JP2008090326A

JP2008090326A - Illumination optical apparatus and projector equipped with the illumination optical apparatus

Info

Publication number: JP2008090326A
Application number: JP2007318671A
Authority: JP
Inventors: Takanori Ogawa; 恭範小川
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2007-12-10
Publication date: 2008-04-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination optical apparatus in which the luminous flux emitted from a light source can be more efficiently used without entailing complication of manufacturing work, and a projector equipped with the illumination optical apparatus. SOLUTION: A lens array which divides light source light to partial luminous fluxes and a liquid crystal panel 441 including an image forming area 448 where the divided partial luminous fluxes are superposed are provided. The external shape of the image forming area 448 is a rectangular shape of a vertical dimension A, and a horizontal dimension B (A≤B); the contour external shape of a small lens constituting the lens array is a rectangular shape of a vertical dimension α, and a horizontal dimension β(α≤β); and an illumination area LA superposed on the image forming area 448 is a rectangular shape of a vertical dimension X, and a horizontal dimension Y (X≤Y). Among these dimensions α, β, A, B, X, Y, the relationships of equation (1): X/Y= α/β, equation (2): X=A+2C, equation (3): Y=B+2C hold, by using a constant C(C<A≤B). COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明光学装置、およびプロジェクタに関する。 The present invention relates to an illumination optical device and a projector.

従来、プロジェクタとしては、光源から射出された光束を、ダイクロイックミラーによりＲＧＢの三色の色光に分離し、三枚の液晶パネル（光変調装置）によって色光毎に画像情報に応じて変調し、変調後の光束をクロスダイクロイックプリズムで合成し、投写レンズを介してカラー画像を拡大投写する、いわゆる三板式のプロジェクタが知られている。 Conventionally, as a projector, a light beam emitted from a light source is separated into three color lights of RGB by a dichroic mirror, and modulated according to image information for each color light by three liquid crystal panels (light modulation devices). A so-called three-plate projector is known in which a later luminous flux is synthesized by a cross dichroic prism and a color image is enlarged and projected via a projection lens.

このようなプロジェクタには、光源から射出された光束を無駄なく液晶パネルの画像形成領域に供給して明るい投写画像を形成し、また、明るさにムラのない投写画像を形成するために、光源から液晶パネルに至る光路中に、光束分割光学素子を含む照明光学装置が配置されている。この光束分割光学素子は、光源から射出された光束を複数の部分光束に分割し、これらの分割された部分光束を、集光レンズを介して液晶パネルの画像形成領域上に重畳させて、画像形成領域全体を均一に照明するための光学素子である。
この光束分割光学素子としては、液晶パネルの画像形成領域の輪郭形状に合わせて、この輪郭形状と相似関係の輪郭形状を有する小レンズを、照明光軸に直交する面内でマトリクス状に配列されたマルチレンズアレイが知られている。
また、前述した集光レンズには、液晶パネルの画像形成領域全体を確実に照明するために、画像形成領域上に形成される照明領域に一定のマージンが形成されるように集光する設定とされていた。 In such a projector, the light source emitted from the light source is supplied to the image forming area of the liquid crystal panel without waste to form a bright projected image, and the light source is used to form a projected image without unevenness in brightness. An illumination optical device including a light beam splitting optical element is disposed in the optical path from to the liquid crystal panel. The light beam splitting optical element splits a light beam emitted from a light source into a plurality of partial light beams, and superimposes the divided partial light beams on an image forming area of a liquid crystal panel through a condensing lens. It is an optical element for uniformly illuminating the entire formation region.
As this beam splitting optical element, small lenses having a contour shape similar to the contour shape are arranged in a matrix in a plane perpendicular to the illumination optical axis in accordance with the contour shape of the image forming area of the liquid crystal panel. Multi-lens arrays are known.
In addition, the condenser lens described above is configured to collect light so that a certain margin is formed in the illumination area formed on the image forming area in order to reliably illuminate the entire image forming area of the liquid crystal panel. It had been.

しかしながら、前述したように、小レンズの輪郭形状と、画像形成領域の輪郭形状とを相似の関係として構成した場合には、通常、画像形成領域の輪郭形状が長方形状であることから、長辺側に適正なマージンを持たせようとすると、短辺側には必要以上のマージンが形成されてしまい、光源からの光束を十分有効に利用できていないという問題があった。一方、長辺側のマージンを最小限まで小さくしていくと、各光学素子の位置調整作業をより一層高精度に行う必要があり、特に、画像形成領域の大きさが０．７インチ等と小さくなればなるほど、製造作業が繁雑になるという問題があった。 However, as described above, when the contour shape of the small lens and the contour shape of the image forming area are configured in a similar relationship, since the contour shape of the image forming area is usually rectangular, the long side If an appropriate margin is provided on the side, an excessive margin is formed on the short side, and there is a problem that the light flux from the light source cannot be used sufficiently effectively. On the other hand, if the margin on the long side is reduced to the minimum, it is necessary to adjust the position of each optical element with higher accuracy. In particular, the size of the image forming area is 0.7 inches or the like. The smaller the size, the more complicated the manufacturing work.

なお、このような問題は、前述したマルチレンズアレイに限らず、光源から射出され集光された光束を入射端面より入射し、内面反射によって複数の光束に分割して射出端面から射出するロッド等のその他の光束分割光学素子においても同様に発生していた。 Such a problem is not limited to the above-described multi-lens array, but a rod that emits a condensed light beam emitted from a light source through an incident end face, splits it into a plurality of light fluxes by internal reflection, and the like, etc. The same occurs in the other light beam splitting optical elements.

本発明の目的は、製造作業の繁雑化を招くことなく、光源から射出された光束をより一層効率よく利用できる照明光学装置およびこの照明光学装置を備えるプロジェクタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an illumination optical device that can use the light beam emitted from the light source more efficiently without complicating the manufacturing work, and a projector including the illumination optical device.

本発明に係る照明光学装置は、光源から射出された光束を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子と、この光束分割光学素子により分割された各部分光束を集光する集光素子と、この集光された光束が重畳される画像形成領域を有し、この画像形成領域に重畳された光束を、入力画像情報に基づいて変調する光変調装置とを備える照明光学装置であって、前記光変調装置の画像形成領域は、照明光軸に直交し互いに直交する２方向の長さ寸法がＡおよびＢ（Ａ≦Ｂ）の矩形状として構成され、前記光束分割光学素子において、光束が射出される射出端面の形状が、照明光軸に直交し、互いに直交する２方向の長さ寸法αおよびβ（α≦β）の矩形状として構成され、これらの長さ寸法α、β、Ａ、およびＢの間には、式（５）の関係式が成立することを特徴とする。 An illumination optical device according to the present invention includes a light beam splitting optical element that splits a light beam emitted from a light source into a plurality of partial light beams, a light collecting element that collects each partial light beam divided by the light beam splitting optical element, An illumination optical apparatus comprising: an image forming area on which the condensed light flux is superimposed, and a light modulation device that modulates the light flux superimposed on the image forming area based on input image information, The image forming area of the light modulation device is configured as a rectangular shape having lengths A and B (A ≦ B) in two directions perpendicular to the illumination optical axis and perpendicular to each other. The shape of the emitted end face is configured as a rectangular shape having length dimensions α and β (α ≦ β) in two directions orthogonal to the illumination optical axis and orthogonal to each other, and these length dimensions α, β, A, The relational expression of formula (5) is established between B and B And wherein the Rukoto.

（数１）
α／Ａ＞ β／Ｂ・・・（５） (Equation 1)
α / A> β / B (5)

本発明によれば、例えば、光束分割光学素子の射出端面の縦横の長さ寸法α，β、および画像形成領域の輪郭形状の縦横の長さ寸法Ａ，Ｂについて、式（５）の関係を満たすことにより、従来のように、射出端面の形状と画像形成領域の輪郭形状とを相似形にする場合に比べて、射出光による照明領域の外形が長辺側に長い（縦長）の形状となるため、照明領域における短辺側のマージン量を小さくして、画像形成領域を適切なマージン量で照明できて、射出光をより一層効率よく利用でき、投写画像の画質を向上できる。また、光束分割光学素子の外形寸法を、式（５）を満たすように設計変更するだけでよいから、照明光学装置の製造作業の繁雑化を招くこともない。以上より、本発明の目的を達成できる。 According to the present invention, for example, for the vertical and horizontal length dimensions α and β of the exit end face of the light beam splitting optical element and the vertical and horizontal length dimensions A and B of the contour shape of the image forming region, By satisfying, as compared with the conventional case where the shape of the exit end face and the contour shape of the image forming area are similar, the outer shape of the illumination area by the emitted light is longer on the long side (vertically long) Therefore, the margin amount on the short side in the illumination region can be reduced, the image forming region can be illuminated with an appropriate margin amount, the emitted light can be used more efficiently, and the image quality of the projected image can be improved. In addition, since it is only necessary to change the design of the outer dimension of the beam splitting optical element so as to satisfy the formula (5), the manufacturing work of the illumination optical device is not complicated. As described above, the object of the present invention can be achieved.

以上の照明光学装置において、前記光束分割光学素子の射出端面から射出され、前記画像形成領域上に重畳された照明領域は、照明光軸に直交し、互いに直交する２方向の長さ寸法ＸおよびＹ（Ｘ≦Ｙ）の矩形状として構成され、これらの長さ寸法ＸおよびＹは、定数Ｃ（Ｃ＜Ａ≦Ｂ）を用いて、式（６）〜式（８）の関係式が成立することが好ましい。 In the above illumination optical apparatus, the illumination area emitted from the exit end face of the light beam splitting optical element and superimposed on the image forming area is perpendicular to the illumination optical axis and has two length dimensions X and It is configured as a rectangular shape of Y (X ≦ Y), and these length dimensions X and Y use the constant C (C <A ≦ B), and the relational expressions (6) to (8) are established. It is preferable to do.

（数２）
Ｘ／Ｙ＝α／β ・・・（６） (Equation 2)
X / Y = α / β (6)

（数３）
Ｘ＝Ａ＋２Ｃ・・・（７） (Equation 3)
X = A + 2C (7)

（数４）
Ｙ＝Ｂ＋２Ｃ・・・（８） (Equation 4)
Y = B + 2C (8)

この場合には、縦横の長さ寸法の比率（アスペクト比）に関係なく、画像形成領域の外周に定数Ｃの寸法分のマージンが一様に形成されるため、より適切なマージン量を確保できる。特に、画像形成領域の輪郭外形を、通常の４：３よりも横長形状である１６：９とした場合でも、アスペクト比に影響されないことから、光束を効率的に利用でき画像形成領域を適切に照明できる。 In this case, a margin corresponding to the constant C dimension is uniformly formed on the outer periphery of the image forming area regardless of the ratio of the vertical and horizontal length dimensions (aspect ratio), so that a more appropriate margin amount can be secured. . In particular, even when the contour shape of the image forming area is 16: 9, which is longer than normal 4: 3, it is not affected by the aspect ratio. Can be illuminated.

また、前記定数Ｃは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲であることが好ましい。
ここで、定数Ｃを０．５ｍｍよりも小さくした場合には、照明光学装置を構成する各光学素子の位置調整が繁雑になるという欠点があり、また、定数Ｃを１．０ｍｍよりも大きくした場合には光束を効率的に利用できないという欠点があるからである。このため、定数Ｃを、前述した範囲とすれば、光束をより一層効率良く利用できるという利点がある。 The constant C is preferably in the range of 0.5 mm to 1.0 mm.
Here, when the constant C is made smaller than 0.5 mm, there is a drawback that the position adjustment of each optical element constituting the illumination optical device becomes complicated, and the constant C is made larger than 1.0 mm. This is because there is a drawback that the luminous flux cannot be used efficiently. For this reason, if the constant C is in the above-described range, there is an advantage that the light beam can be used more efficiently.

以上の照明光学装置において、前記光束分割光学素子としては、照明光軸に直交する面内で小レンズがマトリクス状に配列されたマルチレンズアレイを採用できる。また、前記光束分割光学素子として、前記光源から射出され、前記集光素子とは異なる他の集光素子により集光された光束を入射端面より入射し、内面反射によって複数の光束に分割して射出端面から射出するロッドを採用することもできる。
これらの場合には、小レンズの輪郭外形またはロッド（ロッドインテグレータ）の射出端面の輪郭外形や、画像形成領域の輪郭外形、光束による照明領域の輪郭外形の間に、前述した式（５）または式（６）〜（８）の関係式を成立させるだけの簡単な設計変更で、光束利用効率をより手軽に向上できる。 In the above illumination optical device, a multi-lens array in which small lenses are arranged in a matrix within a plane orthogonal to the illumination optical axis can be adopted as the light beam splitting optical element. Further, as the light beam splitting optical element, a light beam emitted from the light source and collected by another light collecting element different from the light collecting element is incident from an incident end surface, and is divided into a plurality of light beams by internal reflection. It is also possible to employ a rod that injects from the injection end face.
In these cases, between the contour outline of the small lens or the outline outline of the exit end face of the rod (rod integrator), the contour outline of the image forming region, and the contour contour of the illumination region by the luminous flux, The light beam utilization efficiency can be improved more easily by a simple design change that only satisfies the relational expressions of Expressions (6) to (8).

本発明のプロジェクタは、前記照明光学装置を備えることを特徴とする。
本発明によれば、前述した照明光学装置と略同様の作用効果を奏することができ、プロジェクタから投写される投写画像の画質を向上できる。 The projector according to the present invention includes the illumination optical device.
According to the present invention, it is possible to achieve substantially the same function and effect as the illumination optical device described above, and it is possible to improve the image quality of a projected image projected from the projector.

本発明によれば、製造作業の繁雑化を招くことなく、光源から射出された光束をより一層効率よく利用できるという効果がある。 According to the present invention, there is an effect that the luminous flux emitted from the light source can be used more efficiently without causing complicated manufacturing operations.

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るプロジェクタ１を上方前面側から見た斜視図である。図２は、プロジェクタ１を下方背面側から見た斜視図である。
図１または図２に示すように、プロジェクタ１は、射出成形によって成形された略直方体状の外装ケース２を備える。この外装ケース２は、プロジェクタ１の本体部分を収納する合成樹脂製の筐体であり、アッパーケース２１と、ロアーケース２２とを備え、これらのケース２１，２２は、互いに着脱自在に構成されている。 [First Embodiment]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of a projector 1 according to the present invention as viewed from the upper front side. FIG. 2 is a perspective view of the projector 1 as seen from the lower back side.
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the projector 1 includes a substantially rectangular parallelepiped outer case 2 formed by injection molding. The exterior case 2 is a synthetic resin housing that houses the main body of the projector 1, and includes an upper case 21 and a lower case 22, and these cases 21 and 22 are configured to be detachable from each other. Yes.

アッパーケース２１は、図１，２に示すように、プロジェクタ１の上面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する上面部２１Ａ、側面部２１Ｂ、前面部２１Ｃおよび背面部２１Ｄを含んで構成される。
同様に、ロアーケース２２も、図１，２に示すように、プロジェクタ１の下面、側面、前面、および背面をそれぞれ構成する下面部２２Ａ、側面部２２Ｂ、前面部２２Ｃ、および背面部２２Ｄを含んで構成される。 As shown in FIGS. 1 and 2, the upper case 21 includes an upper surface portion 21 A, a side surface portion 21 B, a front surface portion 21 C, and a back surface portion 21 D that respectively configure the upper surface, side surface, front surface, and back surface of the projector 1. .
Similarly, as shown in FIGS. 1 and 2, the lower case 22 also includes a lower surface portion 22A, a side surface portion 22B, a front surface portion 22C, and a rear surface portion 22D that respectively constitute the lower surface, side surface, front surface, and rear surface of the projector 1. Consists of.

従って、図１，２に示すように、直方体状の外装ケース２において、アッパーケース２１およびロアーケース２２の側面部２１Ｂ，２２Ｂ同士が連続的に接続されて直方体の側面部分２１０が構成され、同様に、前面部２１Ｃ，２２Ｃ同士の接続で前面部分２２０が、背面部２１Ｄ，２２Ｄ同士の接続で背面部分２３０が、上面部２１Ａにより上面部分２４０が、下面部２２Ａにより下面部分２５０がそれぞれ構成される。 Accordingly, as shown in FIGS. 1 and 2, in the rectangular parallelepiped outer case 2, the side portions 21 B and 22 B of the upper case 21 and the lower case 22 are continuously connected to each other to form the side portion 210 of the rectangular parallelepiped. In addition, the front portion 220 is formed by connecting the front portions 21C and 22C, the back portion 230 is formed by connecting the back portions 21D and 22D, the upper surface portion 240 is formed by the upper surface portion 21A, and the lower surface portion 250 is formed by the lower surface portion 22A. The

図１に示すように、上面部分２４０において、その前方側には操作パネル２３が設けられ、この操作パネル２３の近傍には音声出力用のスピーカ孔２４０Ａが形成されている。 As shown in FIG. 1, an operation panel 23 is provided on the front side of the upper surface portion 240, and a speaker hole 240 A for sound output is formed in the vicinity of the operation panel 23.

前方から見て右側の側面部分２１０には、２つの側面部２１Ｂ，２２Ｂを跨る開口２１１が形成されている。ここで、外装ケース２内には、上面部分２４０に沿って、後述するメイン基板５１と、インターフェース基板５２とが設けられており、この開口２１１に取り付けられたインターフェースパネル５３を介して、メイン基板５１に実装された接続部５１Ｂと、インターフェース基板５２に実装された接続部５２Ａとが外部に露出している。これらの接続部５１Ｂ，５２Ａにおいて、プロジェクタ１には外部の電子機器等が接続される。 The right side surface portion 210 as viewed from the front is provided with an opening 211 that straddles the two side surface portions 21B and 22B. Here, a main board 51 and an interface board 52, which will be described later, are provided in the exterior case 2 along the upper surface portion 240, and the main board is interposed via the interface panel 53 attached to the opening 211. The connection part 51B mounted on the interface 51 and the connection part 52A mounted on the interface board 52 are exposed to the outside. In these connection portions 51B and 52A, an external electronic device or the like is connected to the projector 1.

前面部分２２０において、前方から見て右側で、前記操作パネル２３の近傍には、２つの前面部２１Ｃ，２２Ｃを跨ぐ円形状の開口２２１が形成されている。この開口２２１に対応するように、外装ケース２内部には、投写レンズ４６が配置されている。この際、開口２２１から投写レンズ４６の先端部分が外部に露出しており、この露出部分の一部であるレバー４６Ａを介して、投写レンズ４６のフォーカス操作が手動で行えるようになっている。 In the front portion 220, a circular opening 221 is formed in the vicinity of the operation panel 23 on the right side when viewed from the front, straddling the two front portions 21C and 22C. A projection lens 46 is disposed inside the outer case 2 so as to correspond to the opening 221. At this time, the front end portion of the projection lens 46 is exposed to the outside through the opening 221, and the focus operation of the projection lens 46 can be manually performed via a lever 46A which is a part of the exposed portion.

前面部分２２０において、前記開口２２１の反対側の位置には、排気口２２２が形成されている。この排気口２２２には、安全カバー２２２Ａが形成されている。 An exhaust port 222 is formed in the front portion 220 at a position opposite to the opening 221. A safety cover 222A is formed at the exhaust port 222.

図２に示すように、背面部分２３０において、背面から見た右側には矩形状の開口２３１が形成され、この開口２３１からインレットコネクタ２４が露出するようになっている。 As shown in FIG. 2, a rectangular opening 231 is formed on the right side when viewed from the back surface of the back surface portion 230, and the inlet connector 24 is exposed from the opening 231.

下面部分２５０において、下方から見て右端側の中央位置には矩形状の開口２５１が形成されている。開口２５１には、この開口２５１を覆うランプカバー２５が着脱自在に設けられている。このランプカバー２５を取り外すことにより、図示しない光源ランプの交換が容易に行えるようになっている。 In the lower surface portion 250, a rectangular opening 251 is formed at the center position on the right end side when viewed from below. A lamp cover 25 that covers the opening 251 is detachably provided in the opening 251. By removing the lamp cover 25, a light source lamp (not shown) can be easily replaced.

また、下面部分２５０において、下方から見て左側で背面側の隅部には、一段内側に凹んだ矩形面２５２が形成されている。この矩形面２５２には、外部から冷却空気を吸入するための吸気口２５２Ａが形成されている。矩形面２５２には、この矩形面２５２を覆う吸気口カバー２６が着脱自在に設けられている。吸気口カバー２６には、吸気口２５２Ａに対応する開口２６Ａが形成されている。開口２６Ａには、図示しないエアフィルタが設けられており、内部への塵埃の侵入が防止されている。 Further, in the lower surface portion 250, a rectangular surface 252 that is recessed inward by one step is formed at the corner on the left side when viewed from below. The rectangular surface 252 is formed with an intake port 252A for sucking cooling air from the outside. The rectangular surface 252 is detachably provided with an inlet cover 26 that covers the rectangular surface 252. The air inlet cover 26 has an opening 26A corresponding to the air inlet 252A. The opening 26A is provided with an air filter (not shown) to prevent dust from entering the inside.

さらに、下面部分２５０において、後方側の略中央位置にはプロジェクタ１の脚部を構成する後脚２Ｒが形成されている。また、下面部２２Ａにおける前方側の左右の隅部には、同じくプロジェクタ１の脚部を構成する前脚２Ｆがそれぞれ設けられている。つまり、プロジェクタ１は、後脚２Ｒおよび２つ前脚２Ｆにより３点で支持されている。
２つの前脚２Ｆは、それぞれ上下方向に進退可能に構成されており、プロジェクタ１の前後方向および左右方向の傾き（姿勢）を調整して、投写画像の位置調整ができるようになっている。 Further, in the lower surface portion 250, a rear leg 2R constituting a leg portion of the projector 1 is formed at a substantially central position on the rear side. Also, front legs 2F that constitute the legs of the projector 1 are respectively provided at the left and right corners on the front side of the lower surface 22A. That is, the projector 1 is supported at three points by the rear leg 2R and the two front legs 2F.
Each of the two front legs 2F is configured to be able to advance and retreat in the vertical direction, and the position of the projected image can be adjusted by adjusting the tilt (posture) of the projector 1 in the front-rear direction and the left-right direction.

また、図１，２に示すように、下面部分２５０と前面部分２２０とを跨るように、外装ケース２における前方側の略中央位置には、直方体状の凹部２５３が形成されている。この凹部２５３には、収納部としてのカバー部材２７が設けられている。カバー部材２７の内部には、図１，２では図示しない遠隔操作機器としてのリモートコントローラ（リモコン）が収納されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a rectangular parallelepiped recess 253 is formed at a substantially central position on the front side of the outer case 2 so as to straddle the lower surface portion 250 and the front surface portion 220. The concave portion 253 is provided with a cover member 27 as a storage portion. Inside the cover member 27 is housed a remote controller (remote controller) as a remote control device (not shown in FIGS. 1 and 2).

ここで、図３，４は、プロジェクタ１の内部を示す斜視図である。具体的には、図３は、図１の状態からプロジェクタ１のアッパーケース２１を外した図である。図４は、図３の状態から制御基板５を外した図である。 Here, FIGS. 3 and 4 are perspective views showing the inside of the projector 1. Specifically, FIG. 3 is a diagram in which the upper case 21 of the projector 1 is removed from the state of FIG. FIG. 4 is a diagram in which the control board 5 is removed from the state of FIG.

外装ケース２には、図３，４に示すように、背面部分に沿って配置され、左右方向に延びる電源ユニット３と、この電源ユニット３の前側に配置された平面視略Ｌ字状で光学系としての光学ユニット４と、これらのユニット３，４の上方および右側に配置される制御部としての制御基板５とを備える。これらの各装置３〜５によりプロジェクタ１の本体が構成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, the exterior case 2 is arranged along the back surface and extends in the left-right direction, and is optically in a substantially L shape in plan view disposed in front of the power supply unit 3. An optical unit 4 as a system and a control board 5 as a control unit disposed above and on the right side of these units 3 and 4 are provided. The main body of the projector 1 is constituted by these devices 3 to 5.

電源ユニット３は、電源３１と、この電源３１の下方に配置された図示しないランプ駆動回路（バラスト）とを含んで構成される。
電源３１は、前記インレットコネクタに接続された図示しない電源ケーブルを通して外部から供給された電力を、前記ランプ駆動回路や制御基板５等に供給するものである。
前記ランプ駆動回路は、光学ユニット４を構成する図３，４では図示しない光源ランプに、電源３１から供給された電力を供給するものであり、前記光源ランプと電気的に接続されている。このようなランプ駆動回路は、例えば、基板に配線することにより構成できる。 The power supply unit 3 includes a power supply 31 and a lamp driving circuit (ballast) (not shown) disposed below the power supply 31.
The power source 31 supplies power supplied from outside through a power cable (not shown) connected to the inlet connector to the lamp driving circuit, the control board 5 and the like.
The lamp driving circuit supplies power supplied from a power source 31 to a light source lamp (not shown in FIGS. 3 and 4) constituting the optical unit 4 and is electrically connected to the light source lamp. Such a lamp driving circuit can be configured by wiring to a substrate, for example.

電源３１および前記ランプ駆動回路は、略平行に上下に並んで配置されており、これらの占有空間は、プロジェクタ１の背面側で左右方向に延びている。
また、電源３１はおよび前記ランプ駆動回路は、左右側が開口されたアルミニウム等の金属製のシールド部材３１Ａによって周囲を覆われている。
シールド部材３１Ａは、冷却空気を誘導するダクトとしての機能に加えて、電源３１や前記ランプ駆動回路で発生する電磁ノイズが、外部へ漏れないようにする機能も有している。 The power supply 31 and the lamp drive circuit are arranged substantially vertically in parallel, and these occupied spaces extend in the left-right direction on the back side of the projector 1.
Further, the power supply 31 and the lamp driving circuit are covered with a shield member 31A made of metal such as aluminum with the left and right sides opened.
In addition to the function as a duct for inducing cooling air, the shield member 31A has a function to prevent electromagnetic noise generated in the power source 31 and the lamp driving circuit from leaking to the outside.

制御基板５は、図３に示すように、ユニット３，４の上側を覆うように配置されＣＰＵや接続部５１Ｂ等を含むメイン基板５１と、このメイン基板５１の下側に配置され接続部５２Ａを含むインターフェース基板５２とを備える。
この制御基板５では、接続部５１Ｂ，５２Ａを介して入力された画像情報に応じて、メイン基板５１のＣＰＵ等が、後述する光学装置を構成する液晶パネルの制御を行う。 As shown in FIG. 3, the control board 5 is arranged so as to cover the upper side of the units 3 and 4, and includes a main board 51 including a CPU, a connection part 51B and the like, and a lower part of the main board 51 and a connection part 52A. And an interface board 52.
In the control board 5, the CPU or the like of the main board 51 controls a liquid crystal panel constituting an optical device to be described later in accordance with image information input via the connection portions 51B and 52A.

メイン基板５１は、金属製のシールド部材５１Ａによって周囲を覆われている。メイン基板５１は、図３ではわかり難いが、光学ユニット４を構成する上ライトガイド４７２の上端部分４７２Ａ（図４）に当接している。 The main substrate 51 is covered with a metal shield member 51A. The main substrate 51 is in contact with the upper end portion 472A (FIG. 4) of the upper light guide 472 constituting the optical unit 4 although it is difficult to understand in FIG.

〔光学ユニットの詳細な構成〕
ここで、図５は、光学ユニット４を示す分解斜視図である。図６は、光学ユニット４を模式的に示す図である。
光学ユニット４は、図６に示すように、光源装置４１１を構成する光源ランプ４１６から射出された光束を光学的に処理して画像情報に対応した光学像を形成し、この光学像を拡大して投射するユニットであり、インテグレータ照明光学系４１と、色分離光学系４２と、リレー光学系４３と、光学装置４４と、投写レンズ４６と、これらの光学部品４１〜４４，４６を収納する合成樹脂製のライトガイド４７（図５）とを備える。 [Detailed configuration of optical unit]
Here, FIG. 5 is an exploded perspective view showing the optical unit 4. FIG. 6 is a diagram schematically showing the optical unit 4.
As shown in FIG. 6, the optical unit 4 optically processes a light beam emitted from a light source lamp 416 constituting the light source device 411 to form an optical image corresponding to image information, and enlarges the optical image. And an integrator illumination optical system 41, a color separation optical system 42, a relay optical system 43, an optical device 44, a projection lens 46, and a composite that houses these optical components 41 to 44, 46. And a resin light guide 47 (FIG. 5).

インテグレータ照明光学系４１は、光学装置４４を構成する３枚の液晶パネル４４１（赤、緑、青の色光毎にそれぞれ液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂとする）の画像形成領域をほぼ均一に照明するための光学系であり、光源装置４１１と、光束分割光学素子としての第１レンズアレイ４１２、および第２レンズアレイ４１３と、偏光変換素子４１４と、重畳レンズ４１５とを備える。 The integrator illumination optical system 41 illuminates almost uniformly the image forming areas of the three liquid crystal panels 441 constituting the optical device 44 (respectively, the liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B for red, green, and blue color lights). And includes a light source device 411, a first lens array 412 and a second lens array 413 as light beam splitting optical elements, a polarization conversion element 414, and a superimposing lens 415.

光源装置４１１は、放射光源としての光源ランプ４１６と、リフレクタ４１７とを備え、光源ランプ４１６から射出された放射状の光線をリフレクタ４１７で反射して平行光線とし、この平行光線を外部へと射出する。光源ランプ４１６には、高圧水銀ランプを採用している。なお、高圧水銀ランプ以外に、メタルハライドランプやハロゲンランプ等も採用できる。また、リフレクタ４１７には、放物面鏡を採用している。なお、放物面鏡の代わりに、平行化凹レンズおよび楕円面鏡を組み合わせたものを採用してもよい。 The light source device 411 includes a light source lamp 416 as a radiation light source and a reflector 417. A radial light beam emitted from the light source lamp 416 is reflected by the reflector 417 to be a parallel light beam, and the parallel light beam is emitted to the outside. . The light source lamp 416 is a high pressure mercury lamp. In addition to the high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a halogen lamp, or the like can be used. Further, the reflector 417 employs a parabolic mirror. Instead of the parabolic mirror, a combination of a collimating concave lens and an elliptical mirror may be employed.

第１レンズアレイ４１２は、光軸方向から見てほぼ矩形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列されたマルチレンズアレイである。各小レンズは、光源ランプ４１６から射出される光束を、複数の部分光束に分割している。詳しくは、後述する。 The first lens array 412 is a multi-lens array in which small lenses having a substantially rectangular outline when viewed from the optical axis direction are arranged in a matrix. Each small lens splits the light beam emitted from the light source lamp 416 into a plurality of partial light beams. Details will be described later.

第２レンズアレイ４１３は、第１レンズアレイ４１２と略同様な構成を有しており、小レンズがマトリクス状に配列されたマルチレンズアレイである。この第２レンズアレイ４１３は、重畳レンズ４１５とともに、第１レンズアレイ４１２の各小レンズの像を液晶パネル４４１上に結像させる集光素子としての機能を有する。詳しくは、後述する。 The second lens array 413 has a configuration substantially similar to that of the first lens array 412, and is a multi-lens array in which small lenses are arranged in a matrix. The second lens array 413 has a function as a condensing element that forms an image of each small lens of the first lens array 412 on the liquid crystal panel 441 together with the superimposing lens 415. Details will be described later.

偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３と重畳レンズ４１５との間に配置される。このような偏光変換素子４１４は、第２レンズアレイ４１３からの光を１種類の偏光光に変換するものであり、これにより、光学装置４４での光の利用効率が高められている。 The polarization conversion element 414 is disposed between the second lens array 413 and the superimposing lens 415. Such a polarization conversion element 414 converts the light from the second lens array 413 into a single type of polarized light, thereby improving the light use efficiency in the optical device 44.

具体的に、偏光変換素子４１４によって１種類の偏光光に変換された各部分光は、重畳レンズ４１５によって最終的に光学装置４４の液晶パネル４４１上にほぼ重畳される。偏光光を変調するタイプの液晶パネル４４１を用いたプロジェクタ１では、１種類の偏光光しか利用できないため、他種類のランダムな偏光光を発する光源ランプ４１６からの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子４１４を用いることにより、光源ランプ４１６から射出された光束を全て１種類の偏光光に変換し、光学装置４４での光の利用効率を高めている。なお、このような偏光変換素子４１４は、たとえば特開平８−３０４７３９号公報に紹介されている。 Specifically, each partial light converted into one type of polarized light by the polarization conversion element 414 is finally superimposed on the liquid crystal panel 441 of the optical device 44 by the superimposing lens 415. In the projector 1 using the liquid crystal panel 441 of the type that modulates polarized light, only one type of polarized light can be used, and therefore approximately half of the luminous flux from the light source lamp 416 that emits other types of randomly polarized light is not used. For this reason, by using the polarization conversion element 414, all the light beams emitted from the light source lamp 416 are converted into one type of polarized light, and the light use efficiency in the optical device 44 is increased. Such a polarization conversion element 414 is introduced in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304739.

色分離光学系４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１、４２２によりインテグレータ照明光学系４１から射出された複数の部分光束を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する機能を有している。 The color separation optical system 42 includes two dichroic mirrors 421 and 422 and a reflection mirror 423, and a plurality of partial light beams emitted from the integrator illumination optical system 41 by the dichroic mirrors 421 and 422 are red (R) and green. (G) and blue (B) have a function of separating into three color lights.

リレー光学系４３は、入射側レンズ４３１と、リレーレンズ４３３と、反射ミラー４３２、４３４とを備え、色分離光学系４２で分離された色光である赤色光を液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。 The relay optical system 43 includes an incident side lens 431, a relay lens 433, and reflection mirrors 432 and 434, and has a function of guiding red light, which is color light separated by the color separation optical system 42, to the liquid crystal panel 441R. ing.

この際、色分離光学系４２のダイクロイックミラー４２１では、インテグレータ照明光学系４１から射出された光束のうち、赤色光成分と緑色光成分とは透過し、青色光成分は反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４１８を通って、青色用の液晶パネル４４１Ｂに到達する。このフィールドレンズ４１８は、第２レンズアレイ４１３から射出された各部分光束をその中心軸（主光線）に対して平行な光束に変換する。他の液晶パネル４４１Ｇ、４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４１８も同様である。 At this time, the dichroic mirror 421 of the color separation optical system 42 transmits the red light component and the green light component and reflects the blue light component of the light beam emitted from the integrator illumination optical system 41. The blue light reflected by the dichroic mirror 421 is reflected by the reflection mirror 423, passes through the field lens 418, and reaches the blue liquid crystal panel 441B. The field lens 418 converts each partial light beam emitted from the second lens array 413 into a light beam parallel to the central axis (principal ray). The same applies to the field lens 418 provided on the light incident side of the other liquid crystal panels 441G and 441R.

また、ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうちで、緑色光は、ダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４１８を通って、緑色用の液晶パネル４４１Ｇに到達する。一方、赤色光は、ダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学系４３を通り、さらにフィールドレンズ４１８を通って、赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに到達する。
ここで、赤色光にリレー光学系４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光の光路長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ４１８に伝えるためである。なお、リレー光学系４３には、３つの色光のうちの赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。 Of the red light and green light transmitted through the dichroic mirror 421, the green light is reflected by the dichroic mirror 422, passes through the field lens 418, and reaches the liquid crystal panel 441G for green. On the other hand, the red light passes through the dichroic mirror 422, passes through the relay optical system 43, passes through the field lens 418, and reaches the liquid crystal panel 441R for red light.
Here, the reason why the relay optical system 43 is used for the red light is that the optical path length of the red light is longer than the optical path lengths of the other color lights, thereby preventing a decrease in light use efficiency due to light divergence or the like. It is to do. That is, this is to transmit the partial light beam incident on the incident side lens 431 to the field lens 418 as it is. The relay optical system 43 is configured to pass red light of the three color lights, but is not limited thereto, and may be configured to pass blue light, for example.

光学装置４４は、入射された光束を画像情報に応じて変調してカラー画像を形成するものであり、色分離光学系４２で分離された各色光が入射される３つの入射側偏光板４４２と、各入射側偏光板４４２の後段に配置される光変調装置としての液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂと、各液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂの後段に配置される射出側偏光板４４３と、色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム４４４とを備える。 The optical device 44 modulates an incident light beam according to image information to form a color image. The optical device 44 includes three incident-side polarizing plates 442 on which the respective color lights separated by the color separation optical system 42 are incident. Liquid crystal panels 441R, 441G, 441B as light modulation devices disposed at the subsequent stage of each incident-side polarizing plate 442, and emission-side polarizing plates 443 disposed at the subsequent stages of the respective liquid crystal panels 441R, 441G, 441B, and color synthesis And a cross dichroic prism 444 as an optical system.

液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂは、例えば、ポリシリコンＴＦＴをスイッチング素子として用いたものである。
光学装置４４において、色分離光学系４２で分離された各色光は、これら３枚の液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ、入射側偏光板４４２、および射出側偏光板４４３によって画像情報に応じて変調されて光学像を形成する。 The liquid crystal panels 441R, 441G, and 441B use, for example, polysilicon TFTs as switching elements.
In the optical device 44, each color light separated by the color separation optical system 42 is modulated according to image information by the three liquid crystal panels 441R, 441G, 441B, the incident side polarizing plate 442, and the emission side polarizing plate 443. To form an optical image.

入射側偏光板４４２は、色分離光学系４２で分離された各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものであり、サファイアガラス等の基板に偏光膜が貼付されたものである。また、基板を用いずに、偏光膜をフィールドレンズ４１８に貼り付けてもよい。
射出側偏光板４４３も、入射側偏光板４４２と略同様に構成され、液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）から射出された光束のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光束を吸収するものである。また、基板を用いずに、偏光膜をクロスダイクロイックプリズム４４４に貼り付けてもよい。
これらの入射側偏光板４４２および射出側偏光板４４３は、互いの偏光軸の方向が直交するように設定されている。 The incident side polarizing plate 442 transmits only polarized light in a certain direction out of each color light separated by the color separation optical system 42 and absorbs other light beams. A polarizing film is attached to a substrate such as sapphire glass. It has been done. Further, the polarizing film may be attached to the field lens 418 without using the substrate.
The exit-side polarizing plate 443 is configured in substantially the same manner as the incident-side polarizing plate 442, and transmits only polarized light in a predetermined direction out of the light beams emitted from the liquid crystal panel 441 (441R, 441G, 441B), and transmits the other light beams. Absorb. Further, the polarizing film may be attached to the cross dichroic prism 444 without using the substrate.
The incident side polarizing plate 442 and the exit side polarizing plate 443 are set so that the directions of the polarization axes thereof are orthogonal to each other.

クロスダイクロイックプリズム４４４は、射出側偏光板４４３から射出され、各色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４４には、赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが、４つの直角プリズムの界面に沿って略Ｘ字状に設けられ、これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成される。 The cross dichroic prism 444 emits from the exit-side polarizing plate 443, and forms a color image by combining optical images modulated for each color light.
The cross dichroic prism 444 is provided with a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light in a substantially X shape along the interface of four right-angle prisms. Three color lights are synthesized by the multilayer film.

以上説明した液晶パネル４４１、射出側偏光板４４３およびクロスダイクロイックプリズム４４４は、一体的にユニット化された光学装置本体４５として構成されている。図７は、光学装置本体４５を示す斜視図である。
光学装置本体４５は、図７に示すように、クロスダイクロイックプリズム４４４と、このクロスダイクロイックプリズム４４４の上面に固定された合成樹脂製の固定板４４７と、クロスダイクロイックプリズム４４４の光束入射端面に取り付けられ、射出側偏光板４４３を保持する金属製の保持板４４６と、この保持板４４６の光束入射側に取り付けられた透明樹脂製の４つのピン部材４４５によって保持される液晶パネル４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）とを備える。
保持板４４６と液晶パネル４４１との間には、所定間隔の空隙が設けられており、この空隙部分に冷却空気が流れるようになっている。
光学装置本体４５は、固定板４４７に形成された４つの腕部４４７Ａの丸穴４４７Ｂを介して、下ライトガイド４７１にねじ止め固定される。 The liquid crystal panel 441, the exit-side polarizing plate 443, and the cross dichroic prism 444 described above are configured as an optical device body 45 that is unitized as a unit. FIG. 7 is a perspective view showing the optical device main body 45.
As shown in FIG. 7, the optical device main body 45 is attached to a cross dichroic prism 444, a synthetic resin fixing plate 447 fixed to the upper surface of the cross dichroic prism 444, and a light flux incident end face of the cross dichroic prism 444. The liquid crystal panels 441 (441R, 441G,...) Held by a metal holding plate 446 that holds the emission-side polarizing plate 443 and four transparent resin pin members 445 attached to the light-incident side of the holding plate 446. 441B).
A gap having a predetermined interval is provided between the holding plate 446 and the liquid crystal panel 441, and cooling air flows through this gap.
The optical device body 45 is screwed and fixed to the lower light guide 471 through the round holes 447B of the four arm portions 447A formed on the fixing plate 447.

投写レンズ４６は、光学装置４４のクロスダイクロイックプリズム４４４で合成されたカラー画像を拡大して投写するものである。
ライトガイド４７は、図５に示すように、各光学部品４１２〜４１５，４１８，４２１〜４２３，４３１〜４３４，４４２を上方からスライド式に嵌め込む溝部が形成された下ライトガイド４７１と、下ライトガイド４７１の上側開口を閉塞する蓋状の上ライトガイド４７２とを備えて構成される。 The projection lens 46 enlarges and projects the color image synthesized by the cross dichroic prism 444 of the optical device 44.
As shown in FIG. 5, the light guide 47 includes a lower light guide 471 in which grooves are formed so that the optical components 412 to 415, 418, 421 to 423, 431 to 434, and 442 are slidably fitted from above. And a lid-like upper light guide 472 that closes the upper opening of the light guide 471.

図５に示すように、平面視略Ｌ字状の下ライトガイド４７１の一端側には、光源装置４１１が収容されている。他端側には、下ライトガイド４７１に形成されたヘッド部４７３を介して、投写レンズ４６がねじ止め固定されている。 As shown in FIG. 5, a light source device 411 is accommodated on one end side of the lower light guide 471 having a substantially L shape in plan view. On the other end side, the projection lens 46 is screwed and fixed via a head portion 473 formed on the lower light guide 471.

また、図５に示すように、下ライトガイド４７１に収納された光学装置本体４５は、２つのばね部材５０を挟んだ状態で下ライトガイド４７１にねじ止め固定される。この２つのばね部材５０は、フィールドレンズ４１８および入射側偏光板４４２を下方へと付勢して位置を特定する。 Further, as shown in FIG. 5, the optical device main body 45 housed in the lower light guide 471 is screwed and fixed to the lower light guide 471 with the two spring members 50 sandwiched therebetween. The two spring members 50 bias the field lens 418 and the incident-side polarizing plate 442 downward to specify the position.

〔照明光学装置の構造〕
次に、本発明に係る照明光学装置であるインテグレータ照明光学系４１について説明する。
図８は、インテグレータ照明光学系４１を示す模式図である。図８に示すように、光源装置４１１から射出された光束は、第１レンズアレイ４１２によって複数の部分光束に分割される。この分割された各部分光束は、第２レンズアレイ４１３により集光され、偏光変換素子４１４により一定方向の直線偏光光に変換された後に、重畳レンズ４１５を含む各レンズにより液晶パネル４４１の画像形成領域４４８に重畳される。 [Structure of illumination optical device]
Next, an integrator illumination optical system 41 that is an illumination optical apparatus according to the present invention will be described.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the integrator illumination optical system 41. As shown in FIG. 8, the light beam emitted from the light source device 411 is divided into a plurality of partial light beams by the first lens array 412. Each of the divided partial light beams is collected by the second lens array 413, converted into linearly polarized light in a certain direction by the polarization conversion element 414, and then formed on the liquid crystal panel 441 by each lens including the superimposing lens 415. Overlaid on region 448.

図９は、第１レンズアレイ４１２および第２レンズアレイ４１３を模式的に示す正面図である。
図９に示すように、第１レンズアレイ４１２は、断面形状が等しい２種類の小レンズ５００Ａ、５００Ｂを照明光軸に直交する面内でマトリックス状にＭ行Ｎ列に配列されて構成されている。具体的には、第１レンズアレイ４１２において、その中央部分には小レンズ５００Ａが配置され、この中央部分の小レンズ５００Ａの周囲には、この小レンズ５００Ａを囲むように小レンズ５００Ｂが配置されている。また、第２レンズアレイ４１３も、第１レンズアレイ４１２と同様に、断面形状の等しい２種類の小レンズ５００Ａ、５００ＢがＭ行Ｎ列のマトリクス状に配列されて構成されている。 FIG. 9 is a front view schematically showing the first lens array 412 and the second lens array 413.
As shown in FIG. 9, the first lens array 412 is configured by arranging two kinds of small lenses 500A and 500B having the same cross-sectional shape in a matrix form in M rows and N columns within a plane orthogonal to the illumination optical axis. Yes. Specifically, in the first lens array 412, a small lens 500A is disposed at the central portion thereof, and a small lens 500B is disposed around the small lens 500A at the central portion so as to surround the small lens 500A. ing. Similarly to the first lens array 412, the second lens array 413 is configured by arranging two types of small lenses 500A and 500B having the same cross-sectional shape in a matrix of M rows and N columns.

図１０は、小レンズ５００Ａ，５００Ｂの射出端面の形状を示す図である。
図１０に示すように、小レンズ５００Ａ，５００Ｂの射出端面は、照明光軸に直交し、互いに直交する２方向としての縦方向と横方向の寸法が、縦寸法α（ｍｍ）、横寸法β（ｍｍ）で、α≦βの横長矩形状として構成されている。 FIG. 10 is a diagram showing the shapes of the exit end faces of the small lenses 500A and 500B.
As shown in FIG. 10, the exit end faces of the small lenses 500A and 500B are orthogonal to the illumination optical axis, and the vertical and horizontal dimensions as two directions orthogonal to each other are the vertical dimension α (mm) and the horizontal dimension β. (Mm), and is configured as a horizontally long rectangular shape with α ≦ β.

図１１は、液晶パネル４４１の画像形成領域４４８に投写された光束による照明領域ＬＡを示す図である。
図１１に示すように、液晶パネル４４１の画像形成領域４４８は、照明光軸に直交し、互いに直交する２方向としての縦方向と横方向の寸法が、縦横比（アスペクト比）３：４となるような縦寸法Ａ（ｍｍ），横寸法Ｂ（ｍｍ）で、かつＡ≦Ｂである横長矩形状として構成されている。ここでは、縦寸法Ａを１０．８ｍｍとし、横寸法Ｂを１４．４ｍｍとする。要するに、従来から使用されていた液晶パネル４４１をそのまま有効に採用できている。 FIG. 11 is a diagram showing an illumination area LA by a light beam projected on the image forming area 448 of the liquid crystal panel 441.
As shown in FIG. 11, the image forming area 448 of the liquid crystal panel 441 has a vertical and horizontal dimension as an aspect ratio (aspect ratio) of 3: 4 as two directions orthogonal to the illumination optical axis and orthogonal to each other. The vertical dimension A (mm), the horizontal dimension B (mm), and a horizontally long rectangular shape A ≦ B. Here, the vertical dimension A is 10.8 mm, and the horizontal dimension B is 14.4 mm. In short, the conventionally used liquid crystal panel 441 can be effectively employed as it is.

また、図１１に示すように、第２レンズアレイ４１３から射出された光束は、平行光束として液晶パネル４４１の画像形成領域４４８に略垂直に照射されるため、縦寸法αおよび横寸法βの矩形状と相似関係となる矩形状の照明領域ＬＡとして画像形成領域４４８に形成される。すなわち、図１１に示すように、照明領域ＬＡは、その縦寸法がＸ（ｍｍ）および横寸法がＹ（ｍｍ）で、Ｘ≦Ｙの横長の矩形状として形成され、以下の式（９）が成立することになる。 Further, as shown in FIG. 11, since the light beam emitted from the second lens array 413 is irradiated as a parallel light beam onto the image forming region 448 of the liquid crystal panel 441 substantially perpendicularly, a rectangular shape having a vertical dimension α and a horizontal dimension β is obtained. A rectangular illumination area LA having a similar relationship to the shape is formed in the image forming area 448. That is, as shown in FIG. 11, the illumination area LA is formed as a horizontally long rectangular shape with a vertical dimension of X (mm) and a horizontal dimension of Y (mm), and X ≦ Y. Is established.

（数５）
Ｘ／Ｙ＝ α／β ・・・（９） (Equation 5)
X / Y = α / β (9)

また、照明領域ＬＡの縦寸法Ｘおよび横寸法Ｙは、重畳レンズ４１５を含む集光用レンズの設定により、Ｃ＜Ａ≦Ｂとなる定数Ｃ（ｍｍ）を用いて、以下の式（10），(11)が成立するように設定されている。 The vertical dimension X and the horizontal dimension Y of the illumination area LA are expressed by the following formula (10) using a constant C (mm) that satisfies C <A ≦ B depending on the setting of the condensing lens including the superimposing lens 415. , (11) is established.

（数６）
Ｘ＝Ａ＋２Ｃ・・・（10）
（数７）
Ｙ＝Ｂ＋２Ｃ・・・（11） (Equation 6)
X = A + 2C (10)
(Equation 7)
Y = B + 2C (11)

以上より、図１１に示すように、液晶パネル４４１の画像形成領域４４８に対して、照明領域ＬＡは、画像形成領域４４８の周囲を定数Ｃの寸法分のマージン領域ＭＡを有して照明していることになる。ここで、定数Ｃとしては、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲の数値が好ましく、ここでは、０．８ｍｍとして設定する。なお、前述した式(９)〜(11)を満たすことから、以下の式(12)も満たすこととなる。 As described above, as shown in FIG. 11, the illumination area LA illuminates the periphery of the image formation area 448 with a margin area MA corresponding to a constant C, as compared to the image formation area 448 of the liquid crystal panel 441. Will be. Here, as the constant C, a numerical value in the range of 0.5 mm to 1.0 mm is preferable, and here, it is set as 0.8 mm. Since the above-described equations (9) to (11) are satisfied, the following equation (12) is also satisfied.

（数８）
α／Ａ＞ β／Ｂ・・・（12） (Equation 8)
α / A> β / B (12)

すなわち、式(９)に式(10)，(11)を代入して、Ｘ，Ｙを消去すると、以下の式(13)が得られ、Ｃ＜Ｂ≦Ａより、式(12)が成立することとなる。 That is, substituting Equations (10) and (11) into Equation (9) and erasing X and Y yields the following Equation (13), and Equation (12) is established from C <B ≦ A. Will be.

（数９）
（Ａ＋２Ｃ）／（Ｂ＋２Ｃ）＝α／β ・・・（13） (Equation 9)
(A + 2C) / (B + 2C) = α / β (13)

〔第１実施形態の効果〕
前述した第１実施形態によれば、以下のような効果がある。
<１>レンズアレイ４１２，４１３の射出端面の縦横の長さ寸法α，βと、液晶パネル４４１の画像形成領域４４８の輪郭形状の縦横の長さ寸法Ａ，Ｂとの間で、式(９)〜(11)の関係を満たすことにより、画像形成領域４４８の縦横の長さ寸法Ａ，Ｂの比（アスペクト比）に関係なく、画像形成領域４４８の外周に一定寸法となる定数Ｃ（ｍｍ）分のマージン領域を一様に形成できるため、射出光をより一層効率よく利用でき、光学ユニット４、ひいてはプロジェクタ１からの投写画像の画質を向上できる。特に、画像形成領域４４８のアスペクト比を通常の４：３よりも横長形状である１６：９とした場合でも、マージン領域ＭＡの寸法がアスペクト比に影響されないことから、光束をより効率的に利用でき、画像形成領域４４８を適切に照明できる。 [Effects of First Embodiment]
The first embodiment described above has the following effects.
<1> Between the vertical and horizontal length dimensions α and β of the exit end faces of the lens arrays 412 and 413 and the vertical and horizontal length dimensions A and B of the contour shape of the image forming region 448 of the liquid crystal panel 441, the formula (9 ) To (11), a constant C (mm) having a constant dimension on the outer periphery of the image forming area 448 regardless of the ratio (aspect ratio) of the vertical and horizontal length dimensions A and B of the image forming area 448. ) Can be formed uniformly, so that the emitted light can be used more efficiently, and the image quality of the projected image from the optical unit 4 and thus the projector 1 can be improved. In particular, even when the aspect ratio of the image forming area 448 is 16: 9, which is longer than normal 4: 3, the size of the margin area MA is not affected by the aspect ratio, so that the light flux is used more efficiently. And the image forming area 448 can be appropriately illuminated.

<２>この際、<１>の作用効果を奏するために、レンズアレイ４１２，４１３の外形寸法を、式（9）〜(11)を満たすように設計するだけでよいから、光学ユニット４の製造作業の繁雑化を招くことなく容易に製造でき、これにより、製造コストの増加も抑えることができる。 <2> At this time, in order to achieve the effect of <1>, it is only necessary to design the outer dimensions of the lens arrays 412 and 413 to satisfy the expressions (9) to (11). Manufacture can be easily performed without complicating the manufacturing operation, and thus an increase in manufacturing cost can be suppressed.

<３>定数Ｃを０．８ｍｍとしたので、位置調整に十分なマージン領域ＭＡを確保できるとともに、光束の利用効率をより一層向上できる。 <3> Since the constant C is set to 0.8 mm, it is possible to secure a margin area MA sufficient for position adjustment and further improve the utilization efficiency of the light flux.

<４>以上のように、画像形成領域４４８に対して射出光を適切な照明領域ＬＡとして集光させるので、重畳レンズ４１５等の集光素子による集光率を従来よりも大きくできる。このため、光学ユニット４の光路全体を短くできて、光学ユニット４ひいてはプロジェクタ１の小型化，軽量化を図ることができる。 <4> As described above, since the emitted light is condensed as the appropriate illumination area LA with respect to the image forming area 448, the condensing rate by the condensing element such as the superimposing lens 415 can be made larger than the conventional one. Therefore, the entire optical path of the optical unit 4 can be shortened, and the optical unit 4 and thus the projector 1 can be reduced in size and weight.

<５>光束分割光学素子として、レンズアレイ４１２，４１３を採用したので、小レンズ５００Ａ，５００Ｂの形状を、前述した式(9)〜(11)の関係を成立するように構成し、これらの小レンズ５００Ａ，５００Ｂを組み合わせるだけでよいから、比較的簡単に製造できて、光束利用効率を手軽に向上できる。 <5> Since the lens arrays 412 and 413 are employed as the beam splitting optical elements, the shapes of the small lenses 500A and 500B are configured so as to satisfy the relationship of the above-described formulas (9) to (11). Since it is only necessary to combine the small lenses 500A and 500B, it can be manufactured relatively easily and the luminous flux utilization efficiency can be easily improved.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
前記第１実施形態では、インテグレータ照明光学系４１を構成する光束分割光学素子としてレンズアレイ４１２，４１３を採用していたが、第２実施形態では、光束分割光学素子としてロッドを採用している。つまり、第１実施形態と第２実施形態とは、主に、光束分割光学素子が異なる点で相違している。 [Second Embodiment]
Next, 2nd Embodiment of this invention is described based on drawing.
In the following description, the same structure and the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted or simplified.
In the first embodiment, the lens arrays 412 and 413 are employed as the light beam splitting optical elements constituting the integrator illumination optical system 41. However, in the second embodiment, a rod is employed as the light beam splitting optical element. That is, the first embodiment and the second embodiment are different mainly in that the light beam splitting optical element is different.

図１２は、本発明の第２実施形態に係る照明光学装置としてのインテグレータ照明光学系４１を示す模式図である。
インテグレータ照明光学系４１は、図１２に示すように、前記光源装置４１１と、ロッド（ロッドインテグレータ）６００と、他の集光素子としての第１集光レンズ６０１と、第２集光レンズ６０２と、第３集光レンズ６０３と、前記偏光変換素子４１４と、前記フィールドレンズ４１８とを備え、前記液晶パネル４４１の画像形成領域４４８を照射するものである。なお、これ以外の構成部材については、前記第１実施形態と同様である。 FIG. 12 is a schematic diagram showing an integrator illumination optical system 41 as an illumination optical apparatus according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 12, the integrator illumination optical system 41 includes the light source device 411, a rod (rod integrator) 600, a first condenser lens 601 as another condenser element, and a second condenser lens 602. The third condenser lens 603, the polarization conversion element 414, and the field lens 418 are provided to irradiate the image forming area 448 of the liquid crystal panel 441. The other constituent members are the same as those in the first embodiment.

第１集光レンズ６０１は、前記光源装置４１１から射出された光束を、ロッド６００の入射端面近傍に集光するレンズである。
ロッド６００は、断面矩形状で柱状のガラスまたは樹脂製のロッドである。このロッド６００の入射端面Ｐに集光され入射された光束は、ロッド６００内で内面反射によって複数の光束に分割し、分割された各光束が重畳され射出端面Ｑから射出される。 The first condenser lens 601 is a lens that condenses the light beam emitted from the light source device 411 in the vicinity of the incident end face of the rod 600.
The rod 600 is a columnar glass or resin rod having a rectangular cross section. The light beam collected and incident on the incident end surface P of the rod 600 is divided into a plurality of light beams by internal reflection in the rod 600, and the divided light beams are superimposed and emitted from the emission end surface Q.

第２集光レンズ６０２は、ロッド６００の射出端面Ｑに貼付されており、ロッド６００の射出端面Ｑから射出される光束が発散しないように機能している。また、第３集光レンズ６０３は、第２レンズ６０２から射出された光束を液晶パネル４４１の画像形成領域４４８に結像する機能を有している。 The second condenser lens 602 is affixed to the exit end face Q of the rod 600 and functions so that the light beam emitted from the exit end face Q of the rod 600 does not diverge. The third condenser lens 603 has a function of forming an image of the light beam emitted from the second lens 602 on the image forming region 448 of the liquid crystal panel 441.

ここで、ロッド６００の射出端面Ｑの縦横寸法や輪郭形状、および液晶パネル４４１の画像形成領域４４８の縦横寸法や輪郭形状は、前記第１実施形態と同様に、図１０，１１に示す関係となっている。すなわち、本実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、前述した式(9)〜(11)の関係が成立する。 Here, the vertical and horizontal dimensions and contour shape of the exit end face Q of the rod 600 and the vertical and horizontal dimensions and contour shape of the image forming area 448 of the liquid crystal panel 441 are similar to those in the first embodiment, as shown in FIGS. It has become. That is, also in the present embodiment, as in the first embodiment, the relationships of the above-described formulas (9) to (11) are established.

〔第２実施形態の効果〕
本実施形態によれば、前記<１>〜<４>と略同様な作用効果に加えて、次のような効果を奏することができる。
<６>光束分割光学素子として、ロッド６００を採用したので、射出端面Ｑの輪郭形状を、前述した式(9)〜(11)の関係を成立するように構成するだけでよいから、比較的簡単に製造できて、光束利用効率を手軽に向上できる。 [Effects of Second Embodiment]
According to the present embodiment, in addition to the operational effects substantially similar to the above <1> to <4>, the following effects can be achieved.
<6> Since the rod 600 is used as the light beam splitting optical element, the outline shape of the exit end face Q only needs to be configured so as to satisfy the relationship of the above-described equations (9) to (11). It can be manufactured easily and the luminous efficiency can be improved easily.

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態において、定数Ｃを０．８ｍｍとしたが、これに限らず、例えば、０．１ｍｍ等のその他の数値としてもよく、適宜、選択すればよい。また、α，β，Ａ，Ｂの数値については、所定の関係式を満たす範囲で、適宜、設定すればよい。この際、これに合わせて、集光素子による集光率も適宜変更すればよい。 [Modification of Embodiment]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Including other structures etc. which can achieve the objective of this invention, the deformation | transformation etc. which are shown below are also contained in this invention.
For example, in each of the above embodiments, the constant C is set to 0.8 mm. However, the present invention is not limited to this. In addition, the numerical values of α, β, A, and B may be appropriately set within a range that satisfies a predetermined relational expression. At this time, the light condensing rate by the light condensing element may be changed as appropriate.

また、前記各実施形態では、光変調装置として液晶パネルを用いていたが、マイクロミラーを用いたデバイスなど、液晶以外の光変調装置を用いてもよい。さらに、前記各実施形態では、光入射面と光射出面とが異なる透過型の光変調装置を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の光変調装置を用いてもよい。 In each of the above embodiments, a liquid crystal panel is used as the light modulation device. However, a light modulation device other than liquid crystal, such as a device using a micromirror, may be used. Further, in each of the above embodiments, a transmission type light modulation device having a different light incident surface and light emission surface is used. However, a reflection type light modulation device having the same light incident surface and light emission surface is used. May be.

また、前記各実施形態では、３つの光変調装置を用いたプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、１つの光変調装置のみを用いたプロジェクタ、２つの光変調装置を用いたプロジェクタ、あるいは、４つ以上の光変調装置を用いたプロジェクタにも適用可能である。 In each of the above embodiments, only an example of a projector using three light modulation devices has been described, but the present invention is a projector using only one light modulation device, a projector using two light modulation devices, Alternatively, it can be applied to a projector using four or more light modulation devices.

前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から投写を行なうフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投写を行なうリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。また、本発明に係る照明光学装置は、プロジェクタ以外のその他の光学機器においても採用できる。 In each of the above embodiments, only an example of a front type projector that performs projection from the direction of observing the screen has been described. However, the present invention also applies to a rear type projector that performs projection from the side opposite to the direction of observing the screen. Applicable. The illumination optical device according to the present invention can also be used in other optical equipment other than a projector.

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタを上方前面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the projector concerning a 1st embodiment of the present invention from the upper front side. 前記プロジェクタを下方背面側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the projector from the lower back side. 前記プロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図１の状態からアッパーケースを外した図である。It is a perspective view which shows the inside of the said projector, and is a figure which removed the upper case from the state of FIG. 1, specifically ,. 前記プロジェクタの内部を示す斜視図であり、具体的には、図３の状態から制御基板を外した図である。It is a perspective view which shows the inside of the said projector, and is the figure which removed the control board from the state of FIG. 3, specifically ,. 前記プロジェクタを構成する光学ユニットを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the optical unit which comprises the said projector. 前記光学ユニットを模式的に示す図である。It is a figure which shows the said optical unit typically. 前記光学ユニットを構成する光学装置本体を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the optical apparatus main body which comprises the said optical unit. 前記光学ユニットを構成する照明光学装置としてのインテグレータ照明光学系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the integrator illumination optical system as an illumination optical apparatus which comprises the said optical unit. 前記インテグレータ照明光学系を構成する第１レンズアレイおよび第２レンズアレイを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the 1st lens array and 2nd lens array which comprise the said integrator illumination optical system. 前記第１レンズアレイおよび第２レンズアレイを構成する小レンズの射出端面の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of the exit end surface of the small lens which comprises the said 1st lens array and a 2nd lens array. 前記光学装置本体を構成する液晶パネルの画像形成領域に投写された光束による照明領域を示す図である。It is a figure which shows the illumination area | region by the light beam projected on the image formation area of the liquid crystal panel which comprises the said optical apparatus main body. 本発明の第２実施形態に係る照明光学装置としてのインテグレータ照明光学系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the integrator illumination optical system as an illumination optical apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１プロジェクタ
４光学ユニット
４１インテグレータ照明光学系
４１２光束分割光学素子としての第１レンズアレイ
４１３光束分割光学素子としての第２レンズアレイ
４１５集光素子を構成する重畳レンズ
４１６光源ランプ
４１８集光素子を構成するフィールドレンズ
４４１（４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂ）光変調装置としての液晶パネル
４４８画像形成領域
５００Ａ，５００Ｂ小レンズ
６００光束分割光学素子としてのロッド（ロッドインテグレータ）
６０１他の集光素子としての第１集光レンズ
６０２集光素子を構成する第２集光レンズ
６０３集光素子を構成する第３集光レンズ
Ａ縦寸法
Ｂ横寸法
Ｃ定数
ＬＡ照明領域
Ｐ入射端面
Ｑ射出端面
Ｘ縦寸法
Ｙ横寸法
α 縦寸法
β 横寸法 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projector 4 Optical unit 41 Integrator illumination optical system 412 The 1st lens array 413 as a light beam splitting optical element The 2nd lens array 415 as a light beam splitting optical element The superimposing lens 416 which comprises a condensing element Light source lamp 418 A condensing element is comprised Field lens 441 (441R, 441G, 441B) Liquid crystal panel 448 as light modulation device Image forming area 500A, 500B Small lens 600 Rod (rod integrator) as beam splitting optical element
601 First condenser lens 602 as another condenser element Second condenser lens 603 constituting the condenser element Third condenser lens A constituting the condenser element Vertical dimension B Horizontal dimension C Constant LA Illumination area P Incident End face Q Injection end face X Vertical dimension Y Horizontal dimension α Vertical dimension β Horizontal dimension

Claims

A light beam splitting optical element that splits the light beam emitted from the light source into a plurality of partial light beams, a condensing element that condenses each partial light beam divided by the light beam splitting optical element, and the condensed light beam are superimposed. And an optical modulator that modulates a light beam superimposed on the image forming area based on input image information,
The image forming region of the light modulation device is configured as a rectangular shape having lengths A and B (A ≦ B) in two directions orthogonal to the illumination optical axis and orthogonal to each other.
In the light beam splitting optical element, the shape of the exit end face from which the light beam is emitted is configured as a rectangular shape having length dimensions α and β (α ≦ β) in two directions orthogonal to the illumination optical axis and orthogonal to each other,
An illumination optical apparatus characterized in that a relational expression of Expression (1) is established between these length dimensions α, β, A, and B.
(Equation 1)
α / A> β / B (1)

The illumination optical apparatus according to claim 1,
The illumination area emitted from the exit end face of the light beam splitting optical element and superimposed on the image forming area has length dimensions X and Y (X ≦ Y) in two directions orthogonal to the illumination optical axis and orthogonal to each other. The illumination is characterized in that it is configured as a rectangular shape, and these length dimensions X and Y satisfy the relational expressions (2) to (4) using a constant C (C <A ≦ B). Optical device.
(Equation 2)
X / Y = α / β (2)
(Equation 3)
X = A + 2C (3)
(Equation 4)
Y = B + 2C (4)

The illumination optical apparatus according to claim 2,
The constant C is a numerical value in the range of 0.5 mm to 1.0 mm.

In the illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 3,
2. The illumination optical apparatus according to claim 1, wherein the beam splitting optical element is a multi-lens array in which lenses are arranged in a matrix within a plane orthogonal to the illumination optical axis.

In the illumination optical apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The light beam splitting optical element is incident from the incident end surface, is emitted from the light source, and is collected by another condensing element different from the condensing element, and is divided into a plurality of light beams by internal reflection, thereby exiting the end surface An illumination optical device characterized by being a rod ejected from a light source.

A projector comprising the illumination optical device according to claim 1.