JP2000193924A - Liquid crystal projector - Google Patents

Liquid crystal projector

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JP2000193924A
JP2000193924A JP10376550A JP37655098A JP2000193924A JP 2000193924 A JP2000193924 A JP 2000193924A JP 10376550 A JP10376550 A JP 10376550A JP 37655098 A JP37655098 A JP 37655098A JP 2000193924 A JP2000193924 A JP 2000193924A
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liquid crystal
light
crystal projector
light beam
projector according
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JP10376550A
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Takeshi Wada
健 和田
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accomplish the miniaturization of a projector, and also, to project an image without causing color unevenness by controlling the focal distance of a light condensing means and a distance from a position where a secondary light source is formed to the front principal plane position of the light condensing means within a specified extent. SOLUTION: Provided that the focal distance of the light condensing means is expressed by f2, the distance from the position where the secondary light source is formed to the front principal plane position of the light condensing means is expressed by Of2, a condition; 1/4 < Of2/f2 < 3/4 is satisfied. By sifting the main plane position of an illuminating/light condensing system from the position where the secondary light source image is formed to a liquid crystal display device 113 side so as to satisfy the condition, the spice of the focal distance f2 of the light condensing system is secured, besides, the open angle of a luminous flux made incident on a dichroic mirror from the secondary light source image 2 through an illuminating/light shielding lens 108 is made smaller on design, then, the color unevenness on a screen is reduced. Besides, by arranging an optical path bending mirror 107 between the secondary light source image and the front main plane position of the illuminating/light condensing means, the system which is made compact as a whole is accomplished.

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、液晶プロジェクタ
ーに関し、例えば光源部からの偏光方位がランダムな光
束の偏光方向を揃えた偏光光を用いて、液晶表示装置等
に基づく画像をスクリーン上に明るく、高輝度で、かつ
色むらを抑えつつ拡大投射する際に好適な液晶プロジェ
クターに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal projector, and more particularly to, for example, using a polarized light beam from a light source section having a random polarization direction with a uniform polarization direction to brighten an image based on a liquid crystal display device or the like on a screen. More particularly, the present invention relates to a liquid crystal projector suitable for high-brightness, enlarged projection while suppressing color unevenness.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より液晶パネルを用いて画像を表示
し、液晶パネルを光源からの光束により照明し、液晶パ
ネルからの透過光又は反射光に基づく画像を投影レンズ
によりスクリーン上に拡大投影する液晶プロジェクター
が種々と提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image is displayed using a liquid crystal panel, the liquid crystal panel is illuminated by a light beam from a light source, and an image based on transmitted light or reflected light from the liquid crystal panel is enlarged and projected on a screen by a projection lens. Various liquid crystal projectors have been proposed.

【0003】高コントラストの画像が比較的容易に得ら
れるTN型の液晶パネルは液晶の持つ偏光特性を利用し
ている。このために、通常、液晶パネルの前後に偏光子
や、検光子等の偏光フィルターが設けられている。偏光
フィルターは入射する光の特定の偏光方向を透過し、そ
れと直交する偏光方向を遮断する特性を有している。こ
の為、液晶プロジェクターに利用される光はこの偏光フ
ィルターのところで少なくとも半分は遮断されることに
なり、投影した画像の明るさが低下してくる傾向があっ
た。
A TN type liquid crystal panel from which a high-contrast image can be obtained relatively easily utilizes the polarization characteristics of liquid crystal. For this purpose, a polarizing filter such as a polarizer or an analyzer is usually provided before and after the liquid crystal panel. The polarizing filter has a characteristic of transmitting a specific polarization direction of incident light and blocking a polarization direction orthogonal thereto. Therefore, at least half of the light used in the liquid crystal projector is blocked by the polarizing filter, and the brightness of the projected image tends to decrease.

【0004】液晶プロジェクター用の照明装置として、
入射光を特定の方向に偏光面を有する光束として変換
し、射出させる偏光変換素子と被照射面上を均一に照明
する為の均一照明手段(オプティカルインテグレータ)
を2つ用い、光源からの光束の有効利用を図りつつ被照
明領域を照明するようにした偏光照明装置が例えば特開
平8−304739号公報で提案されている。
As a lighting device for a liquid crystal projector,
A polarization conversion element that converts incident light into a light beam having a polarization plane in a specific direction and emits the light, and a uniform illumination unit (optical integrator) for uniformly illuminating the irradiated surface.
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-304739 proposes a polarized light illuminating device that illuminates an illuminated area while effectively utilizing a light flux from a light source.

【0005】又ロッドインテグレータを用いた照明装置
が、例えば特開平8−278503号公報で提案されて
いる。
An illumination device using a rod integrator has been proposed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-278503.

【0006】図9は特開平8−304739号公報で提
案されている偏光照明装置の要部概略図である。図9に
示す偏光照明装置において310は偏光変換素子であ
り、集光レンズアレイ304近傍に配置されている。偏
光分離プリズムアレイ(偏光変換素子)310は、偏光
ビームスプリッタ305と全反射プリズム部306をひ
とつの単位(光学ユニット)として複数個配列した板状
のものより成っている。
FIG. 9 is a schematic view of a main part of a polarized light illuminating device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304739. In the polarized light illuminating device shown in FIG. 9, reference numeral 310 denotes a polarization conversion element, which is arranged near the condenser lens array 304. The polarization separation prism array (polarization conversion element) 310 is formed of a plate-like element in which a plurality of polarization beam splitters 305 and a total reflection prism unit 306 are arranged as one unit (optical unit).

【0007】303は第1のレンズ板であり、そのう
ち、ひとつの配列レンズ307は光源301の像を集光
レンズアレイ304の対応する配列レンズ308に2次
光源像として集光し、その後、偏光ビームスプリッタ3
05の光学ユニットに入射させている。偏光ビームスプ
リッタ305は入射光を偏光面が直交するふたつの直線
偏光光(P偏光,S偏光)に分離している。このうち該
偏光ビームスプリッタ305を透過した直線偏光光(例
えばP偏光)は上記板状の偏光変換素子310の射出面
に配置された1/2波長板309で位相が90度反転さ
れ、透過光とは偏光面の異なる直線偏光光(S偏光)と
なっている。
Reference numeral 303 denotes a first lens plate, of which one array lens 307 condenses the image of the light source 301 on the corresponding array lens 308 of the condenser lens array 304 as a secondary light source image, and then polarizes the image. Beam splitter 3
The light enters the optical unit 05. The polarizing beam splitter 305 splits the incident light into two linearly polarized lights (P-polarized light and S-polarized light) whose polarization planes are orthogonal to each other. Among them, the linearly polarized light (for example, P-polarized light) transmitted through the polarization beam splitter 305 is inverted in phase by 90 degrees by a half-wave plate 309 disposed on the exit surface of the plate-shaped polarization conversion element 310, and the transmitted light is transmitted. Is linearly polarized light (S-polarized light) having a different polarization plane.

【0008】一方、偏光ビームスプリッタ305で反射
した直線偏光光(S偏光)は、さらに、全反射部306
で反射され、透過光と同一の方向に射出される。但し、
該反射光の射出部には1/2波長板309が施されてい
ない為に、前記透過光(P偏光)の位相変換光(S偏
光)とは、同じ偏光面を有することとなる。
On the other hand, the linearly polarized light (S-polarized light) reflected by the polarization beam splitter 305 is further reflected by a total reflection section 306.
And is emitted in the same direction as the transmitted light. However,
Since the half-wave plate 309 is not applied to the reflected light emitting portion, the transmitted light (P-polarized light) has the same polarization plane as the phase-converted light (S-polarized light).

【0009】第1のレンズ板303の配列レンズ307
等は、偏芯しており、全体として正の屈折力を有してい
る。これにより第1のレンズ板303からの光束を平行
にして射出させて、偏光変換素子310に導くようにし
ている。
Arranged lenses 307 of first lens plate 303
Are eccentric and have a positive refractive power as a whole. Thus, the light beam from the first lens plate 303 is emitted in parallel and guided to the polarization conversion element 310.

【0010】ここで、偏光変換素子310に略平行光で
導光するのは、偏光ビームスプリッタ部305での角度
依存性を極力緩和する為である。偏光面が揃った直線偏
光光は、出射側の集光レンズ311により、液晶パネル
面312を矩形照明する構成となっている。
Here, the reason why the light is guided to the polarization conversion element 310 with substantially parallel light is to minimize the angle dependence of the polarization beam splitter 305. The linearly polarized light having the same polarization plane is configured to illuminate the liquid crystal panel surface 312 in a rectangular shape by the condenser lens 311 on the emission side.

【0011】図9に示す液晶プロジェクターは、偏光ビ
ームスプリッタと1/2波長板を用いて、偏光成分の振
動面を揃えることによって光利用効率を向上させてい
る。
The liquid crystal projector shown in FIG. 9 uses a polarizing beam splitter and a half-wave plate to improve the light use efficiency by aligning the vibration planes of the polarization components.

【0012】主平面位置は2次光源像が形成されている
配列レンズ308位置近傍、若しくは集光レンズ311
の略焦点距離だけ離れた位置に設けられている。
The principal plane position is near the position of the array lens 308 where the secondary light source image is formed, or the condenser lens 311.
Are provided at positions substantially apart from each other by a focal length.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】液晶プロジェクター用
の照明系を設計する上では投射レンズとのマッチングを
考えながら光利用効率を上げることが重要である。例え
ば、前述のようなフライアイレンズと偏光変換手段とを
併用する光学系(偏光照明装置)に関しては、照明集光
系の焦点距離を短くした方が、有限の大きさを有する光
源の像を第2フライアイレンズ上に小さく結像できる。
In designing an illumination system for a liquid crystal projector, it is important to increase the light use efficiency while considering matching with a projection lens. For example, with respect to an optical system (polarization illuminator) that uses a fly-eye lens and polarization conversion means as described above, shortening the focal length of the illumination condensing system can produce an image of a light source having a finite size. A small image can be formed on the second fly-eye lens.

【0014】このため、大方の発光管の発光角度分布の
特性上、瞳周辺部で光がケラれることがあるが、図5に
示すように光利用効率は上がる傾向をしめす。さらに第
2フライアイレンズ上に光源像を小さく結像できるの
で、光源部のゆらぎに対するスクリーン面でのちらつき
が低減され、品質面に関しても安定する。
For this reason, light may be vignetted around the pupil due to the characteristics of the light emission angle distribution of most arc tubes, but the light use efficiency tends to increase as shown in FIG. Further, since the light source image can be formed on the second fly-eye lens in a small size, flicker on the screen surface due to fluctuation of the light source unit is reduced, and the quality is stabilized.

【0015】しかしながら、照明集光系の焦点距離を短
くしていったとき、特開平8−304739号公報で示
す照明集光系の主平面位置が瞳位置に極めて近い場合の
構成では色分離系を配置するスペースが不足したり、た
とえスペースを確保できたとしてもダイクロイックミラ
ーから見た、みかけの光源像位置が近いため、色分離膜
の角度特性により、スクリーン上で特に色分離断面方向
の色むらを抑えることが困難であった。
However, when the focal length of the illumination light condensing system is shortened, the color separation system is not used in the configuration disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304739 where the main plane position of the illumination light condensing system is very close to the pupil position. Even if the space for arranging is insufficient, even if space can be secured, the apparent light source image position seen from the dichroic mirror is close, so the color characteristics of the color separation film, especially the color in the color separation cross-section direction on the screen, It was difficult to suppress unevenness.

【0016】また、特開平9−211384号公報のよ
うな構成によれば、色分離膜から瞳を見たとき無限遠方
にみえるため前述のようなスクリーン上での色むら発生
を抑えることは可能であるが、装置全体が大型化すると
いう欠点を有していた。
Further, according to the configuration as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-112384, when the pupil is seen from the color separation film, the pupil is seen at infinity, so that the occurrence of color unevenness on the screen as described above can be suppressed. However, there is a drawback that the entire apparatus becomes large.

【0017】本発明は、液晶表示装置に基づく画像を小
型化を図りつつ、しかも照度むら(色むら)のない状態
で投影することができる液晶プロジェクターの提供を目
的とする。
An object of the present invention is to provide a liquid crystal projector capable of projecting an image based on a liquid crystal display device in a reduced size and without uneven illuminance (uneven color).

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の液晶プ
ロジェクターは、白色光を射出する光源部と、該光源部
からの光より複数の2次光源を形成する第1のフライア
イレンズと、該複数の2次光源が形成される位置の近傍
に配置した第2のフライアイレンズと、該複数の2次光
源からの光束を被照射面上に重ねあわせる集光手段と、
該集光手段を介した光束を複数の色光に分離する色分離
手段と、該色分離手段を介した光束を集光して、該複数
の2次光源が略無限遠方に結像するようにした各色光毎
に設けた結像手段と、各色光毎の結像手段を介した光路
中に配置した液晶表示装置と、各色光毎の液晶表示装置
を透過したそれぞれの色光を合成する色合成手段と、該
色合成手段を介した各色光の液晶表示装置に基づく画像
を投影する投射レンズとを備えた液晶プロジェクターに
おいて、該集光手段の焦点距離をf2、該2次光源が形
成される位置から該集光手段の前側主平面位置までの距
離をOf2としたとき 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal projector comprising: a light source for emitting white light; and a first fly-eye lens for forming a plurality of secondary light sources from light from the light source. A second fly's eye lens disposed near a position where the plurality of secondary light sources are formed, and a light condensing means for superimposing light beams from the plurality of secondary light sources on an irradiated surface;
A color separation unit that separates the light beam passing through the light collection unit into a plurality of color lights; and a light source that condenses the light beam passing through the color separation unit so that the plurality of secondary light sources form an image at a substantially infinite distance. Image forming means provided for each color light, a liquid crystal display device arranged in an optical path through the image forming means for each color light, and color combining for combining each color light transmitted through the liquid crystal display device for each color light. And a projection lens for projecting an image based on the liquid crystal display device for each color light through the color synthesizing means, wherein the focal length of the condensing means is f2 and the secondary light source is formed. When the distance from the position to the front main plane position of the light condensing means is Of2, the following condition is satisfied: 1/4 <Of2 / f2 <3/4.

【0019】請求項2の発明の液晶プロジェクターは、
請求項1の発明において、前記第2フライアイレンズの
近傍にランダムな偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/
2板を備えた偏光変換手段を有することを特徴としてい
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal projector.
2. The method according to claim 1, wherein a random polarization vibration component is aligned in a predetermined direction near the second fly-eye lens.
It is characterized by having polarization conversion means provided with two plates.

【0020】請求項3の発明の液晶プロジェクターは、
請求項2の発明において、前記偏光変換手段は、偏光光
束分離面と反射面とを有する棒状の光束分割素子をベー
スとして、該光束分割素子を複数段組み合わせて成るこ
とを特徴としている。
According to a third aspect of the invention, there is provided a liquid crystal projector.
In the invention according to claim 2, the polarization conversion means is characterized in that a plurality of light beam splitting elements are combined based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface.

【0021】請求項4の発明の液晶プロジェクターは、
請求項3の発明において、前記光束分割素子の偏光光束
分離面はそれぞれお互いに平行に配列されていることを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fourth aspect of the present invention
The invention according to claim 3 is characterized in that the polarized light beam splitting surfaces of the light beam splitting element are arranged in parallel with each other.

【0022】請求項5の発明の液晶プロジェクターは、
請求項3の発明において、前記光束分割素子の偏光光束
分離面は前記集光手段を含む照明系光軸に対して対称に
配列されていることを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifth aspect of the present invention
The invention according to claim 3 is characterized in that the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is arranged symmetrically with respect to the optical axis of the illumination system including the light collecting means.

【0023】請求項6の発明の液晶プロジェクターは、
請求項3,4又は5の発明において、前記光源部から前
記偏光変換手段までの光軸と、前記集光手段から前記被
照明面までの光軸は、前記複数段重ねられた光束分割素
子のピッチの半分だけずらされていることを特徴として
いる。
A liquid crystal projector according to a sixth aspect of the present invention
In the invention according to claim 3, 4, or 5, an optical axis from the light source unit to the polarization conversion unit and an optical axis from the condensing unit to the illuminated surface are the same as those of the light beam splitting element stacked in a plurality of stages. It is characterized by being shifted by half the pitch.

【0024】請求項7の発明の液晶プロジェクターは、
請求項1の発明において、前記複数の2次光源が形成さ
れる位置と、前記集光手段の前側主平面位置との間に光
路を折り曲げる光路折り曲げ手段を有することを特徴と
している。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal projector.
The invention according to claim 1, further comprising an optical path bending unit for bending an optical path between a position where the plurality of secondary light sources are formed and a front main plane position of the condensing unit.

【0025】請求項8の発明の液晶プロジェクターは、
請求項1の発明において、前記色合成手段は三角柱状の
4つのプリズムを組み合わせて成る全体として四角柱状
のプリズムより成っていることを特徴としている。
The liquid crystal projector according to the invention of claim 8 is:
The invention according to claim 1 is characterized in that the color synthesizing means is formed of a quadrangular prism as a whole by combining four triangular prisms.

【0026】請求項9の発明の液晶プロジェクターは、
請求項1の発明において、前記色合成手段は三角柱状の
2つのプリズムを組み合わせて成る少なくとも1つの四
角柱状のプリズムと、少なくとも1枚のダイクロイック
ミラーで構成されることを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal projector.
The invention according to claim 1 is characterized in that the color synthesizing means comprises at least one quadrangular prism formed by combining two triangular prisms, and at least one dichroic mirror.

【0027】請求項10の発明の液晶プロジェクター
は、請求項1の発明において、前記複数の2次光源と前
記投射レンズの絞り位置とは略共役関係にあることを特
徴としている。
According to a tenth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the first aspect, the plurality of secondary light sources and the stop position of the projection lens are substantially conjugated.

【0028】請求項11の発明の液晶プロジェクター
は、請求項1の発明において、前記投射レンズの一部の
レンズは、前記液晶表示装置と前記色合成手段との間に
配置されることを特徴としている。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the first aspect, a part of the projection lens is disposed between the liquid crystal display device and the color combining means. I have.

【0029】請求項12の発明の液晶プロジェクター
は、白色光を射出する光源部と、該光源部からの光束を
集光して2次光源を形成する2次光源形成手段と、該2
次光源からの光束を内部で全反射させ射出開口へ導く棒
状素子と、該棒状素子からの光束を取り込み、該2次光
源より複数の3次光源を形成するリレーレンズ群と、該
複数の3次光源からの光束を被照射面上に重ねあわせる
集光手段と、該集光手段を介した光束を複数の色光に分
離する色分離手段と、該色分離手段を介した光束を集光
して、該複数の3次光源が無限遠方に結像するようにし
た各色光毎に設けた結像手段と、各色光毎の結像手段を
介した光路中に配置した液晶表示装置と、各色光毎の液
晶表示装置を透過したそれぞれの色光を合成する色合成
手段と、該色合成手段を介した各色光の液晶表示装置に
基づく画像を投影する投射レンズとを備えた液晶プロジ
ェクターにおいて、該集光手段の焦点距離をf2、該3
次光源が形成される位置から該集光手段の前側主平面位
置までの距離をOf2としたとき、 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a twelfth aspect of the present invention is a liquid crystal projector, comprising: a light source for emitting white light; a secondary light source forming means for forming a secondary light source by condensing a light beam from the light source;
A rod-shaped element for totally reflecting the light beam from the secondary light source inside and guiding the light beam to the exit aperture; a relay lens group for taking in the light beam from the rod-shaped element and forming a plurality of tertiary light sources from the secondary light source; A light collecting means for superimposing a light beam from the next light source on the surface to be irradiated, a color separating means for separating the light beam passing through the light collecting means into a plurality of color lights, and condensing the light beam passing through the color separating means. An imaging means provided for each color light such that the plurality of tertiary light sources form an image at infinity; a liquid crystal display device arranged in an optical path through the imaging means for each color light; A liquid crystal projector comprising: a color synthesizing unit that synthesizes each color light transmitted through the liquid crystal display device for each light; and a projection lens that projects an image based on the liquid crystal display device for each color light through the color synthesizing unit. The focal length of the light collecting means is f2,
When the distance from the position where the next light source is formed to the position of the front main plane of the light condensing unit is Of2, the following relationship is satisfied: 1/4 <Of2 / f2 <3/4.

【0030】請求項13の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記第3次光源が形成
される位置近傍にランダムな偏光振動成分を所定方向に
揃えるλ/2板を備えた偏光変換手段を有することを特
徴としている。
A liquid crystal projector according to a thirteenth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, further comprising a λ / 2 plate near a position where the tertiary light source is formed, for aligning a random polarization vibration component in a predetermined direction. It is characterized by having conversion means.

【0031】請求項14の発明の液晶プロジェクター
は、請求項13の発明において、前記偏光変換手段は、
偏光光束分離面と反射面とを有する棒状の光束分割素子
をベースとして、該光束分割素子を複数段組み合わせて
成ることを特徴としている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the thirteenth aspect, the polarization conversion means includes:
It is characterized in that a plurality of light beam splitting elements are combined based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface.

【0032】請求項15の発明の液晶プロジェクター
は、請求項14の発明において、前記光束分割素子の、
偏光光束分離面はそれぞれお互いに平行に配列されてい
ることを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifteenth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the fourteenth aspect, wherein:
The polarized light beam separating surfaces are arranged parallel to each other.

【0033】請求項16の発明の液晶プロジェクター
は、請求項14の発明において、前記光束分割素子の偏
光光束分離面は前記集光手段を含む照明系光軸に対して
対称に配列されていることを特徴としている。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the fourteenth aspect, the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is symmetrically arranged with respect to the optical axis of the illumination system including the light collecting means. It is characterized by.

【0034】請求項17の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記光源部と前記棒状
素子との間に、光路を折り曲げる光路折り曲げ手段が配
置されていることを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a seventeenth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, wherein an optical path bending means for bending an optical path is disposed between the light source unit and the rod-shaped element.

【0035】請求項18の発明の液晶プロジェクター
は、請求項17の発明において、前記光路折曲げ手段に
は、波長選択特性を有する反射膜が備えられていること
を特徴としている。
In a liquid crystal projector according to an eighteenth aspect of the present invention, in the seventeenth aspect, the optical path bending means is provided with a reflective film having a wavelength selection characteristic.

【0036】請求項19の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記棒状素子の入射面
近傍に、レンズが配置されていることを特徴としてい
る。
A liquid crystal projector according to a nineteenth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, wherein a lens is disposed near the incident surface of the rod-shaped element.

【0037】請求項20の発明の液晶プロジェクター
は、請求項19の発明において、前記棒状素子の入射面
近傍に配置されるレンズの前記光源側のレンズ面は凸面
であることを特徴としている。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the nineteenth aspect, the lens surface on the light source side of the lens disposed near the incident surface of the rod-shaped element is a convex surface.

【0038】請求項21の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記棒状素子の射出面
は、前記リレーレンズ群のうち最も前記光源部側に配置
されたレンズのレンズ面にてお互いに接触して保持され
ていることを特徴としている。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, the exit surfaces of the rod-shaped elements are arranged at the lens surfaces of the relay lens group disposed closest to the light source unit. And is held in contact with.

【0039】請求項22の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記棒状素子の射出面
は、平行平板とお互いに接触して保持されていることを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a twelfth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, wherein the exit surface of the rod-shaped element is held in contact with a parallel flat plate.

【0040】請求項23の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記棒状素子の射出面
の長手断面の長さをD、光軸方向の長さをLとしたとき 6.5<L/D<9.0 を満足することを特徴としている。
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the twelfth aspect, when the length of the longitudinal section of the exit surface of the rod-shaped element is D and the length in the optical axis direction is L, 6.5 < It is characterized by satisfying L / D <9.0.

【0041】請求項24の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記リレーレンズ群内
の少なくとも1枚のレンズは非球面を有していることを
特徴としている。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, at least one lens in the relay lens group has an aspherical surface.

【0042】請求項25の発明の液晶プロジェクター
は、請求項14,15又は16の発明において、前記光
源部から前記偏光変換手段までの光軸と、前記集光手段
から前記被照明面までの光軸は、前記複数段重ねられた
棒状の光束分割素子のピッチの半分だけずらされている
ことを特徴としている。
The liquid crystal projector according to a twenty-fifth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the fourteenth, fifteenth or sixteenth aspect, wherein an optical axis from the light source to the polarization conversion means and a light from the light condensing means to the illuminated surface. The axis is shifted by half of the pitch of the plurality of bar-shaped light beam splitting elements.

【0043】請求項26の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記複数の第3次光源
が形成される位置と前記集光手段の前側主平面位置との
間に光路を折り曲げる光路折り曲げ手段を有することを
特徴としている。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, an optical path is formed such that an optical path is bent between a position where the plurality of tertiary light sources are formed and a front main plane position of the condensing means. It is characterized by having bending means.

【0044】請求項27の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記色合成手段は三角
柱状の4つのプリズムを組み合わせてなる全体として四
角柱状のプリズムより成っていることを特徴としてい
る。
A liquid crystal projector according to a twenty-seventh aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, wherein the color synthesizing means is formed of a quadrangular prism formed by combining four triangular prisms. .

【0045】請求項28の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記色合成手段は三角
柱状の2つのプリズムを組み合わせてなる少なくとも1
つの四角柱状のプリズムと、少なくとも1枚のダイクロ
イックミラーで構成されることを特徴としている。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, the color synthesizing means comprises at least one of a combination of two triangular prisms.
It is characterized by being constituted by two square prisms and at least one dichroic mirror.

【0046】請求項29の発明の液晶プロジェクター
は、請求項12の発明において、前記複数の第3次光源
と前記投射レンズの絞り位置近傍とは略共役関係にある
ことを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a twenty-ninth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the twelfth aspect, wherein the plurality of tertiary light sources and the vicinity of the stop position of the projection lens are substantially conjugated.

【0047】請求項30の発明の液晶プロジェクター
は、請求項1の発明において、前記投射レンズの一部の
レンズは、前記液晶表示装置と前記色合成手段との間に
配置されることを特徴とする請求項12の液晶プロジェ
クター。
According to a thirtieth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector of the first aspect, a part of the projection lens is disposed between the liquid crystal display device and the color synthesizing means. 13. The liquid crystal projector according to claim 12, wherein:

【0048】請求項31の発明の液晶プロジェクター
は、光源部と、該光源部からの光より複数の2次光源を
形成する第1のフライアイレンズと、該複数の2次光源
が形成される位置の近傍に配置した第2のフライアイレ
ンズと、該複数の2次光源からの光束を被照射面上に重
ねあわせる集光手段と、該被照射面に配置した液晶表示
装置と、液晶表示装置に基づく画像を投影する投射レン
ズとを備えた液晶プロジェクターにおいて、該集光手段
の焦点距離をf2、該2次光源が形成される位置から該
集光手段の前側主平面位置までの距離をOf2としたと
き 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴としている。
In the liquid crystal projector according to the thirty-first aspect, a light source unit, a first fly-eye lens forming a plurality of secondary light sources from light from the light source unit, and the plurality of secondary light sources are formed. A second fly's eye lens disposed in the vicinity of the position, a condensing means for superimposing light beams from the plurality of secondary light sources on a surface to be irradiated, a liquid crystal display device disposed on the surface to be irradiated, and a liquid crystal display In a liquid crystal projector having a projection lens for projecting an image based on the device, a focal length of the light-collecting means is f2, and a distance from a position where the secondary light source is formed to a front main plane position of the light-collecting means is f2. It is characterized by satisfying 1/4 <Of2 / f2 <3/4 when Of2 is satisfied.

【0049】請求項32の発明の液晶プロジェクター
は、請求項31の発明において、前記第2フライアイレ
ンズの近傍にランダムな偏光振動成分を所定方向に揃え
るλ/2板を備えた偏光変換手段を有することを特徴と
している。
A liquid crystal projector according to a thirty-second aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the thirty-first aspect, further comprising: a polarization conversion unit having a λ / 2 plate near the second fly-eye lens for aligning a random polarization vibration component in a predetermined direction. It is characterized by having.

【0050】請求項33の発明の液晶プロジェクター
は、請求項32の発明において、前記偏光変換手段は、
偏光光束分離面と反射面とを有する棒状の光束分割素子
をベースとして、該光束分割素子を複数段組み合わせて
成ることを特徴としている。
According to a thirty-third aspect of the present invention, in the liquid-crystal projector according to the thirty-second aspect, the polarization conversion means comprises:
It is characterized in that a plurality of light beam splitting elements are combined based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface.

【0051】請求項34の発明の液晶プロジェクター
は、請求項33の発明において、前記光束分割素子の偏
光光束分離面はそれぞれお互いに平行に配列されている
ことを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a thirty-fourth aspect is characterized in that, in the thirty-third aspect, the polarized light beam splitting surfaces of the light beam splitting elements are arranged in parallel to each other.

【0052】請求項35の発明の液晶プロジェクター
は、請求項33の発明において、前記光束分割素子の偏
光光束分離面は前記集光手段を含む照明系光軸に対して
対称に配列されていることを特徴としている。
According to a thirty-fifth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the thirty-third aspect, the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is arranged symmetrically with respect to the optical axis of the illumination system including the condensing means. It is characterized by.

【0053】請求項36の発明の液晶プロジェクター
は、請求項33,34又は35の発明において、前記光
源部から前記偏光変換手段までの光軸と、前記集光手段
から前記被照明面までの光軸は、前記複数段重ねられた
光束分割素子のピッチの半分だけずらされていることを
特徴としている。
The liquid crystal projector according to a thirty-sixth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the thirty-third, thirty-fourth, or thirty-fifth aspects, wherein the optical axis from the light source to the polarization conversion means and the light from the light condensing means to the illuminated surface. The axis is shifted by half of the pitch of the light beam splitting elements stacked in a plurality of stages.

【0054】請求項37の発明の液晶プロジェクター
は、請求項31の発明において、前記複数の2次光源が
形成される位置と、前記集光手段の前側主平面位置との
間に光路を折り曲げる光路折り曲げ手段を有することを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a thirty-seventh aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the thirty-first aspect, wherein the optical path is bent between a position where the plurality of secondary light sources are formed and a front main plane position of the condensing means. It is characterized by having bending means.

【0055】請求項38の発明の液晶プロジェクター
は、請求項1の発明において、前記複数の2次光源と前
記投射レンズの絞り位置とは略共役関係にあることを特
徴としている。
A liquid crystal projector according to a thirty-eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the plurality of secondary light sources and the stop position of the projection lens are substantially conjugated.

【0056】請求項39の発明の液晶プロジェクター
は、光源部と、該光源部からの光束を集光して2次光源
を形成する2次光源形成手段と、該2次光源からの光束
を内部で全反射させ射出開口へ導く棒状素子と、該棒状
素子からの光束を取り込み、該2次光源より複数の3次
光源を形成するリレーレンズ群と、該複数の3次光源か
らの光束を被照射面上に重ねあわせる集光手段と、被照
射面上に配置した液晶表示装置に基づく画像を投影する
投射レンズとを備えた液晶プロジェクターにおいて、該
集光手段の焦点距離をf2、該3次光源が形成される位
置から該集光手段の前側主平面位置までの距離をOf2
としたとき、 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a thirty-ninth aspect of the present invention is a liquid crystal projector, comprising: a light source unit; secondary light source forming means for converging a light beam from the light source unit to form a secondary light source; A rod-shaped element which is totally reflected by the light-emitting element and guided to the exit aperture, a light beam from the rod-shaped element is taken in, a relay lens group forming a plurality of tertiary light sources from the secondary light source, and a light beam from the plurality of tertiary light sources. In a liquid crystal projector comprising a light collecting means for superimposing on an irradiation surface, and a projection lens for projecting an image based on a liquid crystal display device arranged on the light receiving surface, the focal length of the light collecting means is f2, The distance from the position where the light source is formed to the front main plane position of the light collecting means is Of2.
Where と し た <Of2 / f2 <3/4 is satisfied.

【0057】請求項40の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記第3次光源が形成
される位置近傍にランダムな偏光振動成分を所定方向に
揃えるλ/2板を備えた偏光変換手段を有することを特
徴としている。
According to a forty-ninth aspect of the present invention, in the liquid-crystal projector according to the thirty-ninth aspect, there is provided a polarized light having a λ / 2 plate near a position where the tertiary light source is formed, for aligning a random polarized vibration component in a predetermined direction. It is characterized by having conversion means.

【0058】請求項41の発明の液晶プロジェクター
は、請求項40の発明において、前記偏光変換手段は、
偏光光束分離面と反射面とを有する棒状の光束分割素子
をベースとして、該光束分割素子を複数段組み合わせて
成ることを特徴としている。
In a liquid crystal projector according to a forty-first aspect, in the forty-ninth aspect, the polarization conversion means may include:
It is characterized in that a plurality of light beam splitting elements are combined based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface.

【0059】請求項42の発明の液晶プロジェクター
は、請求項41の発明において、前記光束分割素子の、
偏光光束分離面はそれぞれお互いに平行に配列されてい
ることを特徴としている。
The liquid crystal projector according to a twenty-second aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the forty-first aspect, wherein:
The polarized light beam separating surfaces are arranged parallel to each other.

【0060】請求項43の発明の液晶プロジェクター
は、請求項41の発明において、前記光束分割素子の偏
光光束分離面は前記集光手段を含む照明系光軸に対して
対称に配列されていることを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a thirty-third aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the thirty-first aspect, wherein the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is symmetrically arranged with respect to the optical axis of the illumination system including the light collecting means. It is characterized by.

【0061】請求項44の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記光源部と前記棒状
素子との間に、光路を折り曲げる光路折り曲げ手段が配
置されていることを特徴としている。
In a liquid crystal projector according to a forty-fourth aspect, in the thirty-ninth aspect, an optical path bending means for bending an optical path is disposed between the light source unit and the rod-shaped element.

【0062】請求項45の発明の液晶プロジェクター
は、請求項44の発明において、前記光路折曲げ手段に
は、波長選択特性を有する反射膜が備えられていること
を特徴としている。
A liquid crystal projector according to a forty-fifth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the forty-fourth aspect, wherein the optical path bending means is provided with a reflection film having a wavelength selection characteristic.

【0063】請求項46の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記棒状素子の入射面
近傍に、レンズが配置されていることを特徴としてい
る。
A liquid crystal projector according to a forty-sixth aspect is characterized in that, in the thirty-ninth aspect, a lens is disposed near an incident surface of the rod-shaped element.

【0064】請求項47の発明の液晶プロジェクター
は、請求項46の発明において、前記棒状素子の入射面
近傍に配置されるレンズの前記光源側のレンズ面は凸面
であることを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a forty-seventh aspect of the invention is characterized in that, in the forty-sixth aspect of the invention, the lens surface on the light source side of the lens disposed near the incident surface of the rod-shaped element is a convex surface.

【0065】請求項48の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記棒状素子の射出面
は、前記リレーレンズ群のうち最も前記光源部側に配置
されたレンズのレンズ面にてお互いに接触して保持され
ていることを特徴としている。
In a liquid crystal projector according to a forty-eighth aspect of the present invention, in the thirty-ninth aspect, the exit surface of the rod-shaped element is formed by a lens surface of a lens disposed closest to the light source in the relay lens group. And is held in contact with.

【0066】請求項49の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記棒状素子の射出面
は、平行平板とお互いに接触して保持されていることを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifty-ninth aspect is characterized in that, in the thirty-ninth aspect, the emission surface of the rod-shaped element is held in contact with a parallel flat plate.

【0067】請求項50の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記棒状素子の射出面
の長手断面の長さをD、光軸方向の長さをLとしたとき 6.5<L/D<9.0 を満足することを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifty aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the thirty-ninth aspect, wherein the length of the longitudinal section of the exit surface of the rod-shaped element is D, and the length in the optical axis direction is L. 6.5 < It is characterized by satisfying L / D <9.0.

【0068】請求項51の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記リレーレンズ群内
の少なくとも1枚のレンズは非球面を有していることを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifty-first aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the thirty-ninth aspect, wherein at least one lens in the relay lens group has an aspherical surface.

【0069】請求項52の発明の液晶プロジェクター
は、請求項41,42又は43の発明において、前記光
源部から前記偏光変換手段までの光軸と、前記集光手段
から前記被照明面までの光軸は、前記複数段重ねられた
棒状の光束分割素子のピッチの半分だけずらされている
ことを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifty-second aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the forty-first, forty-second, or forty-third aspects, wherein an optical axis from the light source unit to the polarization conversion means and a light from the condensing means to the illuminated surface. The axis is shifted by half of the pitch of the plurality of bar-shaped light beam splitting elements.

【0070】請求項53の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記複数の第3次光源
が形成される位置と前記集光手段の前側主平面位置との
間に光路を折り曲げる光路折り曲げ手段を有することを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifty-third aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the thirty-ninth aspect, wherein an optical path is bent between a position where the plurality of tertiary light sources are formed and a front main plane position of the condensing means. It is characterized by having bending means.

【0071】請求項54の発明の液晶プロジェクター
は、請求項39の発明において、前記複数の第3次光源
と前記投射レンズの絞り位置近傍とは略共役関係にある
ことを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifty-fourth aspect is characterized in that, in the thirty-ninth aspect, the plurality of tertiary light sources and the vicinity of the stop position of the projection lens are substantially conjugated.

【0072】請求項55の発明の液晶プロジェクター
は、白色光を射出する光源部と、該光源部からの光より
複数の2次光源を形成する2次光源形成手段と、該複数
の2次光源からの光束を被照射面上に重ねあわせる集光
手段と、該集光手段を介した光束を複数の色光に分離す
る色分離手段と、光路中に配置した液晶表示装置と、各
色光毎の液晶表示装置を透過したそれぞれの色光を合成
する色合成手段と、該色合成手段を介した各色光の液晶
表示装置に基づく画像を投影する投射レンズとを備えた
液晶プロジェクターにおいて、該集光手段の焦点距離を
f2、該2次光源が形成される位置から該集光手段の前
側主平面位置までの距離をOf2としたとき 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifty-fifth aspect of the present invention provides a light source unit for emitting white light, secondary light source forming means for forming a plurality of secondary light sources from light from the light source unit, and the plurality of secondary light sources. Light collecting means for superimposing the light flux from the light-receiving surface on the surface to be irradiated, a color separating means for separating the light flux passing through the light collecting means into a plurality of color lights, a liquid crystal display device arranged in the optical path, and a light source for each color light. A liquid crystal projector comprising: a color synthesizing unit for synthesizing respective color lights transmitted through the liquid crystal display device; and a projection lens for projecting an image based on the liquid crystal display device for each color light through the color synthesizing unit.焦点 <f2 / f2 <3/4, where f2 is the focal length of the light source, and Of2 is the distance from the position where the secondary light source is formed to the front main plane position of the light condensing means. And

【0073】請求項56の発明の液晶プロジェクター
は、請求項55の発明において、前記複数の2次光源の
近傍にランダムな偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/
2板を備えた偏光変換手段を有することを特徴としてい
る。
A liquid crystal projector according to a fifty-sixth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the fifty-fifth aspect, wherein λ /
It is characterized by having polarization conversion means provided with two plates.

【0074】請求項57の発明の液晶プロジェクター
は、請求項56の発明において、前記偏光変換手段は、
偏光光束分離面と反射面とを有する棒状の光束分割素子
をベースとして、該光束分割素子を複数段組み合わせて
成ることを特徴としている。
In a liquid crystal projector according to a fifty-seventh aspect, in the fifty-sixth aspect, the polarization conversion means comprises:
It is characterized in that a plurality of light beam splitting elements are combined based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface.

【0075】請求項58の発明の液晶プロジェクター
は、請求項57の発明において、前記光束分割素子の偏
光光束分離面はそれぞれお互いに平行に配列されている
ことを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a fifty-eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the invention of the fifty-seventh aspect, the polarized light beam splitting surfaces of the light beam splitting elements are arranged in parallel with each other.

【0076】請求項59の発明の液晶プロジェクター
は、請求項57の発明において、前記光束分割素子の偏
光光束分離面は前記集光手段を含む照明系光軸に対して
対称に配列されていることを特徴としている。
According to a fifty-ninth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the fifty-seventh aspect, the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is symmetrically arranged with respect to the optical axis of the illumination system including the light collecting means. It is characterized by.

【0077】請求項60の発明の液晶プロジェクター
は、請求項57,58又は59の発明において、前記光
源部から前記偏光変換手段までの光軸と、前記集光手段
から前記被照明面までの光軸は、前記複数段重ねられた
光束分割素子のピッチの半分だけずらされていることを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a 60th aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the 57th, 58th or 59th aspect, wherein the optical axis from said light source section to said polarization conversion means and the light axis from said focusing means to said illuminated surface. The axis is shifted by half of the pitch of the light beam splitting elements stacked in a plurality of stages.

【0078】請求項61の発明の液晶プロジェクター
は、請求項55の発明において、前記複数の2次光源が
形成される位置と、前記集光手段の前側主平面位置との
間に光路を折り曲げる光路折り曲げ手段を有することを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a sixteenth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the fifty-fifth aspect, wherein the optical path is bent between a position where the plurality of secondary light sources are formed and a front main plane position of the condensing means. It is characterized by having bending means.

【0079】請求項62の発明の液晶プロジェクター
は、請求項55の発明において、前記色合成手段は三角
柱状の4つのプリズムを組み合わせて成る全体として四
角柱状のプリズムより成っていることを特徴としてい
る。
The liquid crystal projector according to the invention of claim 62 is characterized in that, in the invention of claim 55, the color synthesizing means comprises a quadrangular prism as a whole by combining four triangular prisms. .

【0080】請求項63の発明の液晶プロジェクター
は、請求項55の発明において、前記色合成手段は三角
柱状の2つのプリズムを組み合わせて成る少なくとも1
つの四角柱状のプリズムと、少なくとも1枚のダイクロ
イックミラーで構成されることを特徴としている。
In the liquid crystal projector according to the invention of claim 63, in the invention of claim 55, the color synthesizing means comprises at least one of a combination of two triangular prisms.
It is characterized by being constituted by two square prisms and at least one dichroic mirror.

【0081】請求項64の発明の液晶プロジェクター
は、請求項55の発明において、前記複数の2次光源と
前記投射レンズの絞り位置とは略共役関係にあることを
特徴としている。
The liquid crystal projector according to the invention of claim 64 is characterized in that, in the invention of claim 55, the plurality of secondary light sources and the stop position of the projection lens have a substantially conjugate relationship.

【0082】請求項65の発明の液晶プロジェクター
は、請求項55の発明において、前記投射レンズの一部
のレンズは、前記液晶表示装置と前記色合成手段との間
に配置されることを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a sixty-fifth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the fifty-fifth aspect, wherein a part of the projection lens is disposed between the liquid crystal display device and the color synthesizing means. I have.

【0083】請求項66の発明の液晶プロジェクター
は、請求項55の発明において、前記2次光源形成手段
は中実型の棒状レンズより成っていることを特徴として
いる。
A liquid crystal projector according to a 66th aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the 55th aspect, wherein said secondary light source forming means comprises a solid rod-shaped lens.

【0084】請求項67の発明の液晶プロジェクター
は、光源部と、該光源部からの光より複数の2次光源を
形成する2次光源形成手段と、該複数の2次光源からの
光束を被照射面上に重ねあわせる集光手段と、被照射に
配置した液晶表示装置と、液晶表示装置に基づく画像を
投影する投射レンズとを備えた液晶プロジェクターにお
いて、該集光手段の焦点距離をf2、該2次光源が形成
される位置から該集光手段の前側主平面位置までの距離
をOf2としたとき 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴としている。
The liquid crystal projector according to the sixteenth aspect of the present invention provides a liquid crystal projector, a light source unit, a secondary light source forming means for forming a plurality of secondary light sources from light from the light source unit, and a light beam from the plurality of secondary light sources. In a liquid crystal projector including a light-collecting unit that is superimposed on an irradiation surface, a liquid crystal display device disposed on an object to be irradiated, and a projection lens that projects an image based on the liquid crystal display device, the focal length of the light-collecting unit is f2, When the distance from the position where the secondary light source is formed to the front main plane position of the light condensing unit is Of2, the following condition is satisfied: 1/4 <Of2 / f2 <3/4.

【0085】請求項68の発明の液晶プロジェクター
は、請求項67の発明において、前記複数の2次光源の
近傍にランダムな偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/
2板を備えた偏光変換手段を有することを特徴としてい
る。
A liquid crystal projector according to a sixty-eighth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the sixty-seventh aspect, wherein λ /
It is characterized by having polarization conversion means provided with two plates.

【0086】請求項69の発明の液晶プロジェクター
は、請求項68の発明において、前記偏光変換手段は、
偏光光束分離面と反射面とを有する棒状の光束分割素子
をベースとして、該光束分割素子を複数段組み合わせて
成ることを特徴としている。
The liquid crystal projector according to claim 69 is the liquid crystal projector according to claim 68, wherein the polarization conversion means is
It is characterized in that a plurality of light beam splitting elements are combined based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface.

【0087】請求項70の発明の液晶プロジェクター
は、請求項69の発明において、前記光束分割素子の偏
光光束分離面はそれぞれお互いに平行に配列されている
ことを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a 70th aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the 69th aspect, wherein the polarized light beam splitting surfaces of the light beam splitting elements are arranged in parallel with each other.

【0088】請求項71の発明の液晶プロジェクター
は、請求項69の発明において、前記光束分割素子の偏
光光束分離面は前記集光手段を含む照明系光軸に対して
対称に配列されていることを特徴としている。
A liquid crystal projector according to a seventy-first aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the sixty-ninth aspect, wherein the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is symmetrically arranged with respect to an optical axis of an illumination system including the light condensing means. It is characterized by.

【0089】請求項72の発明の液晶プロジェクター
は、請求項69,70又は71の発明において、前記光
源部から前記偏光変換手段までの光軸と、前記集光手段
から前記被照明面までの光軸は、前記複数段重ねられた
光束分割素子のピッチの半分だけずらされていることを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a seventy-second aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the sixty-ninth aspect, wherein the optical axis from the light source unit to the polarization conversion means and the light axis from the condensing means to the illumination surface The axis is shifted by half of the pitch of the light beam splitting elements stacked in a plurality of stages.

【0090】請求項73の発明の液晶プロジェクター
は、請求項67の発明において、前記複数の2次光源が
形成される位置と、前記集光手段の前側主平面位置との
間に光路を折り曲げる光路折り曲げ手段を有することを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a 73rd aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the 67th aspect, wherein the optical path is bent between a position where the plurality of secondary light sources are formed and a front main plane position of the condensing means. It is characterized by having bending means.

【0091】請求項74の発明の液晶プロジェクター
は、請求項67の発明において、前記複数の2次光源と
前記投射レンズの絞り位置とは略共役関係にあることを
特徴としている。
A liquid crystal projector according to a seventy-fourth aspect is characterized in that, in the sixty-seventh aspect, the plurality of secondary light sources and the aperture position of the projection lens are substantially conjugated.

【0092】請求項75の発明の液晶プロジェクター
は、請求項67の発明において、前記2次光源形成手段
は中実型の棒状レンズより成っていることを特徴として
いる。
A liquid crystal projector according to a seventy-fifth aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the sixty-seventh aspect, wherein the secondary light source forming means comprises a solid rod-shaped lens.

【0093】[0093]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は本発明の実
施形態1の要部概略図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view of a main part of Embodiment 1 of the present invention.

【0094】本実施形態は3板方式の液晶プロジェクタ
ーに適用した場合を示している。図1において101は
光源(光源部)、102はリフレクターであり、光源1
01からの光束を反射させて略平行光束として射出して
いる。103は第1フライアイレンズ、104は第2フ
ライアイレンズであり、第1,第2フライアイレンズは
各々複数の矩形集光レンズより成っている。
This embodiment shows a case where the present invention is applied to a three-panel type liquid crystal projector. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a light source (light source unit), and 102, a reflector.
The light beam from the light source 01 is reflected and emitted as a substantially parallel light beam. 103 is a first fly-eye lens, 104 is a second fly-eye lens, and each of the first and second fly-eye lenses is composed of a plurality of rectangular condenser lenses.

【0095】105は偏光変換素子であり、入射光の偏
光方位を揃えて射出している。106は第1のコンデン
サーレンズ、107はミラー、108は第2のコンデン
サーレンズ(集光レンズ)、109は赤透過ダイクロイ
ックミラー、110は青透過ダイクロイックミラー、1
11はミラー、112(112R,112G,112
B)はフィールドレンズ、113(113R,113
G,113B)は液晶表示装置、114はクロスダイク
ロプリズムであり、B,G,Rの各色光を合成して一方
向から射出している。
Reference numeral 105 denotes a polarization conversion element which emits incident light with the polarization directions thereof aligned. 106 is a first condenser lens, 107 is a mirror, 108 is a second condenser lens (condensing lens), 109 is a red transmission dichroic mirror, 110 is a blue transmission dichroic mirror, 1
11 is a mirror, 112 (112R, 112G, 112
B) is a field lens, 113 (113R, 113)
G, 113B) is a liquid crystal display device, and 114 is a cross dichroic prism, which combines B, G, and R color lights and emits them from one direction.

【0096】115はリレーレンズ、116はミラー、
117はリレーレンズ、118はミラー、119は投射
レンズであり、液晶表示装置113に基づく各画像をク
ロスダイクロプリズム114で合成し、スクリーン上に
投影している。120は投射レンズ119内の絞りであ
る。
115 is a relay lens, 116 is a mirror,
Reference numeral 117 denotes a relay lens, 118 denotes a mirror, and 119 denotes a projection lens. Each image based on the liquid crystal display device 113 is synthesized by the cross dichroic prism 114 and projected on a screen. Reference numeral 120 denotes an aperture in the projection lens 119.

【0097】光源部101はメタルハライドランプまた
はキセノンランプのような演色性が良く、1.5mm以
下のアーク長を有するショートアーク光源から構成して
いる。
The light source unit 101 is composed of a short arc light source having a good color rendering property such as a metal halide lamp or a xenon lamp and having an arc length of 1.5 mm or less.

【0098】本実施形態では、前記光源101からの光
束は放物面形状のリフレクター102により略平行な光
束となって第1フライアイレンズ103に入射する。こ
のフライアイレンズ103に入射した光はそれぞれの矩
形集光レンズにより、光源101のアーク像を第2フラ
イアイレンズ104の対応するそれぞれの矩形レンズの
瞳上に複数の2次光源として結像させている。
In the present embodiment, the light beam from the light source 101 is converted into a substantially parallel light beam by the parabolic reflector 102 and enters the first fly-eye lens 103. The light incident on the fly-eye lens 103 is formed into a plurality of secondary light sources on the pupils of the corresponding rectangular lenses of the second fly-eye lens 104 by the respective rectangular condenser lenses. ing.

【0099】また、第1フライアイレンズ103の平面
部には、UV(紫外域)およびIR(赤外域)の各領域
の可視域以外の光を遮断する膜を設けて、液晶表示装置
113の前後に配置される偏光板を保護している。
Further, on the flat surface of the first fly-eye lens 103, a film for blocking light in the UV (ultraviolet region) and IR (infrared region) other than the visible region is provided. It protects the polarizing plates placed before and after.

【0100】さらに、第1フライアイレンズ103と液
晶表示装置113の面とは共役関係を保つような構成に
なるが、粉塵付着等の対策として、調整機構等を設けて
この共役関係からわずかだけずらすようにしている。
Further, the first fly-eye lens 103 and the surface of the liquid crystal display device 113 are configured to maintain a conjugate relationship. However, as a countermeasure against dust adhesion and the like, an adjusting mechanism and the like are provided to slightly reduce the conjugate relationship. I am staggering.

【0101】また、第2フライアイレンズ104の形状
に関しては、放物面鏡を使用する光学系を使っており有
限の大きさを持つ光源101のアークからの光束を効率
よく液晶表示装置113上に集光するため、また製造上
の作り易さの点からも、第1フライアイレンズ103と
同じ形状を備えている。
Further, regarding the shape of the second fly-eye lens 104, an optical system using a parabolic mirror is used, and the luminous flux from the arc of the light source 101 having a finite size is efficiently reflected on the liquid crystal display device 113. The first fly-eye lens 103 has the same shape as that of the first fly-eye lens 103 in order to converge light to the first fly-eye lens 103 and also from the viewpoint of easy production.

【0102】第2フライアイレンズ104を射出した光
束は、前記集光した複数の2次光源の像が形成された集
光点近傍に配置された偏光変換素子105に入射しラン
ダムな光束の振動面を一方向に揃えている。
The light beam emitted from the second fly-eye lens 104 is incident on the polarization conversion element 105 arranged near the converging point where the plurality of condensed images of the secondary light sources are formed, and the light beam vibrates randomly. The faces are aligned in one direction.

【0103】次に、偏光変換素子105の構成について
図8を用いて説明する。偏光変換素子105は、第2フ
ライアイレンズ104の個々のレンズに対応させて光束
分割素子を複数並べたものであり、各素子は偏光分離面
7aと偏光分離面7aで反射したS偏光光の光路を90
°折り曲げる反射面7bと、偏光分離面7aを透過した
P偏光光の光路又は反射したS偏光光の光路に設けられ
た2分の1波長板(λ/2板)7cを有している。
Next, the configuration of the polarization conversion element 105 will be described with reference to FIG. The polarization conversion element 105 is obtained by arranging a plurality of light beam splitting elements so as to correspond to the individual lenses of the second fly-eye lens 104, and each element is a polarization splitting surface 7a and an S-polarized light reflected by the polarization splitting surface 7a. 90 light paths
It has a reflecting surface 7b to be bent, and a half-wave plate (λ / 2 plate) 7c provided in the optical path of P-polarized light transmitted through the polarization separating surface 7a or the optical path of reflected S-polarized light.

【0104】図8では偏光分離面7aで透過したP偏光
光の光路中にλ/2板7cを設けている。偏光分離面7
aは互いに平行となっている(尚、後述する実施形態に
おいては光軸を境に偏光分離面が互いに逆方向に配置し
ているが、得られる効果は同じである。)。
In FIG. 8, a λ / 2 plate 7c is provided in the optical path of the P-polarized light transmitted through the polarization separation surface 7a. Polarization separation surface 7
a are parallel to each other (note that, in the embodiment described later, the polarization separation surfaces are arranged in opposite directions with respect to the optical axis, but the same effect is obtained).

【0105】偏光変換素子105に入射した光束は、偏
光分離面7aにより偏光方向が互いに直交しているS偏
光とP偏光の光に分離され、(・,←→)、このうち偏
光分離面7aで反射したS偏光光(・)は、反射面7b
で反射する。
The light beam incident on the polarization conversion element 105 is separated by the polarization separation surface 7a into S-polarized light and P-polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other ((., ← →)). S-polarized light (•) reflected by the reflection surface 7b
Reflected by

【0106】従って、偏光変換素子105より互いに偏
光方向が同じである複数の光束が射出する。偏光変換素
子105からの複数の光束は集光レンズ108とフィー
ルドレンズ112とにより液晶表示装置113上で合成
される。
Accordingly, a plurality of light beams having the same polarization direction are emitted from the polarization conversion element 105. A plurality of light beams from the polarization conversion element 105 are combined on the liquid crystal display device 113 by the condenser lens 108 and the field lens 112.

【0107】本実施形態のような偏光変換素子105を
用いる場合は、前述のように偏光分離断面に関して第1
コンデンサーレンズ106から液晶表示装置113まで
のブロックの光軸を、前記2次光源像の配列が光軸に対
して対称になるように(偏光変換素子105のピッチの
半分だけ)故意にずらしてある。これにより、スクリー
ン上での色むら発生を抑えている。
In the case where the polarization conversion element 105 as in this embodiment is used, as described above, the first
The optical axis of the block from the condenser lens 106 to the liquid crystal display device 113 is deliberately shifted so that the arrangement of the secondary light source images is symmetrical with respect to the optical axis (by half the pitch of the polarization conversion element 105). . This suppresses the occurrence of color unevenness on the screen.

【0108】本実施形態では第2フライアイレンズ10
4の近傍に、ランダムな偏光振動成分を揃えるλ/2板
を備えた偏光変換素子を配置することにより、セットの
高輝度化を実現している。
In the present embodiment, the second fly-eye lens 10
By disposing a polarization conversion element having a λ / 2 plate for aligning random polarization vibration components near 4, high brightness of the set is realized.

【0109】前述のように第2フライアイレンズ104
近傍は、第1フライアイレンズ103により2次光源像
が形成される。もし発光光源が小さい、又は第1フライ
アイレンズ103により小さな光源像を形成できたとす
れば、第2フライアイレンズの各レンズに関して略レン
ズアレイのピッチの半分程度の空きスペースができ、偏
光光束分離面及び反射面を有する偏光変換素子を用いて
瞳面を有効に利用できれば高い効率にて偏光成分を変換
することができる。
As described above, the second fly-eye lens 104
In the vicinity, a second light source image is formed by the first fly-eye lens 103. If the light emitting light source is small or a small light source image can be formed by the first fly-eye lens 103, an empty space of about half the pitch of the lens array is formed for each lens of the second fly-eye lens, and the polarized light beam separation is performed. If the pupil plane can be effectively used by using a polarization conversion element having a surface and a reflection surface, the polarization component can be converted with high efficiency.

【0110】また、この偏光変換素子105は図6に示
すように照明集光手段を含む光軸に対して上下対称な構
成にしても良い。
Further, as shown in FIG. 6, the polarization conversion element 105 may be configured to be vertically symmetric with respect to the optical axis including the illumination condensing means.

【0111】これによれば図6に示すように、偏光分離
膜に光軸対称な角度で入射する光線が、液晶表示装置上
の偏光分離断面をそれぞれ照明するため、色むら原因を
キャンセルすることができる。
According to this, as shown in FIG. 6, light rays incident on the polarization separation film at an optical axis symmetrical angle respectively illuminate the polarization separation sections on the liquid crystal display device, so that the cause of color unevenness can be canceled. Can be.

【0112】あるいは本実施形態のように偏光分離面が
互いに平行となる構成の偏光変換素子を採用する場合
は、光源部から偏光変換素子までの光軸と、前記集光手
段から液晶表示装置面までの光軸は、前記複数段重ねら
れた棒状の偏光光束分離素子のピッチの略半分だけずら
されている。
Alternatively, when a polarization conversion element having a configuration in which polarization separation surfaces are parallel to each other as in this embodiment is employed, the optical axis from the light source section to the polarization conversion element and the light condensing means to the surface of the liquid crystal display device are used. The optical axes are shifted by about half of the pitch of the rod-shaped polarized light beam splitting elements stacked in a plurality of stages.

【0113】この構成によれば、図7の偏光分離光路を
見ると判るように、もともど第2フライアイレンズ10
4近傍に形成した2次光源像の分布も瞳上で光軸に対し
て非対称であることが判る。そのため、2次光源像から
の光束を投射レンズの絞り面近傍に3次光源像として結
像させているが、前記3次光源像も当然分布は偏り、ス
クリーン上での輝度むら等の悪影響を及ぼす。
According to this configuration, as can be seen from the polarization separation optical path in FIG.
It can be seen that the distribution of the secondary light source image formed near 4 is also asymmetrical with respect to the optical axis on the pupil. Therefore, the luminous flux from the secondary light source image is formed as a tertiary light source image in the vicinity of the stop surface of the projection lens. However, the tertiary light source image naturally has a biased distribution and adverse effects such as uneven brightness on the screen. Exert.

【0114】さらには、色合成系にクロスプリズムにて
色合成する光学系では、リレーレンズ系を採用した色の
光路のみ他の2色の光路と比べて、前記3次光源像が液
晶表示装置を含む光軸に関して反転する。そのため、前
記投射レンズの絞りの偏光分離断面に関して、その両端
で色がつき、スクリーン上で色むらが発生する原因にな
る。
Further, in an optical system in which a color combining system is combined with a cross prism by using a cross prism, the tertiary light source image of the liquid crystal display device is compared with that of the other two colors only in the optical path of the color employing the relay lens system. Are inverted with respect to the optical axis including. For this reason, the polarization separation section of the stop of the projection lens is colored at both ends, causing color unevenness on the screen.

【0115】そこで本実施形態ではこの絞り面での3次
光源像を各色について重ね合わせるために、偏光分離面
が光軸に対して対称に配置した偏光変換素子を採用する
か、偏光分離面が互いに平行のときには前述の如く構成
して照明集光系を含む光軸に対して2次光源像が偏光分
離断面について対称に形成されるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, in order to superimpose the tertiary light source image on the aperture surface for each color, a polarization conversion element in which the polarization separation surface is symmetrically arranged with respect to the optical axis is employed, or the polarization separation surface is used. When they are parallel to each other, they are configured as described above so that the secondary light source image is formed symmetrically with respect to the polarization separation section with respect to the optical axis including the illumination light condensing system.

【0116】第2フライアイレンズ104近傍に形成し
た各2次光源像からの光束を2枚で構成した第2コンデ
ンサーレンズ108により液晶表示装置113上に集光
している。
A light beam from each secondary light source image formed near the second fly-eye lens 104 is condensed on the liquid crystal display device 113 by the second condenser lens 108 composed of two sheets.

【0117】この集光手段(第1,第2コンデンサーレ
ンズ106,108)に関して、その焦点距離f2=1
55(mm)(単位は便宜上mmで表示しているがmm
以外の単位であっても良い。以下同じ)に対して、前側
主点位置は前記2次光源像形成位置からOf2=71
(mm)程度のところに設定されており、前述の効果に
より図1のようなコンパクトな配置を実現している。
With respect to the focusing means (first and second condenser lenses 106 and 108), the focal length f2 = 1
55 (mm) (Units are shown in mm for convenience, but mm
Other units may be used. In the following, the front principal point position is Of2 = 71 from the secondary light source image forming position.
(Mm), and a compact arrangement as shown in FIG. 1 is realized by the above-described effect.

【0118】即ち、前述の条件式(1)を満足するよう
にしている。本実施形態では、このように照明集光系の
主平面位置を2次光源像が形成される位置から液晶表示
装置側に条件式(1)を満足する程度にずらすことによ
り、第1の効果として高輝度化実現のために短く設定し
ていた集光系の焦点距離f2のために、色分離系を配置
するには短すぎたスペースを確保することを可能として
いる。
That is, the condition (1) is satisfied. In the present embodiment, the first effect is obtained by shifting the main plane position of the illumination light condensing system from the position where the secondary light source image is formed toward the liquid crystal display device so as to satisfy the conditional expression (1). Due to the focal length f2 of the light-collecting system, which has been set short to realize high luminance, it is possible to secure a space that is too short to dispose the color separation system.

【0119】さらに第2の効果としては、照明集光レン
ズ108により2次光源像からダイクロイックミラーに
入射する光束の開き角度を小さく(みかけの瞳位置をダ
イクロミラーから遠くに)設計でき、スクリーン上での
色むらを低減することを可能としている。
Further, as a second effect, the opening angle of a light beam incident on the dichroic mirror from the secondary light source image can be designed to be small (the apparent pupil position is far from the dichroic mirror) by the illumination condensing lens 108, so that it can be designed on the screen. Color unevenness can be reduced.

【0120】さらには、クロスダイクロプリズム114
等の色合成手段を用いる場合、リレーレンズ系の最も光
源側のリレーレンズの屈折力をも小さく設計でき、リレ
ーレンズ系の結像性能に関しても有利に作用する。
Further, the cross dichroic prism 114
In the case of using such a color synthesizing means, the refracting power of the relay lens closest to the light source in the relay lens system can be designed to be small, and this also has an advantageous effect on the imaging performance of the relay lens system.

【0121】ここで条件式(1)の下限を越えると、前
述したように照明集光系の主平面位置が2次光源像位置
に近いため、色分離系の配置が困難になったり、色むら
現象が発生するため好ましくない。逆に上限をこえる
と、色むらには有利に作用するが、装置全体が大型化す
るため好ましくない。
If the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, the principal plane position of the illumination light condensing system is close to the position of the secondary light source image, as described above. It is not preferable because unevenness occurs. Conversely, when the value exceeds the upper limit, it is advantageous for color unevenness, but it is not preferable because the entire apparatus becomes large.

【0122】また、前記第2フライアイレンズ104上
に形成される2次光源像と照明集光手段の前側主平面位
置との間に光路を折り曲げる手段(ミラー107)を設
けることにより、必要な光学素子をそれぞれプロジェク
ションセット内に密度高く配置することが可能となり、
全体としてコンパクトな系を容易に実現している。
Further, by providing means (mirror 107) for bending the optical path between the secondary light source image formed on the second fly-eye lens 104 and the front main plane position of the illumination condensing means, it is necessary to provide It is possible to arrange the optical elements densely in the projection set,
A compact system as a whole is easily realized.

【0123】また、フィールドレンズ112を基準に考
えると、みかけの瞳位置を約270mm程度と遠くに設
定でき、スクリーン上での色むらを低減している。
Further, when considering the field lens 112 as a reference, the apparent pupil position can be set as far as about 270 mm, and the color unevenness on the screen is reduced.

【0124】本実施形態では、第2コンデンサーレンズ
108を2枚で構成しているため照明集光系の屈折力を
分担でき液晶表示装置113上での集光性能を改善して
いる。また、前記第2フライアイレンズ104から第2
コンデンサーレンズ108までの各素子は、色分離され
る前の白色光を透過または反射させるため、全て広帯域
特性を有する反射防止コート又は反射コートを施してい
る。
In the present embodiment, since the second condenser lens 108 is composed of two pieces, the refracting power of the illumination light condensing system can be shared, and the light condensing performance on the liquid crystal display device 113 is improved. In addition, the second fly-eye lens 104
Each element up to the condenser lens 108 is provided with an antireflection coat or a reflection coat having a wide band characteristic in order to transmit or reflect white light before being color-separated.

【0125】色分離系(109,110)に関して、本
実施形態ではランプ101の特性上、青色光路内に略等
倍リレーレンズ系115,117を備えて液晶表示装置
113Bへ接続しているが、特にこの例に限らずランプ
101の特性と白色バランスの狙いどころによってはリ
レーレンズ系に赤光路を選択してもよい。また、前記リ
レーレンズ系に関して、その波長帯域にマッチしたコー
トを施し、さらには結像性能および光利用効率向上のた
めに非球面レンズを採用している。
Regarding the color separation system (109, 110), in the present embodiment, due to the characteristics of the lamp 101, approximately equal-magnification relay lens systems 115, 117 are provided in the blue light path and connected to the liquid crystal display device 113B. In particular, without being limited to this example, a red light path may be selected for the relay lens system depending on the characteristics of the lamp 101 and the aim of the white balance. Further, the relay lens system is provided with a coat that matches the wavelength band, and further employs an aspherical lens for improving the imaging performance and light use efficiency.

【0126】色分離ダイクロイックミラー109,11
0にはスクリーン上の色むらが顕著な場合には、色分離
断面方向に傾斜膜を採用してもよい。また、例中、ミラ
ー111,116,118に関しては、特に広帯域特性
を持たせる必要はなく適所な波長選択性を持たせたダイ
クロイックミラーでもよい。
Color separation dichroic mirrors 109 and 11
If the color unevenness on the screen is remarkable at 0, a gradient film may be employed in the direction of the color separation cross section. In the examples, the mirrors 111, 116 and 118 do not need to have a particularly wide band characteristic, and may be dichroic mirrors having appropriate wavelength selectivity.

【0127】本実施形態において第1,第2コンデンサ
ーレンズ106,108、そしてフィールドレンズ11
2は結像手段の一要素を構成している。
In this embodiment, the first and second condenser lenses 106 and 108 and the field lens 11
Reference numeral 2 constitutes one element of the imaging means.

【0128】フィールドレンズ112は液晶表示装置1
13に対して光束をテレセントリック入射させることが
望ましいが、後続の投射レンズ119の瞳特性によって
は特にこれに限らず形状を最適化するのが良い。特に、
各色光路に関して投射レンズ119との瞳のマッチング
を十分に行っておかないと特にスクリーン周辺部での色
むら現象が発生し画品位が低下する。
The field lens 112 is the liquid crystal display 1
Although it is desirable to make the light beam telecentrically incident on the projection 13, it is better to optimize the shape without being particularly limited to this depending on the pupil characteristics of the succeeding projection lens 119. In particular,
Unless the pupil with the projection lens 119 is sufficiently matched with respect to each color optical path, color unevenness occurs particularly at the periphery of the screen, and the image quality deteriorates.

【0129】このフィールドレンズ112には液晶表示
装置113側の面などを平面にして、ここに色純度改善
のために適当なダイクロイックフィルターなどのコート
を施すことも考えられる。また、投射レンズ119を構
成するレンズ各面にも透過率向上のために反射防止コー
トを施してある。
The surface of the field lens 112 on the side of the liquid crystal display device 113 or the like may be made flat, and a suitable coating such as a dichroic filter may be applied to improve the color purity. Further, an anti-reflection coating is applied to each surface of the lens constituting the projection lens 119 in order to improve transmittance.

【0130】色合成系に関してはクロスダイクロプリズ
ム114を用いている。即ち三角柱状の4つのプリズム
を組み合わせた四角柱状のプリズムより構成して、これ
により色合成系をコンパクトにまとめ、かつ液晶表示装
置に基づく画像を拡大投射する投射レンズのバックフォ
ーカスを短く設計することができるようにして、投射レ
ンズの設計負荷を軽減している。
As for the color synthesizing system, a cross dichroic prism 114 is used. That is, it is constituted by a quadrangular prism formed by combining four triangular prisms, whereby the color synthesis system is compactly designed, and the back focus of the projection lens for enlarging and projecting an image based on the liquid crystal display device is designed to be short. To reduce the design load on the projection lens.

【0131】また第2フライアイレンズ104上の複数
の光源像と投射レンズ110の絞り120位置近傍とは
略共役関係に設計することにより、照明系と投射レンズ
との良好なマッチングがとれ、液晶プロジェクター全体
として高い光利用効率を得ている。
By designing the plurality of light source images on the second fly-eye lens 104 and the vicinity of the position of the stop 120 of the projection lens 110 in a substantially conjugate relationship, good matching between the illumination system and the projection lens can be achieved, and High light utilization efficiency is obtained for the entire projector.

【0132】尚、第1,第2フライアイレンズの双方を
一体化した中実型の棒状レンズより構成しても良い。
It is to be noted that the first and second fly-eye lenses may be constituted by a solid rod-shaped lens in which both are integrated.

【0133】本実施形態では単板式の液晶プロジェクタ
ーにも同様に適用することができる。尚、本実施形態に
おいて第2フライアイレンズは特に設けなくても良い。
In this embodiment, the present invention can be similarly applied to a single-panel type liquid crystal projector. In the present embodiment, the second fly-eye lens does not need to be particularly provided.

【0134】(実施形態2)図2は本発明の実施形態2
の要部概略図である。
(Embodiment 2) FIG. 2 shows Embodiment 2 of the present invention.
FIG.

【0135】本実施形態は3板方式の液晶プロジェクタ
ー用の照明系に適用した場合を示している。図2におい
て201は光源、202はリフレクター、203は第1
フライアイレンズ、204は第2フライアイレンズ、2
05は偏光変換素子、206はミラー、207はコンデ
ンサーレンズ、208は青透過ダイクロイックミラー、
209は赤透過ダイクロイックミラー、210はミラ
ー、211(211B,211G,211R)はフィー
ルドレンズ、212(212B,212G,212R)
は液晶表示装置、213(213B,213G,213
R)は投射レンズ217のフィールドレンズ、214は
青透過ダイクロイックミラー、215はミラー、216
は色合成プリズム、217は投射レンズ、218は投射
レンズ217内の絞りである。
This embodiment shows a case where the present invention is applied to an illumination system for a three-panel type liquid crystal projector. In FIG. 2, 201 is a light source, 202 is a reflector, and 203 is a first light source.
Fly-eye lens 204, second fly-eye lens, 2
05 is a polarization conversion element, 206 is a mirror, 207 is a condenser lens, 208 is a blue transmission dichroic mirror,
209 is a red transmission dichroic mirror, 210 is a mirror, 211 (211B, 211G, 211R) is a field lens, 212 (212B, 212G, 212R).
Are liquid crystal display devices, 213 (213B, 213G, 213).
R) is a field lens of the projection lens 217, 214 is a blue transmission dichroic mirror, 215 is a mirror, 216
Denotes a color combining prism, 217 denotes a projection lens, and 218 denotes an aperture in the projection lens 217.

【0136】本実施形態は図1の実施形態1に比べて偏
光変換素子205の形状を図2のように集光系を含む光
軸に対して対称構造にしている点である。本実施形態の
ような偏光変換素子を用いる場合は、前述のように偏光
分離断面に関してコンデンサーレンズ207から液晶表
示装置212までのブロックの光軸を故意にずらす必要
はなく、図6で説明したようにスクリーン上での色むら
発生を抑えることを可能としている。
The present embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the shape of the polarization conversion element 205 is symmetrical with respect to the optical axis including the light condensing system as shown in FIG. In the case of using the polarization conversion element as in the present embodiment, it is not necessary to intentionally shift the optical axis of the block from the condenser lens 207 to the liquid crystal display device 212 with respect to the polarization separation section as described above, and as described in FIG. This makes it possible to suppress the occurrence of color unevenness on the screen.

【0137】その後、各2次光源像からの光束を1枚で
構成したコンデンサーレンズ207によりフィールドレ
ンズ211を介して液晶表示装置212上に集光してい
る。この集光手段(コンデンサーレンズ207)に関し
て、その焦点距離f2=150mmに対して、前側主点
位置は前記2次光源像の形成位置(第2フライアイレン
ズ204)からOf2=78mm程度のところに設定さ
れており、前述の効果により図2のようなコンパクトな
配置を実現している。
Thereafter, the light flux from each secondary light source image is condensed on the liquid crystal display device 212 via the field lens 211 by the condenser lens 207 composed of one sheet. With respect to the focusing means (condenser lens 207), the front principal point is located at a position where Of2 = 78 mm from the position where the secondary light source image is formed (second fly-eye lens 204) with respect to the focal length f2 = 150 mm. As a result, a compact arrangement as shown in FIG. 2 is realized by the above-described effect.

【0138】また、フィールドレンズを基準に考える
と、みかけの瞳位置を約300mm程度と遠くに設定で
き、スクリーン上での色むらを低減している。
When the field lens is considered as a reference, the apparent pupil position can be set as far as about 300 mm, thereby reducing color unevenness on the screen.

【0139】本実施形態では、コンデンサーレンズ20
7を1枚で構成している。色分離系208,209に関
して、本実施形態では青透過ダイクロイックミラー20
8(DM)を設置している。これは投射レンズ系217
内に関して、本光路では青透過ダイクロイックミラー2
14を透過する際に偏心系の収差が発生するが、これと
視感度特性とを合わせて考慮した結果である。
In the present embodiment, the condenser lens 20
7 is constituted by one sheet. Regarding the color separation systems 208 and 209, in the present embodiment, the blue transmission dichroic mirror 20 is used.
8 (DM) are installed. This is the projection lens system 217
In this optical path, the blue transmission dichroic mirror 2
An eccentric aberration occurs when the light passes through the light-receiving element 14, and this is a result of considering this and the luminosity characteristics together.

【0140】どうしても、前記偏心系の収差の発生を嫌
うときには、青透過ダイクロイックミラー214の色合
成ミラーにも色合成プリズム216のような色合成プリ
ズム及びミラー215に三角プリズムを採用すればよ
い。
If the generation of the eccentric aberration is to be avoided, the color combining mirror of the blue transmission dichroic mirror 214 and the color combining prism such as the color combining prism 216 and the triangular prism for the mirror 215 may be used.

【0141】この場合は特に青透過ダイクロイックミラ
ー208の色分離ミラーは特に青透過に限らない。ま
た、色分離ダイクロイックミラーにはスクリーン上の色
むらが顕著な場合には、色分離断面方向に傾斜膜を採用
してもよい。
In this case, the color separation mirror of the blue transmission dichroic mirror 208 is not particularly limited to blue transmission. In the case where color unevenness on the screen is remarkable in the color separation dichroic mirror, an inclined film may be employed in the color separation section direction.

【0142】また、例中、ミラー210,215に関し
ては、特に広帯域特性を持たせる必要はなく適所な波長
選択性を持たせたダイクロイックミラーでもよい。
In the examples, the mirrors 210 and 215 do not need to have a particularly wide band characteristic, and may be dichroic mirrors having an appropriate wavelength selectivity.

【0143】投射レンズ系217のフィールドレンズ
は、色合成プリズム216および投射レンズ217の絞
り218面から液晶表示装置212面までの各レンズの
径を小さく設計できるため、小型化・軽量化の目的で採
用している。
The field lens of the projection lens system 217 can be designed such that the diameter of each lens from the stop 218 of the color combining prism 216 and the projection lens 217 to the surface of the liquid crystal display device 212 can be designed to be small. Has adopted.

【0144】本実施形態では色合成系に色合成プリズム
216とダイクロイックミラー(青透過ダイクロイック
ミラー)214を用いている。
In this embodiment, a color synthesizing prism 216 and a dichroic mirror (blue transmitting dichroic mirror) 214 are used for the color synthesizing system.

【0145】本実施形態では色合成系として、三角柱状
の2つのプリズムを組み合わせた少なくとも1つの四角
柱状のプリズムと少なくとも1枚のダイクロイックミラ
ーで構成している為、投射レンズのバックフォーカスは
長くなってしまう。
In this embodiment, since the color synthesizing system comprises at least one quadrangular prism formed by combining two triangular prisms and at least one dichroic mirror, the back focus of the projection lens becomes long. Would.

【0146】しかしながら、白色バランスを容易にとる
ことが可能である点と、前記図1の4つのプリズムを組
み合わせたタイプと比較すると、プリズムを組み合わせ
た接合部での光散乱により、スクリーン上で影線が見え
たりする画品位の低下がなくなる等の利点がある。また
プリズムを製造する面でも角度等の精度を要しない分ロ
ーコストで入手することが可能であり、色合成系として
はどちらのタイプを採用してもよい。
However, comparing with the point that the white balance can be easily obtained and the type in which the four prisms shown in FIG. 1 are combined, the light scattering at the junction where the prisms are combined causes shadows on the screen. There are advantages such as a reduction in image quality such as visible lines. In addition, it is possible to obtain the prism at a low cost because the accuracy of the angle and the like is not required on the surface for manufacturing the prism, and either type may be adopted as the color synthesizing system.

【0147】2つのプリズムを組み合わせたタイプの色
合成系を使用するとき、投射レンズに関して、最も液晶
表示装置側に配置されるレンズLRを液晶表示装置と最
も液晶表示装置側に配置された色合成素子との間に配置
することにより、投射レンズの絞りから液晶表示装置側
のそれぞれのレンズ径を小さくしている。
When a color combining system of a type combining two prisms is used, the lens LR disposed closest to the liquid crystal display device with respect to the projection lens is changed to the color combining system disposed closest to the liquid crystal display device and the liquid crystal display device. By arranging the liquid crystal display between the projection lens and the liquid crystal display device, the diameter of each lens is reduced from the stop of the projection lens.

【0148】尚、色合成系を2つの三角柱を組み合わせ
て作ると色合成プリズムを全体として小さく作れる。
尚、前記レンズLRの屈折力を大きくしすぎると色合成
系ダイクロイック膜に入射する光束開き角度が大きくな
るためにスクリーン上での色むらが増長される場合があ
るので、望ましくはこのレンズLRの焦点距離をffm
mとするならば、−0.0033/mm<1/ff<
0.0033/mmの範囲内であることが好ましい。そ
の他の点では、実施形態1と同じなので詳細な説明は省
略する。
When the color synthesizing system is formed by combining two triangular prisms, the color synthesizing prism can be made small as a whole.
If the refracting power of the lens LR is too large, the divergence angle of the light beam incident on the color synthesizing dichroic film becomes large, so that the color unevenness on the screen may be increased. Ffm focal length
m, -0.0033 / mm <1 / ff <
It is preferable that it is in the range of 0.0033 / mm. The other points are the same as those in the first embodiment, and thus detailed description is omitted.

【0149】本実施形態も単板式の液晶プロジェクター
に適用することができる。
This embodiment can also be applied to a single-panel type liquid crystal projector.

【0150】(実施形態3)図3は本発明の実施形態3
の要部概略図である。本実施形態は3板方式の液晶プロ
ジェクター用の照明系に適用した場合を示している。図
3において、301は光源、302はリフレクター、3
03はUVIRカットミラー、304は補正レンズ、3
05は棒状素子であり、例えばロッドインテグレーター
より成っている。
(Embodiment 3) FIG. 3 shows Embodiment 3 of the present invention.
FIG. This embodiment shows a case where the present invention is applied to an illumination system for a three-panel liquid crystal projector. 3, reference numeral 301 denotes a light source, 302 denotes a reflector, 3
03 is a UVIR cut mirror, 304 is a correction lens, 3
Reference numeral 05 denotes a rod-shaped element, which is composed of, for example, a rod integrator.

【0151】306は平行平面板、307はリレーレン
ズ群、308は偏光変換素子、309はミラー1、31
0はコンデンサーレンズ、311は赤透過ダイクロイッ
クミラー、312は青透過ダイクロイックミラー、31
3はミラー、314(314R,314G,314B)
はフィールドレンズ、315(315R,315G,3
15B)は液晶表示装置、316はクロスダイクロプリ
ズム、317はリレーレンズ、318はミラー、319
はリレーレンズ、320はミラー4、321は投射レン
ズ、322は投射レンズ321内の絞りである。
306 is a parallel plane plate, 307 is a relay lens group, 308 is a polarization conversion element, 309 is mirrors 1 and 31
0 is a condenser lens, 311 is a red transmission dichroic mirror, 312 is a blue transmission dichroic mirror, 31
3 is a mirror, 314 (314R, 314G, 314B)
Are field lenses and 315 (315R, 315G, 3
15B) is a liquid crystal display device, 316 is a cross dichroic prism, 317 is a relay lens, 318 is a mirror, 319
Is a relay lens, 320 is a mirror 4, 321 is a projection lens, and 322 is a stop in the projection lens 321.

【0152】光源部301はメタルハライドランプまた
はキセノンランプのような演色性が良く、1.5mm以
下のアーク長を有するショートアーク光源より構成して
いる。
The light source 301 has a good color rendering property such as a metal halide lamp or a xenon lamp, and is composed of a short arc light source having an arc length of 1.5 mm or less.

【0153】本実施形態では、前記光源301からの光
束は楕円面形状のリフレクター302により集光光束と
なってUVIR成分光を遮断する(透過させる)ミラー
303で反射し補正レンズ304を通してロッドインテ
グレータ305の入射面に2次光源像を形成する。
In the present embodiment, the light beam from the light source 301 becomes a condensed light beam by an elliptical reflector 302, is reflected by a mirror 303 that blocks (transmits) UVIR component light, passes through a correction lens 304, and passes through a rod integrator 305. A secondary light source image is formed on the incident surface of.

【0154】ここでリフレクター302と補正レンズ3
04は2次光源形成手段の一要素を形成している。
Here, the reflector 302 and the correction lens 3
04 forms one element of the secondary light source forming means.

【0155】UVIRカットミラー303においては、
可視域以外の有害光束をカットする効果の他に、図3に
示すようにミラーで構成することによりセットのコンパ
クト化に貢献している。
In the UVIR cut mirror 303,
In addition to the effect of cutting harmful light beams outside the visible region, the use of a mirror as shown in FIG. 3 contributes to a compact set.

【0156】補正レンズ304は全体で正の屈折力を有
しており、光源側の凸面で光源像の倍率を小さくして光
束をロッドインテグレータ305の内部に取り込み、ま
た後ろ側の凹面はこのレンズに関してリフレクター面と
ロッドの射出面を共役にする作用をもっており、全体と
して光利用効率を上げる作用をしている。
The correction lens 304 has a positive refracting power as a whole. The convex surface on the light source side reduces the magnification of the light source image to take in the light beam into the rod integrator 305, and the concave surface on the rear side is the lens. Has the function of making the reflector surface and the exit surface of the rod conjugate, and has the effect of increasing the light use efficiency as a whole.

【0157】ロッドインテグレータ305に入射した光
は、そのロッドインテグレータ305の内部で全反射の
仕方により、その入射面に対応する複数のアーク虚像か
らの光束が射出面を重畳照明する原理になっている。し
たがって、前記ロッドインテグレータの射出面からはア
ーク虚像の形成される位置に対応した角度をもって射出
する。
The light incident on the rod integrator 305 is based on the principle that the light from a plurality of arc virtual images corresponding to the incident surface illuminates the exit surface in a superimposed manner by the manner of total reflection inside the rod integrator 305. . Therefore, the rod integrator emits light at an angle corresponding to the position where the virtual arc image is formed.

【0158】本実施形態でのロッドインテグレータ30
5は四角柱形状を有しており、光束の入射角度の大きさ
と同じ角度の射出角度を有する。なお射出面は、粉塵対
策および光利用効率改善のために平行平面板306にて
接触保持されている。また本ロッド部は白色光が透過す
る部分であり、材質は内部透過率特性等を考慮して、硼
珪クラウン硝子(具体的にはBSL7(OHARA))
材にて構成されている。この部分は硝子ロッドに限ら
ず、中空ミラーで形成しても良い。
The rod integrator 30 in the present embodiment
5 has a quadrangular prism shape, and has an exit angle equal to the magnitude of the incident angle of the light beam. The exit surface is held in contact with a parallel flat plate 306 to prevent dust and improve light use efficiency. The rod portion is a portion through which white light is transmitted. The material is borosilicate crown glass (specifically, BSL7 (OHARA)) in consideration of internal transmittance characteristics and the like.
It is made of wood. This portion is not limited to the glass rod, and may be formed by a hollow mirror.

【0159】ロッドインテグレータ305により、分割
された複数のアーク虚像からの光束をリレーレンズ群3
07により3次光源像として結像する。このときの光源
像分割数は、前記ロッドインテグレータの形状によって
決定され、本実施形態では9×12分割の複数の3次光
源像に分割されており、その3次光源像の近傍に偏光変
換素子308を配置している。
The rod integrator 305 converts the luminous flux from the plurality of virtual arc images divided into the relay lens group 3
07 forms a tertiary light source image. The number of light source image divisions at this time is determined by the shape of the rod integrator. In this embodiment, the light source image is divided into a plurality of 9 × 12 tertiary light source images. 308 are arranged.

【0160】この偏光変換素子308は実施形態2で用
いたタイプと同じであり、前述したようにロッドインテ
グレータ305の射出開口の中心を通る光線に関して
は、3次光源像面に対して十分な平行度を必要とするた
め、前記リレーレンズ群307の最終レンズ面に非球面
を採用している。また、前記補正レンズ304からコン
デンサーレンズ310までの色分離系(311,31
2)の前までの各素子には、高輝度化のために全て広帯
域の反射防止コートを施工してある。
This polarization conversion element 308 is the same as the type used in the second embodiment. As described above, the light passing through the center of the exit aperture of the rod integrator 305 is sufficiently parallel to the tertiary light source image plane. Since a degree of power is required, an aspherical surface is employed for the final lens surface of the relay lens group 307. Also, a color separation system (311, 31) from the correction lens 304 to the condenser lens 310.
Each element up to 2) is coated with a broadband anti-reflection coating for higher luminance.

【0161】その後、各3次光源像からの光束を1枚で
構成したコンデンサーレンズ(集光手段)310により
液晶表示装置315上に集光している。この集光手段3
10に関して、その焦点距離f2=120(mm)に対
して、前側主点位置は前記3次光源像形成位置からOf
2=53(mm)程度のところに設定されており、前述
の効果により図3のようなコンパクトな配置を実現して
いる。また、フィールドレンズ314を基準に考える
と、みかけの瞳位置を約204(mm)程度と遠くに設
定でき、スクリーン上での色むらを低減している。
Thereafter, the light beam from each tertiary light source image is condensed on the liquid crystal display device 315 by a condenser lens (condensing means) 310 composed of one sheet. This light collecting means 3
10, with respect to the focal length f2 = 120 (mm), the front principal point position is shifted Off from the tertiary light source image formation position.
2 is set to about 53 (mm), and a compact arrangement as shown in FIG. 3 is realized by the above-described effect. Also, when the field lens 314 is considered as a reference, the apparent pupil position can be set as far as about 204 (mm), and color unevenness on the screen is reduced.

【0162】また、色分離ダイクロイックミラー(31
1,312)にはスクリーン上の色むらが顕著な場合に
は、色分離断面方向に傾斜膜を採用してもよい。
A color separation dichroic mirror (31)
In (1,312), when color unevenness on the screen is remarkable, a gradient film may be employed in the direction of the color separation cross section.

【0163】以上のように本実施形態では光源像を複数
の光源像に分割する為の光源分割手段として、図1や図
2のフライアイレンズの代わりに棒状素子305を用い
ている。
As described above, in the present embodiment, as the light source dividing means for dividing the light source image into a plurality of light source images, the rod-shaped element 305 is used instead of the fly-eye lens shown in FIGS.

【0164】又、光源部301から棒状素子305の間
に光路を折り曲げる手段(ミラー303)を設けること
により、必要な光学素子をプロジェクションセット内に
密度高く配置することを可能とし、全体としてコンパク
トな光学系を容易に実現している。このミラー303に
関しては、光源部301からの光束に含まれる可視域以
外のUVおよびIR成分光を遮断(透過)して、可視光
に対しては、光反射特性を有するようにしている。
Further, by providing a means (mirror 303) for bending the optical path between the light source unit 301 and the rod-shaped element 305, it is possible to arrange necessary optical elements with high density in the projection set, and to reduce the size as a whole. The optical system is easily realized. The mirror 303 blocks (transmits) UV and IR component light outside the visible region included in the light beam from the light source unit 301, and has a light reflection characteristic with respect to visible light.

【0165】UVを遮断する目的は液晶表示装置近傍に
配置する偏光板の保護、IR成分を遮断する目的は装置
の温度上昇を防ぐ目的で使用している。
The purpose of blocking UV is to protect a polarizing plate disposed near the liquid crystal display device, and the purpose of blocking IR components is to prevent temperature rise of the device.

【0166】また、光源部301からの光束を効率良く
利用する為に、ロッドインテグレーター305の近傍に
補正レンズ304を配置している。特にこの補正レンズ
304に関して、光源側の凸面は光源の像を縮小し、続
く凹面では光源の端からの光束を液晶表示装置に効率よ
く集光させる作用を備えており、光利用効率を改善して
いる。
Further, in order to efficiently use the light beam from the light source unit 301, a correction lens 304 is arranged near the rod integrator 305. In particular, regarding the correction lens 304, the convex surface on the light source side reduces the image of the light source, and the subsequent concave surface has a function of efficiently condensing the light flux from the end of the light source to the liquid crystal display device, thereby improving the light use efficiency. ing.

【0167】しかしこのロッドインテグレーター305
近傍に配置される補正レンズ304に関して、特に凸面
の最適形状は液晶表示装置に入射する最大許容光線角度
(照明系のF値)仕様により大きく変化する。凸面曲率
半径を小さくすると、ロッドインテグレータ305の入
射面に結像される光源像の大きさは十分小さくでき、光
源のゆらぎに対して安定な照明系を形成することができ
るが、反面、液晶表示装置へと入射する光線の最大角
度、つまり3次光源像の大きさは大きくなってしまう。
However, this rod integrator 305
Regarding the correction lens 304 disposed in the vicinity, the optimum shape of the convex surface in particular greatly changes depending on the specification of the maximum allowable light ray angle (F value of the illumination system) incident on the liquid crystal display device. When the radius of curvature of the convex surface is reduced, the size of the light source image formed on the incident surface of the rod integrator 305 can be made sufficiently small, and an illumination system that is stable against light source fluctuation can be formed. The maximum angle of the light beam incident on the device, that is, the size of the tertiary light source image increases.

【0168】液晶表示装置へと入射する光線の最大許容
角度は液晶表示装置の絵を拡大投射する後続の投射レン
ズの絞り径(F値)により決められているので、この絞
り径からはみだす角度の光束分は光損失となり光利用効
率が低下する。したがって、前記ロッドインテグレータ
305の近傍に配置される補正レンズ304に関して最
適形状は光利用効率とスクリーン上でのフラッターレベ
ルとのバランス点を採用することになる。
Since the maximum allowable angle of the light beam incident on the liquid crystal display device is determined by the aperture diameter (F value) of the succeeding projection lens for enlarging and projecting the picture on the liquid crystal display device, the angle out of this aperture diameter is determined. The light flux becomes light loss and the light use efficiency is reduced. Therefore, the optimum shape of the correction lens 304 disposed near the rod integrator 305 is determined by the balance between the light use efficiency and the flutter level on the screen.

【0169】ロッドインテグレータ305の射出面に関
しては、リレーレンズ群307のうち最も光源側に配置
された光源側の面に平面を有する素子、または平行平面
板の平面部にてお互い接触して保持されていることが好
ましい。
The emission surface of the rod integrator 305 is held in contact with each other by an element having a flat surface on the light source side disposed closest to the light source in the relay lens group 307 or a plane portion of a parallel flat plate. Is preferred.

【0170】このことにより、従来必要であったロッド
インテグレータの射出保持領域により光が失われること
がなくなるために被照明領域に関して余裕照明領域を減
ずることが可能となり、光利用効率を上げることができ
る。
As a result, since the light is not lost by the emission holding area of the rod integrator, which has been required conventionally, the extra illumination area can be reduced with respect to the illuminated area, and the light use efficiency can be improved. .

【0171】また、ロッドインテグレータ305の射出
面は、前述のように平面部と接触しているために問題と
なる粉塵等のゴミが付着する可能性も大幅に減じられ
る。また、前述の平面部とロッドインテグレータとの間
の熱膨張等によるクリアランスはロッド入射面側を弾性
を有するバネ等で保持することにより確保できる。
Further, since the exit surface of the rod integrator 305 is in contact with the flat portion as described above, the possibility that dusts and other dusts, which pose a problem, will be greatly reduced. Further, the clearance between the flat portion and the rod integrator due to thermal expansion or the like can be secured by holding the rod incident surface side with an elastic spring or the like.

【0172】またロッドインテグレータの射出面の長手
断面の長さをD、ロッドの光軸方向の長さをLとしたと
き、前述の如く条件式(3)を満足するようにしてい
る。
Assuming that the length of the longitudinal section of the exit surface of the rod integrator is D and the length of the rod in the optical axis direction is L, the conditional expression (3) is satisfied as described above.

【0173】6.5<L/D<9.0‥‥‥(3) この条件式は、ロッドインテグレータに関して射出開口
の大きさに対する光軸方向の長さを規定する数式であ
り、下限を越えるとロッドインテグレータの長さが短く
なる。そのため、リフレクターの最縁部からロッドに取
り込まれる光線(最大角度にて入射する光線)がロッド
インテグレータ内部にて全反射する回数が減じられ、液
晶表示装置面での照度均一性が低下する。また逆に上限
を越えるとロッドインテグレータの長さが長くなりす
ぎ、装置全体が大きくなってしまったり、ロッドインテ
グレータ内部での光散乱・吸収等の損失が大きくなり、
好ましくない。
6.5 <L / D <9.0 ‥‥‥ (3) This conditional expression is a formula that defines the length of the rod integrator in the optical axis direction with respect to the size of the exit aperture, and exceeds the lower limit. And the length of the rod integrator becomes shorter. Therefore, the number of times that light rays (light rays incident at the maximum angle) taken into the rod from the outermost edge of the reflector are totally reflected inside the rod integrator is reduced, and the illuminance uniformity on the liquid crystal display device surface is reduced. Conversely, if the upper limit is exceeded, the length of the rod integrator becomes too long, and the entire device becomes large, and the loss such as light scattering and absorption inside the rod integrator increases,
Not preferred.

【0174】また、ロッドインテグレータの射出面の光
軸中心を通過する各主光線は光軸に対して略平行光束と
して3次光源像を形成することが重要である。3次光源
像面の中心から周辺まで十分な、平行度を要求される本
光学系では、リレーレンズ系に少なくとも1枚の非球面
レンズを採用することが好ましい。特に3次光源像結像
位置に最も近い面に採用すると効果的である。
It is important that each principal ray passing through the center of the optical axis of the exit surface of the rod integrator forms a tertiary light source image as a light beam substantially parallel to the optical axis. In the present optical system that requires sufficient parallelism from the center to the periphery of the tertiary light source image plane, it is preferable to employ at least one aspheric lens in the relay lens system. In particular, it is effective to adopt the surface closest to the tertiary light source image forming position.

【0175】その他の点では、実施形態1と同じなので
詳細な説明は省略する。
The other points are the same as those of the first embodiment, so that detailed description will be omitted.

【0176】(実施形態4)図4は本発明の実施形態4
の要部概略図である。
(Embodiment 4) FIG. 4 shows Embodiment 4 of the present invention.
FIG.

【0177】本実施形態は3板方式の液晶プロジェクタ
ー用の照明系に適用した場合を示している。図4におい
て401は光源、402はリフレクター、403はUV
IRカットフィルター、404は補正レンズ、405は
ロッドインテグレーター、406はリレーレンズ群、4
07は偏光変換素子、408はミラー、409(集光手
段)はコンデンサーレンズ、410は青透過ダイクロイ
ックミラー、411は赤透過ダイクロイックミラー、4
12はミラー、413(413B,413G,413
R)はフィールドレンズ、414(414B,414
G,414R)は液晶表示装置、415(415B,4
15G,415R)は投射レンズ部419のフィールド
レンズ、416は青透過ダイクロイックミラー、417
はミラー、418は色合成プリズム、419は投射レン
ズ、420は投射レンズ419内絞りである。
This embodiment shows a case where the present invention is applied to an illumination system for a three-panel liquid crystal projector. In FIG. 4, reference numeral 401 denotes a light source, 402 denotes a reflector, and 403 denotes UV.
IR cut filter, 404 is a correction lens, 405 is a rod integrator, 406 is a relay lens group, 4
07 is a polarization conversion element, 408 is a mirror, 409 (condensing means) is a condenser lens, 410 is a blue transmission dichroic mirror, 411 is a red transmission dichroic mirror,
12 is a mirror, 413 (413B, 413G, 413).
R) is a field lens, 414 (414B, 414)
G, 414R) is a liquid crystal display device, and 415 (415B, 4
15G, 415R) are field lenses of the projection lens unit 419, 416 is a blue transmission dichroic mirror, 417
Denotes a mirror, 418 denotes a color combining prism, 419 denotes a projection lens, and 420 denotes a stop in the projection lens 419.

【0178】本実施形態は実施形態3と比較して、UV
IR(紫外,赤外域)成分を遮断するフィルター403
を備えている。
This embodiment is different from the third embodiment in that UV
Filter 403 that blocks IR (ultraviolet, infrared) components
It has.

【0179】また、ロッドインテグレーター405の射
出部の保持はリレーレンズ群406の最も光源側のレン
ズの平面部にて接触保持している。
In addition, the emission part of the rod integrator 405 is held in contact with the flat part of the lens closest to the light source in the relay lens group 406.

【0180】集光手段に関しては、各3次光源像からの
光束を1枚で構成したコンデンサーレンズ409により
液晶表示装置414上に集光している。この集光手段4
09に関して、その焦点距離f2=132(mm)に対
して、前側主点位置は前記3次光源像形成位置からOf
2=52(mm)程度のところに設定されており、前述
の効果により図4のようなコンパクトな配置を実現して
いる。
Regarding the light condensing means, the light flux from each tertiary light source image is condensed on the liquid crystal display device 414 by a condenser lens 409 composed of one sheet. This light collecting means 4
For the focal length f2 = 132 (mm), the front principal point position is shifted Off from the tertiary light source image forming position.
It is set at about 2 = 52 (mm), and a compact arrangement as shown in FIG. 4 is realized by the effect described above.

【0181】また、フィールドレンズを基準に考える
と、みかけの瞳位置を約207(mm)程度と遠くに設
定でき、スクリーン上での色むらを低減している。ま
た、色分離ダイクロイックミラーにはスクリーン上の色
むらが顕著な場合には、色分離断面方向に傾斜膜を採用
してもよい。
Also, considering the field lens as a reference, the apparent pupil position can be set as far as about 207 (mm), thereby reducing color unevenness on the screen. In the case where color unevenness on the screen is remarkable in the color separation dichroic mirror, an inclined film may be employed in the color separation section direction.

【0182】その他の点では、前述実施形態2の合成系
部分と同じなので詳細な説明は省略する。
The other points are the same as those of the synthesizing system of the second embodiment, so that the detailed description will be omitted.

【0183】[0183]

【発明の効果】本発明によれば、(ア−1)液晶表示装
置に基づく画像を所定面(スクリーン面)上に明るく、
しかも色むらのない状態で投影することができる液晶プ
ロジェクターを達成することができる。
According to the present invention, (a-1) an image based on a liquid crystal display device is brightened on a predetermined surface (screen surface),
Moreover, it is possible to achieve a liquid crystal projector capable of projecting without color unevenness.

【0184】又、本発明によれば(ア−2)偏光方向を
揃えた偏光光を用いて、液晶表示装置等の絵をスクリー
ン上に明るく、輝度および色むらを抑えつつ拡大投射す
る液晶プロジェクターを達成することができる。
Further, according to the present invention, (a-2) a liquid crystal projector for projecting a picture such as a liquid crystal display device on a screen brightly and enlarging while suppressing luminance and color unevenness using polarized light having a uniform polarization direction. Can be achieved.

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

【図1】本発明の液晶プロジェクターの実施形態1の光
学系の要部概略図
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an optical system according to a first embodiment of a liquid crystal projector of the present invention.

【図2】本発明の液晶プロジェクターの実施形態2の光
学系の要部概略図
FIG. 2 is a schematic diagram of a main part of an optical system according to a second embodiment of the liquid crystal projector of the present invention.

【図3】本発明の液晶プロジェクターの実施形態3の光
学系の要部概略図
FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of an optical system according to a third embodiment of the liquid crystal projector of the present invention.

【図4】本発明の液晶プロジェクターの実施形態4の光
学系の要部概略図
FIG. 4 is a schematic diagram of a main part of an optical system according to a fourth embodiment of the liquid crystal projector of the present invention.

【図5】照明集光系の焦点距離f2とスクリーン上での
光出力との比の関係
FIG. 5 shows the relationship between the ratio of the focal length f2 of the illumination light condensing system to the light output on the screen.

【図6】偏光変換素子による色むら低減効果についての
説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram of a color unevenness reducing effect by a polarization conversion element.

【図7】照明手段を含む光軸の設定についての説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of setting of an optical axis including a lighting unit.

【図8】図1の偏光変換素子の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of the polarization conversion element in FIG. 1;

【図9】従来の偏光照明装置の説明図FIG. 9 is an explanatory view of a conventional polarized illumination device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 光源 102 リフレクター 103 第1フライアイレンズ 104 第2フライアイレンズ 105 偏光変換素子 106 コンデンサーレンズ 107 ミラー 108 コンデンサーレンズ 109 ダイクロイックミラー 110 ダイクロイックミラー 111 ミラー 112 フィールドレンズ 113 液晶表示装置 114 クロスダイクロプリズム 115 リレーレンズ 116 ミラー 117 リレーレンズ 118 ミラー 119 投射レンズ 120 絞り 216 色合成プリズム 214 ダイクロイックミラー 304 補正レンズ 305 ロッドインテグレータ 306 平行平面板 307 リレーレンズ Reference Signs List 101 light source 102 reflector 103 first fly-eye lens 104 second fly-eye lens 105 polarization conversion element 106 condenser lens 107 mirror 108 condenser lens 109 dichroic mirror 110 dichroic mirror 111 mirror 112 field lens 113 liquid crystal display device 114 cross dichroic prism 115 relay lens 116 Mirror 117 Relay lens 118 Mirror 119 Projection lens 120 Aperture 216 Color combining prism 214 Dichroic mirror 304 Correction lens 305 Rod integrator 306 Parallel plane plate 307 Relay lens

Claims (75)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 白色光を射出する光源部と、該光源部か
らの光より複数の2次光源を形成する第1のフライアイ
レンズと、該複数の2次光源が形成される位置の近傍に
配置した第2のフライアイレンズと、該複数の2次光源
からの光束を被照射面上に重ねあわせる集光手段と、該
集光手段を介した光束を複数の色光に分離する色分離手
段と、該色分離手段を介した光束を集光して、該複数の
2次光源が略無限遠方に結像するようにした各色光毎に
設けた結像手段と、各色光毎の結像手段を介した光路中
に配置した液晶表示装置と、各色光毎の液晶表示装置を
透過したそれぞれの色光を合成する色合成手段と、該色
合成手段を介した各色光の液晶表示装置に基づく画像を
投影する投射レンズとを備えた液晶プロジェクターにお
いて、該集光手段の焦点距離をf2、該2次光源が形成
される位置から該集光手段の前側主平面位置までの距離
をOf2としたとき 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴とする液晶プロジェクター。
1. A light source unit for emitting white light, a first fly-eye lens forming a plurality of secondary light sources from light from the light source unit, and a vicinity of a position where the plurality of secondary light sources are formed A second fly-eye lens, a light condensing means for superimposing light beams from the plurality of secondary light sources on a surface to be illuminated, and a color separation device for separating the light beam passing through the light condensing means into a plurality of color lights Means for focusing each light beam through the color separation means so that the plurality of secondary light sources form an image at approximately infinity; and an image forming means provided for each color light. A liquid crystal display device arranged in an optical path through an image unit, a color combining unit that combines respective color lights transmitted through the liquid crystal display unit for each color light, and a liquid crystal display device of each color light through the color combining unit. A projection lens for projecting an image based on When the focal length is f2 and the distance from the position where the secondary light source is formed to the front main plane position of the light condensing unit is Of2, the following inequality is satisfied: 1/4 <Of2 / f2 <3/4. LCD projector.
【請求項2】 前記第2フライアイレンズの近傍にラン
ダムな偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/2板を備え
た偏光変換手段を有することを特徴とする請求項1の液
晶プロジェクター。
2. The liquid crystal projector according to claim 1, further comprising: a polarization conversion unit having a λ / 2 plate for aligning a random polarization vibration component in a predetermined direction near the second fly-eye lens.
【請求項3】 前記偏光変換手段は、偏光光束分離面と
反射面とを有する棒状の光束分割素子をベースとして、
該光束分割素子を複数段組み合わせて成ることを特徴と
する請求項2の液晶プロジェクター。
3. The polarization conversion means is based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam separation surface and a reflection surface,
3. The liquid crystal projector according to claim 2, comprising a plurality of light beam splitting elements combined.
【請求項4】 前記光束分割素子の偏光光束分離面はそ
れぞれお互いに平行に配列されていることを特徴とする
請求項3の液晶プロジェクター。
4. The liquid crystal projector according to claim 3, wherein the polarized light beam splitting surfaces of the light beam splitting elements are arranged in parallel with each other.
【請求項5】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は前
記集光手段を含む照明系光軸に対して対称に配列されて
いることを特徴とする請求項3の液晶プロジェクター。
5. The liquid crystal projector according to claim 3, wherein the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is symmetrically arranged with respect to an optical axis of the illumination system including the light collecting means.
【請求項6】 前記光源部から前記偏光変換手段までの
光軸と、前記集光手段から前記被照明面までの光軸は、
前記複数段重ねられた光束分割素子のピッチの半分だけ
ずらされていることを特徴とする請求項3,4又は5の
液晶プロジェクター。
6. An optical axis from the light source unit to the polarization conversion unit and an optical axis from the light collecting unit to the illuminated surface,
6. The liquid crystal projector according to claim 3, wherein the liquid crystal projector is shifted by a half of a pitch of the light beam splitting elements stacked in a plurality of stages.
【請求項7】 前記複数の2次光源が形成される位置
と、前記集光手段の前側主平面位置との間に光路を折り
曲げる光路折り曲げ手段を有することを特徴とする請求
項1の液晶プロジェクター。
7. The liquid crystal projector according to claim 1, further comprising an optical path bending unit that bends an optical path between a position where the plurality of secondary light sources are formed and a front main plane position of the condensing unit. .
【請求項8】 前記色合成手段は三角柱状の4つのプリ
ズムを組み合わせて成る全体として四角柱状のプリズム
より成っていることを特徴とする請求項1の液晶プロジ
ェクター。
8. The liquid crystal projector according to claim 1, wherein said color synthesizing means comprises a quadrangular prism formed by combining four triangular prisms.
【請求項9】 前記色合成手段は三角柱状の2つのプリ
ズムを組み合わせて成る少なくとも1つの四角柱状のプ
リズムと、少なくとも1枚のダイクロイックミラーで構
成されることを特徴とする請求項1の液晶プロジェクタ
ー。
9. The liquid crystal projector according to claim 1, wherein said color synthesizing means includes at least one quadrangular prism formed by combining two triangular prisms, and at least one dichroic mirror. .
【請求項10】 前記複数の2次光源と前記投射レンズ
の絞り位置とは略共役関係にあることを特徴とする請求
項1の液晶プロジェクター。
10. The liquid crystal projector according to claim 1, wherein the plurality of secondary light sources and a stop position of the projection lens have a substantially conjugate relationship.
【請求項11】 前記投射レンズの一部のレンズは、前
記液晶表示装置と前記色合成手段との間に配置されるこ
とを特徴とする請求項1の液晶プロジェクター。
11. The liquid crystal projector according to claim 1, wherein a part of the projection lens is disposed between the liquid crystal display device and the color synthesizing unit.
【請求項12】 白色光を射出する光源部と、該光源部
からの光束を集光して2次光源を形成する2次光源形成
手段と、該2次光源からの光束を内部で全反射させ射出
開口へ導く棒状素子と、該棒状素子からの光束を取り込
み、該2次光源より複数の3次光源を形成するリレーレ
ンズ群と、該複数の3次光源からの光束を被照射面上に
重ねあわせる集光手段と、該集光手段を介した光束を複
数の色光に分離する色分離手段と、該色分離手段を介し
た光束を集光して、該複数の3次光源が無限遠方に結像
するようにした各色光毎に設けた結像手段と、各色光毎
の結像手段を介した光路中に配置した液晶表示装置と、
各色光毎の液晶表示装置を透過したそれぞれの色光を合
成する色合成手段と、該色合成手段を介した各色光の液
晶表示装置に基づく画像を投影する投射レンズとを備え
た液晶プロジェクターにおいて、該集光手段の焦点距離
をf2、該3次光源が形成される位置から該集光手段の
前側主平面位置までの距離をOf2としたとき、 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴とする液晶プロジェクター。
12. A light source unit that emits white light, a secondary light source forming unit that collects a light beam from the light source unit to form a secondary light source, and totally reflects the light beam from the secondary light source inside. A rod-shaped element that guides the light to the exit aperture, a relay lens group that takes in the light beam from the rod-shaped element and forms a plurality of tertiary light sources from the secondary light source, and a light beam from the plurality of tertiary light sources on an irradiated surface. A light condensing means for superimposing the light beam, a color separating means for separating the light beam passing through the light collecting means into a plurality of color lights, and a light beam passing through the color separating means for converging the plurality of tertiary light sources. Imaging means provided for each color light so as to form an image at a distance, and a liquid crystal display device arranged in an optical path through the imaging means for each color light,
In a liquid crystal projector including a color combining unit that combines the respective color lights transmitted through the liquid crystal display device for each color light, and a projection lens that projects an image based on the liquid crystal display device of each color light through the color combining unit, When the focal length of the light condensing means is f2 and the distance from the position where the tertiary light source is formed to the front main plane position of the light condensing means is Of2, 1 / <Of2 / f2 <3/4. Liquid crystal projector characterized by satisfaction.
【請求項13】 前記第3次光源が形成される位置近傍
にランダムな偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/2板
を備えた偏光変換手段を有することを特徴とする請求項
12の液晶プロジェクター。
13. The liquid crystal projector according to claim 12, further comprising: a polarization converter having a λ / 2 plate for aligning a random polarization vibration component in a predetermined direction near a position where the tertiary light source is formed. .
【請求項14】 前記偏光変換手段は、偏光光束分離面
と反射面とを有する棒状の光束分割素子をベースとし
て、該光束分割素子を複数段組み合わせて成ることを特
徴とする請求項13の液晶プロジェクター。
14. The liquid crystal according to claim 13, wherein said polarization conversion means is based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface, and is formed by combining a plurality of light beam splitting elements. projector.
【請求項15】 前記光束分割素子の、偏光光束分離面
はそれぞれお互いに平行に配列されていることを特徴と
する請求項14の液晶プロジェクター。
15. The liquid crystal projector according to claim 14, wherein the polarized light beam splitting surfaces of the light beam splitting elements are arranged in parallel with each other.
【請求項16】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は
前記集光手段を含む照明系光軸に対して対称に配列され
ていることを特徴とする請求項14の液晶プロジェクタ
ー。
16. The liquid crystal projector according to claim 14, wherein the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is arranged symmetrically with respect to an optical axis of an illumination system including the light collecting means.
【請求項17】 前記光源部と前記棒状素子との間に、
光路を折り曲げる光路折り曲げ手段が配置されているこ
とを特徴とする請求項12の液晶プロジェクター。
17. Between the light source unit and the rod-shaped element,
13. The liquid crystal projector according to claim 12, further comprising an optical path bending unit for bending an optical path.
【請求項18】 前記光路折曲げ手段には、波長選択特
性を有する反射膜が備えられていることを特徴とする請
求項17の液晶プロジェクター。
18. The liquid crystal projector according to claim 17, wherein said optical path bending means is provided with a reflection film having a wavelength selection characteristic.
【請求項19】 前記棒状素子の入射面近傍に、レンズ
が配置されていることを特徴とする請求項12の液晶プ
ロジェクター。
19. The liquid crystal projector according to claim 12, wherein a lens is arranged near an incident surface of said rod-shaped element.
【請求項20】 前記棒状素子の入射面近傍に配置され
るレンズの前記光源側のレンズ面は凸面であることを特
徴とする請求項19の液晶プロジェクター。
20. The liquid crystal projector according to claim 19, wherein a lens surface on the light source side of a lens arranged near the incident surface of the rod-shaped element is a convex surface.
【請求項21】 前記棒状素子の射出面は、前記リレー
レンズ群のうち最も前記光源部側に配置されたレンズの
レンズ面にてお互いに接触して保持されていることを特
徴とする請求項12の液晶プロジェクター。
21. The emission surface of the rod-shaped element is held in contact with each other on a lens surface of a lens disposed closest to the light source unit in the relay lens group. 12 liquid crystal projectors.
【請求項22】 前記棒状素子の射出面は、平行平板と
お互いに接触して保持されていることを特徴とする請求
項12の液晶プロジェクター。
22. The liquid crystal projector according to claim 12, wherein an emission surface of the rod-shaped element is held in contact with a parallel flat plate.
【請求項23】 前記棒状素子の射出面の長手断面の長
さをD、光軸方向の長さをLとしたとき 6.5<L/D<9.0 を満足することを特徴とする請求項12の液晶プロジェ
クター。
23. When the length of the longitudinal section of the exit surface of the rod-shaped element is D and the length in the optical axis direction is L, 6.5 <L / D <9.0 is satisfied. The liquid crystal projector according to claim 12.
【請求項24】 前記リレーレンズ群内の少なくとも1
枚のレンズは非球面を有していることを特徴とする請求
項12の液晶プロジェクター。
24. At least one of the relay lens groups
13. The liquid crystal projector according to claim 12, wherein each of the lenses has an aspherical surface.
【請求項25】 前記光源部から前記偏光変換手段まで
の光軸と、前記集光手段から前記被照明面までの光軸
は、前記複数段重ねられた棒状の光束分割素子のピッチ
の半分だけずらされていることを特徴とする請求項1
4,15又は16の液晶プロジェクター。
25. An optical axis from the light source section to the polarization conversion means and an optical axis from the light condensing means to the illuminated surface are only half the pitch of the plurality of stacked bar-shaped light beam splitting elements. 2. The method of claim 1, wherein the object is shifted.
4, 15 or 16 liquid crystal projectors.
【請求項26】 前記複数の第3次光源が形成される位
置と前記集光手段の前側主平面位置との間に光路を折り
曲げる光路折り曲げ手段を有することを特徴とする請求
項12の液晶プロジェクター。
26. The liquid crystal projector according to claim 12, further comprising an optical path bending unit for bending an optical path between a position where the plurality of tertiary light sources are formed and a front main plane position of the light collecting unit. .
【請求項27】 前記色合成手段は三角柱状の4つのプ
リズムを組み合わせてなる全体として四角柱状のプリズ
ムより成っていることを特徴とする請求項12の液晶プ
ロジェクター。
27. The liquid crystal projector according to claim 12, wherein said color synthesizing means comprises a quadrangular prism formed by combining four triangular prisms.
【請求項28】 前記色合成手段は三角柱状の2つのプ
リズムを組み合わせてなる少なくとも1つの四角柱状の
プリズムと、少なくとも1枚のダイクロイックミラーで
構成されることを特徴とする請求項12の液晶プロジェ
クター。
28. The liquid crystal projector according to claim 12, wherein said color synthesizing means is composed of at least one quadrangular prism formed by combining two triangular prisms, and at least one dichroic mirror. .
【請求項29】 前記複数の第3次光源と前記投射レン
ズの絞り位置近傍とは略共役関係にあることを特徴とす
る請求項12の液晶プロジェクター。
29. The liquid crystal projector according to claim 12, wherein the plurality of tertiary light sources and the vicinity of the stop position of the projection lens are substantially conjugate.
【請求項30】 前記投射レンズの一部のレンズは、前
記液晶表示装置と前記色合成手段との間に配置されるこ
とを特徴とする請求項12の液晶プロジェクター。
30. The liquid crystal projector according to claim 12, wherein a part of the projection lens is disposed between the liquid crystal display device and the color synthesizing unit.
【請求項31】 光源部と、該光源部からの光より複数
の2次光源を形成する第1のフライアイレンズと、該複
数の2次光源が形成される位置の近傍に配置した第2の
フライアイレンズと、該複数の2次光源からの光束を被
照射面上に重ねあわせる集光手段と、該被照射面に配置
した液晶表示装置と、液晶表示装置に基づく画像を投影
する投射レンズとを備えた液晶プロジェクターにおい
て、該集光手段の焦点距離をf2、該2次光源が形成さ
れる位置から該集光手段の前側主平面位置までの距離を
Of2としたとき 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴とする液晶プロジェクター。
31. A light source unit, a first fly-eye lens for forming a plurality of secondary light sources from light from the light source unit, and a second fly-eye lens disposed near a position where the plurality of secondary light sources are formed. A fly-eye lens, light collecting means for superimposing light beams from the plurality of secondary light sources on a surface to be irradiated, a liquid crystal display device arranged on the surface to be irradiated, and projection for projecting an image based on the liquid crystal display device In a liquid crystal projector including a lens, the focal length of the light condensing means is f2, and the distance from the position where the secondary light source is formed to the front main plane position of the light condensing means is Of2. A liquid crystal projector satisfying Of2 / f2 <3/4.
【請求項32】 前記第2フライアイレンズの近傍にラ
ンダムな偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/2板を備
えた偏光変換手段を有することを特徴とする請求項31
の液晶プロジェクター。
32. A polarization converter comprising a λ / 2 plate near the second fly-eye lens for aligning random polarization vibration components in a predetermined direction.
LCD projector.
【請求項33】 前記偏光変換手段は、偏光光束分離面
と反射面とを有する棒状の光束分割素子をベースとし
て、該光束分割素子を複数段組み合わせて成ることを特
徴とする請求項32の液晶プロジェクター。
33. The liquid crystal device according to claim 32, wherein said polarization conversion means is formed by combining a plurality of light beam splitting elements based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface. projector.
【請求項34】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は
それぞれお互いに平行に配列されていることを特徴とす
る請求項33の液晶プロジェクター。
34. The liquid crystal projector according to claim 33, wherein the polarized light beam splitting surfaces of the light beam splitting elements are arranged in parallel with each other.
【請求項35】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は
前記集光手段を含む照明系光軸に対して対称に配列され
ていることを特徴とする請求項33の液晶プロジェクタ
ー。
35. The liquid crystal projector according to claim 33, wherein the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is arranged symmetrically with respect to an optical axis of the illumination system including the light collecting means.
【請求項36】 前記光源部から前記偏光変換手段まで
の光軸と、前記集光手段から前記被照明面までの光軸
は、前記複数段重ねられた光束分割素子のピッチの半分
だけずらされていることを特徴とする請求項33,34
又は35の液晶プロジェクター。
36. An optical axis from the light source section to the polarization conversion means and an optical axis from the light condensing means to the illuminated surface are shifted by a half of a pitch of the plurality of stacked light beam splitting elements. 35. The method according to claim 33, wherein
Or 35 liquid crystal projectors.
【請求項37】 前記複数の2次光源が形成される位置
と、前記集光手段の前側主平面位置との間に光路を折り
曲げる光路折り曲げ手段を有することを特徴とする請求
項31の液晶プロジェクター。
37. The liquid crystal projector according to claim 31, further comprising an optical path bending unit for bending an optical path between a position where the plurality of secondary light sources are formed and a front main plane position of the condensing unit. .
【請求項38】 前記複数の2次光源と前記投射レンズ
の絞り位置とは略共役関係にあることを特徴とする請求
項31の液晶プロジェクター。
38. The liquid crystal projector according to claim 31, wherein the plurality of secondary light sources and a stop position of the projection lens have a substantially conjugate relationship.
【請求項39】 光源部と、該光源部からの光束を集光
して2次光源を形成する2次光源形成手段と、該2次光
源からの光束を内部で全反射させ射出開口へ導く棒状素
子と、該棒状素子からの光束を取り込み、該2次光源よ
り複数の3次光源を形成するリレーレンズ群と、該複数
の3次光源からの光束を被照射面上に重ねあわせる集光
手段と、被照射面上に配置した液晶表示装置に基づく画
像を投影する投射レンズとを備えた液晶プロジェクター
において、該集光手段の焦点距離をf2、該3次光源が
形成される位置から該集光手段の前側主平面位置までの
距離をOf2としたとき、 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴とする液晶プロジェクター。
39. A light source unit, secondary light source forming means for converging a light beam from the light source unit to form a secondary light source, and totally reflecting the light beam from the secondary light source inside to guide the light beam to an emission opening. A rod-shaped element, a relay lens group that takes in the light beam from the rod-shaped element and forms a plurality of tertiary light sources from the secondary light source, and a light-collecting device that superimposes the light beams from the plurality of tertiary light sources on an irradiated surface Means and a projection lens for projecting an image based on a liquid crystal display device disposed on the surface to be illuminated. A liquid crystal projector which satisfies 1/4 <Of2 / f2 <3/4, where Of2 is the distance to the front main plane position of the light collecting means.
【請求項40】 前記第3次光源が形成される位置近傍
にランダムな偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/2板
を備えた偏光変換手段を有することを特徴とする請求項
39の液晶プロジェクター。
40. The liquid crystal projector according to claim 39, further comprising: a polarization conversion unit having a λ / 2 plate for aligning a random polarization vibration component in a predetermined direction near a position where the tertiary light source is formed. .
【請求項41】 前記偏光変換手段は、偏光光束分離面
と反射面とを有する棒状の光束分割素子をベースとし
て、該光束分割素子を複数段組み合わせて成ることを特
徴とする請求項40の液晶プロジェクター。
41. The liquid crystal device according to claim 40, wherein said polarization conversion means is formed by combining a plurality of light beam splitting elements based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface. projector.
【請求項42】 前記光束分割素子の、偏光光束分離面
はそれぞれお互いに平行に配列されていることを特徴と
する請求項41の液晶プロジェクター。
42. The liquid crystal projector according to claim 41, wherein said polarized light beam splitting surfaces of said light beam splitting element are arranged in parallel with each other.
【請求項43】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は
前記集光手段を含む照明系光軸に対して対称に配列され
ていることを特徴とする請求項41の液晶プロジェクタ
ー。
43. The liquid crystal projector according to claim 41, wherein the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is arranged symmetrically with respect to an optical axis of an illumination system including the light collecting means.
【請求項44】 前記光源部と前記棒状素子との間に、
光路を折り曲げる光路折り曲げ手段が配置されているこ
とを特徴とする請求項39の液晶プロジェクター。
44. Between the light source unit and the rod-shaped element,
40. The liquid crystal projector according to claim 39, further comprising an optical path bending unit for bending an optical path.
【請求項45】 前記光路折曲げ手段には、波長選択特
性を有する反射膜が備えられていることを特徴とする請
求項44の液晶プロジェクター。
45. The liquid crystal projector according to claim 44, wherein said optical path bending means is provided with a reflection film having a wavelength selection characteristic.
【請求項46】 前記棒状素子の入射面近傍に、レンズ
が配置されていることを特徴とする請求項39の液晶プ
ロジェクター。
46. The liquid crystal projector according to claim 39, wherein a lens is disposed near an incident surface of said rod-shaped element.
【請求項47】 前記棒状素子の入射面近傍に配置され
るレンズの前記光源側のレンズ面は凸面であることを特
徴とする請求項46の液晶プロジェクター。
47. The liquid crystal projector according to claim 46, wherein a lens surface on the light source side of a lens disposed near the incident surface of the rod-shaped element is a convex surface.
【請求項48】 前記棒状素子の射出面は、前記リレー
レンズ群のうち最も前記光源部側に配置されたレンズの
レンズ面にてお互いに接触して保持されていることを特
徴とする請求項39の液晶プロジェクター。
48. The emission surface of the rod-shaped element is held in contact with each other by a lens surface of a lens disposed closest to the light source unit in the relay lens group. 39 LCD projectors.
【請求項49】 前記棒状素子の射出面は、平行平板と
お互いに接触して保持されていることを特徴とする請求
項39の液晶プロジェクター。
49. The liquid crystal projector according to claim 39, wherein an exit surface of said rod-shaped element is held in contact with a parallel flat plate.
【請求項50】 前記棒状素子の射出面の長手断面の長
さをD、光軸方向の長さをLとしたとき 6.5<L/D<9.0 を満足することを特徴とする請求項39の液晶プロジェ
クター。
50. When the length of the longitudinal section of the exit surface of the rod-shaped element is D and the length in the optical axis direction is L, 6.5 <L / D <9.0 is satisfied. 40. The liquid crystal projector according to claim 39.
【請求項51】 前記リレーレンズ群内の少なくとも1
枚のレンズは非球面を有していることを特徴とする請求
項39の液晶プロジェクター。
51. At least one of the relay lens groups
The liquid crystal projector according to claim 39, wherein the lenses have an aspherical surface.
【請求項52】 前記光源部から前記偏光変換手段まで
の光軸と、前記集光手段から前記被照明面までの光軸
は、前記複数段重ねられた棒状の光束分割素子のピッチ
の半分だけずらされていることを特徴とする請求項4
1,42又は43の液晶プロジェクター。
52. The optical axis from the light source section to the polarization conversion means and the optical axis from the light condensing means to the illuminated surface are only half the pitch of the plurality of stacked bar-shaped light beam splitting elements. 5. The method according to claim 4, wherein the position is shifted.
1, 42 or 43 liquid crystal projector.
【請求項53】 前記複数の第3次光源が形成される位
置と前記集光手段の前側主平面位置との間に光路を折り
曲げる光路折り曲げ手段を有することを特徴とする請求
項39の液晶プロジェクター。
53. The liquid crystal projector according to claim 39, further comprising an optical path bending unit that bends an optical path between a position where the plurality of tertiary light sources are formed and a front main plane position of the light collecting unit. .
【請求項54】 前記複数の第3次光源と前記投射レン
ズの絞り位置近傍とは略共役関係にあることを特徴とす
る請求項39の液晶プロジェクター。
54. The liquid crystal projector according to claim 39, wherein the plurality of tertiary light sources and the vicinity of the stop position of the projection lens are substantially conjugate.
【請求項55】 白色光を射出する光源部と、該光源部
からの光より複数の2次光源を形成する2次光源形成手
段と、該複数の2次光源からの光束を被照射面上に重ね
あわせる集光手段と、該集光手段を介した光束を複数の
色光に分離する色分離手段と、光路中に配置した液晶表
示装置と、各色光毎の液晶表示装置を透過したそれぞれ
の色光を合成する色合成手段と、該色合成手段を介した
各色光の液晶表示装置に基づく画像を投影する投射レン
ズとを備えた液晶プロジェクターにおいて、該集光手段
の焦点距離をf2、該2次光源が形成される位置から該
集光手段の前側主平面位置までの距離をOf2としたと
き 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴とする液晶プロジェクター。
55. A light source unit for emitting white light, secondary light source forming means for forming a plurality of secondary light sources from the light from the light source unit, and light beams from the plurality of secondary light sources on an irradiated surface. A light-collecting unit that overlaps the light-collecting unit, a color separating unit that separates a light beam passing through the light-collecting unit into a plurality of color lights, a liquid crystal display device that is disposed in an optical path, and a light-transmitting liquid crystal display device for each color light. In a liquid crystal projector comprising a color synthesizing means for synthesizing color lights and a projection lens for projecting an image of each color light through the color synthesizing means based on a liquid crystal display device, the focal length of the light condensing means is f2, 2 A liquid crystal projector which satisfies O <Of2 / f2 <3 when a distance from a position where a next light source is formed to a front main plane position of the light condensing unit is Of2.
【請求項56】 前記複数の2次光源の近傍にランダム
な偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/2板を備えた偏
光変換手段を有することを特徴とする請求項55の液晶
プロジェクター。
56. The liquid crystal projector according to claim 55, further comprising: a polarization conversion unit provided near the plurality of secondary light sources with a λ / 2 plate for aligning a random polarization vibration component in a predetermined direction.
【請求項57】 前記偏光変換手段は、偏光光束分離面
と反射面とを有する棒状の光束分割素子をベースとし
て、該光束分割素子を複数段組み合わせて成ることを特
徴とする請求項56の液晶プロジェクター。
57. The liquid crystal device according to claim 56, wherein said polarization conversion means is formed by combining a plurality of light beam splitting elements based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface. projector.
【請求項58】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は
それぞれお互いに平行に配列されていることを特徴とす
る請求項57の液晶プロジェクター。
58. The liquid crystal projector according to claim 57, wherein the polarized light beam splitting surfaces of the light beam splitting elements are arranged in parallel with each other.
【請求項59】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は
前記集光手段を含む照明系光軸に対して対称に配列され
ていることを特徴とする請求項57の液晶プロジェクタ
ー。
59. The liquid crystal projector according to claim 57, wherein the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is arranged symmetrically with respect to an optical axis of an illumination system including the light collecting means.
【請求項60】 前記光源部から前記偏光変換手段まで
の光軸と、前記集光手段から前記被照明面までの光軸
は、前記複数段重ねられた光束分割素子のピッチの半分
だけずらされていることを特徴とする請求項57,58
又は59の液晶プロジェクター。
60. An optical axis from the light source section to the polarization conversion means and an optical axis from the light condensing means to the illuminated surface are shifted by a half of a pitch of the plurality of stacked light beam splitting elements. 57. The method according to claim 57, wherein
Or a liquid crystal projector of 59.
【請求項61】 前記複数の2次光源が形成される位置
と、前記集光手段の前側主平面位置との間に光路を折り
曲げる光路折り曲げ手段を有することを特徴とする請求
項55の液晶プロジェクター。
61. The liquid crystal projector according to claim 55, further comprising an optical path bending unit that bends an optical path between a position where the plurality of secondary light sources are formed and a front main plane position of the light collecting unit. .
【請求項62】 前記色合成手段は三角柱状の4つのプ
リズムを組み合わせて成る全体として四角柱状のプリズ
ムより成っていることを特徴とする請求項55の液晶プ
ロジェクター。
62. The liquid crystal projector according to claim 55, wherein said color synthesizing means comprises a quadrangular prism formed by combining four triangular prisms.
【請求項63】 前記色合成手段は三角柱状の2つのプ
リズムを組み合わせて成る少なくとも1つの四角柱状の
プリズムと、少なくとも1枚のダイクロイックミラーで
構成されることを特徴とする請求項55の液晶プロジェ
クター。
63. The liquid crystal projector according to claim 55, wherein said color synthesizing means comprises at least one quadrangular prism formed by combining two triangular prisms, and at least one dichroic mirror. .
【請求項64】 前記複数の2次光源と前記投射レンズ
の絞り位置とは略共役関係にあることを特徴とする請求
項55の液晶プロジェクター。
64. The liquid crystal projector according to claim 55, wherein said plurality of secondary light sources and a stop position of said projection lens are substantially conjugated.
【請求項65】 前記投射レンズの一部のレンズは、前
記液晶表示装置と前記色合成手段との間に配置されるこ
とを特徴とする請求項55の液晶プロジェクター。
65. The liquid crystal projector according to claim 55, wherein some lenses of said projection lens are arranged between said liquid crystal display device and said color synthesizing means.
【請求項66】 前記2次光源形成手段は中実型の棒状
レンズより成っていることを特徴とする請求項55の液
晶プロジェクター。
66. The liquid crystal projector according to claim 55, wherein said secondary light source forming means comprises a solid rod lens.
【請求項67】 光源部と、該光源部からの光より複数
の2次光源を形成する2次光源形成手段と、該複数の2
次光源からの光束を被照射面上に重ねあわせる集光手段
と、被照射に配置した液晶表示装置と、液晶表示装置に
基づく画像を投影する投射レンズとを備えた液晶プロジ
ェクターにおいて、該集光手段の焦点距離をf2、該2
次光源が形成される位置から該集光手段の前側主平面位
置までの距離をOf2としたとき 1/4<Of2/f2<3/4 を満足することを特徴とする液晶プロジェクター。
67. A light source unit, secondary light source forming means for forming a plurality of secondary light sources from light from the light source unit, and the plurality of secondary light sources.
A liquid crystal projector comprising: a light condensing means for superimposing a light beam from a next light source on a surface to be illuminated; a liquid crystal display device disposed on the object to be illuminated; The focal length of the means is f2,
A liquid crystal projector characterized by satisfying 1/4 <Of2 / f2 <3/4 when a distance from a position where a next light source is formed to a front main plane position of the condensing unit is Of2.
【請求項68】 前記複数の2次光源の近傍にランダム
な偏光振動成分を所定方向に揃えるλ/2板を備えた偏
光変換手段を有することを特徴とする請求項67の液晶
プロジェクター。
68. The liquid crystal projector according to claim 67, further comprising: a polarization conversion unit provided near the plurality of secondary light sources and having a λ / 2 plate for aligning a random polarization vibration component in a predetermined direction.
【請求項69】 前記偏光変換手段は、偏光光束分離面
と反射面とを有する棒状の光束分割素子をベースとし
て、該光束分割素子を複数段組み合わせて成ることを特
徴とする請求項68の液晶プロジェクター。
69. The liquid crystal device according to claim 68, wherein said polarization conversion means is formed by combining a plurality of light beam splitting elements based on a rod-shaped light beam splitting element having a polarized light beam splitting surface and a reflecting surface. projector.
【請求項70】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は
それぞれお互いに平行に配列されていることを特徴とす
る請求項69の液晶プロジェクター。
70. The liquid crystal projector according to claim 69, wherein said polarized light beam splitting surfaces of said light beam splitting element are arranged in parallel with each other.
【請求項71】 前記光束分割素子の偏光光束分離面は
前記集光手段を含む照明系光軸に対して対称に配列され
ていることを特徴とする請求項69の液晶プロジェクタ
ー。
71. The liquid crystal projector according to claim 69, wherein the polarized light beam splitting surface of the light beam splitting element is arranged symmetrically with respect to an optical axis of an illumination system including the light collecting means.
【請求項72】 前記光源部から前記偏光変換手段まで
の光軸と、前記集光手段から前記被照明面までの光軸
は、前記複数段重ねられた光束分割素子のピッチの半分
だけずらされていることを特徴とする請求項69,70
又は71の液晶プロジェクター。
72. An optical axis from the light source section to the polarization conversion means and an optical axis from the light condensing means to the illuminated surface are shifted by a half of a pitch of the plurality of stacked light beam splitting elements. 70. The method according to claim 69, wherein:
Or 71 liquid crystal projector.
【請求項73】 前記複数の2次光源が形成される位置
と、前記集光手段の前側主平面位置との間に光路を折り
曲げる光路折り曲げ手段を有することを特徴とする請求
項67の液晶プロジェクター。
73. The liquid crystal projector according to claim 67, further comprising an optical path bending unit that bends an optical path between a position where the plurality of secondary light sources are formed and a front main plane position of the light collecting unit. .
【請求項74】 前記複数の2次光源と前記投射レンズ
の絞り位置とは略共役関係にあることを特徴とする請求
項67の液晶プロジェクター。
74. The liquid crystal projector according to claim 67, wherein the plurality of secondary light sources and a stop position of the projection lens have a substantially conjugate relationship.
【請求項75】 前記2次光源形成手段は中実型の棒状
レンズより成っていることを特徴とする請求項67の液
晶プロジェクター。
75. The liquid crystal projector according to claim 67, wherein said secondary light source forming means comprises a solid rod lens.
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