JP2002040416A - Single plate type liquid crystal projector - Google Patents

Single plate type liquid crystal projector

Info

Publication number
JP2002040416A
JP2002040416A JP2000221792A JP2000221792A JP2002040416A JP 2002040416 A JP2002040416 A JP 2002040416A JP 2000221792 A JP2000221792 A JP 2000221792A JP 2000221792 A JP2000221792 A JP 2000221792A JP 2002040416 A JP2002040416 A JP 2002040416A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
liquid crystal
lens
crystal projector
light source
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.)
Granted
Application number
JP2000221792A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4273642B2 (en
Inventor
Yasumasa Sawai
靖昌 澤井
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 JP2000221792A priority Critical patent/JP4273642B2/en
Publication of JP2002040416A publication Critical patent/JP2002040416A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4273642B2 publication Critical patent/JP4273642B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a single plate type liquid crystal projector which makes it possible obtain bright projected images of high quality by enhancing light utilization efficiency while well maintaining color reproducibility. SOLUTION: A liquid crystal panel 13 of the color liquid crystal projector of a microlens-dichroic mirror system has a microlens array on the display region surface on an incident side. A reflector 2a and convex-concave cylindrical lenses 4, 5a convert the white natural light from the light source 1 to parallel light beams at compression rates varied by directions. The lens arrays 6, 7 make the spatial energy distribution of the parallel light beams uniform and the dichroic mirror 11 separates the light to a plurality of color light having angle differences. A PBS prism array 8 separates the incident light to two polarization components varying in polarization directions and a half wave plate 9 converts the one polarized light component to the polarized light component of the same polarization direction as the polarization direction of the other polarized light component.

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】本発明は単板式液晶プロジェ
クタに関するものであり、更に詳しくは、マイクロレン
ズ−ダイクロイックミラー方式のカラー液晶プロジェク
タに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-panel type liquid crystal projector, and more particularly to a microlens-dichroic mirror type color liquid crystal projector.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的な単板式液晶プロジェクタには、
R(赤),G(緑),B(青)のカラーフィルタが用いられてい
る。しかし、カラーフィルタは光を吸収するため、光利
用効率の低下を招いてしまう。いわゆるマイクロレンズ
−ダイクロイックミラー方式では、カラーフィルタを用
いないのでこのような問題は生じない。この方式による
と、ランプからの光がダイクロイックミラーで角度の異
なるRGBの各色光に色分解される。そして、液晶パネ
ルの各画素毎に配置されたマイクロレンズに入射し、各
色光毎に異なる位置で集光してRGBの各画素を照明す
る。この方式を採用した単板式液晶プロジェクタは、従
来より種々提案されている(特開平11−32348号
公報,特開平11−202429号公報等)。
2. Description of the Related Art A general single-panel type liquid crystal projector includes:
R (red), G (green), and B (blue) color filters are used. However, since the color filter absorbs light, the light use efficiency is reduced. Such a problem does not occur in the so-called microlens-dichroic mirror system because no color filter is used. According to this method, the light from the lamp is color-separated by a dichroic mirror into RGB light beams having different angles. Then, the light enters a microlens arranged for each pixel of the liquid crystal panel, and is condensed at a different position for each color light to illuminate each pixel of RGB. Various single-panel type liquid crystal projectors employing this method have been conventionally proposed (JP-A-11-32348, JP-A-11-202429, etc.).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】マイクロレンズ−ダイ
クロイックミラー方式の液晶プロジェクタにおいては、
各色光の開口数(NA)を色分解方向に小さくする必要が
ある。NAが大きいと隣の画素への混色が起こり、色再
現性の低下を招いてしまうからである。また、NAが小
さすぎると、色分解方向においてランプからの光束の一
部しか照明に使えなくなり、光利用効率が低下してしま
う。
In a liquid crystal projector of a microlens-dichroic mirror type,
It is necessary to reduce the numerical aperture (NA) of each color light in the color separation direction. This is because if the NA is large, color mixture to adjacent pixels occurs, which causes a reduction in color reproducibility. On the other hand, if the NA is too small, only a part of the luminous flux from the lamp can be used for illumination in the color separation direction, and the light use efficiency is reduced.

【0004】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、色再現性を良好に保ったまま光利用効率
を上げて、明るく高品質な投写画像が得られる単板式液
晶プロジェクタを提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such circumstances, and a single-panel type liquid crystal projector capable of obtaining a bright and high-quality projected image by increasing light use efficiency while maintaining good color reproducibility. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の液晶プロジェクタは、白色の自然光を
発生させる光源と、該光源から射出した光を平行光に変
換する形状変換光学系と、前記平行光の空間的なエネル
ギー分布を均一化するレンズアレイ方式のインテグレー
タ光学系と、前記エネルギー分布が均一化された光を角
度差のある複数の色光に色分解する色分解光学系と、前
記各色光が入射する側の表示領域の面にマイクロレンズ
アレイを有し、該マイクロレンズアレイ通過後の光を変
調する液晶パネルと、該液晶パネルにより変調された光
で画像投影を行う投影レンズと、を備えた単板式液晶プ
ロジェクタであって、前記インテグレータ光学系が、複
数のレンズセルで入射光を分割して複数の光源像を形成
する第1レンズアレイ、及び該第1レンズアレイの各レ
ンズセルと前記液晶パネルとを共役にするレンズセルを
前記第1レンズアレイの各レンズセルと対を成すように
同数だけ有する第2レンズアレイで構成され、さらに、
前記第1レンズアレイによって形成される光源像が、偏
光方向の異なる互いに隣り合った一対の光源像として形
成されるように、入射光を偏光方向の異なる2つの偏光
成分に分離する偏光分離素子と、その一方の偏光成分を
他方の偏光成分と同じ偏光方向の偏光成分に変換する1
/2波長板と、を備え、前記形状変換光学系が、前記光
源から射出した光を方向により異なる圧縮率で平行光に
変換することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a liquid crystal projector according to a first aspect of the present invention comprises a light source for generating natural white light, and a shape conversion optic for converting light emitted from the light source to parallel light. System, a lens array type integrator optical system for equalizing the spatial energy distribution of the parallel light, and a color separation optical system for color-separating the light having the uniformized energy distribution into a plurality of color lights having an angle difference. A liquid crystal panel having a microlens array on the surface of the display area on the side where the respective color lights are incident, modulating light after passing through the microlens array, and performing image projection with the light modulated by the liquid crystal panel A projection lens, wherein the integrator optical system divides the incident light by a plurality of lens cells to form a plurality of light source images. A, and a second lens array having the same number of lens cells that conjugate each lens cell of the first lens array and the liquid crystal panel so as to form a pair with each lens cell of the first lens array; further,
A polarization separation element that separates incident light into two polarization components having different polarization directions so that a light source image formed by the first lens array is formed as a pair of light source images adjacent to each other having different polarization directions. To convert one of the polarization components into a polarization component having the same polarization direction as the other polarization component.
/ 2 wavelength plate, wherein the shape conversion optical system converts the light emitted from the light source into parallel light at different compression ratios depending on directions.

【0006】第2の発明の液晶プロジェクタは、上記第
1の発明の構成において、前記液晶パネルの表示領域が
長方形状を成し、その長方形の長辺に対応する方向と短
辺に対応する方向とで前記圧縮率が異なり、その圧縮率
の大きい方向と、前記液晶パネルの表示領域の長辺と、
前記色分解光学系による色分解の方向と、が同一の平面
に対して平行であり、前記偏光分離素子による2つの偏
光成分への分離方向が前記平面に対して垂直であること
を特徴とする。
In a liquid crystal projector according to a second aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the display area of the liquid crystal panel has a rectangular shape, and a direction corresponding to a long side and a direction corresponding to a short side of the rectangle. And the compression ratio is different, the direction in which the compression ratio is large, the long side of the display area of the liquid crystal panel,
The direction of color separation by the color separation optical system is parallel to the same plane, and the direction of separation into two polarization components by the polarization separation element is perpendicular to the plane. .

【0007】第3の発明の液晶プロジェクタは、上記第
2の発明の構成において、前記表示領域のアスペクト比
をα:β(ただしα>β)とするとき、平行光の圧縮率の
比が2α/β:1であることを特徴とする。
A liquid crystal projector according to a third aspect of the present invention is the liquid crystal projector according to the second aspect, wherein when the aspect ratio of the display area is α: β (α> β), the ratio of the compression ratio of the parallel light is 2α. / Β: 1.

【0008】第4の発明の液晶プロジェクタは、上記第
1,第2又は第3の発明の構成において、前記形状変換
光学系が、前記光源位置に焦点を持つ放物面を反射面と
して有するリフレクタと、該リフレクタからの平行光を
一方向のみに収束させる凸シリンドリカルレンズと、該
凸シリンドリカルレンズで一方向のみに収束された光束
を再び平行光に戻す凹シリンドリカルレンズと、から成
ることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid crystal projector according to the first, second, or third aspect, the shape conversion optical system has a parabolic surface having a focal point at the light source position as a reflecting surface. A convex cylindrical lens that converges parallel light from the reflector in only one direction, and a concave cylindrical lens that returns light flux converged in only one direction by the convex cylindrical lens back to parallel light. I do.

【0009】第5の発明の液晶プロジェクタは、上記第
1,第2又は第3の発明の構成において、前記形状変換
光学系が、前記光源位置に焦点を持ち水平方向と垂直方
向とで曲率の異なるアナモフィック非球面を反射面とし
て有するリフレクタと、該リフレクタからの光束を平行
光に変換するために水平方向と垂直方向とで曲率の異な
るレンズ面を有する凹シリンドリカルレンズと、から成
ることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the invention, in the liquid crystal projector according to the first, second, or third aspect, the shape conversion optical system has a focal point at the light source position and a curvature in a horizontal direction and a vertical direction. A reflector having a different anamorphic aspheric surface as a reflecting surface, and a concave cylindrical lens having lens surfaces with different curvatures in horizontal and vertical directions for converting a light beam from the reflector into parallel light. I do.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した単板式液
晶プロジェクタを、図面を参照しつつ説明する。なお、
実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同
一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A single-panel type liquid crystal projector embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition,
The same or corresponding portions in the embodiments and the like are denoted by the same reference numerals, and repeated description will be appropriately omitted.

【0011】図1に、マイクロレンズ−ダイクロイック
ミラー方式のカラー液晶プロジェクタの一実施の形態を
断面的に示す。図1(B)は、液晶プロジェクタ全体を液
晶パネル(13)の長辺(α)側から{つまり短辺(β)に対し
て平行方向から}見た断面で示している。これに対し図
1(A)は、図1(B)に示す略L字型の光路を一方向に展
開した状態で示している。つまり図1(A)は、光源(1)
からダイクロイックミラー(11)までを液晶パネル(13)の
表示面に対して垂直方向から見た断面で示しており、フ
ィールドレンズ(12)から投影レンズ(14)までを液晶パネ
ル(13)の短辺(β)側から{つまり長辺(α)に対して平行
方向から}見た断面で示している。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a microlens-dichroic mirror type color liquid crystal projector. FIG. 1B shows a cross section of the entire liquid crystal projector as viewed from the long side (α) side of the liquid crystal panel (13) {that is, from a direction parallel to the short side (β)}. On the other hand, FIG. 1A shows a state in which the substantially L-shaped optical path shown in FIG. 1B is developed in one direction. That is, FIG. 1A shows the light source (1).
From the field lens (12) to the projection lens (14) are shown in a cross section from the direction perpendicular to the display surface of the liquid crystal panel (13). The cross section is viewed from the side (β) side (that is, from the direction parallel to the long side (α)).

【0012】この液晶プロジェクタは、光路の順に、光
源(1),リフレクタ(2a),UV(ultraviolet ray)−IR
(infrared ray)カットフィルター(3),凸シリンドリカ
ルレンズ(4),凹シリンドリカルレンズ(5a),第1レン
ズアレイ(6),第2レンズアレイ(7),PBS(polarizin
g beam splitter)プリズムアレイ(8),1/2波長板
(9),重ね合わせレンズ(10),ダイクロイックミラー(1
1),フィールドレンズ(12),液晶パネル(13),及び投影
レンズ(14)を備えている。これらのうち、リフレクタ(2
a)及び凸,凹のシリンドリカルレンズ(4,5a)が形状変換
光学系、第1,第2レンズアレイ(6,7)及び重ね合わせ
レンズ(10)がレンズアレイ方式のインテグレータ光学
系、PBSプリズムアレイ(8)及び1/2波長板(9)が偏
光変換光学系、ダイクロイックミラー(11)が色分解光学
系をそれぞれ構成している。
In this liquid crystal projector, a light source (1), a reflector (2a), and a UV (ultraviolet ray) -IR
(infrared ray) cut filter (3), convex cylindrical lens (4), concave cylindrical lens (5a), first lens array (6), second lens array (7), PBS (polarizin
g beam splitter) prism array (8), half-wave plate
(9), superposition lens (10), dichroic mirror (1
1), a field lens (12), a liquid crystal panel (13), and a projection lens (14). Of these, reflectors (2
a) and convex and concave cylindrical lenses (4,5a) are shape conversion optics, first and second lens arrays (6,7) and superimposing lens (10) are lens array type integrator optics, PBS prism The array (8) and the half-wave plate (9) constitute a polarization conversion optical system, and the dichroic mirror (11) constitutes a color separation optical system.

【0013】光源(1)は、白色の自然光(ランダム偏光)
を発生させる放電ランプ(例えば、メタルハライドラン
プや超高圧水銀ランプ等)である。特に超高圧水銀ラン
プはショートアークであるため、照明効率を良くする上
で望ましい。リフレクタ(2a)は、光源(1)の位置に焦点
を持つ放物面を反射面として有している。したがって、
光源(1)から射出した光は、リフレクタ(2a)によって平
行光に変換される。リフレクタ(2a)から射出した平行光
は、UV−IRカットフィルター(3)を透過した後、凸
シリンドリカルレンズ(4)と凹シリンドリカルレンズ(5
a)を通過する。
Light source (1) is white natural light (randomly polarized light)
(For example, a metal halide lamp, an ultra-high pressure mercury lamp, etc.). In particular, an ultra-high pressure mercury lamp has a short arc and is therefore desirable for improving the lighting efficiency. The reflector (2a) has a paraboloid having a focus at the position of the light source (1) as a reflection surface. Therefore,
Light emitted from the light source (1) is converted into parallel light by the reflector (2a). The parallel light emitted from the reflector (2a) passes through the UV-IR cut filter (3), and then passes through the convex cylindrical lens (4) and the concave cylindrical lens (5).
Go through a).

【0014】凸シリンドリカルレンズ(4)と凹シリンド
リカルレンズ(5a)は、入射してきた平行光に対し、水平
方向(H)にはアフォーカル系として作用するが、垂直方
向(V)には単なる平行平板として作用する。したがっ
て、UV−IRカットフィルター(3)を透過した平行光
は、凸シリンドリカルレンズ(4)により水平方向(H)にの
み収束され、その収束された光束は凹シリンドリカルレ
ンズ(5a)により再び平行光に戻される。このようにシリ
ンドリカルレンズ(4,5a)等から成る形状変換光学系によ
って、光源(1)からの光は水平方向(H)に圧縮された平行
光に変換される。
The convex cylindrical lens (4) and the concave cylindrical lens (5a) act as an afocal system in the horizontal direction (H) with respect to the incident parallel light, but are merely parallel in the vertical direction (V). Acts as a flat plate. Therefore, the parallel light that has passed through the UV-IR cut filter (3) is converged only in the horizontal direction (H) by the convex cylindrical lens (4), and the converged light flux is again collimated by the concave cylindrical lens (5a). Is returned to. As described above, the light from the light source (1) is converted into parallel light compressed in the horizontal direction (H) by the shape conversion optical system including the cylindrical lenses (4, 5a) and the like.

【0015】凹シリンドリカルレンズ(5a)から射出した
平行光は、第1,第2レンズアレイ(6,7)に入射する。
第1レンズアレイ(6)は、液晶パネル(13)の表示領域と
略相似な長方形状のレンズセルを2次元のアレイ状に配
列して成るものであり、複数のレンズセルで入射光を分
割する。そして、第1レンズアレイ(6)と同様のアレイ
構造を有する第2レンズアレイ(7)の近傍に、複数の光
源像を形成する。第2レンズアレイ(7)は、第1レンズ
アレイ(6)の各レンズセルと対を成す同形状のレンズセ
ルを同数だけ有している。第1レンズアレイ(6)の各レ
ンズセルと液晶パネル(13)とは、第2レンズアレイ(7)
の各レンズセルを介して共役な関係にあり、第1レンズ
アレイ(6)の各レンズセルの共役像が液晶パネル(13)上
で重なり合うように、照明光は重ね合わせレンズ(10)に
よって集光される。このようにして照明光の空間的なエ
ネルギー分布が均一化されて、液晶パネル(13)は無駄な
く均一に照明される。
The parallel light emitted from the concave cylindrical lens (5a) enters the first and second lens arrays (6, 7).
The first lens array (6) is formed by arranging rectangular lens cells substantially similar to the display area of the liquid crystal panel (13) in a two-dimensional array, and divides incident light by a plurality of lens cells. I do. Then, a plurality of light source images are formed in the vicinity of the second lens array (7) having the same array structure as the first lens array (6). The second lens array (7) has the same number of lens cells of the same shape that form a pair with each lens cell of the first lens array (6). Each lens cell of the first lens array (6) and the liquid crystal panel (13) are connected to the second lens array (7).
The illumination light is collected by the superimposing lens (10) such that the conjugate images of the lens cells of the first lens array (6) overlap on the liquid crystal panel (13) through the respective lens cells of the first lens array (6). Be lighted. In this way, the spatial energy distribution of the illumination light is made uniform, and the liquid crystal panel (13) is uniformly illuminated without waste.

【0016】第2レンズアレイ(7)から射出した照明光
は、PBSプリズムアレイ(8)に入射する。PBSプリ
ズムアレイ(8)は、PBSプリズムを垂直方向(V)のアレ
イ状に有する偏光分離素子である。各PBSプリズム
は、入射してきた照明光をP偏光(透過光)とS偏光(反
射光)とに分離する偏光分離面と、S偏光をP偏光と同
じ方向に反射させる反射面と、を有している。したがっ
て、入射光は偏光方向の異なる2つの偏光成分(P偏光
とS偏光)に分離され、第1レンズアレイ(6)によって形
成される光源像は、偏光方向の異なる互いに隣り合った
一対の光源像(P像とS像)として形成される。PBSプ
リズムアレイ(8)の光線射出側の面には、S偏光が入射
する位置に1/2波長板(9)が設けられている。S偏光
とP偏光とは互いにズレた位置で結像するため、S偏光
のみを1/2波長板(9)に入射させることは可能であ
る。一方の偏光成分(S偏光)は1/2波長板(9)を通過
することにより、他方の偏光成分(P偏光)と同じ偏光方
向の偏光成分(P偏光)に変換される(偏波面が略90°回
転)。
The illumination light emitted from the second lens array (7) enters the PBS prism array (8). The PBS prism array (8) is a polarization separation element having a PBS prism in an array in the vertical direction (V). Each PBS prism has a polarization separation surface that separates incident illumination light into P-polarized light (transmitted light) and S-polarized light (reflected light), and a reflection surface that reflects S-polarized light in the same direction as P-polarized light. are doing. Accordingly, the incident light is separated into two polarization components (P-polarized light and S-polarized light) having different polarization directions, and the light source image formed by the first lens array (6) is a pair of light sources adjacent to each other having different polarization directions. It is formed as images (P image and S image). A half-wave plate (9) is provided on the light-emitting side of the PBS prism array (8) at a position where S-polarized light is incident. Since the S-polarized light and the P-polarized light form images at positions shifted from each other, it is possible to cause only the S-polarized light to enter the half-wave plate (9). One polarized light component (S-polarized light) is converted into a polarized light component (P-polarized light) having the same polarization direction as the other polarized light component (P-polarized light) by passing through the half-wave plate (9). About 90 ° rotation).

【0017】上記のようにPBSプリズムアレイ(8)及
び1/2波長板(9)から成る偏光変換光学系によって、
照明光がランダム偏光から偏光方向の揃った直線偏光へ
と変換されて、照明光は全てP偏光となる。偏光変換光
学系はインテグレータ光学系と組み合わされた状態で構
成されているため、P・S両偏光による照明光ともエネ
ルギー分布の強い照明光の中心軸をほとんどずらさずに
照明を行うことができる。したがって、マイクロレンズ
アレイ(ML,図2)付きの液晶パネル(13)を照明する上で
効率が良く、さらにインテグレータ機能により均一な照
明光が得られる。
As described above, the polarization conversion optical system including the PBS prism array (8) and the half-wave plate (9) provides:
The illumination light is converted from random polarized light into linearly polarized light having a uniform polarization direction, and all the illumination light becomes P-polarized light. Since the polarization conversion optical system is configured in combination with the integrator optical system, illumination can be performed with almost no shift of the center axis of the illumination light having a strong energy distribution for both the P and S polarized illumination light. Therefore, it is efficient in illuminating the liquid crystal panel (13) with the microlens array (ML, FIG. 2), and uniform illumination light can be obtained by the integrator function.

【0018】上記偏光変換光学系で偏光方向が揃えられ
た照明光は、前記重ね合わせレンズ(10)を通過した後、
角度差をつけて配置された3枚のダイクロイックミラー
(11)に入射する。ダイクロイックミラー(11)は、入射光
(白色光)を角度差のある3原色RGBの各色光に色分解
する。ダイクロイックミラー(11)での色分解により生じ
たRGBの各色光は、フィールドレンズ(12)を通過した
後、図2に示すように液晶パネル(13)を照明する。な
お、フィールドレンズ(12)によって液晶パネル(13)側へ
のテレセントリック性が達成される。
The illumination light whose polarization direction is aligned by the polarization conversion optical system passes through the superimposing lens (10),
Three dichroic mirrors arranged at different angles
(11). The dichroic mirror (11)
(White light) is color-separated into each of the three primary colors RGB having an angle difference. Each of the RGB color lights generated by the color separation in the dichroic mirror (11) passes through a field lens (12) and illuminates a liquid crystal panel (13) as shown in FIG. The field lens (12) achieves telecentricity toward the liquid crystal panel (13).

【0019】液晶パネル(13)は長方形状の表示領域を有
しており、またRGB(図2中、R:破線,G:実線,
B:二点鎖線)の各色光が互いに異なる角度で入射する
側の表示領域の面に、マイクロレンズアレイ(ML)を有し
ている。そして、マイクロレンズアレイ(ML)通過後の光
を液晶層(LC)で変調する。液晶パネル(13)の偏光子(不
図示)はP偏光を透過させる向きに配置されているの
で、偏光子による光量損失はほとんどなく、液晶パネル
(13)に対して光利用効率の高い照明が達成可能となる。
マイクロレンズアレイ(ML)の各レンズセルは液晶層(LC)
の1組のRGBの画素単位毎に配置されており、各レン
ズセルにはRGBの各色光が角度差を持って入射する。
このため、照明光はRGBの色光毎に異なる位置で結像
し、各色に対応する画素がそれぞれ効率良く照明され
る。そして、液晶パネル(13)により変調された光で投影
レンズ(14)が画像投影を行い、液晶パネル(13)の表示画
像がスクリーン(不図示)上に投影される。
The liquid crystal panel (13) has a rectangular display area, and RGB (in FIG. 2, R: broken line, G: solid line,
B: a two-dot chain line) is provided with a microlens array (ML) on the surface of the display area on the side where light of different colors enters at different angles. Then, the light after passing through the microlens array (ML) is modulated by the liquid crystal layer (LC). Since the polarizer (not shown) of the liquid crystal panel (13) is arranged in a direction transmitting the P-polarized light, there is almost no loss of light amount due to the polarizer, and
With respect to (13), illumination with high light use efficiency can be achieved.
Each lens cell of the micro lens array (ML) is a liquid crystal layer (LC)
Are arranged for each set of RGB pixel units, and RGB light beams enter each lens cell with an angle difference.
Therefore, the illumination light forms an image at a different position for each of the RGB color lights, and the pixels corresponding to each color are efficiently illuminated. Then, the projection lens (14) projects an image with the light modulated by the liquid crystal panel (13), and the display image of the liquid crystal panel (13) is projected on a screen (not shown).

【0020】図1(B)に示す色分解方向においては、照
明光がRGBの各色光に角度分離されるため、照明光全
体の開口数(NA)は単色(R,G,B)の3倍になる。この
ため、色分解方向においてダイクロイックミラー(11)へ
の入射光のNAを、図1(A)に示す色分解しない方向の
1/3以下にしておかないと、液晶パネル(13)で混色が
生じて色再現性が低下したり、3倍になったNAを投影
レンズ(14)で拾いきれず(例えば1/3しか使えなくな
る)、光利用効率のロスや色ムラ等が生じたりすること
になる。この問題を解消するために本液晶プロジェクタ
では、前記形状変換光学系が光源(1)からの射出光を方
向により異なる圧縮率で平行光に変換する構成としてい
る。つまり、リフレクタ(2a)から射出した平行光の光束
幅を、シリンドリカルレンズ系(4,5a)から成るアフォー
カル系で水平方向(H)に圧縮することにより、液晶パネ
ル(13)の表示領域において長辺(α)に対応する水平方向
(H)と短辺(β)に対応する垂直方向(V)とで前記圧縮率が
異なる構成としている。
In the color separation direction shown in FIG. 1B, the illumination light is angle-separated into each of RGB color lights, so that the numerical aperture (NA) of the entire illumination light is 3 for a single color (R, G, B). Double. For this reason, unless the NA of the light incident on the dichroic mirror (11) in the color separation direction is set to 1/3 or less of the direction in which color separation is not performed as shown in FIG. Color reproduction is reduced, and the tripled NA cannot be picked up by the projection lens (14) (for example, only 1/3 can be used), resulting in loss of light use efficiency and color unevenness. become. In order to solve this problem, in the present liquid crystal projector, the shape conversion optical system is configured to convert the light emitted from the light source (1) into parallel light with a different compression ratio depending on the direction. In other words, by compressing the luminous flux width of the parallel light emitted from the reflector (2a) in the horizontal direction (H) by the afocal system including the cylindrical lens system (4, 5a), in the display area of the liquid crystal panel (13). Horizontal direction corresponding to long side (α)
The compression ratio is different between (H) and the vertical direction (V) corresponding to the short side (β).

【0021】上記構成により、光源(1)からの光の取り
込み量を減らさずに照明光のNAを1/3にすることが
できる。したがって、色再現性を良好に保ったまま光利
用効率を上げて、明るく高品質な投写画像を得ることが
できる。なお、上記圧縮率の大きい方向{すなわち水平
方向(H)}と、液晶パネル(13)の表示領域の長辺(α)と、
ダイクロイックミラー(11)による色分解の方向と、は同
一の平面(例えば紙面)に対して平行になっており、PB
Sプリズムアレイ(8)による2つの偏光成分(P,S偏
光)への分離方向{すなわち垂直方向(V)}は前記平面に対
して垂直になっている。
With the above configuration, the NA of the illumination light can be reduced to 1/3 without reducing the amount of light taken in from the light source (1). Therefore, it is possible to increase the light use efficiency while maintaining good color reproducibility, and obtain a bright and high-quality projected image. In addition, the direction (that is, the horizontal direction (H)) where the compression ratio is large, the long side (α) of the display area of the liquid crystal panel (13),
The direction of color separation by the dichroic mirror (11) is parallel to the same plane (for example, the paper surface).
The direction of separation (ie, vertical direction (V)) into two polarization components (P and S polarization) by the S prism array (8) is perpendicular to the plane.

【0022】図3(A)に、本液晶プロジェクタにおける
リフレクタ(2a)からの光束取り込み範囲をクロスハッチ
ングで示し、図3(B)に、本液晶プロジェクタにおける
第2レンズアレイ(7)の各レンズセルとその近傍に形成
されるP像(IP)と1/2波長板(9)との位置関係を示
す。また図4(A)に、本液晶プロジェクタにおいてシリ
ンドリカルレンズ系(4,5a)を用いなかった場合の、リフ
レクタ(2a)からの光束取り込み範囲をクロスハッチング
で示し、図4(B)に、本液晶プロジェクタにおいてシリ
ンドリカルレンズ系(4,5a)を用いなかった場合の、第2
レンズアレイ(7)の各レンズセルとその近傍に形成され
るP像(IP)と1/2波長板(9)との位置関係を示す。P
BSプリズムアレイ(8)による偏光分離方向は垂直方向
(V)であるため、S像(不図示)は1/2波長板(9)の領域
(斜線部)内に形成されることになる。
FIG. 3 (A) shows a cross-hatched area of the light flux taking-in from the reflector (2a) in the present liquid crystal projector, and FIG. 3 (B) shows each lens of the second lens array (7) in the present liquid crystal projector. The positional relationship between a cell, a P image (IP) formed in the vicinity thereof, and a half-wave plate (9) is shown. FIG. 4 (A) shows, by cross-hatching, the range in which the luminous flux from the reflector (2a) is taken when the cylindrical lens system (4, 5a) is not used in the present liquid crystal projector, and FIG. In the case where the cylindrical lens system (4, 5a) is not used in the liquid crystal projector, the second
It shows a positional relationship between each lens cell of the lens array (7), a P image (IP) formed in the vicinity thereof, and a half-wave plate (9). P
Polarization separation direction by BS prism array (8) is vertical direction
(V), the S image (not shown) is in the region of the half-wave plate (9).
(Shaded area).

【0023】図3(B),図4(B)に示すP像(IP)の形状
を比較すると分かるように、本液晶プロジェクタにおい
て第2レンズアレイ(7)近傍に形成される光源像は水平
方向(H)に長くなる。これは光束幅を水平方向(H)にのみ
圧縮するシリンドリカルレンズ系(4,5a)により、各方向
(H,V)での圧縮率の差がその比率(すなわち圧縮比)に応
じた倍率差として表れるためである。つまり、光源像の
光束圧縮方向の長さは、シリンドリカルレンズ系(4,5a)
のアフォーカル倍率に応じて決定される。
As can be seen by comparing the shapes of the P images (IP) shown in FIGS. 3B and 4B, the light source image formed near the second lens array (7) in the present liquid crystal projector is horizontal. It becomes longer in the direction (H). This is achieved by a cylindrical lens system (4, 5a) that compresses the luminous flux width only in the horizontal direction (H).
This is because the difference in the compression ratio at (H, V) appears as a magnification difference according to the ratio (that is, the compression ratio). In other words, the length of the light source image in the luminous flux compression direction is determined by the cylindrical lens system (4, 5a).
Is determined according to the afocal magnification of.

【0024】ここで、液晶パネル(13)のアスペクト比を
4:3とすると、第1及び第2レンズアレイ(6,7)のア
スペクト比も略4:3になる。第2レンズアレイ(7)の
近傍には1つのレンズセルに対して2つの光源像が形成
されるが、その偏光分離方向が液晶パネル(13)の長辺
(α)に対応する水平方向(H)であれば、1つの光源像に
有効な領域のアスペクト比は2:3となる。また図3
(B)に示すように、偏光分離方向が液晶パネル(13)の短
辺(β)方向に対応する垂直方向(V)であれば、1つの光
源像に有効な領域のアスペクト比は8:3となる。光源
像の大きさは光束圧縮されている方向{つまり水平方向
(H)}に約3倍大きいため、それと直交する垂直方向(V)
を偏光分離方向とする方が、光源像の形状と第2レンズ
アレイ(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチング
が良く、したがって効率の良い照明が可能となる。本液
晶プロジェクタの場合、光束の圧縮比を8:3にする
と、光源像の形状と第2レンズアレイ(7)近傍での光束
有効領域の形状とのマッチングが最も良くなる。
Here, if the aspect ratio of the liquid crystal panel (13) is 4: 3, the aspect ratio of the first and second lens arrays (6, 7) is also approximately 4: 3. Two light source images are formed for one lens cell in the vicinity of the second lens array (7).
In the horizontal direction (H) corresponding to (α), the aspect ratio of the area effective for one light source image is 2: 3. FIG.
As shown in (B), if the polarization separation direction is the vertical direction (V) corresponding to the short side (β) direction of the liquid crystal panel (13), the aspect ratio of the area effective for one light source image is 8: It becomes 3. The size of the light source image depends on the direction in which the luminous flux is compressed {that is, the horizontal direction.
(H)}, which is about three times larger, so the vertical direction (V)
In the case where is set as the polarization separation direction, the shape of the light source image and the shape of the effective light beam area near the second lens array (7) are better matched, and therefore, efficient illumination is possible. In the case of the present liquid crystal projector, when the light beam compression ratio is 8: 3, the shape of the light source image and the shape of the light beam effective area near the second lens array (7) are best matched.

【0025】また、液晶パネル(13)のアスペクト比が1
6:9の場合、偏光分離方向を液晶パネル(13)の短辺
(β)方向に対応する垂直方向(V)にすると、1つの光源
像に有効な領域のアスペクト比は32:9となり、圧縮
比を32:9にすると光源像の形状と第2レンズアレイ
(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチングが最も
良くなる。この観点から、液晶パネル(13)の表示領域の
アスペクト比をα:β(ただしα>β)とするとき、平行
光の圧縮率の比は2α/β:1であることが望ましい。
このような圧縮比の設定により、光源像の形状と第2レ
ンズアレイ(7)近傍での光束有効領域の形状とのマッチ
ングが良くなり、効率の良い照明が可能となる。
The aspect ratio of the liquid crystal panel (13) is 1
In the case of 6: 9, the polarization separation direction is set to the short side of the liquid crystal panel (13).
In the vertical direction (V) corresponding to the (β) direction, the aspect ratio of the area effective for one light source image is 32: 9, and when the compression ratio is 32: 9, the shape of the light source image and the second lens array
(7) Matching with the shape of the effective light area in the vicinity is the best. From this viewpoint, when the aspect ratio of the display area of the liquid crystal panel (13) is α: β (where α> β), it is desirable that the ratio of the parallel light compression ratio is 2α / β: 1.
By setting such a compression ratio, the matching between the shape of the light source image and the shape of the effective light area near the second lens array (7) is improved, and efficient illumination can be performed.

【0026】図5に、本発明に係る液晶プロジェクタの
他の実施の形態を断面的に示す。図5(B)は、本液晶プ
ロジェクタ全体を液晶パネル(13)の長辺(α)側から{つ
まり短辺(β)に対して平行方向から}見た断面で示して
いる。これに対し図5(A)は、図5(B)に示す略L字型
の光路を一方向に展開した状態で示している。つまり図
5(A)は、光源(1)からダイクロイックミラー(11)まで
を液晶パネル(13)の表示面に対して垂直方向から見た断
面で示しており、フィールドレンズ(12)から投影レンズ
(14)までを液晶パネル(13)の短辺(β)側から{つまり長
辺(α)に対して平行方向から}見た断面で示している。
FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the liquid crystal projector according to the present invention. FIG. 5B shows a cross section of the entire liquid crystal projector viewed from the long side (α) side of the liquid crystal panel (13) (that is, from the direction parallel to the short side (β)). On the other hand, FIG. 5A shows a state in which the substantially L-shaped optical path shown in FIG. 5B is developed in one direction. That is, FIG. 5A shows a section from the light source (1) to the dichroic mirror (11) as viewed in a direction perpendicular to the display surface of the liquid crystal panel (13).
(14) is shown in a cross section viewed from the short side (β) side of the liquid crystal panel (13) {that is, from the direction parallel to the long side (α)}.

【0027】この液晶プロジェクタは、光路の順に、光
源(1),リフレクタ(2b),UV−IRカットフィルター
(3),凹シリンドリカルレンズ(5b),第1レンズアレイ
(6),複屈折回折光学素子(15),第2レンズアレイ(7),
1/2波長板(9),重ね合わせレンズ(10),ダイクロイ
ックミラー(11),フィールドレンズ(12),液晶パネル(1
3),及び投影レンズ(14)を備えている。これらのうち、
リフレクタ(2b)及び凹シリンドリカルレンズ(5b)が形状
変換光学系、第1,第2レンズアレイ(6,7)及び重ね合
わせレンズ(10)がレンズアレイ方式のインテグレータ光
学系、複屈折回折光学素子(15)及び1/2波長板(9)が
偏光変換光学系、ダイクロイックミラー(11)が色分解光
学系をそれぞれ構成している。
This liquid crystal projector has a light source (1), a reflector (2b), a UV-IR cut filter in the order of the optical path.
(3), concave cylindrical lens (5b), first lens array
(6), birefringent diffractive optical element (15), second lens array (7),
1/2 wavelength plate (9), superposition lens (10), dichroic mirror (11), field lens (12), liquid crystal panel (1
3) and a projection lens (14). Of these,
Reflector (2b) and concave cylindrical lens (5b) are shape conversion optics, first and second lens arrays (6,7) and superimposing lens (10) are lens array type integrator optics, birefringent diffractive optical elements The (15) and the half-wave plate (9) constitute a polarization conversion optical system, and the dichroic mirror (11) constitutes a color separation optical system.

【0028】この液晶プロジェクタの第1の特徴は、形
状変換光学系において凸シリンドリカルレンズの機能を
リフレクタ(2b)に持たせた点にある。リフレクタ(2b)
は、光源(1)の位置に焦点を持ち水平方向(H)と垂直方向
(V)とで曲率の異なるアナモフィック非球面を反射面と
して有している。そのアナモフィック非球面形状は、図
5(A)に示す断面において放物線であり、図5(B)に示
す断面において楕円形状である。また凹シリンドリカル
レンズ(5b)は、リフレクタ(2b)からの光束を平行光に変
換するために、水平方向(H)と垂直方向(V)とで曲率の異
なるアナモフィック非球面形状のレンズ面を有してい
る。そのアナモフィック非球面形状は、図5(A)に示す
断面において直線であり、図5(B)に示す断面において
円形状である。さらに、その円の曲率は光軸上で最大と
なり、光軸から垂直方向(V)に離れるに従って緩やかに
変化していく。このようにアナモフィック非球面を用い
ることにより、凸シリンドリカルレンズが不要となるた
め部品点数を減らすことができる。また、前述した光束
幅の圧縮が効果的に達成される。
The first feature of this liquid crystal projector is that the reflector (2b) has the function of a convex cylindrical lens in the shape conversion optical system. Reflector (2b)
Is focused on the position of the light source (1) and has horizontal (H) and vertical
(V) has an anamorphic aspheric surface having a curvature different from that of (V) as a reflecting surface. The anamorphic aspherical shape is a parabola in the cross section shown in FIG. 5A and an elliptical shape in the cross section shown in FIG. 5B. The concave cylindrical lens (5b) has an anamorphic aspheric lens surface having different curvatures in the horizontal direction (H) and the vertical direction (V) in order to convert the light beam from the reflector (2b) into parallel light. are doing. The anamorphic aspheric shape is straight in the cross section shown in FIG. 5A and circular in the cross section shown in FIG. 5B. Further, the curvature of the circle becomes maximum on the optical axis, and gradually changes as the distance from the optical axis in the vertical direction (V) increases. By using an anamorphic aspheric surface in this way, a convex cylindrical lens is not required, so that the number of components can be reduced. Further, the above-described compression of the light beam width is effectively achieved.

【0029】この液晶プロジェクタの第2の特徴は、偏
光分離素子として複屈折回折光学素子(15)を用いた点に
ある。複屈折回折光学素子(15)は、複屈折材料から成る
光学的異方体層(例えば液晶)と、回折格子面で光学的異
方体層に隣接する光学的等方体層(例えばガラス基板)
と、を備え、その複屈折作用と回折作用により偏光分離
を行う。例えば、P偏光が回折格子面で回折せずにその
まま複屈折回折光学素子(15)を透過し、S偏光が回折格
子面での回折により偏向することになる。そしてその偏
光分離により、P偏光とS偏光とで結像位置(すなわち
光源像位置)に光軸垂直方向のズレが生じて、S偏光の
みが1/2波長板(9)を通過することになる。
A second feature of the liquid crystal projector is that a birefringent diffractive optical element (15) is used as a polarization splitting element. The birefringent diffractive optical element (15) includes an optically anisotropic layer (for example, liquid crystal) made of a birefringent material and an optically isotropic layer (for example, a glass substrate) adjacent to the optically anisotropic layer on the diffraction grating surface. )
And performs polarization separation by its birefringence and diffraction. For example, P-polarized light passes through the birefringent diffractive optical element 15 without being diffracted on the diffraction grating surface, and S-polarized light is deflected by diffraction on the diffraction grating surface. Then, due to the polarization separation, a shift in the direction perpendicular to the optical axis occurs at the imaging position (that is, the light source image position) between the P-polarized light and the S-polarized light, and only the S-polarized light passes through the half-wave plate (9). Become.

【0030】ところで、照明光を圧縮した後、第1レン
ズアレイ(6)に入射させる構成では、その圧縮方向での
分割数が少なくなりがちであり、均一照明するためには
各レンズセルを小さくする必要が生じる。そのため、偏
光分離方向でのレンズセル数はかなり多くなり、図1に
示すようにPBSプリズムアレイ(8)を用いた場合に
は、それを構成するPBSプリズム数も多くなる。した
がって、構成する部品点数が多くなるため、高コスト化
が懸念される。図5に示すように複屈折回折光学素子(1
5)を用いれば、レンズセル数に依存することなく偏光分
離を行うことが可能であり、また複屈折回折光学素子(1
5)は非常に少ない部品点数で構成可能であるため、低コ
ストの偏光分離を効果的に行うことができる。例えば、
ガラス基板と回折格子基板との間に複屈折材料である液
晶を封入すれば、非常に少ない部品点数で低コストの複
屈折回折光学素子(15)を構成することができる。
In the configuration in which the illumination light is compressed and then incident on the first lens array (6), the number of divisions in the compression direction tends to decrease. Need to be done. Therefore, the number of lens cells in the polarization separation direction becomes considerably large, and when the PBS prism array (8) is used as shown in FIG. 1, the number of PBS prisms constituting the same becomes large. Therefore, since the number of constituent parts increases, there is a concern about an increase in cost. As shown in FIG. 5, the birefringent diffractive optical element (1
If (5) is used, polarization separation can be performed without depending on the number of lens cells, and the birefringent diffractive optical element (1
Since 5) can be configured with a very small number of parts, low-cost polarization separation can be performed effectively. For example,
If liquid crystal, which is a birefringent material, is sealed between the glass substrate and the diffraction grating substrate, a low-cost birefringent diffractive optical element (15) can be constructed with a very small number of components.

【0031】また本液晶プロジェクタの第3の特徴は、
第2レンズアレイ(7)の光線射出側の面に設けられてい
る1/2波長板(9)が、高分子フィルムではなく、アモ
ルファス複屈折薄膜で構成されている点にある。偏光分
離方向のレンズセル数が多くなると1/2波長板の数も
多くなるため、1/2波長板を高分子フィルムで構成し
た場合には貼り付け工数が増えて高コストになる。ま
た、レンズセルサイズが小さくなっているので、貼り付
け位置の誤差の影響も大きくなる。アモルファス複屈折
薄膜は蒸着によって形成されるため、アモルファス複屈
折薄膜から成る1/2波長板(9)は一度に形成可能であ
り、しかも1/2波長板(9)を形成する位置の誤差を小
さくする上でも有効である。
The third characteristic of the present liquid crystal projector is that
The half-wave plate (9) provided on the light-emitting side of the second lens array (7) is made of an amorphous birefringent thin film instead of a polymer film. When the number of lens cells in the polarization separation direction increases, the number of half-wave plates also increases. Therefore, when the half-wave plate is formed of a polymer film, the number of steps for attaching the half-wave plate increases, resulting in high cost. In addition, since the lens cell size is small, the influence of an error in the attachment position is large. Since the amorphous birefringent thin film is formed by vapor deposition, the half-wave plate (9) made of the amorphous birefringent thin film can be formed at one time, and the error of the position where the half-wave plate (9) is formed is reduced. It is also effective in reducing the size.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、形
状変換光学系が光源からの射出光を方向により異なる圧
縮率で平行光に変換する構成になっているため、色再現
性を良好に保ったまま光利用効率を上げて、明るく高品
質な投写画像を得ることができる。
As described above, according to the present invention, since the shape conversion optical system is configured to convert the light emitted from the light source into parallel light with different compression ratios depending on the direction, good color reproducibility is obtained. It is possible to obtain a bright and high quality projected image by increasing the light use efficiency while maintaining the image quality.

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

【図1】液晶プロジェクタの一実施の形態を断面的に示
す光学構成図。
FIG. 1 is an optical configuration diagram showing a cross section of an embodiment of a liquid crystal projector.

【図2】図1の液晶プロジェクタにおける液晶パネルの
要部構造と各色光の光路を断面的に示す図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part structure of a liquid crystal panel and an optical path of each color light in the liquid crystal projector of FIG.

【図3】図1の液晶プロジェクタにおける、光源からの
光束取り込み範囲と第2レンズアレイ近傍での光束有効
領域を模式的に示す図。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a light flux capturing range from a light source and a light flux effective area near a second lens array in the liquid crystal projector of FIG.

【図4】図1の液晶プロジェクタにおいてシリンドリカ
ルレンズ系を用いない場合の、光源からの光束取り込み
範囲と第2レンズアレイ近傍での光束有効領域を模式的
に示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a light flux taking-in range from a light source and a light flux effective area near a second lens array when a cylindrical lens system is not used in the liquid crystal projector of FIG.

【図5】液晶プロジェクタの他の実施の形態を断面的に
示す光学構成図。
FIG. 5 is an optical configuration diagram showing a cross section of another embodiment of the liquid crystal projector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 …光源 2a …リフレクタ 2b …リフレクタ 4 …凸シリンドリカルレンズ 5a …凹シリンドリカルレンズ 5b …凹シリンドリカルレンズ 6 …第1レンズアレイ 7 …第2レンズアレイ 8 …PBSプリズムアレイ 9 …1/2波長板 10 …重ね合わせレンズ 11 …ダイクロイックミラー 13 …液晶パネル ML …マイクロレンズアレイ 14 …投影レンズ 15 …複屈折回折光学素子 1 ... light source 2a ... reflector 2b ... reflector 4 ... convex cylindrical lens 5a ... concave cylindrical lens 5b ... concave cylindrical lens 6 ... first lens array 7 ... second lens array 8 ... PBS prism array 9 ... 1/2 wavelength plate 10 ... Superposition lens 11… dichroic mirror 13… liquid crystal panel ML… micro lens array 14… projection lens 15… birefringence diffractive optical element

───────────────────────────────────────────────────── 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) G03B 33/12 G09F 9/00 360K G09F 9/00 360 H04N 9/30 H04N 9/30 9/31 Z 9/31 G02F 1/1335 530 Fターム(参考) 2H088 EA13 HA13 HA16 HA20 HA24 HA25 HA28 KA01 MA05 2H091 FA05Z FA10Z FA11Z FA17Z FA26Z FA29Z FA41Z FD07 LA15 LA20 MA07 5C060 BA04 BA08 BB01 BC01 BD02 BE05 BE10 DA04 EA01 GA02 GB01 HC04 HC21 HD01 HD02 JA17 JB06 5G435 AA00 AA04 BB12 BB17 GG01 GG04 GG08 GG12 GG16 GG23 LL15 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G03B 33/12 G09F 9/00 360K G09F 9/00 360 H04N 9/30 H04N 9/30 9/31 Z 9 / 31 G02F 1/1335 530 F-term (reference) 2H088 EA13 HA13 HA16 HA20 HA24 HA25 HA28 KA01 MA05 2H091 FA05Z FA10Z FA11Z FA17Z FA26Z FA29Z FA41Z FD07 LA15 LA20 MA07 5C060 BA04 BA08 BB01 BC01 HD02 HC05 HC01 HD01 HC02 JA17 JB06 5G435 AA00 AA04 BB12 BB17 GG01 GG04 GG08 GG12 GG16 GG23 LL15

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 白色の自然光を発生させる光源と、該光
源から射出した光を平行光に変換する形状変換光学系
と、前記平行光の空間的なエネルギー分布を均一化する
レンズアレイ方式のインテグレータ光学系と、前記エネ
ルギー分布が均一化された光を角度差のある複数の色光
に色分解する色分解光学系と、前記各色光が入射する側
の表示領域の面にマイクロレンズアレイを有し、該マイ
クロレンズアレイ通過後の光を変調する液晶パネルと、
該液晶パネルにより変調された光で画像投影を行う投影
レンズと、を備えた単板式液晶プロジェクタであって、 前記インテグレータ光学系が、複数のレンズセルで入射
光を分割して複数の光源像を形成する第1レンズアレ
イ、及び該第1レンズアレイの各レンズセルと前記液晶
パネルとを共役にするレンズセルを前記第1レンズアレ
イの各レンズセルと対を成すように同数だけ有する第2
レンズアレイで構成され、 さらに、前記第1レンズアレイによって形成される光源
像が、偏光方向の異なる互いに隣り合った一対の光源像
として形成されるように、入射光を偏光方向の異なる2
つの偏光成分に分離する偏光分離素子と、その一方の偏
光成分を他方の偏光成分と同じ偏光方向の偏光成分に変
換する1/2波長板と、を備え、 前記形状変換光学系が、前記光源から射出した光を方向
により異なる圧縮率で平行光に変換することを特徴とす
る液晶プロジェクタ。
1. A light source that generates white natural light, a shape conversion optical system that converts light emitted from the light source into parallel light, and a lens array type integrator that equalizes the spatial energy distribution of the parallel light. An optical system, a color separation optical system that separates the light having the uniform energy distribution into a plurality of color lights having an angle difference, and a microlens array on a surface of a display area on which the respective color lights are incident. A liquid crystal panel that modulates light after passing through the microlens array;
A projection lens for projecting an image with light modulated by the liquid crystal panel, wherein the integrator optical system divides incident light with a plurality of lens cells to form a plurality of light source images. A first lens array to be formed, and a second lens cell having the same number of lens cells that conjugate each lens cell of the first lens array and the liquid crystal panel so as to form a pair with each lens cell of the first lens array.
Further, the incident light is formed into a pair of light sources having different polarization directions so that the light source images formed by the first lens array are formed as a pair of light source images adjacent to each other having different polarization directions.
A polarization separating element that separates the polarized light into two polarized light components, and a half-wave plate that converts one polarized light component into a polarized light component having the same polarization direction as the other polarized light component. A liquid crystal projector characterized in that light emitted from a liquid crystal is converted into parallel light with different compression ratios depending on directions.
【請求項2】 前記液晶パネルの表示領域が長方形状を
成し、その長方形の長辺に対応する方向と短辺に対応す
る方向とで前記圧縮率が異なり、その圧縮率の大きい方
向と、前記液晶パネルの表示領域の長辺と、前記色分解
光学系による色分解の方向と、が同一の平面に対して平
行であり、前記偏光分離素子による2つの偏光成分への
分離方向が前記平面に対して垂直であることを特徴とす
る請求項1記載の液晶プロジェクタ。
2. A display area of the liquid crystal panel has a rectangular shape, and the compression ratio is different between a direction corresponding to a long side and a direction corresponding to a short side of the rectangle, and a direction having a large compression ratio; The long side of the display area of the liquid crystal panel and the direction of color separation by the color separation optical system are parallel to the same plane, and the direction of separation into two polarization components by the polarization separation element is the plane. 2. The liquid crystal projector according to claim 1, wherein the liquid crystal projector is perpendicular to the projector.
【請求項3】 前記表示領域のアスペクト比をα:β
(ただしα>β)とするとき、平行光の圧縮率の比が2α
/β:1であることを特徴とする請求項2記載の液晶プ
ロジェクタ。
3. The aspect ratio of the display area is α: β.
(Where α> β), the ratio of the compression ratio of the parallel light is 2α
3. The liquid crystal projector according to claim 2, wherein / β: 1.
【請求項4】 前記形状変換光学系が、前記光源位置に
焦点を持つ放物面を反射面として有するリフレクタと、
該リフレクタからの平行光を一方向のみに収束させる凸
シリンドリカルレンズと、該凸シリンドリカルレンズで
一方向のみに収束された光束を再び平行光に戻す凹シリ
ンドリカルレンズと、から成ることを特徴とする請求項
1,請求項2又は請求項3記載の液晶プロジェクタ。
4. A reflector, wherein the shape conversion optical system has a paraboloid having a focus at the light source position as a reflection surface,
A convex cylindrical lens for converging parallel light from the reflector in only one direction, and a concave cylindrical lens for returning light flux converged in only one direction by the convex cylindrical lens back to parallel light. 4. The liquid crystal projector according to claim 1, 2 or 3.
【請求項5】 前記形状変換光学系が、前記光源位置に
焦点を持ち水平方向と垂直方向とで曲率の異なるアナモ
フィック非球面を反射面として有するリフレクタと、該
リフレクタからの光束を平行光に変換するために水平方
向と垂直方向とで曲率の異なるレンズ面を有する凹シリ
ンドリカルレンズと、から成ることを特徴とする請求項
1,請求項2又は請求項3記載の液晶プロジェクタ。
5. A reflector having an anamorphic aspheric surface having a focal point at the light source position and having different curvatures in a horizontal direction and a vertical direction as a reflecting surface, and a light beam from the reflector being converted into parallel light. 4. The liquid crystal projector according to claim 1, further comprising a concave cylindrical lens having lens surfaces having different curvatures in a horizontal direction and a vertical direction.
JP2000221792A 2000-07-24 2000-07-24 Single-panel LCD projector Expired - Lifetime JP4273642B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000221792A JP4273642B2 (en) 2000-07-24 2000-07-24 Single-panel LCD projector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000221792A JP4273642B2 (en) 2000-07-24 2000-07-24 Single-panel LCD projector

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002040416A true JP2002040416A (en) 2002-02-06
JP4273642B2 JP4273642B2 (en) 2009-06-03

Family

ID=18716134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000221792A Expired - Lifetime JP4273642B2 (en) 2000-07-24 2000-07-24 Single-panel LCD projector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4273642B2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7090359B2 (en) 2003-02-28 2006-08-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Scrolling unit, color illuminating system, and projection system using the scrolling unit
US7119964B2 (en) 2003-01-27 2006-10-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Color illuminating system and projection type image display apparatus using the same
JP2011123405A (en) * 2009-12-14 2011-06-23 Seiko Epson Corp Lighting device and projector
JP2011123318A (en) * 2009-12-11 2011-06-23 Konica Minolta Opto Inc Illumination optical system and projection apparatus
JP2012008580A (en) * 2011-08-01 2012-01-12 Canon Inc Lens array optical system, projection optical unit, and image projection device
JP2012042963A (en) * 2011-09-16 2012-03-01 Canon Inc Illumination optical system and projection type display device using the same
EP2469861A2 (en) 2010-12-27 2012-06-27 Canon Kabushiki Kaisha Illumination optical system and image projection apparatus having the same
JP2014089455A (en) * 2013-12-02 2014-05-15 Seiko Epson Corp Lighting device and projector
JP2014225020A (en) * 2014-06-09 2014-12-04 キヤノン株式会社 Illumination optical system and image display device using the same
US8982463B2 (en) 2010-09-22 2015-03-17 3M Innovative Properties Company Tilted plate normal incidence color combiner with a polarizing beam splitter
CN113405775A (en) * 2020-03-16 2021-09-17 瑞鼎科技股份有限公司 Optical machine platform inspection method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5772090B2 (en) * 2011-03-11 2015-09-02 セイコーエプソン株式会社 projector
CN110634417B (en) * 2019-10-29 2021-10-22 云谷(固安)科技有限公司 Display module and display device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7119964B2 (en) 2003-01-27 2006-10-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Color illuminating system and projection type image display apparatus using the same
US7090359B2 (en) 2003-02-28 2006-08-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Scrolling unit, color illuminating system, and projection system using the scrolling unit
JP2011123318A (en) * 2009-12-11 2011-06-23 Konica Minolta Opto Inc Illumination optical system and projection apparatus
JP2011123405A (en) * 2009-12-14 2011-06-23 Seiko Epson Corp Lighting device and projector
US8982463B2 (en) 2010-09-22 2015-03-17 3M Innovative Properties Company Tilted plate normal incidence color combiner with a polarizing beam splitter
EP2469861A2 (en) 2010-12-27 2012-06-27 Canon Kabushiki Kaisha Illumination optical system and image projection apparatus having the same
CN102591017A (en) * 2010-12-27 2012-07-18 佳能株式会社 Illumination optical system and image projection apparatus having the same
US9575402B2 (en) 2010-12-27 2017-02-21 Canon Kabushiki Kaisha Illumination optical system with light-compressing lens arrays having no optical power on one section and image projection apparatus having the same
JP2012008580A (en) * 2011-08-01 2012-01-12 Canon Inc Lens array optical system, projection optical unit, and image projection device
JP2012042963A (en) * 2011-09-16 2012-03-01 Canon Inc Illumination optical system and projection type display device using the same
JP2014089455A (en) * 2013-12-02 2014-05-15 Seiko Epson Corp Lighting device and projector
JP2014225020A (en) * 2014-06-09 2014-12-04 キヤノン株式会社 Illumination optical system and image display device using the same
CN113405775A (en) * 2020-03-16 2021-09-17 瑞鼎科技股份有限公司 Optical machine platform inspection method

Also Published As

Publication number Publication date
JP4273642B2 (en) 2009-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6497488B1 (en) Illumination system and projector
US6535256B1 (en) Color liquid crystal display device
US6513934B1 (en) Projection apparatus and observation apparatus
JP2000180792A (en) Illumination optical system and projection type picture display device
JP2000504440A (en) Image projection module and image projection apparatus provided with this module
JP4273642B2 (en) Single-panel LCD projector
JP2001515609A (en) Multi color band light source
TWI232994B (en) Projector
TW200537136A (en) Projection type image display apparatus and optical system
JP4539319B2 (en) Projection display
JPH11174372A (en) Illumination device for projection device and projection device
JPH09318904A (en) Projection display device
JP3103822B2 (en) Projection type color liquid crystal display
JP2002072083A (en) Illuminator and liquid crystal projector
JP2003131212A (en) Projection type display device
JP5509827B2 (en) Illumination optical system and projection apparatus
JP2001281760A (en) Projection type display device
JP2003233032A (en) Projection liquid crystal display device
JPH11271668A (en) Lighting optical device and projection type display device
JP2004045907A (en) Image display device
JP2001083604A (en) Luminous flux compressing means, optical engine and video display device using the same
JP3512368B2 (en) Image projection device
US20040021832A1 (en) Polarizing illumination optical system and projection-type display device which uses same
JP2001109070A (en) Illuminating optical device and projection type display device using it
JPH1010467A (en) Projection and display 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

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050921

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20080214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080805

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080912

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090210

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090223

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120313

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120313

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130313

Year of fee payment: 4