JP2005250241A - Projector - Google Patents

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Hidekiyo Yamakawa
秀精 山川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projector capable of projecting an image of uniform brightness to the whole screen by simply suppressing a phenomenon that the image is darkened on the peripheral part of the screen. <P>SOLUTION: Illumination light beams, i.e. image light beams, modulated by respective liquid crystal light valves 25a-25c are composited by a cross dichroic prism 27 and the composited image light beams are made incident on a projection lens 29. The image light made incident on the projection lens 29 is projected to a screen which is not shown. Since a retardation plate 28 having an aperture 28a on the center is stuck to the exit face 27c of the cross dichroic prism 27, a polarized light P can be made incident on the center part of a reflection mirror 16 and S polarized light can be made incident on the peripheral part of the reflection mirror 16. Thereby the reflection factor of the image light on the peripheral part of the projection mirror 16 can be increased and the phenomenon that the image projected to a translucent screen 18 is darkened on the periphery of the screen 18 can be suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、液晶表示パネルその他の光変調装置を用いてカラー画像を投射するプロジェクタに関する。   The present invention relates to a projector that projects a color image using a liquid crystal display panel or other light modulation device.

従来のプロジェクタを構成する光学系として、各色の照明光で照明された液晶表示パネルからの各色の変調光を、クロスダイクロイックプリズムとよばれる光合成部材で合成し、カラー画像として投射するものが存在する(特許文献1参照)。このような光学系を背面投射型のプロジェクタに組み込む場合、プロジェクタの薄型化のため、投射レンズからの像光を折返しミラーで反射させた後スクリーンを通過させる。
特開2000−206450号公報
As an optical system constituting a conventional projector, there is an optical system in which modulated light of each color from a liquid crystal display panel illuminated with illumination light of each color is synthesized by a light synthesis member called a cross dichroic prism and projected as a color image. (See Patent Document 1). When such an optical system is incorporated into a rear projection type projector, the image light from the projection lens is reflected by a folding mirror and then passed through the screen in order to reduce the thickness of the projector.
JP 2000-206450 A

しかし、上記のようなプロジェクタでは、スクリーンの中央部の画像が明るく周辺部の画像が暗くなる傾向がある。これは、例えばスクリーンやミラーへの像光の入射角度が中央部で小さく周辺部で大きくなる傾向があり、周辺部で光量損失が生じているものと考えられる。   However, in the projector as described above, the image at the center of the screen tends to be bright and the image at the periphery is dark. This is because, for example, the incident angle of the image light to the screen or mirror tends to be small in the central portion and large in the peripheral portion, and light amount loss is considered to occur in the peripheral portion.

そこで、本発明は、スクリーンの周辺部の画像が暗くなる現象を簡易に抑えて全体に均一な明るさの画像を投射することができるプロジェクタを提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a projector capable of easily projecting an image with uniform brightness on the entire screen while easily suppressing a phenomenon that an image in a peripheral portion of a screen becomes dark.

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、(a)照明装置から射出される所定の偏光方向の照明光によって照明されるとともに、当該照明光を変調する光変調手段と、(b)光変調手段を経ることによって形成された像光の投射像を形成する投射光学系と、(c)投射光学系から射出された像光をスクリーンに導く折返しミラーと、(d)光変調手段の射出側に配置されて、像光の偏光方向を光路断面の中央部及び周辺部のいずれか一方で回転させる偏光方向回転手段とを備える。   In order to solve the above problems, a projector according to the present invention includes (a) a light modulating unit that is illuminated with illumination light having a predetermined polarization direction emitted from an illumination device, and modulates the illumination light, and (b) A projection optical system for forming a projection image of the image light formed by passing through the light modulation means, (c) a folding mirror for guiding the image light emitted from the projection optical system to the screen, and (d) the light modulation means And a polarization direction rotating unit that is arranged on the exit side and rotates the polarization direction of the image light at one of the central portion and the peripheral portion of the optical path cross section.

上記プロジェクタでは、偏光方向回転手段が像光の偏光方向を光路断面の中央部及び周辺部のいずれか一方で回転させるので、折返しミラーの偏光依存特性を利用して周辺部での減光を中央部での減光に比較して少なくすることができる。よって、全体に均一な明るさの画像を投射することができるプロジェクタを提供することができる。   In the projector described above, the polarization direction rotating means rotates the polarization direction of the image light in one of the central part and the peripheral part of the optical path cross section, so that the light attenuation at the peripheral part is centered by utilizing the polarization dependence characteristics of the folding mirror. It can be reduced compared with the dimming at the part. Therefore, it is possible to provide a projector that can project an image with uniform brightness on the whole.

また、本発明の具体的な態様では、上記プロジェクタにおいて、偏光方向回転手段が、像光の光路断面上に部分的に配置された位相差板を含む。この場合、位相差板によって光量損失なく簡易に偏光方向を回転させることができる。   Further, in a specific aspect of the invention, in the projector, the polarization direction rotating unit includes a retardation plate partially disposed on a cross section of the optical path of the image light. In this case, the polarization direction can be easily rotated by the phase difference plate without loss of light amount.

また、本発明の別の具体的な態様では、位相差板が、像光の光路断面の周辺部に配置されている。ここで、位相差板は、例えばλ/2波長板である。この場合、折返しミラーにP偏光の像光が入射することを想定しており、周辺部でP偏光をS偏光にすることができるので、S偏光が入射する周辺部でP偏光が入射する中央部よりも相対的に反射率を高めることができる。   In another specific aspect of the present invention, the phase difference plate is disposed in the periphery of the optical path cross section of the image light. Here, the retardation plate is, for example, a λ / 2 wavelength plate. In this case, it is assumed that P-polarized image light is incident on the folding mirror, and the P-polarized light can be changed to S-polarized light at the peripheral portion. The reflectance can be increased relatively than the portion.

また、本発明の別の具体的な態様では、偏光方向回転手段が、像光の光路断面上に全体的に配置された第1位相差板と、像光の光路断面上に部分的に配置された第2位相差板とを含む。ここで、第1及び第2位相差板は、例えばλ/2波長板である。この場合、中央部が欠けたドーナッツ状の位相差板を用いる必要がなく、第1及び第2位相差板の加工が簡単である。   Further, in another specific aspect of the present invention, the polarization direction rotating means includes a first retardation plate disposed entirely on the optical path cross section of the image light, and partially disposed on the optical path cross section of the image light. A second retardation plate. Here, the first and second retardation plates are, for example, λ / 2 wavelength plates. In this case, it is not necessary to use a donut-like retardation plate with a missing central portion, and the processing of the first and second retardation plates is simple.

また、本発明の別の具体的な態様では、照明装置が、各色の照明光を射出し、光変調手段が、照明装置から射出される各色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれぞれ変調する各色の光変調装置と、当該各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成した像光を射出する光合成部材とを有する。この場合、各色の光変調装置からの像光の合成によってカラー画像を投射することができる。   In another specific aspect of the present invention, the illumination device emits illumination light of each color, and the light modulation means is illuminated with illumination light of each color emitted from the illumination device, and illumination of each color. A light modulating device for each color that modulates the light, and a light combining member that emits image light obtained by combining the modulated light of each color that has passed through the light modulating device for each color. In this case, a color image can be projected by synthesizing image light from each color light modulation device.

また、本発明の別の具体的な態様では、光合成部材が、クロスダイクロイックプリズムであり、偏光方向回転手段が、クロスダイクロイックプリズムの射出面に貼り付けられる。この場合、クロスダイクロイックプリズムで合成後のカラー像光に対して一括して偏光方向の回転を行うことができる。   In another specific aspect of the present invention, the light combining member is a cross dichroic prism, and the polarization direction rotating means is attached to the exit surface of the cross dichroic prism. In this case, the polarization direction can be collectively rotated with respect to the color image light synthesized by the cross dichroic prism.

また、本発明の別の具体的な態様では、偏光方向回転手段が、投射光学系の入射側の光学素子に貼り付けられている。この場合、偏光方向回転手段による中央部と周辺部との偏光切替境界をデフォーカスさせやすくなる。   In another specific aspect of the present invention, the polarization direction rotating means is attached to the optical element on the incident side of the projection optical system. In this case, it becomes easy to defocus the polarization switching boundary between the central portion and the peripheral portion by the polarization direction rotating means.

また、本発明の別の具体的な態様では、偏光方向回転手段が、投射光学系の射出側の光学素子に貼り付けられている。この場合、偏光方向回転手段による中央部と周辺部との偏光切替境界をデフォーカスさせやすくなる。   In another specific aspect of the present invention, the polarization direction rotating means is attached to the optical element on the exit side of the projection optical system. In this case, it becomes easy to defocus the polarization switching boundary between the central portion and the peripheral portion by the polarization direction rotating means.

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの全体構造を説明する側面図である。このプロジェクタ10は、背面投写によって画像を表示するリヤプロジェクションタイプの装置であり、筐体であるケース12の底部にプロジェクタ本体14を備え、ケース12内の背面側上部に反射ミラー16を備え、ケース12正面に透過型スクリーン18を備える。プロジェクタ本体14から射出された像光は、光軸OA1に沿って後方斜め上に進行し、折返しミラーである反射ミラー16で水平な光軸OA2方向に折り曲げられて透過型スクリーン18に入射する。なお、これらプロジェクタ本体14、反射ミラー16、及び透過型スクリーン18は、不図示の手段によってケース12内に位置決めされて固定されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a side view illustrating the overall structure of the projector according to the first embodiment of the invention. The projector 10 is a rear projection type device that displays an image by rear projection, and includes a projector main body 14 at the bottom of a case 12 that is a casing, and a reflection mirror 16 at the upper rear side in the case 12. 12 A transmission screen 18 is provided on the front surface. The image light emitted from the projector main body 14 travels obliquely upward and rearward along the optical axis OA1, is bent in the direction of the horizontal optical axis OA2 by the reflection mirror 16 that is a folding mirror, and enters the transmissive screen 18. The projector main body 14, the reflection mirror 16, and the transmissive screen 18 are positioned and fixed in the case 12 by means not shown.

図2は、図1に示すプロジェクタ10のうちプロジェクタ本体14の構造を概念的に説明するブロック図である。このプロジェクタ本体14は、光源光を発生する光源装置21と、光源装置21からの光源光をRGBの3色に分割する色分割光学系23と、色分割光学系23から射出された各色の照明光によって照明される光変調部25と、光変調部25からの各色の変調光を合成するための光合成部材であるクロスダイクロイックプリズム27と、クロスダイクロイックプリズム27を経た像光をスクリーン(不図示)に投射するための投射光学系である投射レンズ29とを備える。このうち、光源装置21及び色分割光学系23は、光変調部25を照明するための照明装置を構成する。また、光変調部25及びクロスダイクロイックプリズム27は、光変調手段として機能し、照明光からカラーの像光を形成する。   FIG. 2 is a block diagram conceptually illustrating the structure of the projector main body 14 in the projector 10 shown in FIG. The projector main body 14 includes a light source device 21 that generates light source light, a color division optical system 23 that divides the light source light from the light source device 21 into three colors of RGB, and illumination of each color emitted from the color division optical system 23. A light modulator 25 illuminated by light, a cross dichroic prism 27 that is a light combining member for combining modulated light of each color from the light modulator 25, and image light that has passed through the cross dichroic prism 27 is screened (not shown). And a projection lens 29 that is a projection optical system for projecting onto the projector. Among these, the light source device 21 and the color division optical system 23 constitute an illumination device for illuminating the light modulation unit 25. The light modulator 25 and the cross dichroic prism 27 function as a light modulator, and form color image light from illumination light.

ここで、光源装置21は、光源ランプ21aと、一対のフライアイ光学系21d,21eと、偏光変換部材21gと、重畳レンズ21iとを備える。ここで、光源ランプ21aは、例えば高圧水銀ランプからなり、光源光をコリメートするための凹面鏡を備える。一対のフライアイ光学系21d,21eは、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって、光源ランプ21aからの光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材21gは、フライアイ光学系21eから射出した光源光を図1の紙面に垂直なS偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ21iは、偏光変換部材21gを経た照明光を全体として適宜収束させて、光変調部25に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系21d,21eと重畳レンズ21iとを経た照明光は、以下に詳述する色分割光学系23を経て、光変調部25に設けられた各色の光変調装置すなわち各色の液晶ライトバルブ25a〜25cを均一に重畳照明する。   Here, the light source device 21 includes a light source lamp 21a, a pair of fly-eye optical systems 21d and 21e, a polarization conversion member 21g, and a superimposing lens 21i. Here, the light source lamp 21a is made of, for example, a high-pressure mercury lamp, and includes a concave mirror for collimating the light source light. The pair of fly-eye optical systems 21d and 21e is composed of a plurality of element lenses arranged in a matrix, and these element lenses divide the light source light from the light source lamp 21a and individually collect and diverge the light. The polarization conversion member 21g converts the light source light emitted from the fly-eye optical system 21e into only the S-polarized component perpendicular to the paper surface of FIG. 1 and supplies it to the next stage optical system. The superimposing lens 21i appropriately converges the illumination light that has passed through the polarization conversion member 21g as a whole, and enables superimposing illumination on the light modulation devices of the respective colors provided in the light modulation unit 25. That is, the illumination light that has passed through both the fly-eye optical systems 21d and 21e and the superimposing lens 21i passes through the color splitting optical system 23, which will be described in detail below. The liquid crystal light valves 25a to 25c are uniformly illuminated.

色分割光学系23は、第1及び第2ダイクロイックミラー23a,23bと、3つのフィールドレンズ23f,23g,23hと、反射ミラー23m,23n,23oとを備える。第1ダイクロイックミラー23aは、RGBの3色のうちR光を反射しG光及びB光を透過させる。また、第2ダイクロイックミラー23bは、入射したGBの2色のうちG光を反射しB光を透過させる。この色分割光学系23において、光源装置21からの白色の照明光は、第1ダイクロイックミラー23aに入射する。第1ダイクロイックミラー23aで反射されたR光は、S偏光のまま第1光路OP1に導かれ、反射ミラー23mを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ23fに入射する。また、第1ダイクロイックミラー23aを透過して第2ダイクロイックミラー23bで反射されたG光は、S偏光のまま第2光路OP2に導かれフィールドレンズ23gに入射する。さらに、第2ダイクロイックミラー23bを通過したB光は、S偏光のまま第3光路OP3に導かれ、光路長差を補償するためのリレーレンズLL1,LL2及び反射ミラー23n,23oを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ23hに入射する。   The color division optical system 23 includes first and second dichroic mirrors 23a and 23b, three field lenses 23f, 23g, and 23h, and reflection mirrors 23m, 23n, and 23o. The first dichroic mirror 23a reflects R light and transmits G light and B light among the three colors of RGB. The second dichroic mirror 23b reflects G light and transmits B light out of the two colors of incident GB. In the color splitting optical system 23, white illumination light from the light source device 21 enters the first dichroic mirror 23a. The R light reflected by the first dichroic mirror 23a is guided to the first optical path OP1 as S-polarized light, and enters the field lens 23f for adjusting the incident angle via the reflecting mirror 23m. Further, the G light transmitted through the first dichroic mirror 23a and reflected by the second dichroic mirror 23b is guided to the second optical path OP2 as S-polarized light and enters the field lens 23g. Further, the B light that has passed through the second dichroic mirror 23b is guided to the third optical path OP3 as S-polarized light, and has an incident angle through the relay lenses LL1 and LL2 and the reflecting mirrors 23n and 23o for compensating for the optical path length difference. The light enters the field lens 23h for adjustment.

光変調部25は、それぞれが光変調装置である3つの液晶ライトバルブ25a〜25cと、各液晶ライトバルブ25a〜25cを挟むように配置される3組の偏光フィルタ25e〜25gとを備える。第1光路OP1に導かれたR光は、フィールドレンズ23fを介して液晶ライトバルブ25aに入射する。第2光路OP2に導かれたG光は、フィールドレンズ23gを介して液晶ライトバルブ25bに入射する。第3光路OP3に導かれたB光は、フィールドレンズ23hを介して液晶ライトバルブ25cに入射する。各液晶ライトバルブ25a〜25cは、入射した照明光の空間的強度分布を変調するための非発光型の光変調装置である。各液晶ライトバルブ25a〜25cに入射した3色の光は、各液晶ライトバルブ25a〜25cに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて、画素単位でそれぞれ偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ25e〜25gによって、各液晶ライトバルブ25a〜25cに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶ライトバルブ25a〜25cから射出される光から所定の偏光方向の変調光が取り出される。   The light modulation unit 25 includes three liquid crystal light valves 25a to 25c, each of which is a light modulation device, and three sets of polarizing filters 25e to 25g arranged so as to sandwich the liquid crystal light valves 25a to 25c. The R light guided to the first optical path OP1 enters the liquid crystal light valve 25a through the field lens 23f. The G light guided to the second optical path OP2 enters the liquid crystal light valve 25b via the field lens 23g. The B light guided to the third optical path OP3 enters the liquid crystal light valve 25c via the field lens 23h. Each of the liquid crystal light valves 25a to 25c is a non-light-emitting light modulation device for modulating the spatial intensity distribution of incident illumination light. The polarization states of the three colors of light incident on the liquid crystal light valves 25a to 25c are adjusted in units of pixels in accordance with drive signals or image signals input as electrical signals to the liquid crystal light valves 25a to 25c. . At that time, the polarization filters 25e to 25g adjust the polarization direction of the illumination light incident on the liquid crystal light valves 25a to 25c, and modulate the predetermined polarization direction from the light emitted from the liquid crystal light valves 25a to 25c. Light is extracted.

クロスダイクロイックプリズム27は、R光反射用の誘電体多層膜27aとB光反射用の誘電体多層膜27bとを直交させた状態で内蔵する。このクロスダイクロイックプリズム27は、液晶ライトバルブ25aからのR光を誘電体多層膜27aで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ25bからのG光を誘電体多層膜27a,27bを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ25cからのB光を誘電体多層膜27bで反射して進行方向左側に射出させる。   The cross dichroic prism 27 includes a dielectric multilayer film 27a for reflecting R light and a dielectric multilayer film 27b for reflecting B light in a state of being orthogonal to each other. The cross dichroic prism 27 reflects the R light from the liquid crystal light valve 25a by the dielectric multilayer film 27a and emits the G light from the liquid crystal light valve 25b through the dielectric multilayer films 27a and 27b. The B light from the liquid crystal light valve 25c is reflected by the dielectric multilayer film 27b and emitted to the left in the traveling direction.

クロスダイクロイックプリズム27の射出面27cには、平坦で矩形枠状のλ/2板からなる位相差板28が貼り付けられている。この位相差板28は、偏光方向回転手段として、クロスダイクロイックプリズム27を経たカラー像光の偏光方向を、光路断面の周辺部でのみ90°回転させる。つまり、クロスダイクロイックプリズム27のの射出面27c側において、周辺部のカラー像光が両誘電体多層膜27a,27bを基準としてS偏光からP偏光に変換される。   On the exit surface 27c of the cross dichroic prism 27, a retardation plate 28 made of a flat, rectangular frame-shaped λ / 2 plate is attached. This retardation plate 28 rotates the polarization direction of the color image light that has passed through the cross dichroic prism 27 by 90 ° only at the periphery of the optical path cross section as a polarization direction rotating means. That is, on the exit surface 27c side of the cross dichroic prism 27, the color image light in the peripheral portion is converted from S-polarized light to P-polarized light with reference to both dielectric multilayer films 27a and 27b.

図3は、位相差板28の構造を説明する図である。クロスダイクロイックプリズム27の射出面27cに貼り付けられた位相差板28は、例えば矩形の輪郭を有し、中央部に矩形の開口28aを有する。位相差板28の輪郭と中央の開口28aとは、中心が一致する相似形になっている。クロスダイクロイックプリズム27から射出されるカラー像光は、光路断面の中央部すなわち光軸OA周辺において、位相差板28の開口28aを通過するのでS偏光のままに維持される。また、光路断面の周辺部すなわち光軸OAから離れた部分において、射出されるカラー像光は、位相差板28の透過によってS偏光からP偏光に変換される。つまり、クロスダイクロイックプリズム27から射出される像光のうち光路断面の周辺部のみ偏光方向が90゜回転することになる。なお、上記の例では、位相差板28の開口28aを正方形に近い矩形としたが、その縦横比やサイズは液晶ライトバルブ25a〜25cの被照射面の形状、サイズ等に対応して適宜変更することができる。また、位相差板28の開口28aを円形や楕円形とすることもできる。   FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of the phase difference plate 28. The phase difference plate 28 attached to the exit surface 27c of the cross dichroic prism 27 has a rectangular outline, for example, and has a rectangular opening 28a at the center. The outline of the phase difference plate 28 and the central opening 28a have a similar shape with the center coincident. Since the color image light emitted from the cross dichroic prism 27 passes through the opening 28a of the phase difference plate 28 at the center of the optical path cross section, that is, around the optical axis OA, it is maintained as S-polarized light. Further, in the peripheral portion of the optical path cross section, that is, the portion away from the optical axis OA, the emitted color image light is converted from S-polarized light to P-polarized light by transmission through the phase difference plate 28. That is, the polarization direction of the image light emitted from the cross dichroic prism 27 is rotated by 90 ° only at the periphery of the optical path cross section. In the above example, the opening 28a of the retardation plate 28 has a rectangular shape close to a square, but the aspect ratio and size thereof are appropriately changed according to the shape and size of the irradiated surface of the liquid crystal light valves 25a to 25c. can do. Further, the opening 28a of the phase difference plate 28 can be circular or elliptical.

図2に戻って、投射レンズ29は、クロスダイクロイックプリズム27から射出され位相差板28によって偏光方向の部分的回転が付与されたカラー像光を、反射ミラー16を介してスクリーン18上に適当な拡大率で投射する。この際、クロスダイクロイックプリズム27から射出されるS偏光は、位相差板28によって周辺部においてP偏光とされる。つまり、クロスダイクロイックプリズム27から射出されるカラー像光は、中央部でS偏光となっており、周辺部でP偏光となっている。以上は、クロスダイクロイックプリズム27を基準とした偏光面の定義であったが、図1の反射ミラー16については、一対の光軸OA1,OA2を含む面(垂直な平面)が基準面となるので、クロスダイクロイックプリズム27のS偏光はP偏光となり、クロスダイクロイックプリズム27のP偏光はS偏光となる。つまり、反射ミラー16に入射する像光は、中央部で主にP偏光となっており、周辺部で主にS偏光となっている。よって、反射ミラー16の周辺部に入射した像光は、S偏光が支配的であるがゆえに高い反射率で反射され、反射ミラー16の中央部に入射した像光は、P偏光が支配的であるがゆえに相対的に低い反射率で反射される。この結果、透過型スクリーン18の周辺部における入射角の増大に起因して生じる光量損失を相殺するように、透過型スクリーン18の周辺部に明るい像光を入射させることができるので、透過型スクリーン18上の全体に均一な明るさの画像を形成することができる。なお、以上の位相差板28は、液晶ライトバルブ25a〜25cに近いがピントが適度にぼけた状態で透過型スクリーン18上に投射されるので、開口28aの輪郭が投影されることを防止でき、滑らかな輝度分布の画像を得ることができる。   Returning to FIG. 2, the projection lens 29 applies color image light emitted from the cross dichroic prism 27 and partially rotated in the polarization direction by the phase difference plate 28 onto the screen 18 via the reflection mirror 16. Project at an enlargement rate. At this time, the S-polarized light emitted from the cross dichroic prism 27 is converted into P-polarized light at the peripheral portion by the phase difference plate 28. That is, the color image light emitted from the cross dichroic prism 27 is S-polarized light at the central portion and P-polarized light at the peripheral portion. The above is the definition of the polarization plane with reference to the cross dichroic prism 27. However, for the reflection mirror 16 in FIG. 1, the plane (vertical plane) including the pair of optical axes OA1 and OA2 is the reference plane. The S-polarized light of the cross dichroic prism 27 becomes P-polarized light, and the P-polarized light of the cross dichroic prism 27 becomes S-polarized light. That is, the image light incident on the reflection mirror 16 is mainly P-polarized light at the central portion and mainly S-polarized light at the peripheral portion. Therefore, the image light incident on the peripheral part of the reflection mirror 16 is reflected with a high reflectance because the S-polarized light is dominant, and the image light incident on the central part of the reflection mirror 16 is dominant in the P-polarized light. Therefore, it is reflected with a relatively low reflectance. As a result, bright image light can be incident on the peripheral portion of the transmissive screen 18 so as to cancel out the light amount loss caused by the increase in the incident angle in the peripheral portion of the transmissive screen 18. An image with uniform brightness can be formed on the entire surface 18. The above retardation plate 28 is projected onto the transmissive screen 18 in a state where the focus is moderately blurred although it is close to the liquid crystal light valves 25a to 25c, so that the contour of the opening 28a can be prevented from being projected. An image with a smooth luminance distribution can be obtained.

以下、本実施形態に係るプロジェクタ10の動作について説明する。光源装置21からの光源光は、色分割光学系23に設けた第1及び第2ダイクロイックミラー23a,23bによって色分割され、対応する液晶ライトバルブ25a〜25cに照明光としてそれぞれ入射する。各液晶ライトバルブ25a〜25cは、外部からの画像信号によって変調されて2次元的屈折率分布を有しており、照明光を2次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶ライトバルブ25a〜25cで変調された照明光すなわち像光はクロスダイクロイックプリズム27で合成された後、投射レンズ29に入射する。投射レンズ29に入射した像光は、反射ミラー16を経てスクリーン18に投影される。この際、クロスダイクロイックプリズム27の射出面27cに中央に開口28aを有する位相差板28を貼り付けているので、反射ミラー16の中央部にP偏光を入射させ、反射ミラー16の周辺部にS偏光を入射さることができる。よって、反射ミラー16の周辺部における像光の反射率を高めることができ、透過型スクリーン18上に投射される画像が周辺で暗くなる現象を抑えることができる。   Hereinafter, the operation of the projector 10 according to the present embodiment will be described. The light source light from the light source device 21 is color-divided by the first and second dichroic mirrors 23a and 23b provided in the color-dividing optical system 23, and is incident on the corresponding liquid crystal light valves 25a to 25c as illumination light. Each of the liquid crystal light valves 25a to 25c is modulated by an image signal from the outside and has a two-dimensional refractive index distribution, and modulates illumination light in a two-dimensional space in units of pixels. As described above, the illumination light, that is, image light modulated by the liquid crystal light valves 25 a to 25 c is combined by the cross dichroic prism 27 and then enters the projection lens 29. The image light incident on the projection lens 29 is projected onto the screen 18 through the reflection mirror 16. At this time, since the phase difference plate 28 having the opening 28 a at the center is attached to the exit surface 27 c of the cross dichroic prism 27, P-polarized light is incident on the central portion of the reflecting mirror 16 and S is applied to the peripheral portion of the reflecting mirror 16. Polarized light can be incident. Therefore, the reflectance of the image light in the peripheral part of the reflection mirror 16 can be increased, and the phenomenon in which the image projected on the transmissive screen 18 becomes dark in the periphery can be suppressed.

〔第2実施形態〕
以下、第2実施形態のプロジェクタについて説明する。このプロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタ10を、偏光方向回転手段である位相差板28に関して変形したものである。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the projector according to the second embodiment will be described. This projector is obtained by modifying the projector 10 according to the first embodiment with respect to a phase difference plate 28 that is a polarization direction rotating unit.

図4は、第2実施形態のプロジェクタに組み込まれる偏光方向回転装置128の構造を説明する図である。偏光方向回転装置128は、偏光方向回転手段としてクロスダイクロイックプリズム27の射出面27cに貼り付けられており、光路断面を全体的に覆うように取り付けられた下地の第1位相差板128Aと、光路断面の中央部すなわち光軸OA周辺を覆うように取り付けられた上層の第2位相差板128Bとを備える。第1及び第2位相差板128A,128Bは、共にλ/2波長板であるので、第1位相差板128Aで形成された偏光方向の回転が第2位相差板128Bによって相殺され、結果的に、第2位相差板128Bを通過する像光は偏光方向の回転作用を受けないでそのまま通過する。   FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the polarization direction rotating device 128 incorporated in the projector according to the second embodiment. The polarization direction rotating device 128 is affixed to the exit surface 27c of the cross dichroic prism 27 as a polarization direction rotating means, and a base first retardation plate 128A attached so as to entirely cover the optical path section, and an optical path And an upper second retardation plate 128B attached to cover the center of the cross section, that is, the periphery of the optical axis OA. Since the first and second retardation plates 128A and 128B are both λ / 2 wavelength plates, the rotation of the polarization direction formed by the first retardation plate 128A is canceled by the second retardation plate 128B, and as a result In addition, the image light passing through the second retardation plate 128B passes through without being subjected to the rotating action in the polarization direction.

以上のような偏光方向回転装置128を用いることにより、クロスダイクロイックプリズム27から射出される像光は、光路断面の中央部においてはS偏光のままとなっており、光路断面の周辺部においてS偏光からP偏光に変換される。つまり、クロスダイクロイックプリズム27から射出される像光のうち光路断面の周辺部のみ偏光方向が90゜回転することになる。よって、第1実施形態の場合と同様に、反射ミラー16の周辺部における像光の反射率を高めることができ、透過型スクリーン18上に投射される画像が周辺で暗くなる現象を抑えることができる。   By using the polarization direction rotating device 128 as described above, the image light emitted from the cross dichroic prism 27 remains S-polarized at the center of the optical path cross section and is S-polarized at the periphery of the optical path cross section. To P-polarized light. That is, the polarization direction of the image light emitted from the cross dichroic prism 27 is rotated by 90 ° only at the periphery of the optical path cross section. Therefore, as in the case of the first embodiment, the reflectance of the image light in the peripheral portion of the reflection mirror 16 can be increased, and the phenomenon that the image projected on the transmission screen 18 becomes dark in the periphery can be suppressed. it can.

第2実施形態で用いた偏光方向回転装置128は、矩形の位相差板128A,128Bを貼り合わせただけであるので、加工が簡単である。   Since the polarization direction rotating device 128 used in the second embodiment is simply bonded to the rectangular retardation plates 128A and 128B, the processing is easy.

〔第3実施形態〕
以下、第3実施形態のプロジェクタについて説明する。このプロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタ10を位相差板28の取付け位置に関して変形したものである。
[Third Embodiment]
The projector according to the third embodiment will be described below. This projector is obtained by modifying the projector 10 of the first embodiment with respect to the mounting position of the phase difference plate 28.

図5は、第3実施形態のプロジェクタに組み込まれる位相差板228の配置を説明する図である。この場合、位相差板228は、投射レンズ29を構成する多数の光学素子であるレンズ要素29a,29b等のうち、入射レンズ29aの入射面に貼り付けられている。よって、投射レンズ29に入射するS偏光は、位相差板228によって周辺部においてP偏光に変換され、中央部の開口228aをS偏光のまま通過する。つまり、投射レンズ29から射出される像光は、中央部で概ねS偏光となっており、周辺部で概ねP偏光となっているので、反射ミラー16(図1参照)の周辺部における像光の反射率を高めることができ、透過型スクリーン18(図1参照)上に投射される画像が周辺で暗くなる現象を抑えることができる。   FIG. 5 is a diagram for explaining the arrangement of the phase difference plate 228 incorporated in the projector according to the third embodiment. In this case, the phase difference plate 228 is affixed to the incident surface of the incident lens 29 a among the lens elements 29 a and 29 b which are a large number of optical elements constituting the projection lens 29. Therefore, the S-polarized light incident on the projection lens 29 is converted into P-polarized light at the peripheral part by the phase difference plate 228, and passes through the central opening 228a as S-polarized light. That is, the image light emitted from the projection lens 29 is substantially S-polarized light at the central portion and substantially P-polarized light at the peripheral portion, so that the image light at the peripheral portion of the reflecting mirror 16 (see FIG. 1). Thus, it is possible to suppress a phenomenon in which an image projected on the transmission screen 18 (see FIG. 1) becomes dark in the vicinity.

なお、以上の位相差板228は、図4に示す第2実施形態の偏光方向回転装置128と同様の2層構造の波長板に置き換えることができる。   The retardation plate 228 described above can be replaced with a wave plate having a two-layer structure similar to the polarization direction rotating device 128 of the second embodiment shown in FIG.

〔第4実施形態〕
以下、第4実施形態のプロジェクタについて説明する。このプロジェクタは、第1実施形態のプロジェクタ10を位相差板28の取付け位置に関して変形したものである。
[Fourth Embodiment]
The projector according to the fourth embodiment will be described below. This projector is obtained by modifying the projector 10 of the first embodiment with respect to the mounting position of the phase difference plate 28.

図6は、第4実施形態のプロジェクタに組み込まれる位相差板328の配置を説明する図である。この場合、位相差板328は、投射レンズ29を構成する多数のレンズ要素29a,29b等のうち、射出レンズ29bの射出面に貼り付けられている。よって、投射レンズ29から射出するS偏光は、位相差板328によって周辺部においてP偏光に変換され、中央部の開口328aをS偏光のまま通過する。つまり、投射レンズ29から射出される像光は、中央部で概ねS偏光となっており、周辺部で概ねP偏光となっているので、反射ミラー16(図1参照)の周辺部における像光の反射率を高めることができ、透過型スクリーン18(図1参照)上に投射される画像が周辺で暗くなる現象を抑えることができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating the arrangement of the phase difference plate 328 incorporated in the projector according to the fourth embodiment. In this case, the phase difference plate 328 is affixed to the exit surface of the exit lens 29 b among the many lens elements 29 a, 29 b, etc. constituting the projection lens 29. Therefore, the S-polarized light emitted from the projection lens 29 is converted into P-polarized light at the peripheral portion by the phase difference plate 328, and passes through the central opening 328a as it is. That is, the image light emitted from the projection lens 29 is substantially S-polarized light at the central portion and substantially P-polarized light at the peripheral portion, so that the image light at the peripheral portion of the reflecting mirror 16 (see FIG. 1). Thus, it is possible to suppress a phenomenon in which an image projected on the transmission screen 18 (see FIG. 1) becomes dark in the vicinity.

なお、以上の位相差板328は、図4に示す第2実施形態の偏光方向回転装置128と同様の2層構造の波長板に置き換えることができる。   The retardation plate 328 described above can be replaced with a wave plate having a two-layer structure similar to the polarization direction rotating device 128 of the second embodiment shown in FIG.

〔第5実施形態〕
以下、図7を参照して、第5実施形態のプロジェクタについて説明する。このプロジェクタ410は、第1実施形態のプロジェクタ本体14を光軸OAのまわりに90゜回転させた構造を有している。この結果、クロスダイクロイックプリズム27と反射ミラー16との偏光面の定義が一致する。つまり、プロジェクタ本体14に組み込まれる位相差板428は、クロスダイクロイックプリズム27の射出面に貼り付けられて光軸OAの周辺の中央部のみを覆う。これにより、クロスダイクロイックプリズム27から射出される像光は、光路断面の中央部において、位相差板428を透過するのでS偏光からP偏光に変換され、光路断面の周辺部において、位相差板428を透過しないのでS偏光のままとなる。この結果、反射ミラー16に入射する像光は、中央部で主にP偏光となり、周辺部で主にS偏光となるので、透過型スクリーン18の周辺部に明るい像光を入射させることができる。
[Fifth Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG. The projector 410 has a structure in which the projector main body 14 of the first embodiment is rotated by 90 ° around the optical axis OA. As a result, the definitions of the polarization planes of the cross dichroic prism 27 and the reflection mirror 16 coincide. That is, the phase difference plate 428 incorporated in the projector main body 14 is attached to the exit surface of the cross dichroic prism 27 and covers only the central portion around the optical axis OA. As a result, the image light emitted from the cross dichroic prism 27 passes through the phase difference plate 428 at the central portion of the optical path cross section, and thus is converted from S-polarized light to P-polarized light. At the peripheral portion of the optical path cross section, the phase difference plate 428 is converted. Does not pass through, so that it remains S-polarized light. As a result, the image light incident on the reflection mirror 16 is mainly P-polarized light at the central portion and mainly S-polarized light at the peripheral portion, so that bright image light can be incident on the peripheral portion of the transmission screen 18. .

以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態において、プロジェクタ本体は、3枚の液晶ライトバルブ25a〜25cからなるいわゆる3板式のプロジェクタであるが、白色光源とカラータイプの液晶ライトバルブとを組み合わせた単板式のプロジェクタにおいても、液晶ライトバルブの後段に位相差板28,228,328,428、偏光方向回転装置128と同様のものを配置することによって、透過型スクリーン18の周辺減光を防止することができる。   As described above, the present invention has been described according to the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in each of the above-described embodiments, the projector body is a so-called three-plate projector composed of three liquid crystal light valves 25a to 25c, but in a single-plate projector that combines a white light source and a color-type liquid crystal light valve. In addition, by arranging the retardation plates 28, 228, 328, 428 and the polarization direction rotating device 128 in the subsequent stage of the liquid crystal light valve, the peripheral screen 18 can be prevented from being dimmed.

また、上記第1実施形態等では、位相差板28に開口28aを形成しているが、この開口28aに複屈折性を有しない透明材料を充填することにより、中央部と周辺部との境界で像光について光路段差が発生することを防止できる。   Further, in the first embodiment and the like, the opening 28a is formed in the retardation plate 28. By filling the opening 28a with a transparent material having no birefringence, the boundary between the central portion and the peripheral portion is formed. Thus, it is possible to prevent an optical path step from occurring with respect to the image light.

また、上記実施形態では、位相差板28,228,328,428や偏光方向回転装置128をλ/2波長板で形成しているが、他の種類の波長板(λ/4波長板等)で形成することもできる。この場合、周辺での輝度向上量をある程度調整することができる。   In the above embodiment, the retardation plates 28, 228, 328, 428 and the polarization direction rotating device 128 are formed of λ / 2 wavelength plates. However, other types of wavelength plates (λ / 4 wavelength plates, etc.) are used. It can also be formed. In this case, the brightness enhancement amount in the vicinity can be adjusted to some extent.

また、以上の位相差板28,228,328,428は、特定波長に対するものであっても良いが、RGBの各色に対応したものとすることができる。この場合、複屈折による光路差がn+λ/2(nはRGBの各色ごとに異なる自然数)であればよい。   Further, the above retardation plates 28, 228, 328, and 428 may be for specific wavelengths, but can correspond to RGB colors. In this case, the optical path difference due to birefringence may be n + λ / 2 (n is a natural number different for each color of RGB).

第1実施形態のプロジェクタを説明する図である。It is a figure explaining the projector of 1st Embodiment. 図1に示すプロジェクタ本体の光学系を説明する図である。It is a figure explaining the optical system of the projector main body shown in FIG. 位相差板の構造及び取付状態を説明する図である。It is a figure explaining the structure and attachment state of a phase difference plate. 第2実施形態のプロジェクタにおける偏光方向回転装置を説明する図である。It is a figure explaining the polarization direction rotation apparatus in the projector of 2nd Embodiment. 第3実施形態のプロジェクタにおける位相差板の配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the phase difference plate in the projector of 3rd Embodiment. 第4実施形態のプロジェクタにおける位相差板の配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the phase difference plate in the projector of 4th Embodiment. 第5実施形態のプロジェクタを説明する図である。It is a figure explaining the projector of 5th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…プロジェクタ、 14…プロジェクタ本体、 16…反射ミラー、 18…透過型スクリーン、 21…光源装置、 21g…偏光変換部材、 23…色分割光学系、 23a,23b…ダイクロイックミラー、 25…光変調部
25a〜25c…液晶ライトバルブ、 27…クロスダイクロイックプリズム、 27a,27b…誘電体多層膜、 27c…射出面、 28…位相差板、 29…投射レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Projector, 14 ... Projector main body, 16 ... Reflection mirror, 18 ... Transmission type screen, 21 ... Light source device, 21g ... Polarization conversion member, 23 ... Color division optical system, 23a, 23b ... Dichroic mirror, 25 ... Light modulation part 25a to 25c ... liquid crystal light valve, 27 ... cross dichroic prism, 27a, 27b ... dielectric multilayer film, 27c ... exit surface, 28 ... phase difference plate, 29 ... projection lens

Claims (8)

照明装置から射出される所定の偏光方向の照明光によって照明されるとともに、当該照明光を変調する光変調手段と、
前記光変調手段を経ることによって形成された像光の投射像を形成する投射光学系と、
前記投射光学系から射出された像光をスクリーンに導く折返しミラーと、
前記光変調手段の射出側に配置されて、像光の偏光方向を光路断面の中央部及び周辺部のいずれか一方で回転させる偏光方向回転手段と
を備えるプロジェクタ。
A light modulation means for illuminating with illumination light in a predetermined polarization direction emitted from the illumination device and modulating the illumination light;
A projection optical system for forming a projection image of the image light formed by passing through the light modulation means;
A folding mirror for guiding the image light emitted from the projection optical system to a screen;
A projector comprising: a polarization direction rotating unit that is disposed on the light exit side of the light modulation unit and rotates the polarization direction of the image light in one of the central part and the peripheral part of the optical path cross section.
前記偏光方向回転手段は、像光の光路断面上に部分的に配置された位相差板を含むことを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 1, wherein the polarization direction rotating unit includes a retardation plate partially disposed on a cross section of the optical path of the image light. 前記位相差板は、像光の光路断面の周辺部に配置されていることを特徴とする請求項2記載のプロジェクタ。   The projector according to claim 2, wherein the phase difference plate is disposed in a peripheral portion of an optical path cross section of image light. 前記偏光方向回転手段は、像光の光路断面上に全体的に配置された第1位相差板と、像光の光路断面上に部分的に配置された第2位相差板とを含むことを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ。   The polarization direction rotating means includes a first retardation plate disposed entirely on the optical path section of the image light, and a second retardation plate partially disposed on the optical path section of the image light. The projector according to claim 1. 前記照明装置は、各色の照明光を射出し、前記光変調手段は、前記照明装置から射出される各色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれぞれ変調する各色の光変調装置と、当該各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成した像光を射出する光合成部材とを有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項記載のプロジェクタ。   The illumination device emits illumination light of each color, and the light modulation unit is illuminated with illumination light of each color emitted from the illumination device, and modulates the illumination light of each color, respectively. 5. A projector according to claim 1, further comprising: a light combining member that emits image light obtained by combining the modulated light of each color that has passed through the light modulation device of each color. 前記光合成部材は、クロスダイクロイックプリズムであり、前記偏光方向回転手段は、前記クロスダイクロイックプリズムの射出面に貼り付けられることを特徴とする請求項5記載のプロジェクタ。   6. The projector according to claim 5, wherein the light combining member is a cross dichroic prism, and the polarization direction rotating means is attached to an exit surface of the cross dichroic prism. 前記偏光方向回転手段は、前記投射光学系の入射側の光学素子に貼り付けられていることを特徴とする請求項5記載のプロジェクタ。   6. The projector according to claim 5, wherein the polarization direction rotating means is attached to an incident side optical element of the projection optical system. 前記偏光方向回転手段は、前記投射光学系の射出側の光学素子に貼り付けられていることを特徴とする請求項5記載のプロジェクタ。

The projector according to claim 5, wherein the polarization direction rotating unit is attached to an optical element on an emission side of the projection optical system.

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