JP2001324760A - Illuminating optical system for single panel type liquid crystal projector - Google Patents

Illuminating optical system for single panel type liquid crystal projector

Info

Publication number
JP2001324760A
JP2001324760A JP2000143516A JP2000143516A JP2001324760A JP 2001324760 A JP2001324760 A JP 2001324760A JP 2000143516 A JP2000143516 A JP 2000143516A JP 2000143516 A JP2000143516 A JP 2000143516A JP 2001324760 A JP2001324760 A JP 2001324760A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
liquid crystal
optical system
color
polarization
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000143516A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kotaro Hayashi
宏太郎 林
Yasumasa Sawai
靖昌 澤井
Satoshi Onishi
智 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Minolta Co Ltd filed Critical Minolta Co Ltd
Priority to JP2000143516A priority Critical patent/JP2001324760A/en
Publication of JP2001324760A publication Critical patent/JP2001324760A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating optical system for a single panel type liquid crystal projector capable of attaining the cost reduction. SOLUTION: The projector is provided with an illuminating light source 2, a color separating means 12 for separating a luminous flux emitted from the light source 2 into plural luminous fluxes in accordance with the wavelength, an integrator 5 constituted of 1st and 2nd lens arrays 3 and 4, a polarized light converting means 22 for making the polarizing direction of each luminous flux uniform through plural polarized light conversion elements 22R, 22G and 22B having different wavelength band where the transmittance for the S- polarized light becomes 0% in accordance with each luminous flux separated by the color separating means 12, and the single liquid crystal panel 13.

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、偏光変換を行って
単板の液晶パネルに赤色光、緑色光、青色光の光束を照
明して画像を投影する単板式液晶プロジェクタの照明光
学系に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination optical system for a single-panel type liquid crystal projector which projects an image by illuminating a single-panel liquid crystal panel with a light beam of red, green and blue light by performing polarization conversion.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の単板式液晶プロジェクタの照明光
学系は図15に示すようになっている。光源2から射出
される自然光は放物面鏡2aによって平行光束に揃えら
れ、複数のレンズ3a、4aが配列された第1、第2レ
ンズアレイ3、4から成るインテグレータ5に入射す
る。第1レンズアレイ3に入射した光束は各レンズ3a
によって、それぞれ対応するレンズ4a上に収斂され
る。
2. Description of the Related Art The illumination optical system of a conventional single-panel liquid crystal projector is shown in FIG. Natural light emitted from the light source 2 is made into a parallel light beam by the parabolic mirror 2a, and is incident on an integrator 5 including first and second lens arrays 3, 4 in which a plurality of lenses 3a, 4a are arranged. The light beam incident on the first lens array 3 is transmitted to each lens 3a.
Are converged on the corresponding lenses 4a.

【0003】第2レンズアレイ4の後方には偏光変換素
子6が配されている。図16に示すように、偏光変換素
子6は各レンズ4aに対応して配列される複数の偏光ビ
ームスプリッタ7と、隣接した偏光ビームスプリッタ7
の一方を覆う1/2波長板8とから成っている。
[0003] Behind the second lens array 4, a polarization conversion element 6 is arranged. As shown in FIG. 16, the polarization conversion element 6 includes a plurality of polarization beam splitters 7 arranged corresponding to each lens 4 a and an adjacent polarization beam splitter 7.
And a half-wave plate 8 covering one of the two.

【0004】偏光変換素子6に入射する光束のうち、P
偏光の光は偏光ビームスプリッタ7を透過する。S偏光
の光は偏光ビームスプリッタ7の反射面7aで反射し、
隣接する偏光ビームスプリッタ7の反射面7aで再度反
射する。そして、1/2波長板8により偏波面の方向を
90゜回転してP偏光の光に変換される。これにより、
光源2からの光束を全て液晶パネル13が利用すること
のできる直線偏光にすることができ、光の利用効率を向
上させるようになっている。
[0004] Of the light flux incident on the polarization conversion element 6, P
The polarized light passes through the polarizing beam splitter 7. The S-polarized light is reflected by the reflection surface 7a of the polarization beam splitter 7,
The light is reflected again by the reflection surface 7a of the adjacent polarization beam splitter 7. Then, the direction of the plane of polarization is rotated by 90 ° by the 波長 wavelength plate 8 and converted into P-polarized light. This allows
All the light beams from the light source 2 can be converted into linearly polarized light that can be used by the liquid crystal panel 13, thereby improving light use efficiency.

【0005】偏光変換素子6から出射される光束は、色
分離部12により赤、緑、青の光に分離される。色分離
部12は2つのダイクロイックミラー9、10と、反射
ミラー11とから成っている。ダイクロイックミラー9
は赤色光を反射して青色光及び緑色光を透過する特性を
有している。ダイクロイックミラー10は緑色光を反射
して青色光を透過する特性を有している。
[0005] The light beam emitted from the polarization conversion element 6 is separated into red, green and blue lights by a color separation unit 12. The color separation section 12 includes two dichroic mirrors 9 and 10 and a reflection mirror 11. Dichroic mirror 9
Has the property of reflecting red light and transmitting blue light and green light. The dichroic mirror 10 has a characteristic of reflecting green light and transmitting blue light.

【0006】従って、ダイクロイックミラー9により反
射される赤色光、ダイクロイックミラー10により反射
される緑色光、反射ミラー11により反射される青色光
は、それぞれ液晶パネル13上の隣接した位置に集光さ
れる。これにより照明光学系1が構成される。そして、
画像に応じて液晶パネル13の所定の画素部分の光が透
過され、投影光学系(不図示)を介してスクリーン(不
図示)上に拡大された画像が投影されるようになってい
る。
Accordingly, the red light reflected by the dichroic mirror 9, the green light reflected by the dichroic mirror 10, and the blue light reflected by the reflecting mirror 11 are condensed at adjacent positions on the liquid crystal panel 13. . Thereby, the illumination optical system 1 is configured. And
Light of a predetermined pixel portion of the liquid crystal panel 13 is transmitted according to an image, and an enlarged image is projected on a screen (not shown) via a projection optical system (not shown).

【0007】また、偏光変換素子6に替えて、図17に
示すような、複屈折DOE15及び前述と同様の1/2
波長板8が用いられる場合もある。複屈折DOE15は
上記と同様の第1、第2レンズアレイ3、4から成るイ
ンテグレータ5の前に配され、1/2波長板8は第2レ
ンズアレイ4と一体に形成される。
Further, instead of the polarization conversion element 6, a birefringent DOE 15 as shown in FIG.
The wave plate 8 may be used in some cases. The birefringent DOE 15 is arranged in front of the integrator 5 including the first and second lens arrays 3 and 4 similar to the above, and the half-wave plate 8 is formed integrally with the second lens array 4.

【0008】複屈折DOE15は、ブレーズ形状の回折
格子15aと、P偏光の光とS偏光の光に対して異なる
屈折率No、Neを有する複屈折層15bとから成って
いる。回折格子15aの屈折率Nを複屈折層15bの一
方の屈折率Noに一致させると、複屈折DOE15に入
射したP偏光の光は直進し、S偏光の光は所定の回折角
θで回折する。
The birefringent DOE 15 comprises a blazed diffraction grating 15a and a birefringent layer 15b having different refractive indices No and Ne for P-polarized light and S-polarized light. When the refractive index N of the diffraction grating 15a matches the refractive index No of one of the birefringent layers 15b, the P-polarized light incident on the birefringent DOE 15 goes straight, and the S-polarized light is diffracted at a predetermined diffraction angle θ. .

【0009】そして、第1レンズアレイ3によってP偏
光の光とS偏光の光とが第2レンズアレイ4の各レンズ
4a上の異なる位置に収斂される。S偏光の光が集光さ
れる各レンズ4aの一部に1/2波長板8を配すること
により、第2レンズアレイ4を通過するS偏光の光がP
偏光の光に変換され、出射光の偏光方向がP偏光の光に
揃えられるようになっている。
Then, the P-polarized light and the S-polarized light are converged at different positions on each lens 4 a of the second lens array 4 by the first lens array 3. By disposing the half-wave plate 8 at a part of each lens 4a where the S-polarized light is collected, the S-polarized light passing through the second lens
The light is converted into polarized light, and the polarization direction of the outgoing light is aligned with the P-polarized light.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記の偏光ビームスプ
リッタ7を用いた単板式液晶プロジェクタの照明光学系
1によると、偏光ビームスプリッタ7の反射面7aは、
光源2からの自然光のP偏光の光を透過してS偏光の光
を反射するため、図18に示すように、光の波長が約4
00nm〜700nmの赤、緑、青の各光に対してP偏
光の透過率が100%でかつS偏光の透過率が0%の特
性が必要となる。尚、同図において、縦軸は透過率を示
しており、横軸は光の波長を示している。
According to the illumination optical system 1 of the single-panel type liquid crystal projector using the above polarizing beam splitter 7, the reflecting surface 7a of the polarizing beam splitter 7 has
Since the P-polarized light of the natural light from the light source 2 is transmitted and the S-polarized light is reflected, as shown in FIG.
For each of the red, green, and blue lights of 00 nm to 700 nm, a characteristic is required in which the transmittance of P-polarized light is 100% and that of S-polarized light is 0%. In the figure, the vertical axis indicates transmittance, and the horizontal axis indicates light wavelength.

【0011】しかしながら、広帯域の波長域において異
なる偏光方向の光の透過率が100%と0%となるよう
な光学薄膜を形成することが困難である。このため、偏
光ビームスプリッタ7が高価になり照明光学系1のコス
トが増大する問題があった。
However, it is difficult to form an optical thin film such that the transmittance of light in different polarization directions is 100% and 0% in a wide wavelength range. For this reason, there is a problem that the polarization beam splitter 7 becomes expensive and the cost of the illumination optical system 1 increases.

【0012】また、単板式液晶プロジェクタの照明光学
系1は、色分離部12による色分離後、赤、緑、青の各
光が混在して液晶パネル13を照射するため、ダイクロ
イックミラー9、10による色分離が十分でない場合に
トリミングを設置することができず、形成される画像の
色純度が悪くなる問題があった。
Further, the illumination optical system 1 of the single-panel type liquid crystal projector irradiates the liquid crystal panel 13 with red, green and blue lights mixed after the color separation by the color separation unit 12, so that the dichroic mirrors 9, 10 If the color separation is not sufficient, trimming cannot be provided, and the color purity of the formed image deteriorates.

【0013】更に、複屈折DOE15を用いた単板式液
晶プロジェクタの照明光学系1の場合には、回折格子1
5aのブレーズ形状の最適な高さHは下記式(1)で表
される。また、回折角θはブレーズ形状のピッチをDと
すると下記式(2)で表される。ここでλは波長であ
る。
Further, in the case of the illumination optical system 1 of the single-panel type liquid crystal projector using the birefringent DOE 15, the diffraction grating 1
The optimum height H of the blaze shape 5a is expressed by the following equation (1). The diffraction angle θ is represented by the following equation (2), where D is the pitch of the blazed shape. Here, λ is a wavelength.

【0014】H=λ/|N−Ne| ・・・(1) sinθ=λ/D ・・・(2)H = λ / | N−Ne | (1) sin θ = λ / D (2)

【0015】式(1)によると、回折格子15aのブレ
ーズ形状の最適な高さHは波長λによって変化する。こ
のため、設計波長を例えば550nm(緑色光)として
高さHを形成すると、青色光や赤色光に対して最適な高
さとの差が大きくなり、回折効率が低下して光源2から
の光を充分利用できなくなる問題があった。
According to equation (1), the optimum height H of the blaze shape of the diffraction grating 15a changes with the wavelength λ. For this reason, when the design wavelength is 550 nm (green light) and the height H is formed, the difference between the optimum height for blue light and red light becomes large, the diffraction efficiency decreases, and the light from the light source 2 is reduced. There was a problem that it could not be used sufficiently.

【0016】また、式(2)によると、回折角θは波長
λによって変化するため、赤、緑、青の各光が第2レン
ズアレイ4の各レンズ4a上の一点に集光されず、画像
がぼける問題もあった。
According to the equation (2), since the diffraction angle θ changes depending on the wavelength λ, the red, green, and blue lights are not condensed at one point on each lens 4 a of the second lens array 4. There was also the problem of blurred images.

【0017】本発明は、コストを削減することのできる
単板式液晶プロジェクタの照明光学系を提供することを
目的とする。また、本発明は、画質を向上させることの
できる単板式液晶プロジェクタの照明光学系を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to provide an illumination optical system of a single-panel type liquid crystal projector which can reduce costs. Another object of the present invention is to provide an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector that can improve image quality.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1に記載された発明は、照明用の光源と、前記
光源から射出された光束を波長に応じて複数の光束に分
離する色分離手段と、前記色分離手段により分離された
各光束の偏光方向を揃える偏光変換手段と、単板の液晶
パネルとを備えたことを特徴としている。
According to the first aspect of the present invention, a light source for illumination and a light beam emitted from the light source are separated into a plurality of light beams according to a wavelength. It is characterized by comprising a color separation means, a polarization conversion means for aligning the polarization direction of each light beam separated by the color separation means, and a single-panel liquid crystal panel.

【0019】この構成によると、光源から射出された光
束は、色分離手段によって赤、緑、青の各光に分離され
た後、偏光変換手段によって例えばP偏光の光をそのま
ま透過し、S偏光の光をP偏光の光に変換して出射光の
偏光方向が揃えられる。そして、各色の光は夫々単板の
液晶パネルの所定位置の照射され、画像が投影される。
According to this configuration, the light beam emitted from the light source is separated into red, green, and blue lights by the color separation means, and then, for example, the P-polarized light is directly transmitted by the polarization conversion means, and the S-polarized light is transmitted. Is converted into P-polarized light, and the polarization directions of the emitted light are aligned. The light of each color is applied to a predetermined position of the single-panel liquid crystal panel, and an image is projected.

【0020】また請求項2に記載された発明は、請求項
1に記載された単板式液晶プロジェクタの照明光学系に
おいて、前記偏光変換手段は、前記色分離手段により分
離された各光束の波長に応じて異なる特性を有すること
を特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the illumination optical system of the single-panel type liquid crystal projector according to the first aspect, the polarization conversion means converts the wavelength of each light beam separated by the color separation means. It is characterized by having different characteristics depending on the type.

【0021】この構成によると、偏光変換手段として、
例えばP偏光の光を透過してS偏光の光を反射する偏光
ビームスプリッタを有する場合には、色分離手段により
分離された各光束の波長域についてそれぞれS偏光の光
の透過率が低くなっており、その他の波長域では透過率
が大きくなった偏光ビームスプリッタが用いられる。
According to this configuration, as the polarization conversion means,
For example, in the case where a polarizing beam splitter that transmits P-polarized light and reflects S-polarized light is provided, the transmittance of S-polarized light is low in the wavelength range of each light beam separated by the color separation unit. In other wavelength regions, a polarization beam splitter whose transmittance is increased is used.

【0022】また、偏光変換手段として、回折格子と複
屈折層から成る複屈折DOEが用いられる場合には、回
折格子のブレーズ形状は色分離手段により分離された各
光束の波長域についてそれぞれ最適に形成される。
When a birefringent DOE comprising a diffraction grating and a birefringent layer is used as the polarization conversion means, the blaze shape of the diffraction grating is optimally adjusted for each wavelength range of each light beam separated by the color separation means. It is formed.

【0023】また請求項3に記載された発明は、請求項
1または請求項2に記載された単板式液晶プロジェクタ
の照明光学系において、複数のレンズが配列された第
1、第2レンズアレイから成り、前記色分離手段により
分離された各光束を第1レンズアレイにより第2レンズ
アレイ上の所定位置に収斂するインテグレータを備え、
第2レンズアレイの近傍に前記偏光変換手段を配したこ
とを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the illumination optical system of the single-panel liquid crystal projector according to the first or second aspect, the first and second lens arrays in which a plurality of lenses are arranged are arranged. An integrator for converging each light beam separated by the color separation means to a predetermined position on the second lens array by the first lens array;
The polarization converter is provided near the second lens array.

【0024】また請求項4に記載された発明は、請求項
1〜請求項3のいずれかに記載された単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系において、前記色分離手段により分
離された各光束を所定の波長域にトリミングするトリミ
ング手段を備えたことを特徴とことを特徴としている。
この構成によると、色分離手段によって赤、緑、青に分
離された各光束はトリミングフィルターあるいはトリミ
ング板を通って、所定の波長域にトリミングされる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the illumination optical system of the single-panel type liquid crystal projector according to any one of the first to third aspects, each of the light beams separated by the color separating means is provided in a predetermined manner. The present invention is characterized in that trimming means for trimming in the above wavelength range is provided.
According to this configuration, each of the light beams separated into red, green, and blue by the color separating means passes through a trimming filter or a trimming plate and is trimmed into a predetermined wavelength range.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。説明の便宜上、図15〜図17に示
す従来例と同一の部分には同一の符号を付している。図
1は第1実施形態の単板式液晶プロジェクタの照明光学
系を示す構成図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. For convenience of description, the same parts as those in the conventional example shown in FIGS. 15 to 17 are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is a configuration diagram showing an illumination optical system of the single-panel type liquid crystal projector of the first embodiment.

【0026】光源2から射出される自然光は、放物面鏡
2aによって平行光束に揃えられ、シリンドリカルレン
ズ17によって一方向の幅が狭められる。シリンドリカ
ルレンズ17から射出される光束は、色分離部12によ
り赤、緑、青の光に分離される。色分離部12は2つの
ダイクロイックミラー9、10と、反射ミラー11とか
ら成っている。
The natural light emitted from the light source 2 is made into a parallel light beam by the parabolic mirror 2a, and the width in one direction is narrowed by the cylindrical lens 17. The light beam emitted from the cylindrical lens 17 is separated into red, green, and blue light by the color separation unit 12. The color separation section 12 includes two dichroic mirrors 9 and 10 and a reflection mirror 11.

【0027】ダイクロイックミラー9は赤色光を反射し
て青色光及び緑色光を透過する特性を有している。ダイ
クロイックミラー10は緑色光を反射して青色光を透過
する特性を有している。従って、ダイクロイックミラー
9により反射される赤色光、ダイクロイックミラー10
により反射される緑色光、反射ミラー11により反射さ
れる青色光は、それぞれ異なる方向に射出される。
The dichroic mirror 9 has a characteristic of reflecting red light and transmitting blue light and green light. The dichroic mirror 10 has a characteristic of reflecting green light and transmitting blue light. Therefore, the red light reflected by the dichroic mirror 9 and the dichroic mirror 10
And the blue light reflected by the reflection mirror 11 are emitted in different directions.

【0028】色分離部12から射出される各色の光束
は、前述の図15に示す従来例と同様の複数のレンズ3
a、4aが配列された第1、第2レンズアレイ3、4か
ら成るインテグレータ5に入射する。第1レンズアレイ
3に入射した光束は各レンズ3aによって、それぞれ対
応するレンズ4a上に収斂される。
The luminous flux of each color emitted from the color separation section 12 is supplied to a plurality of lenses 3 similar to the conventional example shown in FIG.
a and 4a are incident on an integrator 5 composed of first and second lens arrays 3 and 4 in which are arranged. The light beam incident on the first lens array 3 is converged on the corresponding lens 4a by each lens 3a.

【0029】第2レンズアレイ4の後方には偏光変換素
子21が配されている。図2(a)の側面図及び図2
(b)の正面図に示すように、偏光変換素子21は各レ
ンズ4aに対応して配列される複数の偏光ビームスプリ
ッタ7と、図中、上下方向に隣接した偏光ビームスプリ
ッタ7の一方を覆う1/2波長板8とから成っている。
A polarization conversion element 21 is arranged behind the second lens array 4. 2 (a) and FIG.
As shown in the front view of (b), the polarization conversion element 21 covers a plurality of polarization beam splitters 7 arranged corresponding to each lens 4a and one of the polarization beam splitters 7 vertically adjacent in the figure. And a half-wave plate 8.

【0030】偏光変換素子21に入射する光束のうち、
P偏光の光は偏光ビームスプリッタ7を透過する。S偏
光の光は偏光ビームスプリッタ7の反射面7aで反射
し、隣接する偏光ビームスプリッタ7の反射面7aで再
度反射する。そして、1/2波長板8により偏波面の方
向を90゜回転してP偏光の光に変換される。これによ
り、光源2からの光束を全て液晶パネル13が利用する
ことのできる直線偏光にすることができ、光の利用効率
を向上させるようになっている。
Of the light beam incident on the polarization conversion element 21,
The P-polarized light passes through the polarization beam splitter 7. The S-polarized light is reflected by the reflection surface 7a of the polarization beam splitter 7, and is reflected again by the reflection surface 7a of the adjacent polarization beam splitter 7. Then, the direction of the plane of polarization is rotated by 90 ° by the 波長 wavelength plate 8 and converted into P-polarized light. Thus, all the light beams from the light source 2 can be converted into linearly polarized light that can be used by the liquid crystal panel 13, thereby improving the light use efficiency.

【0031】赤色光、緑色光、青色光は異なる方向から
インテグレータ5に入射するので、第2レンズアレイ4
上で各色毎に領域が分離されており、偏光変換素子21
の異なる領域21R、21G、21Bにそれぞれ入射す
る。このため、図3に各領域21R、21G、21Bの
偏光ビームスプリッタ7の反射面7aのS偏光の光に対
する透過率を示すと、それぞれ狭い波長域の各色のS偏
光の光を反射するようになっている。
Since the red light, green light and blue light enter the integrator 5 from different directions, the second lens array 4
The regions are separated for each color above, and the polarization conversion element 21
Respectively, into the regions 21R, 21G, and 21B. For this reason, FIG. 3 shows the transmittance for the S-polarized light of the reflection surface 7a of the polarizing beam splitter 7 in each of the regions 21R, 21G, and 21B so that the S-polarized light of each color in a narrow wavelength range is reflected. Has become.

【0032】尚、それぞれの反射面7aはP偏光の光に
対する透過率は赤、緑及び青の波長域で約100%にな
っている。また、同図において、縦軸は透過率を示して
おり、横軸は光の波長を示している。
The transmissivity of each reflecting surface 7a for P-polarized light is about 100% in the red, green and blue wavelength ranges. Also, in the figure, the vertical axis indicates the transmittance, and the horizontal axis indicates the wavelength of light.

【0033】偏光変換素子21から射出される光束は、
トリミングフィルター22を通過する。トリミングフィ
ルター22は、図4に示すような特性の異なる3つのフ
ィルター22R、22G、22Bが一体に形成されてい
る。同図において、縦軸は透過率を示しており、横軸は
光の波長を示している。
The light beam emitted from the polarization conversion element 21 is
The light passes through the trimming filter 22. The trimming filter 22 is formed integrally with three filters 22R, 22G, and 22B having different characteristics as shown in FIG. In the figure, the vertical axis indicates the transmittance, and the horizontal axis indicates the wavelength of light.

【0034】フィルター22R、22G、22Bは、透
過される光の波長域が重ならないように形成されてい
る。トリミングフィルター22に入射する入射光は赤色
光、緑色光、青色光によって領域が分離されているた
め、各色に応じた特性のフィルター22R、22G、2
2Bを設けることができる。
The filters 22R, 22G and 22B are formed so that the wavelength ranges of transmitted light do not overlap. Since the incident light incident on the trimming filter 22 is separated by red light, green light, and blue light, the filters 22R, 22G, 2
2B can be provided.

【0035】ここで、色純度の高い反射光が得られる光
学薄膜よりも、色純度の高い透過光が得られる光学薄膜
の方が容易に形成することができる。このため、ダイク
ロイックミラー9、10の反射によって精度良く各色に
分離されない場合であっても、トリミングフィルター2
2を透過した各光束の色純度を向上させることができ
る。
Here, an optical thin film capable of obtaining transmitted light having high color purity can be formed more easily than an optical thin film capable of obtaining reflected light having high color purity. For this reason, even if the light is not accurately separated into each color by the reflection of the dichroic mirrors 9 and 10, the trimming filter 2
2 can improve the color purity of each light beam transmitted therethrough.

【0036】トリミングフィルター22を通過した光束
は、重ね合わせレンズ18より赤色光、緑色光、青色光
が液晶パネル13の所定位置に照射される。フィールド
レンズ20は液晶パネル13に入射する光束の主光線を
平行にするようになっている。これにより照明光学系1
が構成される。そして、画像に応じて液晶パネル13の
所定の画素部分の光が透過され、投影光学系(不図示)
を介してスクリーン(不図示)上に拡大された画像が投
影されるようになっている。
The light beam having passed through the trimming filter 22 is irradiated with red light, green light, and blue light from the superimposing lens 18 onto a predetermined position of the liquid crystal panel 13. The field lens 20 makes the principal ray of the light beam incident on the liquid crystal panel 13 parallel. Thus, the illumination optical system 1
Is configured. Then, light of a predetermined pixel portion of the liquid crystal panel 13 is transmitted according to an image, and a projection optical system (not shown)
, An enlarged image is projected on a screen (not shown).

【0037】本実施形態によると、偏光ビームスプリッ
タ7の反射面7aはS偏光の光に対して低い透過率(約
0%)を有する波長域を各色の光束に応じて狭帯域にで
きるため、偏光変換素子21を安価に製造することがで
きる。従って、照明光学系1のコストを削減することが
できる。
According to the present embodiment, the reflecting surface 7a of the polarizing beam splitter 7 can narrow the wavelength range having a low transmittance (about 0%) for S-polarized light according to the luminous flux of each color. The polarization conversion element 21 can be manufactured at low cost. Therefore, the cost of the illumination optical system 1 can be reduced.

【0038】尚、P偏光の光に対して透過率の高い(1
00%)波長域を各色の光束に応じて狭帯域になるよう
に反射面7aを形成してもよい。また、反射面7aをP
偏光の光が反射してS偏光の光が透過されるようにして
もよい。
It should be noted that the transmittance for P-polarized light is high (1
(00%) The reflecting surface 7a may be formed so that the wavelength range becomes narrower according to the luminous flux of each color. Further, the reflection surface 7a is
The polarized light may be reflected and the s-polarized light may be transmitted.

【0039】次に、図5は第2実施形態の単板式液晶プ
ロジェクタの照明光学系を示す構成図である。図1の第
1実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。
第1実施形態と同様に、光源2から射出される自然光
は、放物面鏡2aによって平行光束となり、シリンドリ
カルレンズ17によって一方向の幅が狭められる。
Next, FIG. 5 is a configuration diagram showing an illumination optical system of a single-panel type liquid crystal projector according to a second embodiment. The same parts as those in the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
As in the first embodiment, natural light emitted from the light source 2 is converted into a parallel light beam by the parabolic mirror 2a, and the width in one direction is reduced by the cylindrical lens 17.

【0040】シリンドリカルレンズ17から射出される
光束は、色分離部12により赤、緑、青の光に分離され
る。色分離部12は2つのダイクロイックミラー9、1
0と、反射ミラー11とから成り、赤、緑、青の光をそ
れぞれ異なる方向に射出する。
The light beam emitted from the cylindrical lens 17 is separated by the color separation section 12 into red, green and blue lights. The color separation unit 12 includes two dichroic mirrors 9 and 1.
0, and a reflection mirror 11, which emits red, green, and blue lights in different directions.

【0041】色分離部12から射出された各光束は、偏
光分離素子25に入射する。偏光分離素子25は、前述
の図17に示す複屈折DOE15と同様に構成された3
つの複屈折DOE25R、25G、25Bが一体に形成
されている。赤色光、緑色光、青色光はそれぞれ複屈折
DOE25R、25G、25Bに入射し、例えばP偏光
の光が直進してS偏光の光が回折する。これによって、
P偏光の光とS偏光の光とは、図5における紙面に垂直
な方向に回折角θだけ異なって射出される。
Each light beam emitted from the color separation section 12 enters the polarization separation element 25. The polarization splitting element 25 has the same configuration as the birefringent DOE 15 shown in FIG.
The two birefringent DOEs 25R, 25G, 25B are integrally formed. The red light, the green light, and the blue light enter the birefringent DOEs 25R, 25G, and 25B, respectively. For example, P-polarized light goes straight and S-polarized light is diffracted. by this,
The P-polarized light and the S-polarized light are emitted differently by a diffraction angle θ in a direction perpendicular to the paper of FIG.

【0042】偏光分離素子25から射出される光束は、
第1実施形態と同様のトリミングフィルター22を通過
する。トリミングフィルター22に入射する入射光は赤
色光、緑色光、青色光によって領域が分離されているた
め、各色に応じた特性のフィルター22R、22G、2
2Bを設けることができる。これによって、トリミング
フィルター22を通過した各光束の色純度を向上させる
ことができる。
The light beam emitted from the polarization splitting element 25 is
The light passes through the same trimming filter 22 as in the first embodiment. Since the incident light incident on the trimming filter 22 is separated by red light, green light, and blue light, the filters 22R, 22G, 2
2B can be provided. Thereby, the color purity of each light beam that has passed through the trimming filter 22 can be improved.

【0043】トリミングフィルター22を通過した光束
は、複数のレンズ3a、4aが配列された第1、第2レ
ンズアレイ3、4から成るインテグレータ5に入射す
る。各光束は、各レンズ3aによって、それぞれ対応す
る第2レンズアレイ4のレンズ4a上に収斂され、図6
に示すように、赤色光、緑色光、青色光はそれぞれ領域
4R、4G、4Bに入射する。
The light beam having passed through the trimming filter 22 is incident on an integrator 5 composed of first and second lens arrays 3, 4 in which a plurality of lenses 3a, 4a are arranged. Each light beam is converged on the corresponding lens 4a of the second lens array 4 by each lens 3a.
As shown in (1), red light, green light, and blue light enter the regions 4R, 4G, and 4B, respectively.

【0044】第2レンズアレイ4には片面に部分的に1
/2波長板8が貼着されている。P偏光の光は1/2波
長板8が貼着されていない部分に収斂され、S偏光の光
は回折により1/2波長板8が貼着された部分に収斂さ
れる。これにより、S偏光の光がP偏光の光に変換され
る。
The second lens array 4 has one part on one side.
The / 2 wavelength plate 8 is stuck. The P-polarized light is converged on the portion where the half-wave plate 8 is not attached, and the S-polarized light is converged by diffraction on the portion where the half-wave plate 8 is attached. Thereby, the S-polarized light is converted to the P-polarized light.

【0045】その後、重ね合わせレンズ18によりフィ
ールドレンズ20を介して赤色光、緑色光、青色光が液
晶パネル13の所定位置に照射される。これにより照明
光学系1が構成される。そして、画像に応じて液晶パネ
ル13の所定の画素部分の光が透過され、投影光学系
(不図示)を介してスクリーン(不図示)上に拡大され
た画像が投影されるようになっている。
Thereafter, red light, green light, and blue light are irradiated to predetermined positions of the liquid crystal panel 13 through the field lens 20 by the superimposing lens 18. Thereby, the illumination optical system 1 is configured. Then, light of a predetermined pixel portion of the liquid crystal panel 13 is transmitted according to the image, and an enlarged image is projected on a screen (not shown) via a projection optical system (not shown). .

【0046】本実施形態によると、第1実施形態と同様
に、色分離部12により赤色光、緑色光、青色光に分離
された各光束に応じたトリミングフィルターを用いてい
るので色純度を向上させることができる。
According to the present embodiment, similar to the first embodiment, the color separation section 12 uses a trimming filter corresponding to each light beam separated into red light, green light and blue light, so that the color purity is improved. Can be done.

【0047】また、偏光分離素子25の複屈折DOE2
5R、25G、25Bには、色分離部12によって分離
された赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ入射する。こ
のため、ブレーズ形状の高さH(図17参照)は前述の
式(1)によって各色の波長域に応じた設計波長(例え
ば、赤色光は650nm、緑色光は550nm、青色光
は450nm)に基づいてそれぞれ形成されている。
Further, the birefringence DOE 2 of the polarization separation element 25
The red light, green light, and blue light separated by the color separation unit 12 are incident on 5R, 25G, and 25B, respectively. For this reason, the height H of the blaze shape (see FIG. 17) is set to a design wavelength (for example, 650 nm for red light, 550 nm for green light, and 450 nm for blue light) according to the wavelength range of each color according to the above equation (1). It is formed based on each.

【0048】従って、複屈折DOE25R、25G、2
5Bに入射する各色の光束は、各色に対する設計波長と
の差が小さく、各波長(例えば赤色光の場合は600〜
700nm)に最適な高さが設計波長(650nm)に
基づく高さに対して大きくずれないため、回折効率を向
上させることができる。
Therefore, the birefringent DOE 25R, 25G, 2G
The difference between the luminous flux of each color incident on 5B and the design wavelength for each color is small, and each wavelength (for example, in the case of red light, 600 to
(700 nm) does not greatly deviate from the height based on the design wavelength (650 nm), so that the diffraction efficiency can be improved.

【0049】また、複屈折DOE25R、25G、25
Bに入射する各色の光束は、波長域が狭いため、前述の
式(2)に示されるように、回折角θのばらつきが小さ
くなる。これにより、偏光分離素子25から射出される
光束を集中させることができ、画像がぼけることを抑制
して画質を改善することができる。
Further, the birefringent DOE 25R, 25G, 25
Since the luminous flux of each color incident on B has a narrow wavelength range, the variation of the diffraction angle θ is reduced as shown in the above-mentioned equation (2). Thereby, the light flux emitted from the polarization separation element 25 can be concentrated, and the image quality can be improved by suppressing blurring of the image.

【0050】次に図7は第3実施形態の単板式液晶プロ
ジェクタの照明光学系を示す構成図である。図1、図5
の第1、第2実施形態と同一の部分には同一の符号を付
している。第1、第2実施形態と同様に、光源2から射
出される自然光は、放物面鏡2aによって平行光束とな
り、シリンドリカルレンズ17によって一方向の幅が狭
められる。
Next, FIG. 7 is a configuration diagram showing an illumination optical system of a single-panel type liquid crystal projector according to the third embodiment. 1 and 5
The same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals. As in the first and second embodiments, natural light emitted from the light source 2 is converted into a parallel light beam by the parabolic mirror 2a, and the width in one direction is reduced by the cylindrical lens 17.

【0051】シリンドリカルレンズ17から射出された
光束は、複数のレンズ3a、4aが配列された第1、第
2レンズアレイ3、4から成るインテグレータ5に入射
する。第1レンズアレイ3に入射した光束は各レンズ3
aによって、それぞれ対応するレンズ4a上に収斂され
る。
The light beam emitted from the cylindrical lens 17 is incident on an integrator 5 composed of first and second lens arrays 3, 4 in which a plurality of lenses 3a, 4a are arranged. The light beam incident on the first lens array 3 is
a converges on the corresponding lens 4a.

【0052】インテグレータ5から射出された光束は、
色分離部12により赤、緑、青の光に分離される。色分
離部12は2つのダイクロイックミラー9、10と、反
射ミラー11とから成っている。
The light beam emitted from the integrator 5 is
The color separation unit 12 separates the light into red, green, and blue light. The color separation section 12 includes two dichroic mirrors 9 and 10 and a reflection mirror 11.

【0053】ダイクロイックミラー9は赤色光を反射し
て青色光及び緑色光を透過する。ダイクロイックミラー
10は緑色光を反射して青色光を透過する。従って、ダ
イクロイックミラー9により反射される赤色光、ダイク
ロイックミラー10により反射される緑色光、反射ミラ
ー11により反射される青色光は、それぞれ異なる方向
に射出される。
The dichroic mirror 9 reflects red light and transmits blue light and green light. The dichroic mirror 10 reflects green light and transmits blue light. Accordingly, the red light reflected by the dichroic mirror 9, the green light reflected by the dichroic mirror 10, and the blue light reflected by the reflection mirror 11 are emitted in different directions.

【0054】色分離部12から射出された光束は第1、
第2実施形態と同様のトリミングフィルター22を通過
する。トリミングフィルター22に入射する入射光は赤
色光、緑色光、青色光によって領域が分離されているた
め、各色に応じた特性のフィルター22R、22G、2
2Bを設けることができる。これによって、トリミング
フィルター22を通過した各光束の色純度を向上させる
ことができる。
The luminous flux emitted from the color separation section 12 is first,
The light passes through the same trimming filter 22 as in the second embodiment. Since the incident light incident on the trimming filter 22 is separated by red light, green light, and blue light, the filters 22R, 22G, 2
2B can be provided. Thereby, the color purity of each light beam that has passed through the trimming filter 22 can be improved.

【0055】トリミングフィルター22を通過した光束
は、偏光変換素子26に入射する。偏光変換素子26は
赤色光、緑色光、青色光に応じた特性を有する領域26
R、26G、26Bから成っている。図8に示すよう
に、偏光変換素子26は偏光ビームスプリッター板2
8、反射ミラー29及び第1実施形態と同様の1/2波
長板8により構成されている。
The light beam having passed through the trimming filter 22 enters the polarization conversion element 26. The polarization conversion element 26 has a region 26 having characteristics according to red light, green light, and blue light.
R, 26G, 26B. As shown in FIG. 8, the polarization conversion element 26 is a polarization beam splitter plate 2
8, a reflection mirror 29 and a half-wave plate 8 similar to that of the first embodiment.

【0056】前述の図3に示す第1実施形態の偏光ビー
ムスプリッタ21の領域21R、21G、21Bの反射
面7aと同様の透過率を、領域26R、26G、26B
の各偏光ビームスプリッター板28が有している。この
ため、各領域21R、21G、21Bで赤色光、緑色
光、青色光はP偏光の光とS偏光の光とが偏光ビームス
プリッター板28に入射し、P偏光の光が直進し、S偏
光の光が反射する。
The same transmittance as that of the reflection surfaces 7a of the regions 21R, 21G, and 21B of the polarization beam splitter 21 of the first embodiment shown in FIG. 3 is set to the regions 26R, 26G, and 26B.
Of each of the polarization beam splitter plates 28. For this reason, in each of the regions 21R, 21G, and 21B, the red light, the green light, and the blue light are such that the P-polarized light and the S-polarized light enter the polarization beam splitter plate 28, the P-polarized light goes straight, Light is reflected.

【0057】S偏光の光は反射ミラー29を反射して1
/2波長板8により偏波面の方向を90゜回転してP偏
光の光に変換される。これにより、P偏光の光に揃えら
れた各色の光束は偏光変換素子26から射出される。そ
の後、重ね合わせレンズ18によりフィールドレンズ2
0を介して赤色光、緑色光、青色光が液晶パネル13の
所定位置に照射される。これにより照明光学系1が構成
される。そして、画像に応じて液晶パネル13の所定の
画素部分の光が透過され、投影光学系(不図示)を介し
てスクリーン(不図示)上に拡大された画像が投影され
るようになっている。
The S-polarized light is reflected by the reflection mirror 29 and becomes 1
The direction of the plane of polarization is rotated by 90 ° by the half-wave plate 8 and converted into P-polarized light. Thereby, the light flux of each color aligned with the P-polarized light is emitted from the polarization conversion element 26. After that, the field lens 2 is
The red light, the green light, and the blue light are applied to predetermined positions of the liquid crystal panel 13 through the light emitting device 0. Thereby, the illumination optical system 1 is configured. Then, light of a predetermined pixel portion of the liquid crystal panel 13 is transmitted according to the image, and an enlarged image is projected on a screen (not shown) via a projection optical system (not shown). .

【0058】本実施形態によると、第1実施形態と同様
に、偏光ビームスプリッター板28はS偏光の光に対し
て低い透過率を有する波長域を各色の光束に応じて狭帯
域にできるため、偏光変換素子26を安価に製造するこ
とができる。従って、照明光学系1のコストを削減する
ことができる。
According to the present embodiment, as in the first embodiment, the polarizing beam splitter plate 28 can narrow the wavelength range having a low transmittance for S-polarized light according to the luminous flux of each color. The polarization conversion element 26 can be manufactured at low cost. Therefore, the cost of the illumination optical system 1 can be reduced.

【0059】また、トリミングフィルター22に入射す
る入射光は赤色光、緑色光、青色光によって領域が分離
されているため、各色に応じた特性のフィルター22
R、22G、22Bを設けることができる。これによっ
て、トリミングフィルター22を通過した各光束の色純
度を向上させることができる。
Since the light incident on the trimming filter 22 has its area separated by red light, green light, and blue light, the filter 22 having a characteristic corresponding to each color.
R, 22G and 22B can be provided. Thereby, the color purity of each light beam that has passed through the trimming filter 22 can be improved.

【0060】尚、P偏光の光に対して透過率の高い波長
域を各色の光束に応じて狭帯域に偏光ビームスプリッタ
ー板28を形成してもよい。また、偏光ビームスプリッ
ター板28をP偏光の光が反射してS偏光の光が透過さ
れるようにしてもよい。
Incidentally, the polarization beam splitter plate 28 may be formed in a narrow wavelength band having a high transmittance for the P-polarized light in accordance with the luminous flux of each color. Further, the polarization beam splitter plate 28 may reflect the P-polarized light and transmit the S-polarized light.

【0061】次に、図9は第4実施形態の単板式液晶プ
ロジェクタの照明光学系を示す構成図である。第1〜第
3実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。
第1〜第3実施形態と同様に、光源2から射出される自
然光は、楕円鏡2bによって収束され、ロッド式のイン
テグレータ30に入射する。
FIG. 9 is a block diagram showing an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to the fourth embodiment. The same parts as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals.
As in the first to third embodiments, natural light emitted from the light source 2 is converged by the elliptical mirror 2b and enters the rod-type integrator 30.

【0062】ロッド式のインテグレータ30は、断面が
多角形で、内面で全反射を起こすようになっている。イ
ンテグレータ30に入射した光は内面で反射し、反射し
た回数に応じて光束を不連続な複数の方向に射出するよ
うになっている。
The rod-type integrator 30 has a polygonal cross section and is designed to cause total internal reflection. The light incident on the integrator 30 is reflected on the inner surface, and emits a light beam in a plurality of discontinuous directions according to the number of times of reflection.

【0063】インテグレータ30により射出された光束
は、色分離素子31に入射する。色分離素子31は図1
0に示すように、青色光を回折するホログラム35a
と、赤色光を回折するホログラム35bとを並設して構
成されている。入射光の内、青色光はホログラム35a
で回折されてKbの方向に進行する。赤色光はホログラ
ム35bで回折されてKrの方向に進行する。緑色光は
回折されずに直進してKgの方向に進行する。
The light beam emitted by the integrator 30 enters the color separation element 31. The color separation element 31 is shown in FIG.
The hologram 35a diffracts blue light as shown in FIG.
And a hologram 35b for diffracting red light are juxtaposed. Of the incident light, the blue light is the hologram 35a.
Is diffracted at the point and travels in the direction of Kb. The red light is diffracted by the hologram 35b and travels in the direction of Kr. The green light goes straight without diffraction and travels in the direction of Kg.

【0064】これにより、色分離素子31の入射光が色
毎に角度分離され、各色の光はフィールドレンズ32を
介して第1、第2リレーレンズ33、34から成るリレ
ーレンズによりリレーされる。リレーレンズはロッド3
0の出射面と液晶パネル13を共役にするためリレーレ
ンズの瞳近傍に色毎に分離された像を作る。そして、リ
レーレンズの瞳位置には前述の図1に示す第1実施形態
と同様の偏光変換素子21及びトリミングフィルター2
2が配されている。
As a result, the incident light of the color separation element 31 is angle-separated for each color, and the light of each color is relayed via the field lens 32 by the relay lenses including the first and second relay lenses 33 and 34. Relay lens is rod 3
An image separated for each color is formed in the vicinity of the pupil of the relay lens in order to make the exit plane of 0 and the liquid crystal panel 13 conjugate. At the pupil position of the relay lens, the same polarization conversion element 21 and trimming filter 2 as in the first embodiment shown in FIG.
2 are arranged.

【0065】偏光変換素子21によって各色の光がそれ
ぞれP偏光の光に揃えられた後、トリミングフィルター
22を通過し、各色の光束の色純度が向上される。そし
て、第2リレーレンズ34によって像が拡大され、フィ
ールドレンズ20を介して赤色光、緑色光、青色光が液
晶パネル13の所定位置に照射される。これにより照明
光学系1が構成される。そして、画像に応じて液晶パネ
ル13の所定の画素部分の光が透過され、投影光学系
(不図示)を介してスクリーン(不図示)上に拡大され
た画像が投影される。
After the light of each color is adjusted to P-polarized light by the polarization conversion element 21, the light passes through the trimming filter 22 to improve the color purity of the light flux of each color. Then, the image is enlarged by the second relay lens 34, and red light, green light, and blue light are applied to predetermined positions of the liquid crystal panel 13 via the field lens 20. Thereby, the illumination optical system 1 is configured. Then, light of a predetermined pixel portion of the liquid crystal panel 13 is transmitted according to the image, and an enlarged image is projected on a screen (not shown) via a projection optical system (not shown).

【0066】本実施形態によると、ロッド式のインテグ
レータ30とリレーレンズ(33,34)とを用いた単
板式液晶プロジェクタの照明光学系1においても、上記
と同様に、各色の光が分割されたリレーレンズの瞳近傍
に各色の光束に応じた特性の偏光変換素子(21R、2
1G、21B)を設けることによって、偏光変換素子2
1を安価に製造することができる。また、各色に応じた
特性のフィルター22R、22G、22Bを設けること
によって、トリミングフィルター22を通過した各光束
の色純度を向上させることができる。
According to the present embodiment, in the illumination optical system 1 of the single-panel type liquid crystal projector using the rod type integrator 30 and the relay lenses (33, 34), light of each color is divided in the same manner as described above. In the vicinity of the pupil of the relay lens, a polarization conversion element (21R, 21R,
1G, 21B), the polarization conversion element 2
1 can be manufactured at low cost. In addition, by providing the filters 22R, 22G, and 22B having characteristics corresponding to each color, the color purity of each light beam that has passed through the trimming filter 22 can be improved.

【0067】本実施形態において、色分離素子31は、
図11に示すような複屈折DOEを用いてもよい。複屈
折DOEは屈折率がNaの回折格子36aと屈折率がN
bの複屈折層36bとから成っている。屈折率Na、N
bはそれぞれ図12に示すように波長によって変化する
特性を有している。図12において、縦軸は屈折率を示
し横軸は波長を示している。
In this embodiment, the color separation element 31
A birefringent DOE as shown in FIG. 11 may be used. The birefringent DOE has a diffraction grating 36a having a refractive index of Na and a refractive index of N.
b birefringent layer 36b. Refractive index Na, N
Each of b has a characteristic that varies with the wavelength as shown in FIG. 12, the vertical axis indicates the refractive index and the horizontal axis indicates the wavelength.

【0068】このため、青色光の波長域λbでは屈折率
Naが屈折率Nbよりも大きいため−1次の回折が生じ
る。緑色光の波長域λgでは屈折率Naが屈折率Nbと
ほぼ等しいため回折が生じない(0次の回折)。赤色光
の波長域λrでは屈折率Naが屈折率Nbよりも小さい
ため1次の回折が生じる。
Therefore, in the wavelength region λb of blue light, since the refractive index Na is larger than the refractive index Nb, −1st-order diffraction occurs. No diffraction occurs in the wavelength region λg of green light because the refractive index Na is substantially equal to the refractive index Nb (zero-order diffraction). In the red light wavelength region λr, the first-order diffraction occurs because the refractive index Na is smaller than the refractive index Nb.

【0069】従って、入射光の内、青色光は−1次の回
折によりLbの方向に進行する。赤色光は1次の回折に
よりLrの方向に進行する。緑色光は回折されずに(0
次の回折)直進してLgの方向に進行する。これによ
り、色分離を行うことができる。
Accordingly, of the incident light, the blue light travels in the direction of Lb by -1st order diffraction. The red light travels in the direction of Lr by first-order diffraction. Green light is not diffracted (0
The next diffraction) goes straight and proceeds in the direction of Lg. Thereby, color separation can be performed.

【0070】次に、図13は第5実施形態の単板式液晶
プロジェクタの照明光学系を示す構成図である。第1〜
第4実施形態と同一の部分には同一の符号を付してい
る。光源2から射出される自然光は、楕円鏡2bによっ
て収束され、第4実施形態と同様のロッド式のインテグ
レータ30に入射する。
Next, FIG. 13 is a configuration diagram showing an illumination optical system of a single-panel type liquid crystal projector according to a fifth embodiment. First to first
The same parts as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals. Natural light emitted from the light source 2 is converged by the elliptical mirror 2b and enters a rod-type integrator 30 similar to the fourth embodiment.

【0071】インテグレータ30により射出された光束
は、色分離素子31に入射する。色分離素子31は前述
の図10に示すホログラムあるいは図12に示す複屈折
DOEから成り、入射光を赤色光、緑色光、青色光に分
離して異なる方向に進行させる。
The light beam emitted by the integrator 30 enters the color separation element 31. The color separation element 31 is made of the hologram shown in FIG. 10 or the birefringent DOE shown in FIG. 12, and separates incident light into red light, green light, and blue light and advances the light in different directions.

【0072】各色の光はフィールドレンズ32を介して
第1、第2リレーレンズ33、34から成るリレーレン
ズの瞳位置に結像する。リレーレンズの瞳位置には前述
の図1に示す第1実施形態と同様の偏光変換素子21及
び図14に示すトリミング板37が配されている。
The light of each color forms an image via the field lens 32 at the pupil position of the first and second relay lenses 33 and 34. At the pupil position of the relay lens, the same polarization conversion element 21 as in the first embodiment shown in FIG. 1 and a trimming plate 37 shown in FIG. 14 are arranged.

【0073】トリミング板37は、第1リレーレンズ3
3により赤色光、緑色光、青色光が集光される各位置に
開口部37r、37g、37bが形成されている。開口
部37r、37g、37bは、プレート37aによって
左右の側部が遮られる。各プレート37aはネジ37b
で固定されており、固定位置を可変できるようになって
いる。
The trimming plate 37 is provided for the first relay lens 3
3, openings 37r, 37g, and 37b are formed at respective positions where red light, green light, and blue light are collected. The left and right sides of the openings 37r, 37g, and 37b are blocked by the plate 37a. Each plate 37a is a screw 37b
The fixed position can be changed.

【0074】前述の図10に示す色分離素子31によっ
て分離された各色の光束には隣接する色の光束が含まれ
る。例えば、図10において、赤色光が含まれた緑色光
は、緑色光の中心波長よりも波長が長いため図中、K
g’の方向に回折する。また、緑色光が含まれた赤色光
は、赤色光の中心波長よりも波長が短いため図中、K
r’の方向に進行する。従って、トリミング板37のプ
レート37aを適切な固定位置にすることによって、各
色の中心波長から離れた波長の光を遮って各色の純度を
向上させることができる。
The light beams of each color separated by the color separation element 31 shown in FIG. 10 include light beams of adjacent colors. For example, in FIG. 10, green light including red light has a longer wavelength than the center wavelength of green light, and therefore, in FIG.
Diffracts in the direction of g '. The red light including the green light has a wavelength shorter than the center wavelength of the red light.
Proceed in the direction of r '. Therefore, by setting the plate 37a of the trimming plate 37 to an appropriate fixed position, it is possible to block light having a wavelength distant from the center wavelength of each color and improve the purity of each color.

【0075】トリミング板37によってトリミングされ
た各色の光は、偏光変換素子21によってそれぞれP偏
光の光に揃えられる。そして、第2リレーレンズ34に
よって像が拡大され、フィールドレンズ20を介して赤
色光、緑色光、青色光が液晶パネル13の所定位置に照
射される。これにより照明光学系1が構成される。そし
て、画像に応じて液晶パネル13の所定の画素部分の光
が透過され、投影光学系(不図示)を介してスクリーン
(不図示)上に拡大された画像が投影される。本実施形
態においても第4実施形態と同一の効果を得ることがで
きる。
The light of each color trimmed by the trimming plate 37 is adjusted by the polarization conversion element 21 to P-polarized light. Then, the image is enlarged by the second relay lens 34, and red light, green light, and blue light are applied to predetermined positions of the liquid crystal panel 13 via the field lens 20. Thereby, the illumination optical system 1 is configured. Then, light of a predetermined pixel portion of the liquid crystal panel 13 is transmitted according to the image, and an enlarged image is projected on a screen (not shown) via a projection optical system (not shown). In this embodiment, the same effects as in the fourth embodiment can be obtained.

【0076】[0076]

【発明の効果】請求項1、請求項2の発明によると、色
分離手段によって分離された各色の光束が各光束に応じ
て偏光変換手段により偏光方向を揃えられる。このた
め、偏光方向の直交する2つの光の一方を透過して他方
を反射する複数の偏光ビームスプリッタや偏光ビーム板
を配列して偏光変換手段が形成される場合には、一方の
偏光方向の光に対する透過率または反射率を各色の光束
に応じた狭い波長域でほぼ0%にすればよい。従って、
偏光変換手段を安価に作成することができ、単板式液晶
プロジェクタの照明光学系のコストを削減することがで
きる。
According to the first and second aspects of the present invention, the polarization directions of the light beams of the respective colors separated by the color separation means are aligned by the polarization conversion means according to the respective light beams. For this reason, when the polarization conversion means is formed by arranging a plurality of polarizing beam splitters or polarizing beam plates that transmit one of two lights having orthogonal polarization directions and reflect the other, the polarization direction of one of the two polarization directions is changed. The transmittance or reflectance for light may be set to approximately 0% in a narrow wavelength range corresponding to the luminous flux of each color. Therefore,
The polarization conversion means can be manufactured at low cost, and the cost of the illumination optical system of the single-panel liquid crystal projector can be reduced.

【0077】また、偏光変換手段が偏光方向によって異
なる方向に回折させる複屈折DOEから成る場合には、
各色の波長域に応じて異なるブレーズ形状の高さHにす
ることによって、分離された各色の光束は、各色に対す
る設計波長との差が小さく、各波長に最適な高さが設計
波長に基づく高さに対して大きくずれないため、回折効
率を向上させることができる。更に、分離された各光束
は波長域が狭いため、回折角のばらつきが小さくなる。
従って、偏光変換手段から射出される光束を集中させる
ことができ、画像がぼけることを抑制して画質を改善す
ることができる。
In the case where the polarization conversion means comprises a birefringent DOE for diffracting light in different directions depending on the polarization direction,
By setting the height H of the blaze shape different according to the wavelength range of each color, the separated luminous flux of each color has a small difference from the design wavelength for each color, and the optimal height for each wavelength is a height based on the design wavelength. Since there is no large deviation from the above, the diffraction efficiency can be improved. Further, since each of the separated light beams has a narrow wavelength range, the dispersion of the diffraction angle is reduced.
Therefore, the light beam emitted from the polarization conversion means can be concentrated, and the image quality can be improved by suppressing blurring of the image.

【0078】また請求項3の発明によると、第1,第2
レンズアレイから成るレンズアレイ方式のインテグレー
タを使用し、第2レンズアレイの近傍に偏光変換手段を
配することによって、第2レンズアレイの近傍で色分離
された光束が離れて配されるため、各色の光束毎に異な
った特性による偏光変換を簡単に行うことができる。
According to the third aspect of the present invention, the first and second
By using a lens array type integrator composed of a lens array and arranging polarization conversion means in the vicinity of the second lens array, light beams color-separated in the vicinity of the second lens array are arranged at a distance. Can easily perform polarization conversion with different characteristics for each light flux.

【0079】また請求項4の発明によると、トリミング
手段によって、色分離手段により分離された各色の光束
に応じて所定の波長域にトリミングするので、色分離手
段によって各色に精度良く分離されない場合において
も、トリミング手段を通過した各光束の色純度を向上さ
せることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the trimming unit performs trimming to a predetermined wavelength range in accordance with the luminous flux of each color separated by the color separation unit, the color separation unit does not accurately separate each color. Also, the color purity of each light beam that has passed through the trimming means can be improved.

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

【図1】 本発明の第1実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第1実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系の偏光変換素子を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a polarization conversion element of an illumination optical system of the single-panel liquid crystal projector according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第1実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系の偏光変換素子の特性を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating characteristics of a polarization conversion element of an illumination optical system of the single-panel liquid crystal projector according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第1実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系のトリミングフィルターの特性を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating characteristics of a trimming filter of an illumination optical system of the single-panel liquid crystal projector according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第2実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第2実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系の第2レンズアレイを示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a second lens array of an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第3実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a third embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第3実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系の偏光変換素子を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a polarization conversion element of an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第4実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系を示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の第4実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系の色分離素子を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a color separation element of an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の第4実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系の他の色分離素子を示す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating another color separation element of an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の第4実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系の他の色分離素子の特性を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram illustrating characteristics of another color separation element of the illumination optical system of the single-panel liquid crystal projector according to the fourth embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の第5実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系を示す構成図である。
FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の第5実施形態の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系のトリミング板を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a trimming plate of an illumination optical system of a single-panel liquid crystal projector according to a fifth embodiment of the present invention.

【図15】 従来の単板式液晶プロジェクタの照明光学
系を示す構成図である。
FIG. 15 is a configuration diagram showing an illumination optical system of a conventional single-panel type liquid crystal projector.

【図16】 従来の単板式液晶プロジェクタの照明光学
系の偏光変換素子の構成を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a polarization conversion element of an illumination optical system of a conventional single-panel liquid crystal projector.

【図17】 従来の他の単板式液晶プロジェクタの照明
光学系の偏光変換の方法を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a polarization conversion method of an illumination optical system of another conventional single-panel liquid crystal projector.

【図18】 従来の単板式液晶プロジェクタの照明光学
系の偏光変換素子の特性を示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating characteristics of a polarization conversion element of an illumination optical system of a conventional single-panel liquid crystal projector.

【符号の説明】 1 照明光学系 2 光源 3 第1レンズアレイ 4 第2レンズアレイ 5、30 インテグレータ 6、21、26 偏光変換素子 7 偏光ビームスプリッタ 8 1/2波長板 9、10 ダイクロイックミラー 11 反射ミラー 12 色分離部 13 液晶パネル 15a、36a 回折格子 15b、36b 複屈折層 17 シリンドリカルレンズ 18 重ね合わせレンズ 20、32 フィールドレンズ 22 トリミングフィルター 25 偏光分離素子 28 偏光ビームスプリッター板 29 反射ミラー 31 色分離素子 33 第1リレーレンズ 34 第2リレーレンズ 35a、35b ホログラム 37 トリミング板[Description of Signs] 1 illumination optical system 2 light source 3 first lens array 4 second lens array 5, 30 integrator 6, 21, 26 polarization conversion element 7 polarization beam splitter 8 1/2 wavelength plate 9, 10 dichroic mirror 11 reflection Mirror 12 Color separation unit 13 Liquid crystal panel 15a, 36a Diffraction grating 15b, 36b Birefringent layer 17 Cylindrical lens 18 Superposition lens 20, 32 Field lens 22 Trimming filter 25 Polarization separation element 28 Polarization beam splitter plate 29 Reflection mirror 31 Color separation element 33 first relay lens 34 second relay lens 35a, 35b hologram 37 trimming plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/74 H04N 9/31 C 9/31 G02F 1/1335 530 (72)発明者 大西 智 大阪市中央区安土町二丁目3番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Fターム(参考) 2H088 EA13 EA15 HA13 HA20 HA21 HA24 HA25 HA28 MA20 2H091 FA01Z FA05Z FA10Z FA14Z FA17Z FA19Z FA26X FA26Z FA29X FA29Z FD24 LA12 MA07 5C058 AB06 EA12 EA13 EA26 EA51 5C060 BA03 BA04 BC01 DA05 GA02 GB01 GB06 HC01 HC20 HC24 HD02 JB06 5G435 BB12 BB17 CC12 DD04 DD10 FF05 GG02 LL15 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04N 5/74 H04N 9/31 C 9/31 G02F 1/1335 530 (72) Inventor Satoshi Onishi Osaka city center 2-13-13 Azuchicho, Ward F-term in Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (reference) 2H088 EA13 EA15 HA13 HA20 HA21 HA24 HA25 HA28 MA20 2H091 FA01Z FA05Z FA10Z FA14Z FA17Z FA19Z FA26X FA26Z FA29X FA29Z FD24 LA12 MA07 EA26 EA24 EA51 5C060 BA03 BA04 BC01 DA05 GA02 GB01 GB06 HC01 HC20 HC24 HD02 JB06 5G435 BB12 BB17 CC12 DD04 DD10 FF05 GG02 LL15

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明用の光源と、前記光源から射出され
た光束を波長に応じて複数の光束に分離する色分離手段
と、前記色分離手段により分離された各光束の偏光方向
を揃える偏光変換手段と、単板の液晶パネルとを備えた
ことを特徴とする単板式液晶プロジェクタの照明光学
系。
A light source for illumination; a color separation unit configured to separate a light beam emitted from the light source into a plurality of light beams according to a wavelength; and a polarization unit configured to align polarization directions of the light beams separated by the color separation unit. An illumination optical system for a single-panel liquid crystal projector, comprising: a conversion unit; and a single-panel liquid crystal panel.
【請求項2】 前記偏光変換手段は、前記色分離手段に
より分離された各光束の波長に応じて異なる特性を有す
ることを特徴とする請求項1に記載の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系。
2. The illumination optical system according to claim 1, wherein the polarization conversion unit has different characteristics according to the wavelength of each light beam separated by the color separation unit.
【請求項3】 複数のレンズが配列された第1、第2レ
ンズアレイから成り、前記色分離手段により分離された
各光束を第1レンズアレイにより第2レンズアレイ上の
所定位置に収斂するインテグレータを備え、第2レンズ
アレイの近傍に前記偏光変換手段を配したことを特徴と
する請求項1または請求項2に記載の単板式液晶プロジ
ェクタの照明光学系。
3. An integrator comprising first and second lens arrays in which a plurality of lenses are arranged, and converging each light beam separated by the color separating means to a predetermined position on the second lens array by the first lens array. The illumination optical system for a single-panel liquid crystal projector according to claim 1 or 2, wherein the polarization conversion means is arranged near the second lens array.
【請求項4】 前記色分離手段により分離された各光束
を所定の波長域にトリミングするトリミング手段を備え
たことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記
載の単板式液晶プロジェクタの照明光学系。
4. The single-panel type liquid crystal projector according to claim 1, further comprising trimming means for trimming each light beam separated by said color separation means into a predetermined wavelength range. Illumination optics.
JP2000143516A 2000-05-16 2000-05-16 Illuminating optical system for single panel type liquid crystal projector Pending JP2001324760A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000143516A JP2001324760A (en) 2000-05-16 2000-05-16 Illuminating optical system for single panel type liquid crystal projector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000143516A JP2001324760A (en) 2000-05-16 2000-05-16 Illuminating optical system for single panel type liquid crystal projector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001324760A true JP2001324760A (en) 2001-11-22

Family

ID=18650327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000143516A Pending JP2001324760A (en) 2000-05-16 2000-05-16 Illuminating optical system for single panel type liquid crystal projector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001324760A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003087930A1 (en) * 2002-04-06 2003-10-23 Samsung Electronics Co., Ltd. High efficiency lighting system, scrolling unit and projection system employing the same
NL1025731C2 (en) * 2003-03-28 2006-01-10 Samsung Electronics Co Ltd Highly efficient projection system for providing a picture to a large screen has polarization conversion system set between the color separator and light valve, and which converts incident beam into beam with single polarization
NL1025769C2 (en) * 2003-03-20 2006-01-17 Samsung Electronics Co Ltd Projection system.
NL1025827C2 (en) * 2003-03-28 2006-03-14 Samsung Electronics Co Ltd Projection type image display system has polarizing element installed on path of light from light source towards polarization beam splitter and path of light reflected by light valve and traveling towards beam splitter
KR100617196B1 (en) 2004-06-24 2006-09-01 엘지전자 주식회사 1-pannel illumination optical system and projection display apparatus using the same

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003087930A1 (en) * 2002-04-06 2003-10-23 Samsung Electronics Co., Ltd. High efficiency lighting system, scrolling unit and projection system employing the same
US7367677B2 (en) 2002-04-06 2008-05-06 Samsung Electronics Co., Ltd. High efficiency lighting system, scrolling unit and projection system employing the same
NL1025769C2 (en) * 2003-03-20 2006-01-17 Samsung Electronics Co Ltd Projection system.
NL1025731C2 (en) * 2003-03-28 2006-01-10 Samsung Electronics Co Ltd Highly efficient projection system for providing a picture to a large screen has polarization conversion system set between the color separator and light valve, and which converts incident beam into beam with single polarization
NL1025827C2 (en) * 2003-03-28 2006-03-14 Samsung Electronics Co Ltd Projection type image display system has polarizing element installed on path of light from light source towards polarization beam splitter and path of light reflected by light valve and traveling towards beam splitter
KR100617196B1 (en) 2004-06-24 2006-09-01 엘지전자 주식회사 1-pannel illumination optical system and projection display apparatus using the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6535256B1 (en) Color liquid crystal display device
KR100919716B1 (en) Image display element and image display device
JP3298433B2 (en) Color filter and color image display device
JPH03217814A (en) Liquid crystal projector
JPH07181487A (en) Projection type color liquid crystal display device
CN113615167B (en) Dual modulation laser projection system and method
JP2000504440A (en) Image projection module and image projection apparatus provided with this module
JP4055970B2 (en) Liquid crystal light modulation element and projection display device
JP3629556B2 (en) Color synthesis / decomposition optics
JP3601576B2 (en) Color image display
JP2001324760A (en) Illuminating optical system for single panel type liquid crystal projector
JP2001324762A (en) Illuminating optical system for single panel type liquid crystal projector
JP2008185992A (en) Projection type video display device and illumination device
KR100760299B1 (en) Projection system and control method of the same
JP3437035B2 (en) Single polarization conversion element and projection display device
JP3647206B2 (en) Optical modulation device and projection device using the same
JP3463225B2 (en) Liquid crystal display
JP3669051B2 (en) Projection display
JP3670783B2 (en) Color liquid crystal display device
JP4908684B2 (en) Projection image display device
JP2005106901A (en) Image projection device
JPH08220656A (en) Projection type color image display device
JPH09197340A (en) Color synthesizing optical system and display device using the optical system
JP3365101B2 (en) Liquid crystal display
JP4994625B2 (en) Image projection device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20050615

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050622