JP2001142028A - Reflection type liquid crystal projector - Google Patents

Reflection type liquid crystal projector

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JP2001142028A
JP2001142028A JP32227199A JP32227199A JP2001142028A JP 2001142028 A JP2001142028 A JP 2001142028A JP 32227199 A JP32227199 A JP 32227199A JP 32227199 A JP32227199 A JP 32227199A JP 2001142028 A JP2001142028 A JP 2001142028A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflection type liquid crystal projector in which a case in which contrast is prioritized and a case in which brightness is prioritized can be selected. SOLUTION: A slide shutter 150 is provided on a light beam emitting side near a 2nd fly-eye integrator 113 out of 1st and 2nd fly-eye integrators 107 and 113. When the contrast is prioritized, the shutter 150 is closed. In this case, it is desirable that the shape of a pupil satisfies an angular aperture PP > an angular aperture PI, wherein the angular aperture in a main incident surface direction formed by the normal of the splitter surface of a polarizing beam splitter 21 and the optical axis of a projection lens 139 is PI and the angular aperture in a direction perpendicular to the main incident surface is PP.

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、フライアイインテ
グレータと偏光ビームスプリッタとを備えた反射型液晶
プロジェクタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reflection type liquid crystal projector provided with a fly-eye integrator and a polarizing beam splitter.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、液晶素子上に表示される画像
に対して平面偏光を照射し、その液晶素子上の画像に対
応する画素により反射される楕円偏光から所定の方向の
平面偏光を取り出し、これを投射レンズによりスクリー
ン上に投射する反射型液晶プロジェクタが知られてい
る。図1は、このような反射型液晶プロジェクタの一例
を示す。このプロジェクタは、光源手段(図示せず)
と、偏光ビームスプリッタ21と、液晶素子23と、投
射レンズ25を備える。図1において、図示していない
光源手段は、光軸がY軸に平行なレンズ(図示せず)を
備え、偏光ビームスプリッタ21は、スプリッタ面(2
つのプリズムの接合面)の法線nがY−Z平面内に存在
し、かつ、Y軸・Z軸に対して45°の角度をなすよう
に配置されている。また、液晶素子23はその表面がZ
軸に直交するようにされ、投射レンズ25はその光軸が
Z軸と平行になるように配置されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an image displayed on a liquid crystal element is irradiated with plane polarized light, and plane polarized light in a predetermined direction is extracted from elliptically polarized light reflected by a pixel corresponding to the image on the liquid crystal element. There is known a reflection type liquid crystal projector that projects the light on a screen by a projection lens. FIG. 1 shows an example of such a reflective liquid crystal projector. The projector includes light source means (not shown)
, A polarizing beam splitter 21, a liquid crystal element 23, and a projection lens 25. In FIG. 1, the light source means (not shown) includes a lens (not shown) whose optical axis is parallel to the Y axis, and the polarization beam splitter 21 has a splitter surface (2).
The normal line n of the junction surface of the two prisms exists in the YZ plane and is arranged so as to form an angle of 45 ° with the Y axis / Z axis. The surface of the liquid crystal element 23 is Z
The projection lens 25 is arranged so as to be orthogonal to the axis, and the optical axis thereof is parallel to the Z axis.

【0003】光源手段からの光線R0,R1,R2の
内、Y軸に平行な光線(主入射光線)R0は、偏光ビー
ムスプリッタ21のスプリッタ面に対して45°の角度
で入射される。偏光ビームスプリッタ21は、入射光線
が白色光の場合、入射光線R0のエネルギの内、Y軸と
偏光ビームスプリッタ21の法線nで定義される主入射
面27に平行に振動するP波(P偏光成分)を透過さ
せ、主入射面27に直交する方向に振動するS波(S偏
光成分)を反射させ、Z軸に沿って液晶素子23へ向か
わせるよう構成されている。液晶素子23により反射さ
れた光線は再びZ軸に沿って偏光ビームスプリッタ21
へ向かう。
[0003] Of the light rays R0, R1 and R2 from the light source means, a light ray (main incident light ray) R0 parallel to the Y axis is incident on the splitter surface of the polarizing beam splitter 21 at an angle of 45 °. When the incident light beam is white light, the polarization beam splitter 21 oscillates the P wave (P) oscillating in parallel with the Y-axis and the main incident surface 27 defined by the normal line n of the polarization beam splitter 21 in the energy of the incident light beam R0. (Polarized light component), and reflects an S-wave (S-polarized light component) oscillating in a direction perpendicular to the main incident surface 27, and is directed to the liquid crystal element 23 along the Z axis. The light beam reflected by the liquid crystal element 23 is again reflected along the Z axis by the polarization beam splitter 21.
Head to.

【0004】その際、液晶素子23が鏡面として作用す
る部位から反射された光線は再びS波の直線偏光とな
る。従って、この光線は偏光ビームスプリッタ21によ
り反射され、光源手段側へ向かう。一方、液晶素子23
内の所定の画像を生ずる部位で反射された光線は、その
部位における複屈折により楕円偏光となり、偏光ビーム
スプリッタ21に入射される。そして、そのS波成分は
偏光ビームスプリッタ21により反射されて光源手段側
へ向かい、そのP波成分は偏光ビームスプリッタ21を
透過し、投射レンズ24を介して図示していないスクリ
ーンへ投射され、所定の画像を形成する。
At this time, the light beam reflected from the portion where the liquid crystal element 23 acts as a mirror surface becomes S-polarized light again. Therefore, this light beam is reflected by the polarization beam splitter 21 and travels toward the light source. On the other hand, the liquid crystal element 23
The light beam reflected at a portion where a predetermined image is generated becomes elliptically polarized light due to birefringence at that portion, and is incident on the polarizing beam splitter 21. The S-wave component is reflected by the polarization beam splitter 21 and travels toward the light source. The P-wave component passes through the polarization beam splitter 21 and is projected via a projection lens 24 onto a screen (not shown). Is formed.

【0005】光源手段からの光は、光束として偏光ビー
ムスプリッタ21へ入射される。従って、光源手段から
の光線は光線R0のみならず光線R1及び光線R2を含
む。光線R1は、主入射面(Y−Z面)27内でY軸に
対して傾斜した角度で、偏光ビームスプリッタ21へ入
力される。この光線R1は、入射光軸がレンズ光軸Lと
法線nとで定義される主入射面27にあるため、偏光ビ
ームスプリッタ21により反射された反射光(S波)は
主入射面27に垂直に振動する。従って、この反射光
は、液晶素子23の内、鏡面として作用する部位に入射
される場合、これによりそのまま反射され再び主入射面
27に直交する方向の直線偏光を有し、偏光ビームスプ
リッタ21により反射され光源手段側へ向かう。
[0005] Light from the light source means enters the polarization beam splitter 21 as a light beam. Therefore, the light from the light source means includes not only the light R0 but also the light R1 and the light R2. The light ray R <b> 1 is input to the polarization beam splitter 21 at an angle inclined with respect to the Y axis in the main incident plane (YZ plane) 27. Since this light ray R1 is on the main incident surface 27 whose incident optical axis is defined by the lens optical axis L and the normal line n, the reflected light (S wave) reflected by the polarization beam splitter 21 is incident on the main incident surface 27. Vibrates vertically. Therefore, when this reflected light is incident on a portion of the liquid crystal element 23 that acts as a mirror surface, the reflected light is reflected as it is, has linearly polarized light in a direction orthogonal to the main incident surface 27 again, and is reflected by the polarization beam splitter 21. The light is reflected toward the light source.

【0006】これに対して、光源手段からの光線の内、
主入射面27に対して傾斜した入射方向(これは、例え
ばX−Z面内にあるとする)に沿って入射する光線R2
は、偏光ビームスプリッタ21により分離されると、偏
光ビームスプリッタ21による反射光は光線R2の入射
方向と法線nにより定まる入射面に直交する方向へ振動
する直線偏光となる。この直線偏光の方向は、図2にお
いてS2で示される。図示の如く、この振動方向S2は
主入射面27に直交する軸(X軸)に対して、進行方向
を向いて時計回りにずれた角度αを有する。この振動方
向S2を有するS波が液晶素子23により反射されると
(より詳細には液晶素子23の内、鏡面として作用する
部位で反射されると)、液晶素子23による反射光は図
2においてX軸に対して同じ角度αだけずれた偏光方向
S2′を有する。この偏光方向S2′の直線偏光が偏光
ビームスプリッタ21へ入力される。
On the other hand, of the light rays from the light source means,
A ray R2 incident along an incident direction inclined with respect to the main incident surface 27 (this is assumed to be, for example, in the XZ plane).
Is separated by the polarization beam splitter 21, the reflected light from the polarization beam splitter 21 becomes linearly polarized light that oscillates in a direction orthogonal to the incident surface determined by the incident direction of the light beam R2 and the normal line n. The direction of this linearly polarized light is indicated by S2 in FIG. As shown in the figure, the vibration direction S2 has an angle α clockwise shifted with respect to an axis (X axis) orthogonal to the main incident surface 27 in the traveling direction. When the S wave having the vibration direction S2 is reflected by the liquid crystal element 23 (more specifically, when it is reflected by a portion of the liquid crystal element 23 that acts as a mirror surface), the light reflected by the liquid crystal element 23 in FIG. It has a polarization direction S2 'shifted by the same angle α with respect to the X axis. The linearly polarized light in the polarization direction S2 'is input to the polarization beam splitter 21.

【0007】ところで前述した通り、偏光ビームスプリ
ッタ21は、光線の入射方向と偏光ビームスプリッタ2
1の法線nとで定義される入射面と垂直な振動方向を有
する直線偏光を完全に反射し、入射面に平行な振動成分
を完全に透過する機能を有する。液晶素子23からの反
射光(光線R2の反射光)が、偏光ビームスプリッタ2
1の法線nとで作る入射面に直交する方向は、図2に示
すように、X軸に対して(−α)の角度を有する方向S
4である。従って、反射光の直線偏光S2′の内、S4
と平行な成分は偏光ビームスプリッタ21により反射さ
れるが、S4と直交する方向の成分は偏光ビームスプリ
ッタ21を透過してスクリーン上へ投射される。これに
よりスクリーン上で、例えば黒くあるべきところが薄明
るくなりコントラストが低下する。
By the way, as described above, the polarization beam splitter 21 is arranged so that the incident direction of the light beam and the polarization beam splitter 2
It has a function of completely reflecting linearly polarized light having a vibration direction perpendicular to the incident surface defined by the normal n of 1 and completely transmitting a vibration component parallel to the incident surface. The reflected light (reflected light of the light ray R2) from the liquid crystal element 23 is transmitted to the polarization beam splitter 2
As shown in FIG. 2, the direction perpendicular to the incident surface formed by the normal n of 1 is a direction S having an angle of (−α) with respect to the X axis.
4. Therefore, of the linearly polarized light S2 'of the reflected light, S4
Are reflected by the polarizing beam splitter 21, but components in a direction orthogonal to S4 are transmitted through the polarizing beam splitter 21 and projected on a screen. As a result, for example, a portion that should be black on the screen is lightened and the contrast is reduced.

【0008】図3は、図1に示す反射型液晶プロジェク
タにおいて、偏光ビームスプリッタ21から、意図する
ことなく漏れ出る光の量を表す。ここに開口角は±6°
に設定されている。図3において、それぞれの数字
(%)は、それぞれ数字が位置する場所において、光量
分布が均一である場合に漏れ出る光の量を表す。即ち、
1%と記載されている場所では1%の光が漏れることを
表す。これによれば、開口角が±6°に設定されている
にもかかわらず、コントラストは0.01以下に低下す
る。
FIG. 3 shows the amount of light that leaks unintentionally from the polarizing beam splitter 21 in the reflection type liquid crystal projector shown in FIG. Here the opening angle is ± 6 °
Is set to In FIG. 3, each numeral (%) represents the amount of light leaking when the distribution of the light amount is uniform at the position where each numeral is located. That is,
A place described as 1% indicates that 1% of light leaks. According to this, the contrast is reduced to 0.01 or less even though the aperture angle is set to ± 6 °.

【0009】図4は、コントラストの低下を防止するた
めに、偏光ビームスプリッタ21と液晶素子23との間
に、進相軸あるいは遅相軸を主入射面27の方向に合わ
せた1/4波長板31を置いた構成を示す。この構成に
おいては、液晶素子23で反射される光線は1/4波長
板31を2回通過する。従って、1/4波長板31は、
実質的に1/2波長板として作用する。このため、入射
光線R2からの光線は、液晶素子23で反射された後
(1/2波長板が存在しない場合は、偏光面S2′を有
するが、1/4波長板31が存在する場合は)、偏光面
S4(図2)を有する直線偏光となり、偏光ビームスプ
リッタ21へ入力されると偏光ビームスプリッタ21に
より完全に反射され、投射レンズ25の側へ透過するこ
とがない。
FIG. 4 shows a 波長 wavelength between the polarizing beam splitter 21 and the liquid crystal element 23 in which the fast axis or the slow axis is aligned with the direction of the main incident surface 27 in order to prevent a decrease in contrast. The configuration in which the plate 31 is placed is shown. In this configuration, the light reflected by the liquid crystal element 23 passes through the quarter-wave plate 31 twice. Therefore, the 波長 wavelength plate 31 is
Acting substantially as a half-wave plate. Therefore, the light beam from the incident light beam R2 is reflected by the liquid crystal element 23 (having the polarization plane S2 'when the 波長 wavelength plate does not exist, but is reflected when the 波長 wavelength plate 31 exists). ), It becomes linearly polarized light having a polarization plane S4 (FIG. 2), and when it is input to the polarization beam splitter 21, it is completely reflected by the polarization beam splitter 21 and does not transmit to the projection lens 25 side.

【0010】より詳細には以下の通りである。即ち、光
線R2が偏光ビームスプリッタ21に反射されて生成さ
れた反射光線において偏光方向の主入射面27の直交方
向からのずれ角度をαとする(図2)と、反射光線のジ
ョーンズベクトルは
The details are as follows. That is, if the angle of deviation of the polarization direction from the orthogonal direction of the main incident surface 27 in the reflected light beam generated by reflecting the light beam R2 on the polarization beam splitter 21 is α (FIG. 2), the Jones vector of the reflected light beam is

【数1】 で表される。すると、液晶素子23で反射され1/4波
長板31を通過した後のジョーンズベクトルは、
(Equation 1) It is represented by Then, the Jones vector after being reflected by the liquid crystal element 23 and passing through the quarter-wave plate 31 is

【数2】 で表される。(Equation 2) It is represented by

【0011】ここで1/4波長板31の進相軸あるいは
遅相軸(光軸)は、主入射面27に直交するように配置
されている(即ち、X軸と平行に配置されている)。従
って、1/4波長板31を通過して出てきた光線の偏光
方向は入射光線の偏光方向S2から−2α回転し、偏光
方向S4を有することとなる。前述の通り、この偏光方
向S4は、偏光ビームスプリッタ21の法線nと反射光
線の入射方向で定義される入射面に垂直であり、偏光ビ
ームスプリッタ21を通過する率は零であり、スクリー
ン上には光が達することはなく高いコントラストが得ら
れる。
Here, the fast axis or slow axis (optical axis) of the quarter-wave plate 31 is arranged so as to be orthogonal to the main incident surface 27 (that is, arranged in parallel with the X axis). ). Therefore, the polarization direction of the light beam that has passed through the quarter-wave plate 31 is rotated by −2α from the polarization direction S2 of the incident light beam, and has a polarization direction S4. As described above, this polarization direction S4 is perpendicular to the incidence plane defined by the normal line n of the polarization beam splitter 21 and the incident direction of the reflected light beam, the rate of passing through the polarization beam splitter 21 is zero, and No light reaches the lens and high contrast is obtained.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
反射型液晶プロジェクタでは、偏光ビームスプリッタ2
1の特性のために、1/4波長板31からのP波(P波
偏光成分)が依然として偏光ビームスプリッタ21を透
過することがあり、これにより画像のコントラストが低
下するという問題点があった。また、コントラストが高
い画像の方が見やすい場合と、コントラストは多少低下
しても明るい画像の方が見やすい場合とがあり、従来の
反射型液晶プロジェクタでは、その選択ができないとい
う問題点があった。
However, in a conventional reflection type liquid crystal projector, a polarizing beam splitter 2 is used.
Due to the characteristic 1, the P-wave (P-wave polarization component) from the quarter-wave plate 31 may still pass through the polarization beam splitter 21, thereby causing a problem that the image contrast is reduced. . In addition, there are cases where an image with a high contrast is easier to see, and cases where a bright image is easier to see even if the contrast is slightly reduced, and there has been a problem that the conventional reflection type liquid crystal projector cannot select the image.

【0013】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、コントラストを優先する場合と明るさを優
先する場合とを選択することができ、コントラストを優
先する場合でも明るさの低下を最小限に抑えつつ、高い
コントラストを保ちながら光源の発する光を高い効率で
取り込み、明るい画像を形成することができる反射型液
晶プロジェクタを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and it is possible to select between a case where priority is given to contrast and a case where priority is given to brightness. It is an object of the present invention to provide a reflection type liquid crystal projector capable of forming a bright image by capturing light emitted from a light source with high efficiency while maintaining high contrast while minimizing the contrast.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の技術の課題を解決するため、光源からの光線を集光す
る第1及び第2フライアイインテグレータと、この第1
及び第2フライアイインテグレータからの光線を偏光す
る偏光ビームスプリッタを備えた反射型液晶プロジェク
タにおいて、前記偏光ビームスプリッタのスプリッタ面
の法線と、前記第2フライアイインテグレータから前記
偏光ビームスプリッタへと入射される光線の光軸とで作
る前記光線の主入射面と平行な方向に幅を調整するスラ
イドシャッタを、前記第2フライアイインテグレータの
近傍に設けて構成したことを特徴とする反射型液晶プロ
ジェクタを提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides first and second fly-eye integrators for condensing light rays from a light source, and the first and second fly-eye integrators.
And a reflection type liquid crystal projector provided with a polarizing beam splitter for polarizing a light beam from the second fly's eye integrator, and a normal to a splitter surface of the polarizing beam splitter and incident on the polarizing beam splitter from the second fly's eye integrator. A reflection type liquid crystal projector, comprising: a slide shutter for adjusting a width in a direction parallel to a main incident surface of the light beam formed by an optical axis of the light beam to be formed, provided near the second fly-eye integrator. Is provided.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】まず、本発明の反射型液晶プロジ
ェクタの好適な概要について、添付図面を参照して説明
する。上述した画像のコントラストが低下するという課
題は、例えば液晶面から光源側を見た時の瞳の形状を、
偏光ビームスプリッタ21のスプリッタ面(接合面)の
法線nと投射レンズ25の光軸とで作られる主入射面2
7方向の開口角をPIとし、主入射面27に垂直な方向
の開口角をPPとするとき、PP>PIとすることによ
り解決される。ここに主入射面27とは、偏光ビームス
プリッタ21へ入射される入射光束の内、入射光束を射
出する光学要素の光学軸に沿って進む光線と偏光ビーム
スプリッタ21の法線nとで作られる面である。この面
は本発明のプロジェクタの場合、その法線と投射レンズ
25の光軸とで作られる面と同一である。また、瞳の開
口角は、液晶面の位置から見た場合の開口角である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a preferred outline of a reflection type liquid crystal projector of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The above-mentioned problem that the contrast of the image is reduced is caused by, for example, changing the shape of the pupil when viewing the light source side from the liquid crystal surface.
A main incident surface 2 formed by a normal line n of the splitter surface (joining surface) of the polarization beam splitter 21 and the optical axis of the projection lens 25
When the opening angles in the seven directions are PI and the opening angle in the direction perpendicular to the main incidence surface 27 is PP, the problem can be solved by setting PP> PI. Here, the main incident surface 27 is formed by a light beam that travels along the optical axis of the optical element that emits the incident light beam and a normal line n of the polarization beam splitter 21 among the incident light beams incident on the polarization beam splitter 21. Plane. In the case of the projector of the present invention, this surface is the same as the surface formed by the normal line and the optical axis of the projection lens 25. The pupil aperture angle is the aperture angle as viewed from the position of the liquid crystal surface.

【0016】ここで、以上の構成によりコントラストが
低下するという課題が解決されることを説明するため
に、問題点の発生原因である偏光ビームスプリッタの特
性を説明する。
Here, in order to explain that the problem that the contrast is reduced by the above configuration is solved, the characteristics of the polarizing beam splitter which causes the problem will be described.

【0017】図5に示すように、偏光ビームスプリッタ
21のスプリッタ面は、その法線nに対して入射光線i
が略θ=45°で入射する場合、入射光線のS波を完全
に反射しP波を完全に透過するように設計されている。
しかし、その入射角度が45°から著しくずれた場合に
は、その機能が低下する。例えば図5に示すように、入
射光の光束が太くなった場合、その光束の内の周辺光の
光線i’では、法線nに対する入射角度θ±φが45°
から所定角度(例えば±6°)以上にずれ、偏光ビーム
スプリッタ21を透過するS波の振幅、及び、偏光ビー
ムスプリッタ21で反射されるP波の振幅が増大するお
それがある。この事情をより詳細に説明すると以下の通
りである。
As shown in FIG. 5, the splitter surface of the polarizing beam splitter 21 has an incident light i with respect to its normal n.
Is designed to completely reflect the S-wave of the incident light beam and completely transmit the P-wave when the light is incident at approximately θ = 45 °.
However, if the angle of incidence deviates significantly from 45 °, its function will be reduced. For example, as shown in FIG. 5, when the luminous flux of the incident light becomes thick, the incident angle θ ± φ with respect to the normal line n of the light ray i ′ of the peripheral light in the luminous flux is 45 °.
, The amplitude of the S-wave transmitted through the polarizing beam splitter 21 and the amplitude of the P-wave reflected by the polarizing beam splitter 21 may increase. This situation will be described in more detail as follows.

【0018】図6は、偏光ビームスプリッタ21の特性
の一例を示すものである。図6において、横軸は入射光
の波長λ(単位はnm)を示し、縦軸は偏光ビームスプ
リッタ21の透過率T(%)を表す。図6に示される4
50nmないし600nmの波長は緑色光線に対応す
る。図6において、S(45°)で示される曲線は、入
射光線と偏光ビームスプリッタ21の法線nとが45°
をなす場合のS波の透過率を表す。即ち、この場合には
450nm〜600nmで、S波は偏光ビームスプリッ
タ21により完全に反射される。また、曲線P(45
°)で示すように、偏光ビームスプリッタ21の法線n
に対して45°の角度で入射した光線のP波は偏光ビー
ムスプリッタ21を完全に透過する。
FIG. 6 shows an example of the characteristics of the polarization beam splitter 21. 6, the horizontal axis represents the wavelength λ (unit: nm) of the incident light, and the vertical axis represents the transmittance T (%) of the polarizing beam splitter 21. 4 shown in FIG.
Wavelengths between 50 nm and 600 nm correspond to green light. In FIG. 6, the curve indicated by S (45 °) indicates that the incident light and the normal n of the polarization beam splitter 21 are 45 °.
Represents the transmittance of the S wave when In other words, in this case, the S-wave at 450 nm to 600 nm is completely reflected by the polarizing beam splitter 21. The curve P (45)
°), the normal line n of the polarizing beam splitter 21
The P-wave of the light beam incident at an angle of 45 ° with respect to the above is completely transmitted through the polarizing beam splitter 21.

【0019】これに対して、曲線S(51°)で示され
るように、偏光ビームスプリッタ21へその法線nに対
して例えば51°の入射角度で入射するS波は短波長で
は完全に反射されるが、600nm前後の波長で、その
エネルギの一部が偏光ビームスプリッタ21を透過して
しまう。また、曲線P(39°)で示されるように、偏
光ビームスプリッタ21へその法線nに対して例えば3
9°の入射角度で入射するP波は、450nmないし5
00nmの波長で、そのエネルギの一部が反射されてし
まい明るさが減少する。
On the other hand, as shown by a curve S (51 °), an S-wave incident on the polarizing beam splitter 21 at an incident angle of, for example, 51 ° with respect to its normal line n is completely reflected at a short wavelength. However, at a wavelength around 600 nm, part of the energy passes through the polarizing beam splitter 21. Further, as shown by the curve P (39 °), the polarization beam splitter 21
The P wave incident at an incident angle of 9 ° is 450 nm to 5 nm.
At a wavelength of 00 nm, part of the energy is reflected and the brightness is reduced.

【0020】なお、上記では緑色の波長の光線に対する
偏光ビームスプリッタ21の特性を説明したが、赤色・
青色の波長の光線に対する偏光ビームスプリッタ21の
特性も同様である。即ち、偏光ビームスプリッタ21へ
その法線nに対して45°からずれた角度で入射される
光線では、P波とS波が所望の通りに完全に分離されな
い。
In the above, the characteristics of the polarizing beam splitter 21 with respect to the light of the green wavelength have been described.
The same applies to the characteristics of the polarization beam splitter 21 with respect to a light beam having a blue wavelength. That is, for a light beam incident on the polarizing beam splitter 21 at an angle deviating from the normal line n by 45 °, the P wave and the S wave are not completely separated as desired.

【0021】従って、入射光と偏光ビームスプリッタ2
1の法線nのなす角度が45°から著しくずれる(例え
ば±6°ずれる)と、図4で説明した1/4波長板31
の設置にもかかわらず、偏光ビームスプリッタ21から
光の漏れが発生し、コントラストが低下したり明るさが
減少したりする。
Therefore, the incident light and the polarization beam splitter 2
If the angle formed by the normal n of 1 is significantly shifted from 45 ° (eg, ± 6 °), the 波長 wavelength plate 31 described with reference to FIG.
However, light leaks from the polarizing beam splitter 21, resulting in a decrease in contrast and a decrease in brightness.

【0022】図7及び図8は、入射光と偏光ビームスプ
リッタ21の法線nのなす角度がほぼ45°であり(例
えば45°との差違が±6°以内であり)、偏光ビーム
スプリッタ21からの光の漏れが発生しない入射光の入
射範囲を表す。ここに図7はポアンカレ球を示し、偏光
ビームスプリッタは番号21で表される。図6を参照し
て説明したように、偏光ビームスプリッタ21へ入力さ
れる光線の内、法線nに対して45°をなす光線を中心
として、例えばその前後±6°の光線については、偏光
ビームスプリッタ21が正常に機能し、S方向の直線偏
光とP方向の直線偏光が正しく分離される。図7におけ
る斜線部分(リング状部分)41は、そのような光線が
存在する範囲(即ち、法線nに対する入射光線の角度が
例えば39°ないし51°である範囲)を示す。この斜
線部分41から入射される光線は、偏光ビームスプリッ
タ21によりそのS方向直線偏光とP方向直線偏光が正
しく分離され、S方向直線偏光は偏光ビームスプリッタ
21により完全に反射され、P方向直線偏光は偏光ビー
ムスプリッタ21を完全に通過する。
FIGS. 7 and 8 show that the angle between the incident light and the normal n of the polarization beam splitter 21 is approximately 45 ° (for example, the difference from 45 ° is within ± 6 °), and the polarization beam splitter 21 Represents the incident range of incident light in which no light leaks from Here, FIG. 7 shows a Poincare sphere, and the polarizing beam splitter is denoted by reference numeral 21. As described with reference to FIG. 6, among the light beams input to the polarization beam splitter 21, for a light beam having a center angle of 45 ° with respect to the normal line n, for example, a light beam of ± 6 ° before and after the light beam, The beam splitter 21 functions normally, and the linearly polarized light in the S direction and the linearly polarized light in the P direction are correctly separated. A hatched portion (ring-shaped portion) 41 in FIG. 7 indicates a range in which such a ray exists (that is, a range in which the angle of the incident ray with respect to the normal n is, for example, 39 ° to 51 °). In the light beam incident from the oblique line portion 41, the linearly polarized light in the S direction and the linearly polarized light in the P direction are correctly separated by the polarizing beam splitter 21, and the linearly polarized light in the S direction is completely reflected by the polarizing beam splitter 21, and the linearly polarized light in the P direction Completely pass through the polarizing beam splitter 21.

【0023】図8は、液晶素子23の側から見た場合
の、斜線部分(リング状部分)41の形状を表す。図8
において番号41で示されるものは、図7における斜線
部分41のX−Y面への射影である。偏光ビームスプリ
ッタ21を使用する反射型液晶プロジェクタでは、液晶
素子23の側から見て、円管部分41を通る光線は、偏
光ビームスプリッタ21により正しくS波直線偏光とP
波直線偏光が分離されるが、この領域の外側を通る光線
はS波直線偏光とP波直線偏光が正しく分離されない。
即ち、S波でも偏光ビームスプリッタ21を透過する成
分が存在し、P波でも偏光ビームスプリッタ21により
反射される成分が存在する。
FIG. 8 shows the shape of the hatched portion (ring-shaped portion) 41 when viewed from the liquid crystal element 23 side. FIG.
In FIG. 7, what is indicated by reference numeral 41 is the projection of the hatched portion 41 in FIG. 7 onto the XY plane. In the reflection type liquid crystal projector using the polarization beam splitter 21, when viewed from the liquid crystal element 23, the light beam passing through the circular tube portion 41 correctly corrects the S-wave linear polarization and P light by the polarization beam splitter 21.
Although the wave linear polarization is separated, the light passing outside this region does not correctly separate the S wave linear polarization and the P wave linear polarization.
That is, there is a component that transmits through the polarization beam splitter 21 even in the S wave, and a component that is reflected by the polarization beam splitter 21 also in the P wave.

【0024】さらに、偏光ビームスプリッタ21と反射
型液晶素子23とを組み合わせた本発明のプロジェクタ
では、液晶素子23での光の反射後、反射光線が偏光ビ
ームスプリッタ21へ入射する際にその入射角度が逆転
する。図9において、番号42は、液晶素子23からの
反射光線が偏光ビームスプリッタ21へ入射する際に、
法線nに対する入射角度が例えば39°ないし51°と
なる反射光線の存在範囲を示す。
Further, in the projector of the present invention in which the polarization beam splitter 21 and the reflection type liquid crystal element 23 are combined, when the reflected light enters the polarization beam splitter 21 after the light is reflected by the liquid crystal element 23, the angle of incidence is Is reversed. In FIG. 9, the reference numeral 42 indicates that when the reflected light from the liquid crystal element 23 enters the polarization beam splitter 21,
This shows the range of the reflected light beam whose incident angle with respect to the normal line n is, for example, 39 ° to 51 °.

【0025】従って最終的に、偏光ビームスプリッタ2
1によりS波直線偏光とP波直線偏光が正しく分離され
るためには、光線は図9における領域41と領域42と
が交差する細長範囲(細長領域)43を通る必要があ
る。換言すれば、この細長範囲43の外側を通る光線は
S波偏光とP波偏光とが正しく分離されずコントラスト
の劣化を招く。なお、細長範囲43のX軸方向の長さb
は、Y軸方向の長さaに比較して5倍以上の長さを有す
る。
Therefore, finally, the polarization beam splitter 2
In order for the S-wave linearly polarized light and the P-wave linearly polarized light to be properly separated by 1, the light beam needs to pass through an elongated area (elongated area) 43 where the area 41 and the area 42 in FIG. 9 intersect. In other words, the light passing outside the elongated range 43 does not correctly separate the S-polarized light and the P-polarized light, resulting in deterioration of the contrast. The length b in the X-axis direction of the elongated range 43
Has a length that is at least five times the length a in the Y-axis direction.

【0026】上記に鑑みて、本発明は、細長範囲43に
対応する形状の瞳が形成されるように構成した。即ち、
液晶素子23の液晶面から光源側を見たときの瞳の形状
を、偏光ビームスプリッタ21のスプリッタ面(接合
面)の法線nと投射レンズ25の光軸とで作られる主入
射面27方向の開口角をPIとし、主入射面27に垂直
な方向の開口角をPPとするとき、PP>PIとした。
これにより、細長範囲43の外側を通る光線は遮断さ
れ、高いコントラストの映像を実現することができる。
また、細長範囲43を通る光線は効率よく使用され、明
るいプロジェクタを実現することができる。さらに、開
口角PPは、開口角PIの1.2倍より大きいことが望
ましい。これにより極めて明るいプロジェクタが実現で
きる。
In view of the above, the present invention is configured such that a pupil having a shape corresponding to the elongated range 43 is formed. That is,
The shape of the pupil when the light source side is viewed from the liquid crystal surface of the liquid crystal element 23 is defined by the direction of the main incident surface 27 formed by the normal line n of the splitter surface (joining surface) of the polarizing beam splitter 21 and the optical axis of the projection lens 25. Is defined as PI, and when the opening angle in the direction perpendicular to the main incidence surface 27 is defined as PP, PP> PI.
Thereby, light rays passing outside the elongated area 43 are blocked, and a high-contrast image can be realized.
Further, the light passing through the elongated range 43 is used efficiently, and a bright projector can be realized. Further, the opening angle PP is preferably larger than 1.2 times the opening angle PI. Thereby, an extremely bright projector can be realized.

【0027】上記の如く細長範囲43の長幅bは、短幅
aの5倍以上の長さを有する。従って、この範囲に比例
する開口角PPと開口角PIの比率の瞳を使用すること
により極めて明るいプロジェクタを実現することができ
る。
As described above, the long width b of the narrow area 43 is at least five times the short width a. Therefore, an extremely bright projector can be realized by using a pupil having a ratio of the opening angle PP to the opening angle PI proportional to this range.

【0028】さらに、図10に示すように、偏光ビーム
スプリッタ21がガラスプリズム44で作られている場
合、ガラスプリズム44の入射出面(接合面)で入射光
が屈折する。従ってこの場合には、図11に示すよう
に、X軸方向にさらに細長い細長範囲45が形成され
る。なお、図11の領域は、より詳細にはプリズムの屈
折率が1.8である場合を示す。この場合、偏光ビーム
スプリッタ21の法線nに対する主入射光線の光軸(Y
軸)のなす角度θは45°であり、図10に示すよう
に、許容ずれ角度φは3.32°となる。
Further, as shown in FIG. 10, when the polarizing beam splitter 21 is made of a glass prism 44, incident light is refracted at the entrance / exit surface (joining surface) of the glass prism 44. Therefore, in this case, as shown in FIG. 11, an elongated area 45 that is further elongated in the X-axis direction is formed. The region in FIG. 11 shows the case where the refractive index of the prism is 1.8 in more detail. In this case, the optical axis (Y of the main incident ray with respect to the normal n of the polarization beam splitter 21)
Axis) is 45 °, and as shown in FIG. 10, the allowable deviation angle φ is 3.32 °.

【0029】なお、垂直方向の開口角PPは、60°よ
り小さいのが望ましい。これによりレンズの収差補正が
容易となる。開口角が60°であることは、Fナンバー
で1に相当する。従って、この角度を越える明るさの投
射レンズ25の実現は一般的には困難である。
The vertical opening angle PP is preferably smaller than 60 °. This facilitates lens aberration correction. An opening angle of 60 ° corresponds to 1 in the F-number. Therefore, it is generally difficult to realize a projection lens 25 having a brightness exceeding this angle.

【0030】本発明の他の側面は、偏光ビームスプリッ
タ21と1/4波長板31と投射レンズ25を備えた反
射型液晶プロジェクタにおいて、投射レンズ25の前方
(スクリーン側)から光源側を見たときの瞳の形状を、
偏光ビームスプリッタ21のスプリッタ面(接合面)の
法線nと投射レンズ25の光軸とで作られる主入射面2
7方向の開口角をPIとし、主入射面27に垂直な方向
の開口角をPPとするとき、PP>PIとすることであ
る。開口角PPは、開口角PIの1.2倍より大きいこ
とが望ましい。
Another aspect of the present invention is a reflection type liquid crystal projector including a polarizing beam splitter 21, a quarter-wave plate 31, and a projection lens 25, as viewed from the light source side from the front (screen side) of the projection lens 25. The shape of the pupil when
A main incident surface 2 formed by a normal line n of the splitter surface (joining surface) of the polarization beam splitter 21 and the optical axis of the projection lens 25
When the opening angle in the seven directions is PI and the opening angle in the direction perpendicular to the main incident surface 27 is PP, PP> PI. The opening angle PP is preferably larger than 1.2 times the opening angle PI.

【0031】瞳は、好ましくは、偏光ビームスプリッタ
21と光源との間に置かれた絞りを、液晶素子23の液
晶面または投射レンズ25のスクリーン側から見た場合
の、絞りのレンズ系による像である。この絞りは、好ま
しくはフライアイインテグレータ(後述する実施態様に
おける第2フライアイインテグレータ)である。
The pupil preferably has an image formed by a lens system of the stop when the stop placed between the polarizing beam splitter 21 and the light source is viewed from the liquid crystal surface of the liquid crystal element 23 or the screen side of the projection lens 25. It is. This diaphragm is preferably a fly-eye integrator (a second fly-eye integrator in an embodiment described later).

【0032】本発明の他の側面は、偏光ビームスプリッ
タ21と1/4波長板31と投射レンズ25を備えた反
射型液晶プロジェクタにおいて、光学系を通過する光線
を定める機能を有する絞り手段の形状を、偏光ビームス
プリッタ21のスプリッタ面(接合面)の法線nと投射
レンズ25の光軸とで作られる主入射面27に平行な方
向の幅に比べて、当該方向に垂直な方向の幅が大きいも
のとしたことである。主入射面27に垂直な方向の幅
は、平行な方向の幅の1.2倍より大きいことが望まし
い。
Another aspect of the present invention relates to a reflection type liquid crystal projector having a polarizing beam splitter 21, a quarter-wave plate 31, and a projection lens 25, the shape of a diaphragm means having a function of determining a light beam passing through an optical system. Is compared with the width in the direction perpendicular to the main incidence surface 27 formed by the normal line n of the splitter surface (joining surface) of the polarizing beam splitter 21 and the optical axis of the projection lens 25, Is large. It is desirable that the width in the direction perpendicular to the main incident surface 27 is larger than 1.2 times the width in the direction parallel to the main incidence surface 27.

【0033】絞り手段の機能は、例えば光源と偏光ビー
ムスプリッタ21の間に配置されるフライアイインテグ
レータにより果たされる。この場合、絞りの形状は、フ
ライアイインテグレータの外形形状である。
The function of the aperture means is fulfilled, for example, by a fly-eye integrator arranged between the light source and the polarizing beam splitter 21. In this case, the shape of the stop is the outer shape of the fly-eye integrator.

【0034】以下、図12ないし図15を参照して、本
発明の反射型液晶プロジェクタの一実施形態を説明す
る。
An embodiment of the reflection type liquid crystal projector of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0035】図12に示す実施形態には、光源としての
ランプ101が設けてある。このランプ101から射出
された光線はリフレクタ103により反射された後、コ
ンデンサレンズ105により集束され、第1フライアイ
インテグレータ107へ入射される。ここに、リフレク
タ103により反射され、コンデンサレンズ105によ
り集束される光線はリフレクタ軸109に対して回転対
称に分布する。従って、第1フライアイインテグレータ
107は、図13に示すように光線を最大限取り込める
ように円形に近い外形形状に成形されている。
In the embodiment shown in FIG. 12, a lamp 101 is provided as a light source. The light beam emitted from the lamp 101 is reflected by the reflector 103, then focused by the condenser lens 105, and made incident on the first fly-eye integrator 107. Here, the light rays reflected by the reflector 103 and focused by the condenser lens 105 are distributed rotationally symmetrically with respect to the reflector axis 109. Therefore, the first fly-eye integrator 107 is formed into a nearly circular outer shape as shown in FIG.

【0036】図13に示すように、第1フライアイイン
テグレータ107は多数のレンズエレメント111から
構成されている。そして、第1フライアイインテグレー
タ107の各レンズエレメント111による光源のスポ
ット像が第2フライアイインテグレータ113の対応す
る各々のレンズエレメント115(図14)の上に結像
される。
As shown in FIG. 13, the first fly's eye integrator 107 is composed of a number of lens elements 111. Then, a spot image of the light source by each lens element 111 of the first fly-eye integrator 107 is formed on a corresponding lens element 115 of the second fly-eye integrator 113 (FIG. 14).

【0037】第2フライアイインテグレータ113から
の光線は、ダイクロイックミラー117及び119によ
り例えば赤,青,緑の波長の光線に分光される。分光さ
れた各光線は、フィールドレンズ121,123,12
5(及び場合によってはリレーレンズ127,反射ミラ
ー128、リレーレンズ129)を介してそれぞれの波
長についての像形成を行う像形成装置131,133,
135へ入射される。ここに、像形成装置131,13
3,135は、例えば図4に示したものと同様な構成を
有し、それぞれ、偏光ビームスプリッタ21と1/4波
長板31と液晶素子23を備えている。像形成装置13
1,133,135からのそれぞれの波長を有する光線
は色合成プリズム137で合成され、投射レンズ25と
同様の投射レンズ139を介して図示しないスクリーン
上へ投射される。
The light rays from the second fly-eye integrator 113 are split by the dichroic mirrors 117 and 119 into light rays of, for example, red, blue and green wavelengths. Each of the split light beams is transmitted to a field lens 121, 123, 12.
5 (and, depending on the case, the relay lens 127, the reflection mirror 128, and the relay lens 129), the image forming apparatuses 131, 133 for forming images for the respective wavelengths.
135. Here, the image forming apparatuses 131 and 13
3, 135 has a configuration similar to that shown in FIG. 4, for example, and includes a polarizing beam splitter 21, a quarter-wave plate 31, and a liquid crystal element 23, respectively. Image forming apparatus 13
Light beams having respective wavelengths from 1, 133 and 135 are combined by a color combining prism 137, and projected onto a screen (not shown) via a projection lens 139 similar to the projection lens 25.

【0038】図15は、投射レンズ139をスクリーン
側(図12において左側)から覗いてみたときに投射レ
ンズ139の中に見える像であり、投射レンズ139の
瞳139aの中に、第2フライアイインテグレータ11
3の像113′が見える。従って、この反射型液晶プロ
ジェクタでは、第2フライアイインテグレータ113が
実質的に開口絞りとして機能する。即ち、第1フライア
イインテグレータ107からのスポット像は光源101
の広がりにより第2フライアイインテグレータ113の
エレメントからはみ出す場合があるが、はみ出した光線
は液晶素子23あるいは投射レンズ139により蹴られ
てしまい、実質的にこの反射型液晶プロジェクタの光学
系を通過することができない。従って、このプロジェク
タの光学系では第2フライアイインテグレータ113の
外形形状のレンズ系による像が光学系全体の瞳形状とな
る。
FIG. 15 is an image which can be seen in the projection lens 139 when the projection lens 139 is viewed from the screen side (the left side in FIG. 12), and the second fly eye is provided in the pupil 139a of the projection lens 139. Integrator 11
The third image 113 'can be seen. Therefore, in this reflection type liquid crystal projector, the second fly-eye integrator 113 substantially functions as an aperture stop. That is, the spot image from the first fly-eye integrator 107 is
The light may protrude from the element of the second fly-eye integrator 113 due to the spread of the light, but the protruded light is kicked by the liquid crystal element 23 or the projection lens 139 and substantially passes through the optical system of the reflection type liquid crystal projector. Can not. Therefore, in the optical system of this projector, the image formed by the lens system having the outer shape of the second fly-eye integrator 113 becomes the pupil shape of the entire optical system.

【0039】ところで、既に図7ないし図9を参照して
説明したように、偏光ビームスプリッタ21の特性のた
め、偏光ビームスプリッタ21の法線nと投射レンズ1
39(もしくは25)の光軸で作られる主入射面27と
垂直な方向(図12においてX軸方向)に細長い範囲4
3を通過する光線では、偏光ビームスプリッタ21によ
り、P偏光成分とS偏光成分とが正しく分離されるが、
その細長い範囲43の外側を通る光線ではP偏光成分と
S偏光成分とが正しく分離されず、コントラストの低下
を招く。
By the way, as already described with reference to FIGS. 7 to 9, due to the characteristics of the polarizing beam splitter 21, the normal line n of the polarizing beam splitter 21 and the projection lens 1
A region 4 elongated in a direction (X-axis direction in FIG. 12) perpendicular to the main incident surface 27 formed by the 39 (or 25) optical axis.
3, the P-polarized light component and the S-polarized light component are correctly separated by the polarizing beam splitter 21.
In a light ray passing outside the elongated area 43, the P-polarized light component and the S-polarized light component are not correctly separated, and the contrast is reduced.

【0040】従って、偏光ビームスプリッタ21の法線
nと投射レンズ139の光軸で作られる主入射面27と
平行な方向(図12においてY軸方向)における第2フ
ライアイインテグレータ113の幅113a(図14)
は、比較的短く設計され、この第2フライアイインテグ
レータ113を通過して偏光ビームスプリッタ21へ到
達した光線が細長範囲43のY軸方向の幅aの中に入る
ように設定されている。これによりコントラストの高い
画像をスクリーン上に形成できる。即ち、Y軸方向の幅
113aを大きくすれば無駄になる光線の割合を少なく
することができるが、この幅113aの外側を通る光線
を使用すると、スクリーン上において画像のコントラス
トの低下を招く。
Accordingly, the width 113a of the second fly-eye integrator 113 in the direction (Y-axis direction in FIG. 12) parallel to the normal line n of the polarizing beam splitter 21 and the optical axis of the projection lens 139 (Y-axis direction in FIG. 12). (FIG. 14)
Is designed to be relatively short so that the light beam that has passed through the second fly-eye integrator 113 and reached the polarization beam splitter 21 falls within the width a of the elongated range 43 in the Y-axis direction. Thereby, a high-contrast image can be formed on the screen. That is, if the width 113a in the Y-axis direction is increased, the ratio of wasted light rays can be reduced, but using light rays that pass outside the width 113a causes a decrease in image contrast on the screen.

【0041】一方、偏光ビームスプリッタ21の法線n
と投射レンズ139の光軸で作られる主入射面27と垂
直な方向(図12においてX軸方向)における第2フラ
イアイインテグレータ113の幅113b(図14)
は、比較的長く設計され、この第2フライアイインテグ
レータ113を通過して偏光ビームスプリッタ21へ到
達した光線が細長範囲43のX軸方向の幅bの中に入る
ように設定されている。X軸方向の幅113bをY軸方
向の幅113aに比べて大きく設定することにより、ラ
ンプ101から射出された光線を効率良く液晶素子23
へ導きスクリーンをコントラストよく照らすことができ
る。
On the other hand, the normal line n of the polarization beam splitter 21
And the width 113b (FIG. 14) of the second fly-eye integrator 113 in a direction perpendicular to the main incident surface 27 formed by the optical axis of the projection lens 139 (the X-axis direction in FIG. 12).
Is designed to be relatively long, and is set such that the light beam that has passed through the second fly-eye integrator 113 and has reached the polarization beam splitter 21 falls within the width b of the elongated range 43 in the X-axis direction. By setting the width 113b in the X-axis direction to be larger than the width 113a in the Y-axis direction, light emitted from the lamp 101 can be efficiently transmitted to the liquid crystal element 23.
To illuminate the screen with good contrast.

【0042】要するに、X軸方向の幅113aを短く
し、Y軸方向の幅113bを長くすることにより、はみ
出して無駄になる光線の割合を減らし、ランプ101か
ら射出された光線を効率よく液晶素子23へ導きスクリ
ーンをコントラスト良く照らすことができる。なお、X
軸方向幅113bを長くすることに対応して、光学系の
他のエレメントの形状も対応する方向において大きくす
る必要があることは勿論である。
In short, by shortening the width 113a in the X-axis direction and increasing the width 113b in the Y-axis direction, the proportion of the light that is protruded and wasted is reduced, and the light emitted from the lamp 101 can be efficiently transmitted to the liquid crystal element. 23 to illuminate the screen with good contrast. Note that X
It is needless to say that the shape of the other elements of the optical system needs to be increased in the corresponding direction in accordance with the increase in the axial width 113b.

【0043】このように、偏光ビームスプリッタ21と
1/4波長板31を組み合わせて使用する反射型液晶プ
ロジェクタでは、瞳の形状を横長の形状にする(例えば
主入射面27と平行な方向の開口角PIに対して主入射
面27と垂直な方向の開口角PPを大きくする)ことに
よりコントラストを低下させずに明るいプロジェクタを
実現することができる。即ち、光源系及び投射系の瞳形
状を円形ではなく主入射面27に垂直方向に伸ばすこと
により、広い開口角で光源からの光をより多く取り込む
ことができ、もって明るいプロジェクタを実現すること
ができる。
As described above, in the reflection type liquid crystal projector using the polarization beam splitter 21 and the quarter-wave plate 31 in combination, the shape of the pupil is made horizontally long (for example, the aperture in the direction parallel to the main entrance surface 27). By increasing the opening angle PP in a direction perpendicular to the main incident surface 27 with respect to the angle PI), a bright projector can be realized without lowering the contrast. In other words, by extending the pupil shapes of the light source system and the projection system in a direction perpendicular to the main entrance surface 27 instead of a circle, more light from the light source can be taken in at a wide aperture angle, thereby realizing a bright projector. it can.

【0044】垂直方向に伸ばす割合は、主入射面27と
垂直な方向の開口角PPを主入射面27と平行な方向の
開口角PIの1.2倍より大きくするのが好ましい。さ
もないと、垂直方向に広げた効果が小さく輝度の向上が
望めない。また、投射レンズ139を構成する一枚一枚
のレンズの外形は一般に円形であり垂直方向の開口角P
Pを平行方向の開口角PIよりもあまり大きくすると投
射像の形成に寄与しない無駄なレンズ領域が多くなる。
The rate of extension in the vertical direction is preferably such that the opening angle PP in the direction perpendicular to the main incident surface 27 is larger than 1.2 times the opening angle PI in the direction parallel to the main incident surface 27. Otherwise, the effect of spreading in the vertical direction is small, and improvement in luminance cannot be expected. The outer shape of each lens constituting the projection lens 139 is generally circular, and the opening angle P in the vertical direction is
If P is much larger than the opening angle PI in the parallel direction, a useless lens area that does not contribute to the formation of a projected image increases.

【0045】以上の構成により、明るい投射画像を確保
しつつ(明るさの低下を最小限に抑えつつ)、コントラ
ストを大きくするすることができる。本発明では、さら
に、コントラストを優先する場合と明るさを優先する場
合とを選択することができるよう、以下のように構成す
る。図12に示すように、第2フライアイインテグレー
タ113の光線の射出側にスライドシャッタ150を設
けている。このスライドシャッタ150はY方向にスラ
イド自在となっており、第2フライアイインテグレータ
113のY方向の幅を調節することができる。
With the above arrangement, it is possible to increase the contrast while securing a bright projected image (minimizing the decrease in brightness). The present invention is configured as follows so that a case where priority is given to contrast and a case where priority is given to brightness can be selected. As shown in FIG. 12, a slide shutter 150 is provided on the light emitting side of the second fly-eye integrator 113. The slide shutter 150 is slidable in the Y direction, and can adjust the width of the second fly-eye integrator 113 in the Y direction.

【0046】図16は、スライドシャッタ150を設け
た場合の第2フライアイインテグレータ113を示して
いる。図14に示す第2フライアイインテグレータ11
3においては、予めY軸方向の幅113aを短くし、X
軸方向の幅113bを長くした形状のフライアイインテ
グレータを用いたが、スライドシャッタ150を設ける
場合には、図16に示すように、図13に示す第1フラ
イアイインテグレータ107と同様な形状のフライアイ
インテグレータを用い、スライドシャッタ150によっ
てY軸方向の幅113aを調整する。
FIG. 16 shows the second fly-eye integrator 113 when the slide shutter 150 is provided. Second fly-eye integrator 11 shown in FIG.
In 3, the width 113a in the Y-axis direction is shortened in advance, and X
Although a fly-eye integrator having a shape in which the width 113b in the axial direction is elongated is used, when a slide shutter 150 is provided, as shown in FIG. 16, a fly-eye integrator having the same shape as the first fly-eye integrator 107 shown in FIG. The width 113a in the Y-axis direction is adjusted by the slide shutter 150 using an eye integrator.

【0047】図16に示すように、スライドシャッタ1
50を破線で示す位置に移動させ、Y軸方向の幅113
aを狭くすれば、図14に示す第2フライアイインテグ
レータ113と同様となり、コントラストが優先され
る。スライドシャッタ150を実線で示す位置に移動さ
せ、Y軸方向の幅113aを広くすれば、コントラスト
よりも明るさが優先される。なお、スライドシャッタ1
50は、レンズエレメント115のY方向の幅よりも小
さい間隔にて複数段階的もしくは連続的に微調整するよ
うな構成としてもよく、最外部のレンズエレメント11
5の一列を塞ぐような構成としてもよい。スライドシャ
ッタ150によって第2フライアイインテグレータ11
3のY方向の幅をどの程度塞ぐかは、適宜設定すればよ
い。
As shown in FIG.
50 is moved to the position shown by the broken line, and the width 113 in the Y-axis direction is
If a is narrowed, it becomes the same as the second fly-eye integrator 113 shown in FIG. 14, and the contrast is prioritized. If the slide shutter 150 is moved to the position shown by the solid line and the width 113a in the Y-axis direction is increased, the brightness has priority over the contrast. The slide shutter 1
50 may be configured such that fine adjustment is performed in multiple steps or continuously at intervals smaller than the width of the lens element 115 in the Y direction.
5 may be closed. The second fly-eye integrator 11 is moved by the slide shutter 150.
The extent to which the width in the Y direction of 3 is closed may be appropriately set.

【0048】スライドシャッタ150は絞りとして動作
しているが、通常よく用いられている円形の絞りではな
く、一方向のみ、ここではY方向、即ち、偏光ビームス
プリッタ21のスプリッタ面の法線nと、第2フライア
イインテグレータ113から偏光ビームスプリッタ21
へと入射される光線の光軸とで作る主入射面27と平行
な方向に幅のみに光線を絞ることに大きな意味を有す
る。本発明のような反射型プロジェクタでは、一方向の
みの絞りを設けることによって、コントラストを優先す
る場合と明るさを優先する場合とを選択することができ
る。
Although the slide shutter 150 operates as an aperture, it is not a circular aperture commonly used, but in only one direction, here the Y direction, that is, the normal line n of the splitter surface of the polarization beam splitter 21. From the second fly-eye integrator 113 to the polarization beam splitter 21
It is significant to narrow the light beam only in width in a direction parallel to the main incident surface 27 formed by the optical axis of the light beam incident on the light source. In a reflection type projector such as the present invention, by providing an aperture in only one direction, it is possible to select between a case where priority is given to contrast and a case where priority is given to brightness.

【0049】本実施例では、図12に示すように、第2
フライアイインテグレータ113の光線の射出側にスラ
イドシャッタ150を設けたが、第2フライアイインテ
グレータ113の光線の入射側にスライドシャッタ15
0を設けてもよい。いずれにしても、第2フライアイイ
ンテグレータ113の入射側か射出側の第2フライアイ
インテグレータ113近傍にスライドシャッタ150を
設けることが好ましい。投射レンズ139の入射側にス
ライドシャッタ150を設けることも考えられるが、第
2フライアイインテグレータ113近傍がより好まし
い。
In this embodiment, as shown in FIG.
Although the slide shutter 150 is provided on the light-emitting side of the fly-eye integrator 113, the slide shutter 15 is provided on the light-incident side of the second fly-eye integrator 113.
0 may be provided. In any case, it is preferable to provide the slide shutter 150 in the vicinity of the second fly-eye integrator 113 on the incident side or the exit side of the second fly-eye integrator 113. Although it is conceivable to provide the slide shutter 150 on the incident side of the projection lens 139, the vicinity of the second fly-eye integrator 113 is more preferable.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の反
射型液晶プロジェクタは、偏光ビームスプリッタのスプ
リッタ面の法線と、第2フライアイインテグレータから
偏光ビームスプリッタへと入射される光線の光軸とで作
る光線の主入射面と平行な方向に幅を調整するスライド
シャッタを、第2フライアイインテグレータの近傍に設
けて構成したので、コントラストを優先する場合と明る
さを優先する場合とを選択することができる。スライド
シャッタを閉じてコントラストを優先する場合でも、主
入射面と平行方向の開口角PIと、前記主入射面と垂直
な方向の開口角PPとの関係が、PP>PIとなるよう
瞳の形状を設定することにより、明るさの低下を最小限
に抑えることができるので、高いコントラストを保ちな
がら光源の発する光を高い効率で取り込み、もって明る
い画像を形成することが可能となる。
As described in detail above, the reflection type liquid crystal projector of the present invention can be used for the normal of the splitter surface of the polarizing beam splitter and the light of the light beam incident on the polarizing beam splitter from the second fly-eye integrator. A slide shutter that adjusts the width in the direction parallel to the main incident surface of the light beam formed by the axis is provided near the second fly-eye integrator, so that there are cases where contrast is prioritized and brightness is prioritized. You can choose. Even when the contrast is prioritized by closing the slide shutter, the pupil shape is such that the relationship between the opening angle PI in the direction parallel to the main incident surface and the opening angle PP in the direction perpendicular to the main incident surface is PP> PI. By setting, the decrease in brightness can be suppressed to a minimum, so that light emitted from the light source can be captured with high efficiency while maintaining high contrast, and a bright image can be formed.

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

【図1】従来の反射型液晶プロジェクタの構成を示す模
式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional reflective liquid crystal projector.

【図2】図1に示す反射型液晶プロジェクタに設けた液
晶素子への入射光・反射光の偏光方向を示す模式図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing polarization directions of incident light and reflected light to a liquid crystal element provided in the reflection type liquid crystal projector shown in FIG.

【図3】図1に示す反射型液晶プロジェクタにおけるス
クリーン上での光の漏れ量を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an amount of light leakage on a screen in the reflection type liquid crystal projector shown in FIG.

【図4】他の従来の反射型液晶プロジェクタの構成を示
す模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of another conventional reflective liquid crystal projector.

【図5】本発明の作用を示すための説明図であり、偏光
ビームスプリッタに対する入射光線の入射角度を示す図
である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for illustrating an operation of the present invention, and is a diagram illustrating an incident angle of an incident light beam on a polarizing beam splitter.

【図6】本発明の作用を示すための説明図であり、図5
の入射角度に応じるS波・P波の透過率の変動を示す特
性図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing the operation of the present invention, and FIG.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a change in transmittance of S-waves and P-waves according to an incident angle of a light beam.

【図7】S波・P波の透過率が所望の値を有する範囲に
存在する入射光線の(偏光ビームスプリッタに対する)
入射角度範囲を表す模式図である。
FIG. 7 shows an incident light beam (with respect to a polarizing beam splitter) in a range where the transmittance of the S-wave and the P-wave has a desired value.
It is a schematic diagram showing an incident angle range.

【図8】図7の入射角度範囲をX−Y面へ投影した範囲
を示す模式図である。
8 is a schematic diagram showing a range in which the incident angle range in FIG. 7 is projected on an XY plane.

【図9】図8の範囲及び液晶素子面での反射後の光線に
ついての使用可能範囲を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a range of FIG. 8 and a usable range of light rays reflected on a liquid crystal element surface.

【図10】偏光ビームスプリッタがガラスプリズムで作
られている場合の、光線の入射経路を示す模式図であ
る。
FIG. 10 is a schematic diagram showing an incident path of a light beam when the polarizing beam splitter is made of a glass prism.

【図11】偏光ビームスプリッタがガラスプリズムで作
られている場合の、本発明の瞳の形状を表す模式図であ
る。
FIG. 11 is a schematic diagram showing the shape of a pupil of the present invention when the polarizing beam splitter is made of a glass prism.

【図12】本発明の実施形態を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.

【図13】図12に於けるXIII-XIII線に沿って見た第
1フライアイインテグレータの正面図である。
FIG. 13 is a front view of the first fly's eye integrator as viewed along the line XIII-XIII in FIG. 12;

【図14】図12に於けるXIV-XIV線に沿って見た第2
フライアイインテグレータの正面図である。
14 is a second view taken along the line XIV-XIV in FIG.
It is a front view of a fly-eye integrator.

【図15】図12におけるXV-XV線に沿って見た投射レ
ンズの中の像の模式図である。
FIG. 15 is a schematic diagram of an image in a projection lens viewed along line XV-XV in FIG. 12;

【図16】本発明の実施形態であるスライドシャッタを
設けた場合の第2フライアイインテグレータの正面図で
ある。
FIG. 16 is a front view of a second fly-eye integrator provided with a slide shutter according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 偏光ビームスプリッタ 23 液晶素子 25,139 投射レンズ 31 1/4波長板 107 第1フライアイインテグレータ 113 第2フライアイインテグレータ 150 スライドシャッタ Reference Signs List 21 polarization beam splitter 23 liquid crystal element 25, 139 projection lens 31 quarter-wave plate 107 first fly-eye integrator 113 second fly-eye integrator 150 slide shutter

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源からの光線を集光する第1及び第2フ
ライアイインテグレータと、この第1及び第2フライア
イインテグレータからの光線を偏光する偏光ビームスプ
リッタを備えた反射型液晶プロジェクタにおいて、 前記偏光ビームスプリッタのスプリッタ面の法線と、前
記第2フライアイインテグレータから前記偏光ビームス
プリッタへと入射される光線の光軸とで作る前記光線の
主入射面と平行な方向に幅を調整するスライドシャッタ
を、前記第2フライアイインテグレータの近傍に設けて
構成したことを特徴とする反射型液晶プロジェクタ。
1. A reflection type liquid crystal projector comprising: first and second fly-eye integrators for condensing light rays from a light source; and a polarizing beam splitter for polarizing light rays from the first and second fly-eye integrators. A width is adjusted in a direction parallel to a main incidence plane of the light beam, which is formed by a normal line of a splitter surface of the polarization beam splitter and an optical axis of a light beam incident on the polarization beam splitter from the second fly-eye integrator. A reflective liquid crystal projector, wherein a slide shutter is provided near the second fly-eye integrator.
【請求項2】前記スライドシャッタを閉じたとき、前記
主入射面と平行方向の開口角PIと、前記主入射面と垂
直な方向の開口角PPとの関係が、PP>PIとなるよ
う瞳の形状を設定したことを特徴とする請求項1記載の
反射型液晶プロジェクタ。
2. The pupil in which, when the slide shutter is closed, a relationship between an opening angle PI in a direction parallel to the main incident surface and an opening angle PP in a direction perpendicular to the main incident surface is PP> PI. 2. The reflection type liquid crystal projector according to claim 1, wherein the shape is set.
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