段の透過光の光路上に配置され、複数の個眼レンズか
ら成る第2レンズアレイと、前記偏光分離手段と重畳レ
ンズとの間であって、且つ、前記偏光分離手段の反射光
の2光路上にそれぞれ配置されると共に、前記第1レン
ズアレイと第2レンズアレイとの光学的距離にほぼ等し
い光学的位置にそれぞれ配置され、複数の個眼レンズか
ら成る2つの第3レンズアレイとを有し、前記第2レン
ズアレイと2つの前記第3レンズアレイとを構成する各
個眼レンズから射出される光束の主光線がほぼ平行にな
るように構成した照明装置と、 この照明装置から射出された照明光を、加法混色の3原
色光を回折・分光させるホログラムカラーフィルタに入
射し、このホログラムカラーフィルタからの射出光を表
示画像情報に基づいて変調するアクティブ・マトリック
ス型の液晶表示素子を備え、 この液晶表示素子から射出された光束をスクリーンに投
射したことを特徴とする投影装置。
3. A light source that emits a light beam, and transmits one of the P-polarized component light and the S-polarized component light of the light beam emitted from the light source, and reflects the other component light on a polarization splitting surface. Polarization splitting means for splitting the reflected light into two light paths, and the other of the two component light paths, wherein the principal ray of each light beam is substantially parallel to the one component light beam. Two optical path bending means for bending each of them, and one of two optical paths of one component light and the other component light emitted from the polarization splitting means. A half-wave plate for aligning with any one type of linearly polarized light, and all light beams whose polarization planes are aligned are incident thereon, and the central portion of the light beam on the optical path transmitted through the polarization separation unit is hardly refracted. Emitted and illuminates the emitted light of all luminous fluxes A first lens array including a plurality of single-lenses disposed between the light source and the polarization splitting unit, and a superimposed lens that is arranged between the light source and the polarization splitting unit. A second lens array comprising a plurality of single-lenses disposed between the lens and the polarized light separating means and on the optical path of the transmitted light of the polarized light separating means; and And a plurality of optical elements arranged on two optical paths of the reflected light of the polarization splitting means and arranged at optical positions substantially equal to the optical distance between the first lens array and the second lens array. It has two third lens arrays composed of eye lenses, and the principal rays of the light beam emitted from each single lens constituting the second lens array and the two third lens arrays are substantially parallel. An illumination device configured as described above, and illumination light emitted from the illumination device is incident on a hologram color filter that diffracts and disperses the three primary color lights of additive color mixture, and emits light from the hologram color filter based on display image information. A projection device, comprising: an active matrix type liquid crystal display element that modulates a light beam; and projecting a light beam emitted from the liquid crystal display element onto a screen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103529637A (en) * 2013-10-29 2014-01-22 王高胜 3D (three dimensional) film and television system and 3D projection method

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