JP2000347136A - Illuminating optical system - Google Patents

Illuminating optical system

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JP2000347136A
JP2000347136A JP11155656A JP15565699A JP2000347136A JP 2000347136 A JP2000347136 A JP 2000347136A JP 11155656 A JP11155656 A JP 11155656A JP 15565699 A JP15565699 A JP 15565699A JP 2000347136 A JP2000347136 A JP 2000347136A
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lens
light
lens array
array
row
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JP11155656A
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Keisuke Mitani
圭輔 三谷
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Sharp Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating optical system where a dark line on a screen is made less noticeable and a polarization/conversion element is easily worked. SOLUTION: As for the row directions of 1st and 2nd lens arrays 3 and 4, all the rows are positioned so as to be different from each other. Besides, in the 1st and 2nd lens arrays 3 and 4, the dark line on the screen generated by the gap of the center axis part of a cross-dichroic prism is eliminated by the arrangement. Besides, the polarization/conversion element 20 is arranged so that the height direction (horizontal direction shown in figure) of each parallel square pole can be parallel to the deviated row directions of the 1st and 2nd lens arrays 3 and 4.

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、照明光学系、より
詳細には、プロジェクタ等の映像機器の光源等に用いて
好適な照明装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system, and more particularly, to an illumination device suitable for use as a light source of video equipment such as a projector.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は、従来技術による照明光学系の一
例を説明するための図で、図6(A)は要部構成図、図
6(B)はクロスダイクロイックプリズムの斜視図であ
る。液晶ライトバルブを用いた投射型表示装置には、ク
ロスダイクロイックプリズムを用いた光学システムがし
ばしば用いられる。図6に示した例は、クロスダイクロ
イックプリズムを用いたシステム例で、光の合成をクロ
スダイクロイックプリズムで行う液晶ライトバルブ3板
式光学系の構成を示している。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a view for explaining an example of an illumination optical system according to the prior art. FIG. 6A is a structural view of a main part, and FIG. 6B is a perspective view of a cross dichroic prism. . An optical system using a cross dichroic prism is often used for a projection display device using a liquid crystal light valve. The example shown in FIG. 6 is a system example using a cross dichroic prism, and shows a configuration of a liquid crystal light valve three-plate optical system in which light is combined by the cross dichroic prism.

【0003】図6(A)に示したように、リフレクタ5
2で反射された光源51からの光は、複数の第一のレン
ズ53aを組み合わせた第一のレンズアレイ53に入射
する。その第一のレンズ53a透過後、出射した光束
は、複数の部分光束に分割されると共に、第一のレンズ
アレイ53と対をなす第二のレンズアレイ54の開口部
付近で光束が収束する。第二のレンズ54aは、これと
対をなす第一のレンズ53aの前記開口形状を被照射面
である液晶ライトバルブ57R,57G,57Bに結像
照明させる。また、第二のレンズアレイ54を透過した
光は、偏光変換素子70に入射し、その光の偏光方向が
変換される。
[0003] As shown in FIG.
The light from the light source 51 reflected by 2 enters a first lens array 53 in which a plurality of first lenses 53a are combined. After passing through the first lens 53a, the emitted light flux is divided into a plurality of partial light fluxes, and the light flux converges near the opening of the second lens array 54 paired with the first lens array 53. The second lens 54a forms and illuminates the liquid crystal light valves 57R, 57G, and 57B, which are surfaces to be illuminated, with the aperture shape of the first lens 53a that forms a pair with the second lens 54a. Further, the light transmitted through the second lens array 54 enters the polarization conversion element 70, and the polarization direction of the light is changed.

【0004】青色光と緑光(以下、B光,G光)の光は
ダイクロイックミラー56aで反射され、赤色光(以
下、R光)は透過する。R光はR信号変換用液晶ライト
バルブ57Rによって映像情報に変換される。反射され
たG光,B光は、更に、ダイクロイックミラー56bに
よって反射G光と透過B光に分離され、G光は、G信号
変換用液晶ライトバルブ57Gによって映像情報に変換
される。B光は、R光,G光と光路長が異なってしまう
ため、リレーレンズ58a,58bを介してB信号変換
用液晶ライトバルブ57Bによって映像情報に変換され
る。このそれぞれの映像情報変換光が、クロスダイクロ
イックプリズム60によって合成され、投射レンズ61
によってスクリーン62に投影される。
The blue light and the green light (hereinafter, B light and G light) are reflected by the dichroic mirror 56a, and the red light (hereinafter, R light) is transmitted. The R light is converted into video information by the R signal conversion liquid crystal light valve 57R. The reflected G light and B light are further separated into reflected G light and transmitted B light by a dichroic mirror 56b, and the G light is converted into video information by a G signal conversion liquid crystal light valve 57G. Since the B light has a different optical path length from the R light and the G light, the B light is converted into video information by the B signal conversion liquid crystal light valve 57B via the relay lenses 58a and 58b. The respective video information converted lights are combined by the cross dichroic prism 60 and the projection lens 61
Is projected on the screen 62.

【0005】クロスダイクロイックプリズム60は、図
6(B)に示したように、4つの直角プリズム60aを
それら4つの直角プリズム60aの直角稜線60bを突
き合せるように配置し、直角稜線60bを形成している
互いに直交する2つの面に各色の反射膜を貼り付けた構
造をしている。このため、各プリズム60aの直角稜線
60bの集合部分であるクロスダイクロイックプリズム
60の中心軸部は隙間を有している。このため、クロス
ダイクロイックプリズム60の中心を通る光が投射レン
ズ61を経由してスクリーン62に投影されると、上記
中心軸部の隙間に起因する暗線がスクリーン62上に形
成されることとなる。
In the cross dichroic prism 60, as shown in FIG. 6B, four right-angle prisms 60a are arranged so that the right-angle ridges 60b of the four right-angle prisms 60a abut each other to form a right-angle ridge 60b. The structure has a structure in which reflective films of respective colors are attached to two surfaces orthogonal to each other. For this reason, the central axis of the cross dichroic prism 60, which is an aggregate of the right-angle ridge lines 60b of each prism 60a, has a gap. For this reason, when light passing through the center of the cross dichroic prism 60 is projected on the screen 62 via the projection lens 61, a dark line due to the gap between the central axis portions is formed on the screen 62.

【0006】図7は、図6に示した例において、光がレ
ンズアレイの中央部を透過した場合のスクリーン上の暗
線の発生を説明するための図で、図7(A)は要部構成
図で、図7(B)は図7(A)のB―B矢視図、図7
(C)は第二のレンズアレイ上での光束分布図である。
図8は、図6に示した例において、光がレンズアレイの
周辺部を透過した場合のスクリーン上の暗線の発生を説
明するための図で、図8(A)は要部構成図、図8
(B)は図8(A)のB―B矢視図である。尚、図7,
図8においては、図6に示した光源51及びリフレクタ
52は省略してある。図9は、図6に示した例における
スクリーン上の暗線を説明するための図である。
FIG. 7 is a view for explaining the generation of dark lines on the screen when light passes through the center of the lens array in the example shown in FIG. 6, and FIG. FIG. 7B is a view taken in the direction of arrows BB in FIG.
(C) is a light flux distribution diagram on the second lens array.
FIG. 8 is a diagram for explaining the generation of dark lines on the screen when light passes through the periphery of the lens array in the example shown in FIG. 6, and FIG. 8
(B) is a view on arrow BB in FIG. 8 (A). Note that FIG.
8, the light source 51 and the reflector 52 shown in FIG. 6 are omitted. FIG. 9 is a diagram for explaining dark lines on the screen in the example shown in FIG.

【0007】図6に示した例において説明したように、
第一のレンズアレイ53に入射した光が、第一のレンズ
53aを透過した後、出射した光束が複数の部分光束に
分割されると共に、第一のレンズアレイ53と対をなす
第二のレンズアレイ54の開口部付近で光束が収束す
る。第二のレンズ54aは、これと対をなす第一のレン
ズ53aの前記開口形状を、被照射面である液晶ライト
バルブ57Gに結像照明させる。この後、光はクロスダ
イクロイックプリズム60を透過し(図7,図8に示し
た例では、G光のみが示してある)、投射レンズ61に
よってスクリーン62に結像する。そのときのスクリー
ン62上の照度分布が図7(B)に示してある。また、
このときの第二のレンズアレイ54上での光束の分布は
図7(C)に示したように、離散的な分布となる。ここ
で、レンズアレイ53,54の対となる1つのレンズ5
3a,54aに注目してみる。
As explained in the example shown in FIG.
After the light incident on the first lens array 53 passes through the first lens 53a, the emitted light beam is divided into a plurality of partial light beams, and a second lens paired with the first lens array 53 is formed. The light beam converges near the opening of the array 54. The second lens 54a causes the aperture shape of the first lens 53a that forms a pair with the second lens 54a to form and illuminate the liquid crystal light valve 57G that is the surface to be illuminated. Thereafter, the light passes through the cross dichroic prism 60 (only the G light is shown in the examples shown in FIGS. 7 and 8), and forms an image on the screen 62 by the projection lens 61. FIG. 7B shows the illuminance distribution on the screen 62 at that time. Also,
At this time, the distribution of the luminous flux on the second lens array 54 is a discrete distribution as shown in FIG. Here, one lens 5 that is a pair of the lens arrays 53 and 54
Let's pay attention to 3a and 54a.

【0008】図7(A)に示したように、レンズアレイ
54のほぼ中央部に位置するレンズ54aを透過した光
は、パネルを透過した後、ほぼ平行な光としてクロスダ
イクロイックプリズム60の内部を通過する。このと
き、透過する平行な光は、クロスダイクロイックプリズ
ム60の中心軸部の隙間によって遮られ、図中、太い破
線で示したように、ほぼ直進してスクリーン62上のほ
ぼ中央部に到達し、その結果、スクリーン62上に暗線
64となって現れる。
As shown in FIG. 7A, the light transmitted through the lens 54a located substantially at the center of the lens array 54 is transmitted through the panel and then converted into substantially parallel light through the inside of the cross dichroic prism 60. pass. At this time, the transmitted parallel light is blocked by the gap between the central axes of the cross dichroic prism 60, and travels substantially straight as shown by the thick broken line in FIG. As a result, a dark line 64 appears on the screen 62.

【0009】図8(A)に示したように、レンズアレイ
53,54の周辺部に位置するレンズを透過した光は、
パネルを透過した後、ほぼ平行な斜め光となり、クロス
ダイクロイックプリズム60の内部を通過する。このと
き、図7(A)に示した例と同様に、透過する平行な光
は、クロスダイクロイックプリズム60の中心軸部の隙
間によって遮られ、図中、太い破線で示したように斜め
に進み、スクリーン62上の中央部よりやや上部に到達
し、その結果、スクリーン62上に暗線64となって現
れる。このように、レンズアレイ53,54上のレンズ
の位置によってスクリーン62上に発生する暗線64は
その位置を変える。このため、図9に示したように、ス
クリーン62上には、レンズアレイ53,54の行方向
(図示上下方向)のレンズの数と同様の暗線が見えるこ
とになる。
As shown in FIG. 8A, the light transmitted through the lenses located around the lens arrays 53 and 54 is
After passing through the panel, the light becomes substantially parallel oblique light and passes through the inside of the cross dichroic prism 60. At this time, as in the example shown in FIG. 7A, the transmitted parallel light is blocked by the gap between the central axes of the cross dichroic prism 60, and travels obliquely as shown by the thick broken line in the figure. Reaches a little higher than the center on the screen 62, and as a result, appears as a dark line 64 on the screen 62. As described above, the position of the dark line 64 generated on the screen 62 changes depending on the position of the lens on the lens arrays 53 and 54. For this reason, as shown in FIG. 9, dark lines similar to the number of lenses in the row direction (vertical direction in the drawing) of the lens arrays 53 and 54 are visible on the screen 62.

【0010】図10は、従来技術による照明光学系の他
の例を説明するための図で、図10(A)は第一のレン
ズアレイの正面図、図10(B)は第二のレンズアレイ
の正面、図10(C)は偏光変換素子の正面図である。
上述のようなダイクロイックプリズムの中心軸部の隙間
に起因するスクリーン上の暗線を見え難くするための手
段として、例えば、特開平10―325954号公報に
開示されたものがある。この公報のものは、図10に示
したように、上述のスクリーン上の暗線を見え難くする
ために、第二のレンズアレイの形状を行方向にずらすこ
とによって対応するというものである。
FIG. 10 is a view for explaining another example of an illumination optical system according to the prior art. FIG. 10 (A) is a front view of a first lens array, and FIG. 10 (B) is a second lens. FIG. 10C is a front view of the polarization conversion element.
As means for making it difficult to see dark lines on the screen due to the gap between the central axes of the dichroic prism as described above, there is, for example, one disclosed in JP-A-10-325954. In this publication, as shown in FIG. 10, in order to make dark lines on the screen difficult to see, the shape of the second lens array is shifted in the row direction.

【0011】第一のレンズアレイ120Aでは、図10
(A)に示したように、M行N列(M=6,N=4)の
ずれのないマトリクス状に小レンズが配置されている。
一方、第二のレンズアレイ130Aでは、図10(B)
に示したように、その上部130Au(上から3行目ま
で)と下部130Ad(4行目から6行目まで)が、中
心線Lyに対して、所定のずれ量d3Aをもって、それ
ぞれ−x方向及び+x方向にずれて配置されている。従
って、上部130Auと下部130Adの相対的なずれ
量d2Aは、中心線Lyを基準としたずれ量d3Aの2
倍に等しい。
In the first lens array 120A, FIG.
As shown in (A), the small lenses are arranged in a matrix with no shift in M rows and N columns (M = 6, N = 4).
On the other hand, in the second lens array 130A, FIG.
As shown in the figure, the upper part 130Au (from the third line from the top) and the lower part 130Ad (from the fourth line to the sixth line) have a predetermined displacement d3A with respect to the center line Ly in the -x direction. And in the + x direction. Accordingly, the relative displacement d2A between the upper part 130Au and the lower part 130Ad is 2 of the displacement d3A with respect to the center line Ly.
Equal to twice.

【0012】図11は、図10に示した偏光変換素子を
説明するための図で、図11(A)は斜視図、図11
(B)は部分平面図である。偏光変換素子140Aは、
図10(C)に示したように、第二のレンズアレイ13
0Aの上部130Auと下部130Adのずれに対応す
るように、中心線Syに対して、所定のずれ量d3Aを
もって、それぞれ−x方向及び+x方向にずれて配置さ
れている。
FIG. 11 is a view for explaining the polarization conversion element shown in FIG. 10. FIG. 11 (A) is a perspective view, and FIG.
(B) is a partial plan view. The polarization conversion element 140A is
As shown in FIG. 10C, the second lens array 13
In order to correspond to the displacement between the upper part 130Au and the lower part 130Ad of 0A, they are displaced in the -x direction and the + x direction with a predetermined displacement d3A with respect to the center line Sy.

【0013】また、偏光変換素子140Aにおける各小
レンズの中心が偏光変換素子140Aの偏光分離膜14
4のx方向の中心にほぼ一致するように、中心線Sy
は、偏光変換素子140Aの偏光分離膜144、あるい
は、反射膜145のx方向の幅Wpの半分にほぼ等しい
ずれ量d4Aだけ、中心線Lyから−x方向にずれてい
る。
The center of each small lens in the polarization conversion element 140A is located at the center of the polarization separation film 14 of the polarization conversion element 140A.
4 so that the center line Sy substantially coincides with the center in the x direction.
Is shifted in the −x direction from the center line Ly by a shift amount d4A substantially equal to half the width Wp in the x direction of the polarization separation film 144 or the reflection film 145 of the polarization conversion element 140A.

【0014】図11に示したように、この偏光変換素子
140は、偏光ビームスプリッタアレイ141と、選択
位相差板142とを備えている。ただし、図10に示し
た第一と第二のレンズアレイ120及び130に対応す
るように、上から第3行目までに相当する偏光変換素子
と、第4行目から第6行目に相当する偏光変換素子と
が、y方向の中心線Syに対して、それぞれ−x方向及
び+x方向にずれて配置されている。なお、この偏光変
換素子のずれについては後で説明する。
As shown in FIG. 11, the polarization conversion element 140 includes a polarization beam splitter array 141 and a selective phase difference plate 142. However, corresponding to the first and second lens arrays 120 and 130 shown in FIG. 10, the polarization conversion elements corresponding to the third row from the top and the fourth to sixth rows correspond to the polarization conversion elements. The polarization conversion elements are arranged so as to be shifted from each other in the −x direction and the + x direction with respect to the center line Sy in the y direction. The displacement of the polarization conversion element will be described later.

【0015】偏光ビームスプリッタアレイ141は、断
面形状が平行四辺形である柱状の複数の透光性板材14
3が、交互に貼り合わされた形状を有している。透光性
板材143の界面には、偏光分離膜144と反射膜14
5とが交互に形成されている。なお、この偏光ビームス
プリッタアレイ141は、偏光分離膜144と反射膜1
45が交互に配置されるように、これらの膜が形成され
た複数枚の板ガラスを貼り合わせて、所定の角度で斜め
に切断することによって作製される。
The polarizing beam splitter array 141 includes a plurality of columnar translucent plate members 14 each having a parallelogram cross section.
3 has a shape stuck alternately. The polarization separation film 144 and the reflection film 14 are provided at the interface of the translucent plate 143.
5 are alternately formed. The polarization beam splitter array 141 is composed of the polarization separation film 144 and the reflection film 1.
A plurality of sheet glasses on which these films are formed are attached to each other and cut obliquely at a predetermined angle so that 45 are alternately arranged.

【0016】第一と第二のレンズアレイ120,130
を通過した光は、偏光変換素子140に入射し、図11
(B)に示したように、偏光分離膜144でs偏光光と
p偏光光とに分離される。p偏光光は、偏光分離膜14
4をそのまま透過する。一方、s偏光光は、s偏光光の
偏光分離膜144で反射され、更に反射膜145で反射
されて、偏光分離膜144をそのまま透過したp偏光光
とほぼ平行な状態で出射される。選択位相差板142
は、偏光分離膜144を通過する光の出射面部分にはλ
/2位相差層146が形成されており、反射膜145で
反射された光の出射面部分にはλ/2位相差層146が
形成されていない光学素子である。
First and second lens arrays 120 and 130
11 passes through the polarization conversion element 140 and passes through FIG.
As shown in (B), the polarization separation film 144 separates the light into s-polarized light and p-polarized light. The p-polarized light passes through the polarization separation film 14.
4 as it is. On the other hand, the s-polarized light is reflected by the polarization separation film 144 of the s-polarized light, further reflected by the reflection film 145, and emitted in a state substantially parallel to the p-polarized light transmitted through the polarization separation film 144 as it is. Selection phase difference plate 142
Is λ at the exit surface of the light passing through the polarization separation film 144.
An optical element in which a / 2 retardation layer 146 is formed, and the λ / 2 retardation layer 146 is not formed on the exit surface of the light reflected by the reflection film 145.

【0017】従って、偏光分離膜144を透過したp偏
光光は、λ/2位相差層146によってs偏光光に変換
されて出射する。この結果、偏光変換素子140に入射
したランダムな偏光方向を有する光束は、ほとんどがs
偏光光に変換されて出射する。もちろん、反射膜145
で反射される光の出射面部分にだけ選択位相差板142
のλ/2位相差層146を形成することにより、p偏光
光に変換して出射することもできる。
Therefore, the p-polarized light transmitted through the polarization splitting film 144 is converted into s-polarized light by the λ / 2 retardation layer 146 and emitted. As a result, most of the light flux having a random polarization direction incident on the polarization conversion element 140 is s.
The light is converted into polarized light and emitted. Of course, the reflection film 145
Phase difference plate 142 only on the exit surface of the light reflected by
By forming the λ / 2 retardation layer 146, the light can be converted into p-polarized light and emitted.

【0018】第一と第二のレンズアレイ120A,13
0Aの小レンズは、図10(A),図10(B)に示し
たように、レンズの光軸とレンズ中心とが一致していな
い偏心レンズで、図中、各小レンズの実線の十字は、各
小レンズの光軸の位置を示している。第一のレンズアレ
イ120Aの上部120Au(上から3行目まで)の小
レンズ122Aaの光軸の位置は、小レンズのレンズ中
心に対して−x方向にずれ量d3Aだけずれており、こ
れに対応する第二のレンズアレイ130Aの上部130
Auの小レンズ132Aaの光軸の位置は、小レンズの
レンズ中心に対して+x方向にずれ量d3Aだけずれて
いる。
First and second lens arrays 120A and 120A
The small lens of 0A is an eccentric lens in which the optical axis of the lens does not coincide with the center of the lens, as shown in FIGS. 10A and 10B. Indicates the position of the optical axis of each small lens. The position of the optical axis of the small lens 122Aa in the upper part 120Au (from the top to the third row) of the first lens array 120A is shifted by a shift amount d3A in the −x direction with respect to the lens center of the small lens. Upper part 130 of corresponding second lens array 130A
The position of the optical axis of the Au small lens 132Aa is shifted from the lens center of the small lens by a shift amount d3A in the + x direction.

【0019】一方、第一のレンズアレイ120Aの下部
120Ad(4行目から6行目)の小レンズ122Ab
の光軸の位置は、小レンズのレンズ中心に対して、+x
方向にずれ量d3Aだけずれており、これに対応する第
二のレンズアレイ130Aの下部130Adの小レンズ
132Abの光軸の位置は、小レンズのレンズ中心に対
して、−x方向にずれ量d3Aだけずれている。
On the other hand, the small lenses 122Ab of the lower part 120Ad (the fourth to sixth rows) of the first lens array 120A
The position of the optical axis is + x with respect to the lens center of the small lens.
The position of the optical axis of the small lens 132Ab of the lower portion 130Ad of the second lens array 130A is shifted by the shift amount d3A in the −x direction with respect to the lens center of the small lens. It is only shifted.

【0020】図12は、図10に示した光軸の位置のず
れた小レンズ(偏心レンズ)を説明するための要部構成
図である。小レンズ122Aa(132Ab)や132
Aa(122Ab)は、図12に示したように、球面レ
ンズを所定の位置でカットすることにより、カット後の
レンズ中心に対して光軸の位置がずれたレンズと等価な
構造を有する偏心レンズである。通常は、型成形によっ
て、レンズアレイ全体を一体成形する場合が多い。な
お、各小レンズ122Aa,122Ab,132Aa,
132Abのレンズ中心に対する光軸の位置のずれ量
は、第二のレンズアレイ130Aにおける上部及び下部
の中心線Lyに対するずれ量d3Aに等しい。
FIG. 12 is a main part configuration diagram for explaining the small lens (eccentric lens) in which the position of the optical axis shown in FIG. 10 is shifted. Small lens 122Aa (132Ab) or 132
Aa (122Ab) is a decentered lens having a structure equivalent to a lens whose optical axis is shifted from the center of the cut lens by cutting the spherical lens at a predetermined position as shown in FIG. It is. Usually, the entire lens array is often integrally molded by molding. Each of the small lenses 122Aa, 122Ab, 132Aa,
The shift amount of the optical axis position of 132Ab with respect to the lens center is equal to the shift amount d3A with respect to the upper and lower center lines Ly in the second lens array 130A.

【0021】図13は、図10に示した第一及び第二の
レンズアレイ120A,130Aを説明するための要部
構成図で、図13(A)は上部の1つ、図13(B)は
下部の1つをy方向から見た図である。図13(A)に
示したように、第一のレンズアレイ120Aの上部の小
レンズ122Aaと対応する第二のレンズアレイ130
Aの小レンズ132Aaとは、小レンズ122Aaのレ
ンズ中心122a(GC)と小レンズ132Aaの光軸
132a(OC)とが一致すると共に、小レンズ122
Aaの光軸122a(OC)と小レンズ132Aaのレ
ンズ中心132a(GC)とが一致するように配置され
ている。
FIGS. 13A and 13B are main part structural diagrams for explaining the first and second lens arrays 120A and 130A shown in FIG. 10. FIG. 13A shows one of the upper parts, and FIG. Is a view of one of the lower portions viewed from the y direction. As shown in FIG. 13A, the second lens array 130 corresponding to the small lens 122Aa at the top of the first lens array 120A.
The small lens 132Aa of A is such that the lens center 122a (GC) of the small lens 122Aa coincides with the optical axis 132a (OC) of the small lens 132Aa, and the small lens 122A
The optical axis 122a (OC) of Aa and the lens center 132a (GC) of the small lens 132Aa are arranged to coincide.

【0022】同様に、図13(B)に示したように、第
一のレンズアレイ120Aの下部の小レンズ122Ab
と対応する第二のレンズアレイ130Aの小レンズ13
2Abとは、小レンズ122Abのレンズ中心122b
(GC)と小レンズ132Abの光軸132b(OC)
とが一致すると共に、小レンズ122Abの光軸122
b(OC)と小レンズ132Abのレンズ中心132b
(GC)とが一致するように配置されている。このと
き、小レンズ122Aaに入射した部分光束L1の中心
軸は、小レンズ122Aaによって対応する小レンズ1
32Aaの中心を通過するように偏光される。偏光され
た部分光束L1は、小レンズ132Aaを通過すると、
小レンズ122Aaに入射した時の部分光束の進行方向
に平行となるように偏光される。
Similarly, as shown in FIG. 13B, the small lens 122Ab below the first lens array 120A
And the small lens 13 of the second lens array 130A corresponding to
2Ab is the lens center 122b of the small lens 122Ab
(GC) and the optical axis 132b (OC) of the small lens 132Ab
And the optical axis 122 of the small lens 122Ab
b (OC) and lens center 132b of small lens 132Ab
(GC). At this time, the central axis of the partial light beam L1 incident on the small lens 122Aa is aligned with the small lens 1 corresponding to the small lens 122Aa.
The light is polarized so as to pass through the center of 32Aa. When the polarized partial light beam L1 passes through the small lens 132Aa,
The light is polarized so as to be parallel to the traveling direction of the partial light beam when entering the small lens 122Aa.

【0023】従って、部分光束L1の光路の位置は、小
レンズ122Aaへの入射時に対して−x方向にずれ量
d3Aだけ平行にずれたことになる。一方、小レンズ1
22bに入射した部分光束L2の光路の位置も、同様
に、小レンズ122b及び132bの偏光作用によっ
て、小レンズ122Abへの入射時に対して+x方向に
ずれ量d3Aだけ平行にずれる。従って、第一と第二の
レンズアレイ120A,130Aの同じ列の上部と下部
を通過した部分光束の光路の位置は、相対的にずれ量d
3Aの2倍だけずれることになる。
Therefore, the position of the optical path of the partial light beam L1 is shifted in parallel in the -x direction by the shift amount d3A with respect to the time of incidence on the small lens 122Aa. On the other hand, small lens 1
Similarly, the position of the optical path of the partial light beam L2 incident on 22b is shifted in parallel in the + x direction by a shift amount d3A in the + x direction due to the polarization action of the small lenses 122b and 132b. Accordingly, the position of the optical path of the partial light beam passing through the upper and lower portions of the same row of the first and second lens arrays 120A and 130A is relatively shifted d.
It will be shifted by 2 times 3A.

【0024】図14,図15は、図10に示した例にお
ける第一と第二のレンズアレイ120A,130A及び
偏光変換素子140Aの機能を説明するための要部構成
図である。図14は、第一と第二のレンズアレイ120
A,130Aの第3行目第2列を通過する2つの部分光
束L32Aa,L32Abの光路を示している。2つの
部分光束L32Aa,L32Abは、それらの中心軸3
2Aacl,32Abclが被照明領域252aに対す
る入射角度θ32Aa,θ32Abで被照明領域252
aの中心をそれぞれ通過する。
FIGS. 14 and 15 are main configuration diagrams for explaining the functions of the first and second lens arrays 120A and 130A and the polarization conversion element 140A in the example shown in FIG. FIG. 14 shows the first and second lens arrays 120.
A, the optical path of two partial light beams L32Aa and L32Ab passing through the third row and second column of 130A. The two partial light beams L32Aa and L32Ab have their central axes 3
2Aacl and 32Abcl are incident angles θ32Aa and θ32Ab with respect to the illuminated area 252a at the illuminated area 252.
Each passes through the center of a.

【0025】一方、図15は、第一と第二のレンズアレ
イ120A,130Aの第4行目第2列を通過する2つ
の部分光束L42Aa,L42Abの光路を示してい
る。2つの部分光束L42Aa,L42Abは、それら
の中心軸42Aacl,42Abclが被照明領域25
2aに対する入射角度θ42Aa,θ42Abで被照明
領域252aの中心をそれぞれ通過する。
FIG. 15 shows the optical paths of two partial light beams L42Aa and L42Ab passing through the fourth and second columns of the first and second lens arrays 120A and 130A. The two partial light beams L42Aa and L42Ab have their central axes 42Aacl and 42Abcl set to the illuminated area 25.
At the incident angles θ42Aa and θ42Ab with respect to 2a, the light passes through the center of the illuminated area 252a.

【0026】ここで、第一と第二のレンズアレイ120
A,130A及び偏光変換素子140Aの各ずらし量
は、 d2A=d1A/4,d3A=d2A/2,d4A=d
1A/4 となっている。このとき、同じ列方向のM個の部分光束
による暗線は、第一と第二のレンズアレイ120A,1
30Aの上部と下部に対応して2ヶ所に分離される。こ
のずれにより、部分光束の入射角度が異なれば、図6に
示した例でも説明したように、それぞれの部分光束によ
って形成される暗線の位置が異なることになる。従っ
て、同じ列方向で分割されたM個の部分光束のそれぞれ
によって形成される暗線は、1ヶ所に集中することがな
く、その暗線を目立ち難くすることが可能である。
Here, the first and second lens arrays 120
A, 130A and the shift amount of the polarization conversion element 140A are as follows: d2A = d1A / 4, d3A = d2A / 2, d4A = d
1A / 4. At this time, dark lines formed by the M partial light beams in the same column direction are the first and second lens arrays 120A, 120A.
It is separated into two parts corresponding to the upper part and the lower part of 30A. Due to this shift, if the incident angles of the partial light beams are different, the positions of the dark lines formed by the respective partial light beams are different as described in the example shown in FIG. Therefore, the dark line formed by each of the M partial light beams divided in the same column direction is not concentrated at one place, and the dark line can be made inconspicuous.

【0027】[0027]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来技術においては、下記のような問題があっ
た。 (1)第一及び第二レンズアレイの1組のレンズより出
射する光束によって発生するスクリーン上の暗線が、非
常にはっきりとした特性を持ち、スクリーン上ではっき
りと見える場合、上述のように、小レンズを1/2,1
/3,1/4のようなずれ幅で小レンズをずらしても、
全てのレンズアレイを合成した際、十分にスクリーン上
の暗線を目立たなくすることができなかった。
However, the above-mentioned prior art has the following problems. (1) When the dark line on the screen, which is generated by the light beam emitted from the pair of lenses of the first and second lens arrays, has very distinct characteristics and is clearly visible on the screen, as described above, 1 / 2,1 small lens
Even if the small lens is shifted with a shift width like / 3, 1/4,
When all the lens arrays were synthesized, the dark lines on the screen could not be made sufficiently inconspicuous.

【0028】(2)偏光変換素子は、偏光分離膜と反射
膜が交互に配置されるように、これらの膜が形成された
複数枚の板ガラスを貼り合わせて、所定の角度で斜めに
切断することによって作製されており、図10,図11
に示した例から分かるように、最も基本的な構造は、y
方向に段差のない構造である。これに対し、上述のよう
な従来技術では、レンズアレイを行方向(X方向)にず
らして配置する場合、行方向にずらした領域毎に偏光変
換素子もy方向に段差を付ける必要がある。図10,図
11に示したような構造にするためには、偏光変換素子
を段差のない基本的な構造のものを作製し、必要なy方
向寸法で切断した後、必要なずれを付けた上で再度貼り
付けるなどの方法を取る必要がある。このため、レンズ
アレイの行方向のずらす領域の数を多くすればするほ
ど、偏光変換素子の切断貼り付け加工が多くなり、偏光
変換素子の加工が難しくなってコストアップにつながる
という問題があった。
(2) The polarization conversion element is prepared by laminating a plurality of glass sheets having these films formed thereon such that the polarization separation films and the reflection films are alternately arranged, and cuts obliquely at a predetermined angle. FIGS. 10 and 11
As can be seen from the example shown in FIG.
The structure has no steps in the direction. On the other hand, in the above-described conventional technology, when the lens array is shifted in the row direction (X direction), the polarization conversion element also needs to have a step in the y direction for each area shifted in the row direction. In order to obtain the structure as shown in FIGS. 10 and 11, a polarization conversion element having a basic structure without a step was manufactured, cut at a required dimension in the y direction, and then provided with a required displacement. It is necessary to take a method such as pasting again. For this reason, as the number of regions shifted in the row direction of the lens array is increased, the number of cuts and attachments of the polarization conversion element is increased, and the processing of the polarization conversion element becomes more difficult, leading to an increase in cost. .

【0029】本発明は、上記のような実情を考慮してな
されたもので、スクリーン上の暗線を目立たなくすると
ともに、偏光変換素子の加工が容易な照明光学系を提供
することを目的としてなされたものである。
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and has as its object to provide an illumination optical system that makes dark lines on a screen inconspicuous and allows easy processing of a polarization conversion element. It is a thing.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、発光
源と、該発光源からの放射光を単一の方向に指向された
光束に変換する集光手段と、略同一の開口形状を有する
複数の第一のレンズを組み合わせた第一のレンズアレイ
と、該第一のレンズアレイと対をなし複数の第二のレン
ズを組み合わせた第二のレンズアレイとを備え、前記第
一のレンズは、前記集光手段から出射した光束を複数の
部分光束に分割すると共に該第一のレンズと対をなす前
記第二のレンズの開口部付近で光束を収束せしめ、前記
第二のレンズは、該第二のレンズと対をなす前記第一の
レンズの前記開口形状を被照射面に結像照明させる照明
光学系において、前記第一及び第二のレンズアレイのそ
れぞれが、前記第一及び第二のレンズが行方向に一列に
並んだ一行レンズアレイを前記行方向に直交する方向に
複数有し、該複数の一行レンズアレイが全ての行におい
て互いに相対的に前記行方向にずれた位置に配置され、
前記第一及び第二のレンズアレイにおける各一行レンズ
アレイ配列が略同様であることを特徴としたものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light-emitting source, and a light-collecting means for converting light emitted from the light-emitting source into a light beam directed in a single direction. A first lens array combining a plurality of first lenses having a second lens array paired with the first lens array and combining a plurality of second lenses, the first lens array The lens divides the light beam emitted from the condensing unit into a plurality of partial light beams and converges the light beam near the opening of the second lens that forms a pair with the first lens, and the second lens is In an illumination optical system that forms and illuminates the aperture shape of the first lens that forms a pair with the second lens on the surface to be irradiated, the first and second lens arrays each include the first and second lens arrays. A single-row lens in which the second lens is arranged in a row in the row direction Has a plurality of ray in a direction perpendicular to the row direction, are arranged at positions shifted from each other in relatively the row direction in the row lens array all rows of said plurality of,
The one-row lens array arrangement in the first and second lens arrays is substantially the same.

【0031】請求項2の発明は、請求項1に記載の照明
光学系において、前記第二のレンズアレイの前または後
に配置され、かつ、断面形状が平行四辺形である柱状ガ
ラスが該平行四辺形の互いに平行な二面に対して形成さ
れた偏光分離膜と反射膜とが交互に配置されるように複
数積層形成され、かつ、該各柱状ガラスにおいて前記第
一または第二のレンズを通過した部分光束を2つの直線
偏光光に分離する偏光ビームスプリッターアレイを有
し、該偏光ビームスプリッターアレイが、前記柱状ガラ
スの柱高方向と前記第一及び第二のレンズアレイの行方
向とが平行になるように配置されていることを特徴とし
たものである。
According to a second aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the first aspect, the columnar glass having a parallelogram cross section disposed before or after the second lens array and having a parallelogram cross section is formed. A plurality of polarized light separating films and reflecting films formed on two surfaces parallel to each other are alternately arranged, and each of the columnar glasses passes through the first or second lens. A polarizing beam splitter array for separating the divided partial light beam into two linearly polarized light beams, wherein the polarizing beam splitter array has a column height direction of the columnar glass parallel to a row direction of the first and second lens arrays. It is characterized by being arranged so that

【0032】請求項3の発明は、請求項1に記載の照明
光学系において、前記各一行レンズアレイに対する隣り
の一行レンズアレイとのずれ量が、隣り合うずれ同志で
同じではなく、少なくとも4種類のずれ量を有すること
を特徴としたものである。
According to a third aspect of the present invention, in the illumination optical system according to the first aspect, at least four types of shift amounts between the respective one-row lens arrays and the adjacent one-row lens arrays are not the same for adjacent shifts. Is characterized by having a shift amount of

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】図1は、本発明による照明光学系
の一実施例を説明するための要部構成図である。リフレ
クタ2で反射された光源1の光は、複数のレンズを組み
合わせた第一のレンズアレイ3に入射し、レンズ透過
後、出射した光束を複数の部分光束に分割すると共に、
第一のレンズアレイ3と対をなす第二のレンズアレイ4
の開口部付近で光束を収束させる。前記第二のレンズ4
aは、これと対をなす第一のレンズ3aの前記開口形状
を被照射面である液晶ライトバルブ7R,7G,7Bに
結像照明させる。また、第二のレンズアレイ4を透過し
た光は、偏光変換素子20に入射し、その光の偏光方向
が変換される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a diagram showing a main part of an illumination optical system according to an embodiment of the present invention. The light of the light source 1 reflected by the reflector 2 enters the first lens array 3 in which a plurality of lenses are combined, and after passing through the lenses, divides the emitted light beam into a plurality of partial light beams.
Second lens array 4 paired with first lens array 3
The light flux is converged in the vicinity of the opening. The second lens 4
“a” causes the aperture shape of the first lens 3a forming a pair with the aperture to form an image on the liquid crystal light valves 7R, 7G, and 7B, which are the surfaces to be irradiated. Further, the light transmitted through the second lens array 4 is incident on the polarization conversion element 20, and the polarization direction of the light is changed.

【0034】青色光と緑光(以下、B光,G光)の光は
ダイクロイックミラー6aで反射され、赤色光(以下、
R光)は透過する。R光はR信号変換用液晶ライトバル
ブ7Rで映像情報に変換される。反射されたG光,B光
は、更にダイクロイックミラー6bによって反射G光と
透過B光に分離され、G光は、G信号変換用液晶ライト
バルブ7Gによって映像情報に変換される。B光は、R
光,G光と光路長が異なってしまうため、リレーレンズ
8a,8bを介してB信号変換用液晶ライトバルブ7B
によって映像情報に変換される。このそれぞれの映像情
報変換光が、クロスダイクロイックプリズム10によっ
て合成され、投射レンズ11によってスクリーン12に
投影される。
The blue light and the green light (hereinafter, B light and G light) are reflected by the dichroic mirror 6a, and the red light (hereinafter, referred to as "light").
R light) is transmitted. The R light is converted into video information by the R signal conversion liquid crystal light valve 7R. The reflected G light and B light are further separated by a dichroic mirror 6b into reflected G light and transmitted B light, and the G light is converted into video information by a G signal conversion liquid crystal light valve 7G. B light is R
Since the light and G light have different optical path lengths, the B signal conversion liquid crystal light valve 7B is provided via the relay lenses 8a and 8b.
Is converted into video information. The respective converted video information lights are combined by the cross dichroic prism 10 and projected on the screen 12 by the projection lens 11.

【0035】このとき、図1に示した実施例では、ラン
プ(光源)1及びその光を反射するリフレクタ2を、図
1(B)に示したように、y方向に2つ並べた仕様とな
っている。これは、クロスダイクロイックプリズムによ
るスクリーン上の暗線を目立たなくすることが非常に難
しく、ランプ1を2個使用するこの方式によって、初め
て解決できるものであるからである。
At this time, according to the embodiment shown in FIG. 1, a lamp (light source) 1 and a reflector 2 for reflecting the light are arranged in the y direction as shown in FIG. Has become. This is because it is very difficult to make dark lines on the screen inconspicuous by the cross dichroic prism, and this can only be solved by this method using two lamps 1.

【0036】図2は、図1に示した実施例のレンズアレ
イ周囲の位置関係を説明するための図で、図2(A)は
従来のレンズアレイ、図2(B)は本発明によるレンズ
アレイ、図2(C)はレンズアレイ,ランプ,リフレク
タの位置関係を示す図である。図2(A),図2(B)
は、レンズアレイを光の入射方法から見た図で、通常、
従来のレンズアレイは、図2(A)に示したように、レ
ンズがそれぞれ整列した形状をしているが、本発明によ
るレンズアレイは、図2(B)に示したように、行方向
に一列に並んだレンズアレイが全ての行で互いに相対的
に行方向にずれた位置に配置されている。すなわち、各
行において、どれ1つとして同じ位置にレンズが配置さ
れないようなレンズ配置となっている。図2(C)は、
レンズアレイとランプ,リフレクタの位置関係を示した
図で、2個のランプを実装するために、レンズアレイの
上下に1個ずつランプを配置した形になっている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the positional relationship around the lens array of the embodiment shown in FIG. 1. FIG. 2 (A) is a conventional lens array, and FIG. 2 (B) is a lens according to the present invention. FIG. 2C is a diagram showing a positional relationship among a lens array, a lamp, and a reflector. FIG. 2 (A), FIG. 2 (B)
Is a view of the lens array viewed from the way the light is incident.
As shown in FIG. 2A, the conventional lens array has a shape in which the lenses are aligned, but the lens array according to the present invention, as shown in FIG. The lens arrays arranged in a line are arranged at positions shifted relative to each other in the row direction in all rows. That is, in each row, the lens arrangement is such that no one lens is arranged at the same position. FIG. 2 (C)
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a lens array, a lamp, and a reflector, in which two lamps are mounted one above and below the lens array in order to mount two lamps.

【0037】図3は、図1に示した実施例の第一のレン
ズアレイ(A)及び第二のレンズアレイ(B)さらに偏
光変換素子(C)の形状と位置関係を説明するための図
である。第一及び第二のレンズアレイ3,4は、行方向
のレンズのずれを含めほぼ同仕様となっている。また、
それぞれのレンズアレイの行方向は、全ての行の位置
が、それぞれ異なっており、後述するように、これによ
り、クロスダイクロイックプリズムの中心軸部の隙間に
よって発生するスクリーン上の暗線を解消することがで
きる。また、偏光変換素子20は、その各平行四角柱の
高さ方向(図示横方向)と、第一及び第二のレンズアレ
イ3,4のずれを持った行方向とが平行になるように配
置されている。
FIG. 3 is a view for explaining the shape and positional relationship of the first lens array (A), the second lens array (B) and the polarization conversion element (C) of the embodiment shown in FIG. It is. The first and second lens arrays 3 and 4 have almost the same specifications including the displacement of the lenses in the row direction. Also,
In the row direction of each lens array, the positions of all rows are different from each other, and as described later, this can eliminate dark lines on the screen caused by gaps in the central axis of the cross dichroic prism. it can. Further, the polarization conversion element 20 is arranged such that the height direction (lateral direction in the drawing) of each parallel quadrangular prism and the row direction with a shift of the first and second lens arrays 3 and 4 are parallel to each other. Have been.

【0038】従来の方式では、レンズアレイを行方向に
ずらして配置する場合、行方向にずらした領域毎に偏光
変換素子もy方向に段差を付ける必要があり、図10,
図11に示したような構造の偏光変換素子を作製するた
めには、まず、段差のない基本的な構造のものを複数作
製し、所定のy方向寸法で切断した後、必要なずれを付
けた上で再度貼り付けるなどの方法を取る必要がある。
このため、レンズアレイの行方向のずらす領域の数を多
くすればするほど、偏光変換素子の切断,貼り付け加工
が多くなり、偏光変換素子の加工が難しくなるという問
題があった。
In the conventional method, when the lens array is displaced in the row direction, it is necessary to provide a step in the y direction also for the polarization conversion element for each region shifted in the row direction.
In order to manufacture a polarization conversion element having a structure as shown in FIG. 11, first, a plurality of elements having a basic structure without a step are manufactured, cut at a predetermined dimension in the y direction, and a necessary shift is applied. It is necessary to take a method such as pasting again.
For this reason, there is a problem that as the number of regions shifted in the row direction of the lens array increases, the number of cuts and attachments of the polarization conversion element increases, and the processing of the polarization conversion element becomes more difficult.

【0039】これに対し、本発明は、図3に示したよう
な構造にしたことにより、偏光変換素子の構造として、
段差を持ったものとする必要がない。つまり、レンズア
レイの段差方向と偏光変換素子の柱方向とが平行なた
め、レンズアレイのずれが偏光変換素子の柱方向で吸収
されるので、レンズアレイのずれが非常に多い、大きな
構造のものであっても、加工作製のしやすい段差のない
偏光変換素子で対応可能となる。
On the other hand, according to the present invention, the structure as shown in FIG.
There is no need to have steps. In other words, since the step direction of the lens array and the column direction of the polarization conversion element are parallel to each other, the displacement of the lens array is absorbed by the column direction of the polarization conversion element. However, it is possible to cope with a polarization conversion element having no step which is easy to process and manufacture.

【0040】図4は、図1に示した実施例のランプ像の
特性を説明するための図である。図5は、図1に示した
実施例のレンズアレイの行方向のずれをそれぞれ変えた
場合のスクリーン上の暗線の見え方を説明するための図
で、図5(A)はレンズアレイの行方向のずらし方(仕
様〜)を示したもので、図5(B)は各行のレンズ
に対するスクリーン上での暗線の見え方を示したもので
(図中、各番号は図4(B)で示したレンズ行番号に対
応している)、図5(C)はレンズアレイの各行のレン
ズによってできるスクリーン上の暗線を合成したもので
ある。
FIG. 4 is a diagram for explaining the characteristics of the lamp image of the embodiment shown in FIG. 5A and 5B are diagrams for explaining how dark lines appear on the screen when the shift in the row direction of the lens array of the embodiment shown in FIG. 1 is changed. FIG. FIG. 5 (B) shows how the dark lines appear on the screen for the lenses in each row (the numbers in FIG. 4 (B) indicate the directions in FIG. 4 (B)). (Corresponding to the indicated lens row number), and FIG. 5C is a composite of dark lines on the screen formed by the lenses in each row of the lens array.

【0041】図1に示した実施例のレンズの行方向のず
れ方について説明する。先ず、図1および図2(C)に
示したように、ランプを2個並べて配置したシステムを
考える。この場合、第一のレンズアレイ3を透過した光
は、第一のレンズ3aによって第二レンズアレイ4の近
傍で光束を収束し、結果として、第二レンズアレイ4の
近傍にランプ1の像を形成する。
The manner in which the lens of the embodiment shown in FIG. 1 is shifted in the row direction will be described. First, consider a system in which two lamps are arranged side by side as shown in FIGS. 1 and 2 (C). In this case, the light transmitted through the first lens array 3 is converged by the first lens 3a in the vicinity of the second lens array 4, and as a result, the image of the lamp 1 is formed in the vicinity of the second lens array 4. Form.

【0042】図4は、上記ランプ像の特性を示したもの
で、図4(A)に示したように、第二レンズアレイ4の
各レンズ4aに結像したランプ像は、2つのランプ1の
それぞれの中心部に対応する行3,4および行9,10
では大きく、各レンズの横幅にほぼ近いサイズとなって
いる。これに対し、上記以外の行では、ランプ像は小さ
く、各レンズの横幅に比べてもかなり小さくなってい
る。ここで、第二のレンズアレイ4のランプ像が、各レ
ンズの横幅より小さい場合と、各レンズの横幅にほぼ近
い場合とで、クロスダイクロイックプリズムの中心軸部
の隙間によって発生するスクリーン上の暗線のレベルを
考える。
FIG. 4 shows the characteristics of the lamp image. As shown in FIG. 4A, the lamp image formed on each lens 4a of the second lens array 4 has two lamps 1a. 3 and 4 and rows 9 and 10 corresponding to the respective centers of
Is large, and has a size almost close to the lateral width of each lens. On the other hand, in the other rows, the lamp image is small, and is considerably smaller than the width of each lens. Here, when the lamp image of the second lens array 4 is smaller than the lateral width of each lens, and when the lamp image is almost close to the lateral width of each lens, a dark line on the screen generated by the gap between the central axes of the cross dichroic prism. Think level.

【0043】第二のレンズアレイ4のランプ像が、各レ
ンズの横幅よりかなり小さい場合は、図7に示した状
態、すなわち、第二のレンズアレイ4でほぼ一点に集ま
った状態とほぼ一致する。この場合、すなわち、極端に
一点で収束している場合、クロスダイクロイックプリズ
ムの中心軸部の隙間によって発生する暗線は、非常に強
いものになる。これは、一点に収束したランプ像である
場合、クロスダイクロイックプリズムを透過する光はコ
ンデンサレンズ5の作用で平行光となるからである。平
行光の場合は、図7に示したように、クロスダイクロイ
ックプリズムの中心軸部の隙間によって発生する暗線
は、その後、ほとんど減衰することなくスクリーンまで
到達する。このため、スクリーン上の暗線は非常に強い
ものとなる。
When the lamp image of the second lens array 4 is considerably smaller than the lateral width of each lens, the state almost coincides with the state shown in FIG. . In this case, that is, when the light converges extremely at one point, the dark line generated by the gap between the central axes of the cross dichroic prism becomes very strong. This is because, in the case of a lamp image converged at one point, light transmitted through the cross dichroic prism becomes parallel light by the action of the condenser lens 5. In the case of parallel light, as shown in FIG. 7, the dark line generated by the gap between the central axes of the cross dichroic prism thereafter reaches the screen with almost no attenuation. For this reason, the dark line on the screen becomes very strong.

【0044】一方、第二のレンズアレイ4でのランプ像
が各レンズの横幅にほぼ近いサイズとなっている場合、
上述とは逆に、スクリーン上の暗線は非常に弱いものと
なる。これは、ランプ像が大きい場合、クロスダイクロ
イックプリズムを透過する光は平行光ではなく、かなり
拡散光になる。この場合、クロスダイクロイックプリズ
ムの中心軸部の隙間によって発生する暗線は、拡散光に
より、スクリーンに到達するまでに、各角度の光によっ
て重なり合い、スクリーン上での暗線のレベルは非常に
小さいものになる。
On the other hand, when the lamp image in the second lens array 4 has a size substantially close to the lateral width of each lens,
Contrary to the above, the dark lines on the screen will be very weak. This is because, when the lamp image is large, the light transmitted through the cross dichroic prism is not parallel light but rather diffuse light. In this case, the dark line generated by the gap of the central axis of the cross dichroic prism is overlapped by the light of each angle before reaching the screen due to the diffused light, and the level of the dark line on the screen becomes very small. .

【0045】図4(A)に示した実施例の場合、上述の
ような暗線が強くなるか、弱くなるかによってレンズア
レイの各レンズの行を区別すると、第二のレンズアレイ
4の各レンズに結像したランプ像は、それぞれのランプ
の中心部に対応する行3,4および行9,10では大き
く、各レンズの横幅にほぼ近いサイズとなっている。こ
れに対し、上記以外の行ではランプ像は小さく、各レン
ズの横幅に比べてもかなり小さくなっている。このた
め、レンズアレイの行3,4および行9,10を透過す
る光によって発生するスクリーン上の暗線は弱く、上記
以外のレンズ行によって発生するスクリーン上暗線は強
く出ることとなる。図4(B)において、スクリーン上
で暗線が弱くなるレンズの行が斜線で示してある。
In the case of the embodiment shown in FIG. 4A, if the rows of each lens of the lens array are distinguished depending on whether the above-mentioned dark line becomes stronger or weaker, each lens of the second lens array 4 can be distinguished. Are large in rows 3 and 4 and rows 9 and 10 corresponding to the center of each lamp, and have a size substantially close to the lateral width of each lens. On the other hand, the lamp image is small in the rows other than the above, and is considerably smaller than the lateral width of each lens. For this reason, the dark lines on the screen generated by the light transmitted through the rows 3 and 4 and the rows 9 and 10 of the lens array are weak, and the dark lines on the screen generated by the other lens rows are strong. In FIG. 4B, the rows of lenses where the dark line becomes weaker on the screen are shown by oblique lines.

【0046】図5において、仕様はレンズのずれをな
くした仕様で、これに対し、図4(C)に示したよう
に、1行目に対する各行のレンズのずれ量をΔxとする
と、仕様〜におけるそれぞれのレンズ行のずれ量Δ
xは、レンズの横幅を1/4,1/6,1/12に分割
したずれ量となっている。尚、図1に示した実施例は、
仕様およびである。図5(B)において、暗線が弱
くなる行3,4および行9,10は、暗線の振幅が他の
行のレンズを用いたときに比べて小さくなっている。そ
れぞれの暗線は、レンズアレイの各行での行方向ずれ量
に相当するだけスクリーン上での位置もずれていること
となる。各行のスクリーン上に現れる暗線の間隔は、上
記ずれ量でいうレンズ横幅(レンズピッチ)に相当する
量だけ離れている。
In FIG. 5, the specification is a specification in which lens displacement is eliminated. On the other hand, as shown in FIG. 4C, assuming that the amount of lens displacement in each row with respect to the first row is Δx, the specifications are as follows. Δ of each lens row at
x is a shift amount obtained by dividing the horizontal width of the lens into 1/4, 1/6, and 1/12. The embodiment shown in FIG.
Specifications and are. In FIG. 5B, the amplitudes of the dark lines in rows 3 and 4 and the rows 9 and 10 where the dark lines become weak are smaller than those when the lenses in the other rows are used. Each of the dark lines is also shifted on the screen by an amount corresponding to the shift amount in the row direction of each row of the lens array. The intervals between the dark lines appearing on the screen in each row are separated by an amount corresponding to the lens width (lens pitch) in the above-mentioned shift amount.

【0047】実際のスクリーン上の暗線は、図5(C)
に示したように見えることとなる。すなわち、図5
(C)に示したように、この合成された暗線が最も見え
難くなる条件が、スクリーン上の暗線を見え難くするた
めの最適な条件と考えることができる。この結果より、
スクリーン上の暗線を最も見え難くするためには、レン
ズアレイにおける各行のレンズが、全ての行において異
なった位置に配置される必要があることが分かる。ま
た、ずらす方向及び順番は、図5(C)に示した実施例
から分かるように、合成暗線が最も小さくて目立ち難く
なるような配列にする必要があり、この点、仕様は最
も改善されたレンズアレイ仕様となっている。
The dark line on the actual screen is shown in FIG.
Will look like the one shown in the above. That is, FIG.
As shown in (C), the condition under which the combined dark line is most difficult to see can be considered as the optimal condition for making the dark line on the screen difficult to see. From this result,
It can be seen that in order for the dark lines on the screen to be most difficult to see, the lenses in each row of the lens array need to be located at different positions in all rows. Further, as can be seen from the embodiment shown in FIG. 5C, it is necessary to arrange the shifting direction and the order such that the combined dark line is the smallest and is less noticeable. In this regard, the specification has been most improved. It has a lens array specification.

【0048】[0048]

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
によれば、スクリーン上の暗線がかなり強い場合でも、
各レンズアレイの行方向のずれ量を全て異なった量にす
ることによって各レンズが同じ位置にならないようにそ
の配列を工夫したことにより、クロスダイクロイックプ
リズムによるスクリーン上の暗線をほぼ見えなくなるよ
うにすることができる。また、偏光変換素子について
は、従来の方式では、段差のない基本的な構造のものを
複数個作製して必要なy方向寸法で切断した後、必要な
ずれを付けた上で再度貼り付けるなどの方法を取る必要
があり、レンズアレイの行方向のずらす領域の数を多く
すればするほど偏光変換素子の切断,貼り付け加工が多
くなり、偏光変換素子の加工が難しくなるという問題が
あった。これに対し、本発明によれば、各平行四角柱の
高さ方向と第一及び第二のレンズアレイのずれを持った
行方向とを平行にする構造にしたことにより、レンズア
レイの段差方向と偏光変換素子の柱方向とが一致してい
るので、レンズアレイのずれが偏光変換素子の柱方向で
吸収されるため、偏光変換素子の構造として段差を持っ
たものとする必要がなくなり、これにより、レンズアレ
イのずれが非常に多い大きな構造のものとなっても、加
工作製のしやすい段差のないもので対応することが可能
である。
As is apparent from the above description, according to the present invention, even if the dark line on the screen is quite strong,
By making the amount of displacement in the row direction of each lens array different so that each lens is not located at the same position, the dark line on the screen by the cross dichroic prism is made almost invisible by the arrangement of the lenses. be able to. In the conventional method, a plurality of polarization conversion elements having a basic structure with no steps are prepared, cut at a required dimension in the y direction, and then re-attached with a necessary displacement. It is necessary to use the method described above, and there is a problem that as the number of regions shifted in the row direction of the lens array increases, the number of cuts and attachments of the polarization conversion element increases, and the processing of the polarization conversion element becomes difficult. . On the other hand, according to the present invention, the height direction of each parallel quadrangular prism and the row direction having a shift of the first and second lens arrays are parallel to each other, so that the step direction of the lens array is Since the column direction of the polarization conversion element coincides with the column direction of the polarization conversion element, the displacement of the lens array is absorbed in the column direction of the polarization conversion element, so that the polarization conversion element does not need to have a step. Accordingly, even if the lens array has a large structure with a great deal of misalignment, it can be dealt with with an easy-to-work stepless one.

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

【図1】本発明による照明光学系の一実施例を説明する
ための要部構成図である。
FIG. 1 is a main part configuration diagram for explaining an embodiment of an illumination optical system according to the present invention.

【図2】図1に示した実施例のレンズアレイ周囲の位置
関係を説明するための図である。
FIG. 2 is a view for explaining a positional relationship around a lens array in the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】図1に示した実施例の第一のレンズアレイ及び
第二のレンズアレイ、さらに偏光変換素子の形状と位置
関係を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the shape and positional relationship of a first lens array, a second lens array, and a polarization conversion element of the embodiment shown in FIG. 1;

【図4】図1に示した実施例のランプ像の特性を説明す
るための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining characteristics of a lamp image of the embodiment shown in FIG. 1;

【図5】図1に示した実施例のレンズアレイの行方向の
ずれをそれぞれ変えた場合のスクリーン上の暗線の見え
方を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining how dark lines appear on a screen when the lens array of the embodiment shown in FIG. 1 is shifted in the row direction.

【図6】従来技術による照明光学系の一例を説明するた
めの図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of an illumination optical system according to the related art.

【図7】図6に示した例において、光がレンズアレイの
中央部を透過した場合のスクリーン上の暗線の発生を説
明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining generation of dark lines on a screen when light passes through a central portion of a lens array in the example shown in FIG. 6;

【図8】図6に示した例において、光がレンズアレイの
周辺部を透過した場合のスクリーン上の暗線の発生を説
明するための図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining generation of dark lines on a screen when light passes through a peripheral portion of a lens array in the example shown in FIG. 6;

【図9】図6に示した例におけるスクリーン上の暗線を
説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining dark lines on a screen in the example shown in FIG. 6;

【図10】従来技術による照明光学系の他の例を説明す
るための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining another example of the illumination optical system according to the related art.

【図11】図10に示した偏光変換素子を説明するため
の図である。
11 is a diagram for explaining the polarization conversion device shown in FIG.

【図12】図10に示した光軸の位置のずれた小レンズ
を説明するための要部構成図である。
12 is a main part configuration diagram for explaining a small lens in which the position of the optical axis shown in FIG. 10 is shifted.

【図13】図10に示した第一及び第二のレンズアレイ
を説明するための要部構成図である。
FIG. 13 is a main part configuration diagram for explaining the first and second lens arrays shown in FIG. 10;

【図14】図10に示した例における第一及び第二のレ
ンズアレイと偏光変換素子の機能を説明するための要部
構成図である。
FIG. 14 is a main part configuration diagram for explaining functions of first and second lens arrays and a polarization conversion element in the example shown in FIG. 10;

【図15】図10に示した例における第一及び第二のレ
ンズアレイと偏光変換素子の機能を説明するための要部
構成図である。
FIG. 15 is a main part configuration diagram for explaining functions of first and second lens arrays and a polarization conversion element in the example shown in FIG. 10;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,51…光源、2,52…リフレクタ、3,53…第
一のレンズアレイ、3a,53a…第一のレンズ、4,
54…第二のレンズアレイ、4a,54a…第二のレン
ズ、5…コンデンサレンズ、6a,6b,56a,56
b…ダイクロイックミラー、7B,7G,7R,57
B,57G,57R…液晶ライトバルブ、8a,8b,
58a,58b…リレーレンズ、10,60…クロスダ
イクロイックプリズム、11,61…投射レンズ、1
2,62…スクリーン、20,70…偏光変換素子、6
0a…直角プリズム、60b…直角稜線、64…暗線。
1,51 ... light source, 2,52 ... reflector, 3,53 ... first lens array, 3a, 53a ... first lens, 4,
54: second lens array, 4a, 54a: second lens, 5: condenser lens, 6a, 6b, 56a, 56
b: Dichroic mirror, 7B, 7G, 7R, 57
B, 57G, 57R: liquid crystal light valves, 8a, 8b,
58a, 58b: relay lens, 10, 60: cross dichroic prism, 11, 61: projection lens, 1
2, 62 ... screen, 20, 70 ... polarization conversion element, 6
0a: right angle prism, 60b: right angle ridge line, 64: dark line.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光源と、該発光源からの放射光を単一
の方向に指向された光束に変換する集光手段と、略同一
の開口形状を有する複数の第一のレンズを組み合わせた
第一のレンズアレイと、該第一のレンズアレイと対をな
し複数の第二のレンズを組み合わせた第二のレンズアレ
イとを備え、前記第一のレンズは、前記集光手段から出
射した光束を複数の部分光束に分割すると共に該第一の
レンズと対をなす前記第二のレンズの開口部付近で光束
を収束せしめ、前記第二のレンズは、該第二のレンズと
対をなす前記第一のレンズの前記開口形状を被照射面に
結像照明させる照明光学系において、前記第一及び第二
のレンズアレイのそれぞれが、前記第一及び第二のレン
ズが行方向に一列に並んだ一行レンズアレイを前記行方
向に直交する方向に複数有し、該複数の一行レンズアレ
イが全ての行において互いに相対的に前記行方向にずれ
た位置に配置され、前記第一及び第二のレンズアレイに
おける各一行レンズアレイ配列が略同様であることを特
徴とする照明光学系。
1. A combination of a light emitting source, light collecting means for converting light emitted from the light emitting source into a light beam directed in a single direction, and a plurality of first lenses having substantially the same aperture shape. A first lens array, and a second lens array in which the first lens array is paired with a plurality of second lenses, wherein the first lens is a light beam emitted from the light collecting means. Is divided into a plurality of partial light beams, and the light beams are converged near the opening of the second lens paired with the first lens, and the second lens forms a pair with the second lens. In the illumination optical system that forms and illuminates the aperture shape of the first lens on the irradiated surface, the first and second lens arrays are arranged such that the first and second lenses are arranged in a line in a row direction. The single-row lens array in a direction perpendicular to the row direction. The plurality of single-row lens arrays are arranged at positions shifted relative to each other in the row direction in all rows, and the single-row lens array arrangement in the first and second lens arrays is substantially the same. An illumination optical system, characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載の照明光学系において、
前記第二のレンズアレイの前または後に配置され、か
つ、断面形状が平行四辺形である柱状ガラスが該平行四
辺形の互いに平行な二面に対して形成された偏光分離膜
と反射膜とが交互に配置されるように複数積層形成さ
れ、かつ、該各柱状ガラスにおいて前記第一または第二
のレンズを通過した部分光束を2つの直線偏光光に分離
する偏光ビームスプリッターアレイを有し、該偏光ビー
ムスプリッターアレイが、前記柱状ガラスの柱高方向と
前記第一及び第二のレンズアレイの行方向とが平行にな
るように配置されていることを特徴とする照明光学系。
2. The illumination optical system according to claim 1, wherein
A polarization separation film and a reflection film, which are arranged before or after the second lens array, and whose cross-sectional shape is a parallelogram, are formed on two parallel surfaces of the parallelogram. A polarizing beam splitter array for separating a plurality of partial luminous fluxes having passed through the first or second lens in each of the columnar glasses into two linearly polarized light beams; An illumination optical system, wherein the polarizing beam splitter array is arranged such that a column height direction of the columnar glass is parallel to a row direction of the first and second lens arrays.
【請求項3】 請求項1に記載の照明光学系において、
前記各一行レンズアレイに対する隣りの一行レンズアレ
イとのずれ量が、隣り合うずれ同志で同じではなく、少
なくとも4種類のずれ量を有することを特徴とする照明
光学系。
3. The illumination optical system according to claim 1, wherein
An illumination optical system, wherein the amount of shift between each one-line lens array and the adjacent one-line lens array is not the same between adjacent shifts and has at least four types of shift amounts.
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JP2007286516A (en) * 2006-04-19 2007-11-01 Sharp Corp Projection type image display device
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